[发明专利]一种[60]富勒烯四氢喹啉衍生物的合成方法

说明书

本发明公开了一种[60]富勒烯四氢喹啉衍生物的合成方法，以富勒烯C₆₀与取代的N‑磺酰基邻氨基苯丙二酸二甲酯为原料，以氯化铜和水合乙酸锰为催化剂，以碳酸铯为无机碱，以邻二氯苯和乙腈的混合溶液为溶剂，在氮气氛围下于120‑140℃反应制得目标产物[60]富勒烯四氢喹啉衍生物。本发明的合成方法中反应步骤简单，在氯化铜和水合乙酸锰的联合催化下以较高的收率获得了富勒烯四氢喹啉类化合物，催化剂价廉易得，实验方法简单，原子经济性高。

技术领域

本发明属于富勒烯衍生物的合成技术领域，具体涉及一种[60]富勒烯四氢喹啉衍生物的合成方法。

背景技术

杂环结构在光电材料、天然产物及生物分子中经常出现，在富勒烯中引入含有氧或氮的杂环结构，有利于增强富勒烯杂环衍生物的电子接受能力，扩宽其在光电材料领域的应用。富勒烯杂环化合物的构建通常是通过1,3-偶极环加成反应形成碳-杂原子键，一系列富勒烯杂环衍生物如富勒烯四氢吡咯、吡唑啉、三唑啉、噁唑啉、异噁唑啉、呋喃、吡咯和噻唑类衍生物被合成出来，并且在材料化学、有机光电和医学等领域得到了较为广泛地应用。而对于含杂原子的富勒烯四氢喹啉类化合物的构建，目前已经报道的方法有限。在仅有的方法中，Martín在1998年报道了富勒烯C₆₀与N-甲基苯胺基氯代苯硼烷、醛在回流的条件下反应，仅仅合成了三个富勒烯四氢喹啉类化合物(J.Org.Chem.1998,63,8074-8076)。此外，在2018年，富勒烯C₆₀与2-氯甲基苯磺酰胺发生的[4+2]环加成反应合成富勒烯四氢喹啉类化合物的反应也被报道(J.Org.Chem.2018,83,1959-1968)。以上是仅有的报道合成富勒烯四氢喹啉类化合物的方法，在原料合成、底物适用范围和产物结构多样性等方面均存在不同的局限性。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种更加简便且适用范围广的[60]富勒烯四氢喹啉衍生物的合成方法。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种[60]富勒烯四氢喹啉衍生物的合成方法，其特征在于具体过程为：以富勒烯C₆₀与取代的N-磺酰基邻氨基苯丙二酸二甲酯为原料，以氯化铜和水合乙酸锰为催化剂，以碳酸铯为无机碱，以邻二氯苯和乙腈的混合溶液为溶剂，在氮气氛围下于120-140℃反应制得目标产物[60]富勒烯四氢喹啉衍生物，合成过程中的反应方程式为：

其中取代基R选自C_1-4烷基或芳基；取代基R¹选自氢、甲基、卤素、甲氧基或三氟甲基；取代基R²选自对甲苯磺酰基、苯磺酰基、对甲氧基苯基磺酰基、对硝基苯基磺酰基、萘磺酰基或2-噻吩磺酰基。

优选的，所述的富勒烯C₆₀、取代的N-磺酰基邻氨基苯丙二酸二甲酯、氯化铜、水合乙酸锰与碳酸铯的投料摩尔比为1:3:2:2:1。

优选的，所述的溶剂为体积比7:1的邻二氯苯和乙腈的混合溶液。

优选的，所述的[60]富勒烯四氢喹啉衍生物包括以下化合物：

本发明具有以下有益效果：本发明的合成方法中反应步骤简单，在氯化铜和水合乙酸锰的联合催化下以较高的收率获得了富勒烯四氢喹啉类化合物，催化剂价廉易得，实验方法简单，原子经济性高。同时具有广泛的底物使用范围和良好的官能团耐受性，为富勒烯四氢喹啉类化合物的制备和应用提供了一种更加简便的方法。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

实施例