[发明专利]苯并茚并三蝶烯及螺芴-苯并茚并三蝶烯衍生物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及新型液晶材料领域，具体地说是一类苯并茚并三蝶烯及螺芴-苯并茚并三蝶烯衍生物及其制备方法。

背景技术

三蝶烯是一类结构特点十分有趣的化合物，它具有高度对称性，三个苯环之间的夹角均为120度，构成了三个开放式的富电子空腔；具有独特的三维刚性结构和易官能团化等特点。三蝶烯非常富电子，是一个理想的提供π电子堆积作用的受体。

三蝶烯类化合物以其独特的结构和性能吸引了大家的注意，已应用于合成分子马达([1] Keilytr et a1. Progress toward a rationally designed, chemically powered rotary molecu1ar motor[J]. J. Am. Chem. Soc.2007, 129(2): 376-386.)；分子陀螺仪([2] Godinezce et a1. Molecular crystals with moving parts: Synthesis, characterization, and crystal packing of molecular gyroscopes with methyl-substituted triptycyl frames[J]. J. Org. Chem.2004, 69, 1652-1662)和主客体化学([3]陈传峰，韩涛，江一．三蝶烯及其衍生物的合成与应用研究进展[J]．科学通报，2007，52(12)：1349-1361)等方面。同时它在材料化学以及超分子化学等许多领域内得到了广泛的应用。如一些三蝶烯化合物就可作为低介电常数材料，各向异性的液晶材料和强韧性材料。

虽然通过苯炔和蒽的加成反应一步合成了三蝶烯。但直到20世纪80年代初，人们才开始逐步地认识到三蝶烯类化合物所具有的潜在应用价值。在过去的20年里，三蝶烯衍生物在分子机器，在材料化学，在超分子化学，在分子识别与组装中的应用逐渐得以开发。

由于三蝶烯衍生物具有独特的三维刚性结构特征，因而由此合成的材料可能显示有特殊的性能．早在1990年，Norvez等人([4] Norvez S. Simon J.Epitaxygens: Mesophases based on the triptycene molecular subunit. J. Chem. Soc. Chem. Commu-

n. 1990,1398-1399) 便把三蝶烯衍生物应用于液晶材料的研究中，他们设计合成了一系列长烷基链取代的三蝶烯衍生物，发现它们均具有良好的液晶性能。另外，三蝶烯的三维刚性结构可以阻止聚合物内部的聚集，从而使聚合物具有很好的溶解性，并且三蝶烯结构的引入也可以提高液晶材料分子排列的有序性和空间上的延伸性。

另外，多蝶烯醌是一类含有一个以上三蝶烯醌结构单元的多蝶烯类化合物，它们不仅具有独特的三维刚性空腔结构，而且醌的存在也使其具有特殊的光与电化学性质，因此，多蝶烯醌有可能在包括超分子化学等许多领域内显示广泛的潜在用途。然而，多蝶烯醌不易合成，因此多蝶烯醌化学的发展受到了很大的限制。

发明内容

本发明的目的在于合成一类新型的液晶材料，提供一类苯并茚并三蝶烯及螺芴-苯并茚并三蝶烯衍生物及其制备方法。该类化合物结构特殊，并且制备方法简单，产率高。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一类苯并茚并三蝶烯及螺芴-苯并茚并三蝶烯衍生物，其特征在于分别将苯并茚和螺芴苯并茚基团与三蝶烯醌并环链接，其结构式如下：

一种上述苯并茚并三蝶烯及螺芴-苯并茚并三蝶烯衍生物的制备方法，该方法包括制备两个前体化合物及数个操作步骤，两个前体化合物：其一，首先2,5-二甲氧基苯丙烯酸和丙二酸反应得到2,5-二甲氧基苯甲醛，然后经氢化还原得到2,5-二甲氧基苯丙酸，在多聚磷酸作用下脱水形成4,7-二甲氧基茚酮，再与邻苯二甲醛反应得到1,4-二甲氧基苯并[b]芴酮，最后1,4-二甲氧基苯并[b]芴酮中的酮羰基与二溴联苯的锂盐反应形成叔醇，该叔醇在醋酸/盐酸体系中脱水关环形成1,4-二甲氧基-苯并[b]-11,9’-螺二芴；另一个：1,4-二甲氧基苯并[b]芴酮在一缩二乙二醇中被水合肼和氢氧化钾还原成1,4-二甲氧基-11H-苯并[b]芴，然后在丁基锂和溴乙烷的作用下生成中1,4-二甲氧基-11,11-二乙基苯并[b]芴；数个操作步骤：