高純度(＞98%)三芳基-2-硼酸的合成*

姜菡雨，徐茂梁，安永，張倩，彌陽麗

(西安近代化學研究所，陜西 西安 710065)

高純度(＞98%)三芳基-2-硼酸的合成*

姜菡雨，徐茂梁，安永，張倩，彌陽麗

(西安近代化學研究所，陜西 西安 710065)

以鹵代芳烴為原料，經(jīng)硼酸化反應和Suzuki偶聯(lián)反應合成了一系列三芳基-2-硼酸化合物，收率67.4%～70.1%，純度均＞98%，其結(jié)構經(jīng)1H NMR和元素分析確證。

三芳基-2-硼酸;Suzuki偶聯(lián)反應;合成

芳基硼酸在空氣中較穩(wěn)定，不易受潮，可長期保存，是有機合成反應中的重要中間體。芳基硼酸與鹵代芳烴的偶合反應是形成C-C鍵［1～3］，C-O鍵［4］，C-N鍵［5，6］及C-S［7］鍵的重要途徑。由于其特有的電學和物理化學性質(zhì)，芳基硼酸也常應用于電子、化學、醫(yī)藥和生物等領域［8～10］。

目前，芳基硼酸的合成方法主要有“一鍋法”和“原位淬滅法”［11］。合成的芳基硼酸也多為取代苯硼酸、萘硼酸等［12～15］，硼酸多處于芳環(huán)的對位，而三芳基-2-硼酸的合成目前尚未見相關文獻報道。三芳基-2-硼酸由于芳基數(shù)目較多且鄰位位阻較大，其合成有一定的難度。但作為合成更大分子量、更多芳基化合物的中間體，三芳基-2-硼酸的合成研究是十分有價值的。

本文以鹵代芳烴(1a～1d)為原料，經(jīng)硼酸化反應和Suzuki偶聯(lián)反應合成了一系列三芳基-2-硼酸(4a～4d，Scheme 1)，其結(jié)構經(jīng)1H NMR和元素分析表征。并探討了取代基對反應的影響。

該方法不僅為合成多芳環(huán)化合物提供了一種重要的合成思路，而且所合成的4可作為中間體應用于顯示材料等工業(yè)領域。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Bruker AV500型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標);Vario ELⅢ型元素分析儀;HP1100型高效液相色譜儀。

所用試劑均為分析純，其中THF用前經(jīng)金屬鈉絲干燥除水，用分子篩保存。

1.2 合成

(1)4'-取代基-聯(lián)苯-4-硼酸(2a～2d)的合成

氮氣保護，在聚四氟乙烯四口瓶中加入1a～1d 10 mmol，THF 40 mL，攪拌使其溶解;用液氮降溫至-78℃，滴加n-BuLi 12 mmol，滴畢，于-78℃反應1 h。滴加硼酸三丁酯20 mmol，滴畢，反應1 h。自然升至室溫，加入2 mol·L-1鹽酸45 mL，反應20 min。分液，有機層濃縮后用50%乙醇重結(jié)晶得白色粉末2a～2d，收率分別為75.5%，79.1%，83.5%和72.0%;純度分別為98.8%，98.4%，99.5%，98.2%。

(2)2-溴-4'-(4-取代基-苯基)-聯(lián)苯(3a～3d)的合成通法

氮氣保護，在三口瓶中加入PdCl21 mmol，PPh37 mmol及DMF 15 mL，攪拌下于140℃(回流)攪拌使其溶解;緩慢滴加水合肼3～4滴，自然冷卻至室溫，過濾，濾餅干燥得亮黃色固體Pd (PPh3)4。在聚四氟乙烯四口瓶中依次加入2a～2d 10 mol，鄰二溴苯12 mmol，甲苯40 mL，乙醇20 mL及1 mol·L-1碳酸鈉溶液30 mL，氮氣保護下攪拌使其完全溶解;加入新制的Pd(PPh3)4，于105℃反應6 h。自然冷卻至室溫，分液，有機層用水洗至中性，用無水MgSO4干燥，濃縮后經(jīng)硅膠柱色譜(洗脫劑:正己烷)純化得白色固體3a～3d，收率分別為84.0%，85.6%，84.2%和83.3%，純度分別為98.5%，99.1%，98.0%和99.5%。

(3)4'-(4-取代基-苯基)聯(lián)苯-2-硼酸(4a～4d)的合成

在聚四氟乙烯四口瓶中加入3a～3d 15 mmol，THF 100 mL，攪拌使其溶解;用液氮降溫至-78℃，滴加t-BuLi 75 mmol，滴畢，反應1 h。滴加硼酸三丁酯90 mmol，滴畢，反應1 h。自然升至室溫，加入2 mol·L-1鹽酸100 mL，攪拌20 min。分液，水層用乙酸乙酯(2×60 mL)萃取，合并有機層，用水洗至中性，濃縮得粗品，用甲苯重結(jié)晶得白色固體4a～4d，其實驗結(jié)果和元素分析數(shù)據(jù)見表1，1H NMR數(shù)據(jù)見表2。

2 結(jié)果與討論

2.1 取代基對反應的影響

在硼酸的合成反應中，給電子基的引入有利于碳負離子的形成，從而更好地與Li試劑結(jié)合，促進反應的進行，并且隨著取代基給電子能力的增大，反應收率也增高;相反，吸電子基往往會抑制反應的進行。從表1可見，本實驗中由于取代基位置較遠，其誘導效應隨著鏈的增長迅速減弱，使這一趨勢并不明顯;即使芳環(huán)上帶有吸電子取代基，反應也能順利進行。

表1 4a～4d的實驗結(jié)果*Table 1 Experimental result of 4a～4d

4a～4d的后處理極其簡單，即用甲苯重結(jié)晶即可得到高純度(＞98%)的產(chǎn)品，且均溶于氯仿。2.2溶劑對反應的影響

分別采用無水乙醚和無水THF作溶劑進行實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在無水乙醚體系中，反應未能進行，而在無水THF體系中反應效果則較好。這主要是因為本實驗在超低溫(-78℃)條件下進行，THF對反應物的溶解性較乙醚強，因此反應效果較好。

2.3 Li試劑對反應收率的影響

以無水THF為溶劑，其余反應條件同1.2 (3)，考察了Li試劑對反應的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，n-BuLi對合成二芳基硼酸(2)效果較好，合成三芳基-2-硼酸(4)則需用活性更大的t-BuLi進行反應，同時與鹵代芳烴的摩爾比需達1∶5。這主要是由于硼酸在2的對位，而4不僅具有更多的芳環(huán)結(jié)構，其硼酸處于鄰位，空間位阻較大。

表2 4a～4d的1HNMR數(shù)據(jù)Tab le 21H NMR data of 4a～4d

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Synthesis of Triaryl-2-boronic Acids w ith High Purity(＞98%)

JIANG Han-yu，XU Mao-liang，AN Yong，ZHANG Qian，MIYang-li
(Xi’an Modern Chemistry Research Institute，Xi’an 710065，China)

A series of triaryl-2-boronic acids with over 98%purity and yield of 67.4%～70.1% were synthesized from aryl halides by boronic acid reaction and Suzuki coupling reaction.The structureswere confirmed by1H NMR and elemental analysis.

triaryl-2-boronic acids;Suzuki coupling reaction;synthesis

O614;O625.13

A

1005-1511(2014)02-0256-03

2013-01-28;

2013-12-10

西安市經(jīng)開區(qū)科技創(chuàng)新項目(JKZD110532)

姜菡雨(1989-)，女，漢族，陜西西安人，碩士研究生，主要從事有機電致發(fā)光材料的研究。

徐茂梁，博士，研究員，Tel.029-88291840，E-mail:maoliangxu@yahoo.com.cn