3,6-二叔丁基咔唑的合成及其应用

基本描述

3,6-二叔丁基咔唑的CAS号是37500-95-1，分子式是C20H25N，分子量是279.42，熔点是233-235℃，沸点是424.2±14.0°C(Predicted)，密度是1.037，以及酸度系数(pKa)是17.70±0.30(Predicted)。

图1 3,6-二叔丁基咔唑的结构式。

合成

图2 3,6-二叔丁基咔唑的合成路线[1-3]。

方法一：将3,6-二叔丁基咔唑咔唑（61.4 g，0.368 mol）、无水氯化锌（Strem，100.0 g，0.734 mol）和1210 ml硝基甲烷（在活化4A筛上干燥过夜）装入具有机械搅拌器、加料漏斗和氮气入口的烘箱干燥2升罐中。在室温下滴加叔丁基氯（81.1ml，0.734mol），并将反应搅拌过夜。通过LCMS跟踪反应。完成后，加入200ml甲醇并搅拌混合物1小时。通过旋转蒸发除去溶剂，将混合物溶于二氯甲烷并用水洗涤。将二氯甲烷还原至约100g并加入约300ml甲醇，将所得混合物搅拌过夜，然后过滤沉淀的固体并干燥以获得批产品。将母液还原并与己烷混合，以生产第二批产品。64.5g产率的灰白色固体3,6-二叔丁基咔唑。合成路线如图2所示。

方法二：将20.02克（120.8毫摩尔）咔唑、49.82克（365.5毫摩尔）ZnCl2和300毫升硝基甲烷在r.t.下滴加到装有顶部搅拌器、氮气鼓泡器和加料漏斗的500毫升三颈圆底烧瓶中。在2.5小时内从加料漏斗向所得深棕色浆料中滴加49.82 g（365.5mmol）2-氯-2-甲基丙烷。添加完成后，将所得浆料再搅拌18小时。将反应混合物倒入800ml冰冷水中，用3x 500ml二氯甲烷提取，然后将提取物合并并用无水硫酸镁干燥，然后过滤，然后首先通过旋转蒸发浓缩滤液，然后在高真空下蒸发以除去硝基甲烷。将所得残余物首先溶于热二氯甲烷（70ml），然后溶于热己烷（50ml）。将所得溶液冷却至室温，然后置于冰箱中过夜。分离形成的固体并用冷己烷洗涤，然后在高真空下干燥以得到3,6-二叔丁基咔唑。1H NMR显示产物如所需。白色晶体，产率为10.80g（32.0%）。合成路线如图2所示。

方法三：该方法首先将约10g咔唑（C12H9N）置于带侧臂的圆底烧瓶中，然后加入300ml硝基甲烷和25g ZnCl2。然后，向溶液中逐渐滴加20ml叔丁基氯（t-BuCl），并在室温下连续搅拌溶液约20小时。将所得溶液转移到烧杯中，并向烧杯中加入350ml水以进行水解反应。在预定的反应时间后，加入二氯甲烷（CH2Cl2）以进行萃取，并收集有机层。分别使用去离子水和饱和氯化钠水溶液提取有机层中的杂质。使用重结晶方法（溶剂为己烷）纯化所得粗产物以获得中间产物3，6-二叔丁基咔唑（由式（56）表示），其中产率约为60.6%。3,6-二叔丁基咔唑（56），产率为60.6%。合成路线如图2所示。

应用

咔唑类衍生物3,6-二叔丁基咔唑是一种特殊的含氮芳香杂环化合物，含有较大的π电子共轭体系，具有很强的电子转移能力和稠环刚性骨架结构，从而表现出良好的光电性能、热稳定性和形态稳定性[4-5]。3,6-二叔丁基咔唑有着易于进行结构修饰的特点，使其成为构筑空穴传输材料、主体材料和发光材料最常用的分子基团[6]。3,6-二叔丁基咔唑不仅有着较大的π电子共轭体系、很强的电子转移能力和刚性稠环结构，其咔唑环上还易于引入多种功能基，这使得咔3,6-二叔丁基咔唑在OLED器件中具有非常广泛的应用，在不同功能层中都有着显著的性能特点，因此相关领域的研究非常活跃，取得了许多重要的研究成果[7-8]。今后咔唑类衍生物在 OLED器件领域的研究重点仍需集中在提高器件的发光效率以及延长器件的使用寿命等方面。

参考文献

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