一种具有咪唑阳离子、丙二腈阴离子结构的两性离子及其制备方法和用途。该两性离子结构特征为：分子内一个氮原子上所连接的基团为烷基构成拉电子基的咪唑阳离子，另外一个氮原子上所连接的基团为苯环或者芳杂环，苯环或者芳杂环一端连有丙二腈阴离子作为推电子基。此类具有推拉电子结构的两性离子具有良好的光学透过性、较高的非线性值，在非线性光学材料领域有很好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有机非线性光学材料和两性离子领域，具体为一种具有咪唑阳离子、 丙二腈阴离子结构的两性离子及其制备方法和用途。
技术介绍
随着通讯技术和IT技术的飞速发展，人们对非线性光学材料提出了更高的要求。 同无机非线性光学材料相比，有机材料具有结构可设计、响应快、光学非线性系数大、价格低廉等突出优点。它的缺点在于热稳定性较低、吸收波长较大，从而限制了有机非线性光学材料的实际应用(J. Am. Chem. Soc.，2003，125，15651)。有机非线性光学材料通常是由大共轭体系构成(Functional Organic Materials , Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA :Weinheim，2007)，近十几年来，许多具有大的非线性系数、良好的光学透过性和耐高温的新型有机非线性光学材料不断地被人们开发出来(Chem. Commun.，2006，131)，其中比较新颖，引人注意的是有机离子类有机非线性光学材料(J. Org. Chem.，1997,62, 5755 ；Proc. SPIE.，1999, 3803,18 ；Chem. Mat.，2002, 14，3758 ；Chem. Eur. J.，2003，9，1991 ；Angew. Chem. Int. Ed.，2005，44，7922 ；Chem. Mater.， 2006，18，1079 J. Am. Chem. Soc.，2007，129，3267 ；Spectrochimica Acta Part A,2007，68， 1)。但这些有机离子类非线性光学材料合成路线繁琐，种类单一。两性离子(zwitterion)是一类特殊的离子型分子，其独特之处在于，其分子中一端带有正电荷，另一端带有负电荷，而对外总电荷为零，呈电中性。两性离子通常也被称为内盐(inner salts)。最常见的两性离子是氨基酸，但氨基酸没有共轭结构，所以不具有非线性光学性能，无法作为有机非线性光学材料应用。
技术实现思路
本专利技术提供了一种具有咪唑阳离子、丙二腈阴离子结构的两性离子及其制备方法，以解决现有有机非线性光学材料热稳定性较低、吸收波长较大等技术问题。本专利技术的技术方案如下—种具有咪唑阳离子、丙二腈阴离子结构的两性离子，具有如下结构式[0008权利要求1.一种具有咪唑阳离子、丙二腈阴离子结构的两性离子，具有如下结构式Rs R4R1-N^m />=V^CN R2V H^CNR2 R4其中R1为C1-C12直链烷基中的任意一种；R2、R3、R4为氢原子、甲基或者苯基。2.如权利要求1所述的两性离子的制备方法，包括以下步骤(1)制备N-芳基咪唑；(2)在50-120°C温度下，苯、甲苯、乙二醇二甲醚中的一种或任意几种混合的溶剂中， 将(1)所得的N-芳基咪唑与氢化钠或者氢化钙、丙二腈在四(三苯基膦)钯或者氯化钯催化下反应1-10小时；然后除去杂质，再用盐酸中和后干燥得到2-芳基丙二腈；所述N-芳基咪唑、氢化钠或者氢化钙、丙二腈、四(三苯基膦)钯或者氯化钯分别占这四种组分总量的摩尔百分含量为 20-24%,49. 6-55%, 20-24%, 2. 4-5% ；(3)在0-60°C温度下，非质子有机溶剂中，将步骤(2)所得的2-芳基丙二腈与R-OTf 或者R-I反应0. 5-5小时，得到咪唑离子盐；所述2-芳基丙二腈与R-OTf或者R-I的摩尔比为 1:1-1:3;(4)在0-50°C温度下，水、甲醇、乙醇中的任意一种或几种的混合溶剂中，将步骤(3)所得的咪唑离子盐与碱或碱性盐反应10-120分钟，所述咪唑离子盐与碱或碱性盐的摩尔比为1 1-1 10;然后经纯化分离最终得到两性离子产品。3.根据权利要求2所述的两性离子的制备方法，其特征在于步骤(2)中反应1-10小时后的处理过程是将产物经旋蒸除去溶剂后再用苯回流，将回流后的固体溶于水，过滤后用盐酸中和，再过滤，干燥。4.根据权利要求2所述的两性离子的制备方法，其特征在于步骤(4)中所述的碱或碱性盐为氢氧化钠或者氢氧化钾或者碳酸钠或者碳酸钾。5.根据权利要求2所述的两性离子的制备方法，其特征在于步骤(2)反应过程中通入氮气或者氩气保护。6.根据权利要求2所述的两性离子的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述非质子有机溶剂为苯、甲苯、乙二醇二甲醚、二氯甲烷中的任意一种或几种的混合溶剂。7.根据权利要求4所述的两性离子的制备方法，其特征在于步骤(4)中的碱或碱性盐采用氢氧化钠、氢氧化钾。8.根据权利要求2至7任一所述的两性离子的制备方法，其特征在于，步骤(1)制备 N-芳基咪唑的过程如下在有机溶剂中、40-100°C反应温度下，将卤代芳香胺、乙二醛、甲醛与氯化铵或者氨水反应1-20小时，其中卤代芳香胺中的卤元素为溴或碘，卤代芳香胺、乙二醛、甲醛、氯化铵或者氨水分别占这四种组分总量的摩尔百分含量分别为17-20 %、17-20 %、34-30%、 36-30% ；反应后经纯化得到N-芳基咪唑。9.根据权利要求8所述的两性离子的制备方法，其特征在于步骤(1)是将卤代芳香胺、乙二醛、甲醛与氯化铵或者氨水反应1-20小时结束后，通过旋蒸法除去溶剂，然后用碱液将反应产物的PH值调节为9，再经萃取、洗涤、干燥，最后通过柱色谱纯化得到N-芳基咪唑。10.如权利要求1所述的两性离子，用于制备非线性光学材料。全文摘要一种具有咪唑阳离子、丙二腈阴离子结构的两性离子及其制备方法和用途。该两性离子结构特征为分子内一个氮原子上所连接的基团为烷基构成拉电子基的咪唑阳离子，另外一个氮原子上所连接的基团为苯环或者芳杂环，苯环或者芳杂环一端连有丙二腈阴离子作为推电子基。此类具有推拉电子结构的两性离子具有良好的光学透过性、较高的非线性值，在非线性光学材料领域有很好的应用前景。文档编号G02F1/361GK102382057SQ201110238570公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月19日 优先权日2011年8月19日专利技术者彭波, 王进, 韦玮, 高潮 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：彭波，王进，韦玮，高潮，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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