4-(N-咔唑基)查尔酮的合成及其光学性质*

严 妍，朱慧枝，金 凤,2，周虹屏

(1.安徽大学 化学化工学院，安徽 合肥 230039；2.阜阳师范学院 化学化工学院，安徽 阜阳 236041)

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4-(N-咔唑基)查尔酮的合成及其光学性质*

严 妍1，朱慧枝1，金 凤1,2，周虹屏1

(1.安徽大学 化学化工学院，安徽 合肥 230039；2.阜阳师范学院 化学化工学院，安徽 阜阳 236041)

4-N-咔唑基苯甲醛和苯乙酮经aldol反应合成了一种新型含咔唑基查尔酮——4-(N-咔唑基)查尔酮(2)，其结构经1H NMR,IR，MS和元素分析表征。运用UV-Vis和单光子荧光光谱研究了2的光学性质。结果表明：2的λmax位于360nm和320nm附近；2在CH2Cl2和DMF中具有良好的荧光发射能力，λem位于520nm。

咔唑基；查耳酮；合成；光学性质

咔唑具有大的刚性共轭平面结构，是富电子基团，具有较强的给电子能力、高发光能力和优良的空穴传输性能[1-4]，咔唑具有多样的化学可修饰性，有利于进行分子设计。因此，含咔唑基团的有机共轭分子作为光学材料引起了人们广泛的关注。查尔酮及其衍生物是芳香醛和芳香酮的醛酮缩合产物,是合成众多不同功能性化合物的重要有机合成中间体[5-6]。另外，查尔酮具有不对称的共轭分子结构，分子内电子流动性好,所以含有光电功能性基团的查尔酮衍生物具有优良的光学性质，在光电功能材料方面具有潜在的应用价值[7-8]。

为了寻找新型的咔唑基查尔酮化合物，并研究其光学性能，本文以4-N-咔唑基苯甲醛(1)和苯乙酮为原料，经aldol反应合成了一种新型含咔唑基查尔酮——4-(N-咔唑基)查尔酮(2，Scheme 1)，其结构经1H NMR,IR，MS和元素分析表征。运用UV-Vis和单光子荧光光谱研究了2的光学性质。结果表明：2的λmax位于360nm和320nm附近；2在CH2Cl2和DMF中具有良好的荧光发射能力，λem位于520nm。

在2的分子结构中，咔唑基团具有良好的刚性平面和供电子性，而C=C-C=O结构的查尔酮化合物，和两端的苯环形成大的π共轭体系。

当受到光的照射后，电子在一定方向上发生移动，产生超激化效应，此时的π电子趋于离域，预期2具有较好的荧光性质。

1 实验部分

1．1 仪器与试剂

UV-3600型紫外-可见分光光度计(1cm石英比色皿，纯溶剂标定基线)；FT-2500型荧光光度计(测量范围：300nm～800nm，分辨率：1nm，1cm四面通光长度的石英比色皿，狭缝宽度：5nm,电压：400V)；BrukerAvance 400MHz型核磁共振仪(DMSO-d6为溶剂，TMS为内标)；Nicoler FT-IR-Nexus型红外光谱仪(KBr压片)；Perkin-Elmer 240型元素分析仪。

1按文献[9]方法合成；其余所用试剂均为分析纯。

1．22的合成

在反应瓶中依次加入12.71g(10mmol)和乙醇100mL，升温至75℃，搅拌使其溶解；加入苯乙酮1.20g(1mmol)和NaOH 0.4g(100mmol)，于75℃反应5h。冷却至室温(析出大量黄色沉淀)，抽滤，滤饼用乙醇洗涤，干燥得黄色固体13.36g,产率90%;1H NMRδ：7.30,7.32,7.34(t,J=8.0Hz,2H),7.44,7.46(d,J=8.0Hz,2H),7.59,7.61,7.63(d,J=8.0Hz,2H),7.69,7.70(d,J=4.0Hz,1H),7.73,7.75(d,J=8.0Hz,2H),7.89,7.93(d,J=16.0,1H),8.06,8.10(d,J=16.0Hz,1H),8.20,8.22,8.24(t,J=8.0Hz,4H),8.26,8.28(d,J=8.0Hz,2H)；IRν：689,724,749,969,1015,1215,1315,1333,1447,1514,1596,1659,3042cm-1；EI-MSm/z: 374.15[M+]；Anal.calcd for C27H19NO: C 86.84,H 5.13,N 3.75；found C 86.53,H 5.45,N 3.43。

2 结果与讨论

2.1 光学性质

为了比较不同推电子能力基团对化合物光学性质的影响，测定了2和咪唑基查尔酮[10](Ⅰ,Chart 1)在不同溶剂中的UV-Vis光谱和单光子荧光发射光谱。

(1)UV-Vis

图1为Ⅰ和2的UV-Vis谱图。由图1可见，2具有两个吸收峰，最大吸收峰(λmax)在360nm附近，由分子内电荷转移(ICT)引起，而330nm附近的吸收峰归属查尔酮局部的π→π*跃迁；与2相比，Ⅰ只有一个位于320nm附近的吸收峰，对应查尔酮局部的π→π*跃迁，归属K带。Ⅰ和2表现出了明显不同的吸收性质，这是因为，和咪唑基相比，咔唑基团具有良好的刚性平面和强的供电子能力，在光激发下，产生分子内电荷转移。而咪唑基由于供电子能力较弱，对整个分子电子的跃迁影响较小。随着溶剂极性的增强，Ⅰ和2的紫外吸收有稍许红移。和Ⅰ相比，2的吸收峰红移更明显，符合ICT的特征。

(2)FL

图2为Ⅰ和2的FL谱图。由图2可见，2在二氯甲烷和DMF中具有良好的荧光发射能力,最大荧光发射峰(λem)位于520nm附近，由ICT引起，410nm附近弱的荧光发射归属π→π*跃迁。Ⅰ的荧光较弱，λem位于410nm附近，对应于π→π*跃迁。Ⅰ和2在乙醇和乙腈中荧光淬灭或强度明显降低，可能原因是化合物中的氧原子与乙醇或乙腈产生了氢键作用，使分子的非辐射跃迁增大。结合Ⅰ和2在不同溶剂中的光物理数据可以看出，随着溶剂极性的增强，特别在DMF中，荧光峰有向长波方向移动的趋势。可能原因是由于溶剂极性增大，使得溶剂与溶质分子之间的作用力增大，从而激发态分子的能量降低比基态分子能量降低多，跃迁所需能量降低[11]。同Ⅰ相比，2的荧光发射峰发生了较大的红移，荧光强度也明显增强，这是由咔唑基具有较强的发光能力和供电子能力造成的。

图1Ⅰ和2的UV-Vis谱图*
Figure1UV-Vis spectra of Ⅰ and2

*c(Ⅰ)=1×10-5mol·L-1,c(2)=5×10-6mol·L-1

CompⅠCH2Cl2EtOHMeCNDMF2CH2Cl2EtOHMeCNDMFλmax/nm317317316324359365368366λem/nm399405405421516--521

图2Ⅰ和2的FL谱图*
Figure2FL spectra of Ⅰ and2

*同图1

3 结论

采用醛酮缩合反应，高产率地合成了具有刚性结构的4-(N-咔唑基)查尔酮(2)。同时研究了2和Ⅰ的光学性质，结果表明，不同的给电子基团对化合物的光学性质影响较大，导致2具有良好的荧光性质。因此，其在有机合成中间体和光学材料方面都具有潜在的应用价值。

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SynthesisandOpticalPropertiesof4-(Carbazol-9-yl)chalcone

YAN Yan1, ZHU Hui-zhi1, JIN Feng1,2, ZHOU Hong-ping1

(1.College of Chemistry and Chemical Engineering,Anhui University,Hefei 230039,China;2.College of Chemistry and Chemical Engineering,Fuyang Normal College,Fuyang 236041,China)

A new compound,4-(carbazol-9-yl)chalcone(2),was synthesized by aldol reaction of 4-(9H-carbazol-9-yl)benzaldehyde with acetophenone.The structure was characterized by1H NMR,IR，MS and elemental analysis.The optical properties of2were investigated by UV-Vis and one-photon fluorescence.The results showed thatλmaxof2was 360nm and 320nm,λemwas 520nm in CH2Cl2and DMF.

carbazolyl;chalcone;synthesis;optical property

2013-07-23;

2014-06-30

国家自然科学基金资助项目(21271003,21401024);安徽省高等学校省级自然科学基金研究项目(KJ2012A024,KJ2013B201);安徽大学大学生科研训练计划(kyxl2012020);安徽大学大学生创新创业训练计划(cxcy2012035)

严妍(1992-),女,汉族,安徽马鞍山人,本科生，主要从事有机合成的研究。

金凤,博士,副教授,E-mail: jflyw@163.com;周虹屏,博士,教授,E-mail: zhpzhp@263.net

O626.1;O621.3

A

1005-1511(2014)05-0620-03