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研究生: 余承霈
Yu, Cheng-Pei
論文名稱: 合成探討具雙自由基性質多環芳香烴:二苯駢[de,mn]稠四苯衍生物及環戊二烯[def]并茀衍生物
Attempted Synthesis of Biradicaloid Polycyclic Aromatic Hydrocarbons:Zethrene Derivatives and Cyclopenta[def]fluorene Derivatives
指導教授: 吳耀庭
Wu, Yao-Ting
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 化學系
Department of Chemistry
論文出版年: 2016
畢業學年度: 104
語文別: 中文
論文頁數: 94
中文關鍵詞: 雙自由基性質二苯駢[a,de,j,mn]稠四苯環戊二烯[def]并茀
外文關鍵詞: biradical character, zethrene, radical cyclization, cyclopenta[def]fluroene
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  • 近年來,作為有機材料的多環芳香烴蓬勃發展,其中具有單重態雙自由基性質的多環芳香烴也是熱門的一項研究,本篇論文即是嘗試合成具雙自由基性質的多環芳香烴:二苯駢[a,de,j,mn]稠四苯衍生物以及環戊二烯[def]并茀衍生物,並在合成探討上分成三個主題。
    主題一為嘗試合成4,13-雙(三甲苯基)四苯駢[a,de,j,mn]稠四苯(26),利用自由基環化的方式合成26,在叔丁醇鉀(4當量)作為自由基起始劑下,嘗試許多不同反應條件,最終仍無法利用此方法環化得到26。
    主題二為嘗試二苯駢[de,mn]稠四苯[2,1-b:8,7-b']二噻吩(44),利用6, 12-二溴䓛(40)作為核心結構,與硼酸化合物39進行鈴木耦合反應後,加入1,3,5-三甲苯基格里納試劑進行親核加成反應,最後在路易士酸催化下環化得到44,因化合物的穩定性不佳,容易分解成其他結構,故在純化上無法順利分離。
    主題三為嘗試合成環戊二烯[def]并茀(70),在此部分期望在溫和的條件下合成環戊二烯[def]并茀的結構,利用聯苯二醛(66)進行親核加成反應,接著以酸催化環化的方式,得到副產物71、72、73。無法成功合成環戊二烯[def]并茀的結構的原因可能是應變能太大及芐基與碳-5的距離太遠而無法建立碳-碳鍵。

    Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) with two electrons can be described as biradicaloid hydrocarbons that exhibit open shell character. In this study, the individual synthesis of biradicaloid PAHs tetrabenzo[a,de,j,mn]tetracene (26), dibenzo[4,5:10,11]tetraceno[2,1-b:8,7-b′]dithiophene (44), and cyclopenta[def]fluorene (70) was attempted.
    The paper is segregated in three parts.

    In part I, the attempted synthesis of 26, a promising reaction route utilizing t-BuOK via radical cyclization strategy applied to construct zethrene structures, was described. After trying many different conditions, the results revealed that intramolecular cyclization cannot be conducted via the radical pathway, and fragments of precursor 23 were obtained instead of the targeted product.

    In part II, the attempted synthesis of 44 was presented. The structure of 44 was a zethrene derivative that contained thiophene units and could potentially display unique physical properties. To introduce the thiophene units, Suzuki coupling of 6,12-dibromochrysene(40) with thiophene boronic acid (39) was conducted. Mesityl groups were introduced by nucleophilic additions and then Lewis acid catalyzed cyclization was conducted. Finally, because of the easy decomposition of the zethrene derivative (44) under ambient conditions, we could not obtain the pure compound.

    In part III, we sought to develop mild conditions for the utilization of acid-catalyzed cyclization for the synthesis of cyclopenta[def]fluroene derivative (70). When [1,1′-biphenyl]-2,2′-diylbis(mesitylmethanol) (68) was employed, the reaction afforded three by-products. Difficulties of cyclization of 70 can be attributed to the distance of benzyl alcohol and C-5 position on fluorene structure. Metal-catalyzed reaction with C–H bond activation via six member transition state could be a feasible synthetic method for solving this problem.

    目錄 中文摘要 I Abstract II 謝誌 VIII 圖目錄 XII 表目錄 XIV 壹、 前言 1 一、 有機半導體材料 1 (一) P型有機半導體 3 (二) N型有機半導體 5 二、 單重態雙自由基性質 6 三、 具雙自由基性質的多環芳香烴的應用 8 四、 研究動機 10 Part I 嘗試合成4,13-雙(三甲苯基)四苯駢[a,de,j,mn]稠四苯 貳、 結果與討論 13 一、 合成設計 13 二、 合成步驟 14 (一) 自由基環化反應測試A 16 (二) 探討羰基對自由基環化反應的影響 18 (三) 自由基環化反應測試B 19 參、 結論 21 肆、 實驗 22 一、 實驗儀器和部分細節 22 二、 實驗操作 23 Part II 嘗試合成雙自由基分子:2,10-二正丁基-4,12-二(1,3,5-三甲基)二苯駢[4,5:10,11]稠四苯[2,1-b:8,7-b']二噻吩 貳、 結果與討論 31 一、 合成設計 31 二、 合成步驟 32 (一) 合成硼酸化合物39 32 (一) 合成二苯駢[de,mn]稠四苯衍生物44 33 三、 環化反應的選擇性推測 34 參、 結論 35 肆、 實驗 35 一、 實驗儀器和部分細節 35 二、 實驗操作 37 Part III 嘗試合成環戊二烯[def]并茀 貳、 結果與討論 44 一、 合成設計:環戊二烯[def]并茀70 46 二、 合成步驟 47 (一) 酸催化環化反應測試A 48 (二) 反應機構推測 50 三、 環戊二烯[def]并茀衍生物79合成設計 51 (一) 合成雙醇聯苯化合物77 52 (二) 酸催化環化反應測試B 53 四、 環戊二烯[def]并茀結構的合成障礙 55 五、 嘗試以鈀催化反應合成環戊二烯[def]并茀結構 55 參、 結論 57 肆、 實驗 58 一、 實驗儀器和部分細節 58 二、 實驗操作 59 伍、 參考文獻 72 陸、 附錄 75 一、 NMR光譜圖 75 二、 ASAP質譜圖 92 三、 試劑名稱與縮寫對照表 93

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    下載圖示 校內:2021-07-29公開
    校外:2021-07-29公開
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