高倍速DVD-R用双体三甲川菁染料及其合成方法技术

本发明专利技术公开了一种可用于高倍速ＤＶＤ－Ｒ光盘的三甲川菁染料双体化合物及其合成方法。本发明专利技术所说的三甲川菁染料双体化合物在有机溶剂（特别是醇类溶剂）中的溶解度非常好，摩尔消光系数大，用于作为ＤＶＤ－Ｒ光盘的记录介质时，可以提高ＤＶＤ－Ｒ光盘的写入速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可用于DVD-R光盘的菁染料及其合成方法，尤其涉及一种用于高倍速DVD-R光盘的三甲川菁染料双体化合物及其合成方法。
技术介绍
菁染料作为一种重要的有机染料，在纺织、感光科学、激光、荧光探针和光盘记录等领域有着广泛的应用。第一个菁染料是在1856年由Greville Williams首先合成的(K.Venkataraman，The Chemistry of Synthetic Dyes，Vol.II，P1143～1186)，最初用做纺织染料。1875年，Vogel发现菁染料有特殊的光敏特性，因而开始用于感光材料。后来Law等首先建议把菁染料应用在光盘中作为记录介质(K.V.Law，P.S.Vincett，and G.E.Johnson，Appl.Phys.Lett.，1981，39，718)。由于菁染料的n值比较大，而k值适当(US 5,976,658；US5,773,193)，因而可以制成高质量的可录式光盘(CD-R和DVD-R)。CD-R国际标准(橙皮书)最初就是按照菁染料类型制定的，大多数CD-R光盘刻录机也是参考它的特性设计的，以后才陆续发展了酞菁和偶氮染料作为CD-R的记录介质。 由于CD和DVD等光盘都是利用压膜的方法生产的，这些光盘生产出来以后数据就已经记录在里面，只能读，而不能再往里面写入数据。而可录式光盘(CD-R和DVD-R)具有刻录方便、数据可以多次写入、与普通的光盘驱动器(CD-ROM和DVD-ROM)兼容等优点，在家庭、企业、图书馆等需要备份数据的地方得到广泛的应用。可录式光盘是一定强度激光的照射下，记录层(有机染料)发生不可逆的物理或化学变化，从而改变光的反射和透射强度来进行记录信息。由于最初的固体半导体激光的波长为780nm，因而CD-R光盘的记录和读出激光的波长也为780nm，只是记录和读出激光的强度不一样。随着半导体技术的不断发展，短波长固体激光的成本越来越低，从而出现了DVD和DVD-R光盘。DVD-R光盘的记录和读出波长为630～650nm，它的记录容量是CD-R光盘的5-8倍。 因为记录波长发生了改变，用在CD-R光盘中的染料已经不能用在DVD-R光盘中，需要开发出可以用在DVD-R光盘中的新的记录介质。对DVD-R光盘记录介质的要求是染料在630-690nm处有强烈的吸收，染料在有机溶剂、特别是醇类溶剂中具有良好的溶解度，染料成膜后必须有足够高的反射率，染料具有足够的稳定性以满足长时间保存数据的要求。 除吸收波长外，在DVD-R光盘中遇到的另外一个问题是刻录速度。到目前为止，大部分商品化DVD-R光盘的刻录速度仅为4倍速，这与CD-R光盘的刻录速度相差甚远(CD-R光盘的刻录速度已经达到了48倍速或52倍速)。由于DVD-R光盘的存储容量是CD-R光盘的5～8倍，而刻录速度却只有CD-R光盘的八分之一到十二分之一，因而刻满一张DVD-R光盘就需要很好的时间。为了进一步提高DVD-R光盘的刻录速度，有效的方法就是研究开发新型的光盘记录材料。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于公开一种新型的三甲川菁染料双体化合物，以提高DVD-R光盘的刻录速度；本专利技术的目的之二在于提供上述化合物的合成方法。 本专利技术所说的可用于高倍速DVD-R光盘的三甲川菁染料双体化合物，其结构通式如下 式中L为氢、烷基或卤素；Y-为I-、ClO4-、PF6-、p-CH3C6H4-SO3-、或R1OSO3-；R为-(CH2)mCH2R3；n为2～20；Ar1、Ar2为具有如下结构通式的芳环其中R1、R2为氢、烷基、烷氧基或卤素，m为0～30；R3为氢、磺酸基、羟基、卤素、烷氧基或含芳环的烷基。 优选的化合物为L为氢、甲基、乙基、环丙基、氯或溴，更优选为氢、甲基或乙基；Y-为ClO4-或PF6-；n为2～10，最佳为3、4、5或6；R为C1～C20的烷基，更优选的R为甲基、乙基、丁基或苄基；Ar1、Ar2为萘、苯、甲基萘、甲基苯、乙基萘、乙基苯、甲氧基萘、甲氧基苯、乙氧基萘、乙氧基苯、氯化萘、氯化苯、溴化萘或溴化苯中的一种，更优选的Ar1、Ar2为萘、苯、甲基苯、甲氧基苯或氯化苯中的一种。 上述化合物的合成包括如下步骤(1)由化合物II与化合物III在有机溶剂中进行反应，得到化合物IV。反应温度为0～150℃，反应时间为20分钟到48小时，反应溶剂为苯、甲苯、二甲苯、氯仿、二氯乙烷、甲醇、乙醇、丁醇、丙酮、丁酮等有机溶剂，化合物II和化合物III的摩尔比为2～10∶1，最好为2～4∶1。 (2)将化合物IV与化合物V在酸性有机溶剂中进行反应，分离提纯得化合物VI。反应溶剂为醋酐，反应温度为30℃到140℃，反应时间为5分钟到24小时；化合物V和化合物IV的摩尔比为2∶1。 (3)将化合物VI与无机盐(MY)在溶剂中进行离子交换反应，生成目标化合物I，用重结晶的方法提纯所合成的目标化合物I； 反应溶剂为水、甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、丁酮或醋酸，反应温度为0～100℃，反应时间为30分钟到24小时，用重结晶的方法提纯所合成的目标化合物I，重结晶溶剂优选为甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、丁酮或醋酸。 反应方程式中所涉及的Ar1、Ar2、L、n及R与前文所述相同，而X为氯、溴或碘，X优选为碘；步骤(3)中所说的无机盐(MY)为高氯酸钠、高氯酸钾、六氟磷酸钠或六氟磷酸钾。，在本专利技术中，既可以把合成步骤(2)和(3)分开实施(即先把化合物VI分离出来之后，再与无机盐MY进行阴离子的交换反应，然后提纯化合物)，也可以把合成步骤(2)和(3)合并进行实施(即合成化合物VI的反应结束后，直接与无机盐MY进行阴离子的交换反应，然后再分离和提纯化合物)。 本专利技术公开的三甲川菁染料双体化合物摩尔消光系数大、在有机溶剂(特别是醇中)的溶解度很好，用于制备DVD-R光盘，可以显著提高DVD-R光盘的刻录速度。利用本专利技术公开的方法合成三甲川菁染料双体化合物，操作简单、提纯方便(利用重结晶的方法提纯)、且所得目标化合物的纯度(纯度达到99％以上)和收率(收率＞85％)都很高。 具体实施方式 下面通过实施例对本专利技术作进一步阐述，所举之例并不限制本专利技术的保护范围 实施例1化合物IV-1的合成 向500ml三口烧瓶中，加入62.7g 1，1，2-三甲基-1H-苯并[e]吲哚、24.3g 1，5-二碘戊烷和250ml正丁醇，在搅拌下加热回流24小时。反应结束后，把反应混合物冷却到室温，过滤，固体用水乙醇洗涤，干燥，得到48.4g白色固体，收率为87％。 实施例2化合物IV-2的合成 用2，3，3-三甲基苯并[g]吲哚和1，6-二碘己烷，根据实施例1的方法进行反应，得到化合物IV-2。 实施例3化合物IV-3的合成用2，3，3-三甲基-3H-吲哚和1，4-二碘丁烷，根据实施例1的方法进行反应，得到化合物IV-3。 实施例4化合物IV-4的合成 用2，3，3-三甲基-5-甲氧基-3H-吲哚和1，5-二碘戊烷，根据实施例1的方法进行反应，得到化合物IV-4。 实施例5化合物IV-5的合成 用2，3，3-三甲基-5-氯-3H-吲哚和1，5-二碘戊烷，根据实施例1的方法进行反应，得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高倍速ＤＶＤ－Ｒ光盘的三甲川菁染料双体化合物，其结构如（Ⅰ）式所示：　　　　＊＊＊　　Ⅰ　　　　式中：Ｌ为氢、烷基或卤素；Ｙ↑［－］为Ｉ↑［－］、ＣｌＯ↓［４］↑［－］、ＰＦ↓［６］↑［－］、ｐ－ＣＨ↓［３］Ｃ↓［６］Ｈ↓［４］－ＳＯ↓［３］↑［－］、或Ｒ↓［１］ＯＳＯ↓［３］↑［－］；Ｒ为－（ＣＨ↓［２］）↓［ｍ］ＣＨ↓［２］Ｒ↓［３］；ｎ为２～２０；Ａｒ↓［１］、Ａｒ↓［２］为具有如下结构通式的芳环：　　　　＊＊＊　　　　其中：Ｒ↓［１］、Ｒ↓［２］为氢、烷基、烷氧基或卤素，ｍ为０～３０；Ｒ↓［３］为氢、磺酸基、羟基、卤素、烷氧基或含芳环的烷基。

【技术特征摘要】
1.一种用于高倍速DVD-R光盘的三甲川菁染料双体化合物，其结构如(I)式所示 式中L为氢、烷基或卤素；Y-为I-、ClO4-、PF6-、p-CH3C6H4-SO3-、或R1OSO3-；R为-(CH2)mCH2R3；n为2～20；Ar1、Ar2为具有如下结构通式的芳环 其中R1、R2为氢、烷基、烷氧基或卤素，m为0～30；R3为氢、磺酸基、羟基、卤素、烷氧基或含芳环的烷基。2.如权利要求1所说的化合物，其特征在于，其中L为氢、甲基、乙基、氯或溴；Y-为ClO4-或PF6-；n为2～10；R为C1～C20的烷基；Ar1、Ar2为萘、苯、甲基萘、甲基苯、乙基萘、乙基苯、甲氧基萘、甲氧基苯、乙氧基萘、乙氧基苯、氯化萘、氯化苯、溴化萘或溴化苯中的一种。3.如权利要求2所说的化合物，其特征在于，其中L为氢、甲基或乙基；n为3、4、5或6；R为甲基、乙基、丁基；Ar1、Ar2为萘、苯、甲基苯、甲氧基苯或氯化苯中的一种。4.制备式I化合物的方法，其特征在于，所说的制备方法包括如下步骤(1)由化合物II与化合物III在有机溶剂中进行反应，得到化合物IV， 反应温度为0～150℃，反应时间为20分钟到48小时，反应溶剂为苯、甲苯、二甲苯、氯仿、二氯乙烷、甲醇、乙醇、丁醇、丙酮或丁酮，化合物II和化合物III的摩尔比为2～10∶1；(2)将化合物IV与化合物V...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏建华，孟凡顺，田禾，李翠，王海龙，陈孔常，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]