[发明专利]二芳基并环硫化物和硒化物及其合成和应用

说明书

本发明公开了一种式(B)所示的二芳基并环硫化物和式(C)所示的二芳基并环硒化物的合成方法，以高碘盐为反应原料，在无机硫化试剂或硒化试剂、碱的作用下，在60～100℃条件下，在二甲基亚砜中反应得到各类二芳基并环硫化物和二芳基并环硒化物。本发明在无金属催化剂的条件下通过后期引入硫或硒的方法，避免了前期反应中硫对金属催化剂的毒化；而且，无机硫源无毒、无臭味；另外，高碘盐中两个芳基的充分利用，充分显示了本发明方法的原子经济性和绿色性。通过本发明方法制备得到的二芳基并环硫化物和硒化物可以应用于光电材料BTBT和BTBS的合成。

技术领域

本发明属于有机化合物合成及应用技术领域，具体涉及功能化二芳基并环硫化物和硒化物的合成，以及在制备材料分子[1]苯并噻吩并-[3,2-b][1]苯并噻吩(BTBT)和苯并噻吩并-[3,2-b][1]苯并硒吩(BTBS)中的应用。

背景技术

二芳基并环硫化物和硒化物在材料分子中被广泛应用，如式(D)的[1]苯并噻吩并-[3,2-b][1]苯并噻吩(BTBT)、式(E)的萘并[2,3-b]萘[2',3':4,5]噻吩并[2,3-d]噻吩(DNTT)、式(F)的苯并噻吩并-[3,2-b][1]苯并硒吩(BTBS)所示。因此，发展高效、环保、简便的合成二芳基并环硫化物和硒化物的方法显得尤为重要。

传统合成二芳基并环硫化物和硒化物的方法主要是通过芳基卤化物与芳基硫醚化合物交叉偶联，再进一步偶联环化才能得到。传统方法是在过渡金属催化剂和配体作用下，早期引入硫和硒；另一方面，高碘盐作为一类易制备、稳定的化合物，被广泛用作芳基化试剂，而传统高碘盐被用作芳基化试剂时，通常只利用其中的一个芳基基团，这使得高碘盐的原子经济性较差。因此，发展高效利用高碘盐中两个芳基基团是近年来的趋势。

发明内容

本发明克服了现有技术的上述缺陷，创新性地提出了一种无过渡金属催化条件下直接引入硫、硒原子，原子经济性应用高碘盐、高效构建二芳基并环硫化物和硒化物的方法。本发明的方法使用高碘盐为反应原料，在无机硫化试剂或硒化试剂、碱的作用下，合成二芳基并环硫化物和硒化物。本发明的合成方法，原料廉价易得，底物普适性广，产率较好，可以同时兼容硫化物和硒化物的合成。

本发明提出一种二芳基并环硫化物和硒化物的合成方法，以式(A)所示的高碘盐为反应原料，在无机硫化试剂或硒化试剂、碱的作用下，在溶剂中反应得到所述二芳基并环硫化物和硒化物。所述反应过程如下反应式(1)所示。

其中，Ar¹、Ar²是带有各种取代基的芳基或芳基杂环，所述取代基选自甲氧基、叔丁基、乙酰胺基、氟、氯、溴、三氟甲基、氰基、甲基、乙酰基、苯基、对氯苯基、邻甲基苯基、苯并噻吩。

X^-是高碘盐的阴离子，选自对甲苯磺酸负离子、三氟甲磺酸负离子、四氟硼酸负离子、六氟磷酸负离子、碘负离子、溴负离子或氯负离子。

其中，式(B)中，当n＝0，1，2，3；Ar¹，Ar²分别是二苯并噻吩、3-甲氧基二苯并噻吩、3-叔丁基二苯并噻吩、3-乙酰胺基二苯并噻吩、3-氟二苯并噻吩、3-氯二苯并噻吩、3-溴二苯并噻吩、3-三氟甲基二苯并噻吩、3-氰基二苯并噻吩、1-甲基二苯并噻吩、1-氯二苯并噻吩、2-乙酰基二苯并噻吩、4-苯基二苯并噻吩、4-对氯苯基-6-氯二苯并噻吩、4-邻甲基苯基-8-甲基二苯并噻吩、9-噻吨、10,11-二氢二苯并[b,f]硫平、苯并[4,5]噻吩[3,2-d]苯并噻吩，3,9-二三氟甲基苯并[1,2-b:4,5-b’]双[b]苯并噻吩或1,7-二甲基苯并[1,2-b:4,5-b’]双[b]苯并噻吩；