合成仿生氧化还原电对2-(3,5-二叔丁基-2-羟苯基)苯并咪唑-5-羧酸的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种合成苯并咪唑的方法。
【背景技术】
[0002] 氧化还原电对是通过模拟植物光合作用系统II中媒介Tyr-Hisl90的结构进行合 成的，在光合作用系统II中电子并不直接在光敏剂和催化剂之间直接传递，而是通过它们 之间的Tyr-Hisl90进行传递，利用一个"质子耦合-电子转移"过程来提高光敏剂与催化剂 之间的协同作用。而通过模拟Tyr-Hisl90的结构和功能，合成相似结构的氧化还原电对，将 其引入氧化态的光敏剂与催化剂之间，可以很大程度的提高水氧化的效率。目前国内外对 氧化还原电对的合成及研究未见报道。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是要解决现有单纯使用光敏剂与催化剂连接形式的水分解器件的 催化效率低的问题，而提供合成仿生氧化还原电对2-(3,5_二叔丁基-2-羟苯基)苯并咪唑-5_羧酸的方法。
[0004] 合成仿生氧化还原电对2-(3,5-二叔丁基-2-羟苯基）苯并咪唑-5-羧酸的方法是 按以下方法合成的：
[0005] -、将焦硫酸钠溶解到去离子水中，得到焦硫酸钠水溶液；
[0006] 步骤一中所述的焦硫酸钠的质量与去离子水的体积比为(0.6g~0.7g): 3mL;
[0007] 二、将3,5_二叔丁基水杨醛溶解到无水乙醇中，得到3，5_二叔丁基水杨醛无水乙 醇溶液；
[0008] 步骤二中所述的3，5 -二叔丁基水杨醛的质量与无水乙醇的体积比为（1.3 g~ 1.6g):20mL；
[0009] 三、将焦硫酸钠水溶液分3次~4次加入到3，5-二叔丁基水杨醛无水乙醇溶液中， 再在搅拌速度为300r/min~400r/min下搅拌反应lh~1.5h，得到反应物A;将反应物A分散 到无水乙醇中，再进行过滤，得到白色沉淀物质B;使用无水乙醇对白色沉淀物B质进行洗涤 3次~5次，得到中间产物磺酸盐；
[0010]步骤三中所述的焦硫酸钠水溶液与3，5-二叔丁基水杨醛无水乙醇溶液的体积比 为20:(3~5);
[00?1 ]步骤三中所述的反应物A的质量与无水乙醇的体积比为（1 g~2g): 20mL;
[0012] 四、将步骤三得到的中间产物磺酸盐和3，4-二氨基苯甲酸溶于二甲基甲酰胺中， 再在温度为l〇5°C~115°C下搅拌反应4h~6h，再冷却至室温，得到反应物C;将反应物C倒入 到去离子水中，再进行过滤，得到沉淀物质D;将沉淀物质D溶解到乙酸乙酯中，再减压蒸馏 去除乙酸乙酯，得到仿生氧化还原电对2-(3,5_二叔丁基-2-羟苯基)苯并咪唑-5-羧酸；
[0013] 步骤四中所述的中间产物磺酸盐的质量与二甲基甲酰胺的体积比为（340mg~ 350mg):3mL；
[0014]步骤四中所述的3，4-二氨基苯甲酸的质量与二甲基甲酰胺的体积比为（145mg~ 160mg):3mL；
[00?5] 步骤四中所述的反应物C的质量与去离子水的体积比为(200mg~500mg) :50mL;
[0016] 步骤四中所述的沉淀物质D与乙酸乙酯的体积比为(200mg~500mg) :20mL。
[0017]本发明的优点：
[0018] -、本发明利用简单易得的原料，通过两步法合成了仿生氧化还原电对2-(3,5_二 叔丁基-2-轻苯基)苯并咪唑-5-羧酸，本发明合成的仿生氧化还原电对2-(3,5-二叔丁基-2-羟苯基)苯并咪唑-5-羧酸提高了光敏剂和催化剂之间的协同作用，提高了光敏剂与催化 剂之间的电子传输效率，进而提高水分解器件的催化效率；
[0019] 二、本发明合成的仿生氧化还原电对2-(3,5-二叔丁基-2-羟苯基)苯并咪唑-5-羧 酸的产率为66 %~70 %;
[0020] 三、将本发明合成的仿生氧化还原电对2-(3,5-二叔丁基-2-羟苯基)苯并咪唑-5-羧酸引入到四氧化三钴修饰的光阳极水氧化器件上，可以使得该水氧化器件的光电流密度 提高30%，并使得电流衰退现象大大减弱，可以很大程度的提高水分解器件的催化氧化水 的效果。
[0021] 本发明可获得合成仿生氧化还原电对2_(3,5-二叔丁基-2-羟苯基)苯并咪唑-5-羧酸的方法。
【附图说明】
[0022] 图1为实施例一合成的仿生氧化还原电对2-(3,5-二叔丁基-2-羟苯基)苯并咪唑-5_羧酸的红外谱图；
[0023] 图2为实施例一合成的仿生氧化还原电对2-(3,5_二叔丁基-2-羟苯基)苯并咪唑-5_羧酸的h-NMR谱；
[0024]图3为阳极的光电流响应I-T曲线图，图3中1为实施例二步骤十得到的含有Co3〇4催 化剂的染料敏化Ti〇2光阳极的光电流响应I-T曲线，2为实施例二步骤十二得到的表面负载 C〇3〇4的Ti02阳极的光电流响应I-T曲线。
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0025] 一:本实施方式是合成仿生氧化还原电对2-(3,5_二叔丁基-2-羟苯 基)苯并咪唑-5-羧酸的方法是按以下方法合成的：
[0026] -、将焦硫酸钠溶解到去离子水中，得到焦硫酸钠水溶液；
[0027 ]步骤一中所述的焦硫酸钠的质量与去离子水的体积比为(0.6g~0.7g): 3mL;
[0028] 二、将3,5_二叔丁基水杨醛溶解到无水乙醇中，得到3，5_二叔丁基水杨醛无水乙 醇溶液；
[0029]步骤二中所述的3，5-二叔丁基水杨醛的质量与无水乙醇的体积比为（1.3g~ 1.6g):20mL；
[0030] 三、将焦硫酸钠水溶液分3次~4次加入到3，5-二叔丁基水杨醛无水乙醇溶液中， 再在搅拌速度为300r/min~400r/min下搅拌反应lh~1.5h，得到反应物A;将反应物A分散 到无水乙醇中，再进行过滤，得到白色沉淀物质B;使用无水乙醇对白色沉淀物B质进行洗涤 3次~5次，得到中间产物磺酸盐；
[0031]步骤三中所述的焦硫酸钠水溶液与3，5-二叔丁基水杨醛无水乙醇溶液的体积比 为20:(3~5);
[0032]步骤三中所述的反应物A的质量与无水乙醇的体积比为（lg~2g) :20mL;
[0033]四、将步骤三得到的中间产物磺酸盐和3，4-二氨基苯甲酸溶于二甲基甲酰胺中， 再在温度为l〇5°C~115°C下搅拌反应4h~6h，再冷却至室温，得到反应物C;将反应物C倒入 到去离子水中，再进行过滤，得到沉淀物质D;将沉淀物质D溶解到乙酸乙酯中，再减压蒸馏 去除乙酸乙酯，得到仿生氧化还原电对2-(3,5_二叔丁基-2-羟苯基)苯并咪唑-5-羧酸； [0034]步骤四中所述的中间产物磺酸盐的质量与二甲基甲酰胺的体积比为（340mg~ 350mg):3mL；
[0035]步骤四中所述的3，4_二氨基苯甲酸的质量与二甲基甲酰胺的体积比为（145mg~ 160mg):3mL；
[0036] 步骤四中所述的反应物C的质量与去离子水的体积比为(200mg~500mg) :50mL;
[0037] 步骤四中所述的沉淀物质D与乙酸乙酯的体积比为（200mg~500mg) :20mL。
[0038] 本实施方式的优点：
[0039] -、本实施方式利用简单易得的原料，通过两步法合成了仿生氧化还原电对2_(3， 5-二叔丁基-2-羟苯基)苯并咪唑-5-羧酸，本实施方式合成的仿生氧化还原电对2-(3,5-二 叔丁基-2-羟苯基)苯并咪唑-5-羧酸提高了光敏剂和催化剂之间的协同作用，提高了光敏 剂与催化剂之间的电子传输效率，进而提高水分解器件的催化效率；
[0040] 二、本实施方式合成的仿生氧化还原电对2-(3,5-二叔丁基-2-羟苯基)苯并咪唑-5_羧酸的产率为66%~70% ;
[0041] 三、将本实施方式合成的仿生氧化还原电对2-(3,5-二叔丁基-2-羟苯基)苯并咪 唑-5-羧酸引入到四氧化三钴修饰的光阳极水氧化器件上，可以使得该水氧化器件的光电 流密度提高30%，并使得电流衰退现象大大减弱，可以很大程度的提高水分解器件的催化 氧化水的效果。
【具体实施方式】 [0042] 二:本实施方式与一不同点是:步骤一中所述的焦硫 酸钠的质量与去离子水的体积比为〇.64g:3mL。其他步骤与一相同。
[0043]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二之一不同点是：步骤二中所 述的3,5-二叔丁基水杨醛的质量与无水乙醇的体积比为1.4g: 20mL。其他步骤与具体实施 方