4-氨甲基间苯二酸酯-2,3二甲基偶氮苯及其制备方法和应用与流程

本发明属于非线性光学开关领域，具体涉及4-氨甲基间苯二酸酯-2,3二甲基偶氮苯及其制备方法和应用。

背景技术：

非线性光学是研究介质在强激光作用下出现的与介质的非线性极化相联系的现象及其应用的一门学科。非线性材料中的三阶非线性光开关在光信号处理、光通讯、医疗器材以及电子仪器等领域显示出了重要的应用价值，因此对于新型非线性光开关的研发成为了广大科研工作者关注的焦点与热议的课题。有机分子三阶非线性光开关因具有响应速度快、修饰性能良好、较高的光损伤阈值、宽的响应波段、良好的柔韧性、较低成本和易于合成等优点而备受关注。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供4-氨甲基间苯二酸酯-2,3二甲基偶氮苯及其制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

4-氨甲基间苯二酸酯-2,3二甲基偶氮苯，化学结构式如下：

。

所述4-氨甲基间苯二酸酯-2,3二甲基偶氮苯的制备方法：将5-溴甲基间苯二酸酯和4-氨基-2,3二甲基偶氮苯溶解在乙腈中，再加入碳酸钠或碳酸钾，搅拌，加热回流10~12h，冷却过滤，纯化，即得目标产品。

较好地，按摩尔体积比计，5-溴甲基间苯二酸酯∶4-氨基-2,3二甲基偶氮苯∶乙腈∶碳酸钠或碳酸钾=2mmol∶（1~1.5）mmol∶（20~25）ml∶（1~1.5）mmol。

所述4-氨甲基间苯二酸酯-2,3二甲基偶氮苯作为三阶非线性光开关的应用。

有益效果：

本发明所述4-氨甲基间苯二酸酯-2,3二甲基偶氮苯合成路线简单、成本低廉、处理方便以及产率较高，有较大的发展前景；本发明4-氨甲基间苯二酸酯-2,3二甲基偶氮苯在532nm处的皮秒激光z扫描测试中表现出良好的三阶非线性反饱和吸收和自散焦折射性质，在光照后表现出自聚焦折射，说明4-氨甲基间苯二酸酯-2,3二甲基偶氮苯可成为潜在的三阶非线性开关材料；同时，实验结果说明：π电子云的共轭程度与非线性性质存在紧密的关系，本发明也为探索研究有机小分子非线性光开关材料提供了新的思路。

附图说明

图1：目标化合物的高分辨质谱。

图2：目标化合物在dmso中的核磁图谱。

图3：目标化合物在dmso中不同光照时间下的紫外吸收光谱。

图4：目标化合物在避光环境中不同时间的紫外吸收光谱。

图5：目标化合物在被紫外灯照射和可见光交替下的抗疲劳性循环实验的紫外吸收光谱图。

图6：目标化合物在532nm波长皮秒激光下的开孔z扫描曲线：a为光照前开孔z扫描曲线；b为光照后开孔z扫描曲线。

图7：目标化合物在532nm波长皮秒激光下的闭孔z扫描曲线：a为光照前闭孔z扫描曲线；b为光照后闭孔z扫描曲线。

图8：溶剂dmso的光照前开孔z扫描曲线。

图9：溶剂dmso的光照前闭孔z扫描曲线。

图10：溶剂dmso光照后的闭孔z扫描曲线。

具体实施方式

实施例1

目标化合物的结构式为：

；

目标化合物的合成路线如下：

；

目标化合物的合成步骤：将5-溴甲基间苯二酸酯（2mmol）和4-氨基-2,3二甲基偶氮苯（1mmol），再加碳酸钾（1mmol），90℃加热搅拌回流12h，冷却过滤，将滤液旋蒸，将得到的粗产品通过柱层析法提纯（石油醚∶乙酸乙酯=10∶1，体积比），即得到目标化合物。

目标化合物的高分辨质谱见图1所示，数据为：ms(ei)m/z:calcdforc25h25n3o4[m+h]⁺,432.20;found,431.18。

目标化合物在dmso中的核磁图谱见图2所示，数据为：¹hnmr(600mhz,dmso-d6,tms):δh8.37(s,1h),8.25(s,2h),7.63(s,1h),7.54(s,1h),7.45(s,1h),7.3(m,3h),6.74(s,1h),6.52(s,1h)and4.64(s,1h)，3.88(s,6h),2.59(s,3h),2.3(s,3h)。

紫外吸收光谱测试

将目标化合物配成浓度为4×10^-5mol/l的dmso溶液，抽取3ml该溶液在400nm光源不同照射时间下的紫外可见吸收光谱见图3。由图3可知：目标化合物的最大紫外吸收峰蓝移至369nm处，且在420nm处出现了顺式结构的特征吸收峰，并可以明显观察到两个等吸收点，证明目标化合物转变为顺式结构，π电子共轭体系发生扭转。前述400nm光源照射60s后的溶液放置在避光环境中不同时间下的紫外可见吸收光谱见图4。由图4可知：目标化合物具有可逆的光致异构化行为。

抗疲劳性测试

将目标化合物配成浓度为4×10^-5mol/l的dmso溶液，抽取3ml，先注入到厚度为10×10mm的石英比色皿中，测试紫外吸收光谱；然后用紫外灯照射60s后，再次测试紫外吸收光谱；接着去掉紫外灯照射在可见光下14h后，再次测试紫外吸收光谱。紫外照射60s—去掉紫外灯在可见光下14h，如此交替循环数次，测试结果如图5所示，表明：目标产物在经过10次循环后仍稳定存在，具有抗疲劳性能，可以循环使用。

非线性吸收特性测试

采用皮秒激光z扫描方法对目标化合物分别进行三阶非线性吸收和折射特性研究：激光器输出的波长为532nm，脉宽为21ps，抽取1ml光照前后浓度为1mmol/l的目标化合物的dmso溶液（所述光照后是指被400nm光源照射90s），注入到厚度为2mm的石英比色皿中，然后把比色皿放置到载物平移台上进行测量，凸透镜焦距为300mm，焦点处的激光能量为740nj，在上述条件下，对目标化合物的dmso溶液分别做开孔和闭孔z扫描研究，并对数据进行拟合。另外，以等量的dmso代替上述目标化合物的dmso溶液，对溶剂dmso做光照前后开孔和闭孔z扫描研究，并对数据进行拟合。

目标化合物光照前的开孔z扫描曲线如图6（a）所示，目标化合物表现为反饱和吸收，透过率是80%，β值为：3×10^-14m/w；目标化合物光照后的开孔z扫描曲线如图6（b）所示，目标化合物吸收行为消失。

目标化合物光照前的闭孔z扫描曲线如图7（a）所示，化合物表现为自散焦折，n2值为-1.3×10^-20m²/w；目标化合物光照后的闭孔z扫描曲线如图7（b）所示，目标化合物表现为自聚焦折射，n2值为2.5×10^-20m²/w。

溶剂dmso的光照前开孔z扫描曲线如图8所示，溶剂dmso溶液的透过率是93%，β值为：0；溶剂dmso光照前闭孔z扫描曲线如图9所示，n2值为：0；溶剂dmso的光照后闭孔扫描曲线如图10所示，n2值为：0。

实验结果显示：

由于目标化合物在532nm附近内无紫外吸收现象（见图3），由此确定532nm激光波长下的产生三阶非线性性质的原因不是由于紫外线性吸收所致，也不是溶剂dmso所致（见图8、图9、图10），而是目标化合物本身所致。目标化合物在光照前表现为非线性反饱和吸收和自散焦折射，而化合物在光照后则表现为自聚焦折射，说明π电子云的共轭程度与非线性性质存在紧密的关系，共轭程度的不同会导致化合物呈现出不同的三阶非线性性能。

上述实施例用来解释说明本专利，而不是对本专利进行限制，在本专利的精神和权利要求的保护范围内，对本专利作出的任何修改和改变，都落入本专利的保护范围。