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随着OLED显示市场迅猛增长期的到来,近年来芴类有机小分子材料凭借着其易于修饰、溶解性能优异、成膜性能良好以及其易于等光学性能和热稳定性能良好、荧光效率高的噻吩、咔唑经Suzuki反应偶联形成大的共轭体系。9,9-二己基-2,7-二溴代芴英文名称:2,7-dibromo-9,9-dihexylfluorene,中文别名:2,7-二溴-9,9-二己基芴,CAS号:189367-54-2,分子式:C25H32Br2,分子量:492.330,密度:1.274g/cm3,沸点:0ºC,熔点:67-71ºC。
本文对9,9-二己基-2,7-二溴代芴的合成进行了研究,以2,7-二溴代芴、溴己烷为原料,经一步合成得到目标产物[1]。9,9-二己基-2,7-二溴代芴合成反应式如下图:
图1 9,9-二己基-2,7-二溴代芴合成反应式图
GC-2030型气相色谱仪(SHIMADZU)、LC-40ATVP型高效液相色谱仪(日本岛津)、GCMS-2020NX型气相质谱联用仪(SHIMADZU)、LCMS 2695/SQD2型液相-质谱联用仪(Waters)。
2,7-二溴代芴,濮阳惠成新材料有限公司,工业;溴己烷,武汉柔博医药化工有限公司,工业;氢氧化钾,青海盐晶镁业有限公司,工业;氢氧化钠,金泰氯碱,工业;碳酸钾,文通集团,工业;DMSO,济南启航化工科技有限公司,工业;二氯乙烷,日本三菱,工业;丙酮,中石化上海高桥石油化工有限公司,工业;乙醇,安特酒厂,工业。
在氩气保护下,向装有机械搅拌的1000ml三口烧瓶中加入二甲基亚砜600ml,搅拌下升温至65℃~70℃,保温排氧2h,自然降温至25℃~35℃,加入2,7-二溴代芴40.0g,溴己烷54.83g,TBAB 2.49g。在25℃~35℃下开始向体系中滴加50%的氢氧化钾溶液,滴加过程保持体系温度25℃~40℃,滴加完毕,在该温度下继续保温反应8h后,停止反应,反应液经二氯乙烷提取后,再经水洗、无水硫酸镁干燥,过滤,浓缩后丙酮重结晶得精品。
反应时间均为8h,在合成目标化合物的反应中,碱对反应的影响较大。氢氧化钾做碱转化率可达到96%。在合成目标化合物的反应中,碱的量对反应的影响较大。氢氧化钾3.14eq转化率及收率最高。氢氧化钾用量3.14eq最佳。
用碱均为氢氧化钾3.14eq,通气速率200mL/min,在合成目标化合物的反应中,反应体系通入不同气体对反应转化率影响较大。当反应体系持续通入空气时原料大量转化为杂质A(2,7-二溴代芴酮)。
以上实验相同反应条件均为DMSO、2,7-二溴芴混合溶液,反应温度25℃~35℃,反应时间均为1.5h。初步认为认为其反应机理应该为2,7-二溴代芴在强碱作用下芴9-上的氢被拔去,失去一分子水,形成了2,7-二溴代芴阴离子,该阴离子在氧气的作用下形成了过氧负离子,由于体系大量存在氢氧根负离子,该过氧负离子很快与氢氧根作用形成六圆环过渡态,六圆环过渡态失去两分子水氢氧根形成杂质2,7-二溴代芴酮。
用碱均为氢氧化钾3.14eq,在合成目标化合物的反应中,反应体系非均相,体系搅拌的速率对目标化合物的转化率影响较大。体系搅拌速率过低瓶底析出红色黏稠状物质(红色粘稠状物质含有大量的碱),导致反应速率变慢。
本文通过对以2,7-二溴代芴、溴己烷为原料合成9,9-二己基-2,7-二溴代芴进行研究,确定了该反应用氢氧化钾做碱,3.14eq,反应过程氩气保护,搅拌转速250r/min为合成9,9-二己基-2,7-二溴代芴的最佳条件。
[1] Saikia, Gunin; Iyer, Parameswar K. Journal of Organic Chemistry, 2010 , vol. 75, # 8 p. 2714 - 2717