一种含有联三吡啶结构的芳香二胺及其合成方法技术

本发明专利技术公开了一种含有联三吡啶结构的二胺及其合成方法，本发明专利技术所制备的含联三吡啶单元的二胺是一类新型的含三联吡啶单元的二胺单体，作为含氮杂环和脂肪链的单体，相比类似的含苯环的单体，为聚合得到的PI带来了更加显著的性能的改善，包括显著提高了聚合物的柔韧性，保持了聚合物优异的热学及力学性能，且显著改善了聚合物的介电性。总之，本发明专利技术的芳香二胺更加有益于改善聚酰亚胺和聚酰胺的应用加工性能及拓展其应用领域。

An aromatic two amine containing three pyridine structure and its synthetic method

The invention discloses a diamine containing a bipyridine structure and a synthesis method thereof. The diamine containing a bipyridine unit prepared by the invention is a new type of diamine monomer containing a tripyridine unit. As a monomer containing a nitrogen heterocycle and a fat chain, the diamine containing a bipyridine unit brings more PI for polymerization than a similar monomer containing a benzene ring. Significant improvements in properties include significant improvements in flexibility, excellent thermal and mechanical properties, and significant improvements in dielectric properties. In short, the aromatic diamine of the invention is more beneficial to improving the application and processing properties of polyimide and polyamide and expanding their application fields.

【技术实现步骤摘要】
一种含有联三吡啶结构的芳香二胺及其合成方法
本专利技术属于有机化合物及其制备方法的
，具体涉及到一种含有联三吡啶结构的二胺及其合成方法。
技术介绍
聚酰亚胺是一类具有优异的热稳定性、机械性能及电性能的高性能高分子材料，广泛应用于汽车、航空航天、微电子等高科技领域。新的含联三吡啶结构的芳香二胺可以制备新型功能的聚酰亚胺，将PI材料的应用领域大幅度拓展。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于：提供一种新的含联三吡啶啶结构的二胺，它作为单体，能够为聚合得到的PI带来更加显著的性能改善。联三吡啶及其衍生物对过渡金属以及稀土金属都具有很强的亲和性，能与很多的过渡金属以及稀土金属形成络合物，配合物中存在较强的dπ-pπ反馈键。含有多个氮杂环的联三吡啶单元作为侧链引入聚酰亚胺分子中，显著提高了聚合物的柔韧性，保持了聚合物优异的热学及力学性能，且显著改善了聚合物的介电性，还能赋予其络合功能，形成PI/金属络合交联的功能性高分子材料，在保持其较高热稳定性、优异机械性能同时，且具有低膨胀系数以及优异的介电性能，以期将PI材料的应用领域大幅度拓展。本专利技术的另一个目的在于：提供一种含三联吡啶结构的二胺的合成方法，该方法具有步骤简单，反应产率高，环境友好等优点。为实现以上目的，本专利技术采用如下技术方案：一种含联三吡啶结构的二胺，其化学结构式如式(1)所示：其中，下标n为正整数，用于表示含联三吡啶结构二胺的脂肪链长度。本专利技术一种优选的方案中，式(1)所示的含联三吡啶结构二胺的脂肪链长度n为2～6。本专利技术还提供所述的含三联吡啶结构的二胺的制备方法，包括以下步骤：(1)将3,5-二甲基苯甲醛与2-乙酰基吡啶羟醛缩合反应得到1,5-二(2-吡啶)-3-(3,5-二甲基苯基)-1,5-戊二酮；(2)将步骤(1)得到的1,5-二(2-吡啶)-3-(3,5-二甲基苯基)-1,5-戊二酮与醋酸铵在醋酸溶液中关环，得到4-(3,5-二甲基苯基)-2,2′,6′,2″-联三吡啶；(3)将步骤(2)得到的4-(3,5-二甲基苯基)-2,2′,6′,2″-联三吡啶用高锰酸钾氧化，得到4-(3,5-二羧基苯基)-2,2′,6′,2″-联三吡啶；(4)将步骤(3)得到的4-(3,5-二羧基苯基)-2,2′,6′,2″-联三吡啶与1,1′-羰基二咪唑(CDI)混合，再与二胺反应，得到3,5-二(2-氨基乙酰氨基)苯基-2,2′,6′,2″-联三吡啶。步骤(3)在溶剂中反应，所述溶剂为吡啶与水的混合溶剂。步骤(4)加入的二胺为1,2-乙二胺、1,3-丙二胺、1,4-丁二胺、1,5-戊或1,6-己二胺。本专利技术优选的制备方法如下：第一步：3,5-二甲基苯甲醛NaOH加入到甲醇与水的溶液中，2-乙酰基吡啶溶解在甲醇中并缓慢滴加入上述溶液，在室温下搅拌反应6～12小时，过滤后用甲醇与水洗涤，真空干燥，得到黄色物质1-(2′-吡啶)-3-(3,5-二甲基苯基)。第二步：1-(2′-吡啶)-3-(3,5-二甲基苯基)丙烯酮和乙醇钠加入甲醇溶液中，2-乙酰基吡啶溶解在甲醇中并缓慢滴加在上述溶液中，在30～50℃下反应6～12小时，过滤，用甲醇与水洗涤，得到白色固体产物1,5-二(2-吡啶)-3-(3,5-二甲基苯基)-1,5-戊二酮。第三步：1,5-二(2-吡啶)-3-(3,5-二甲基苯基)-1,5-戊二酮和醋酸铵加入醋酸中，在60～80℃下反应7～12小时，倒入蒸馏水中，过滤，用吡啶和水重结晶，得到灰白色的产物4-(3,5-二甲基苯基)-2,2′,6′,2″-联三吡啶。第四步：4-(3,5-二甲基苯基)-2,2′,6′,2″-联三吡啶加入吡啶和水中，缓慢加入KMnO4，反应回流2～5小时，冷却后，再加入KMnO4，再加入吡啶和水，反应回流2～5小时，MnO2过滤出来，再用水洗涤，滤液浓缩，用盐酸溶液调至pH值为酸性，用吡啶和水重结晶，得到白色的4-(3,5-二羧基苯基)-2,2′,6′,2″-联三吡啶。第五步：4-(3,5-二羧基苯基)-2,2′,6′,2″-联三吡啶加入DMF中，加入1,1′-羰基二咪唑(CDI)，室温下搅拌12～24小时，加入乙二胺、1,3-丙二胺、1,4-丁二胺、1,5-戊和1,6-己二胺中的任意一种，100～150℃温度反应6～12小时，冷却后倒入水中，过滤后真空烘箱干燥，得到物质用用吡啶和水重结晶，得到3,5-二(2-氨基乙酰氨基)苯基-2,2′,6′,2″-联三吡啶。本专利技术所制备的含三联吡啶单元的二胺是一类新型的二胺单体，作为含氮杂环的单体，相比类似的含苯环的单体，为二胺单体引入脂肪链段可以增加二胺单体活性以及提高聚合物的柔韧性。为聚合得到的PI带来了更加显著的性能的改善，包括显著提高了聚合物的柔韧性，保持了聚合物优异的热学及力学性能，且显著改善了聚合物的介电性。总之，本专利技术的芳香二胺更加有益于改善聚酰亚胺和聚酰胺的应用加工性能及拓展其应用领域。具体实施方式下面将结合实施例详细说明本专利技术所具有的有益效果，旨在帮助读者更好地理解本专利技术的实质，但不能对本专利技术的实施和保护范围构成任何限定。实施例111.34克3,5-二甲基苯甲醛和4.95克NaOH加入到160ml甲醇与水的溶液中(1:1，V/V)，10.23克2-乙酰基吡啶溶解在10ml甲醇中并缓慢滴加入上述溶液，在室温下搅拌反应6小时，过滤得到黄色物质1-(2′-吡啶)-3-(3,5-二甲基苯基)，用甲醇与水(1:4，V/V)洗涤，真空干燥得到18.03克产物，产率90％。1HNMR(400MHz,CDCl3):δ＝8.76(d,J＝4.0Hz,1H),8.29(d,J＝16.0Hz,1H),8.20(d,J＝8.0Hz,1H),7.92(s,1H),7.89(m,J＝16.0Hz,1H),7.50(m,J＝12.0Hz,1H),7.35(s,2H),7.05(s,1H),2.35(s,6H)。10.0克1-(2′-吡啶)-3-(3,5-二甲基苯基)丙烯酮和8.6克乙醇钠加入100ml甲醇溶液，5.11克2-乙酰基吡啶溶解在上述溶液中，在40℃下反应6小时，过滤，用甲醇与水(1:4，V/V)洗涤，得到白色固体产物1,5-二(2-吡啶)-3-(3,5-二甲基苯基)-1,5-戊二酮，产率85％。1HNMR(400MHz,CDCl3):δ＝8.46,(d,J＝8.0,2H),8.28(d,J＝4,1H),7.72(d,J＝8.0,2H),7.43(m,J＝10.0,2H),7.21(m,J＝12.0,4H),6.89(s,2H),(3.12,J＝10.0,1H),2.08(m,J＝12.0,4H),(s,1.92,6H)。8.0克1,5-二(2-吡啶)-3-(3,5-二甲基苯基)-1,5-戊二酮和6.88克醋酸铵加入80ml醋酸中，80℃反应10小时，倒入蒸馏水中，过滤，用吡啶和水(1:1，V/V)重结晶，得到5.87克灰白色的产物4-(3,5-二甲基苯基)-2,2′,6′,2″-联三吡啶，产率78％。1HNMR(400MHz,dimethylsulfoxide(DMSO)):δ＝8.77(d,J＝4.4Hz,2H),8.69(d,J＝10.0Hz,4H),8.06(m,J＝16.8Hz,2H本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含联三吡啶结构的二胺，其化学结构式如式(1)所示：

【技术特征摘要】
1.一种含联三吡啶结构的二胺，其化学结构式如式(1)所示：其中，下标n为正整数。2.根据权利要求1所述的含联三吡啶结构的二胺，其特征在于：n为2～6。3.一种制备如权利要求1所述的含联三吡啶结构的二胺的方法，包括以下步骤：(1)3,5-二甲基苯甲醛与2-乙酰基吡啶进行羟醛缩合反应，得到1,5-二(2-吡啶)-3-(3,5-二甲基苯基)-1,5-戊二酮；(2)1,5-二(2-吡啶)-3-(3,5-二甲基苯基)-1,5-戊二酮与醋酸铵在醋酸溶液中进行关环反应，得到4-(3,5-二甲基苯基)-2,2′,6′,2″-联三吡啶；(3)4-(3,5-二甲基苯基)-2,2′,6′,2″-联三吡啶用高锰酸钾氧化，得到4-(3,5-二羧基苯基)-2,2′,6′,2″-联三吡啶；(4)4-(3,5-二羧基苯基)-2,2′,6′,2″-联三吡啶与1,1′-羰基二咪唑混合，再与二胺反应，得到3,5-二(2-氨基乙酰氨基)苯基-2,2′,6′,2″-联三吡啶。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的羟醛缩合反应在碱性条件下进行。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所用的碱为氢氧化钠或乙醇钠。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(3)在溶剂中反应，所述溶剂为吡啶与水的混合溶剂。7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(4)加入的二胺为1,2-乙二胺、1,3-丙二胺、1,4-丁二胺、1,5-戊或1,6-己二胺。8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，具体操作步骤为：第一步：3,5-二甲基苯甲醛和NaOH加入到甲醇与水的溶液中，2-乙酰基吡啶溶解在甲醇中并缓慢...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭信文，孔梦乐，侯豪情，
申请(专利权)人：江西师范大学，
类型：发明
国别省市：江西,36