一种系列2-氨基吡嗪基盐双折射光学晶体及制备方法和用途技术

技术编号：44972114 阅读：9 留言：0更新日期：2025-04-12 01:46

本发明专利技术涉及一系列2‑氨基吡嗪基盐双折射光学晶体及制备方法和用途。所述系列2‑氨基吡嗪基盐为2‑氨基吡嗪丁二酸盐，2‑氨基吡嗪甲基磺酸盐和2‑氨基吡嗪氨基磺酸盐，其中2‑氨基吡嗪丁二酸盐的化学式(C<subgt;4</subgt;H<subgt;5</subgt;N<subgt;3</subgt;)<subgt;2</subgt;(C<subgt;4</subgt;H<subgt;6</subgt;O<subgt;4</subgt;)，分子量308.31；2‑氨基吡嗪甲基磺酸盐的化学式(C<subgt;4</subgt;H<subgt;6</subgt;N<subgt;3</subgt;)(CH<subgt;3</subgt;SO<subgt;3</subgt;)，分子量191.21；2‑氨基吡嗪氨基磺酸盐的化学式(C<subgt;4</subgt;H<subgt;6</subgt;N<subgt;3</subgt;)(NH<subgt;2</subgt;SO<subgt;3</subgt;)，分子量192.20，采用室温溶液法制备晶体，制备流程简单易于操作，展示出了优异的光学性能，包括大的双折射率和较宽的透过范围，具有较大的带隙，可以作为一类性能优异的紫外双折射光学晶体。

全部详细技术资料下载

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一系列2-氨基吡嗪基盐双折射光学晶体及制备方法和用途。

技术介绍

1、双折射晶体由于其具有调制和检测光偏振态的功能被用来制作棱镜偏振器、相位补偿器、光电调制器和光束隔离器等，被广泛应用于激光偏光技术、光通讯和科学研究等现代光学领域。目前商用化的双折射晶体主要有caco3、yvo4、tio2、mgf2、linbo3和α-bab2o4晶体。然而随着现代光学对器件小型化日益增长的要求，传统的无机双折射晶体难以满足现代光学仪器的发展需求。因此制备具有大双折射的新型紫外双折射晶体具有重要的现实意义和应用价值。

2、mgf2晶体具有稳定的物理化学性能和高温热稳定性，拥有非常优异的透过范围和透过率，但氟化镁的双折射率仅有0.012@546nm，小的双折射严重限制了它的应用范围。caco3晶体具有较高的双折射率和短的紫外截止边，但天然形成的方解石晶体存在解理面，难以加工。tio2晶体双折射率较大，但自身硬度大，在切割加工时比较困难。linbo3拥有较为适中的双折射率，且容易生长出大尺寸高质量晶体，晶体机械和物化性能稳定。α-bab2o4不仅具有大的双折射率，而且在紫外区域有着非常高的透过率，有良好的物理化学稳定性，是性能优越的紫外双折射晶体材料。然而，这些晶体的双折射率大都小于0.3，难以满足现代光学仪器多样化的需求。因此探索新的，制备工艺简单的大双折射晶体具有重要意义。

技术实现思路

1、本专利技术目的在于，为了解决上述问题，提供一系列2-氨基吡嗪基盐双折射光学晶体及制

2、本专利技术所述的一系列2-氨基吡嗪基盐双折射光学晶体，所述系列2-氨基吡嗪基盐为2-氨基吡嗪丁二酸盐，2-氨基吡嗪甲基磺酸盐和2-氨基吡嗪氨基磺酸盐，其中2-氨基吡嗪丁二酸盐的化学式(c4h5n3)2(c4h6o4)，分子量308.31，属单斜晶系，空间群为p21/c，晶胞参数为β＝104.630(5)；2-氨基吡嗪甲基磺酸盐的化学式(c4h6n3)(ch3so3)，分子量191.21，属单斜晶系，空间群为p21/c，晶胞参数为β＝93.922(5)；2-氨基吡嗪氨基磺酸盐的化学式(c4h6n3)(nh2so3)，分子量192.20，属单斜晶系，空间群为c2/c，晶胞参数为β＝101.254(3)。

3、所述一系列2-氨基吡嗪基盐双折射光学晶体的制备方法，采用室温溶液法制成：

4、所述室温溶液法生长2-氨基吡嗪基盐双折射光学晶体，具体操作按下列步骤进行：

5、a、按摩尔比1:1称取2-氨基吡嗪基盐的合成原料(c4h5n3)和(c4h6o4)；(c4h5n3)和(ch3so3h)；(c4h5n3)和(nh2so3h)，分别放入聚四氟乙烯烧杯中混合均匀，加入体积比为1:1-1:10的乙醇和水的混合液或无水乙醇，搅拌混合均匀，得到混合液；

6、b、将步骤a中的混合溶液用定性滤纸过滤，再用聚氯乙烯薄膜封口，放在无晃动、无污染、无空气对流的静态环境中，将封口扎若干个小孔用以调节溶液中溶剂的挥发速率，在室温下静置，随后溶液中逐渐析出晶体，待生长结束，即得到尺寸为毫米级的2-氨基吡嗪丁二酸盐、2-氨基吡嗪甲基磺酸盐或2-氨基吡嗪氨基磺酸盐双折射光学晶体。

7、所述一系列2-氨基吡嗪基盐双折射光学晶体在制备光学隔离器、偏振光学器件或光电调制器中的用途。

8、本专利技术所述的一系列2-氨基吡嗪基盐双折射光学晶体及制备方法和用途。该晶体中所述2-氨基吡嗪丁二酸盐(c4h5n3)2(c4h6o4)，2-氨基吡嗪甲基磺酸盐(c4h6n3)(ch3so3)和2-氨基吡嗪氨基磺酸盐(c4h6n3)(nh2so3)的紫外截止边分别为364nm，360nm和350nm。

9、在546nm的波长下，2-氨基吡嗪丁二酸盐(c4h5n3)2(c4h6o4)的理论计算双折射率为0.658。

10、在546nm的波长下，2-氨基吡嗪甲基磺酸盐(c4h6n3)(ch3so3)的理论计算双折射率为0.594。

11、在546nm的波长下，2-氨基吡嗪氨基磺酸盐(c4h6n3)(nh2so3)的理论计算双折射率为0.453。

12、本专利技术所述的一系列2-氨基吡嗪基盐双折射光学晶体及制备方法和用途，2-氨基吡嗪基盐中含有2-氨基吡嗪c4h5n3有机π共轭单元，此光学活性基团具有如下几个优点：

13、(1)有机π共轭单元具有较大的偶极矩，并以反平行方式排列，有助于增强晶体的双折射率；

14、(2)π共轭单元具有在面内方向和垂直面方向之间产生显著光学各向异性差异的倾向；

15、(3)通过扩展共轭框架，可放大偏振各向异性，从而增大双折射率；

16、(4)有机配体富含氢键位点，氢键的方向性促进了双折射活性单元组装成氢键超分子框架。经过计算，[c4h5n3]基团具有较大的极化率各向异性(δ)和超极化率(|βmax|)。

17、此外，[c4h5n3]环中原子间键长比[b3o6]、[c3n3o3]和[c5h6on]基团中的原子间键长都要长，这表明[c4h5n3]单元中c 2p和n 2p轨道之间的杂化程度更高。其外环上的氨基能与阴离子形成氢键，从而有利于晶体的生长。

18、本专利技术所述的一系列2-氨基吡嗪基盐双折射光学晶体及制备方法和用途的有益效果：

19、本专利技术所使用一系列2-氨基吡嗪基盐作为双折射光学晶体，该类晶体是一类全新的双折射光学晶体，表现出优异的光学性能，具有较大的双折射率0.453-0.658@546nm和较宽的透过范围，可以作为一类性能优异的紫外双折射光学晶体。

20、本专利技术制备工艺反应条件简单、操作简便，晶体生长容易，产物纯度高，且性质稳定。本专利技术中2-氨基吡嗪基化合物的制备仅采用简单的水溶液，无需加热，能耗较低，经济环保。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种系列2-氨基吡嗪基盐双折射光学晶体，其特征在于所述系列2-氨基吡嗪基盐为2-氨基吡嗪丁二酸盐，2-氨基吡嗪甲基磺酸盐和2-氨基吡嗪氨基磺酸盐，其中2-氨基吡嗪丁二酸盐的化学式(C4H5N3)2(C4H6O4)，分子量308.31，属单斜晶系，空间群为P21/c，晶胞参数为a=5.3958(6) Å, b=19.471(2) Å，c=6.9453(7) Å,β=104.630(5)；2-氨基吡嗪甲基磺酸盐的化学式(C4H6N3)(CH3SO3)，分子量191.21，属单斜晶系，空间群为P21/c，晶胞参数为a=5.1632(8) Å, b=10.2883(17) Å，c=15.253(3) Å,β=93.922(5)；2-氨基吡嗪氨基磺酸盐的化学式(C4H6N3)(NH2SO3)，分子量192.20，属单斜晶系，空间群为C2/c，晶胞参数为a=23.329(2) Å, b=8.9732(6) Å，c=7.4927(6) Å,β=101.254(3)。

2.根据权利要求1所述的系列2-氨基吡嗪基盐双折射光学晶体的制备方法，其特征在于采用室温溶液法制成：