專利名稱：與甲基丙烯酸酯連接的可光致異構(gòu)化的發(fā)色團(tuán)，它的合成方法和中間體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可光致異構(gòu)化的發(fā)色團(tuán)，它的合成方法和中間體。
技術(shù)背景對(duì)光反應(yīng)變色的化合物在許多產(chǎn)品，包括太陽鏡，新奇物品，以及 高科技物品如數(shù)據(jù)儲(chǔ)存介質(zhì)的生產(chǎn)中均受到關(guān)注。雖然對(duì)光反應(yīng)變色的 物質(zhì)一般都是以摻雜的染料的形式使用，然而采用共價(jià)地連接到其基質(zhì)上的光致異構(gòu)化發(fā)色團(tuán)(photochrome)卻具有若干優(yōu)勢(shì)。例如，可獲得 較高的濃度和更好的穩(wěn)定性。在三維光儲(chǔ)存中，介質(zhì)通常是有機(jī)材料， 其含有共價(jià)地連接或嵌入在基質(zhì)中的發(fā)色團(tuán)(分子數(shù)據(jù)儲(chǔ)存成分)(見 WO 01/73,769和US 5,268,862) 。 WO 01〃3，769特別地揭露了 1,2-二苯乙 烯衍生物在三維光存儲(chǔ)器中作為有效的發(fā)色團(tuán)(WO 01/73,779)。由發(fā) 色團(tuán)構(gòu)成的對(duì)光反應(yīng)變色的介質(zhì)在適當(dāng)?shù)墓饣瘜W(xué)激發(fā)下，經(jīng)歷或催化態(tài) 的轉(zhuǎn)變(例如，通過異構(gòu)化)。這種改變?cè)试S數(shù)據(jù)的記入("寫入")?？?以為聚合物的基質(zhì)(如在WO 03/070,689中所描述的)應(yīng)向介質(zhì)提供所需 的機(jī)械性能，最好應(yīng)基本上為惰性，且不負(fù)面干預(yù)光學(xué)過程。1，2-二苯乙 烯已知具有雙光子截面和短壽命的激發(fā)態(tài)(O.lns)。這些性能有利于在 存儲(chǔ)器上寫入信息，并進(jìn)一步從存儲(chǔ)器上讀取信息。1，2-二苯乙烯的順式 和反式異構(gòu)體均具有對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和防止信息丟失非常重要的高的熱 穩(wěn)定性。然而，如在PCT/IL2006/000054中所揭露的，介質(zhì)對(duì)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和取回 對(duì)敏感性卻受到基質(zhì)性能的影響。任何的光化學(xué)過程都在 一定程度上依 賴于它的微環(huán)境，例如在簡(jiǎn)單情況中依賴于溶劑化顯色效應(yīng)。然而，在光數(shù)據(jù)儲(chǔ)存中，微環(huán)境的效應(yīng)更大。為使發(fā)色團(tuán)在兩種代表不同數(shù)據(jù)狀 態(tài)的形式之間轉(zhuǎn)換，發(fā)色團(tuán)必須經(jīng)歷化學(xué)轉(zhuǎn)化，這可能要求一定的反應(yīng) 體積來獲得反應(yīng)轉(zhuǎn)換態(tài)。反應(yīng)體積是指反應(yīng)速率(從而是介質(zhì)的敏感 度)高度依賴于發(fā)色團(tuán)的微環(huán)境的自由體積和粘度。類似的，反應(yīng)轉(zhuǎn)換 態(tài)的存在表明，反應(yīng)速率可高度依賴于微環(huán)境的化學(xué)組成，這是由于在 轉(zhuǎn)換態(tài)和纟敖環(huán)境之間的相互作用可降^f氐轉(zhuǎn)化態(tài)能量。PCT/IL2006/000051揭露了具有高濃度的發(fā)色團(tuán)的光數(shù)據(jù)介質(zhì)。這種 具有高濃度的活性發(fā)色團(tuán)的介質(zhì)有助于及提高數(shù)據(jù)的寫入。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是基于這樣的事實(shí)，即獨(dú)特的可光致異構(gòu)化的發(fā)色團(tuán)可被合 成并通過烷基間隔基而共價(jià)地連接到曱基丙烯酸酯基上。這樣的單體可 進(jìn)一步與(烷基)丙烯酸酯或其他單體，如苯乙烯或順丁烯二酰亞胺發(fā) 生共聚，給出含有可光致異構(gòu)化側(cè)基的聚合物基質(zhì)。因此，本發(fā)明是關(guān)于式(I)的連接到曱基丙烯酸酯上的可光致異構(gòu) 化的化合物，其中，R是氫或甲基，R!是CH3，CH2CH3,(CH2)2CH3,或(CH2)3CH3。連接到甲基丙烯酸酯上的可光致異構(gòu)化的二氰基取代的雙鍵化合物 可以是順式或反式幾何構(gòu)型。本發(fā)明進(jìn)一步涉及用于合成式(I)化合物的方法。在第一種實(shí)施方 式，提供了用于制備式(I)化合物的商業(yè)規(guī)模的方法，包括以下步驟a) —f):a)使4-羥基苯甲醛與二氫吡喃反應(yīng)，得到相應(yīng)的式(A)的4-四氬 吡喃(THP)-苯曱醛b)使4-四氫吡喃-苯甲醛(A)與4-烷氧苯基乙腈在堿存在下反應(yīng), 得到式(B)的單腈(mononitrile ):c)使式(B)的單腈與氰化鈉在二曱基曱酰胺中反應(yīng)，得到式 (C)的二腈d)在醋酸銅水合物存在下，通過使用溫和的堿從式(C)的二腈中 抽取兩個(gè)氫原子，得到以順式和反式混合的式(D)化合物；從(D)中 除去四氫吡喃基團(tuán)，得到以順式和反式混合的式(E)化合物；通過在二 氯苯存在下加熱順式/反式-(E),對(duì)反式異構(gòu)體進(jìn)行富集，得到主要為 反式-(F) (t-(F))的化合物<formula>formula see original document page 10</formula>e)使t-(F)與l-氯-3-溴丙烷在堿存在下反應(yīng)，得到式(G)化合物:<formula>formula see original document page 10</formula>A是氯或溴原子;f)使式(G)化合物與丙烯酸(R=H) /曱基丙烯酸(R=CH3)在堿 存在下反應(yīng)，得到式(I)化合物在第二種實(shí)施方式中，方法包括在12， NaOMe/MeOH存在下，于低 溫下同型連接兩個(gè)4-曱氧苯基乙腈分子，得到式(II)的4，4，-二曱氧基-a，a-二腈基1,2-二苯乙烯；<formula>formula see original document page 11</formula>通過在AlCB/吡。定和DCB存在下加熱式(n)化合物，使之發(fā)生去 甲基化，得到式(III)的4，4，-二羥基-a,a-二腈基l,2-二苯乙烯；<formula>formula see original document page 11</formula>在堿存在下，在丙酮中用R1I對(duì)式(III)的化合物進(jìn)行單烷基化，得 到式(IV)的4-烷氧基-4，-羥基-a,a-二腈基l,2-二苯乙烯；<formula>formula see original document page 11</formula>(IV)在含堿的丙酮的存在下，使式(IV)的化合物與丙烯酸3-溴丙酯反 應(yīng)，得到式(I)化合物 <formula>formula see original document page 11</formula>iii)<formula>formula see original document page 12</formula>本發(fā)明還進(jìn)一步涉及由與其他單體共聚的式(I)的化合物組成的. 維光存儲(chǔ)器。


為了便于理解發(fā)明以及示例如何在實(shí)踐中得以運(yùn)用，下面將僅通過非限制性的實(shí)施例并參照附圖描述優(yōu)選的實(shí)施方案，其中圖1示出了在254 nm的DMSDC紫外輻射的效果。展示了從反式異 構(gòu)體(在260nm處的低吸收度)通過順式異構(gòu)體變?yōu)榉?在260nm的高 吸收度)。圖2示出了在460 nm輻射的MSDC的紫外光i普(經(jīng)輻射產(chǎn)生的變 化)。在該波長(zhǎng)處，發(fā)色團(tuán)不產(chǎn)生吸收，因此觀察到的光化學(xué)是非線性 過程的結(jié)果。圖3是三種a,a-二腈基1,2-二苯乙烯在乙醇中的紫外光鐠。圖4示出了對(duì)4,4，-二羥基-a,oc-二腈基1，2-二苯乙烯去質(zhì)子化后導(dǎo)致 100nm的紅移，且電荷轉(zhuǎn)移譜帶增強(qiáng)。圖5示出了由NMR確定的升溫下，從順式-DMSDC向順式-反式 (DMSDC)平衡的弛豫。圖6示出了趨向DMSDC的異構(gòu)體平衡的方法的熱速率的阿雷尼烏斯圖。圖7是得到本發(fā)明的可光致異構(gòu)化的發(fā)色團(tuán)4-乙氧基，4，-羥基-a,a-二 腈基1,2-二苯乙烯的反應(yīng)步驟的圖示。圖8示出了合成中間體(II-l )的三種可能的途徑；Heck法； Sonogashira法；以及縮合法。圖9示出了式(XX)中間體合成的圖示。
具體實(shí)施方式
如上所述，本發(fā)明涉及的是連接到(烷基)丙烯酸酯單元上的可光 致異構(gòu)化的發(fā)色團(tuán)，該發(fā)色團(tuán)可進(jìn)一步與其他的單體如苯乙烯或順丁烯 二酰亞胺共聚以形成含有可光致異構(gòu)化的發(fā)色團(tuán)的聚合物基質(zhì)，其中， 獲得的聚合物作為3維光存儲(chǔ)器。理想的發(fā)色團(tuán)應(yīng)能容易地經(jīng)歷光反應(yīng)。 對(duì)各種合成的1,2-二苯乙烯衍生物以及1,2-二苯乙烯自身進(jìn)行了該項(xiàng)關(guān)鍵 性能的檢驗(yàn)。在水銀燈(254nm)下，所以檢驗(yàn)的化合物(反式)均經(jīng)歷 了向菲的形式的轉(zhuǎn)化，這要求光致異構(gòu)化到順式形式，然后通過氧化光 致異構(gòu)化到菲。圖1中展示了在輻射下，化合物反式4,4，-二甲氧基-00，01-二腈基1，2-二苯乙烯(DMSDC)的變化。UV光譜展示了這254 nm的輻 射下，從反式(在260 nm的低吸收度)異構(gòu)體通過順式異構(gòu)體到菲(在 260 nm的高吸收度)的變化。該過程對(duì)于4，4，-二曱基-a，a-二腈基1，2-二 苯乙烯(MSDC)更快，但對(duì)羧酸(數(shù)據(jù)未顯示)卻慢得多，這大概是因 為它們?cè)诜词綍r(shí)形成穩(wěn)定的分子內(nèi)二聚體的緣故。由于這樣的化學(xué)轉(zhuǎn)變 是不期望的，因此尋求了不同的光化學(xué)，結(jié)果用460 nm的激光輻射進(jìn)行 了光致異構(gòu)化。發(fā)色團(tuán)在該波長(zhǎng)下不吸收，因此，任何的光化學(xué)均是非線性過程的結(jié)果。發(fā)現(xiàn)了當(dāng)使用非氯化溶劑時(shí)，可以完全避免菲的形 成。然而，大多數(shù)被檢驗(yàn)的發(fā)色團(tuán)的異構(gòu)化都極其緩慢，或者根本就不 發(fā)生。只有具有腈直接連接到中央雙鍵上的1，2-二苯乙烯衍生物，例如MSDC可以顯著的速率發(fā)生轉(zhuǎn)變(圖2)。為了從a，oc-二腈基1，2-二苯乙烯家族中找出最優(yōu)化的發(fā)色團(tuán)，對(duì)三種化合物MSDC (4，4，-二曱基-a，a-二腈基1,2-二苯乙烯)，DMSDC (4,4，-二甲氧基-a，a-二腈基1,2-二苯乙烯)，和TMSDC (3,4,3'，4，-四甲氧基-a,a-二腈基1,2-二苯乙烯)進(jìn)行了進(jìn)一步的研究。對(duì)MSDC發(fā)色團(tuán)的分析揭示了其具有較高的(高于DMSDC)異構(gòu)化能壘，需要較短的"讀取"和"寫入"波長(zhǎng)，而這就需要更昂貴的不容易獲得的激光二極管。TMSDC具有較低的(低于DMSDC)異構(gòu)化能壘。結(jié)果是明顯較低的熱穩(wěn)定性導(dǎo)致了在盤上的較短的儲(chǔ)存時(shí)間，這是由于儲(chǔ)存信息的保存時(shí)間僅為在DMSDC基的盤上的保存時(shí)間的一小段。TMSDC比DMSDC對(duì)升溫更為敏感。這就需要比DMSDC更長(zhǎng)的讀取和寫入波長(zhǎng)，從而造成較低的數(shù)據(jù)密度和在工作裝置上的傳送速率。如圖3所示，所有三種受岸企驗(yàn)的化合物均在UV-藍(lán)附近展示出吸收度的帶。對(duì)大范圍的濃度內(nèi)的帶強(qiáng)度的檢驗(yàn)表明，其遵守比爾定律，這說明沒有分子內(nèi)相互作用，如聚集的發(fā)生。隨著端基的給電子能力的增強(qiáng)(MSDCXDMSDCXTMSDC)，該譜帶向更高波長(zhǎng)移動(dòng)。在屬于這個(gè)家族中的另一種化合物4,4，-二羥基-a,a-二腈基1,2-二苯乙烯中尤其顯示出了向長(zhǎng)波長(zhǎng)吸收的移動(dòng)以及增加到供體-受體-供體(DAD)能力。該化合物可原位發(fā)生去除質(zhì)子化，產(chǎn)生供體增強(qiáng)的二價(jià)陰離子。去除質(zhì)子使得整個(gè)i普?qǐng)D紅移100nm (圖4)。檢-驗(yàn)了三種發(fā)色團(tuán)MSDC， DMSDC和TMSDC的光控開關(guān)(photoswitching)性能。用460 nm的激光輻射發(fā)色團(tuán)的反式異構(gòu)體，得到的轉(zhuǎn)換為順式異構(gòu)體的程度分別為MSDC為0%, DMSDC為18%，以及TMSDC為33%。類似的在514 nm的低能量給出的轉(zhuǎn)化率為DMSDC為18%， TMSDC為27%。在600 nm對(duì)順式異構(gòu)體輻射時(shí)，MSDC無轉(zhuǎn)化，DMSDC只有很小百分比的轉(zhuǎn)化，當(dāng)有18。/。的TMSDC轉(zhuǎn)化為反式異構(gòu)體。所有的這些結(jié)果都表明，較強(qiáng)的DAD-構(gòu)造導(dǎo)致更好的 光異構(gòu)體間的互變(在3D光存儲(chǔ)器中的"寫入"和"擦去，，過程)。由于其 慢的異構(gòu)化，MSDC似乎只適合WORM-型裝置(單向?qū)懭?，也可以具 有用熱或強(qiáng)燈同時(shí)擦去整個(gè)記憶的選擇。所有的可異構(gòu)化的系統(tǒng)均緩慢 地回復(fù)到異構(gòu)體的平衡態(tài)，而這個(gè)過程可通過提高溫度而得以加快。定 性研究表明，順式異構(gòu)體比反式異構(gòu)體更不穩(wěn)定(平衡更接近反式一 側(cè))。平衡點(diǎn)在180。C下準(zhǔn)確測(cè)量，假設(shè)AG是與溫度有關(guān)的，從而可通 過使用等式AG=-RTlnK來估計(jì)其它溫度下的平衡點(diǎn)。經(jīng)計(jì)算，DMSDC 在442K的AG為4.4kJmol-l。然后在升溫下，由NMR測(cè)量PhN02中的 順式發(fā)色團(tuán)向平衡混合物的異構(gòu)化(圖5)。由NMR實(shí)驗(yàn)獲得的弛豫曲 線可計(jì)算出達(dá)到平衡的弛豫速率，假設(shè)這是一級(jí)單分子反應(yīng)。假設(shè)依賴 于溫度的速率遵從阿雷尼烏斯關(guān)系，這些數(shù)據(jù)可被外推到環(huán)境和工作溫 度，圖6中示出了 DMSDC的例子。MSDC， DMSDC，和TMSDC在向平 衡的弛豫達(dá)到10%的時(shí)間分別是在室溫下(295。K)約1000, 200，和30 年，在穩(wěn)定的高操作溫度下(325°K)分別是約15年，4年，和6個(gè)月。 這些數(shù)據(jù)表明TMSDC不適合作為長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存。應(yīng)當(dāng)注意到是，向平 衡的弛豫不是真正的化學(xué)過程，而是反式-到-順式的過程與順式-到-反式 的過程的混合。計(jì)算出的弛豫速率等于這兩個(gè)過程加和在一起的速率。 由于平衡常數(shù)是在這兩種速率之間的比率，可使用阿雷尼烏斯等式將它 們分離，以計(jì)算異構(gòu)化過程的基態(tài)活化能。對(duì)DMSDC而言，發(fā)現(xiàn)反式-到-順式的過程與順式-到-反式的過程的分別為約92 kJ mol-l和88 kJ mol-1。將這些數(shù)據(jù)與1,2-二苯乙烯的順式-反式Ea (活化能)154kJmol-l相 比。在DMSDC中發(fā)現(xiàn)了在穩(wěn)定性和光致異構(gòu)化性之間的最佳平衡。 MSDC更適合用作真正的WORM存儲(chǔ)器。在a，a-二腈基1，2-二苯乙烯系 列中展示出最佳異構(gòu)化性的TMSDC的熱穩(wěn)定性卻低得無法接受。因此，上述對(duì)三種a,a-二腈基1,2-二苯乙烯化合物的分析表明了相對(duì)于其他兩種 以上提及的發(fā)色團(tuán)而言，本發(fā)明的4-烷氧基(甲基，乙基，丙基，丁基， 或戊基),4，-羥基-a,a-二腈基1，2-二苯乙烯化合物(DMSDC)更為優(yōu)秀， 是優(yōu)選的發(fā)色團(tuán)。因此，本發(fā)明的三維光存儲(chǔ)器含有作為可光致異構(gòu)化 的化合物4,4，-二烷氧基-a，a-二腈基1，2-二苯乙烯，其中， 一個(gè)烷氧基是 甲基或乙基，另一個(gè)連接到可聚合基團(tuán)，如丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯 上，并可與丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯發(fā)生聚合以形成相應(yīng)的具有側(cè)基4，-烷氧基-a，a-二腈基1，2-二苯乙烯的聚合物。所得的三維光存儲(chǔ)器是由至 少兩種以上的單體共聚合反應(yīng)合成的聚合物。可光致異構(gòu)化的化合物通 過間隔基(CH2)3連接到曱基丙烯酸酯基上，形成第一單體4-烷氧基(曱 基或乙基)-4，- (3-曱基丙烯?；?丙氧基)-a,a-二腈基1,2-二苯乙烯。 另一單體可以是如甲基丙烯酸甲酯。它們的共聚合反應(yīng)產(chǎn)生了期望的三維光存儲(chǔ)器。其它類似的發(fā)色團(tuán)也被發(fā)現(xiàn)不如(I)活潑。實(shí)驗(yàn)顯示，其中的醚取 代基被酯、氨基甲酸酯和磺酸酯代替的類似化合物的雙光子異構(gòu)化進(jìn)行 得非常緩慢。具有胺取代基的1,2-二苯乙烯衍生物能夠進(jìn)行很好的異構(gòu) 化，但發(fā)現(xiàn)它們?cè)跓釀?dòng)力學(xué)上不穩(wěn)定，且它們的光吸收度的帶部分地削 弱了它們的熒光。用于式(I)化合物合成的商用方法包括示例于圖解A中的6個(gè)連 續(xù)步驟，其中每一步的產(chǎn)物可被純化。困解A:步驟l:4-HBA DHP 4-THP-BA<formula>formula see original document page 17</formula>另一種合成式(I)化合物的方法按如下方式進(jìn)行(圖7)。同型連 接起始材料4-曱氧苯基乙腈，主要產(chǎn)生反式-4，4，-二甲氧基-a，ot-二腈基 1，2-二苯乙烯(AS-31)。產(chǎn)物經(jīng)過脫曱基，得到4,4，-二羥基-a,a-二腈基 1,2-二苯乙烯(AS-38),其又進(jìn)一步進(jìn)行單烷基化得到4-乙氧基，4，-羥 基-a,a-二腈基1，2-二苯乙烯(AS-46),其與曱基丙烯酸3-溴丙酯(AS 45)反應(yīng)，得到期望的單體4-乙氧基-4，- (3-(曱基丙烯?；?丙氧基)-a,a-二腈基1,2-二苯乙烯(AS-47)。所得化合物4-乙氧基-4，- (3-(曱基 丙烯?；?丙氧基)-a,a-二腈基1,2-二苯乙烯(I; 定為AS-47 )經(jīng)分 離，得到反式異構(gòu)體。4,4'-二烷氧基-a,a-二腈基1,2-二苯乙烯，特別是4-乙氧基-4，-烷氧基-a,a-二腈基 1,2-二苯乙烯(其中的4，基團(tuán)連接到曱基丙烯酸酯上)的優(yōu) 勢(shì)體現(xiàn)在它們的機(jī)械和化學(xué)穩(wěn)定性和光學(xué)參數(shù)上。烷氧基(甲基，乙 基，丙基，丁基或戊基)a,a-二腈基1,2-二苯乙烯在高至250。C的溫度 下，仍具有化學(xué)穩(wěn)定性。由連接到曱基丙烯酸酯上的烷氧基(甲基，乙 基，丙基，丁基或戊基)a,a-二腈基1,2-二苯乙烯與乙烯基單體的共聚物 在-70。C到十90。C的溫度范圍里均是化學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定的。與摻雜的(無連 接)類似物的情況相比，在發(fā)色團(tuán)和丙烯酸聚合物之間的共價(jià)鍵顯著降 低了擴(kuò)散速率。兩種異構(gòu)態(tài)之間的90kJ/mol的能壘(活化能)保證了 4,4，-二烷氧基-a,a-二腈基1，2-二苯乙烯的化合物的熱異構(gòu)化可在從室溫到60°C內(nèi)都可忽略，而該化合物將保持著它的異構(gòu)態(tài)許多年(約50年)。 由于常規(guī)室內(nèi)照明的單光子吸收，在亞500nrn區(qū)域的高吸收度系數(shù)保證 了整體材料中的異構(gòu)化僅在非常慢的速率下發(fā)生。所得聚合物盤的機(jī)械 穩(wěn)定性使得用于快速數(shù)據(jù)操作(讀取和寫入)能夠在盤高速旋轉(zhuǎn)下進(jìn) 行。并且，在1，2-二苯乙烯體系中，雙光子異構(gòu)化僅包括兩個(gè)明顯不同的 狀態(tài)，即順式和反式，而沒有閉環(huán)的副反應(yīng)發(fā)生。由聚合物構(gòu)成的盤對(duì) 水、短鏈醇、弱酸和堿均穩(wěn)定。出于反應(yīng)性、在其它用于聚合化的單體 中的溶解性、柔韌性以及分子量考慮，在發(fā)色團(tuán)和曱基丙烯酸酯之間有3 個(gè)碳原子的連接基是最佳的。應(yīng)當(dāng)注意，在WO 03/03/070,689中描述的導(dǎo)致在60°C (MMA的沸點(diǎn)是100°C)時(shí)有2.5 (wt。/。)的不溶于MMA 中。更短的鏈接將賦予無法接受的反應(yīng)性和不柔韌的鏈接，而更長(zhǎng)的鏈 接將增加單體的分子量，意味著其不能用在如此高的摩爾濃度下。此 外，其它長(zhǎng)度的連接基有改變發(fā)色團(tuán)的微環(huán)境和溶解性的危險(xiǎn)，從而可 導(dǎo)致合成上的難度(用低分子量的材料作為丙基連接基價(jià)廉，且由于可 用蒸餾方法處理故容易處理)。另一個(gè)因素是形成烷氧基尾(Rl)的烷 基鏈的長(zhǎng)度。較長(zhǎng)的烷基鏈，例如丙基，會(huì)相對(duì)于甲基而增加溶解性。 系統(tǒng)的光學(xué)參數(shù)如下。寫入(異構(gòu)化)在650-670nm范圍內(nèi)一即可商業(yè) 獲得的DVD激光二極管的范圍一通過雙光子吸收實(shí)現(xiàn)。讀取(熒光)在 650-670nm范圍內(nèi)一即可商業(yè)獲得的用于DVD記錄的激光二極管的范 圍一以及在770-810nm范圍內(nèi)一即可商業(yè)獲得的用于CD記錄的激光二極 管的范圍一通過雙光子吸收實(shí)現(xiàn)。熒光光語的范圍在480-620 nm—顯著 不同于吸收和激發(fā)波長(zhǎng)，這使得能夠容易地區(qū)分信號(hào)和反射的激光，并 獲得有效的信號(hào)收集。基于丙烯酸聚合物的盤具有高度的透明性和低的 雙折射(例如，相對(duì)于聚碳酸酯和聚苯乙烯)。特別的，用MSDC和DMSDC進(jìn)行的寫入和讀取實(shí)驗(yàn)均使用脈沖的商用660 nm (DVD)激光二 極管輻射進(jìn)行，并通過商業(yè)的DVD棱鏡聚焦到亞微米點(diǎn)。對(duì)于DMSDC 系統(tǒng)，讀取熒光信號(hào)(660nm(DVD)或780nm(CD)激光二極管輻射的雙 光子吸收)由于選擇性的寫入而顯著改變。由于先前的寫入帶來的熒光 信號(hào)改變的程度(調(diào)制深度)依賴于激光脈沖速率，脈沖寬度和功率， 激光束性能，聚焦光學(xué)器件，激光器驅(qū)動(dòng)參數(shù)等，以及介質(zhì)參數(shù)(發(fā)色 團(tuán)濃度，光學(xué)性能，基質(zhì)等)和信號(hào)收集系統(tǒng)。采用寫入時(shí)間2-3秒，獲 得最大達(dá)10%的調(diào)制深度。與DMSDC不同的時(shí)，當(dāng)使用MSDC時(shí)，讀 取熒光信號(hào)不會(huì)由于選擇性寫入而改變，這即使是通過在相同光學(xué)設(shè)置 下寫入波長(zhǎng)時(shí)的輻射是超過100s也不會(huì)改變。因此，這表明了 DMSDC 使用商業(yè)DVD激光二極管和商業(yè)DVD棱鏡在寫入效率上優(yōu)于MSDC (約高30倍)。雙光子吸收保_〖正了熒光(讀取)和異構(gòu)化(寫入)過程 的高的空間選擇性，和低的來自相鄰樣品體積單元中的串?dāng)_(crosstalk) 。這對(duì)于高密度數(shù)據(jù)寫入和讀取來說是必不可少的。應(yīng)當(dāng)理解，獲得本發(fā)明的三維光存儲(chǔ)器的生產(chǎn)方法并不限于聚合方 法。本發(fā)明所得的丙烯酸聚合物的基質(zhì)可通過澆鑄法或通過壓模法制 得。前面的生產(chǎn)方法，即澆鑄法是小型體積到中型體積生產(chǎn)所選的方 法，而注才莫或壓;f莫法可用于大型體積的生產(chǎn)。如上所述，其中尾基R是乙基，間隔基X是l，3-丙基，可聚合基團(tuán) P是曱基丙烯?；?當(dāng)它已知為"eMMA"時(shí))的化合物(I)被發(fā)現(xiàn)極有希 望作為下一代數(shù)據(jù)儲(chǔ)存介質(zhì)。此分子核心處的發(fā)色團(tuán)由于它的大的雙光 子吸收界面，它的有效的和熱不可逆的對(duì)光反應(yīng)變色，它的大的斯托克 司頻移，以及其他一些性能而非常特別。然而，為了成功地商業(yè)化含有(I)的產(chǎn)品，必須能夠達(dá)到數(shù)噸的制 造量且在低成本下制造。如上所述，本發(fā)明關(guān)注的是用于合成式(I)化合物的改善的6步方法。本發(fā)明還關(guān)注另一種先前描述過的合成(I)的 方法(WO 03/070,689)的替代方法，WO 03/070,689的方法經(jīng)證明產(chǎn)率低， 昂貴，采用了對(duì)環(huán)境造成破壞的試劑，且不能規(guī)?；?。例如，圖7中描述 的合成基于使用大量的分子碘作為氧化劑，通過統(tǒng)計(jì)的方法向分子中引 入不對(duì)稱性，使用硅膠進(jìn)行純化，并需要蒸餾對(duì)溫度敏感的材料，這一 過程不能升級(jí)為大批量的生產(chǎn)。由于本發(fā)明關(guān)注的是從關(guān)鍵中間體2,3-雙(4-羥基-苯基)-丁-2-烯二 腈和L-X-P合成化合物(I)的改進(jìn)，其中，L是離去基團(tuán)，特別是溴，X 是(CH2)3， P是可聚合基團(tuán)，特別是丙烯酸或甲基丙烯酸部分，它們一起 在威廉森(Williamson)條件下反應(yīng)得到最終產(chǎn)品。產(chǎn)率(實(shí)施例1)很 高。圖8中給出了三種合成關(guān)鍵中間體2,3-雙(4-羥基-苯基)-丁-2-烯二 腈的合成方法。第一種方法是逐步的Heck反應(yīng)，其中，將兩種不同的芳香分子(V 和VII)順次連接到富馬腈核(IV)上。第二種是基于一步串聯(lián)的 Sonogashira反應(yīng)，將卣化物(IX)和(X) —前一后地偶聯(lián)到保護(hù)的乙炔 (vm)上，以得到二芳基乙炔(XI),然后進(jìn)一步溴化并用睛取代。第 三種是保護(hù)的苯曱醛(XIII)和苯基乙腈(XII)在氰化物存在下的縮合 反應(yīng)，得到二腈基二芳基乙烷(XIV),其然后再被氧化得到中央雙鍵。 所有的這些反應(yīng)路徑均導(dǎo)致產(chǎn)物(II-1)。第二種和第三種方法要求用到保 護(hù)基化學(xué)(Prot-保護(hù)基)，而保護(hù)基可以是任意的在苛刻的反應(yīng)條件下 穩(wěn)定的保護(hù)基。第一種和第二種方法應(yīng)用了鈀催化的交叉偶聯(lián)化學(xué)，其 可通過回收催化劑而用于大規(guī)模生產(chǎn)。所得的關(guān)鍵中間體2，3-雙(4-羥基-苯基)-丁-2-烯二腈然后與L-X-P 反應(yīng)。L-X-P根據(jù)描述于圖9中的通示制備。Y和Z基團(tuán)反應(yīng)并將產(chǎn)物的兩部分偶聯(lián)在一起。上述的選擇不僅是出于反應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性和容易性的考 慮，而且還考慮到過量的未反應(yīng)的試劑可容易地在反應(yīng)結(jié)束后通過可計(jì)量的方法除去。適合的L-X-Y試劑的例子包括3-溴丙醇(可通過水洗而 除去)，以及l(fā)-氯-3-溴丙烷(可通過減壓蒸餾除去)。實(shí)驗(yàn) 實(shí)施例l通過分子碘和曱醇鈉在(4-曱氧基苯基)乙腈中反應(yīng)合成了可光聚合 的化合物(圖7中的AS-31) (4,4'-二曱氧基-a，oc-二腈基1，2-二苯乙烯)。 將金屬鈉(17 g)溶于曱醇(150 mL)中，所得溶液中2小時(shí)內(nèi)加入到-5。C 下，以及在惰性氛圍下的攪拌的(4-曱氧基苯基)乙腈(50 mL， 0.37 mmol)， THF (250 mL),和12 (93 g)的溶液中。繼續(xù)攪拌黃色混合物15 分鐘，然后，真空下除去溶劑。所得固體在二氯曱烷(500 mL)和0.025 M 硫代硫酸鈉(400 mL)之間分配。收集有機(jī)層，與兩次萃取的水層(IOO mL) 合并，用硫酸鎂千燥，過濾，最后濃縮到約50-100mL。過濾黃色的結(jié) 晶，并用醚洗，得到純的反式-(l) (20.5 g， 38°/。)。濃縮剩余溶液，加入 MeOH(100mL)。形成更多的晶體，收集得到(l) (10.8 g， 20%)。濃縮剩余 溶液，經(jīng)色譜再得到順式-(l)(14.5g, 27%)總收率=86%。反式-異構(gòu)體分 析1H NMR: m， 7.79; m， 7.01; s, 3.88。 13C NMR: 162.0; 130.4; 124.6; 122.7; 117.3; 114.6; 55.5。 EA:期望值(C 74.47， H 4.86， N 9.65),獲取值(C 74.27， H 4.83， N 9.61)。然后，在吡啶和碘化鈉存在下，可光致異構(gòu)化的發(fā)色團(tuán)(圖7中AS-31) 通過氯化鋁的反應(yīng)被去除曱基，得到(圖7中AS-38) (4,4'-二羥基-a,a-二腈基1，2-二苯乙烯)。反式-(l) (20.0 g， 35 mmol)和Nal (20 g)在惰性氛圍 下懸浮于甲苯中(500 mL ),然后加入吡咬(20 mL)和A1C13 (20 g)。反應(yīng)避光進(jìn)行，并攪拌下回流2天。完成的反應(yīng)用10% HC1 (200 mL)趁熱 分解，然后冷卻，過濾和從MeCN中重結(jié)晶回收粗產(chǎn)品。獲得了純的反 式-(2) (17.2 g， 96°/。)。 lHNMR:s, 9.21; m， 7.74; m， 7.02。 13C NMR:161.0; 131.4; 124.9; 123.6; 118.1; 116.8。 EA:期望值(C 73.27, H 3.84, N 10.68),獲 取值(C 73.36， H 3.99, N 10.94)。用碘乙烷對(duì)聯(lián)苯酚(圖7中AS-38)進(jìn)行單烷基化，得到苯酚(圖1中 AS-46) (4-乙氧基,4'-羥基-a,a-二腈基l，2-二苯乙烯)。將(AS-38) (30.0 g) 和KOH (7.0 g)在惰性氣氛下溶解于丙酮(150 mL)中。對(duì)混合物進(jìn)行回 流，加入; 典乙烷(15 mL),繼續(xù)回流3小時(shí)，期間紅色反應(yīng)混合物變?yōu)椴诺?色。冷卻混合物，加入足量的HC1獲得黃色，'除去大部分溶劑。然后將 混合物i認(rèn)DCM (150 mL)中，過濾，用DCM洗固體。[固體用水洗并干 燥，得到回收的起始材料(38%)]。蒸發(fā)DCM溶液至干燥，然后加入到 0.5MNaOH(200 mL)中。過濾所得的懸浮液，并用水充分洗滌固體。[固 體是雙乙基化的產(chǎn)物(21%)]。加入濃HC1到堿性溶液中，直到獲得黃色， 然后過濾收集沉淀，用水洗，干燥得黃色固體(AS-46) (32°/。)。 1H-NMR (CDC13， 298 K, 300 MHz，反式曙異構(gòu)體)m， 7.7-7.8; m, 6.9-7.0; q， 4.1; t, 1.45。 13C-NMR (CDC13, 298 K，反式異構(gòu)體)162.3; 161.2; 131.5; 131.3; 116.9; 115.8; 64.6; 14.9。 EA:期望的46.0.5 H20(C 72.23， H 5.05， N 9.36)， 獲取值(C 72.53， H 4.99， N 9.29)。最后，用曱基丙烯酸3-溴丙酯(圖1中AS-45)烷基化苯酚(圖7中AS-46), 得到最終產(chǎn)物(AS-47) (4-乙氧基-4，- (3-曱基丙烯酰氧基)丙氧基-a,a-二腈基1,2-二苯乙烯)。將(3) (5.0 g, 17 mmol)的反式-順式混合物 (約15%順式)在氮?dú)庀氯芙庥诟蒑eCN (40 mL)中，然后加入K2C03 (7.5 g， 54 mmol)和曱基丙烯酸3-溴丙酯。混合物在回流下攪拌18小時(shí)， 然后變?yōu)辄S橙色。反應(yīng)混合物冷卻并過濾，固體用DCM洗，然后在真空下除去溶劑。所得的濃稠液體溶解在乙醚(50 mL)中，并留置于水箱里過 夜結(jié)晶。然后過濾收集晶體，并溶解于氯仿中。除去溶劑，將剩余的濃 稠液加入到MeOH (50 mL)中，并留置于冰箱里過夜結(jié)晶。收集晶體并用 少量MeOH洗。發(fā)現(xiàn)是純的反式-(AS-47) (4.4 g)。合并結(jié)晶后的上清液， 濃縮，并進(jìn)行色鐠分析(2:1己烷氯仿)，再得到反式-(AS-47)(0.24 g) 和4:1的順式反式-(4)混合物(1.90 g)?？偣搏@得47的產(chǎn)率為91%。 1H-NMR (CDC13, 298 K, 300 MHz，解析未確認(rèn))反式-異構(gòu)體-m, 7.88 (2H, Ar); m, 7.00 (2H, Ar); m， 6.12 (1H, C=CH2) m, 5.58; (1H, C=CH2); t, 4.36 (2H， 0CH2); m， 4.0-4.2 (4H, OCH2); m, 2.2 (2H， CH2); m, 1.95 (3H， CH3C=CH2); t， 1.46 (3H， CH2CH3)。 順式畫異構(gòu)體-m, 7.27 (2H， Ar); m, 6.80 (2H， Ar); m, 6.12 (1H， C=CH2) m， 5.58; (1H, OCH2); t, 4.33 (2H, OCH2); m， 4.0-4.2 (4H， OCH2); m, 2.2 (2H， CH2); m， 1.94 (3H, CH3C=CH2); t， 1.44 (3H, CH2CH3)。 13C-NMR (CDCB， 298 K):反式-異構(gòu)體-167.3; 161.5; 161.1; 138.2; 130.5; 130.4; 125.6; 124.8; 124.4; 122.9; 122.4; 117.3; 117.3; 115.0; 115.0; 64.8; 63.8; 61.2; 28.5; 18.3; 14.6。 EA:期望值(C 72.10， H 5.81, N 6.73)，獲取值(C 71.90, H 5.59, N 6.71)。以下實(shí)施例例示了用于制備中間體(II)和(III)的反應(yīng)條件和檢 驗(yàn)，該中間體(II)和(III)被用于包含在一般反應(yīng)圖解(圖8和9)中 反應(yīng)的特定實(shí)施方式中，以獲得期望的反應(yīng)。實(shí)施例2: Heck法(R-Et)將富馬腈(2.24 mmol)加入到4.27 mmol 4-溴-苯乙醚，乙酸鉀(5.6 mmol)，四丁基溴化銨(2.45 mmol)，乙酸4巴(0.11 mmol)和DMF的混合物 中，并保持在氮?dú)夥諊笆覝叵?。電磁攪拌下，?0oC加熱混合物3 天，然后冷卻到室溫。加入水，混合物用二乙醚分配。有才幾層用鹽水和水洗，用硫酸鈉干燥，蒸發(fā)掉溶劑。殘?jiān)谴制?-(4-乙氧基-苯基)-丁-2-烯二腈， 其中純化后預(yù)期可得到 77。/。的產(chǎn)率。{過程基于M. Moreno-Manas, R. Pleixats, A. Roglans， Synltt. 1997， 1157}.實(shí)施例3將實(shí)施例2中獲得的2-(4-乙氧基-苯基)-丁-2-烯二腈(0.2 mol),以及5 mol% Pd(OAc)2， 0.4 mol Cu(OAc)2,和DMF加入到帶有氮?dú)馊肟诘母稍?燒瓶中。攪拌混合物0.5h,然后加入0.24 mol 4-羥基苯基硼酸和0.6 mol LiOAc，反應(yīng)混合物在100oC加熱3小時(shí)。加入水，有機(jī)相用氯仿萃取。 有機(jī)層用鹽水和水洗，用MgS04干燥，蒸發(fā)掉溶劑。殘?jiān)谴之a(chǎn)品，預(yù) 計(jì)提純后可給出~86%的收率。{過程基于Du X, Suguro M， Hirabayashi K， Mori A， Nishikata T, Hagiwara N， Kawata K, Okeda T， Wang HF, Fugami K， Kosugi M., Org Lett. 2001， 3(21)， 3313}.實(shí)施例4: 實(shí)例Sonogashira法(R=Et)保護(hù)1.0 mmol的4-溴苯酚在10 mL 二氯曱烷中的溶劑在氮?dú)庵惺?溫下攪拌，并加入0.9 mol。/。的對(duì)甲苯磺酸吡，定鹽，然后滴加二氫吡喃 (1.2 mmol)?；旌衔镏协h(huán)境溫度下攪拌8小時(shí)，然后用30 mL乙醚稀 釋。有機(jī)層用兩部分的鹽水洗，然后用無水MgS04干燥。真空下除去溶 劑，得到粗品2-(4-溴-苯氧基)-四氫吡喃，純化后預(yù)計(jì)產(chǎn)率 93%。 {過程 基于J. Luis, J. Augusto R. Rodrigues, J. Braz. Chem. Soc" 2003， 14(6), 975}。偶聯(lián)將10 mmol 4-溴苯乙醚，0.5 mmol PdC12(PPh3)2和0.5 mmol Cul置入燃煙干燥的Schlenk燒瓶中。向燒瓶中加入20 ml 二異丙基胺，然后加入13 mmol 2-曱基-3-丁-2-醇。反應(yīng)混合物在500C氬氣下攪拌1小 時(shí)。然后，加入80 mmol KOH, 0.5 mmol PdC12(PPh3)2， 0.5 mmol Cul和 10 mmol 2-(4-溴-苯氧基)-四氬吡喃，將反應(yīng)混合物在IIOOC加熱5小時(shí)。 冷卻到室溫后，用1MHC1中和K0H，然后用二氯曱烷提取混合物。用 MgS04干燥合并的有機(jī)相，然后蒸發(fā)。純化后粗品2-[4-(4-乙氧基-苯基 乙炔基)-苯氧基]-四氫吡喃預(yù)計(jì)產(chǎn)率為72% 。 {過程基于Z. Novak， P. Nemes, A. Kotschy, Org. Lett. 2004, 6(26)， 4917}。溴化在一圓底燒瓶中配置i茲攪拌器和滴液漏斗。加入水醋酸，20 mmol 2-[4-(4-乙氧基-苯基乙炔基)-苯氧基]-四氫吡喃，和100 mmol LiBr， 然后在1小時(shí)內(nèi)滴加20mmol溴。攪拌反應(yīng)混合物6小時(shí)。加入水，并用 氯仿提取產(chǎn)物。提取物用5。/。NaHC03洗，然后用MgS04干燥。蒸發(fā)溶 劑，得到預(yù)計(jì)產(chǎn)率為 83°/。 (~97%反式)的2-{4-[1，2-二溴-2-(4-乙氧基-苯 基)-乙烯基]-苯氧基}-四氳吡喃。{過程基于J. Konig, V. Wolf, Tetrahydron Lett. 1970， 19, 1629}.氰化向配置有磁攪拌器和氮?dú)馊牍艿缊A底燒瓶中加入0.5 mmol氰 化銅(I)和干的DMF。該攪拌的混合物纟皮加熱到回流達(dá)1小時(shí)，然后在 氮?dú)夥諊吕鋮s到室溫。加入2-{4-[1,2-二溴-2-(4-乙氧基-笨基)-乙烯基]-苯氧基}-四氫吡喃(0.20 mmole),將攪拌的溶液在油浴中加熱，維持在 1300C下12小時(shí)。冷卻到室溫后，將冷卻的混合物倒入6M NH3水溶劑 中，攪拌所得藍(lán)色溶液1小時(shí)，然后真空過濾。沉淀物用Et20洗。合并 所有的乙醚部分，用水洗一次，用鹽水洗一次，通過MgS04干燥，旋轉(zhuǎn) 蒸發(fā)器上過濾并提煉。純的2-(4-乙氧基-苯基)-3-[4-四氫-吡喃-2-基氧基) 苯基]-丁-2-烯二腈從甲醇中重結(jié)晶，預(yù)期產(chǎn)率 79%。去保護(hù)10 mmol的2-(4-乙氧基-苯基)-3-[4-四氫-吡喃-2-基氧基)苯 基]-丁-2-烯二腈的曱醇溶液和0.9 mol%對(duì)曱苯磺酸吡咬鹽在500C加熱6 小時(shí)。真空過濾得到純的(II)的分離。(過程基于J丄uis， J. Augusto R. Rodrigues, J. Braz. Chem. Soc.， 2003， 14(6)， 975}。實(shí)施例S:示例的縮合法(R=Me) 5A: 使用MOM-保護(hù)保護(hù)4-幾基-苯甲醛(1.0 g， 8.2 mmol)在N2下溶解在DMF (10 mL) 中。加入K2C03 (1.1 eq.， 9.0 mmol, 1.25 g)，混合物在室溫下攪拌15分 鐘。通過注射器滴加M0M-C1 (0.70 ml, 9.0 mmol， U eq.),混合物攪4半過 夜。TLC (己烷/EtOAc 2:1)表明轉(zhuǎn)換幾乎已經(jīng)完全。加入兩滴的MOM-Cl 和30mg的K2CO3來結(jié)束反應(yīng)。將混合物倒入水(80 ml)中，并用二乙醚 (2x50mL)提取。合并的有機(jī)提取物用水(2x20 mL)、鹽水洗，用Na2S04 干燥，并在減壓下蒸發(fā)。粗品(4-曱氧基甲氧基-苯曱醛，1.2 g, 89%)無需經(jīng) 純化用于下一步。1H國NMR: CDC13， S ppm = 9.89 (s, 1H)， 7.82 (d, 9.0 Hz)， 7.13 (d, 9.0 Hz), 5.24 (s, 2H)， 3.48 (s, 3H)偶聯(lián)將MeOH (9 ml)加入到攪拌的NaCN (18 mmol， 870 mg)在水(3 mL)中的溶液，混合物加熱到回流。向一部分中加入4-曱氧基苯基乙腈(5， 0.98g, 6.7 mmol)。 4-曱氧基苯基乙腈的第二部分(5, 0.44g, 3 mmol)與4-曱 氧基甲氧基-苯甲醛(1.2 g， 7.3 mmol)混合，溶解在5 ml MeOH中，并緩慢 加入(在40分鐘內(nèi))到熱點(diǎn)反應(yīng)混合物中。加入完成后，再攪拌混合物 40分鐘，然后冷卻到環(huán)境溫度并過濾。沉淀物用75。/。MeOH洗、水洗， 再次用75％MeOH洗、乙醚洗，并在空氣中千燥。僅獲得MO mg (15%)2-(4-曱氧基曱氧基-苯基)-3-(4-曱氧基-苯基)-丁二腈。濾液用CH2C12 (3x50ml)提取，蒸發(fā)合并的有機(jī)提取物，溶于水MeOH (3 mLH2 mL) 中，用NaCN(800mg)處理，并回流過夜。冷卻到環(huán)境溫度，進(jìn)行一般性 收集，又獲得350 mg 2-(4-曱氧基甲氧基-苯基)-3-(4-曱氧基-苯基)-丁二腈 (總共30°/。)。1H-NMR: CDC13, S ppm = 7.03 (d， 9.0 Hz), 7.02 (d, 9.0 Hz)， 7.00 (d, 9.0 Hz), 6.77 (d, 9.0 Hz)， 5.08 (s， 2H)， 4.16 (s, 2H), 3.71 (s, 3H), 3.37 (s, 3H)。氧化將粗產(chǎn)品2-(4-甲氧基甲氧基-苯基)-3-(4-甲氧基-苯基)-丁二腈 (300 mg， 0.93 mmol)在室溫下溶解于DMSO(20 ml)中。加入Cu(OAc)2 (30 mg),然后加入N-曱基-氨基乙醇(700 mg， 10 eq.)。燒瓶用鋁箔蓋上，混 合物攪拌過夜并向溶液中鼓入空氣泡。TLC顯示轉(zhuǎn)化幾乎完全，沒有其 他副產(chǎn)物，HPLC顯示有2:1的異構(gòu)體比率。將混合物暴露于光，再攪拌 2小時(shí)，并再次通過HPLC分析，顯示有 1:1異構(gòu)體比率。將混合物倒入水(150 mL)中，用3M HC1 (10 mL)酸化，并用CH2C12 (2x50mL)提取。合并的有機(jī)提取物中減壓下蒸發(fā)，粗品殘?jiān)?-(4-甲氧基 曱氧基-苯基)-3-(4-曱氧基-苯基)-丁-2-烯二腈280 mg, 94%)無需經(jīng)純化而 用于下一步。去保護(hù)由實(shí)施例3獲得的粗品2-(4-曱氧基甲氧基-苯基)-3-(4-甲氧 基-苯基)-丁-2-烯二腈(280 mg, 87 mmol)溶解于MeOH (20 ml)， THF (3 ml) 和3M HC1 (3 ml)的混合物中。該混合物首先在環(huán)境溫度下攪拌2小時(shí)， 顯示幾乎沒有轉(zhuǎn)化(TLC，己烷/EtOAc2:l)?；亓骰旌衔?小時(shí)，完成水 解。在TLC上4全測(cè)到期望材料的兩種異構(gòu)體，未觀察到副產(chǎn)物。該混合 物用水(IOO ml)稀釋，并用CH2C12 (2x50 ml)提取。合并的有機(jī)提取物用鹽水洗，在MgS04上干燥，減壓下蒸發(fā)，提供兩種異構(gòu)體混合物的粗品 半固體l(220 mg)。用己烷/Et20研制導(dǎo)致形成(II)的結(jié)晶沉淀物，過濾后 用HPLC和NMR分析。觀察到兩種異構(gòu)體的 4:1的比率。異構(gòu)體A: 1H-NMR: CDC13， S ppm = 7.80 (d, 9.0 Hz), 7.75 (d， 9.0 Hz)， 7.04 (d, 9.0 Hz)， 6.97 (d， 9.0 Hz), 6.14 (br s, 1H), 3.91 (s， 3H)。異構(gòu)體B: 1H畫NMR: CDC13, S ppm = 7.31 (d， 9.0 Hz)， 7.27 (d， 9.0 Hz), 6.85 (d, 9.0 Hz), 6.79 (d， 9.0 Hz), 5.90 (br s， 1H)， 3.85 (s， 3H)。5B:使用DHP-保護(hù)保護(hù)向攪拌的4-羥基苯甲醛(5.0 g, 41 mmol)和對(duì)曱苯磺酸吡啶鹽 (205 mg, 0.8 mmol)在二氯甲烷(140 ml)的懸浮液中,于3小時(shí)內(nèi)滴加3,4-二氫-2H-吡喃(5.6 ml, 61 mmol)在二氯曱烷(10 ml)中的溶液?；旌衔镏惺?溫下攪拌過夜，然后用鹽水(3 x 50 ml)洗，用MgS04干燥，并蒸發(fā)。如 果純度不夠的話，可將獲得的儲(chǔ)產(chǎn)品通過短的硅膠柱，用20% EtOAc/P.E. 作為洗脫液。獲得的4-(四氫-吡喃-2-基氧基)-苯曱醛是黃色的油(8.0 g， 95% yield)。(過程A^于D. Pez et al， Bioorg. Med. Chem.， 2003， 11, 4693-4711，，以及上述演示的類4以反應(yīng))。偶聯(lián) 一個(gè)三頸圓底燒瓶配置了滴液漏斗和冷凝器。加入水(2.0 ml) 和NaCN (1.23 g， 25 mmol)，開始加溫。當(dāng)加入溶解于MeOH (8.0 ml)中 的NaCN時(shí)，混合物加溫到回流。 一次性地加入4-甲氧基苯基乙腈(l.24 g, 8.4 mmol),然后滴加(l小時(shí))4-(四氫-吡喃-2-基氧基)-苯曱醛(2.06 g, 10 mmol)和-曱氧基苯基乙腈(0.77 g， 5.2 mmol)的溶液。反應(yīng)再繼續(xù)攪拌2小 時(shí)，然后冷卻到室溫。通過吸濾收集粗產(chǎn)品，并用水、曱醇水溶液以及 最后用叔丁基甲基醚/P.E.混合物洗。獲得了 2.57g對(duì)2-(4-曱氧基-笨基)-3-[4-(四氫-吡喃-2-基氧基)-苯基]-丁二腈(71%)。(過程是基于R. B. Davis and J. A. Ward, Org. Synth"collective volume 4, 392-395, John Wiley & Sons, Inc， 以及上述顯示的類似反應(yīng)}。氧化對(duì)2-(4-曱氧基-苯基)-3-[4-(四氫-吡喃-2-基氧基)-苯基]-丁二腈 (0.5 g， 1.4 mmol)， Cu(OAc)2—水合物(14 mg， 5% eq)和哌啶(0.14 ml, 1.4 mmol)在DMF (3.7 ml)的溶液在室溫用內(nèi)部空泡下攪拌過夜。用水(20 ml) 稀釋反應(yīng)混合物，使用1M HC1調(diào)節(jié)pH到-2。可用吸濾或用氯仿提取收 集產(chǎn)物(2-(4-甲氧基-苯基)-3-[4-(四氫-p比喃-2-基氧基)-苯基]-丁-2-烯二腈。 典型的產(chǎn)率是95°/。。 {過程是基于R. B. Davis,美國專利2851477，以及上述 顯示的類似反應(yīng)}。去保護(hù)回流下加熱在曱醇(4 cc)中的2-(4-曱氧基-苯基)-3-[4-(四氫-吡喃-2-基氧基)-苯基]-丁-2-烯二腈(7, 0.4 g， 1.1 mmol)和對(duì)甲苯磺酸吡啶鹽 (3.0mg， 1。/。eq.)6小時(shí)。蒸發(fā)掉溶劑，將粗產(chǎn)物溶解于氯仿(10 ml)中，并 用7jc (3 x 5 ml)和鹽水(l x 5 ml)洗。用MgS04千燥并蒸發(fā)后，獲得黃色 粉末的(11)(295 mg, 97%)。實(shí)施例6: (in)的合成演示由3-溴丙醇 一個(gè)100 ml的三頸圓底燒瓶被配置了磁攪拌棒、Dean-Stark 裝置以及延伸的滴液漏斗。向該燒瓶中加入40 mmol 3-溴-l-丙醇， 0.6 mmol對(duì)甲^^酸，0.6 mmol BHT和甲苯。燒并瓦用油浴加熱到回流。 向滴液漏斗中加入含50 mmol甲基丙烯酸的甲苯溶液。在3-4小時(shí)內(nèi)，緩 慢滴加曱基丙烯酸溶液，在滴加階段，產(chǎn)生了白色的固體沉淀物。在滴 加結(jié)束后，對(duì)反應(yīng)混合物再加熱13小時(shí)。使反應(yīng)燒瓶達(dá)到室溫。向反應(yīng)混合物中加入50ml石油醚，出現(xiàn)另一種白色沉淀物。然后真空過濾白色 固體。將白色固體沉淀物引入550C的烘箱，干燥得到0.1-1.2§的白色粉末。將濾液轉(zhuǎn)移到250ml的分液漏斗中，用1M NaOH洗，然后用水洗兩 次。有機(jī)相用顆粒狀的CaC12干燥，過濾，真空下除去溶液，得到77% 的微黃色的產(chǎn)物(曱基丙烯酸3-溴丙酯)的液體。NMR測(cè)得產(chǎn)物的純度為 95%，而5°/。的雜質(zhì)殘?jiān)鼮榧妆?4.8°/。)和BHT (0.2%)。由l-氯-3-溴丙烷 一個(gè)100 ml的三頸圓底燒瓶被配置了磁攪拌棒、 蒸餾裝置以及滴液漏斗。向其中加入50 mmol甲基丙烯酸、150 mmol 1-氯-3-溴丙烷和DMF。升溫到80oC。 3小時(shí)內(nèi)滴力口 60 mmol含25% NaOCH3的曱醇溶液，然后對(duì)反應(yīng)再加熱l小時(shí)。加入水，分離有機(jī)相。 加入氯仿，用水洗有機(jī)相。合并的有機(jī)相用MgS04干燥，過濾。真空蒸 餾除去溶劑和過量的l-氯-3-溴丙烷，得到產(chǎn)率為52%的曱基丙烯酸3-溴 丙酯和47%對(duì)曱基丙烯酸3-氯丙酯。實(shí)施例7:制備(I)的商業(yè)過程 步驟(a):4-THP-BA:將4-羥基苯曱醛(100.4 g， 0.82 mol),對(duì)曱苯磺酸吡啶鹽 (2.18 g, 0.011 eq)，和對(duì)曱^"酸(0.73 g, 0.005 eq)溶解于二氯曱烷(900 cc， 17 eq)中。然后，在室溫下于45分鐘內(nèi)滴加3，4-二氳-2H-吡喃(110.37 g， 1.6 eq)。反應(yīng)混合物再攪拌l-2小時(shí)直到反應(yīng)完成。在大氣壓下蒸餾除去 大部分二氯甲烷(~720 g),濃縮的反應(yīng)混合物先用0.5M NaOH (1 x 133 g) 洗，然后用水(l x 300 g)洗。通過簡(jiǎn)單的重力過濾，消除了混濁。通過蒸 餾除去了二氯甲烷和其它揮發(fā)性成分，蒸餾首先是在大氣壓下進(jìn)行，然后升溫下(最高達(dá)70oC)加真空。獲得的產(chǎn)物是無色的油(161 &95%產(chǎn) 率)。步驟(b):單腈將4-THP-BA (204 g， 1.00 mol), 4-烷氧基苯基乙腈(1.35 eq), MeOH (1.18 L, 37.28 eq)和1M NaOH (208 g， 0.2 eq)混合在一起。升溫至 回流，攪拌反應(yīng)混合物6小時(shí)。冷卻到室溫后，收集產(chǎn)物，并用曱醇水 9:1 (v/v, 2 x 365g )洗。獲得的產(chǎn)物是黃色粉末(272 g, 81%產(chǎn)率)。步驟(c):二腈在室溫下混合單腈(85 g, 0.25 mol)，氰化鈉(20.27 g， 1.63 eq) 和水(126.6 g， 27.75 eq) 2分鐘，獲得濃稠的混合物。加入DMF (254.6 g, 13.76 g)， 5分鐘后加入MeOH (86.9 g, 10.72 eq)。反應(yīng)混合物中的溫度升 至回流，并攪拌4小時(shí)直到反應(yīng)完成。向反應(yīng)混合物中分兩部分加入水 (241 g, 52.83 eq)，以幫助沉淀完全，將濃稠的熱點(diǎn)反應(yīng)混合物轉(zhuǎn)移到布 氏漏斗中。過濾掉溶劑，先用水(2 x 500 g)洗，然后用乙醇(2 x 253 g) 洗，最后用叔丁基曱基醚(2 x 227 g)洗固體。獲得的產(chǎn)物是黃色粉末 (87.45 g， 95%產(chǎn)率)。步驟(d)AS36:室溫下將二腈(40 g, 0.11 mol)，乙酸銅(II)水合物(0.7 g, 0.03 eq)， 口底咬(6.1 g， 0.65叫)，乙醇胺(3.03 gr 0.45 eq)和DMF ( 127.9 g， 15.87 eq)混合在一起，形成藍(lán)色溶液。鼓入空氣，攪拌反應(yīng)4小時(shí)直到完全。 加入濃HC1 (37%, 14.0 g)，升溫至70oC。 15分鐘后，當(dāng)完全除去THP保 護(hù)基后，在40分鐘內(nèi)滴入水(160 g)。反應(yīng)混合物冷卻至室溫，再等待40 分鐘。過濾反應(yīng)混合物，固體先用1M HC1/0.1 M NaCl溶液(3 x 150 g) 洗，然后用水(2x200g)洗。獲得了黃色粉末的順式/反式產(chǎn)物。為了富集混合物中的反式異構(gòu)體，將干燥的混合物中1,2-二氯苯(108 g)中在130。C加熱約1小時(shí)。溶液冷卻到室溫，再過2小時(shí)后，收集反式 異構(gòu)體，并用石油瞇(2 x 35 g)洗。獲得了 25.6 g的t-AS36黃色粉末(84% 產(chǎn)率)。步驟(e)NJ1:將t國AS-36 (71.5 g， 0.26 mol)在50oC溶解于DMF (225 g, 11.9 eq)。加入40。/oNaOH溶液(31.0g， 1.2eq)。攪拌深紅色溶液10分鐘，然后 加入一份1,3-溴氯丙烷。加入另外的三份20% NaOH (3 x 10.3 gr),直到 反應(yīng)完成o用1M HC1 (5.0 g)將反應(yīng)的pH調(diào)節(jié)至6。引入MeOH (220 g)， 4級(jí) 應(yīng)混合物冷卻到室溫。再過30分鐘后，收集產(chǎn)物，用水(2 x 320 g)和 MeOH (2 x 220 g)洗。黃色粉末狀的產(chǎn)物(79.8 g, 87%產(chǎn)率)主要是氯化物 的形式。步驟(f)MeAA:將丙烯酸(7.3 g， 1.5 eq),石友酸鉀(5.6 g, 0.6 eq)，碘化鈉(0.5 g, 0.05 eq) —起混合在DMF (49.8 g, 10.07 eq)中，然后升溫至70oC。在C02 停止出現(xiàn)后，引入NJ1 (24.0 g, 0.068 mol),并升溫至90oC。 4小時(shí)4'美， 反應(yīng)完成，加入MeOH (127 g)。反應(yīng)混合物在約1小時(shí)內(nèi)冷卻到室溫， 再攪拌2小時(shí)，完成沉淀。收集MeAA，先用MeOH (1 x 70 g)洗，再用 水(2xl34g)洗，再次用MeOH(lx70g)洗。獲得的產(chǎn)物為淡黃色4分末。 如果需要，可將MeAA在甲乙酮MeOH 3:4 w/w混合物中重結(jié)晶。重結(jié) 晶后的典型產(chǎn)量為80%。
權(quán)利要求
1.下式(I)的處于順式或反式幾何構(gòu)型的化合物其中，R是氫或CH3，R1是CH3，CH2CH3，(CH2)2CH3，或(CH2)3CH3。
2.權(quán)利要求1的化合物其中，R的定義如權(quán)利要求l.
3.權(quán)利要求1中定義的式(I)化合物的制備方法，包括以下步驟a)使4-羥基苯曱醛與二氫吡喃反應(yīng)，得到相應(yīng)的式(A)的4-四氫 吡喃-苯曱醛<formula>formula see original document page 2</formula>b)使4-四氫吡喃-苯甲醛(A)與4-烷氧苯基乙腈在堿存在下反應(yīng)， 得到式(B)的單腈<formula>formula see original document page 3</formula>c)使式(B)的單腈與氰化鈉在二曱基曱酰胺中反應(yīng)，得到式(C) 的二腈<formula>formula see original document page 3</formula>d)在醋酸銅水合物存在下，通過使用溫和的堿從式(C)的二腈中 抽取兩個(gè)氫原子，得到以順式和反式混合的式(D)化合物；從(D)中 除去四氫吡喃基團(tuán)，得到以順式和反式混合的式(E)化合物；通過在二 氯苯存在下加熱順式/反式-(E),對(duì)反式異構(gòu)體進(jìn)行富集，得到主要為 反式-(F)的化合物OTHP OTHP OH OHe)使t- (F)與l-氯-3-溴丙烷在堿存在下反應(yīng)，得到式(G)化合物A是氯或溴原子；f)使式(G)化合物與丙烯酸(R=H) /曱基丙烯酸(R=CH3)在堿 存在下反應(yīng)，得到式(I)化合物
4.權(quán)利要求1中定義的式(I)化合物的制備方法，包括在12， NaOMe/MeOH存在下，于低溫下同型連4妻兩個(gè)4-曱氧苯基乙 腈分子，得到式(II)的4，4，-二曱氧基-a，a-二腈基l,2-二苯乙烯；在AlC13/吡咬和DCB存在下，通過加熱式(II)化合物，使之發(fā)生 去曱基化，得到式(III)的4,4，-二羥基-a，a-二腈基l，2-二苯乙烯；<formula>formula see original document page 5</formula>在堿存在下，在丙酮中用R1I對(duì)式(III)的化合物進(jìn)行單烷基化，得 到式(IV)的4-烷氧基-4，-羥基-a，a-二腈基l,2-二苯乙烯；<formula>formula see original document page 5</formula> (IV)在堿存在下，在丙酮中使式(IV)的化合物與丙烯酸3-溴丙酯反 應(yīng)，得到式(I)化合物。_<formula>formula see original document page 5</formula>
5.—種用于合成權(quán)利要求4定義的式(III)的化合物的方法，該方法 包括使丁-2-烯二腈基與適當(dāng)?shù)膶?duì)溴烷氧基苯(V)反應(yīng)以及使所得的2-(4-曱氧基苯基)丁-2-烯二腈(VI)與二羥硼衍生物反應(yīng)。
6. —種用于合成權(quán)利要求4定義的式(III)的化合物的方法，該方 法包括使2-曱基-丁-3-基-2醇首先與適當(dāng)?shù)膶?duì)溴烷氧基苯(IX)反應(yīng)以及進(jìn)一步與保護(hù)的對(duì)溴氧苯基(X)反應(yīng)以得到適當(dāng)?shù)亩既?(diarylalkyne ) (XI),然后使其與CuCN/Br反應(yīng)并除去保護(hù)基。(<formula>formula see original document page 6</formula>
7. —種用于合成權(quán)利要求4定義的式(III)的化合物的方法，該方法包括縮合苯甲醛(xn)和保護(hù)的對(duì)苯氧乙腈(xm)以得到2,3-二-對(duì)苯氧基-丁二腈(XIV)，然后使其氧化和去保護(hù)。<formula>formula see original document page 6</formula>
8. —種用于數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的三維光存儲(chǔ)器，其是通過權(quán)利要求1的式 (I)化合物與選自丙烯酸，曱基丙烯酸，苯乙烯，或順丁烯二酰亞胺單 體共聚合形成。
全文摘要
本發(fā)明揭露了新型的連接到甲基丙烯酸酯部分上的二腈基1，2-二苯乙烯，其可作為三維光存儲(chǔ)器中的活性發(fā)色團(tuán)，另外還揭露了它的合成和它的中間體。
文檔編號(hào)C07C255/37GK101218205SQ200680024200
公開日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2006年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月5日
發(fā)明者安德魯·N·希普偉, 尼莫爾·亞貝爾, 摩西·格林沃爾德, 阿里埃勒·利特瓦克 申請(qǐng)人:梅姆派爾有限公司