一种半菁染料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种半菁染料的制备方法，将苯并氮杂环类化合物、磺酸内酯以及含醛基化合物混合，构建一类含烷基磺酸的半菁染料的制备方法，一步合成目标半菁染料，过程简单，并且可在无溶剂、无碱性催化剂条件下反应；该制备方法不仅工艺简单，而且可在无溶剂、无碱性催化剂条件下反应，减少反应试剂的使用，不需要溶剂及有机碱，降低产品的制造成本、减轻反应后处理的工作量，“三废”少有利于环保。少有利于环保。少有利于环保。

【技术实现步骤摘要】
一种半菁染料的制备方法


[0001]本专利技术公开涉及化工制备的
，尤其涉及一种半菁染料的制备方法。

技术介绍

[0002]花菁染料作为一种应用广泛的功能材料，在基本骨架一定的基础上，由于易化学修饰，导致其结构繁多，并且由于在荧光检测、生物荧光标记及染料敏化电池上显示出优异的特性，吸引了研究人员的更多关注。虽然菁染料本身的离子形式有助于它在水中的溶解，但为了增强其在荧光标记物领域的应用范围，进一步促进菁染料在水中的溶解性，研究人员将许多水溶性基团(如
‑
SO3H，
‑
OH，
‑
COOH)引入菁染料结构之中，以此使溶解性得到提升，聚集得到抑制，极大地促进了染料在生物方面的应用。菁染料分子结构中的磺酸基既可作为取代基引入到苯并杂环结构的苯环上，也可与氮杂环的氮原子形成烷基磺酸内盐。而半菁染料作为菁类染料中的重要成员之一，是菁染料的不对称类似物，这类染料结构通常以带正电荷的含氮杂环作为电子受体，烷氧基或氨基等基团作为电子给体，并通过烯键将电子受体和电子给体连接起来。这类染料以哌啶等有机碱为催化剂、醇为溶剂，通过苯并氮杂环季铵盐与各种醛进行简单的缩合反应被制备得到。到目前为止，这种方法仍成为合成众多花菁和半菁染料的常用方法。
[0003]中国专利CN1534021A描述了大共轭半菁染料的制备方法，利用含磺酸基的各种季铵盐与N，N
‑
二甲基(或乙基)苯甲醛缩合反应制备半菁染料。该技术采用了两步法，首先制备烷基磺酸季铵盐中间体，然后中间体进一步在碱作为催化剂的条件下，在醇溶剂中与苯甲醛缩合反应得到半菁染料，其中，需要使用溶剂及有机碱，不仅制备成本高，而且需要大量的后处理工作，存在“三废”多的问题。
[0004]因此，如何研发一种半菁染料的制备方法，成为人们亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本专利技术提供了一种半菁染料的制备方法，以解决以往两步法进行半菁染料的制备，需要使用溶剂及有机碱，不仅制备成本高，而且需要大量的后处理工作，存在“三废”多的问题。
[0006]本专利技术提供的技术方案具体为，一种半菁染料的制备方法，该方法包括如下步骤：
[0007]将原料苯并氮杂环类化合物、磺酸内酯及含醛基化合物，按照摩尔比为1：(1.0
‑
1.5)：(1
‑
20)加入反应瓶中，在氮气氛围中于120
‑
150℃条件下，回流4
‑
8h后，冷却至室温，然后加入丙酮，再回流30
‑
120min后，再冷却至室温，抽滤收集固体，用丙酮洗涤，得对应结构的目标半菁染料。
[0008]优选，所述苯并氮杂环类化合物为2,3,3,
‑
三甲基吲哚啉、2
‑
甲基
‑5‑
氯基苯并噁唑、2
‑
甲基苯并噻唑以及萘并氮杂环类化合物中的一种。
[0009]进一步优选，所述磺酸内酯为1,3
‑
丙磺酸内酯或1,4
‑
丁磺酸内酯。
[0010]进一步优选，所述醛基化合物为取代的芳香醛或N,N
‑
二烷基取代甲醛。
[0011]进一步优选，所述反应瓶中盛装有溶剂，将所述原料苯并氮杂环类化合物、磺酸内酯及含醛基化合物溶于溶剂中反应。
[0012]进一步优选，所述溶剂为邻二氯苯或二甲苯。
[0013]进一步优选，所述半菁染料的结构式具体为：
[0014][0015]其中，R为苯环上的取代基；X为O、S及C(CH3)2；n＝1或2；A为电子供体基团，具有下述基团：
[0016][0017]上述R1为碳原子数1
‑
20的烷基，R2为苯环上的取代基。
[0018]进一步优选，所述半菁染料为含磺酸基的苯并氮杂环系列半菁染料或含磺酸基的萘并氮杂环系列半菁染料。
[0019]本专利技术提供的半菁染料的制备方法，将苯并氮杂环类化合物、磺酸内酯以及含醛基化合物混合，构建一系类含烷基磺酸的半菁染料的制备方法，一步合成目标半菁染料，过程简单，并且可在无溶剂、无碱性催化剂条件下反应。
[0020]本专利技术提供的半菁染料的制备方法，不仅工艺简单，而且可在无溶剂、无碱性催化剂条件下反应，减少反应试剂的使用，不需要溶剂及有机碱，降低产品的制造成本、减轻反应后处理的工作量，“三废”少有利于环保。
[0021]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术的公开。
附图说明
[0022]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1是实施例1中制备获得目标化合物的质谱图；
[0025]图2是实施例1中制备获得目标化合物的氢谱图；
[0026]图3是实施例1中制备获得目标化合物的碳谱图；
[0027]图4是实施例2中制备获得目标化合物的质谱图；
[0028]图5是实施例2中制备获得目标化合物的氢谱图；
[0029]图6是实施例2中制备获得目标化合物的碳谱图；
[0030]图7是实施例3中制备获得目标化合物的质谱图；
[0031]图8是实施例3中制备获得目标化合物的氢谱图；
[0032]图9是实施例3中制备获得目标化合物的碳谱图；
[0033]图10是实施例4中制备获得目标化合物的质谱图；
[0034]图11是实施例5中制备获得目标化合物的质谱图。
具体实施方式
[0035]下面结合具体的实施方式对本专利技术进行进一步的解释说明，但是并不用于限制本专利技术的保护范围。
[0036]为了解决以往两步法进行半菁染料的制备，需要使用溶剂及有机碱，不仅制备成本高，而且需要大量的后处理工作，存在“三废”多的问题，本实施方案利用磺酸内酯在与含氮杂环反应形成季铵盐时的高活性及高选择性，将工艺路线简化为一步法，将所有原料一锅反应，制备目标半菁染料，具体制备过程如下：
[0037]将原料苯并氮杂环类化合物、磺酸内酯及含醛基化合物，按照摩尔比为1：(1.0
‑
1.5)：(1
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20)加入反应瓶中，在氮气氛围中于120
‑
150℃条件下，回流4
‑
8h后，冷却至室温，然后加入丙酮，再回流30
‑
120min后，再冷却至室温，抽滤收集固体，用丙酮洗涤，得对应结构的目标半菁染料。
[0038]其对应的反应方程式如下：
[0039][0040]其中，R为苯环上的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半菁染料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将原料苯并氮杂环类化合物、磺酸内酯及含醛基化合物，按照摩尔比为1：(1.0
‑
1.5)：(1
‑
20)加入反应瓶中，在氮气氛围中于120
‑
150℃条件下，回流4
‑
8h后，冷却至室温，然后加入丙酮，再回流30
‑
120min后，再冷却至室温，抽滤收集固体，用丙酮洗涤，得对应结构的目标半菁染料。2.根据权利要求1所述半菁染料的制备方法，其特征在于，所述苯并氮杂环类化合物为2,3,3,
‑
三甲基吲哚啉、2
‑
甲基
‑5‑
氯基苯并噁唑、2
‑
甲基苯并噻唑以及萘并氮杂环类化合物中的一种。3.根据权利要求1所述半菁染料的制备方法，其特征在于，所述磺酸内酯为1,3
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【专利技术属性】
技术研发人员：韩爱鸿，牛亚楠，历伟建，
申请(专利权)人：沈阳师范大学，
类型：发明
国别省市：