联苯烯的应用与合成

简述

联苯烯(Biphenylene)是一类非常有趣的化合物，简称BP，由两个苯环二聚形成一个比较稳定的以四元环为中心的三环结构，于2021年5月首次实验合成^[1]。联苯烯具有许多优异的物理和化学性质，包括优异的热输运性能、优良的力学性能、高杨氏模量和良好的存储能力，使其在传感、生物医学、超级电容器、催化等领域均具有应用潜力。

应用

联苯烯在有机合成、药物化学、材料化学中都有广泛的用途。例如，联苯烯在过渡金属催化下可以发生多种有用的化学转化。许多情况下，芳基-芳基碳碳键会断裂形成金属环化合物，进而衍生出多种反应产物。通过与小分子的插入反应，可生成含有功能基团的新型多环芳烃衍生物。这些反应在多例中表现出选择性和催化性特征。生物研究领域，利用联苯烯为底物还可合成具有抗肿瘤活性的先导化合物。材料领域，以联苯烯为基本骨架构建网络可为新型材料的开发提供有力的工具^[1-2]。

合成方法

联苯烯的合成方法主要是以联苯为原料，利用分子内偶联构建四元环，得到联苯烯。这类方法需要苛刻反应条件、过渡金属催化、合成步骤长，所以制备成本较高。还有以二炔基苯和乙炔为原料进行2+2+2环合反应，形成联苯烯，这类反应用到了二炔基苯，需要预制备，总体合成路线同样比较繁琐。整体而言，以传统苯炔生成方法来制备联苯烯的成本很高，产生联苯烯的收率都很低，影响了它们在实际生产中的应用。

为了改进联苯烯的合成工艺，张士磊等人探索得到一种邻二卤代苯在碱金属氢化物作用下直接生成联苯烯的方法：具体的，将碱金属氢化物加入溶剂中，然后加入邻二卤代苯，反应得到产物联苯烯；进一步的，将碱金属氢化物悬浮在溶剂中，然后将邻二卤代苯滴入其中，反应得到产物联苯烯。反应过程中，碱金属氢化物为NaH、KH、CaH 、LiH中的一种或几种，优选NaH和KH，更优选NaH；反应溶剂为THF、DMA、甲苯、DME中的一种或几种，优选为THF和DMA的混合溶剂，体积比为(3～5)∶1；反应的温度为室温～70℃，优选室温～45℃；邻二卤代苯、碱金属氢化物的摩尔量比为1∶(0.5～3)，优选为1∶(1.5～2)，比如1∶2。

上述合成工艺反应简单、快速而且温和，是一种制备联苯烯的新颖方法，使用的原料和试剂都便宜易得，具有很大的应用价值，尤其是解决了现有技术原材料不易获取、反应条件苛刻、反应时间长、制备成本高、环境污染严重等缺点^[1]。

参考文献

[1]张士磊,尹月佳,方春辉,等.一种联苯烯的制备方法:202310241041[P].

[2]Christophe Perthuisot and Brian L. Edelbach and Deanna L. Zubris and Nira Simhai and Carl N. Iverson and Christian Müller and Tetsuya Satoh and William D. Jones.Cleavage of the carbon–carbon bond in biphenylene using transition metals[J].Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 2002.DOI:10.1016/S1381-1169(02)00203-0.