2,8-双(取代苯基)喹唑啉酮化合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种如式(I)结构的2,8‑双(取代苯基)喹唑啉酮化合物及其制备方法和作为三阶非线性光学材料的应用，所述化合物的制备方法以5‑溴靛红和二溴吡啶为原料，在Copper(II)试剂催化下反应合成2,8‑二溴喹唑啉酮化合物；2,8‑二溴喹唑啉酮化合物与取代苯基硼酸频哪醇酯在无机碱和Pd(IV)试剂催化下反应合成式(I)所示2,8‑双(取代苯基)喹唑啉酮化合物。本发明专利技术所述的制备方法原料易得，合成工艺简单，反应条件温和等优点，同时开拓了2,8‑双(取代苯基)喹唑啉酮化合物在三阶非线性光学中的应用，具有较大的实施价值和良好的社会经济效益。

2,8- bis (substituted phenyl) quinazolone compound, preparation method and application thereof

The invention discloses a 2,8 bis (substituted phenyl) quinazolinone compound with formula (I) structure and its preparation method and application as a third-order nonlinear optical material. The preparation method of the compound takes 5 bromoindigo red and dibromopyridine as raw materials and reacts to synthesize 2,8 dibromoquinazolinone compound catalyzed by Copper (II) reagent. 2,8 dibromoquinazolinone compound reacted with pinacol ester of substituted phenylborate catalyzed by inorganic base and Pd (IV) reagent to synthesize 2,8 bis (substituted phenyl) quinazolinone compound as shown in formula (I). The preparation method has the advantages of easy availability of raw materials, simple synthesis process, mild reaction conditions, etc. At the same time, the application of 2,8_bis (substituted phenyl) quinazolinone compound in third-order nonlinear optics has been developed, which has great implementation value and good social and economic benefits.

【技术实现步骤摘要】
2,8-双(取代苯基)喹唑啉酮化合物及其制备方法和应用
本专利技术涉及三阶非线性光学材料领域，具体涉及一种2,8-双(取代苯基)喹唑啉酮化合物及其制备方法和作为三阶非线性光学材料的应用。
技术介绍
在快速发展的二十一世纪，信息的传递显得极为重要，这也使得人们对于通信设备的要求越来越高，电通信技术已经满足不了当前社会的发展速度，社会的发展需要更大容量，更快速度的通信技术。光子具有承载信息量大，响应速度快，存储密度高等优异性质，所以光通信技术的发展已经势不可挡。光通信技术需要特殊的光电材料来作为载体，非线性材料就是其中最重要的一环。过去几十年中，许多有机稠杂环大分子已用于有机三阶非线性光学材料。有机稠杂环化合物，因具有“推-拉”结构的π共轭体系，而显示出较高的摩尔消光系数及优异的光学性能，同时，可通过在多个活性位点引入特定官能团调节电子结构而有效地调整光学和电子性质。喹唑啉酮作为一类分子内共轭电荷转移化合物，具有刚性的共面结构和良好的受电子能力，共轭的大π平面结构使得化合物的稳定性极好，为材料应用提供了前提条件；喹唑啉酮母环可进行修饰的活性位点多，在喹唑啉酮母体的两侧进行合理的修饰扩展分子的共轭体系，将p-π共轭体系衍生成推拉型(D-π-A)结构，可以促进分子内的电荷转移并减少能带隙，这对提高材料的分子三阶非线性超极化率有极大的帮助。喹唑啉酮类化合物作为三阶非线性光学材料具有很大的应用潜力，已经引起了研究者的广泛兴趣。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种2,8-双(取代苯基)喹唑啉酮化合物及其制备方法和作为三阶非线性光学材料的应用，该方法原料易得，合成工艺简单，反应条件温和，所制备化合物具有良好的有机三阶非线性光学性能。本专利技术采用的技术方案如下：一种2,8-双(取代苯基)喹唑啉酮化合物，为式(I)结构的化合物：其中，R为氢、C1～C5的烷基、C3～C6环烷基、含1～2个选自N、O和S杂原子的3～6元的杂环、烷氧基、羟基、卤素、硝基、CF3、N(CH3)2、N(Ph)2或苯基，所述的苯基中1～3个氢可各自独立地被C1～C4的烷基、羟基、苯基、卤素、烷氧基、硝基或CF3取代。进一步优选，所述的R为：所述的2,8-双(取代苯基)喹唑啉酮化合物，进一步优选为式(I-1)、(I-2)、(I-3)结构的化合物：本专利技术所述的2,8-双(取代苯基)喹唑啉酮化合物的制备方法，包括以下步骤：步骤(1)：将式(II)所示的5-溴靛红与式(III)所示的二溴吡啶溶于有机溶剂a，加入无机盐和Copper(II)试剂催化剂，反应液升温至80～130℃下反应8～24小时，反应完全后，反应液经过后处理A得到式(IV)所示的2,8-二溴喹唑啉酮化合物；步骤(2)：在氮气保护下，将式(IV)所示的2,8-二溴喹唑啉酮化合物与式(V)所示的取代苯基硼酸频哪醇酯在无机碱和Pd(IV)试剂催化剂存在下，于水和有机溶剂b中，加热升温至80～120℃反应20～30小时，反应完全后，反应液经过后处理B得到式(I)所示2,8-双(取代苯基)喹唑啉酮化合物；其中，式(V)中的R和式(I)中的R具有相同含义步骤(1)中，所述的有机溶剂a为DMF(二甲基甲酰胺)、DMSO(二甲基亚砜)、N,N-二甲基乙酰胺、2-甲基四氢呋喃、二恶烷的一种或两种以上；所述的无机盐为碳酸氢钠、碳酸氢钾；所述的Copper(II)试剂优选为Cu(OAc)2、Cu(OTf)2、Cu(TFA)2；所述的5-溴靛红(II)：二溴吡啶(III)：无机盐：Coppe(II)试剂的投料物质的量比为1.0：1.0～1.2：1.8～2.5：0.1～0.2；所述的有机溶剂a的体积用量以底物式(II)质量计为15～25mL/g；所述的后处理A按如下步骤进行：反应液冷却至室温后，倾入反应液体积3倍量的饱和食盐水中，搅拌析晶，待固体完全析出，过滤，滤饼经柱层析分离提纯，洗脱剂为石油醚：CH2Cl2的体积比＝2：1。步骤(2)中，所述的无机碱为碳酸钠、碳酸钾；所述的Pd(IV)试剂为Pd(PPh3)4、(MeCN)2PdCl2、(PPh3)2PdCl2；所述的有机溶剂b为酯类、烷烃类、甲苯，优选为乙酸乙酯、乙酸丁酯、环己烷、甲苯的一种或两种以上。所述的2,8-二溴喹唑啉酮化合物(IV)：取代苯基硼酸频哪醇酯(V)：无机碱：Pd(IV)试剂催化剂的投料物质的量比为1.0：2.5～3.0：4.0～4.5：0.05～0.15；所述的蒸馏水的体积用量以底物式(IV)质量计为30～40mL/g；所述的有机溶剂b的体积用量以底物式(IV)质量计为60～80mL/g；所述的后处理B按如下步骤进行：反应液冷却后，减压蒸干，固体经柱层析分离提纯，洗脱剂为石油醚：CH2Cl2的体积比＝1：1。本专利技术所述的如式(I)所示的2,8-双(取代苯基)喹唑啉酮化合物在作为三阶非线性光学材料中的应用：采用Z-扫描技术进行测试；以Nd：YAG激光器(PL2143B，EKSPLA)为光源，测试所用的激光脉冲波长为532nm，脉冲宽度为190fs，重复频率为10Hz；样品测试：将样品配成浓度为1.0mg/mL的CH2Cl2溶液，置于厚度为2mm的样品池中，入射激光束由焦距透镜聚焦到样品池中，焦点位置的光斑束腰半径为30μm，用能量计(LaserProbeCorporation,Rj-7620)测定入射能量和传输能量；在测试样品前，在同等条件下测试了溶剂CH2Cl2的非线性光学效应，结果显示可以忽略溶剂的非线性光学效应对测试的影响；当样品存在非线性吸收时，分别做一个开孔和闭孔曲线，利用闭孔下测得的数据除以开孔数据归一化后得到单一的非线性折射性质；焦点处激光瞬时光强，由公式(1)计算得到：样品的有效厚度Leff，由公式(2)计算得到：公式(2)中，α0为样品的线性吸收；样品的双光子吸收系数β，由公式(3)对开孔曲线拟合计算得到：样品的非线性折射率指数n2，由公式(4)计算得到：公式(4)中，S为小孔光阑线性透过率，ΔTp-v为样品峰谷差，n0为溶剂的线性折射率。样品的三阶非线性极化率χ(3)分为实部和虚部，由下列公式(5)计算得到：其中，实部由公式(6)计算得到：公式(6)中，n0为溶剂的线性折射率；虚部由公式(7)计算得到：公式(7)中，n0为溶剂的线性折射率；ε0为真空介电常数；ω是光场的角频率；样品的二阶超极化率γ，由公式(8)计算得到：公式(8)中，N为溶质的分子密度，N＝NAc，c为样品溶液的摩尔浓度；F为局域场修正因子，其数值等于(n02+2)/3；本专利技术所述的如式(I)所示的2,8-双(取代苯基)喹唑啉酮化合物的三阶非线性光学性能采用Z-扫描技术进行测试，测试结果显示，具有良好的性能，2,8-双(取代苯基)喹唑啉酮化合物可作为三阶非线性光学材料的应用。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：本专利技术的一种2,8-双(取代苯基)喹唑啉酮化合物及制备方法，以及其在三阶非线性光学中的应用，有益效果主要体现在：该制备方法原料易得，合成工艺简单，反应条件温和等优点，同时开拓了2,8-双(取代苯基)喹唑啉酮化合物在三阶非线性光学中的应用，具有较大的实施价值和良好的社会经济效益。附图说明图1为用Z-扫描技术检测本专利技术实施例6、8、10所制得化合物I-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种2,8‑双(取代苯基)喹唑啉酮化合物，其特征在于，为式(I)结构的化合物：

【技术特征摘要】
1.一种2,8-双(取代苯基)喹唑啉酮化合物，其特征在于，为式(I)结构的化合物：其中，R为氢、C1～C5的烷基、C3～C6环烷基、含1～2个选自N、O和S杂原子的3～6元的杂环、烷氧基、羟基、卤素、硝基、CF3、N(CH3)2、N(Ph)2或苯基，所述的苯基中1～3个氢可各自独立地被C1～C4的烷基、羟基、苯基、卤素、烷氧基、硝基或CF3取代。2.根据权利要求1所述的2,8-双(取代苯基)喹唑啉酮化合物，其特征在于，为式(I-1)、(I-2)、(I-3)结构的化合物：3.根据权利要求1或2所述的2,8-双(取代苯基)喹唑啉酮化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：将式(II)所示的5-溴靛红与式(III)所示的二溴吡啶溶于有机溶剂a，加入无机盐和Copper(II)试剂催化剂，反应液升温至80～130℃下反应8～24小时，反应完全后，反应液经过后处理A得到式(IV)所示的2,8-二溴喹唑啉酮化合物；步骤(2)：在氮气保护下，将式(IV)所示的2,8-二溴喹唑啉酮化合物与式(V)所示的取代苯基硼酸频哪醇酯在无机碱和Pd(IV)试剂催化剂存在下，于水和有机溶剂b中，加热升温至80～120℃反应20～30小时，反应完全后，反应液经过后处理B得到式(I)所示2,8-双(取代苯基)喹唑啉酮化合物；其中，式(V)中的R和式(I)中的R具有相同含义。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的有机溶剂a为DMF(二甲基甲酰胺)、DMSO(二甲基亚砜)、N,N-二甲基乙酰胺、2-甲基四氢呋喃、二恶烷的一种或两种以上；所述的无机盐为碳酸氢钠或碳酸氢钾；所述的Copper(II)试剂为Cu(OAc)2、...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾建洪，叶孙斌，冯东，胡成坤，张久明，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33