[发明专利]一种噻吩并[3,4-b]吲哚衍生物及其合成方法

说明书

本发明公开了一种噻吩并[3,4‑b]吲哚衍生物及其合成方法。以4‑烷硫基‑4‑((2‑(苯基乙炔基)芳基)氨基)丁‑3‑烯‑2‑酮为原料，用廉价金属催化，通过氧化剂氧化4‑烷硫基‑4‑((2‑(苯基乙炔基)芳基)氨基)丁‑3‑烯‑2‑酮自身环化反应，一步构建噻吩并[3,4‑b]吲哚衍生物，所得噻吩并[3,4‑b]吲哚衍生物在光电材料，医药等领域均有广泛的应用。该方法用廉价金属催化、单质硫氧化、原料易得、操作简便、效率高、底物适应性广、官能团具有多样性。

技术领域

本发明涉及一种噻吩并[3,4-b]吲哚衍生物及其合成方法，属于化学有机合成技术领域。

背景技术

含噻吩并吲哚化合物在材料科学，药物化学以及合成生物学中具有广泛的应用，因此这类化合物的合成备受关注(Acc.Chem.Res.2014,47,1493-1502.)。由于硫原子的极化性比其他杂原子(如N，O等)高，故含噻吩并吲哚对光表现出更好的吸收特性。其中，噻吩并[3,4-b]吲哚是有机光伏电池构建的关键结构单元(J.Mater.Chem.A 2017,5,2297-2308.)。已往合成噻吩并吲哚衍生物主要是通过噻吩或者吲哚环进一步环化制备，但这些工作均需要以噻吩或者吲哚作为起始原料，且需要对起始原料进行预官能团化(Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,12158.)。而目前还没有直接合成噻吩并[3,4-b]吲哚的报道，故发展简洁高效地制备噻吩并吲哚化合物的方法具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种噻吩并[3,4-b]吲哚衍生物及其合成方法，是在金属催化，碱性条件下单质硫氧化剂氧化实现4-烷硫基-4-((2-(苯基乙炔基)芳基)氨基)丁-3-烯-2-酮自身环化反应，生成噻吩并[3,4-b]吲哚衍生物1。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种噻吩并[3,4-b]吲哚衍生物1，所述噻吩并[3,4-b]吲哚衍生物1的分子结构式如下所示：

R¹选自以下基团：碳原子数为1-18直链烷基、芳基、萘基、呋喃基、噻吩基、肉桂基、噻吩乙烯基或呋喃乙烯基；所述芳基为不同基团取代的芳基，取代基为氟、氯、溴、碘、甲基、甲氧基等中的一种或二种以上，取代基个数为1-5个，如1、2、3、4或5个；

R²为碳原子数为1-18直链烷基、苄基、芳杂环烷基或芳基。R²优选以下基团：烯丙基或苄基。

R³为不同基团取代的芳基，取代基为氟、氯、溴、碘、甲基、甲氧基等中的一种或二种以上，取代基个数为1-5个，如1、2、3、4或5个。

一种上文所述噻吩并[3,4-b]吲哚衍生物采用的合成方法为：以4-烷硫基-4-((2-(苯基乙炔基)芳基)氨基)丁-3-烯-2-酮为原料，在金属催化下，4-烷硫基-4-((2-(苯基乙炔基)芳基)氨基)丁-3-烯-2-酮2在碱性条件下通过氧化剂氧化，发生自身环化反应，一步生成噻吩并[3,4-b]吲哚衍生物1。反应结束后按常规分离纯化方法进行产物分离和表征，得到噻吩并[3,4-b]吲哚衍生物1。

4-烷硫基-4-((2-(苯基乙炔基)芳基)氨基)丁-3-烯-2-酮2合成噻吩并[3,4-b]吲哚衍生物1的路线如下述反应式所示：

所述4-烷硫基-4-((2-(苯基乙炔基)芳基)氨基)丁-3-烯-2-酮2的分子结构式如下所示：

R¹选自以下基团：碳原子数为1-18直链烷基、芳基、萘基、呋喃基、噻吩基、肉桂基、噻吩乙烯基或呋喃乙烯基；所述芳基为不同基团取代的芳基，取代基为氟、氯、溴、碘、甲基、甲氧基等中的一种或二种以上，取代基个数为1-5个，如1、2、3、4或5个；