[发明专利]一种简单高效合成硼氮杂芳烃的方法

说明书

本发明提供了一类硼氮杂芳烃的简便高效的合成方法，该方法最终合成的化合物通式如下所示：Ar₁，Ar₂分别是独立的，可以是取代或非取代单个芳香环体系，也可以是取代或非取代的多个芳香环体系。比如Ar₁，Ar₂可以是苯环、噻吩环、呋喃环、吡咯、吡啶、苯并噻吩、苯并呋喃、苯并吡咯、苯并吡啶等。R₁，R₂分别是独立的取代或非取代基团。比如R₁，R₂可以是单个卤素原子F、Cl、Br、I等；也可以是各种烷基；也可以是各种芳基比如苯环、噻吩环、呋喃环、吡咯、吡啶、苯并噻吩、苯并呋喃、苯并吡咯、苯并吡啶等各种芳香环或者芳香杂环。

技术领域

本发明涉及硼氮杂芳烃领域，具体涉及一种简单高效合成硼氮杂芳烃的方法。本类硼氮杂芳烃的合成方法涉及Buchwald–Hartwig偶联反应、C-C coupling、路易斯碱导向的亲电硼环化反应等。

背景技术

有机共轭材料由于其在有机光电设备，场效应晶体管，有机发光二极管，有机光电材料和传感器等方面具有低成本、广领域、重量轻、柔韧性好等潜在的性质，引起了我们的高度关注。现如今硼氮杂化学逐渐成为有机半导体发光材料学中的重要分支，在共轭分子骨架中引入硫，氮和氧可以赋予共轭分子不同的光电性质，尤其是用碳氮双键来替代碳碳双键会产生苯的不同类似物，因此BN掺杂的共轭芳烃引起了我们的极大兴趣。

1958年，Dewar小组首次合成了硼氮取代的萘化合物，1960年Dewar andWhite首次合成了单环的1-氮杂硼衍生物，1962年，Dewar等人用脱硫的方法从硼氮取代的苯并噻唑得到了更多取代的1,2-氮杂硼，1963年White等人合成了1-H-2-苯基-1,2-氮杂硼，打开了硼氮化学的大门(M.J.S.Dewar,V.P.Kubba,R.Pettit,624.New heteroaromaticcompounds.Part I.9-Aza-10-boraphenanthrene,J.Chem.Soc.1958,3073–3076)。

由于硼氮杂芳烃合成方法的局限性，人们对此类化合物的研究沉寂了40多年左右，直到2000年以后，科研工作者发明了相对较为简便的合成方法。一些科学家们研究发现硼氮杂芳烃可以有效调节芳香体系的光电物理性质，硼氮掺杂的多环共轭芳烃再次引起了人们的研究兴趣。

2000年密歇根大学的Ashe小组在用温和的方法合成单环1,2-氮杂硼化合物方面取得了突破性的进展。2011年，日本的Nakamura小组应用Dewar的方法合成了硼氮取代的芳香烃并发展了一系列分子内硼烷基化的方法(T.Hatakeyama,S.Hashimoto,S.Seki,M.Nakamura,Synthesis of BN-fused polycyclic aromatics viatandemintramolecular electrophilic areneborylation,J.Am.Chem.Soc.2011,133,18614–18617)。2012年，Nakamura等人用同样的方法合成了外消旋的硼氮双苯[6]螺烯(T.Hatakeyama,S.Hashimoto,T.Oba,M.Nakamura,Azaboradibenzo[6]helicene:carrierinversion inducedby helical homochirality,J.Am.Chem.Soc.2012,134,19600–19603)。2014年，Nakamura小组将合成的硼氮掺杂的多环芳香化合物及其衍生物作为磷光发光二极管的主体材料层，这类器件具有更好的寿命。Yamaguchi小组近期报道了基于三烷基取代来合成大π体系的1,2-氮杂硼。Kawashima小组合成了以1,4-硼氮分子为中心单元的并五苯，并七苯化合物。Hatakeyama，Nakamura等人报道了通过一系列分子内的亲电硼烷基化来合成双硼氮环键合的多环芳香烃。