CN101041645A - 苯并噻唑偶氮类化合物、其合成方法及用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对(甲基)丙烯酸酯类单体具有室温(30℃)ATRP聚合性能的苯并噻唑偶氮类引发剂,它是由6-取代氨基苯并噻唑与苯酚通过重氮-偶合反应得到苯并噻唑偶氮中间体,再与溴代异丁酰溴反应得到的苯并噻唑偶氮类引发剂。用该引发剂引发(甲基)丙烯酸酯类单体室温(30℃)ATRP聚合,所得聚合物分子量可控,分子量分布窄,并且依R基团不同、分子量不同聚合物呈不同颜色。
Description
技术领域
本发明涉及一种苯并噻唑偶氮化合物,具体涉及一种具有室温(30℃)引发(甲基)丙烯酸酯类单体ATRP聚合特性的苯并噻唑偶氮化合物。
背景技术
1995年,Matyjaszewski课题组和Sawamoto及其同事分别独立发现了一种“活性”自由基聚合方法——原子转移自由基聚合(ATRP)。
目前,ATRP的有效引发剂多为α-卤代苯基化合物,α-卤代羰基化合物及α-卤代腈基化合物。如α-氯代苯乙烷、α-溴丙酸丁酯、α-氯乙腈等。功能化的ATRP引发剂包括α-卤代酯类和含有羟基、胺基、酯基、环氧基、乙烯基、烷基的苄基卤化物。
ATRP作为一种聚合方法,其优点有:活性/可控,可以精确控制分子量,可以得到窄分子量分布的聚合物,并且反应条件相对简单,比较容易实现;引发剂的种类,所处化学环境和物理状态对聚合物本身无太大的影响;适用的单体广泛,大部分情况下,对单体上的取代基也很宽容。但是ATRP作为一种聚合方法,本身存在着聚合温度过高(一般在90℃~130℃)的缺点,因而,寻求一种能实现室温ATRP聚合的引发剂以达到改善反应环境、降低能耗的目的,是本领域技术人员关注的一个焦点。
发明内容
本发明目的是提供一种苯并噻唑偶氮化合物及其制备方法,以及该类化合物在ATRP聚合反应中的应用,以解决ATRP聚合温度高的问题。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种苯并噻唑偶氮类化合物,采用下列通式(I)表达,
式中,R表示氢、硝基、氰基、氯、溴或甲氧基。
上述化合物的制备方法,包括以下步骤:
a.制备6-取代胺基苯并噻唑的重氮盐溶液,所述6-取代胺基苯并噻唑选自2-氨基苯并噻唑、2-氨基-6-硝基苯并噻唑、2-氨基-6-氰基苯并噻唑、2-氨基-6-氯苯并噻唑、2-氨基-6-溴苯并噻唑或2-氨基-6-甲氧基苯并噻唑;
b.以苯酚为偶合试剂,在pH=1~3进行重氮偶合反应,苯酚的乙醇溶液冷却至15℃以下,搅拌下将步骤a获得的苯并噻唑重氮盐溶液滴入,保持反应温度低于15℃,滴加完毕继续搅拌24小时,将反应液抽滤并用水洗涤得到苯并噻唑偶氮中间体;
c.以摩尔质量计,取一份干燥后的苯并噻唑偶氮中间体溶入四氢呋喃中,加1~2份的三乙胺,滴加2~3份的溴代异丁酰溴,在冰浴下反应1~3小时,再在常温下反应4~6小时,倒入水中析出所需化合物。
上述技术方案中,步骤a中,重氮盐溶液的制备是现有技术,例如,可以将一份6-取代氨基苯并噻唑制成硫酸盐溶液于冰浴中冷却,搅拌下滴加1.1~1.2份的15~20%的亚硝酸钠水溶液,滴完后继续搅拌1小时即得到重氮盐溶液。步骤b中的重氮偶合反应在强酸性下进行,通过延长搅拌时间提高产率。步骤c中,三乙胺为附酸剂。
上述制备方法可以表示如下:
式中,R=H,NO2,CN,Cl,Br,CH3O
优选的制备方法可以是:将一份6-取代氨基苯并噻唑制成硫酸盐溶液,于冰浴中冷却后搅拌滴加1.1~1.2份的15-20%亚硝酸钠水溶液,滴完后继续搅拌1小时即得到苯并噻唑重氮盐溶液。将等摩尔的苯酚溶于无水乙醇中,苯酚的乙醇溶液冷却至15℃以下,搅拌下将上述重氮盐慢慢滴入,保持反应温度<15℃。滴加完毕继续搅拌24小时,将反应液抽滤并用大量去离子水洗涤得到苯并噻唑偶氮中间体;将干燥后的苯并噻唑偶氮中间体溶入四氢呋喃中,加1~2份的三乙胺,滴加2~3份的溴代异丁酰溴,在冰浴下反应1~3小时,再在常温下反应4~6小时。倒入水中析出,即得该化合物。
上述技术方案所获得的化合物在(甲基)丙烯酸酯类单体进行ATRP聚合反应过程中可以作为引发剂应用。此时,反应在室温下进行,通常的反应温度为30℃。
由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有下列优点:
1.本发明获得了一种可用于引发(甲基)丙烯酸酯类单体室温(30℃)ATRP聚合的苯并噻唑偶氮类化合物,从而,降低了聚合过程中的能耗;
2.通过ATRP聚合方法实现聚合,所得聚合物分子量可控,分子量分布窄,并且依R基团不同、分子量不同聚合物呈不同颜色。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述:
实施例一:
取1-3g 2-氨基苯并噻唑制成硫酸盐溶液,置冰浴冷却后滴加15-20%亚硝酸钠水溶液5~6g,在冰浴下反应1小时,得到苯并噻唑重氮盐溶液。取苯酚1g,加10g无水乙醇搅拌溶解,苯酚的乙醇溶液冷却至15℃以下,滴加上述重氮盐溶液,在冰浴下反应24小时。过滤并用大量水洗涤得到苯并噻唑偶氮中间体。
取苯并噻唑偶氮中间体2-3g,溶于40ml四氢呋喃,加1~3ml三乙胺,在冰浴下搅拌均匀。取3-5g溴代异丁酰溴慢慢滴加到上述溶液中,在冰浴下反应1~3小时,再在常温下反应4~6小时。反应液倒入水中析出并重结晶得到苯并噻唑偶氮引发剂。
用该引发剂对MMA在30℃进行ATRP聚合12小时,得PMMA的数均分子量(Mn)为17400,转化率为44%,分子量分布指数(PDI)为1.15,颜色为黄色。
实施例二:
取1-3g2-氨基-6-硝基苯并噻唑制成硫酸盐溶液,置冰浴冷却后滴加15-20%亚硝酸钠水溶液5~6g,在冰浴下反应1小时,得到6-硝基苯并噻唑重氮盐溶液。取苯酚1g,加10g无水乙醇搅拌溶解,苯酚的乙醇溶液冷却至15℃以下,滴加上述重氮盐溶液,在冰浴下反应24小时。过滤并用大量水洗涤得到6-硝基苯并噻唑偶氮中间体。
取6-硝基苯并噻唑偶氮中间体2-3g,溶于40ml四氢呋喃,加1~3ml三乙胺,在冰浴下搅拌均匀。取3-5g溴代异丁酰溴慢慢滴加到上述溶液中,在冰浴下反应1~3小时,再在常温下反应4~6小时。反应液倒入水中析出并重结晶得到6-硝基苯并噻唑偶氮引发剂。
用该引发剂对MMA在30℃进行ATRP聚合12小时,得PMMA的数均分子量(Mn)为17900,转化率为50%,分子量分布指数(PDI)为1.14,颜色为黄色。
实施例三:
取1-3g2-氨基-6-甲氧基苯并噻唑制成硫酸盐溶液,置冰浴冷却后滴加15-20%亚硝酸钠水溶液5~6g,在冰浴下反应1小时,得到6-甲氧基苯并噻唑重氮盐溶液。取苯酚1g,加10g无水乙醇搅拌溶解,苯酚的乙醇溶液冷却至15℃以下,滴加上述重氮盐溶液,在冰浴下反应24小时。过滤并用大量水洗涤得到6-甲氧基苯并噻唑偶氮中间体。
取6-甲氧基苯并噻唑偶氮中间体2-3g,溶于40ml四氢呋喃,加1~3ml三乙胺,在冰浴下搅拌均匀。取3-5g溴代异丁酰溴慢慢滴加到上述溶液中,在冰浴下反应1~3小时,再在常温下反应4~6小时。反应液倒入水中析出并重结晶得到6-甲氧基苯并噻唑偶氮引发剂。
用该引发剂对MMA在30℃进行ATRP聚合12小时,得PMMA的数均分子量(Mn)为15700,转化率为33%,分子量分布指数(PDI)为1.10,颜色为灰色。
Claims (5)
2.权利要求1所述化合物的制备方法,包括以下步骤:
a.制备6-取代胺基苯并噻唑的重氮盐溶液,所述6-取代胺基苯并噻唑选自2-氨基苯并噻唑、2-氨基-6-硝基苯并噻唑、2-氨基-6-氰基苯并噻唑、2-氨基-6-氯苯并噻唑、2-氨基-6-溴苯并噻唑或2-氨基-6-甲氧基苯并噻唑;
b.以苯酚为偶合试剂,在pH=1~3进行重氮偶合反应,苯酚的乙醇溶液冷却至15℃以下,搅拌下将步骤a获得的苯并噻唑重氮盐溶液滴入,保持反应温度低于15℃,滴加完毕继续搅拌24小时,将反应液抽滤并用水洗涤得到苯并噻唑偶氮中间体;
c.以摩尔质量计,取一份干燥后的苯并噻唑偶氮中间体溶入四氢呋喃中,加1~2份的三乙胺,滴加2~3份的溴代异丁酰溴,在冰浴下反应1~3小时,再在常温下反应4~6小时,倒入水中析出所需化合物。
3.根据权利要求2所述的化合物的制备方法,其特征在于:步骤b中所述的水为去离子水。
4.权利要求1所述化合物在(甲基)丙烯酸酯类单体进行ATRP聚合反应过程中作为引发剂的应用。
5.根据权利要求4所述的化合物的应用,其特征在于:所述ATRP聚合反应在室温下进行。
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