[发明专利]一种高产率、高纯度的DAST源粉合成工艺

说明书

技术领域

本发明涉及DAST（4-N, N-二甲胺基-4’-N’-甲基-氮杂芪对甲苯磺酸盐）源粉的制备方法，尤其涉及一种高产率、高纯度的DAST源粉合成工艺。

背景技术

有机非线性光学材料由于其非线性光学系数大、响应速度快、抗光损伤阈值高、介电常数低、易于进行分子设计等优点，备受化学、晶体学、光学等领域科研工作者关注。其中，S. R. Marder等人于1989年8月首次报道了具有二阶光学非线性的DAST晶体。DAST为其英文名称4-N, N-dimethylamino-4’-N’-methyl-stilbazolium tosylate的缩写，直译的中文名称应为4-N, N-二甲胺基-4’-N’-甲基-氮杂芪对甲苯磺酸盐。近年来研究发现DAST晶体在1318 nm处二阶非线性系数为1010 pm/V、在720 nm处电光系数为92 pm/V、可产生0.1-200 THz范围内的太赫兹波，通过DAST晶体产生的太赫兹辐射的电场强度可达170 V/cm。

但是文献报道的DAST源粉合成方法普遍存在两大缺点：一是反应溶剂多为甲苯或甲醇等有毒有害的溶剂，二是DAST源粉的合成产率低，一般低于50%，同时由于DAST源粉粗产物产率低导致了源粉分离提纯工作压力较大。由于这些因素的影响，对DAST晶体的培养与研究更多地受限于批量、高纯度DAST源粉的获得。

发明内容

本发明目的是克服现有DAST源粉合成工艺技术中使用有毒有害溶剂及产率低、产物提纯困难等不足，特别提供一种使用“绿色溶剂”作为反应溶剂，通过两步有机化学反应，成功实现一种高产率、高纯度的DAST源粉合成工艺。

    本发明是通过以下技术方案实现的：一种高产率、高纯度的DAST源粉合成工艺，其特征在于：包括以下两步合成反应工艺：第一步以无水乙醇作为反应介质，以4-甲基吡啶和对甲苯磺酸甲酯为反应原料，首先在无水乙醇介质中将4-甲基吡啶与对甲苯磺酸甲酯混合，经反应制得含有中间产物4-甲基-N-甲基吡啶对甲苯磺酸盐的无水乙醇溶液，并将4-甲基-N-甲基吡啶对甲苯磺酸盐的无水乙醇溶液直接用于第二步合成反应；第二步以无水乙醇作为反应介质，以4-甲基-N-甲基吡啶对甲苯磺酸盐和对二甲胺基苯甲醛为反应原料，将第一步制得的4-甲基-N-甲基吡啶对甲苯磺酸盐无水乙醇溶液与对二甲胺基苯甲醛混合，再加入无水乙醇，然后添加有机碱性化合物二正丁胺或哌啶作为催化剂，通过4-甲基-N-甲基吡啶对甲苯磺酸盐与对二甲胺基苯甲醛合成反应，即获得产率为85-95 %、纯度为90-95%的DAST源粉。

本发明所述第一步和第二步中的反应原料4-甲基吡啶、对甲苯磺酸甲酯、对二甲胺基苯甲醛以及作为催化剂的有机碱性化合物二正丁胺或哌啶的投料摩尔比为（1.0-1.1）: 1 :（1.0-1.1）:（0.01-0.20），第一步所用无水乙醇的体积是4-甲基吡啶和对甲苯磺酸甲酯总体积的0.5-6倍，反应温度为30-70℃，反应时间为3-24h；所述的第二步中加入无水乙醇的体积是对二甲胺基苯甲醛与4-甲基-N-甲基吡啶对甲苯磺酸盐无水乙醇溶液混合后总体积的1-4倍，反应温度为70-80℃，反应时间为6-24h。

本发明在研发过程中，通过适当地调整反应原料的投料摩尔比、溶液浓度、反应温度、反应时间等工艺参数，又进一步提高了DAST源粉的产率及纯度，通过比较所获得的DAST源粉产率及纯度数据，本发明又分别提供了DAST源粉的优选合成工艺及最优的合成工艺。

本发明优选的技术方案是：所述第一步和第二步中的反应原料4-甲基吡啶、对甲苯磺酸甲酯、对二甲胺基苯甲醛以及作为催化剂的有机碱性化合物二正丁胺或哌啶的投料摩尔比为（1.04-1.1）: 1 :（1.0-1.1）:（0.01-0.20），第一步所用无水乙醇的体积是4-甲基吡啶和对甲苯磺酸甲酯总体积的0.5-6倍，反应温度为30-70℃，反应时间为3-24h；所述的第二步中加入无水乙醇的体积是对二甲胺基苯甲醛与4-甲基-N-甲基吡啶对甲苯磺酸盐无水乙醇溶液混合后总体积的1-4倍，反应温度为70-76℃，反应时间为16-24h。

本发明采用以上优选的技术方案，可获得DAST源粉产率92-95%，源粉纯度90-95 %。