2,4,6-三(對(duì)甲氧基苯乙烯基)-1,3,5-均三嗪光轉(zhuǎn)換劑的合成

肖尊宏,羅桂林

(貴州師范大學(xué) 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550001)

陽(yáng)光是植物光合作用的主要能量來(lái)源，近年來(lái)人們已將其作為“光肥”加以研究和利用，如轉(zhuǎn)光膜就是農(nóng)業(yè)大棚作物利用“光肥”的有效方式. 目前，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的農(nóng)用塑料薄膜主要由樹(shù)脂和增塑劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、防霧滴劑、著色劑等組成. 助劑的引入大大改進(jìn)了塑料的加工性能、機(jī)械強(qiáng)度和抗老化性能及防霧滴等性能. 這種薄膜用于封閉大棚起到了透光保溫的作用，但是設(shè)計(jì)生產(chǎn)這種棚膜時(shí)，作物的光生理特性及光質(zhì)的改善并未引起足夠的重視[1-2]. 對(duì)農(nóng)作物來(lái)講，葉片是植物的光合作用器官，當(dāng)太陽(yáng)光照射到葉子表面時(shí)，就會(huì)被植物體內(nèi)的色素所吸收. 光生態(tài)學(xué)研究表明，400 ～ 480 nm 的藍(lán)紫光及 630 ～ 680 nm 的紅橙光有利于植物的光合作用. 如能將日光中的紫外光(280 ～ 380 nm)及被作物莖葉大量反射掉的黃綠光(510 ～ 580 nm) 轉(zhuǎn)換成藍(lán)光及紅橙光，將大大改善光質(zhì)[3-4]，有效地提高光能利用率，有利于作物生長(zhǎng)及促進(jìn)作物的早熟和增產(chǎn). 目前應(yīng)用研究報(bào)道的有硫化物型轉(zhuǎn)光劑，雖然光譜匹配性較好，但易潮解性并且分散性差；有機(jī)稀土配合物轉(zhuǎn)光劑雖然熒光強(qiáng)度高，但是存在銳峰發(fā)射和抗衰減性能差等問(wèn)題[2]. 1,3,5-均三嗪是一個(gè)非常重要的共軛雜環(huán)母體，其衍生物是一類(lèi)應(yīng)用十分廣泛的化合物[5]. 作者以乙腈、無(wú)水乙醇和對(duì)甲氧基苯甲醛為起始原料合成了2,4,6-三(對(duì)甲氧基苯乙烯基)-1,3,5-均三嗪(TMST)，研究了TMST的光轉(zhuǎn)換性能. TMST的合成路線如下：

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

紅外光譜采用BROKER-TENSOR 27 傅立葉變換紅外光譜儀測(cè)試(KBr 壓片)；元素分析用美國(guó)PE 2400 型元素分析儀；紫外光譜采用Cary 100 瓦里安紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定(美國(guó)瓦里安公司)；CARY ECLIPSE熒光分光光度計(jì)測(cè)試液體熒光；F-4500熒光分光光度計(jì)測(cè)試固體熒光；Olympus BH-2型偏光顯微熔點(diǎn)儀；INOVA-400 MHz超導(dǎo)核磁共振波波譜儀(TMS為內(nèi)標(biāo))測(cè)試1H NMR.

乙醇、乙腈、苯、二氯甲烷、無(wú)水碳酸鉀、冰乙酸、甲醇、對(duì)甲氧基苯甲醛、甲醇、氫氧化鉀均為分析純；乙醇、乙腈、苯、冰乙酸需要除水重蒸.

1.2 三甲基均三嗪的合成[6]

將53 mL(1 mol )乙腈，58 mL(1 mol )無(wú)水乙醇，70 mL苯加入500 mL三口瓶中，攪拌下通入HCl氣體，這一過(guò)程在18 ～ 20 ℃溫度下進(jìn)行，然后保溫反應(yīng)30 h，抽濾，得白色乙酰亞胺乙酯鹽酸鹽(EAM·HCl )晶體105 g. 稱(chēng)取43 g K2CO3溶于180 mL水中，與105 mLCH2Cl2混合后，迅速加入52 g乙酰亞胺乙酯鹽酸鹽，攪拌10 min后，靜置，分出有機(jī)相，水相用60 mL CH2Cl2萃取兩次. 合并有機(jī)相并用無(wú)水K2CO3干燥過(guò)夜. 有機(jī)相濾去K2CO3后蒸餾至42 ℃，殘留液中含有80% ～ 90%的乙酰亞胺乙酯. 然后在殘留液中加入占乙酰亞胺乙酯8% 的冰乙酸，攪拌12 h 后，蒸餾至75 ℃，殘留物用 30 mL CH2Cl2稀釋?zhuān)闉V，去掉白色脒類(lèi)副產(chǎn)物，濾液蒸餾，收集145 ～ 150 ℃ 之間的餾分，得到白色固體5.2 g，即三甲基均三嗪，產(chǎn)率25.4%. 三甲基均三嗪在CH2Cl2溶液或者乙醇中重結(jié)晶，得到白色針狀固體產(chǎn)物.1H NMR(CD3CD2OD )δ:2.37 (s,9H ).

1.3 2,4,6-三(對(duì)甲氧基苯乙烯基)均三嗪(TMST)的合成

2 結(jié)果與討論

2.1 TMST的紅外光譜分析

2.2 紫外可見(jiàn)光譜分析

以氯仿為溶劑，濃度為1 μg/L，測(cè)得此化合物(TMST)和原料對(duì)甲氧基苯甲醛、三甲基均三嗪(TMT)的紫外-可見(jiàn)光譜，如圖2所示. 從圖上可以看出，所得產(chǎn)物TMST的最大吸收波長(zhǎng)為358 nm，比原料TMT(最大吸收波長(zhǎng)為280 nm)、對(duì)甲氧基苯甲醛(最大吸收波長(zhǎng)為 277 nm)分別紅移了78 nm和81 nm，這是因?yàn)樾潞铣傻幕衔锕曹棾潭仍鰪?qiáng)，使得π-π*躍遷的最大吸收峰發(fā)生紅移.

圖1 化合物TMST的紅外光譜Fig.1 IR of the compound TMST

(B,對(duì)甲氧基苯甲醛；C,TMT；D,TMST)圖2 TMST和原料的紫外光譜Fig.2 UV-Vis of TMST and the raw materials

2.3 轉(zhuǎn)光劑TMST的光致發(fā)光性能

入射光和發(fā)射光的狹縫寬度均為5 nm，在350 nm紫外光的激發(fā)下，測(cè)得化合物在固態(tài)時(shí)的熒光發(fā)射(em)光譜，如圖3(a)所示. 以氯仿為溶劑，濃度為1 μg/L，在 355 nm 的紫外光激發(fā)下，測(cè)得化合物在溶液中的熒光發(fā)射(em)光譜，如圖3(b)所示. 由圖3可知，不論是在溶液中還是在固態(tài)時(shí)，化合物在410 ～ 480 nm較寬范圍內(nèi)均發(fā)出較強(qiáng)的藍(lán)光. 固態(tài)時(shí)最大發(fā)射波長(zhǎng)為450 nm，在氯仿溶液中最大發(fā)射波長(zhǎng)為439 nm. 而410 ～ 480 nm的藍(lán)光恰恰處于葉綠素的藍(lán)紫光吸收帶范圍內(nèi). 如果將此化合物添加到聚乙烯農(nóng)膜中理論上有利于大棚植物光合作用的進(jìn)行.

a.固態(tài)b.溶液圖3 化合物固態(tài)時(shí)和溶液中的發(fā)射光譜Fig.3 Emission spectra of the compound in solid state and in solution

3 結(jié)論

用乙腈、無(wú)水乙醇和對(duì)甲氧基苯甲醛為起始原料合成了2,4,6-三(對(duì)甲氧基苯乙烯基)-1,3,5-均三嗪(TMST)，并且對(duì)這種化合物進(jìn)行了表征. 其熒光光譜表明，此化合物在410 ～ 480 nm 范圍內(nèi)發(fā)出較強(qiáng)的藍(lán)紫光，其中445 nm處的藍(lán)光最強(qiáng). 而410 ～ 480 nm的藍(lán)光恰恰落在葉綠素的藍(lán)紫光吸收帶范圍內(nèi). 該化合物有望作為一種新的藍(lán)光光轉(zhuǎn)換劑，若應(yīng)用到農(nóng)膜中，能有效地提高光能利用率，其光生態(tài)研究將另作報(bào)道.

參考文獻(xiàn)：

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