4-溴二苯并呋喃的合成与应用

4-溴二苯并呋喃，英文名为4-Bromodibenzofuran，其分子式为C12H7BrO，CAS号为89827-45-2，分子量为247.09，熔点为67到69度，沸点为220度（40 Torr），常温常压下呈固体粉末。4-溴二苯并呋喃是一种商业化的有机合成子，在常见的有机溶剂例如二氯甲烷，乙酸乙酯，二甲基亚砜，四氢呋喃中溶解性较好，在水中溶剂性较差。

合成方法

图1 4-溴二苯并呋喃的合成路线

将芳基硼酸 (1 毫摩尔l)、溴化铜 (335 mg, 1.5 毫摩尔l)、四丁基溴化铵 (33 mg, 0.1 毫摩尔l)，水 (5 mL) 的溶液在密封管中加热到 100 °C，在这个温度下搅拌 5-12 小时。通过TLC点板监测反应进度，等到反应完成后，用乙酸乙酯(2×5 mL)萃取混合物，合并有机层，有机层用无水硫酸钠干燥，真空浓缩除去有机溶剂，得到的残余物通过柱层析（石油醚/乙酸乙酯 40:1-20:1）分离纯化即可得到目标产物4-溴二苯并呋喃。[1]

图2 4-溴二苯并呋喃的合成路线

将 100.00 g (99%, 588.6 毫摩尔l) 二苯并呋喃溶解在 800 ml 无水 四氢呋喃 中并在 -40°C 下，慢慢加入 400 ml (640.0 毫摩尔l) 正丁基锂 (1.6M 在正己烷中) 混合。移除冷却浴，使反应溶液在水浴中在约30分钟内达到室温并再搅拌2小时。然后，将其冷却至-78℃并滴加160.34g(99％，844.9毫摩尔l，73.55ml)1，2-二溴乙烷在80ml无水四氢呋喃中的溶液。移除冷却浴，使混合物在水浴中在约30分钟内达到室温并再搅拌2小时。随后，小心加入60ml饱和氯化钠溶液（轻微放热反应，升温1-2℃），在真空中分离有机相并除去溶剂。将油状红棕色残余物溶于900ml二氯甲烷中并依次用500ml稀盐酸(1N)和400ml水洗涤。有机相用硫酸镁干燥并真空除去溶剂，在冷却过程中，沉淀出淡黄色固体，将其在研钵中粉碎并在玻璃瓶中用 2 × 150 ml 异丙醇洗涤。干燥除去溶剂后，从异丙醇溶液中得到产物。[2]

用途

4-溴二苯并呋喃可作为有机光电材料和有机合成中间体，苯并呋喃结构是个强的给电子基团，在有机共轭材料中有着广泛的应用，引入其结构可以改变目标化合物的吸收和发射波长等光学性质。其在合成应用上的转化主要是借助苯环上的溴原子进行的，溴单元可以进行Suzuki偶联连接上一个芳基，也可以通过硼化反应将溴原子转化为硼单元，再借助硼的多样反应性进行后续的一系列的衍生化。此外，还可以苯环上的溴原子可以在一定的反应条件下脱除；也可以进行两分子的溴化物自偶联得到联苯类化合物衍生物。

图3 4-溴二苯并呋喃的应用转化

实验操作：将适当的钯催化剂(1 mol%) 和4-溴二苯并呋喃(0.3 毫摩尔)溶解在高温干燥过的Schlenk 烧瓶中，往反应体系中加入2毫升的干燥甲苯。在室温下搅拌，用甲苯稀释叔丁基锂（0.7 当量，0.21 毫摩尔，0.12mL 浓度为1.7M），使其浓度达到 0.21M 的浓度，使用注射泵将叔丁基锂溶液缓慢 (流速 = 1 mL/h) 添加到混合物中。添加完成后，让反应搅拌若干小时，等反应结束后，用甲醇淬灭反应混合物，减压蒸发除去反应溶剂，得到的残余物通过柱色谱法（SiO2，正戊烷：乙醚为98:2）分离纯化即可得到自偶联的目标产物。需要特别注意的是叔丁基锂是一个极其活泼的超强碱，滴漏在外面遇到空气极易着火燃烧，因此使用时需使用特殊的安全装置，格外注意实验安全。[3]

核磁数据

1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 7.93 (d, J = 7.6 Hz, 1 H), 7.88 (dd, J = 1.2, 8.0 Hz, 1 H), 7.66 (d, J = 8.4 Hz, 1 H), 7.61 (dd, J = 1.2, 8.0 Hz, 1 H), 7.50 (td, J = 1.2, 8.4 Hz 1 H), 7.38 (t, J = 8.0 Hz 1 H), 7.23 (t, J = 8.0 Hz, 1 H). 13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ 156.0, 153.2, 130.0, 127.8, 125.7, 124.1, 123.9, 123.2, 121.0, 119.6, 112.1, 104.4.

参考文献

[1] Tang, Yan-Ling et al Tetrahedron Letters, 64, 152738; 2021

[2] Fu, Zhengjiang et al Organic Chemistry Frontiers, 7(3), 590-595; 2020.

[3] Buter, Jeffrey et al Angewandte Chemie, International Edition, 55(11), 3620-3624; 2016.