偶氮化合物范文

偶氮化合物范文（精选4篇）

偶氮化合物 第1篇

含偶氮基团的香蕉型液晶化合物由于偶氮基团特殊的结构会有一些特殊的光学性质。通常情况下偶氮基团的反式结构要比顺式稳定,这是由它们的反应热所决定的。也正因为此含偶氮基团的化合物自然条件下都呈反式结构,这也决定了含偶氮基团香蕉型液晶化合物的分子手性。经实验证明,用波长为365nm的紫外光照射偶氮苯,它的结构会从反式异构为顺式,但由于顺式结构热力学不稳定,而用波长大于430nm的可见光照射或受到热时,它的结构又会反转为反式。由于偶氮集团的反式异构体具有棒状结构,所以可以作为液晶基元引入到液晶分子中,从而可以使香蕉型液晶的性质发生极大的变化。

一、实验部分

1.实验试剂

对氨基苯甲酸,氢氧化钠,二氯甲烷,间苯二酚,溴代乙烷,溴代丙烷,4-(4-羟基苯基偶氮)苯甲酸(实验室自制)

2.实验过程

(1)中间体4-(4-乙氧基苯基偶氮)苯甲酸和4-(4-丙氧基苯基偶氮)苯甲酸的合成

实验过程:准确称取0.7g氢氧化钾和1.21g 4-(4-羟基苯基偶氮)苯甲酸(实验室自制)加到100m L的单口烧瓶中,然后加入40m L乙醇(95%)作为溶剂。开启磁力搅拌让所加药品溶解,待药品完全溶解后开启加热并将温度调至70℃。准备就绪称取少量碘化钾,然后向烧瓶中缓慢滴入化学计量比的溴代乙烷,待滴加完后再将温度调至80℃,加回流装置保持回流持续反应24小时。

反应结束后用蒸馏水将所得物稀释,经过酸化、抽滤以及重结晶后可得纯度较高的产品经计算产率为85%。用同样的方法,只是用溴代丙烷代替溴代乙烷和4-(4-羟基苯基偶氮)苯甲酸进行反应,反应完毕后用同样的方法进行提纯,得到第二种中间产物4-(4-丙氧基苯基偶氮)苯甲酸经计算可得产率83%。

(2)目标化合物3和4的合成

实验过程:准确称取4-(4-乙氧基苯基偶氮)苯甲酸(上步反应所得物)0.374g、N-N`二环己基碳酰亚胺以及4-二甲基氨基吡啶少许作为催化剂,将以上几种药品加到100ml的单口烧瓶中。滴加完毕后量取二氯甲烷30m L作为溶剂加入烧瓶中,药品滴加完毕在常温下开启搅拌。搅拌待药品完全溶解后,加入0.055g间苯二酚作为香蕉型液晶的刚性硬核参与反应,保持反应温度维持在常温反应72小时。

反应时间到后结束反应,经过后处理以及提纯得到所需产物,经计算产率65%。用同样的方法,只是用4-(4-丙氧基苯基偶氮)苯甲酸代替4-(4-乙氧基苯基偶氮)苯甲酸参与反应,经计算得产物产率为72%。

3.结果与讨论

4-(4-乙氧基苯基偶氮)苯甲酸的结构表征及分析

IR(KBr,cm-1):3078~2546(-COOH中的-OH);2963~2885(饱和C-H);1676(C=O);1658(N=N);1565,1502,1478(-Ph-);1438(O-H的弯曲振动);1295(C-N);1248(C-O)。

(2)液晶性表征及分析

4-(4-乙氧基苯基偶氮)苯甲酸的液晶织构图如图1-4所示,很明显的可以看出呈现出近晶相和向列相。

目标产物3的结构表征及分析

IR(KBr,cm-1):2962~2874(饱和C-H);1733(C=O):1 6 0 1(N=N):1 5 7 0~1 4 8 0(-P H-):1252,1132,1068(C-O-C).

(2)核磁氢谱及分析

1HNMR(δ,CDCl3):8.324~8.354(m,4H,Ar H),7.955~7.986(m,7H,Ar H),7.498~7.518

(d,1 H,A r H),7.2 0 7~7.2 5 9(m,4 H,A r H),7.014~7.036(q,4H,Ar H),4.042~4.075(t,4H,-OCH2-),1.805~1.851(t,4H,-CH2-),1.325~1.557(m,8H,-CH2-),0.920~0.931(t,6H,-CH3)。

(3)液晶性表征及分析

目标化合物3的液晶织构图如图6-7所示,

目标化合物4的结构、液晶性表征及分析

(1)IR(KBr,cm-1):2962~2874(饱和C-H);1732(C=O):1601(N=N):1570~1480(-PH-):1252,1132,1068(C-O-C).

(2)核磁氢谱及分析

1HNMR(δ,CDCl3):8.325~8.358(m,4H,Ar H),7.955~7.987(m,7H,Ar H),7.499~7.519

(d,1 H,A r H),7.2 0 7~7.2 5 9(m,4 H,A r H),7.015~7.037(q,4H,Ar H),4.044~4.077(t,4H,-OCH2-),1.816~1.855(t,4H,-CH2-),1.350~1.535(m,8H,-CH2-),0.920~0.951(t,6H,-CH3)。

(2)液晶性表征及分析

结论

探明碳原子数对香蕉型液晶化合物液晶性的影响及其重要性,本文中用不同碳原子数的溴代烷烃作为侧链反应,对最终产物进行结构分析,从结构表征结果可以看出碳原子数并不会影响香蕉型化合物的液晶性。要进一步探明对其液晶性影响的因素,还需进一步做对比实验完成。

摘要：为了研究香蕉型液晶化合物侧链碳原子数与其侧链碳原子数之间的关系,本文做了一系列对比实验。用不同的溴代烷烃与偶氮化合物(自制)合成目标产物香蕉形液晶化合物。对所得产物用红外、核磁以及热台偏光显微镜对其结构进行表征,结果显示碳原子数对目标产物的液晶性没有实质性的影响。

关键词：碳原子数,液晶性,偶氮化合物

参考文献

[1]Ros M B,Serrano J L,De la Fuente M R,et al.Banana-shaped liquid crystals:a new field to explore[J].Journal of Materials Chemistry,2005,15(48):5093-5098

[2]Takezoe H,Takanishi Y.Bent-core liquid crystals:their Mazosterious and attractive world[J].Japanese Journal of Applied Physics,2006,45:597-625

[3]Heppke G,Moro D.Chiral order from achiral molecules[J].Science,1998,279(5358):1872-1873

偶氮化合物 第2篇

偶氮苯侧链型高分子由于其含有偶氮苯基团,在光作用下会发生可逆的顺反异构过程,具有光致取向特性,在光学处理、衍射光学、投影显示、光开关等许多方面具有潜在的应用性[1].近10多年来国内外学者对此类化合物进行了广泛的研究,已有文献报道可利用Ar+激光束在偶氮苯聚合物薄膜上直接“写入”表面凸起光栅,并且通过原子力显微镜观测到光栅起伏.这种光栅很稳定,并可以利用光学方法“擦去”.偶氮苯聚合物上述独有的`性质引起了许多学者的兴趣[2,3].

作 者：董红晨 徐则达 范星河 陈小芳 宛新华 周其凤  作者单位：北京大学化学与分子工程学院高分子科学与工程系,北京,100871 刊 名：高分子学报  ISTIC SCI PKU英文刊名：ACTA POLYMERICA SINICA 年，卷(期)：2003 “”(1) 分类号：O6 关键词：偶氮聚合物   全息光栅   手性末端基  

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偶氮化合物 第3篇

光致变色现象最早在生物体内被发现,距今已有一百多年的历史。20世纪40年代又发现了无机化合物和有机化合物的光致变色现象。直到1949年,对光致变色的研究才脱离以前的无目的性、随意性。1978年,著名化学家、光致变色研究的先驱之一Heller教授指出了光致变色现象可应用于信息存储和光记录材料后,光致变色现象在高技术领域中的研究开始倍受人们的青睐,引发了光信息材料、分子导线、分子开关的相继开发。1993年9月在法国召开的首届有机光致变色化学和材料国际学术讨论会,宣告了一个在化学、物理和材料基础上相互渗透、相互交叉的新科学“光致变色和材料科学”的诞生。人们对光致变色材料感兴趣的原因在于:(1)可作为信息存储介质应用于光信息存储;(2)由于具有在不同强度与波长光的照射下发生光致变色的光敏性能,在工业上除作一般装饰、防伪包装材料、交通警示材料外,还可以用于防护核爆炸试验等强光辐射对人眼、人身的损害;(3)由于受不同强度与波长光照射能发生可逆循环的变化性能,它可以用来制做各种光闸,录像介质等;(4)基于它在光致变色的基础上对不同程度的热也产生敏感变色,可以用作温度指示,来控制化学聚合反应[1,2]。其中,在信息存储上的应用是当前研究的一个热点。

2 变色机理和信息存储[3]

光致变色现象(Photochromism)是指一个化合物(A)在受到一定波长的光照射时可进行特定的化学反应获得产物(B),由于结构的改变导致其吸收光谱发生明显的变化。而在另一波长的光照射或热的作用下,又能恢复到原来的状态,其典型的紫外一可见吸收光谱和光致变色反应机理可定性描述为:从信息存储的角度看,合适能量的光子作用到A上使其变为B即可完成存储过程,在另一种能量的光子或热的作用下所记录的信息可以被擦除。由此可见,光致变色材料最适合于做可擦重写型光存储介质。

正是由于光致变色物质的这种特性,它可以合成光致变色高分子或液晶材料作为信息存储介质,用光致变色材料作存储介质时,其具体记录过程是:首先用波长为λ1的光(擦除光)照射,将存储介质由状态A转变到状态B。记录时,通过波长为λ2的光(写入光)作二进制编码的信息写入,使被波长为λ2的光照射到的那一部分由状态B转变到状态A,而记录了二进制编码的□1□,未被波长为λ2的光照射的部分仍为状态B,它对应于二进制编码□0□,可用投射率变化或反射率变化读出记录的信息。

3 偶氮苯化合物的光致变色

偶氮苯类高分子化合物的光致变色特性是由于分子结构中含有的- N=N- 键,在光或热的作用下发生顺一反或反一顺异构引起的。通过采用不同波长的光λ1(约360 nm)和λ2(>470 nm)对偶氮基团进行照射,即可使其可逆的在顺、反两种异构体间进行转变。相对于反式而言,顺式是热力学不稳定的,因此当光照λ1结束后,顺式会自发的进行热松弛,转变为原来的反式。

近年来,对光致变色的偶氮侧链高分子的研究也有较多报道,由于光致变色的高分子性能与偶氮化合物的结构有一定的关系,人们试图找出小分子的结构与光致变色材料的关系,也做过很多研究。

1988年,Yake等用环糊精包结4-羧基偶氮苯,使其顺式异构体的半寿命期达到了33 h。刘澎将冠醚引入偶氮苯化合物,在紫外光作用下使吸收波长移向550 nm。肖玉方等合成了两种新型的冠醚偶氮苯化合物:4-氮杂-15-冠醚-5-4-硝基偶氮苯和4-氮杂-15-冠醚-5-4-甲氧基偶氮苯,发现在紫外光作用下,这两种偶氮冠醚发生光诱导分子内扭曲电荷转移,使入max红移很多。为了改善目前一般的偶氮化合物因其吸收波长太短而不能与激光器相匹配的问题,王凤奇等人设计合成了1-(4-N,N-二甲胺基苯偶氮基)蒽醌和2-(4-N,N-二甲胺基苯偶氮基)蒽醌,使其吸收光谱明显红移到600 nm左右,且耐疲劳度有了较大的改观。

4 信息存储上的应用

近年来,光盘已成为信息数据存储的重要设备, 尤其是存储密度高、寿命长的光盘是信息技术产业中不可或缺的部分。21世纪是信息高速发展的时代,信息存储已成为人们日常生活中不可缺少的一部分,高容量、高寿命以及高性价比的光存储介质已成为光存储技术的主要发展目标。同时,多功能化也是光存储技术的发展方向,存储介质一直是高密度、多功能存储技术的瓶颈问题,于是寻求新型高性能光存储介质和发展新的高质量纪录膜的的制备方法己成为当前的主要任务。

信息存储材料主要以有机分子为基础,适合用于光存储材料的化合物其分子必须是可光致变色的。也就是说它们在光照下有能力在两种不同吸收光谱的异构体之间进行可逆转化。偶氮苯类光致变色高分子结构中含有- N=N- 键, 在光照下可发生光致异构反应, 得到两种吸收光谱和可以相互转化的顺(Z)式和反(E)式两种异构体, 恰好符合作为光信息存储材料的要求。

由于偶氮苯化合物具有较好的光热稳定性、溶解性和容易制备的特点,使其成为一类新型的高密度光盘存储介质。偶氮苯化合物不仅是DVD-R光盘存储介质的首选对象,而且成为第三代可录光盘HD-DV-R(high ensity DVD-R)的存储介质。另外,偶氮苯化合物独特的光致变色性质,在可擦重写光盘的存储介质方面具有巨大的应用潜力。所以,偶氮苯化合物作为一类重要的高密度、多功能光盘存储材料已引起人们的高度重视,必将成为光盘存储介质中又一新的研究热点。

摘要：近年来,随着存储科学和技术的发展,光致变色在存储材料上的应用越来越引起人们的广泛关注。文章介绍了光致变色的机理,分析了偶氮苯类有机化合物的光致变色现象和在信息存储上的应用,指出了偶氮苯化合物作为一类重要的高密度、多功能光盘存储材料的良好应用前景。

关键词：偶氮苯化合物,光致变色,信息存储

参考文献

[1]樊美公,等.光化学基本原理与光子学材料科学[M].北京:科学出版社,2001:25-28.

[2]张爱清,等.高分子材料科学与工程[M].北京:科学出版社,1999:34-55.

偶氮化合物 第4篇

偶氮染料与其他类型的有机染料相比, 偶氮染料由于具备良好的光学性能、热稳定性、溶解性和制备方法简单及短的吸收波长, 适合用作高密度光盘存储材料[1], 近年来受到广泛关注, 取得了长足的发展。

但是偶氮染料不是一种非常稳定的染料 (与花菁类, 酞菁类等相比属于中等稳定性染料) , 这是由于偶氮双键中氮原子上的SP2孤对电子的存在导致偶氮化合物易于发生亲电光氧化反应。一般采取偶氮染料与金属离子络和形成金属螯合物的方式来提高偶氮染料的稳定性。偶氮染料金属螯合物是通过金属离子与偶氮基团中的氮原子SP2孤对电子结合或再与杂环上的N、S、O等原子键合而形成环状结构生成的, 由于偶氮键上的电子云密度降低, 亲电光氧化反应受到抑制, 提高了染料的光热稳定性, 偶氮染料金属螯合物作为光信息存储介质材料已经应用于生产;但是偶氮染料形成金属螯合物也带来了一定的负面影响, 一是偶氮金属螯合物染料的最大吸收波长相对于非螯合物的红移[2], 根据关系式D∝1/λ2可知[3], 用螯合物作为存储介质必然导致记录密度的下降。同时金属螯合物的形成抑制了偶氮的顺反异构变化, 金属偶氮螯合物在可擦性光信息存储介质材料的运用上受到限制。所以尽管偶氮金属螯合物染料具有良好的光热稳定性却只能作为可录型光盘介质材料, 在高密度以及可擦除光存储介质的研究上受到了很大的限制。

高分子材料具备优良的光学透明性、热稳定性和力学性质等特点, 作为基质材料已广泛用于光存储研究领域中, 有机染料与高分子材料的匹配是基于染料在高分子中有良好的溶解性和分散性。高分子聚合物PMMA具有良好的光学性质和成膜性质, 常被用于与偶氮染料相互掺杂研究他们的各种光学性质, 用PMMA与偶氮染料掺杂成膜操作简单, 设备廉价, 所制成的膜光洁度、均匀性、透明性良好。现已成为掺杂研究各种有机介质材料光学性质的主要的高分子聚合物材料之一[4,5]。

本文利用旋涂法 (Spin Coating) 制备了5-Br-PADAP、DMTAM、TADEB、DMTAA 和5-Me-BTAEB等5种 (其中4种为本实验室自行合成新型偶氮染料) 含氮原子的杂环偶氮染料掺杂高分子聚和物聚甲基丙烯酸甲醋 (PMMA) 的薄膜, 研究了膜片的光谱和光学特性, 探讨了它们的光信息存储性能。

2 实验部分

本文选用聚甲基丙烯酸甲醋 (PMMA) 作为掺杂高分子材料, PMMA与偶氮染料掺杂成膜操作简单, 设备廉价, 所制成的膜光洁度、均匀性、透明性良好。现已成为掺杂研究各种有机介质材料光学性质的主要的高分子聚合物材料之一, 聚甲基丙烯酸甲酯的分子结构如图1所示:

2.1 杂环偶氮染料的分子结构式

含杂环的偶氮染料是1类将N, S等杂原子引入到芳环中的偶氮染料。由于杂原子的诱导效应和共轭效应, 使环上原子的电子云密度分布不均, 分子产生极性, 形成了1类具有独特性质的偶氮染料, 其物理性质与其他类型的偶氮染料有所不同, 这对改进偶氮染料的光稳定性、溶解度和灵敏度等都有较大意义。

本文选用5-Br-PADAP (2- (5-溴-2-吡啶偶氮) -5-二乙氨基苯酚) , DMTAM (2- (4, 5-二甲基-2-噻唑偶氮) -5- (二甲氨基) -苯酚) , 5-Me-BTAEB (2- (5-甲基-2-苯并噻唑偶氮) - 5- (二乙氨基) -苯甲酸) , DMTAA (2- (4, 5-二甲基-2-噻唑偶氮) -5- (二甲氨基) -苯氨) , TADEB (2-噻唑偶氮-5-二乙氨基-苯甲酸) 5种含杂原子的偶氮苯染料 (结构式如图2所示) 进行试验, 几种偶氮染料在氯仿中都有较大的溶解度便于制膜:

图2偶氮染料的分子结构式 (a) 5-Me-BTAEB (b) DMTAA (c) TADEB (d) DMTAM (e) 5-Br-PADAP

2.2 偶氮染料薄膜制备

由于偶氮染料在薄膜上的光谱性质更能体现其在光盘存储介质中的实际情况, 我们将5-Br-PADAP, DMTAM, TADEB, DMTAA和5-Me-BTAEB5种偶氮染料掺杂聚合物PMMA制备了光学性能良好的薄膜。首先将5-Br-PADAP, DMTAM, TADEB, DMTAA和5-Me-BTAEB偶氮染料在氯仿 (分析纯, 西安化学试剂厂) 溶剂中溶解, 配成15～30mg/ml的氯仿溶液, 用超声波振荡2h进一步充分溶解, 分别用0.55μm和0.22μm微孔过滤器过滤, 按1:10的比例与PMMA的饱和氯仿溶液充分混合 (用滴管反复吹打促使混合均匀至无气泡产生) , 放置1h, 用旋转镀膜机 (由磁力加热搅拌器自行改装而成) 在k9光学玻璃 (陕西西安天发光电有限责任公司, 直径为30mm, 厚度为1.5mm, 用于测定薄膜反射光谱, 透过光谱性质) 以及单晶硅片 (陕西华山半导体材料厂, 直径45mm, 厚度0.3mm, 用以测定复折射率) 上镀成5-Br-PADAP-PMMA, DMTAM-PMMA, TADEB-PMMA, DMTAA-PMMA和5-Me-BTAEB-PMMA的薄膜[6,7], 薄膜表明没有明显的颗粒, 均匀性良好, 用椭圆偏振光谱仪 (M2000UI变角度宽光谱椭圆偏振光谱仪, 美国J.A.Wollam公司) 测定k9玻璃上薄膜样品厚度分别为78nm, 86nm, 85nm, 82nm, 63nm。单晶硅片上薄膜样品厚度分别为47nm, 45nm, 53nm, 48nm, 45nm。

2.3 偶氮染料溶液及其薄膜的光谱测定

用TU1901紫外可见光谱仪 (北京普析通用仪器有限公司) 测定不同样品薄膜的紫外吸收光谱图如图3所示:

室温下, 在U3501型分光光度计 (日本日立公司) 利用入射角为5度的光束测定掺杂PMMA聚合物的偶氮染料薄膜的反射, 透射光谱图如图4所示:

(a) 5-Br-PADAP (b) DMTAM (c) TADEB (d) DMTAA (e) 5-Me-BTAEB

2.4 光学特性研究

本文利用椭圆偏振光谱仪[8,9,10] (M-2000UI变角度宽光谱椭圆偏振光谱仪, 美国J.A.Wollam公司) 测定了5-Br-PADAP-PMMA, DMTAM-PMMA, TADEB-PMMA, DMTAA-PMMA和5-Me-BTAEB-PMMA薄膜的光学特性, 复折射率图谱如图5所示:

k为虚部 (a) 5-Br-PADAP (b) DMTAM (c) TADEB (d) DMTAA (e) 5-Me-BTAEB

复电解常数#FormatImgID_0#的实部#FormatImgID_1#与虚部#FormatImgID_2#可由下述方程与复折射率N的实部n与虚部k相关联:

我们可以将由椭圆偏振光谱仪测定的复折射率的n值, k值通过以上关系式转换成复电解常数#FormatImgID_3#和#FormatImgID_4#随波长的变化数值, #FormatImgID_5#和#FormatImgID_6#随波长的变化曲线如图6所示。

(a) 5-Br-PADAP (b) DMTAM (c) TADEB (d) DMTAA (e) 5-Me-BTAEB

吸收系数ɑ也可以通过下面的关系式求得:

通过计算转换得到染料薄膜的吸收系数随波长的变化曲线图, 吸收系数ɑ基本如图3吸收光谱所示。

3 讨论

偶氮染料在紫外可见区 (200～700 nm) 存在强的吸收谱带, 归属于由苯环和偶氮基团组成共轭体系的π-π* 跃迁[11]。图2是这几种杂环偶氮染料薄膜态的的吸收光谱图, 由图可知这几种偶氮染料的最大吸收峰λmax处在 400～600 nm之间, 经椭圆偏振光谱仪检测这些薄膜厚度均在100 nm以下, (具体数据见表1所示) , 而薄膜吸光度值均在0.7以上, 可见这几种偶氮染料薄膜具有较大的吸光强度。偶氮染料薄膜的复折射率数据见表2所示。

由文献[12,13]可知, 良好的光存储介质材料必须是较大的n值与较低的k值相匹配, 从图中可以得到表2数据, 可以看出偶氮染料5-Br-PADAP, DMTAM, TADEB, DMTAA薄膜在可见区514 nm处具有强的光谱吸收以及合适的反射光谱, 在此波段具有较高的n值与较低的k值匹配, 有可能作为与Ar+激光器 (514.5 nm) 相匹配的光盘记录介质;5-Me-BTAEB在633 nm处具有强的光谱吸收以及合适的反射光谱, 并有较高的n值与较低的k值匹配, 有望作为与633 nm相匹配的光存储记录介质材料。

摘要：本文利用旋涂法 (Spin-Coating) 在单晶硅片和k9玻璃上分别制备了5-Br-PADAP, DMTAM, TADEB, DMTAA和5-Me-BTAEB五种杂环偶氮染料掺杂高分子聚和物聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA) 薄膜。测试了薄膜吸收, 透过和反射光谱, 通过椭圆偏振光谱计算了薄膜的光学常数。结果显示偶氮染料薄膜在450600nm之间均有强而宽的吸收, 5-Br-PADAP, DMTAM, TADEB, DMTAA参杂PMMA薄膜在514nm处具有较大的n值与较低的k值相匹配, 有望作为与Ar+激光器相匹配的光盘记录介质;5-Me-BTAEB参杂PMMA薄膜在633nm处具有较大的n值与较低的k值相匹配, 有望作为与He-Ne激光器相匹配的光存储记录介质材料。