[发明专利]微波合成具有D‑π‑A结构的二阶非线性光学发色团的方法

说明书

技术领域

本发明属于以环多烯结构化合物为电子桥的有机二阶非线性光学发色团的合成方法，特别涉及一种微波合成具有D-π-A结构的二阶非线性光学发色团的方法。

背景技术

随着科学技术的全面发展带来的信息通信量成指数倍增长，使得对通信信息材料的要求越来越高。传统的以集成电路和电缆为代表的电子通讯已无法满足新兴的信息需要，而利用光电子学和激光光纤通讯则可满足现今高速、高密度、高带宽的信息传输、运算和储存的需要。由于非线性光学材料在光通信、光电子学和光信息处理等领域的巨大应用前景，近些年引起了人们的研究兴趣。最开始的非线性光学材料主要以无机材料为主，但无机材料由于自身固有的缺陷限制了其广泛的应用。而有机非线性光学材料具有无机材料无法比拟的优点，比如超快响应速度(亚皮秒甚至皮秒)、低介电常数、高光损伤阈值(GW/cm²量级)、可加工性能好、相对较大的非线性光学响应(通常比无机晶体高1～2个数量级)、易于加工处理、易于实现分子水平结构设计等，越来越受到人们的关注。有机电光材料中的活性单元是发色团分子，该类分子一般具有较大的共轭结构，电子离域能较低，有利于在外加电场的作用下发生分子内电荷转移。CLD类发色团是已报道非线性性能较好并且已被应用在器件中的一类发色团。因此，为了使得非线性发色团应用于器件制作，能够真正实用化，就需要实现高性能发色团的批量合成。作为研究者，我们一方面通过合理选择电子给体、电子受体和电子桥以达到最优组合，使得发色团具有高的电光活性；另一方面通过优化合成手段，提高产量和产率。

微波是一种位于电磁波谱中红外辐射和无线电波之间的电磁波，其频率介于0.3～300GHz。在二十世纪七十年代末期，微波技术已经被应用在无机化学领域。到二十世纪八十年代中期，微波技术被应用到有机化学领域。但由于其相对较差的可控性、可重复性、安全性以及人们对微波介电加热机理认识的不足使得其发展缓慢。二十世纪九十年代中期，随着一些高性能微波仪器的出现再加上微波反应能大大缩短一些反应的反应时间的特点，使得微波反应越来越受到人们的关注。微波介电加热的机理主要分为两类：电介质极化和带电粒子传导。电介质极化是指在微波场中，由于微波辐射的频率比较低，因此分子偶极能够在外加电场的作用下发生转动。在微波作用下的电介质偶极极化往往滞后于微波频率，从而使得微波场能量损耗并转化为热能。传导机理是指反应溶液中的离子在外电场的作用下发生移动，增加相互碰撞几率，从而使得动能转化为热能。因此，对于具有一定偶极矩的偶极发色团分子来说，通过利用微波的热效应和电磁效应可以显著提高化学反应的反应效率和反应速率，从而使得微波反应在电光材料的合成中得到更为广泛的应用。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种微波合成具有D-π-A结构的，并以环多烯结构为共轭电子桥(π)的二阶非线性光学发色团的方法，应用微波合成的方法降低反应的热损耗，增加反应物分子间的碰撞几率，提高反应速率和增加反应效率，从而代替传统的加热方法。

本发明的微波合成具有D-π-A结构的，并以环多烯结构为共轭电子桥(π)的二阶非线性光学发色团的方法，是通过选用不同的电子给体、电子桥、电子受体，使用易得的无水乙醇为溶剂、提供碱性环境的乙醇钠，在微波辐射下即可迅速发生反应。本发明通过两次微波反应，在提高所得具有D-π-A结构的，并以环多烯结构为共轭电子桥(π)的二阶非线性光学发色团产率的同时大大缩短了反应时间，增加了批量合成的实用性。

本发明的微波合成具有D-π-A结构的，并以环多烯结构为共轭电子桥(π)的二阶非线性光学发色团的方法包括以下步骤：

(1)将D电子给体与具有环多烯共轭结构(π电子桥)的化合物和乙醇钠以摩尔比为1:(1.2～1.5):(1.2～1.5)混合于容器(如玻璃三口瓶)中，加入无水乙醇溶剂(所加入的量以刚能溶解完全反应物为最优)，使反应体系为碱性(优选pH为10～14)；然后将容器置于微波反应器内，于80～120℃进行微波辐射(微波辐射使用的频率为0.3～300GHz)反应(一般微波辐射反应的时间为20～60分钟)；反应完毕后，用去离子水终止反应，旋蒸除去乙醇和水，柱色谱分离，干燥后得到具有以下结构的化合物；

其中：

R₁为H、烷基、苄基、羟烷基或酰基。

R₂为H、烷基、烷氧基(OR)、烷硫基(SR)或羟烷基。

R₃、R₃’分别为H、烷基或羟烷基。