CN103509184A - 含偶氮苯基团的主链型液晶弹性体及其合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型的含有偶氮苯基团的主链型液晶弹性体及其合成方法。首先合成两端为叠氮基团的偶氮苯类化合物、两端为炔基的偶氮苯类化合物及含有三个炔基的交联剂，然后在催化剂作用下，通过点击化学反应合成目标物，即含偶氮苯基团的主链型液晶弹性体。
Description
所属技术领域：
本发明涉及一种新型的含有偶氮苯基团的主链型液晶弹性体及其合成方法。
背景技术：
主链型液晶弹性体既具有热致液晶的优良液晶性能，又具有弹性体的的特殊力学性能，而偶氮苯材料具有光致异构化特性，在液晶聚合物、光学材料、形状记忆材料、信息存储材料、生物医用材料等具有广泛的应用前景。另外，制备主链型液晶弹性体的传统方法大多是利用硅氢加成反应，这种方法存在反应操作复杂、反应条件苛刻、催化剂昂贵、副反应多等问题。本发明旨在提出一种新型的含偶氮苯基团的主链型液晶弹性体及合成方法。本发明通过点击化学方法制备出目标主链型液晶弹性体，克服目前主要使用的硅氢加成反应的局限性。
发明内容：
本发明旨在提出一种新型的含偶氮苯基团的主链型液晶弹性体及合成方法-点击化学方法，克服目前主要使用的硅氢加成反应的局限性，获得具有应用价值的含有偶氮苯基团的主链型液晶弹性体。
本发明中含有偶氮苯基团的主链型液晶弹性体的点击化学制备方法如下所述：
首先选择合适的反应原料和反应途径，合成两端为叠氮基团的偶氮苯类化合物1、两端为炔基的偶氮苯类化合物2和合成带有三个炔基的交联剂化合物3。然后在适当的催化剂，如无水硫酸铜/抗坏血酸钠、(PPh3)3CuBr、CuBr、、CuI等的作用下，两端为叠氮基团的偶氮苯类化合物2，两端为炔基的偶氮化合物化合物3和带有三个炔基的交联剂化合物1在20-50℃下进行点击化学反应1-2天，制备含有偶氮苯基团的主链型液晶弹性体。在反应过程中，可以加入适当的配体如三乙胺、N，N-二异丙基乙胺、五甲基二乙烯三胺等。另外，可通过调节交联剂化合物3的量制备不同交联度的主链型液晶弹性体。
m＝4，6，8，10，12；n＝4，6，8，10，12
本发明利用偏光显微镜(POM)、示差扫描量热仪(DSC)对合成的含有偶氮苯基团的主链型液晶弹性体进行了表征。
附图说明：
图1、含有偶氮苯基团的主链型液晶弹性体的POM图
图2、含有偶氮苯基团的主链型液晶弹性体的降温DSC扫描图
具体实施方式：
实施例
对甲基苯磺酸6-氯己酯的合成
将6.00克氢氧化钠和10.00克6-氯己醇加入到50mL水中，再将15.00克对甲基苯磺酰氯溶于50mL四氢呋喃中，冰浴条件下，将上述四氢呋喃溶液滴加到水溶液中并搅拌2小时，停止反应，用二氯甲烷萃取混合液，有机相用无水硫酸镁干燥，浓缩，得17.90克产品，产率为84.2％。
1-氯-6-(丙-2-炔氧基)己烷的合成
在冰水浴及氩气保护下，向3.80克丙炔醇的30mL N，N-二甲基甲酰胺溶液中小心加入2.40克氢化钠。在冰水浴搅拌2小时后，向其中滴加30.00克6-氯己基对甲苯磺酸酯的20mL N，N-二甲基甲酰胺溶液。室温反应24小时，再倒入至250mL蒸馏水中，3×30mL乙酸乙酯萃取，3×30mL蒸馏水洗涤，无水硫酸镁干燥。过滤，旋出溶剂，硅胶柱分离(正己烷/乙酸乙酯＝20/1)得产品5.00克，产率为42.22％。
4-羟基-4’-羧基偶氮苯的合成
冰浴条件下，配制三组分混合溶液，一为80mL水中加入7.17克氢氧化钠和4.76克苯酚，二为80mL水中加入6.90克对氨基苯甲酸和15mL浓盐酸，三为30mL水中加入3.80克亚硝酸钠。充分冷却后，将亚硝酸钠溶液滴入对氨基苯甲酸混合溶液中，搅拌15分钟后将其滴入苯酚溶液中，继续搅拌2小时，停止反应，调节pH至中性，抽滤，水洗，晾干后用饱和碳酸氢钠溶液重结晶得针状晶体，真空干燥，得6.50克产品，产率为53.0％。
4-(6-氯己氧基)-4′-(6-氯己氧酰基)偶氮苯的合成
200mL反应瓶中加入2.67克4-羟基-4’-羧基偶氮苯、6.40克对甲基苯磺酸6-氯己酯、3.00克无水碳酸钾及100mL N，N-二甲基甲酰胺，50℃条件下搅拌一天，停止反应，趁热倒入水中，抽滤，固体用甲醇重结晶，真空干燥，得4.30克产品，产率为81.4％。
4-(6-叠氮己氧基)-4′-(6-叠氮己氧酰基)偶氮苯的合成
200mL反应瓶中加入2.00克4-(6-氯己氧基)-4′-(6-氯己氧酰基)偶氮苯、0.60克叠氮化钠及100mL二甲亚砜，65℃条件下搅拌一天，后倒入100mL水中，抽滤，固体用正己烷重结晶，真空干燥，得1.60克产品，产率为78.0％。
4-(6-(丙-2-炔氧基)己基)-4′-(6-(丙-2-炔氧基)己氧酰基)偶氮苯的合成
室温下，反应瓶中加入1.50克4-羟基-4’-羧基偶氮苯、2.20克1-氯-6-(丙-2-炔氧基)己烷、2.50克无水碳酸钾、0.52克碘化钾和35mL N，N-二甲基甲酰胺，65℃反应24小时后，冷至室温，用水沉淀。抽滤，蒸馏水洗涤，25℃真空干燥得到橙色固体2.95克，产率91.90％。
对甲基苯磺酸炔丙酯的合成
将4.00克氢氧化钠和2.80克炔丙醇加入到50mL水中，再将13.35克对甲基苯磺酰氯溶于50mL四氢呋喃中，冰浴条件下，将上述四氢呋喃溶液滴加到水溶液中并搅拌2小时，停止反应，用二氯甲烷萃取混合液，有机相用无水硫酸镁干燥，浓缩，得8.72克产品，产率为83.04％。
1，3，5-三(丙-2-炔氧基)苯的合成
反应瓶中加入1.28克均苯三酚水合物、7.50克对甲基苯磺酸炔丙酯、4.93克无水碳酸钾和50mL丙酮，回流搅拌两天，二氯甲烷萃取，浓缩，硅胶柱色谱(正己烷/乙酸乙酯＝6/1)得0.72克产品，产率为37.5％。
点击化学反应
50mL反应瓶中加入0.10克4-(6-叠氮己氧基)-4′-(6-叠氮己氧酰基)偶氮苯、0.10克4-(6-(丙-2-炔氧基)己基)-4′-(6-(丙-2-炔氧基)己氧酰基)偶氮苯、4.60毫克1，3，5-三(丙-2-炔氧基)苯、4.10毫克三苯基膦溴化亚铜、0.17克N，N-二异丙基乙胺和5mL二氯甲烷，氩气保护，30℃下搅拌一天。然后用无水甲醇沉淀两次，抽滤，真空干燥，得产品0.20克，产率为97.75％。
Claims (3)
1.一种含有偶氮苯基团的主链型液晶弹性体，其特征在于它的结构式如下：
其中
m＝4，6，8，10，12；n＝4，6，8，10，12
2.权利要求1所述的含有偶氮苯基团的主链型液晶弹性体的合成方法，其特征在于包括下述步骤：
(1)合成两端为叠氮基团的偶氮苯类化合物；
(2)合成两端为炔基的偶氮苯类化合物；
(3)合成带有三个炔基的交联剂；
(4)在催化剂作用下，两端为叠氮基团的偶氮苯类化合物、两端为炔基的偶氮苯化合物化合物和含有三个炔基的交联剂在20-50℃下进行点击化学反应1-2天，制备含有偶氮苯基团的主链型液晶弹性体。
3.按权利要求2所述的方法，其特征在于所述步骤(4)中所用的催化剂可以是无水硫酸铜/抗坏血酸钠、(PPh3)3CuBr、CuBr、、CuI中的一种。
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