農(nóng)膜用轉(zhuǎn)光劑2，4，6—三（芴烯基）—1，3，5—均三嗪的合成

羅桂林++田林鋒++羅永清++陳兵兵++陳麗+解鶴

摘要：合成了一種新型的化合物，名稱為2，4，6-三（芴烯基）-1，3，5-均三嗪（TFT），分別運用紅外光譜、紫外光譜和分子熒光光譜探討了這種化合物的光譜特征。結(jié)果表明，在325和380 nm的紫外光激發(fā)下，此化合物在固態(tài)和溶液中均能在410～500 nm范圍內(nèi)發(fā)出較強的光，有望作為一種轉(zhuǎn)光劑應(yīng)用到農(nóng)膜中。

關(guān)鍵詞：農(nóng)膜；合成；均三嗪；轉(zhuǎn)光劑

中圖分類號：O629.32 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）24-6560-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.24.059

陽光是植物進(jìn)行光合作用的主要能量來源，近年人們已將其作為“光肥”加以研究和利用。農(nóng)用薄膜是重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，對其添加轉(zhuǎn)光劑使之具有轉(zhuǎn)光作用能夠極大的提高農(nóng)作物對太陽光的利用，增加農(nóng)業(yè)產(chǎn)量[1，2]；對農(nóng)作物來講，葉片是植物的光合作用器官，當(dāng)太陽光照射到葉子表面時，就會被植物體內(nèi)的色素所吸收[2]；生態(tài)學(xué)研究表明，400～500 nm的藍(lán)紫光和630～680 nm的紅橙光有利于植物的光合作用，而能將日光中的紫外光（280～380 nm）和被作物莖葉大量反射掉的綠黃光（510～580 nm）轉(zhuǎn)換成藍(lán)光和紅橙光的物質(zhì)則可用作農(nóng)用轉(zhuǎn)光劑加入到塑料棚膜中，以改善光質(zhì)，將這種轉(zhuǎn)光材料添加到農(nóng)用塑料薄膜中應(yīng)用到農(nóng)業(yè)上，可以提高光的利用率，達(dá)到農(nóng)作物增產(chǎn)增收，提高經(jīng)濟效益的目的[3-9]。

1，3，5-均三嗪是一個非常重要的共軛雜環(huán)母體，其衍生物是一類應(yīng)用十分廣泛的化合物。本研究以乙腈和乙醇為原料合成了 2，4，6-三甲基均三嗪，然后與芴酮反應(yīng)得到一種新的轉(zhuǎn)光劑2，4，6-三（芴烯基）-1，3，5-均三嗪（TFT），具體合成路線見圖1。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

紅外光譜測試采用美國PE Spectrum One型傅里葉紅外光譜儀（KBr壓片）；元素分析用美國PE 2400型元素分析儀；紫外光譜采用Shimadzu UV-265型紫外可見分光光度計測定；熒光光譜采用日本Shimadzu RF-5301 PC型熒光光譜儀，Varian Inova-400超導(dǎo)核磁共振儀（TMS為內(nèi)標(biāo)）；熔點由 Olympus BH-2型偏光顯微鏡觀察。

乙醇、乙腈、苯、二氯甲烷、無水碳酸鉀、冰乙酸、芴酮、甲醇均為分析純；乙醇、乙腈、苯、冰乙酸需要重蒸。

1.2 三甲基均三嗪的合成

取53 mL（1 mol）乙腈，58 mL（1 mol）無水乙醇，70 mL苯加到 500 mL三口瓶中，攪拌下通入HCl氣體，這一過程在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）結(jié)晶105 g。稱取43 g K2CO3溶于180 mL水中，與105 mL CH2Cl2溶液混合后，迅速加入52 g乙酰亞胺乙酯鹽酸鹽，攪拌10 min后，靜置，然后分出有機相，水相用60 mL CH2Cl2溶液萃取兩次。合并有機層，用無水K2CO3干燥過夜。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溶液稀釋，抽濾，去掉白色脒類副產(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（芴烯基）-1，3，5-均三嗪（TFT）的合成

在50 mL的三口燒瓶中，加入0.9 g（5 mmol）芴酮、12 mL乙醇混合均勻，攪拌使其完全溶解，然后慢慢加入8 mL乙醇、1.4 mL 10%的KOH溶液、0.2 g（1.6 mmol）均三嗪的混合溶液，滴加完后在60 ℃下回流反應(yīng)6 h后，然后在40 ℃回流反應(yīng)86 h，冷卻，抽濾，得到黃色固體0.17 g，產(chǎn)率17.45%。用苯和乙醇的混合物為展開劑，以薄層層析硅膠為吸附劑，將所得固體進(jìn)行薄層色譜分離。將所得產(chǎn)物溶于等體積混合的苯和氯仿中制成飽和溶液，室溫下緩慢揮發(fā)，可得到黃色結(jié)晶。分子式：C45H27N3 M=609 m.p：198～205 ℃。1H NMR（CDCl3），δ：7.43（6H，d）；7.36（6H，d）；7.20（6H，d）；7.17（6H，d）；6.78（3H，s）。

2 結(jié)果與分析

2.1 2，4，6-三（芴烯基）-1，3，5-均三嗪的紅外光譜

從圖2看出，1 453～1 615 cm-1強的吸收峰為苯環(huán)骨架振動和均三嗪環(huán)狀結(jié)構(gòu)的吸收，且為高度共軛結(jié)構(gòu)，吸收峰向低波方向偏移，3 100～3 000 cm-1區(qū)弱的=C-H伸縮振動，876、735 cm-1的吸收說明有均三嗪三取代，1 720、2 830 cm-1處沒有吸收峰，說明沒有酮基存在，反應(yīng)進(jìn)行完全，與目標(biāo)產(chǎn)物相符。

2.2 紫外可見光譜分析

溶劑為氯仿，濃度為1×10-6 g/L，測得此化合物（TFT）和原料芴酮、三甲基均三嗪（TMT）的紫外可見光譜，如圖3所示。從圖3可以看出，所得產(chǎn)物（TFT）的最大吸收波長為337 nm，比原料TMT（最大吸收波長為280 nm）、芴酮（最大吸收波長為252 nm）分別紅移了57、85 nm。這是因為新合成的化合物共軛程度增強，使得π-π*躍遷的最大吸收峰發(fā)生紅移，符合理論原理。

2.3 轉(zhuǎn)光劑的發(fā)光性能

入射光和發(fā)射光的狹縫寬分別為5 nm，以氯仿為溶劑，配制成濃度為1×10-6 g/L的溶液，在激發(fā)波長為380 nm的紫外光激發(fā)下，測得化合物2，4，6-三（芴烯基）-1，3，5-均三嗪（TFT）在液態(tài)狀態(tài)下熒光發(fā)射（em）光譜，如圖4。狹縫寬度不變，在325 nm的紫外光激發(fā)下，測得化合物2，4，6-三（芴烯基）-1，3，5-均三嗪（TFT）在固態(tài)狀態(tài)下的熒光發(fā)射（em）光譜，如圖5。由圖5可得，化合物在氯仿溶液中的最大發(fā)射波長為424 nm，化合物在固態(tài)時的最大發(fā)射波長為502 nm，不論是在液態(tài)或者固態(tài)時，該化合物的發(fā)射波長均可以起到改善光質(zhì)的作用，把這種化合物添加到塑料大棚農(nóng)膜中，改善太陽光照的強度，提高農(nóng)作物光合作用效率，從而達(dá)到增產(chǎn)增收的效益。

3 結(jié)論

用乙腈、無水乙醇和芴酮為起始原料合成了2，4，6-三（芴烯基）-1，3，5-均三嗪（TFT），并且對這種化合物進(jìn)行了表征。其紫外光譜最大吸收波長為337 nm，比原料芴酮紅移了85 nm；熒光光譜表明，此化合物在藍(lán)紫光范圍內(nèi)發(fā)出較強的光，這種化合物如果應(yīng)用到農(nóng)用塑料大棚膜內(nèi)，可以改善光質(zhì)，增強太陽光照度，從而提高農(nóng)作物光合作用效率，達(dá)到增產(chǎn)增收的效果，該化合物的合成及其表征為后續(xù)轉(zhuǎn)光劑的研究奠定了基礎(chǔ)。

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