[发明专利]一种4-（4-二甲基氨基苯乙烯基）甲基吡啶对甲苯磺酸盐的制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于功能材料制备技术领域，涉及一种快速高效合成4-（4-二甲基氨基苯乙烯基）甲基吡啶对甲苯磺酸盐的工艺，特别是一种4-（4-二甲基氨基苯乙烯基）甲基吡啶对甲苯磺酸盐的制备方法，用于制备高质量有机非线性光学晶体。

背景技术：

非线性光学晶体在技术领域和研究领域都有着广泛的应用，能做成电光开并实现激光的调制，利用光学参量震荡实现激光频率的调谐；还可以利用一些非线性光学效应中输出光束所具有的位相共轭特征进行光处理；目前，对非线性光学晶体的研究已经发展成为一门非线性光学晶体材料科学，积极开展这一领域的研究，无疑对促进我国经济、社会和科技的发展具有重要意义。THz波通常指0.1-10THz波长为30um-3mm的电磁波，属于远红外波段，太赫兹技术之所以引起人们的广泛关注，是由于其在物体成像、环境监测、医疗诊断、射电天文、宽带移动通讯、卫星通信和军用雷达等方面具有重大的科研价值和广阔的应用前景，THz波的产生方法有光整流法和光电导偶极天线法，光整流法是比较常用的方法，该方法需要使用高质量的非线性光学材料。4-（4-二甲基氨基苯乙烯基）甲基吡啶对甲苯磺酸盐（DAST）是通过强库仑力形成的一种有机盐晶体，具有很好地非线性光学效应，目前对DAST应用的研究主要集中在通过DAST晶体实现THz辐射上，4-（4-二甲基氨基苯乙烯基）甲基吡啶对甲苯磺酸盐是目前产生THz效率最高的非线性光学晶体，4-（4-二甲基氨基苯乙烯基）甲基吡啶对甲苯磺酸盐晶体具有不对称中心结构，其阳离子包含了苯环和吡啶环，是一种具有共轭大π键的超共轭离子，属于单斜晶系，点群为m，空间群为Cc，其晶胞参数为：α=90°，β=92.24°，γ=90°，Z=4，现有技术虽然已经成功的合成出了4-（4-二甲基氨基苯乙烯基）甲基吡啶对甲苯磺酸盐，但是其合成步骤繁琐、产率低，并且反应时间长，大大限制了后期的晶体生长。因此寻求一种步骤简单、产率高、反应时间短的4-（4-二甲基氨基苯乙烯基）甲基吡啶对甲苯磺酸盐制备方法具有重要意义和价值。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种步骤简单、产率高、成本低、反应时间短的4-（4-二甲基氨基苯乙烯基）甲基吡啶对甲苯磺酸盐的制备方法，用于制备高质量有机非线性光学晶体。

为了实现上述目的，本发明包括离子交换反应、缩合反应和过滤提纯三个步骤，其具体工艺过程为：

（1）、离子交换反应：取相同摩尔比的4-甲基吡啶和对甲苯磺酸甲酯混合后置于无水甲醇中，4-甲基吡啶与对甲苯磺酸甲酯的混合溶液与无水甲醇的体积比为1:4.5；再将混合后的溶液倒入三孔烧瓶中，加热搅拌缓慢升温至50℃，离子交换反应12-18h，同时进行冷凝回流，离子交换反应过程中溶液不变色，反应得到4-甲基-N-甲基吡啶对甲苯磺酸盐；

（2）缩合反应：称取与步骤（1）中的4-甲基吡啶等摩尔比的对二甲基氨基苯甲醛溶于无水甲醇中，其中，对二甲基氨基苯甲醛与无水甲醇的质量比为1:6，加热搅拌使对二甲基氨基苯甲醛完全溶解后用玻璃棒引流置入三孔烧瓶中，并且滴加15-20滴哌啶作为催化剂继续进行冷凝回流反应，反应温度升至75-80℃，反应12-18h后取出，并趁热倒入烧杯中自然降温挥发结晶，得到结晶产物；

（3）过滤提纯：将步骤（2）得到的结晶产物在室温下利用三氯甲烷冲洗并快速过滤后得到带有绿色金属光泽的固体，再将带有绿色金属光泽的固体加热至55-60℃完全溶于无水甲醇，冷却风干重结晶，即制备得到4-（4-二甲基氨基苯乙烯基）甲基吡啶对甲苯磺酸盐。

本发明涉及的4-甲基吡啶的纯度为98%，对甲苯磺酸甲酯的纯度不低于99.5%，无水甲醇的纯度不低于99.5%，对二甲基氨基苯甲醛的纯度为分析纯，三氯甲烷的纯度不低于99%。

本发明制备的4-（4-二甲基氨基苯乙烯基）甲基吡啶对甲苯磺酸盐的纯度在99%以上，其结构式如下：

本发明与现有技术相比，其制备方法简便，反应步骤简单，反应时间短，成本低，产率高，在实验过程中没有用到氧化银或碳酸银，合成步骤只有两步，并且都在三孔烧瓶中反应，不需要额外合成对甲苯磺酸银和4-甲基吡啶碘盐，在最后取出时只有溶液，不需要过滤碘化银沉淀，可以直接倒入烧杯中冷却结晶；反应时间只需要24-36h，在75-80℃反应温度下要比反应温度在70℃下快；当反应物都是0.05mol时，理论产量为20.5g，经过两次冲洗和两次重结晶后，产量为10.67g，产率达到52.05%。

附图说明：