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木质素基偶氮化合物的合成与表征

张伟健  
【摘要】:偶氮聚合物胶体球在光存储、光开关、药物传递和控释等方面有着重要的应用前景。传统的偶氮化合物一般使用化石原料制备,如聚丙烯酰氯和苯酚衍生物。木质素是一种廉价的天然可再生资源,含有不同种类的活性官能基。利用碱木质素代替丙烯酰氯和苯酚衍生物合成木质素基偶氮化合物,兼具理论和实际意义。 本研究的主要工作是合成系列木质素基偶氮化合物,并对其进行表征和应用研究。木质素基偶氮化合物的制备流程如下:首先通过竹浆黑液酸析得到碱木质素(AL),在碱性条件下催化氧化后去除木质素苯环上的甲氧基,随后分别与苯胺、对硝基苯胺、4-氨基苯甲酸乙酯、对甲氧基苯胺、对氨基苯甲酸的重氮盐在低温下反应制得系列木质素基偶氮化合物,分别命名为AL-azo-H, AL-azo-NO_2, AL-azo-COOEt, AL-azo-OCH_3,AL-azo-COOH。产率分别约为70.5%,73.1%,72.3%,67.4%,68.0%。 紫外-可见光光谱、红外光谱、核磁共振、元素分析表征的结果表明,通过上述方法可成功制得木质素基偶氮化合物。AL-azo-H,AL-azo-NO_2, AL-azo-COOEt在不同紫外光照射时间下,紫外特征吸收峰有明显下降趋势,说明发生了顺反异构化反应,具有光响应性。而AL-azo-OCH_3和AL-azo-COOH则观察不到光响应性,可能是由于形成了氢键使产品发生交联。 产品的胶束利用透射电镜、原子力显微镜、动静态激光光散射表征了形貌和粒径。其中AL-azo-H, AL-azo-NO_2, AL-azo-COOEt可以形成空心球形胶束,AL-azo-OCH_3和AL-azo-COOH仅能形成实心球形胶束。在65℃水浴条件下加热至蒸出THF,得到的水溶液观察不到光响应性,可能是由于偶氮基团都被包裹在其胶束的内核中,没有足够的空间进行异构转换。 临界水含量及聚集百分比也利用光散射进行了研究。结果表明,随着起始浓度增大,临界水含量随之降低,且临界水含量与起始浓度的对数呈线性关系。此外,利用荧光光谱法研究不同pH值和不同盐浓度对胶束形成的影响,结果表明,增加溶液中的盐浓度,从pH7增加到10或减少到3,都能使溶液I1/I3值降低。


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