專利名稱：含咪唑基芳香二胺及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一類新型的含咪唑基芳香二胺及其制備方法，以制備的這類物質為單體原料，可以制備多種含有咪唑基的高性能聚合物，如聚酰胺、聚酰亞胺等。
背景技術：
聚苯并咪唑是一類具有優異熱穩定性、高機械強度和模量、極好的化學穩定性 (尤其是耐酸和耐堿性)、良好阻燃性、紡絲和成膜性能俱佳的高性能聚合物材料，在航空航天、軍事、消防、燃料電池等領域獲得了廣泛的研究和應用。但聚苯并咪唑難溶、難熔， 加工性能很差，因而限制了其在工業上的應用。在聚合物的結構中引入醚鍵或鏈烴等基團雖然可以改善其加工性能，但其熱穩定性和機械強度等往往顯著下降。另一方面，聚酰亞胺、聚酰胺等也是著名的高性能材料，它們具有高熱穩定性、高機械強度和模量、耐輻射、良好成膜性和優異電學性能等優點，很多聚酰亞胺、聚酰胺在非質子有機溶劑中具有良好的溶解性，因此加工性能較好，但這些材料的耐酸、耐堿性和紡絲性能較差，將聚苯并咪唑和聚酰亞胺等的結構融合起來有望得到結合兩者優點的新型材料。例如，公開號為 CN101200822A的中國發明專利報道了含咪唑基聚酰亞胺纖維比相應的不含咪唑基聚酰亞胺纖維有著更好的力學性能和耐熱性能；此外，文獻J. Membr. Sci. 2009，326，708-713報道說，咪唑基的引入還可以賦予聚酰亞胺薄膜更好的抗自由基氧化性能，從而提高燃料電池的使用壽命。含咪唑基聚酰亞胺通常由二元酸酐與含咪唑基二胺單體縮聚而成，含咪唑基聚酰胺則可由芳香二元酸酐與含咪唑基二胺單體縮聚而成，因此，含咪唑基二胺是制備這兩類材料的關鍵單體原料，但到目前為止，含咪唑基二胺單體種類極少，限制了含咪唑基聚合物品種的發展。多年來，本領域技術人員一直致力于研究合成新的含咪唑基芳香二胺單體，以豐富聚合物的種類，提高聚合物的性能，滿足實際應用需求。公開號為CN10159U99A 的中國發明專利中公開了兩種含側咪唑基二胺單體及其制備方法，由它們所制備的磺化聚酰亞胺在質子交換膜燃料電池領域有著潛在的應用前景，制備這兩種含側咪唑基二胺單體所需的原料價格低廉，反應條件溫和，但需通過多步化學反應制得。
發明內容
本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一類含咪唑基芳香二胺及其制備方法，由商業化原料通過一步反應直接制得，工藝簡單，成本低廉，所制得的這類二胺單體可以制備多種含咪唑基的聚合物，如含咪唑基聚酰亞胺、含咪唑基聚酰胺等，不僅可以豐富聚合物的種類，咪唑基的引入也可以提高聚合物的某些性能。為實現這一目的，本發明從分子設計和實際應用的角度出發，以芳香四胺和氨基苯甲酸為原料，在多聚磷酸介質中，通過羧基與鄰二氨基之間反應形成咪唑環，制備得到一類新的含咪唑基芳香二胺，其化學名稱分別為2，2’-雙(4-氨基苯基)-5，5’-聯苯并咪唑， 2，2’-雙(3-氨基苯基)-5，5’-聯苯并咪唑，2，2’-雙(4-氨基苯基)苯并咪唑，2，2’-雙 (3-氨基苯基)苯并咪唑，2，2’-雙(4-氨基苯基)吡啶并咪唑或2，2’-雙(3-氨基苯基)吡啶并咪唑，其化學結構式如下所示
權利要求
1.一類含咪唑基芳香二胺的制備方法，其特征在于具體合成步驟如下首先配制五氧化二磷質量濃度為80-90%的多聚磷酸作為反應介質；在惰性氣體的保護下，在反應介質中加入0. 1摩爾的芳香四胺單體使之溶解，然后加入0. 2-1摩爾的氨基苯甲酸，構成反應溶液，所加入的這兩種原料在反應溶液中的質量百分數為5%-50% ；將反應溶液在140-200°C下反應1-40小時；反應結束后，趁熱將反應物傾倒到碎冰中，所析出的固體先用堿性溶液洗滌，除去固體中殘留的磷酸，然后用去離子水洗至中性，于真空下烘干， 獲得目標產物含咪唑基芳香二胺。
2.根據權利要求1的含咪唑基芳香二胺的制備方法，其特征在于步驟中所述的芳香四胺單體為3，3’ - 二氨基聯苯胺，1,2,4,5-四氨基苯或2，3，5，6-四氨基吡啶。
3.根據權利要求1的含咪唑基芳香二胺的制備方法，其特征在于步驟中所述的氨基苯甲酸為3-氨基苯甲酸或4-氨基苯甲酸。
4.采用權利要求2和3的方法制備的一類含咪唑基芳香二胺，其特征在于所制備的含咪唑基芳香二胺為2，2’_雙(4-氨基苯基)-5，5’_聯苯并咪唑，2，2’_雙(3-氨基苯基)_5， 5’ -聯苯并咪唑，2，2’ -雙(4-氨基苯基)苯并咪唑，2，2’ -雙(3-氨基苯基)苯并咪唑， 2，2’ -雙(4-氨基苯基)吡啶并咪唑或2，2’ -雙(3-氨基苯基)吡啶并咪唑，其具體化學結構式分別為
全文摘要
本發明公開了一類含咪唑基芳香二胺及其制備方法，以芳香四胺和氨基苯甲酸為原料，在多聚磷酸介質中，通過羧基與鄰二氨基之間反應形成咪唑環，制備得到了2，2’-雙(4-氨基苯基)-5，5’-聯苯并咪唑，2，2’-雙(3-氨基苯基)-5，5’-聯苯并咪唑，2，2’-雙(4-氨基苯基)苯并咪唑，2，2’-雙(3-氨基苯基)苯并咪唑，2，2’-雙(4-氨基苯基)吡啶并咪唑或2，2’-雙(3-氨基苯基)吡啶并咪唑。它們是一類新型的含咪唑基的芳香二元胺。這種新型含咪唑基的芳香二元胺是制備多種聚酰胺、聚酰亞胺的重要單體原料，豐富了含咪唑基芳香二胺和聚合物的種類，在高性能纖維和燃料電池等領域具有廣泛的應用前景。
文檔編號C07D487/04GK102180838SQ20111006088
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月15日 優先權日2011年3月15日
發明者徐宏, 徐楠, 房建華, 李威, 范晨亮, 郭曉霞 申請人:上海交通大學