专利名称：一种醌构二碳酰亚胺衍生物、制备方法及其用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种二碳酰亚胺衍生物、制备方法以及其作为合成功能性色素材料的发色体和作为阳离子色素材料的用途。
背景技术：
蒽醌类化合物具有很好的生物相容性，作为染料的母体结构具有色光鲜艳、耐晒牢度高、染色重现性好等特点。因此，以蒽醌型衍生物为母体结构的染料在酸性染料、活性染料、分散染料和还原染料中都大量使用。例如酸性蒽醌蓝为溴氨酸与间位酯的缩合物，分散蓝5R为1，4-二羟基蒽醌与甲胺、乙醇胺的缩合物，1-氨基-2-氯蒽醌固相缩合制得还原蓝RD。有机三阶非线性光学材料、电致发光材料等是功能性色素材料的研究开发热点。关于有机三阶非线性光学材料和电致发光材料的分子设计，具有分子内电荷迁移系(charge-transfer system)的大π共轭结构是基本的结构特征。具有大π共轭结构的有机色素分子有较强的光电耦合特征。其电子结构与几何构型间存在着非常紧密的联系，由光激发引起的分子的几何弛豫起源于激发态π电荷密度的瞬间变化即波函数的较大修正，所以整个分子激发态π电荷的瞬间变化是引起整个π电子骨架具有较强非线性光学极化率的原因。醌构稠杂环结构的有机三阶非线性光学材料显示了较大的三阶非线性光学极化率χ(3)和分子三阶非线性光学超极化率γ。醌构稠杂环结构的有机发光体也是有机电致发光材料发光体合成的典型中间体。
发明内容本发明目的在于提供一种二碳酰亚胺衍生物及其制备方法。
本发明另一目的在于提供上述化合物作为合成功能性色素材料的发色体和作为阳离子色素材料的用途。
本发明所述的二碳酰亚胺衍生物如通式(I)所示 其中m＝1或2或3；R1、R2分别各代表碳原子数为1～5的链烷基、或苯基、或(CH2)nOR3，n＝1或2或3，R3为碳原子数为1～3的链烷基。
进一步，所述的m＝3。
所述的R1、R2分别各优选代表下列之一甲基、乙基、甲氧基乙基、苯基。
作为另一优选，所述的R1为甲氧基乙基，R2为乙基。
上述二碳酰亚胺衍生物的制备方法，包括以下步骤1，4-二氨基蒽醌-2，3-二碳酰亚胺和有机胺试剂在非质子极性溶剂中于100～180℃搅拌反应5～12小时，冷却，分离处理得产物二碳酰亚胺衍生物；所述的有机胺结构如式(II)所示， 其中m＝1～3；R1、R2分别各代表碳原子数为1～5的链烷基、或苯基、或(CH2)nOR3，n＝1～3，R3为碳原子数为1～3的链烷基。
所述的非质子极性溶剂优选为下列之一①N，N-二甲基甲酰胺，②N，N-二甲基乙酰胺，③二甲基亚砜，④己内酰胺，⑤N-甲基-2-吡咯烷酮。
所述的有机胺试剂优选为下列之一3-二甲基氨基丙胺、3-(N-乙基-N-苯基氨基)丙胺、3-(N-甲氧基乙基-N-乙基氨基)丙胺。
所述的分离方法步骤可以为反应混合物降温至45℃～55℃，加入以每摩尔1，4-二氨基蒽醌-2，3-二碳酰亚胺计量700～800mL的甲醇，45℃～55℃保温反应1小时后冷却析晶，反应混合物过滤，滤饼分别用少许甲醇和热水洗涤后，加入游离碱含量约2％的次氯酸钠溶液，所述的次氯酸钠溶液以每摩尔1，4-二氨基蒽醌-2，3-二碳酰亚胺计量1500mL，升温至75～80℃搅拌均匀，冷却至室温过滤、水洗、烘干得产品。
N-(N，N-二取代氨基)烷基-1，4-二氨基蒽醌-2，3-二碳酰亚胺衍生物属于蒽醌型发色体。由于1、4位有强给电子能力的氨基存在，增强了分子内电荷迁移系，所以该结构是一个深色效应较大的色素材料发色体。在该结构母体上接上相应的助色团或其它发色体，就可以合成特定功能的功能色素材料。
N-(N，N-二取代氨基)烷基-1，4-二氨基蒽醌-2，3-二碳酰亚胺衍生物作为阳离子色素材料是一种隔离型蒽醌阳离子染料，也称为定域性阳离子染料，是聚丙烯腈(腈纶)纤维的专用染料。其结构特征是染料母体和阳离子通过隔离基相连。本发明化合物作为阳离子染料属于取代的季铵盐型阳离子。在溶液中染料分子中的叔胺氮原子生成带有正电荷的季铵盐离子，能使聚丙烯腈(腈纶)纤维染色。
本发明所述的N-(N，N-二取代氨基)烷基-1，4-二氨基蒽醌-2，3-二碳酰亚胺是一种新型蒽醌结构的阳离子型色素材料，既可作为合成有机三阶非线性光学材料、电致发光材料等功能性色素材料的发色体，也可以直接作为阳离子色素材料，可单独或作为复配组份用于合成或半合成纤维如聚酯纤维、聚醋酸纤维等的染色和转移印花，其色谱为鲜艳的亮绿光蓝，具有良好的分散稳定性和较高的耐光牢度、耐升华牢度、耐洗牢度等优良特性。本发明用于合成N-(N，N-二取代氨基)烷基-1，4-二氨基蒽醌-2，3-二碳酰亚胺系色素材料的化学合成工艺路线是将1，4-二氨基蒽醌-2，3-二碳酰亚胺和有机胺化试剂在有机极性溶剂中N-烷化缩合脱氨合成本产品。工艺操作条件简单、易控制、产品的后处理方便、收率较高，是一条易工业化的工艺路线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1 N-3-二甲基氨基丙基-1，4-二氨基蒽醌-2，3-二碳酰亚胺的合成在250mL的三口烧瓶中加入1，4-二氨基蒽醌-2，3-二碳酰亚胺(俗称亚胺)34.1g(工业品，90％，0.1mol)、3-二甲基氨基丙胺20.8g(CP 98％，0.2mol)、溶剂DMF 40mL。搅拌升温至140℃反应5～6小时，直至薄层色谱TLC取样分析无亚胺为止。反应混合物降温至50℃，加入甲醇70mL，保温反应1小时后冷却析晶待处理。反应混合物过滤，滤饼分别用少许(30mL)甲醇和60℃热水洗涤后倒入250mL的烧杯中，加入游离碱含量约2％的次氯酸钠溶液150mL(CP次氯酸钠溶液30mL加水120mL)，升温至80℃搅拌打浆1小时。冷却至室温过滤、水洗、烘干得产品34.2g。收率85.8％，熔点277～279℃，HPLC98.9％。异丙醇重结晶精制，HPLC99.8％，其红外光谱数据如表1表1
元素分析结果如表2表2
上述制得N-3-二甲氨基丙基-1，4-二氨基蒽醌-2，3-二碳酰亚胺属于阳离子染料，产品蓝黑色针状粉末，溶于热水呈蓝色，在浓硫酸中呈蓝黑色，稀释后转蓝色，染于腈纶上呈艳蓝色，适用于腈纶染色，可在锦纶织物上直接印花，也可以用于其它含拨染剂的着色色浆。
实施例2 N-3-(N-乙基-N-苯基氨基)丙基-1，4-二氨基蒽醌-2，3-二碳酰亚胺的合成在250mL的三口烧瓶中加入1，4-二氨基蒽醌-2，3-二碳酰亚胺(俗称亚胺)34.1g(工业品，90％，0.1mol)、3-(N-乙基-N-苯基氨基)丙胺36.7g(CP 97％，0.2mol)、溶剂DMSO 50mL。搅拌升温至160℃反应8～10小时，直至薄层色谱TLC取样分析无亚胺为止。反应混合物降温至80℃，加入甲醇80mL，保温反应1小时后冷却析晶待处理。反应混合物过滤，滤饼用少许(30mL)甲醇和60℃热水洗涤后倒入250mL的烧杯中，加入游离碱含量2％的次氯酸钠溶液150mL(CP次氯酸钠溶液30mL加水120mL)，升温至80℃搅拌打浆1小时。冷却至室温过滤、水洗、烘干得产品34.1g。收率84.3％，熔点192～194℃。
实施例3 N-3-(N-甲氧基乙基-N-乙基)丙基-1，4-二氨基蒽醌-2，3-二碳酰亚胺的合成在250mL的三口烧瓶中加入1，4-二氨基蒽醌-2，3-二碳酰亚胺(俗称亚胺)34.1g(工业品，90％，0.1mol)、3-(N-甲氧基乙基，N-乙基)丙胺32.7g(CP 98％，0.2mol)、溶剂DMF 50mL。搅拌升温至140℃反应10～12小时，直至薄层色谱TLC取样分析无亚胺为止。反应混合物降温至80℃，加入甲醇80mL，保温反应1小时后冷却析晶待处理。反应混合物过滤，滤饼分别用少许(30mL)甲醇和50℃热水洗涤后倒入250mL的烧杯中，加入游离碱含量2％的次氯酸钠溶液150mL(CP次氯酸钠溶液30mL加水120mL)，升温至80℃搅拌打浆1小时。冷却至室温过滤、水洗、烘干得产品42.8g。收率约85.9％，熔点180～182℃。
权利要求
1.下述通式(I)所示的醌构二碳酰亚胺衍生物 其中m＝1或2或3；R1、R2分别各代表碳原子数为1～5的链烷基、或苯基、或(CH2)nOR3，n＝1或2或3，R3为碳原子数为1～3的链烷基。
2.根据权利要求1所述的醌构二碳酰亚胺衍生物，其特征在于所述的m＝3，R1、R2分别各代表下列之一甲基、乙基、甲氧基乙基、苯基。
3.根据权利要求2所述的醌构二碳酰亚胺衍生物，其特征在于所述的R1为甲氧基乙基，R2为乙基。
4.一种权利要求1所述醌构二碳酰亚胺衍生物的制备方法，其特征在于包括以下步骤1，4-二氨基蒽醌-2，3-二碳酰亚胺和有机胺试剂在非质子极性溶剂中于100～180℃搅拌反应5～12小时，冷却，分离处理得产物N-(N，N-二取代氨基)烷基-1，4-二氨基蒽醌-2，3-二碳酰亚胺衍生物；所述的有机胺结构如式(II)所示， 其中m＝1～3；R1、R2分别各代表碳原子数为1～5的链烷基、或苯基、或(CH2)nOR3，n＝1～3，R3为碳原子数为1～3的链烷基。
5.根据权利要求4所述的醌构二碳酰亚胺衍生物的制备方法，其特征在于所述的非质子极性溶剂为下列之一①N，N-二甲基甲酰胺；②N，N-二甲基乙酰胺；③二甲基亚砜；④己内酰胺；⑤N-甲基-2-吡咯烷酮。
6.根据权利要求5所述的醌构二碳酰亚胺衍生物的制备方法，其特征在于所述的有机胺试剂为下列之一3-二甲基氨基丙胺、3-(N-乙基-N-苯基氨基)丙胺、3-(N-甲氧基乙基-N-乙基氨基)丙胺。
7.根据权利要求4～6之一所述的醌构二碳酰亚胺衍生物的制备方法，其特征在于所述的1，4-二氨基蒽醌-2，3-二碳酰亚胺和有机胺的投料摩尔比是1∶2；基于每摩尔1，4-二氨基蒽醌-2，3-二碳酰亚胺，非质子极性溶剂的用量为350～500mL。
8.根据权利要求4所述的醌构二碳酰亚胺衍生物的制备方法，其特征在于所述的分离方法步骤为反应混合物降温至45℃～55℃，加入以每摩尔1，4-二氨基蒽醌-2，3-二碳酰亚胺计量700～800mL的甲醇，45℃～55℃保温反应1小时后冷却析晶，反应混合物过滤，滤饼分别用少许甲醇和热水洗涤后，加入游离碱含量2％的次氯酸钠溶液，所述的次氯酸钠溶液以每摩尔1，4-二氨基蒽醌-2，3-二碳酰亚胺计量1500mL，升温至75～80℃搅拌均匀，冷却至室温过滤、水洗、烘干得产品。
9.权利要求1～3之一所述醌构二碳酰亚胺衍生物作为合成功能性色素材料的发色体的用途。
10.权利要求1～3之一所述醌构二碳酰亚胺衍生物作为阳离子色素材料的应用。
全文摘要
本发明涉及一种醌构二碳酰亚胺衍生物、制备方法以及所述化合物作为合成功能性色素材料的发色体和作为阳离子色素材料的用途。所述二碳酰亚胺衍生物的制备方法，包括以下步骤1，4－二氨基蒽醌－2，3－二碳酰亚胺和有机胺试剂在非质子极性溶剂中于100～180℃搅拌反应5～12小时，冷却，分离处理得产物。本发明所述的工艺操作条件简单、易控制、产品的后处理方便、收率较高，是一条易工业化的工艺路线。
文档编号C09B1/00GK1796369SQ20041009908
公开日2006年7月5日 申请日期2004年12月23日 优先权日2004年12月23日
发明者高建荣, 贾建洪, 盛卫坚, 项斌, 蔡志彬, 王叔英, 史娟玲, 赵海莹 申请人:浙江工业大学