[發明專利]一種在環對苯撐中插入蒽單元的碳納米環及其合成方法

有效

• 申請號: 201810341052.3
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108586187B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 從歡;郭利峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所;中國科學院大學
• 主分類號: C07C15/20
• 分類號: C07C15/20;C07C4/22;B82Y30/00
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 趙曉丹

本發明公開了一種在環對苯撐中插入蒽單元的碳納米環及其合成方法，涉及有機光化學合成領域，本發明首次設計合成了一種在環對苯撐基礎上插入一個蒽單元的新型碳納米環，其也是(13,11)手性單壁碳納米管的最小結構單元。本發明的合成方法采用氙燈光照生成的蒽二聚結構衍生物經交叉偶聯反應后，再經關環反應及還原芳構化反應，最后經加熱解聚得到在環對苯撐基礎上引入一個蒽單元的碳納米環。本發明的合成步驟簡便高效，僅用4步，以16％的總收率合成目標產物，收率可觀。

技術領域

本發明涉及有機光化學合成領域，更具體地，涉及一種在環對苯撐中插入蒽單元的碳納米環及其合成方法。

背景技術

近些年來，在環對苯撐的基礎上引入稠環芳烴對其進行結構修飾，結合稠環芳烴自身的結構及光電性質調控環對苯撐，合成一些具有特定性能的碳納米環，拓展碳納米環的“家族成員”，其研究在不斷發展。但將蒽的[4+4]光二聚及解聚策略應用在這方面，在環對苯撐上引入蒽單元的研究的相對較少。

因此，需要拓展蒽的[4+4]光二聚及解聚策略在環對苯撐上引入蒽單元中的應用，利用該策略，實現將稠環蒽引入環對苯撐中，合成新型的在環對苯撐基礎上插入一個蒽單元的碳納米環。

發明內容

為解決以上技術問題，本發明提供一種在環對苯撐中插入蒽單元的碳納米環及其合成方法。在環對苯撐中插入一個蒽單元的碳納米環是一種新型的碳納米環，也是(13,11)手性單壁碳納米管的最小結構單元，拓展了碳納米環的“家族成員”，也拓寬了蒽的[4+4]光二聚及解聚策略在大張力共軛碳納米環合成方面的應用范圍。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明一方面提供一種在環對苯撐中插入蒽單元的碳納米環，其結構式如式1所示：

本發明另一方面還提供上述碳納米環的制備方法，包括以下步驟：

將2,6-二溴蒽經Miyaura Borylation Reaction(Miyaura硼化反應)得到式2化合物，

式2化合物與蒽進行光反應，得到蒽二聚結構衍生物式3，

式3化合物與式4化合物進行交叉偶聯反應得到式5化合物；

式5化合物進行關環反應得到式6化合物；

式6化合物經還原芳構化反應得到式7化合物；

將式7化合物經加熱解聚反應得到目標產物式1。

優選地，所述光反應的條件為：以甲苯作溶劑，氙燈(320nm)光照反應十二小時；更優選地，反應結束后經過提純得到式2化合物；所述提純為用乙酸乙酯和石油醚體系柱層析。

優選地，所述交叉偶聯反應的條件為：以醋酸鈀作催化劑，1,1'-雙(二苯基膦)二茂鐵作配體，碳酸鉀及氧化銀作堿，甲苯和水作溶劑的條件下，在80℃下反應二十四小時；更優選地，反應結束后經過提純得到式5化合物，所述提純方法為先經硅膠短柱過濾，乙酸乙酯和二氯甲烷的體系沖硅膠短柱，再用乙酸乙酯和石油醚體系柱層析。

優選地，所述關環反應的具體過程為：將雙-(1,5-環辛二烯)鎳與2,2'-聯吡啶的四氫呋喃溶液在50℃下攪拌半小時后，將式5化合物的四氫呋喃溶液加入其中，在65℃下反應二十小時；更優選地，反應結束后經提純得式6化合物，所述提純為先經硅膠短柱過濾，乙酸乙酯和二氯甲烷的體系沖硅膠短柱，再用乙酸乙酯和石油醚體系柱層析。