含磺酸钠的二(卤代苯基)-3-硝基苯基氧膦及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种含磺酸钠的二（卤代苯基）－３－硝基苯基氧膦及其制备方法。该化合物是由二（卤代苯基）－３－硝基苯基氧膦为原料经过磺化反应得到的，结构式如右所示。该化合物含有两个卤素基团及一个硝基，可以与含有羟基、巯基等含双活泼氢的化合物在碱性条件下发生芳香亲核取代反应，得到具有氧膦基团的超支化磺化聚芳醚或超支化磺化聚芳硫醚。该类聚合物化学稳定性优良，与无机材料的相容性好，可用于质子交换膜材料或其它功能材料。其中，Ｘ＝Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ中一种。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种化工
的化合物及其制备方法，具体是一种含磺酸钠的 二 (卣代苯基)-3_硝基苯基氧膦及其制备方法。
技术介绍
质子交换膜燃料电池是目前能源研究领域的热点之一，而质子交换膜是其中的 关键组件，受到广泛关注。多种不同结构的质子交换膜材料已被陆续制备出来，其 性能已得到深入表征，显示出潜在的应用前景。超支化聚合物是近年来凸现的研究 热点，它是一类具有特殊三维结构的树枝状分子。与线性聚合物相比，它具有许多 独特的优点，如溶解性好，粘度小，易加工，具有大量末端官能团，其在各个方面 的应用为人们所关注。经对现有技术的文献检索发现，Pak， S. J.等在《Polymer》(聚合物)(1993 年34巻，885-95)上发表的"Synthesis and characterization of novel toughened thermosets derived from pendent amines on the backbone of poly(arylene ether sulfones)"(从侧链含有氨基的聚苯醚砜衍生出的新型热固性树脂的合成与表征) 报道了一种含有与本专利技术中含磺酸钠的二 (卤代苯基)-3-硝基苯基氧膦相似结构的 热固性树脂，但该树脂中不含磺酸基团，在质子交换膜领域不具应用前景；也没有 将该结构引入到超支化聚合物中。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种含磺酸钠的二 (卤代苯基)_3-硝基苯基 氧膦及其制备方法。本专利技术制备的化合物可与含有羟基、巯基等含双活泼氢的化合 物聚合制备具有氧膦结构的超支化磺化聚芳醚或超支化磺化聚芳硫醚，能用作质子 交换膜或其它功能材料。本专利技术是通过以下技术方案实现的本专利技术所涉及的含磺酸钠的二 (卤代苯基)-3-硝基苯基氧膦，其结构式如下:<formula>formula see original document page 4</formula>本专利技术所涉及的含磺酸钠的二 (卤代苯基)_3-硝基苯基氧膦制备方法，具体如 下向装有搅拌器的三口瓶中加入二 (卤代苯基)-3_硝基苯基氧膦和磺化剂，在零 度至室温下搅拌，反应温度逐步升高，反应完全后，将反应液倒入冰水混合物中， 溶液调至中性，然后将混合物中水用旋转蒸发仪蒸干，所得粗产物用溶剂溶解，过 滤除去无机盐，滤液用活性炭脱色，脱色后的溶液用旋转蒸发仪蒸干并放入真空烘 箱烘干，再重结晶得到金黄色晶体产物，即含磺酸钠的二(卤代苯基)-3-硝基苯基 氧膦。本专利技术的反应温度为室温至200 。C，反应时间为0. 5小时至70小时。 本专利技术的磺化剂为发烟硫酸、氯磺酸、三氧化硫或三氧化硫溶液。 本专利技术中粗产物溶解并滤除去无机盐所用溶剂为甲醇、乙醇或丙酮。 本专利技术中产物重结晶用溶剂为甲醇、乙醇、丙酮或它们的水溶液。 本专利技术合成的化合物是以二 (卤代苯基)_3-硝基苯基氧膦为原料，通过磺化反 应制备得到的，其化学反应方程式可表述如下<formula>formula see original document page 4</formula>由本专利技术化合物制备的磺化超支化聚苯醚具有较高的磺化度，质子传导率高； 与传统的线性磺化聚合物相比，该系列超支华聚合物具有更好的溶解性和较低的粘 度，易于加工，大量的末端官能团可用于进一步改性；同时氧膦基团的引入可以提 高该系列聚合物与无机材料的相容性，有利于制备聚合物和无机材料的复合材料。 因此，本专利技术制备的化合物在质子交换膜或其他功能材料领域具有良好的应用前景。附图说明图l二 (3-磺酸钠-4-氟苯基)-3'-硝基苯基氧膦的红外光谱IR(KBr)曲线图 图2二 (3-磺酸钠-4-氟苯基)-3'-硝基苯基氧膦的核磁谱图^ NMR曲线图 具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的实施例作详细说明本实施例在以本专利技术技术方案为 前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围 不限于下述的实施例。实施例1:向装有机械搅拌器的50ml三口瓶中加入6ml 50%的发烟硫酸和5克二(4-氟苯 基)-3-硝基苯基氧膦，在室温下搅拌，缓慢升温到9(TC,在9(TC下反应4小时，在 11(TC下反应5小时。将反应液倒入冰水混合物中，用氢氧化钠将溶液调至中性，然 后将混合物中的水用旋转蒸发仪蒸干，所得粗产物用甲醇溶解，过滤除去无机盐后 用活性炭脱色，脱色后的溶液用旋转蒸发仪蒸干并放入真空烘箱烘干，再用乙醇重 结晶得到金黄色晶体产物，产率39%。产物的红外光谱和'H醒R谱确认它为目标产物。具体表征结果如下图1是二 (3-磺酸钠-4-氟苯基)-3'-硝基苯基氧膦的红外谱图(KBr):其中 1212 cm—1、 1084 cnf1为-S03Na的特征吸收峰，1532 cnf1、 1356 cnf1为〉02的特征 吸收峰，1210 cr^处的峰为P=0的特征吸收峰。图2是二 (3-磺酸钠-4-氟苯基)-3'-硝基苯基氧膦的^丽R谱(以DMS0-d6 为溶剂)，其中各个峰的归属在谱图中已标明。 实施例2:向装有机械搅拌器的50ml三口瓶中加入6ml 50%的发烟硫酸和5克二(4-氟苯 基)-3-硝基苯基氧膦，在室温下搅拌，缓慢升温到8(TC，在8(TC下反应10小时， 在90"C下反应3小时，在11(TC下反应4小时。将反应液倒入冰水混合物中，用氢 氧化钠将溶液调至中性，然后将混合物中的水用旋转蒸发仪蒸干，所得粗产物用乙 醇溶解，过滤除去无机盐后用活性炭脱色，脱色后的溶液用旋转蒸发仪蒸干并放入 真空烘箱烘干，再用乙醇重结晶得到金黄色晶体产物，产率45%。实施例3:向装有机械搅拌器的50ml三口瓶中加入12ml 50%的发烟硫酸和10克二(4-氟 苯基)-3-硝基苯基氧膦，在室温下搅拌，缓慢升温到9(TC，在90'C下反应5小时， 在11(TC下反应8小时。将反应液倒入冰水混合物中，用氢氧化钠将溶液调至中性， 然后将混合物中的水用旋转蒸发仪蒸干，所得粗产物用丙酮溶解，过滤除去无机盐 后用活性炭脱色，脱色后的溶液用旋转蒸发仪蒸干并放入真空烘箱烘干，再用甲醇 重结晶得到金黄色晶体产物，产率33%。权利要求1.一种含磺酸钠的二(卤代苯基)-3-硝基苯基氧膦，其特征在于，结构式如下id="icf0001" file="S2007101718885C00011.gif" wi="47" he="20" top="5" left = "5" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="no"/>其中，X＝F，Cl，Br，I中一种。2. —种如权利要求1所述的含磺酸钠的二 (卤代苯基)-3-硝基苯基氧膦的制备 方法，其特征在于，向装有搅拌器的三口瓶中加入二 (卤代苯基)-3-硝基苯基氧膦 和磺化剂，在零度至室温下搅拌，反应温度逐步升高，反应完全后，将反应液倒入 冰水混合物中，溶液调至中性，然后将混合物中水用旋转蒸发仪蒸干，所得粗产物 用溶剂溶解，过滤除去无机盐，滤液用活性炭脱色，脱色后的溶液用旋转蒸发仪蒸 干并放入真空烘箱烘干，再重结晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含磺酸钠的二（卤代苯基）－３－硝基苯基氧膦，其特征在于，结构式如下：＊＊＊其中，Ｘ＝Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ中一种。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张春杰，肖谷雨，颜德岳，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]