一種多取代基聯苯滷代物液晶中間體的合成方法及應用與流程

2023-05-12 03:02:01 2

本發明屬於多取代基聯苯滷代物的技術領域，涉及一種多取代基聯苯滷代物液晶中間體的合成方法及其在合成多聯苯類液晶、環己基聯苯類液晶中的應用。因多取代基聯苯滷代物的合成改進，本發明可以得到以往技術中不能製備的以為代表的碘代衍生物，以之應用於單晶的合成可以得到比現有技術更優的結果。

背景技術：

在平板顯示領域，液晶得到了廣泛的應用，隨著信息產業的快速發展，對液晶顯示裝置及液晶材料的需求逐年加大。目前液晶顯示常用的顯示模式有tn、stn及tft，其顯示材料用量巨大。其中多取代基聯苯類和環己基聯苯類是很重要的液晶單體，其代表分別為和多取代基聯苯滷代物是它們的通用中間體，其代表為

多取代基聯苯滷代物，以為例，目前的主要合成方法如下：

此方法不足之處主要是suzuki偶聯反應的選擇性不足，存在兩個滷素均進行偶聯以及選擇溴原子進行偶聯的副產物為了使最終產物的品質得到保證，在純化處理過程中損失較大，成本高昂，其原料2-氟-4-溴碘苯本身也比較昂貴。

技術實現要素：

為了解決現有技術中合成的不足，本發明創造性的使用了取代-4-滷苯胺如作原料，不具有滷素選擇性，解決了選擇性不足的問題，偶聯之後由經典的桑德邁爾反應提供了中間體的滷素部分，有效的提高了產率，降低了成本，並且易於處理提純。

本發明為實現其目的採用的技術方案是：

一種多取代基聯苯滷代物液晶中間體的合成方法，包括以下步驟：

a、以多取代基苯硼酸或多取代基硼酸酯為原料，與取代-4-滷苯胺經過suzuki偶聯反應，控制反應溫度為50-150℃，反應時間3-10h，得到多取代基聯苯胺；

反應方程式為：

b、多取代基聯苯胺在溶劑中於酸性環境下與重氮化試劑進行反應，控制反應溫度-20～10℃，製備得到重氮鹽，再經過滷素置換，控制置換溫度0-60℃，時間3-24h，得到多取代基聯苯滷代物；

反應方程式為：

其中，多取代基苯硼酸或多取代基硼酸酯的化學結構式為取代-4-滷苯胺的化學結構式為其中r選自羥基、烷氧基，r1、r2、r3、r4均選自氫、滷素、烷氧基、烷基、氰基；x2選自氯、溴、碘。例如多取代基硼酸酯可以選自多取代基苯硼酸丙二醇酯、多取代基苯硼酸頻哪醇酯、多取代基苯硼酸乙二醇酯或多取代基苯硼酸新戊二醇酯等。

步驟a中，suzuki偶聯反應在溶劑中於鹼存在下經過催化劑催化完成的，溶劑選自甲苯、甲醇、乙醇、丙酮、乙腈、水、dmf、thf、dmso、nmp中一種或幾種的組合；催化劑選自pd(pph3)4、pd(pph3)2cl2、pd(oac)2、pdcl2、pd/c、pd(amphos)2cl2、pd(dppf)cl2、pd(dtbpf)cl2中一種或幾種的組合。

步驟b中，重氮化試劑為亞硝酸鈉、亞硝酸鉀、烷基亞硝酸酯中一種或幾種的組合；溶劑為水、甲苯、thf、乙酸乙酯、乙醚、丙酮、dmso中一種或幾種的組合；酸性環境所用的酸為鹽酸、硫酸、氫溴酸、氯酸、甲酸、甲磺酸、對甲苯磺酸中的一種或幾種的組合。

多取代基聯苯滷代物於多聯苯類液晶單體製備中的應用，採用權利要求1合成方法合成的多取代基聯苯滷代物，將其與結構式為的取代苯基硼化物進行suzuki偶聯反應，控制反應溫度為50-150℃，反應時間3-10h，得到取代多聯苯類液晶單體，反應方程式為：

所述的取代多聯苯類液晶單體的化學結構式為其中r選自羥基、烷氧基，r1、r2、r3、r4均選自氫、滷素、烷氧基、烷基、氰基；m＝0或1，r5選自氫、烷氧基、烷基、芳基、環烷基。例如取代苯基硼化物可以選自取代基苯硼酸、取代基苯硼酸丙二醇酯、取代基苯硼酸頻哪醇酯、取代基苯硼酸乙二醇酯或取代基苯硼酸新戊二醇酯。

suzuki偶聯反應在溶劑中於鹼存在下經過催化劑催化完成的，溶劑選自甲苯、甲醇、乙醇、丙酮、乙腈、水、dmf、thf、dmso、nmp中一種或幾種的組合；催化劑選自pd(pph3)4、pd(pph3)2cl2、pd(oac)2、pdcl2、pd/c、pd(amphos)2cl2、pd(dppf)cl2、pd(dtbpf)cl2中一種或幾種的組合。

多取代基聯苯滷代物於環己基聯苯類液晶單體製備中的應用，採用權利要求1合成方法合成的多取代基聯苯滷代物，包括以下步驟，格氏置換反應製備成相應格氏試劑後，與取代環己酮類化合物經過加成反應、脫水反應、氫化反應、異構化反應得到取代聯苯基反式環己烷類液晶單體，具體過程如下：

a、將多取代基聯苯滷代物製備成多取代基聯苯格氏試劑；

反應方程式為：

b、將多取代基聯苯格氏試劑與化學結構式為的取代環己酮類化合物於0-120℃條件下加成反應3-8h，然後水解後完成脫水反應，得到多取代聯苯基取代基環己烯；

反應方程式為：

c、將多取代聯苯基取代基環己烯在溶劑中經催化與氫氣發生氫化反應，得到多取代聯苯基取代基環己烷類產物；

反應方程式為：

d、將多取代聯苯基取代基環己烷類產物於溶劑中經催化發生環己烷異構化，得到完全的多取代聯苯基取代基-反式-環己烷類液晶單體，

反應方程式為：

所述的多取代聯苯基取代基-反式-環己烷類液晶單體的化學結構式為其中n＝0、1或2，r6選自氫、烷氧基、烷基、環烷基、芳基、苄基。

所述步驟b中脫水反應採用酸性條件脫水或鹼性條件脫水，酸性條件脫水時，在酸性條件下於溶劑中，控制溫度60-150℃，脫水時間3-12h，所述溶劑為甲苯、環己烷、苯、二氯乙烷、二甲苯一種或幾種的組合，酸性條件使用的酸為硫酸、對甲基苯磺酸、甲磺酸、硫酸氫鉀、硫酸氫鈉、強酸性樹脂中的一種或幾種組合；鹼性條件脫水時，在試劑與鹼的存在下，控制溫度-20～80℃，脫水時間3-12h，所述試劑為光氣、固體光氣、二氯亞碸、三氯氧磷中一種或幾種的組合，鹼為三乙胺、吡啶、二異丙胺、二乙基異丙基胺一種或幾種的組合。

步驟a中製備格氏試劑時在溶劑中與格氏置換試劑進行交換反應，所用格氏置換試劑選自乙基溴化鎂、正丙基溴化鎂、正丁基溴化鎂、烯丙基氯化鎂、異丙基氯化鎂、異丙基溴化鎂、丁基氯化鎂、苯基氯化鎂、苄基氯化鎂中一種或幾種的組合；交換反應的溶劑為乙醚、甲基叔丁基醚、正丁醚、四氫呋喃、甲基四氫呋喃、環戊基甲醚、甲苯、二甲苯等一種或幾種的組合；反應溫度-50～80℃，反應時間0.5-8h。

步驟c中溶劑選自甲苯、乙醇、甲醇、乙酸乙酯、水、thf中一種或幾種的組合，催化採用的催化劑選自pd/c、ru/c、pt/c、raney-ni中的一種或幾種組合。

步驟d中溶劑選自甲苯、乙醇、丙酮、dmf、thf、dmso、nmp、石油醚中一種或幾種的組合；催化採用的催化劑為三氯化鋁、三氯化鐵、氯化鋅、甲醇鈉、乙醇鈉、叔丁醇鉀中一種或幾種組合。

本發明的有益效果是：

避免了使用相對昂貴的原料，且反應副產物少，易純化，產率高。

本發明還具有以下優點：

1、取代-4-滷代苯胺價格低廉，成本低；

2、可以製備對後續反應產率有提升幫助的多取代基聯苯滷代物

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行進一步的說明。

本申請多取代基聯苯類滷代物液晶中間體的合成路線如下：

1代表多取代基聯苯滷代物，2代表多取代基苯硼酸或多取代基硼酸酯，3代表取代-4-滷苯胺，4代表多取代基聯苯胺，x2包括但不限定於氯、溴、碘；x1包括但不限定於氯、溴、碘等基團，當x1是氯時置換時試劑為氯化亞銅，當x1是溴時置換時試劑為溴化亞銅，當x1是碘時置換時試劑為碘化鉀、碘化鈉中一種或幾種的組合；x-代表形成重氮鹽時溶液中的陰離子。

以多取代基聯苯類滷代物液晶中間體製備多聯苯類液晶單體的合成路線如下

1代表多取代基聯苯滷代物，5代表取代苯基硼化物，a代表多聯苯類液晶單體。

以多取代基聯苯類滷代物液晶中間體製備環己基聯苯類液晶單體的合成路線如下：

1代表多取代基聯苯滷代物，6代表取代環己酮類化合物，7代表多取代聯苯基取代基環己烯，8代表多取代聯苯基取代基環己烷，b代表多取代聯苯基取代基-反式-環己烷類液晶單體，x3包括但不限定於為氯，溴。

實施例12,3』,4』,5』-四氟-4-溴聯苯的合成

500ml三口瓶中，加入3,4,5-三氟苯硼酸35.2g(0.2mol)、3-氟-4-溴苯胺38g(0.2mol)、碳酸鉀55.2g(0.4mol)、dmf200ml、水100ml、pd(amphos)2cl250mg，氮氣氛圍中回流攪拌反應6h，tlc指示反應結束。甲苯萃取產物，水洗後乾燥，脫溶劑後石油醚重結晶，得到2,3』,4』,5』-四氟-4-聯苯胺44g，產率91.3％，gc純度99.2％。

250ml三口瓶中，加入40％氫溴酸80ml、2,3』,4』,5』-四氟-4-聯苯胺24.1g(0.1mol)，攪拌降溫至-10℃，滴加7g亞硝酸鈉與20ml水的溶液，控溫低於0℃。滴畢後攪拌15min得到重氮鹽溶液備用。

另一250ml三口瓶中加入溴化亞銅15g、40％氫溴酸60ml，攪拌於40℃下滴加上面製得的重氮鹽溶液，滴畢後控溫攪拌1h。

二氯甲烷提取後，水洗，乾燥，脫溶劑。乙醇重結晶得到2,3』,4』,5』-四氟-4-溴聯苯27.2g，產率89.2％，gc純度99.5％。1hnmr(cdcl3)δ7.52-7.41(m，2h)，7.29(dd，j＝7.5，2.0hz，1h)，7.21(dddt，j＝8.8，5.7，2.1，1.0hz，2h)。

所述2,3』,4』,5』-四氟-4-溴聯苯的化學結構式為

實施例22,3』,4』,5』-四氟-4-碘聯苯的合成

500ml三口瓶中，加入3,4,5-三氟苯硼酸35.2g(0.2mol)、3-氟-4-溴苯胺38g(0.2mol)、碳酸鉀55.2g(0.4mol)、dmf200ml、水100ml、pd(dtbpf)cl280mg，氮氣氛圍中回流攪拌反應6h，tlc指示反應結束。甲苯萃取產物，水洗後乾燥，脫溶劑後石油醚重結晶，得到2,3』,4』,5』-四氟-4-聯苯胺42g，產率87.3％，gc純度99.3％。

250ml三口瓶中，加入4n鹽酸100ml、2,3』,4』,5』-四氟-4-聯苯胺24.1g(0.1mol)，攪拌降溫至-10℃，滴加7g亞硝酸鈉與20ml水的溶液，控溫低於0℃。滴畢後攪拌15min得到重氮鹽溶液備用。

另一250ml三口瓶中加入碘化鉀17.5g、水60ml，攪拌於0℃以下滴加上面製得的重氮鹽溶液，滴畢後控溫攪拌10h。

二氯甲烷提取後，水洗，乾燥，脫溶劑。乙醇重結晶得到2,3』,4』,5』-四氟-4-碘聯苯32g，產率90.9％，gc純度99.6％。1hnmr(cdcl3)δ7.70-7.57(m，2h)，7.33(dd，j＝7.5，5.7hz，1h)，7.20(dddt，j＝8.8，5.7，2.1，0.9hz，2h)。

所述2,3』,4』,5』-四氟-4-碘聯苯的化學結構式為

實施例33』,4』-二氟-4-溴聯苯的合成

500ml三口瓶中，加入3,4-二氟苯硼酸31.6g(0.2mol)、4-溴苯胺34.4g(0.2mol)、碳酸鉀55.2g(0.4mol)、dmf200ml、水100ml、pd(amphos)2cl250mg，氮氣氛圍中回流攪拌反應6h，tlc指示反應結束。甲苯萃取產物，水洗後乾燥，脫溶劑後石油醚重結晶，得到3』,4』-二氟-4-聯苯胺38g，產率92.6％，gc純度99.3％。

250ml三口瓶中，加入40％氫溴酸80ml、3』,4』–二氟-4-聯苯胺20.5g(0.1mol)，攪拌降溫至-10℃，滴加7g亞硝酸鈉與20ml水的溶液，控溫低於0℃。滴畢後攪拌15min得到重氮鹽溶液備用。

另一250ml三口瓶中加入溴化亞銅15g、40％氫溴酸60ml，攪拌於40℃下滴加上面製得的重氮鹽溶液，滴畢後控溫攪拌1h。

二氯甲烷提取後，水洗，乾燥，脫溶劑。乙醇重結晶得到3』,4』-二氟-4-溴聯苯24g，產率89.2％，gc純度99.5％。1hnmr(cdcl3)δ7.76(ddd，j＝7.6，7.7，2.0，1h)，7.69-7.61(m，2h)，7.63-7.55(m，2h)，7.57-7.44(m，2h)。

所述的3』,4』-二氟-4-溴聯苯的化學結構式為

實施例43』,4』-二氟-4-碘聯苯的合成

250ml三口瓶中，加入4n鹽酸100ml、3』,4』-二氟-4-聯苯胺20.5g(0.1mol)，攪拌降溫至-10℃，滴加7g亞硝酸鈉與20ml水的溶液，控溫低於0℃。滴畢後攪拌15min得到重氮鹽溶液備用。

另一250ml三口瓶中加入碘化鉀17.5g、水60ml，攪拌於0℃以下滴加上面製得的重氮鹽溶液，滴畢後控溫攪拌10h。

二氯甲烷提取後，水洗，乾燥，脫溶劑。乙醇重結晶得到3』,4』-二氟-4-碘聯苯28.5g，產率90.1％，gc純度99.5％。1hnmr(cdcl3)δ7.88-7.80(m，2h)，7.76(ddd，j＝7.6，5.7，2.0，1h)，7.57-7.44(m，2h)，7.38-7.30(m，2h)。

所述的3』,4』-二氟-4-碘聯苯的化學結構式為

實施例53',3」,4」,5」-四氟-4-丙基三聯苯的合成

500ml三口瓶中加入2,3』,4』,5』-四氟-4-溴聯苯30.5g(0.1mol)、4-丙基苯硼酸16.4g(0.1mol)、氟化鉀11.6g(0.2mol)、dmf100ml、水25ml、pd(amphos)2cl230mg，氮氣氛圍中回流攪拌反應6h，tlc指示反應結束。

甲苯萃取產物，水洗乾燥後蒸乾溶劑，石油醚重結晶兩次得到白色固體產物3',3」,4」,5」-四氟-4-丙基三聯苯30.1g(理34.4g)，產率87.5％，gc純度99.9％。1hnmr(cdcl3)δ7.74(dd，j＝7.4，5.7hz，1h)，7.68-7.57(m，3h)，7.45(dd，j＝7.4，1.9hz，1h)，7.35-7.36(m，2h)，7.24(dddt，j＝8.6，5.6，1.9，1.0hz，2h)，2.61(tt，j＝7.8，1.1hz，2h)，1.64(tq，j＝7.8，6.6hz，2h)，0.94(t，j＝6.6，3h)。

所述的3',3」,4」,5」-四氟-4-丙基三聯苯的化學結構式為

實施例63',3」,4」,5」-四氟-4-丙基三聯苯的合成

500ml三口瓶中加入2,3』,4』,5』-四氟-4-碘聯苯35.2g(0.1mol)、4-丙基苯硼酸16.4g(0.1mol)、氟化鉀11.6g(0.2mol)、dmf100ml、水25ml、pd(amphos)2cl210mg，氮氣氛圍中回流攪拌反應6h，tlc指示反應結束。

甲苯萃取產物，水洗乾燥後蒸乾溶劑，石油醚重結晶兩次得到白色固體產物3',3」,4」,5」-四氟-4-丙基三聯苯31.4g(理34.4g)，產率91.2％，gc純度99.9％。1hnmr(cdcl3)δ7.74(dd，j＝7.4，5.7hz，1h)，7.68-7.57(m，3h)，7.45(dd，j＝7.4，1.9hz，1h)，7.35-7.36(m，2h)，7.24(dddt，j＝8.6，5.6，1.9，1.0hz，2h)，2.61(tt，j＝7.8，1.1hz，2h)，1.64(tq，j＝7.8，6.6hz，2h)，0.94(t，j＝6.6，3h)。

所述的3',3」,4」,5」-四氟-4-丙基三聯苯的化學結構式為

實施例74-(反,反-4-丙基雙環己基)-2,3』4』5』-四氟聯苯的合成

500ml三口瓶中加入2,3』,4』,5』-四氟-4-碘聯苯35.2g(0.1mol)、四氫呋喃120ml，攪拌下降溫至0℃，不超過5℃滴加2mol/l異丙基氯化鎂的四氫呋喃溶液60ml，滴畢後回溫至室溫攪拌1h。繼續升溫至50℃，將反式丙基雙環己基酮23g(0.104mol)和四氫呋喃50ml的溶液滴入，再攪拌2h，反應結束。

2mol/l鹽酸終止反應後，甲苯萃取產物，乾燥後蒸餾，蒸乾殘留四氫呋喃後，加入對甲苯磺酸1g，回流分水至無水分出。降溫至室溫後碳酸氫鈉溶液洗至中性後蒸乾甲苯溶劑，得到烯中間體40.5g(理43g)，產率94％，gc純度98.4％。

1l氫化釜中加入上述烯中間體40.5g(0.094mol)、無水乙醇300ml、5％鈀碳2g，氮氣置換空氣，氫氣置換氮氣後開始氫化反應，至吸氫結束後濾出鈀碳催化劑，蒸乾溶劑得到順反混合的4-(4-丙基雙環己基)-2,3』4』5』-四氟聯苯39.5g，gc純度99％，順反比約43：57。

500ml三口瓶中加入上述順反混合的4-(4-丙基雙環己基)-2,3』4』5』-四氟聯苯39.5g(0.091mol)，加入石油醚240ml，無水三氯化鋁1.4g(0.01mol)，25℃攪拌4h，反應結束(順反比約2：98)。水解後有機層洗至中性，過中性氧化鋁柱後蒸乾溶劑，乙醇重結晶得到產物4-(反,反-4-丙基雙環己基)-2,3』4』5』-四氟聯苯37g，總產率86％，gc純度99.8％。1hnmr(cdcl3)δ7.56(dd，j＝7.5，5.7hz，1h)，7.32-7.00(m，4h)，2.58(tt，j＝7.7，1.0hz，1h)，2.26-1.91(m，2h)，1.89-1.54(m，8h)，1.48-0.99(m，15h)，0.88(t，j＝6.5hz，3h)。

所述的4-(反,反-4-丙基雙環己基)-2,3』4』5』-四氟聯苯的化學結構式為

實施例83」,4」-二氟-4-丙基三聯苯的合成

500ml三口瓶中加入3』,4』-二氟-4-溴聯苯26.9g(0.1mol)、4-丙基苯硼酸16.4g(0.1mol)、碳酸鉀27.6g(0.2mol)、dmf100ml、水50ml、pd(amphos)2cl230mg，氮氣氛圍中回流攪拌反應6h，tlc指示反應結束。

甲苯萃取產物，水洗乾燥後蒸乾溶劑，石油醚重結晶兩次得到白色固體產物3」,4」-二氟-4-丙基三聯苯27.4g(理30.8g)，產率89％，gc純度99.9％。1hnmr(cdcl3)δ7.87-7.72(m，5h)，7.66-7.58(m，2h)，7.57-7.44(m，2h)，7.34-7.26(m，2h)，2.61(tt，j＝7.7，1.0hz，2h)，1.64(tq，j＝7.8，6.6hz，2h)，0.94(t，j＝6.6hz，3h)。

所述的3」,4」-二氟-4-丙基三聯苯的化學結構式為

實施例94-(反,反-4-丙基雙環己基)-3』4』-二氟聯苯的合成

500ml三口瓶中加入3』,4』-二氟-4-碘聯苯31.6g(0.1mol)、四氫呋喃120ml，攪拌下降溫至0℃，不超過5℃滴加2mol/l異丙基氯化鎂的四氫呋喃溶液60ml，滴畢後回溫至室溫攪拌1h。繼續升溫至60℃，將反式丙基雙環己基酮23g(0.104mol)和四氫呋喃50ml的溶液滴入，再攪拌2h，反應結束。

2mol/l鹽酸終止反應後，甲苯萃取產物，乾燥後蒸餾，蒸乾殘留四氫呋喃後，加入對甲苯磺酸1g，回流分水至無水分出。降溫至室溫後碳酸氫鈉溶液洗至中性後蒸乾甲苯溶劑，得到烯中間體37.2g(理39.4g)，產率94％，gc純度98.3％。

1l氫化釜中加入上述烯中間體37.2g(0.094mol)、無水乙醇300ml、5％鈀碳2g，氮氣置換空氣，氫氣置換氮氣後開始氫化反應，至吸氫結束後濾出鈀碳催化劑，蒸乾溶劑得到順反混合的4-(4-丙基雙環己基)-3』4』-二氟聯苯37g，gc純度99％，順反比約46：54。

500ml三口瓶中加入上述順反混合的4-(4-丙基雙環己基)-3』4』-二氟聯苯37g，加入石油醚240ml，無水三氯化鋁1.4g(0.01mol)，25℃攪拌5h，反應結束(順反比約1.6：98.4)。水解後有機層洗至中性，過中性氧化鋁柱後蒸乾溶劑，乙醇重結晶得到產物4-(反,反-4-丙基雙環己基)-3』4』-二氟聯苯33.7g(理39.6g)，從3』,4』-二氟-4-碘聯苯計算的總產率為85％，gc純度99.9％。1hnmr(cdcl3)δ7.76(ddd，j＝7.6，5.7，2.0hz，1h)，7.67-7.36(m，6h)，2.55(pt，j＝7.7，1.0hz，1h)，2.24-1.93(m，2h)，1.90-1.60(m，8h)，1.52-0.97(m，13h)，0.88(t，j＝6.5，3h)。

所述的4-(反,反-4-丙基雙環己基)-3』4』-二氟聯苯的化學結構式為