[发明专利]基于偶氮苯的氟化衍生物及其制备方法

说明书

本发明公开基于偶氮苯的氟化衍生物及其制备方法，利用重氮化偶合的方法制备了邻位氟取代的偶氮苯衍生物，通过在偶氮苯邻位位置引入两个氟原子，有效降低了氮氮双键的电子云密度，实现了偶氮苯分子吸收光谱的红移，顺式构型稳定性能大大提高。利用重氮化偶合反应合成邻位氟代偶氮苯简单高效，产率较高，所获得的材料具有优异的光学性能，有望在光驱动、光能存储、超分子组装等领域获得应用。

技术领域

本发明属于材料技术领域，更加具体地说，涉及一种基于偶氮苯的氟化衍生物及其制备方法，其在太阳能存储、光驱动领域具有广泛的应用前景。

背景技术

官能团取代是调控偶氮苯光物理性能的有效手段，因此设计并合成不同官能团取代的偶氮苯分子是该领域的基础和关键。在过去的研究，大量的偶氮苯分子被合成出来。针对不同的偶氮苯分子结构，大量的合成方法被开发和深入研究，逐渐形成了较为完善的偶氮苯合成理论。不同的合成方法均有其优点，也存在局限性。例如重氮化偶合反应是最常用的合成偶氮苯分子的方法。该反应主要是通过一级芳胺重氮化形成亲电的重氮盐，进而与亲核的芳香试剂偶合，从而生成偶氮苯分子。一般而言，重氮化偶合反应的时间相对较短，产率较高，所需反应条件也较为简单，因此在偶氮苯合成领域备受青睐，也被广泛应用在偶氮苯分子的工业合成中。但是该反应过程中形成的重氮盐往往不稳定，在反应过程中容易发生分解而产生危险。同时，被进攻的亲核试剂的定位性能也会影响产物的产率和纯度，如果亲核试剂的定位性不强，则很有可能会反应生成性质相近的同分异构体，这就对产物的分离造成了困难

利用之前报道的合成方法，许多新型的偶氮苯分子被合成出来，展现出了优异的光物理特性，有望应用在可见光驱动、光能存储、光控药物释放等新领域。一般偶氮苯分子的光致异构化过程均是由紫外光驱动，而紫外光对环境的污染较大，这就限制了偶氮苯的应用范围。例如在原位分子开关中，紫外线容易散射，很难从组织或细胞中渗透，另外，紫外光对生物体本身也会造成伤害。因此，我们设计并合成了一类新型的邻位氟取代的偶氮苯分子，通过调控顺发异构的能级，从而获得了可见光吸收、异构化程度高、顺式构型稳定的偶氮苯分子。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于偶氮苯的氟化衍生物及其制备方法，设计并合成了一类新型的邻位氟取代的偶氮苯分子，通过调控顺反异构的能级，从而获得了可见光吸收、异构化程度高、顺式构型稳定的偶氮苯分子。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

基于偶氮苯的氟化衍生物，如下化学式所示

或者邻位氟取代的偶氮苯衍生物AZO-2：X和Y₂均为F，Y₁为H。

上述邻位氟取代的偶氮苯衍生物AZO-2的设计分子的合成过程，其制备过程如下：

AZO-2的合成路线如下化学式所示

按照下述步骤进行：

步骤1，重氮盐的制备：称取对氨基苯甲酸溶解在NaOH的水溶液中，记为A；称取NaNO₂溶解在去离子水中，形成NaNO₂水溶液，在冰浴搅拌条件下将NaNO₂水溶液滴加到A中；待完全溶解分散后，将溶液滴加到HCl水溶液中，保持温度为0～5℃，搅拌反应30-60min，得到重氮盐溶液，冰浴保存；NaNO₂和对氨基苯甲酸的摩尔比为(1—1.2)：1；HCl与对氨基苯甲酸的摩尔比为1：3.5～1：4；

在步骤1中，NaNO₂和对氨基苯甲酸的摩尔比为(1—1.1)：1。

在步骤1中，HCl与对氨基苯甲酸的摩尔比为1：(3.6—3.8)。