專利名稱：Ab型pbz單體的關(guān)鍵中間體及其制備方法
AB型PBZ單體的關(guān)鍵中間體及其制備方法(-)技術(shù)領(lǐng)域
本申請涉及AB型PBZ新單體的中間體以及其制備方法。背景技術(shù)：
高性能纖維(High Performance Fibers)從20世紀(jì)60年代開始研發(fā)并推廣，它的出現(xiàn)使傳統(tǒng)紡織工業(yè)產(chǎn)生了巨大變革。高性能纖維具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐腐蝕和耐輻射等特點(diǎn)，主要基于航空、航天和海洋以及戰(zhàn)爭、野外和安全等方面的需求而開發(fā)的，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、航空航天及軍事等方面，其主要包括PPTA、PB1、PBO、M5(PIPD)等纖維。
聚苯并咪唑(PBI)是一種主鏈上具有咪唑雜環(huán)結(jié)構(gòu)的線性聚合物，其分子結(jié)構(gòu)上存在芳雜環(huán)結(jié)構(gòu)，所以PBI具有機(jī)械性能優(yōu)異、耐化學(xué)腐蝕、耐高溫、抗燃性等特性，其在高性能纖維、耐高溫過濾織物、離子交換樹脂材料和耐化學(xué)腐蝕材料方面有著重要的應(yīng)用。
PBI主要有四類，其分子化學(xué)結(jié)構(gòu)如下所示。
權(quán)利要求
1.一種化合物，其結(jié)構(gòu)如式(I)所示:
2.一種如權(quán)利要求1所述的化合物的制備方法，其特征在于:當(dāng)Y為CH，Z為NH時(shí)，所述的制備方法包括如下步驟: 將式(II)所示的化合物、水加入到反應(yīng)容器中，加熱至回流，開始滴加多硫化鈉溶液所述的多硫化鈉溶液是由Na2S.9H20、S和H2O按照質(zhì)量比1:0.2^0.5:2.5^4配制得到，所述多硫化鈉溶液的加入量滿足其中含有的Na2S.9Η20與化合物(II)的摩爾比為1.05^1.3:1，0.5^1.5h滴加完畢，再回流反應(yīng)1.5 3h，趁熱過濾，所得濾液冷卻后再經(jīng)過濾、干燥得化合物(I)；
3.—種如權(quán)利要求1所述的化合物的制備方法，其特征在于:當(dāng)Y為C-CH3, Z為O時(shí)，所述的制備方法包括如下步驟: (1)在反應(yīng)容器中加入90、8%的濃硫酸，降溫至10°C以下，再加入化合物(III)，待化合物(III)全部溶解后，緩慢滴加98%的濃硫酸和65%硝酸的混合液，然后在8 35°C下反應(yīng)2(T60min，反應(yīng)結(jié)束后將溶液緩慢倒入冰水中，抽濾，濾餅烘干后得化合物(II); (2)在反應(yīng)容器中加入化合物(II)、體積分?jǐn)?shù)80、5%的甲醇或乙醇水溶液以及負(fù)載量8 10%的Pd/C，將溶液加熱至回流，滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1(Γ20%的水合肼-乙醇溶液，Ih內(nèi)滴加完畢，滴加完畢后在68 78°C反應(yīng)2 5h，停止加熱，將溫度降至45 55°C并抽濾，攪拌濾液并緩慢滴加鹽酸析出未反應(yīng)完全的化合物(II )，再次過濾，蒸餾濾液，殘余液再用鹽酸精制、活性炭脫色得化合物(I);
4.如權(quán)利要求3所述的化合物制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中，化合物(III)與HNO3的摩爾比為1:2.Γ2.3 ;所述步驟⑵中化合物(II)與水合肼的摩爾比為1:2.2^2.83，化合物(II)與Pd/C的質(zhì)量比為1:0.083 0.25。
5.—種如權(quán)利要求1所述的化合物的制備方法，其特征在于:當(dāng)Y為N，Z為NH時(shí)，所述的制備方法包括如下步驟: 在反應(yīng)容器中加入化合物(II)和水，加熱至回流，加入水合肼后開始滴加多硫化鈉溶液，15 50min內(nèi)滴加完畢，后在回流溫度下反應(yīng)1.5 3h，趁熱過濾，濾餅干燥得化合物(I)；所述的化合物(II)與水合肼的投料摩爾比為1: 0.67 2，所述的多硫化鈉溶液由Na2S.9Η20、S、水按照質(zhì)量比1: 0.25、.5:3.5飛配制而成，所述多硫化鈉溶液的加入量滿足其中含有的Na2S.9H20與化合物(II)的質(zhì)量比為1.Γ .5:1 ；
6.一種化合物，其結(jié)構(gòu)如式(IV)所示:
7.—種如權(quán)利要求6所述的化合物的制備方法，其特征在于:當(dāng)Y為CH，Z為NH，R為OH時(shí)，所述的制備方法包括如下步驟: (a)將式(II)所示的化合物、水加入到反應(yīng)容器中，加熱至回流，開始滴加多硫化鈉溶液，所述的多硫化鈉溶液是由Na2S.9H20、S和H2O按照質(zhì)量比1:0.2^0.5:2.5^4配制得到，所述多硫化鈉溶液的加入量滿足其中含有的Na2S.9H20與化合物(II)的摩爾比為.1.05^1.3:1,0.5^1.5h滴加完畢，再回流反應(yīng)1.5^3h,趁熱過濾，所得濾液冷卻后再經(jīng)過濾、干燥得化合物(I);
8.—種如權(quán)利要求6所述的化合物的制備方法，其特征在于 當(dāng)Y為C-CH3, Z為O，R為H時(shí)，所述的制備方法包括如下步驟: (A)在反應(yīng)容器中加入9(Γ98%的濃硫酸，降溫至10°C以下，再加入化合物(III)，待化合物(III)全部溶解后，緩慢滴加98%的濃硫酸和65%硝酸的混合液，然后在8 35°C下反應(yīng)2(T60min，反應(yīng)結(jié)束后將溶液緩慢倒入冰水中，抽濾，濾餅烘干后得化合物(II);
9.如權(quán)利要求8所述的化合物制備方法，其特征在于:所述步驟(A)中，化合物(III)與HNO3的摩爾比為1:2.Γ2.3 ;所述步驟⑶中化合物(II)與水合肼的摩爾比為1:2.2^2.83，化合物(II)與Pd/C的質(zhì)量比為1:0.083 0.25。
10.一種如權(quán)利要求6所述的化合物(IV)的制備方法，其特征在于:當(dāng)Y為N，Z為NH，R為H時(shí)，所述的制備方法包括如下步驟: (i)在反應(yīng)容器中加入化合物(II)和水，加熱至回流，加入水合肼后開始滴加多硫化鈉溶液，15 50min內(nèi)滴加完畢,后在回流溫度下反應(yīng)1.5 3h,趁熱過濾,濾餅干燥得化合物(I);所述的化合物(II)與水合肼的投料摩爾比為1:0.67 2，所述的多硫化鈉溶液由Na2S.9H20、S、水按照質(zhì)量比1:0.25、.5:3.5飛配制而成，所述多硫化鈉溶液的加入量滿足其中含有的Na2S.9H90與化合物(II)的質(zhì)量比為1.Γ .5:1 ；
全文摘要
本發(fā)明公開了AB型PBZ單體的關(guān)鍵中間體及其制備方法，所述的AB型PBZ單體的關(guān)鍵中間體為化合物(I)和化合物(IV)，式(I)或(Ⅳ)中，Y為N，Z為NH，R為H；或Y為CH，Z為NH，R為OH；或Y為C-CH3，Z為O，R為H。所述化合物(IV)可由化合物(I)制備得到。所述的化合物(IV)可作為骨架化合物用于制備式(VIII)所示的AB型PBZ單體，AB型PBZ單體通過均縮聚即可制備PBZ纖維，避免了混縮聚制備PBZ中存在的等當(dāng)比難控制，聚合工藝復(fù)雜，聚合時(shí)間較長，及有酸性氣體生成等問題。
文檔編號C07C213/02GK103204805SQ20121056288
公開日2013年7月17日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者金寧人, 吳純鑫, 張建庭, 吳秋萍, 洪旭明 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)