[發明專利]一種偶氮苯染料化合物及其制備方法

無效

• 申請號: 200810240151.9
• 申請日: 2008-12-19
• 公開（公告）號: CN101440221A
• 公開（公告）日: 2009-05-27
• 發明（設計）人: 何勇;趙宇飛;聶俊
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C09B29/12
• 分類號: C09B29/12;C09K9/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉 萍

技術領域

本發明涉及一種偶氮苯染料化合物的制備及其應用，尤其是在光開關和光存儲等領域具有廣泛的應用前景。

背景技術

偶氮苯衍生物作為染料化合物在紫外光或可見光的照射下，會發生可逆的光致順反異構變化，即光致變色現象。偶氮染料化合物在信息存儲和光記錄材料領域的研究備受人們的青睞，相繼在光信息材料、分子導線、分子開關等領域得到應用。偶氮染料不僅是即將上市容量為4.7GB的DVD-R(digital?versatile?disc?recordable)光盤存儲介質的首選對象，而且有可能成為第三代可錄光盤HD-DV-R(high?density?DVD-R)的存儲介質。另外，偶氮化合物獨特的光致變色性質，在可擦重寫光盤的存儲介質方面具有巨大的應用潛力，所以，偶氮化合物作為一類重要的高密度、多功能光盤存儲材料已引起人們的高度重視，必將成為光盤存儲介質又一新的研究熱點。

由于偶氮苯染料具有較好的光熱穩定性，溶解性和容易制備的特點，偶氮苯衍生物在溶劑中的光致變色行為等方面已經得到了廣泛的研究。取代偶氮苯化合物也成為人們研究的熱點。研究發現對位取代偶氮苯衍生物無論是供電子還是吸電子基總是加速異構化反應，這使得這一類偶氮苯衍生物光響應速率快，光致順反變化過程不易調控，應用遇到困難。同時，有研究發現分子內作用力如氫鍵等對偶氮苯化合物的光致變色也有重要的影響作用，可以使得順式偶氮苯衍生物的穩定性大大提高。為此，我們制備了一種偶氮基團的鄰位分別為羥基和烷基的偶氮苯染料化合物，羥基與烷基基團的分子內作用力使其順式結構更穩定，從而在一定程度上會改善偶氮發色團光致變色過程不易調控的缺點。

如果將此類鄰位取代的偶氮苯染料化合物引入聚合物材料中，可以大大提高光信息材料的穩定性和可調控能力，在未來的光通訊和光控制等領域有廣闊的應用前景。

發明內容

本發明采用的技術方案是：

一種偶氮苯染料化合物，結構如式(I)所示：

式(I)中，n為0～8的整數，m為0～3的整數。

本發明還涉及制備所述的偶氮苯染料化合物的制備方法，所述方法如下：步驟為以下

兩步：

(1)將式(II)所示的化合物在重氮化試劑在-5～0℃的冰水浴中進行重氮化反應2小時得到重氮鹽；式(II)所示的化合物與重氮化試劑的物質的量比為：1：1.0～1.10；

式(II)中，n為0～8的整數；重氮化試劑為鹽酸和乙酸與亞硝酸鈉的混合溶液，或者硫酸和乙酸與亞硝酸鈉的混合溶液；

(2)將步驟(1)所得重氮鹽與式(III)所示的化合物進行偶合反應；重氮鹽與式(III)所示的化合物物質的量比為：1.0～1.15：1；偶合反應在1～2mol/L的Na₂CO₃溶液中進行，控制pH≈7.5，反應溫度為35℃下反應5小時，再在35℃～70℃下反應2小時，用鹽酸酸化至pH＝2，水洗，過濾，真空干燥后，用體積比為1.0～1.5：1的乙醇與水的混合溶劑重結晶后，即得所述的偶氮苯染料化合物；

式(III)中，m為0～3的整數。

本發明化合物可以通過式(II)所示的化合物用本領域人員所熟知的方法進行重氮反應得到重氮鹽，再與式(III)所示的化合物用本領域人員所熟知的方法進行偶合反應合成得到式(I)所示的化合物。

所述的重氮化反應和偶合反應為本領域常見反應，其常規反應條件亦適用于本發明化合物的制備，本發明中采用以下反應條件：

步驟(1)中重氮化試劑為鹽酸和乙酸與亞硝酸鈉的混合溶液，其中鹽酸與乙酸的體積比為：1.67～2：1，濃度均為36％(質量濃度)，亞硝酸鈉溶液濃度為30％(質量濃度)；或者硫酸和乙酸與亞硝酸鈉的混合溶液，其中硫酸與乙酸的體積比為：0.8～1：1，濃度均為36％(質量濃度)，亞硝酸鈉溶液濃度為30％(質量濃度)。

步驟(1)中重氮化反應在-5℃～0℃的冰水浴中進行。

步驟(2)中偶合反應在濃度為1～2mol/L的Na₂CO₃溶液中進行，反應溫度為35℃，5小時后再在35℃～70℃下反應2小時。用稀鹽酸酸化至pH＝2，水洗，過濾，在80℃真空干燥后，用體積比為1.0～1.5：1的乙醇與水的混合溶劑重結晶后，即得所述的偶氮苯染料化合物式(II)。

步驟(1)中式(II)所示的化合物與重氮化試劑物質的量比為：1：1.0～1.10。