Chem. Eur. J. :全位点苯基取代的三联苯化合物的合成与思考

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全苯基取代多环芳烃是复杂芳环化合物中的一个重要门类。通常情况下当芳环的每一个氢原子用苯基进行取代后将得到一个具有极大空间位阻的分子,这些芳环化合物通常无法继续保持平面结构并发生扭曲,以此来释放由环绕在周围的取代基所带来的巨大张力。其中又以在1965年被首次合成的十苯基二联苯(1)尤为特殊。人们除了在其晶体结构中发现常见于此类化合物的特殊键角外,其中一个中心苯环还呈现出十分罕见的船型结构。近日,美国杜兰大学Robert A. Pascal教授课题组对十四苯基对三联苯(2)和十四苯基邻三联苯(4)进行了探索,并研究了中心苯环在受到两个五苯基苯基基团的挤压下得到的扭曲结构。

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对于十四苯基对三联苯和十四苯基邻三联苯,帕斯卡课题组均设计了2条不同的合成路线:1)沿用合成十苯基二联苯的思路,通过合成多炔中间体再经由与四苯基环戊二烯酮进行[4+2]Diels-Alder环加成反应得到目标分子。2)鉴于目标分子的高对称性,分别合成两种所需的卤代芳环片段,在铜催化下通过乌尔曼反应得到目标化合物。两种策略均成功合成了十四苯基对三联苯并得到了其晶体结构, 但是针对十四苯基邻三联苯的合成在尝试了两种方法后均未能得到到目标分子,其中1,6-二苯基-1,3,5-己三炔的Diels-Alder反应得到了二加成中间产物,纯化后在加强热条件下,仍无法进一步反应得到目标分子。

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在对十四苯基对三联苯的晶体结构进行观察后发现,其中心苯环仍维持平面结构,但其两侧的两个中心苯环呈现出和十苯基二联苯中相似的船型结构。从得到的晶体结构看,连接十四苯基对三联苯中心苯环上的碳原子和周围苯基取代基的相邻碳碳键二面角均出现了近20度的扭转,结合苛刻的反应条件,共同指向其很可能具有较大的空间位阻。本文在此基础上还通过一系列计算模拟试图对十苯基二联苯以及十四苯基对三联苯这些分子的晶体结构中特殊几何构型的成因以及它们空间位阻大小的比较进行了更进一步的讨论。此项工作中对十四苯基对三联苯的成功合成与对其计算模拟结果的分析讨论对之后针对类似化合物的合成以及利用气相DFT计算对凝态有机化合物的能量评估都具有一定的指导意义。

文信息

The Pursuit of Perphenylterphenyls

Yuchen Du,Prof. Dr. Alex McSkimming,Prof. Dr. Joel T. Mague, Prof. Dr. Robert A. Pascal Jr.


Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202200931




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