[发明专利]一种具有聚合活性的水溶性偶氮苯染料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有聚合活性的水溶性偶氮苯染料及其制备方法。

背景技术

偶氮苯由于在不同光源的照射下，它的结构和性能会有相应的变化。这种显著的特点吸引了大量的研究人员对其进行研究。偶氮苯具有光响应速度快、可重复、易擦写、力学性能好等优点。另外，偶氮化合物独特的光致变色性质，在可擦重写光盘的存储介质方面具有巨大的应用潜力，所以，偶氮化合物作为一类重要的高密度、多功能光盘存储材料已引起人们的高度重视。作为一种染料，将其应用于水性体系，必将更大的扩大它的应用范围。

由于丙烯酸酯双键的引入，使这类偶氮苯可与其它活性化合物共聚形成各种不同性能的高分子材料。而含偶氮苯光学活性的聚合物及其衍生物既具有偶氮苯基团的光学活性，又具有高分子材料优异的力学性能和加工性能，因此在光信息存储材料、液晶材料、非线性光学材料、防护材料、伪装材料、光电子器件、药物控释材料都有很广泛的应用。具有聚合活性的偶氮苯已经有很多报道，但其大部分为油溶性，水溶性偶氮苯很少。Li Chen等人(Li Chenet al.Journal of Applied Polymer Science，2005，96，2163-2167)报道了具有活性但没有水溶性的偶氮苯制备成药物控释材料，制备的材料最后用乙醇重结晶提纯，制备工艺比较复杂。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术制备工艺复杂，提纯过程繁琐的不足，提供一种具有聚合活性和良好水溶性的偶氮苯染料及其制备方法。该方法反应条件温和，步骤简单。

本发明所提供的一种具有聚合活性的水溶性偶氮苯染料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将式(II)所示的化合物溶于强碱溶液，加入重氮化试剂，在-10～10℃的条件下进行重氮化反应，反应2～6小时，得到重氮盐溶液，

其中，R₁为H、Cl、Br、COOH、NO₂、OCH₃或CN；

(2)将浓度为1～2mol/LNa₂CO₃溶液和上述步骤(1)得到的重氮盐溶液同时滴入到含式(III)所示化合物的溶液中，在-10～10℃的条件下进行偶合反应，控制pH为7，反应3～8小时，用稀盐酸酸化至pH＝2，得到含羟基的偶氮苯，

其中，R₁为H、Cl、Br、COOH、NO₂、OCH₃或CN；

(3)将上述步骤(2)得到的产物溶于N，N二甲基甲酰胺，加入三乙胺，在冰浴条件下加入(甲基)丙烯酰氯，待温度稳定后升高温度至35～60℃，反应12～18小时，将反应后的产物滴入丙酮进行提纯，得到具有聚合活性的水溶性偶氮苯染料。

上述步骤(1)中的重氮化试剂为20～35％(重量)盐酸和5～15％(重量)亚硝酸钠的混合溶液，混合溶液占总反应物的40～50％(重量)

上述步骤(1)中重氮化反应温度优选-5～5℃。

上述步骤(1)中的强碱为氢氧化钠。

上述步骤(3)中酯化反应温度优选40～50℃。

本发明方法与现有技术相比具有以下有益效果：

a.本发明的偶氮苯染料在不同光源(紫外光和可见光)的照射下会发生快速可逆的光致异构，具有良好的重复性和无损失性。在光开关、光存储、光计算机和光响应生物材料有着良好的发展前景。

b.由于产物为水溶性，性能和反应物有很大区别，所以步骤(3)反应后的溶液过滤后直接滴入到丙酮中，直接析出过滤，不用进一步提纯。

c.反应温度调节范围大，纯化步骤简单。

d.产物水溶性良好，具有较高的活性。

附图说明

图1为化合物(I-1)的红外谱图；

图2为化合物(I-1)的核磁氢谱图；

图3为化合物(I-1)的实时红外谱图；

图4为化合物(I-1)的紫外吸收光谱特征；

图5为化合物(I-2)的光致可逆吸收特征。

具体实施方式

实施例1

(1)将13.84g对氨基苯磺酸溶于100mL浓度为0.8mol/L的氢氧化钠溶液中，待全部溶解后加入32g盐酸和8g亚硝酸钠，将混合液移入温度为0～5℃装有搅拌器、温度计的500mL三口烧瓶中，反应2小时，过量的亚硝酸钠用尿素除去，得红色重氮盐溶液113.8g；