N,N＇-二吡啶基均苯四甲酰二亚胺衍生物及其合成方法技术

一种Ｎ，Ｎ′－二吡啶基均苯四甲酰二亚胺衍生物，结构式见右图，Ｒ↑［１］、Ｒ↑［２］、Ｒ↑［３］、Ｒ↑［４］是Ｈ、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］烷基、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］烷氧基、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］芳氧基、羧基或磺酸基中的一种。合成本品３，４，９，１０－苝四甲酸二酐、氨基吡啶或其衍生物、溶剂与催化剂的比例为（０．００１％～５０％）∶（０．００１％～５０％）∶（１％～９５％）∶（０．００１％～５０％）的，溶剂是咪唑及其衍生物、喹啉及其衍生物中的一种或多种，催化剂是卤化锌和羧酸锌中的一种或多种。产物用作染料或颜料、有机感光体中电荷产生材料、太阳能电池的光电转换材料，还可以作为配位体用于制备功能性配位化合物或配位聚合物。

【技术实现步骤摘要】
,n＇－二吡啶基均苯四甲酰二亚胺衍生物及其合成方法
本专利技术涉及一种，′-二吡啶基均苯四甲酰二亚胺衍生物及其合成方法，属于有机化合物合成

技术介绍
配位聚合物是指由金属离子和特殊的桥连配体形成的各种不同拓扑结构的无限伸展体系，或是由两种或两种以上的分子依靠配位键组装成的复杂的、有组织的分子聚集体。其结合一般通过配位键、分子间弱相互作用(静电作用、氢键、范德华力等)形成。配位聚合物由于其具有明确有序的一维或多维新颖、奇特的微观结构，使其具有优异独特的宏观性能，在催化、光学、材料、信息存储等领域具有广泛潜在的应用前景，是一类理想的功能材料。近年来，配位聚合物的研究成为国际前沿课题。人们利用晶体工程方法设计、裁剪和组装具有一维、二维和三维有序超分子结构的配位聚合物，成为材料科学和化学学科中最活跃的研究领域之一。并且在超分子结构设计方面，利用过渡金属借助配位体的配位作用引导的自组装已成为研究热点。其中，联吡啶类化合物及其衍生物与过渡金属元素的配位聚合物研究更是异常的活跃，并已取得了很大的进展。这些刚性或柔性的含双吡啶基的配位体与金属离子可构筑各种结构新颖，并具有特殊性质的超分子化合物。另外，联吡啶等氮杂环配位体与有机芳香羧酸分子如对苯二甲酸，均苯三甲酸等刚性多齿芳香羧酸配位体组成的混合配位体，与金属构筑的配位聚合物同样受到了化学家们的青睐，研究结果引起了人们极大的兴趣。由于配位聚合物在多相催化、吸附分离、离子交换、分子识别和光化学等方面的独特性能，人们对其进行了广泛的研究。通过有机配位体与过渡金属离子自组装设计合成了各种拓扑结构的配位聚合物。随着晶体工程科学的发展，科技界对配位聚合物的研究得到迅速发展，引起了人们广泛的兴趣。目前，使用的多吡啶类有机配位体主要有4，4′-联吡啶，2，2′-联吡啶，1，2-双吡啶乙烷等，品种较少，结构也比较单一，选择余地小。
技术实现思路
本专利技术提供一种既可以作染料、颜料、光电导材料，又可以用于合成具有多相催化、吸附分离、离子交换、分子识别和光化学等性能的配位聚合物的双吡啶基配位体，′-二吡啶基均苯四甲酰二亚胺及其衍生物的合成方法。该合成方法具有产率高、产品纯度高和生产效率高等优点。本专利技术采用如下技术方案按照均苯四甲酸二酐、氨基吡啶或其衍生物、溶剂和催化剂的质量百分比(0.001％～50％)∶(0.001％～50％)∶(1％～95％)∶(0.001％～50％)，在氮气保护下，将其搅拌、混合并加热升温到100℃～160℃反应1～10h，再升温到170℃～280℃反应1～20h，随后结束反应，冷却至室温后得到反应产物。将反应产物加入到其重量1～5倍的蒸馏水中，用频率为20KHz～1MHz、功率为30W～15KW的超声波分散0.1～5h，再加热煮沸0.5～10h后过滤得到一次滤饼；称取一次滤饼重量的0.1％～20％氢氧化钠加入到一次滤饼重量1～30倍的蒸馏水中配制成氢氧化钠溶液，再在配制成的氢氧化钠溶液中加入一次滤饼，加热至50℃～100℃搅拌0.1h～5h，过滤得到二次滤饼；二次滤饼用蒸馏水反复洗涤，直至滤液呈中性，滤饼用其重量1～30倍的蒸馏水打浆，再加入二次滤饼重量0.1％～25％的HCl，加热至50℃～100℃搅拌0.1h～5h后过滤得到三次滤饼；用蒸馏水反复洗涤三次滤饼，直至滤液呈中性，将所得滤饼在100℃～130℃烘干得到固体粉末；将固体粉末加入到其重量1～10倍的无水乙醇中，加热至沸腾后，保温回流0.1h～5h，过滤得到最终滤饼；将最终滤饼在100℃～180℃烘干得到产品，′-二吡啶基均苯四甲酰二亚胺及其衍生物。与现有酰二亚胺的合成技术相比，本专利技术具有如下优点1、本专利技术合成阶段采用分段反应工艺，首先在100℃～160℃反应1～10h，使易于氧化和分解的氨基吡啶及其衍生物与均苯四甲酸二酐在较低温度下充分反应生成不易被氧化的酰胺酸，然后升温到170℃～280℃进一步反应1～20h，酰胺酸脱水环化后得到目标产物。这样可有效减少氨基吡啶及其衍生物直接在高温下反应导致的氧化和分解等副反应，与直接在200℃左右反应一般在85％左右的产率相比，本专利技术所述方法的反应产率明显提高，可高达95％左右。高产率可使生产效率明显提高，产品生产的经济效益明显提高；2、本专利技术分离提纯阶段采用的方法特殊，首先将反应物料加入到蒸馏水中采用超声波分散，使固体产物的颗粒粒径尽可能小，固体颗粒中夹杂的杂质大大减少，首次过滤和洗涤后杂质的含量就已经很低。再采用稀盐酸加热洗涤则可以将杂质喹啉及其衍生物、氨基吡啶及其衍生物和-甲基咪唑及其衍生物转变为盐酸盐，使这些杂质成为离子型化合物，在水中的溶解度增大，易于洗去。最后将固体粉末加入到无水乙醇中回流，目的在于进一步除去极少量的有机杂质。作为功能材料使用的化合物往往对纯度的要求很高，产品纯度每变化0.1个百分点都会造成性能的明显变化，而传统的分离提纯方法一般只能使产品纯度达到98％左右，产品性能受到较大影响。本专利技术所述方法可使产品纯度达到99.5％以上，为制备高纯度的，′-二吡啶基均苯四甲酰二亚胺及其衍生物提供了一种新方法；3、本专利技术所述的，′-二吡啶基均苯四甲酰二亚胺及其衍生物，由于苯环和两个吡啶环的对称中心轴处在同一条直线上，且两个吡啶基中氮原子上的孤电子对所处的轨道的对称轴也在这同一条直线上，结构上的这一特点，使其用作线型双官能团配体制备配位聚合物时，可通过自组装得到一维线型功能配位聚合物，尤其是在平面模板上进行自组装，可得到微结构排列有序的一维线型功能配位聚合物。这种微结构排列有序的一维线型功能配位聚合物用作光电导材料时，由于其光生载流子通道为直线，大大缩短了光生载流子的传输通道，减少了光生载流子的复合，光电导效应显著提高，应用研究结果表明，自组装得到的一维线型功能配位聚合物其光电导性能是一般光电导材料的2～3倍；4、本专利技术一种，′-二吡啶基均苯四甲酰二亚胺衍生物的合成方法中，采用的氨基吡啶衍生物分为两类一类是吡啶环上的取代基为烷基、或烷氧基、或芳氧基；另一类是吡啶环上的取代基为磺酸基或羧基。吡啶环上的取代基为烷基、或烷氧基、或芳氧基时，合成得到的产物油溶性增加，吡啶环上的取代基为磺酸基或羧基时，合成得到的产物可中和成盐，使水溶性增加。这样有利于采用常用的易挥发的有机溶剂或水配制溶液，既可使其应用方便，也可简化用之合成功能配位聚合物时的合成工艺和分离提纯工艺，降低使用成本。与现已公开的4，4′-联吡啶，2，2′-联吡啶，1，2-双吡啶乙烷等化合物相比，本专利技术一种，′-二吡啶基均苯四甲酰二亚胺衍生物的合成方法中，采用无色的均苯四甲酸二酐与无色的氨基吡啶及其衍生物进行合成反应，意想不到地得到了热稳定且有色的，′-二吡啶基均苯四甲酰二亚胺衍生物，是一类能吸收可见光的双吡啶基化合物。本专利技术所述，′-二吡啶基均苯四甲酰二亚胺衍生物是既含有吡啶基团，又含有大π电子体系的有色化合物，因此，除可以作为双吡啶基配位体用于各种功能配位聚合物的合成外，还可以直接用作染料、颜料、光电导材料。具体实施例方式实施例1一种为双吡啶基配位体用于各种功能配位聚合物的合成外，还可以直接用作染料、颜料、光电导材料，，′-二吡啶基均苯四甲酰二亚胺衍生物，其结构式如下 其中R1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｎ，Ｎ′－二吡啶基均苯四甲酰二亚胺衍生物，其结构式如下：＊＊＊其中：Ｒ↑［１］是Ｈ、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］烷基、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］烷氧基、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］芳氧基、羧基或磺酸基；Ｒ↑［２］是 Ｈ、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］烷基、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］烷氧基、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］芳氧基、羧基或磺酸基；Ｒ↑［３］是Ｈ、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］烷基、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］烷氧基、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］芳氧基、羧基或磺酸 基；Ｒ↑［４］是Ｈ、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］烷基、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］烷氧基、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］芳氧基、羧基或磺酸基。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘福生，孙岳明，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]