[发明专利]一种萘酰亚胺季铵盐的微波常压合成方法

说明书

技术领域

本发明属于一种萘酰亚胺类荧光化合物制备领域，特别涉及一种萘酰亚胺季铵盐的微波常压合成方法。

背景技术

萘酰亚胺类荧光化合物具有一个平面性很强的萘环结构，分子结构中存在着一个大的“吸-供电子共轭体系”，使其具有较高的荧光强度和量子产率。该类化合物以其独特的性质，得到了广泛的研究。该类荧光化合物色泽鲜艳，荧光强烈，目前已广泛用作荧光染料和荧光增白剂。近年来的研究表明，该类化合物还经常用做光电敏感材料、液晶材料、激光、荧光探针、DNA嵌入剂等领域。

然而，大多数文献报道的萘酰亚胺类物质水溶性都较差，应用范围受到限制，必要的化学修饰可以提高其水溶性。目前见诸报道的主要有两种修饰途径：在萘环母体上引入磺酸基等亲水性基团，或在萘环的侧链引入季铵盐结构（张跃华,张其平,雷武等.1,8-萘酰亚胺荧光单体的合成、表征与荧光性质[J].精细石油化工，2008，25(5)：60-6；张其平,张跃华,黄丹等.水溶性的1,8-萘酰亚胺类荧光单体的合成与表征[J].化学试剂，2007，29(2)：78-80），相比之下，后者反应条件相对简单，但仍然存在反应时间长、操作繁琐等弊端。

发明内容

本发明的目的就是在于克服上述常规加热合成方法的缺陷，研制一种操作简单、溶剂用量少、反应速度快、后处理方便、产率高、绿色环保的萘酰亚胺季铵盐的微波常压合成方法。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种由通式IV表示的萘酰亚胺季铵盐的微波常压合成方法，

式中R为脂肪烃或芳烃，X为氯、溴或碘

其特征在于，包括如下步骤：

（1）取摩尔比为1：2～3.5的化合物Ⅰ4-Br-1,8-萘酐和N-甲基哌嗪于单口烧瓶中，乙二醇单甲醚做溶剂，置于微波反应仪内，装上回流装置，微波脉冲辐射反应40～80min后，向反应液中加入冰醋酸，冷冻结晶，解冻后过滤，收集固体产物，用醇洗涤、真空干燥，得化合物Ⅱ。

（2）将得到的化合物Ⅱ、乙醇胺以摩尔配比为1：2～4的比例和低级醇一次性加入单口烧瓶中，置于微波反应仪内，装上回流装置，微波脉冲辐射反应10～50min后，将混合液倾入蒸馏水中，静置使固体完全析出，抽滤，真空干燥固体得化合物Ⅲ。

（3）取化合物Ⅲ、卤代烃以摩尔比为1：2～4的比例和极性溶剂于单口烧瓶中，将其置于微波反应仪内，装上回流装置，微波辐射反应30～60min；减压蒸馏反应产物去除溶剂，再用丙酮重结晶，真空干燥，得目的产物化合物Ⅳ；所述卤代烃为卤代烷烃、卤代烯烃或卤代芳烃，其中卤素为氯、溴或碘，所述的极性溶剂为DMF（二甲基甲酰胺）、DMA（二甲基乙酰胺）、甲醇、乙醇和乙睛中的一种。

根据本发明所述的萘酰亚胺季铵盐的微波常压合成方法，其特征在于，所述的步骤（1）、（2）和（3）中的微波辐射均以脉冲方式施加，并在脉冲程序中对微波功率、脉冲宽度和占空比进行控制：对于步骤（1），优选的微波功率、脉冲宽度和占空比分别为390～680W、40～70s和6～12：1；对于步骤（2），优选的微波功率、脉冲宽度和占空比分别为250～530W、30～50s和3～6：1；对于步骤（3），优选的微波功率、脉冲宽度和占空比分别250～450W、50～70s和6～12：1；但不局限于这些数值。

根据本发明所述的萘酰亚胺季铵盐的微波常压合成方法，所述的步骤（1）中醇洗涤中的醇为无水乙醇或无水甲醇。

根据本发明所述的萘酰亚胺季铵盐的微波常压合成方法，所述的步骤（2）中低级醇为乙醇、甲醇和丙醇中的其中一种或多种。

与现有技术相比，本发明方法的有益效果在于：

1.本发明方法中反应物和所选溶剂都是极性分子，极性分子容易吸收微波能量使反应升温迅速，反应速率显著加快。这些极性分子电荷分布不平衡，介电常数大，容易吸收微波能量而产生明显的瞬间偶极矩变化，造成物质分子内部摩擦生热，导致反应物温度升高和反应速率的加快。另外，微波振动频率与分子转动频率接近，微波作用于极性分子后，分子储存的微波能量与分子的平均动能发生交换，降低了活化能，改变了反应动力学。同时微波的存在会对分子运动造成取向效应，使有效碰撞频率增加，反应更加容易进行。本发明方法中各步反应速率较常规方法均提高了10倍以上；