[发明专利]一种一水合4-（4-二甲基氨基苯乙烯基）甲基吡啶苯磺酸盐及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于功能材料及其制备技术领域，涉及一种有机光学晶体材料及其制备工艺，特别是一种一水合4-（4-二甲基氨基苯乙烯基）甲基吡啶苯磺酸盐及其制备方法。

背景技术：

有机非线性光学晶体的非线性效应在1964年发现之后迅速引起人们的极大重视，而且陆续发现了许多性能优良的有机非线性光学晶体，有机非线性光学材料有着无机材料不可比拟的优点，如原料广泛，易于设计分子结构，非线性电极化率大，这些优点使，有机非线性光学材料成为继无机材料后不可替代的新一代光子材料。目前，已经发现了很多有机非线性光学晶体，典型的二阶非线性光学晶体包括尿素及其衍生物、有机吡啶盐类和甲酸盐类，在有机非线性光学材料的研究中发现，有机吡啶盐及其衍生物是一类非线性活性大、组装形式多样的分子材料，其中苯乙烯基吡啶盐、有机吡啶盐是目前研究最多的一类有机非线性光学材料，4-（4-二甲基氨基苯乙烯基）甲基吡啶对甲苯磺酸盐是目前研究较多的一种，它是通过强库仑力形成的一种有机盐晶体，其阳离子是一种具有共轭大π键的有机分子，由于其中心不对称性，4-（4-二甲基氨基苯乙烯基）甲基吡啶对甲苯磺酸盐展现出了较好的二阶段非线性光学性能。因此，通过改变阴离子基团中的官能团，设计合成制备出一种新型的有机光学晶体材料一水合4-（4-二甲基氨基苯乙烯基）甲基吡啶苯磺酸盐及其制备方法，具有潜在的应用价值和实际意义。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计制备一种新型的有机光学晶体材料一水合4-（4-二甲基氨基苯乙烯基）甲基吡啶苯磺酸盐，制备方法简单，反应条件温和，制备的有机光学晶体材料热学稳定性高。

为了实现上述目的，本发明涉及的一水合4-（4-二甲基氨基苯乙烯基）甲基吡啶苯磺酸盐为由阴阳离子键形成的有机吡啶盐，其分子结构内存在较大的π电子共轭体系，单晶衍射测试结果表明其化学式为C₂₂H₂₄N₂O₃S·H₂O，在室温下属于三斜晶系，空间群为P-1，晶胞参数为α=106.1087(12)°，β=91.3577(12)°，γ=105.0583(12)°，Z=4；其结构简式如下:

本发明涉及的一水合4-（4-二甲基氨基苯乙烯基）甲基吡啶苯磺酸盐的制备方法包括合成反应、缩合反应、离子交换反应和过滤提纯四个步骤，其具体工艺过程为：

（1）合成反应：取相同摩尔比浓度的纯度为98%的4-甲基吡啶和纯度不小于98%的碘甲烷混合得到混合溶液，并将混合溶液置于纯度为99.7%的无水乙醇中，其中混合溶液与无水乙醇的体积比为3:2，搅拌均匀后静置在室温下自发进行合成反应，反应10-20分钟后生成白色针状固体，经过过滤得到4-甲基吡啶碘盐，然后将4-甲基吡啶碘盐烘干密封储存备用；再将纯度不小于98%的苯磺酸溶于去离子水后与纯度为99.7%的氧化银在室温下进行合成反应1分钟，其中，苯磺酸与去离子水的质量比为1:5，苯磺酸和氧化银的摩尔比为2:1；过滤得到苯磺酸溶液，再用常规的蒸发干燥装置将苯磺酸溶液蒸干，得到干燥的苯磺酸银白色固体，并将苯磺酸银密封储存备用；

（2）缩合反应：取相同摩尔比的4-甲基吡啶碘盐和分析纯对二甲氨基苯甲醛分别溶于纯度不低于99.5%的无水甲醇中，其中4-甲基吡啶碘盐与无水甲醇的质量比为1:6，对二甲氨基苯甲醛与无水甲醇的质量比为1:9，加热搅拌使4-甲基吡啶和对二甲氨基苯甲醛分别完全溶解于无水甲醇后置于三孔烧瓶中，搅拌升温至65-70℃，同时进行冷凝回流，加入15-20滴哌啶作为催化剂溶液由浅黄色逐渐变为深红色，缩合反应得到4-（4-二甲基氨基苯乙烯基）甲基吡啶碘化物；

（3）离子交换反应：在步骤（2）的缩合反应进行18-24h后，加入步骤（1）所制备的苯磺酸银，所加入的苯磺酸银与步骤（2）中的4-甲基吡啶碘盐等摩尔比，继续在65-70℃下进行离子交换反应，同时冷凝回流，反应18-24h后生成碘化银沉淀和一水合4-（4-二甲基氨基苯乙烯基）甲基吡啶苯磺酸盐，得到的溶液为深红色溶液；

（4）过滤提纯：将步骤（3）反应得到的深红色溶液趁热过滤，将滤掉碘化银沉淀的溶液经过静置、冷却和重结晶，制备得到一水合4-（4-二甲基氨基苯乙烯基）甲基吡啶苯磺酸盐。