含偶氮苯和1,3,4-噁二唑结构线性聚酯的合成及性能研究

摘要

本论文以间苯二甲酸为原料经硝化、酯化、还原、重氮化偶联、烷基化、氨解及关环等多步反应合成一种新型化合物5-[4-(十六烷氧基)苯基偶氮]-1,3-二(2-巯基-1,3,4-噁二唑)苯(7),再与氯乙酸甲酯反应合成一种新型化合物5-[4-(十六烷氧基)苯基偶氮]-1,3-二(2-乙酸甲酯基硫醚-1,3,4-噁二唑)苯(8),进一步与不同的二醇(乙二醇、1,3-丙二醇和1,6-己二醇)通过熔融聚合方法合成三种新型含偶氮苯和1,3,4-噁二唑结构的线型聚酯(P1～P3),采用IR、UV-vis和1H NMR对中间体和聚合物结构进行了表征。通过空间排阻色谱(GPC)测试,聚酯(P1～P3)的特性粘度分别为0.3213 dL／g(P1)、0.4107 dL／g(P2)、0.5613 dL／g(P3),数均分子量Mn分别为6584 g／mol(P1)、7499 g／mol(P2)、7562 g／mol(P3),重均分子量Mw分别为9548 g／mol(P1)、11774.g／mol(P2)、12554g／mol(P3),PDl分别为1.45(P1)、1.57(P2)、1.66(P3)。TG测得P1～P3的5％失重温度分别为239℃、245℃、264℃,表明聚酯(P1～P3)具有良好的热稳定性。含偶氮苯和1,3,4-噁二唑结构的聚酯(P1～P3)易溶于THF和CHCl3等有机溶剂,表明具有良好的溶解性。365 nm紫外光照射下,中间体和聚酯中偶氮苯结构均发生光致反-顺异构化现象,计算得到中间体和聚酯(P1～P3)的光致反.顺异构化转化效率(R)、光稳态时顺式异构体含量(Y)及速率常数(kp),R分别为83.14％(6)、80.95％(8)、76.33％(P1)、75.20％(P2)、74.17％(P3),Y分别为87.34％(6)、84.99％(8)、80.15％(P1)、78.97％(P2)、77.88％(P3),kp分别为0.7653 min-1(6)、1.3389 min-1(8)、1.1881 min-1(P1)、1.2081 min-1(P2)、1.1790 min-1(P3)。聚酯(P1～P3)形成后产生新的空间位阻,偶氮苯光反-顺异构化受到限制,中间体的R、Y和kp均大于聚酯(P1～P3)。荧光光谱表明聚酯(P1～P3)在402 nm附近均出现一个宽峰,归属为偶氮苯及噁二唑两种发光基团的吸收峰,P1～P3均发蓝紫色光。含长烷氧基侧链的偶氮苯和1,3,4-噁二唑结构的线型聚酯(P1～P3),具有良好的溶解性、热稳定性、光致反-顺异构化性能、荧光性能,期望在光电功能高分子材料领域具有潜在的应用价值。

目录

文摘

英文文摘

引言

1 文献综述

1.1 偶氮苯化合物

1.1.1 偶氮苯基团的光致变色

1.1.2 偶氮基团的光学活性

1.1.3 偶氮苯聚合物的研究进展

1.2 含1,3,4-噁二唑(OXD)基团的化合物

1.2.1 1,3,4-噁二唑(OXD)化合物的传统合成方法

1.2.2 1,3,4-噁二唑(OXD)化合物的研究进展

1.2.3 1,3,4.-噁二唑(OXD)化合物的应用

1.3 聚酯

1.3.1 聚酯的合成方法

1.3.2 含偶氮苯结构聚酯的研究进展

1.3.3 含杂环结构聚酯的研究进展

1.3.4 聚酯的应用

1.4 选题意义

2 实验部分

2.1 仪器

2.2 原料与试剂

2.3 合成路线

2.4 中间体及聚合物的合成

2.4.1 5-硝基-1,3-苯二甲酸(1)的合成

2.4.2 -硝基-1,3-苯二甲酸二乙酯(2)的合成

2.4.3 5-氨基-1,3-苯二甲酸二乙酯(3)的合成

2.4.4 5-(4.羟基苯基偶氮)-1,3-苯二甲酸二乙酯(4)的合成

2.4.5 5-[4-(十六烷氧基)苯基偶氮-1,3-苯二甲酸二乙酯(5)的合成

2.4.6 5-[4-(十六烷氧基)苯基偶氮]-1,3-苯二甲酰肼(6)的合成

2.4.7 5-[4.(十六烷氧基)苯基偶氮]-1,3-二(2-巯基-1,3,4-嗯二唑)苯(7)的合成

2.4.8.5-[4-(十六烷氧基)苯基偶氮]-1,3-二(2-乙酸甲酯基硫醚-1,3,4-噁二唑)苯(8)的合成

2.4.9 聚酯(P1～P3)的合成

2.5 光致反-顺异构化测试

2.6 聚酯(P1～P3)的荧光性能

3 结果与讨论

3.1 合成方法

3.1.1 5-[4-(十六烷氧基)苯基偶氮]-1,3-二(2-巯基-1,3,4-噁二唑)苯(7)的合成

3.1.2 5-[4-(十六烷氧基)苯基偶氮]-1,3.二(2-乙酸甲酯基硫醚-1,3,4-噁二唑)苯(8)的合成

3.2 结构表征

3.2.1 化合物5和化合物6的结构表征

3.2.2 化合物7和化合物8的结构表征

3.2.3 聚酯(P1～P3)的结构表征

3.3 聚合物物理性能

3.4 热力学性能

3.5 中间体及聚酯(P1～P3)光致反.顺异构化性能

3.5 荧光性能

结论

参考文献

致谢

硕士期间发表论文情况