[发明专利]一种新型光致变色偶氮苯类化合物及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型偶氮苯类化合物及其合成方法，具体涉及一种具有光致变色特性的化合物N-[4-[2-(4-甲氧基苯基)二氮烯基]苯基]-2-硝基苯胺及其合成方法。

背景技术

含有生色团(-N＝N-)的偶氮苯衍生物不仅可以作为染料中间体和分析试剂，而且，由于这类物质在适当波长的辐照下能可逆的在顺、反两种构象(如式1所示)之间发生相互转换，其结构和吸收光谱产生可逆的变化，这种光致变色的特性，使其在光信息存储材料、分子器件、非线性光学材料、液晶材料、生物活性光调控、纳米材料等领域广泛应用。

目前，偶氮苯类化合物最常见的合成方法有四种，分别是重氮偶联反应、米尔斯反应、瓦拉赫反应和氧化偶氮苯还原反应。现有技术报道的制备方法大多涉及重氮偶联反应和芳香胺与芳香卤化物的乌尔曼偶联反应，或是在无水无氧，碱性条件下反应得到的。例如胡灵峰等在氮气保护、碳酸钾存在的条件下，用邻硝基氯苯和苯胺在DMF中回流18h，得到邻硝基二苯胺(反应式如式2所示)，产率为84％(胡灵峰,张玉祥,耿波,等.[J]化学试剂,2011,33(2),127～128；137)。此反应的溶剂在反应前必须经过无水无氧处理，所用的碳酸钾也必须充分干燥，在氮气保护的条件下反应才能发生，如果不经过这些处理，反应不仅不能发生，原料苯胺还会被氧化。而郭建文采用无水醋酸钠作催化剂，反应物苯胺作溶剂，184℃回流24-28h，得到邻硝基二苯胺(反应式如式3所示)，产率70％(郭建文.[J]太原机械学院学报,1987,19(3).)。以上两个反应均是在碱性条件下进行的，且对原料要求苛刻，需在惰性气体保护下发生反应，能耗高，产物产率低。

专利JP 2013064101也涉及到芳香卤化物与苯胺的反应，尽管转化率高，但是所用的催化剂价格昂贵，反应条件苛刻，时间长，反应式如式4所示。

专利EP 802173中也有芳香卤化物和苯胺的偶联反应，也存在催化剂价格昂贵，溶剂需要无水无氧处理等问题，反应式如式5所示。

综上所述，打破传统的偶氮苯类化合物在贵金属催化剂条件下、惰性气体保护下合成的思路，充分利用并优化现有的偶氮苯类化合物的合成工艺，开发出一种新型高效偶氮苯类化合物的合成方法，实现节能减排、减少资源浪费，具有非常重要的现实意义。

发明内容

鉴于现有技术存在的瓶颈缺陷，本发明的目的在于提供一种偶氮苯类化合物及其合成方法，所述偶氮苯类化合物的合成方法涉及重氮偶联反应和芳香胺与芳香卤化物的反应，所述反应是在碱金属氟化物作催化剂合成的，不需要对溶剂作无水无氧处理，也不需要惰性气体保护，所得目标产物产率为48％～74％。

本发明的目的之一在于提供一种具有光致变色特性的偶氮苯类化合物，所述化合物化学名称为N-[4-[2-(4-甲氧基苯基)二氮烯基]苯基]-2-硝基苯胺，分子式为：C₁₉H₁₆N₄O₃，分子量为：348.36，所述化合物具有如下的结构式4：

本发明的另一目的在于提供上述所述的偶氮苯类化合物的合成方法，所述方法的合成路线如式6所示：

上述所述化合物4的合成方法，所述方法包括通过下述步骤(1)获得化合物2水溶液的步骤，通过步骤(1)～(2)获得化合物3的步骤，通过步骤(1)～(3)获得化合物4的步骤，所述合成方法的具体步骤如下：

(1)向三颈烧瓶中加入化合物1，质量百分数为36％的盐酸，去离子水，搅拌使其完全溶解，得到均匀混合液；在搅拌条件下向所述混合液中逐滴加入质量百分数为10％的NaNO₂溶液，0～5℃条件下搅拌反应0.5～2h，得到化合物2水溶液；所述化合物1与HCl、NaNO₂的摩尔比为1：3：1.1，所述去离子水与盐酸的体积比为5～10：1；

所述化合物1、化合物2分别具有如下的结构式：