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导电聚合物单体3,4-乙稀二氧噻吩(EDOT)|126213-50-1|的合成工艺及其优缺点

摘要:3,4-乙稀二氧噻吩为重要有机导电高分子材料聚(3,4-乙稀二氧噻吩)的单体,其在合成工艺上有多种,今天,我们就目前的几种合成工艺进行分析。
关键词:3,4-乙稀二氧噻吩,聚(3,4-乙烯二氧噻吩),导电聚合物单体,合成工艺,优缺点
 
前言
 
3,4-乙稀二氧噻吩(EDOT),英文名称:3,4-ethylenedioxythiophene,CAS号:126213-50-1,无色或淡黄色液体,熔点:-19.34℃,沸点: 193 °C(lit.)(BP), [1]分子式CeHeCbS,分子量142.18, 3,4-乙稀二氧噻吩可以用作合成聚噻吩或低聚噻吩类有机电活性材料如有机导电高分子材料、光电材料等。其中最典型的代表就是聚(3,4-乙稀二氧噻吩)。是德国拜耳发现的一个导电聚合物单体,此产品是性能稳定的导电化合物单体,也是导电骨架的基本材料。目前国内有多家销售,苏州亚科化学试剂股份有限公司便是其中一家。
 
3,4-乙稀二氧噻吩的合成[2]
 
方案一:五步法合成
    Stenger于1998年提出的经典五步法的基础上进行延伸出来的,经典路线如下:以硫代二甘酸为原料和甲醇合成硫代二甘酸二甲酯(酯化反应),然后通过与草酸二乙酯缩合得到2,5-二甲酸二甲酯3,4-二经基噻盼(Claisen酯缩合反应),再通过与1,2-二溴乙焼的Williamson缩合得到2,5-二甲酸二甲酷3,4-乙稀二氧噻盼,最后水解和脱幾得到目标产物3,4-乙稀二氧噻盼。反应路线如下:

        

 

方案二:四步法合成
        中国研究者魏新于2008年申请的名为一种3,4-乙烯二氧噻吩的合成方法的专利中提及到的合成EDOT的工艺,以噻盼为起始原料,经过溴代、选择性脱溴、甲氧基取代溴、醚交换四步反应,最后得到目标产物EDOT。合成路线如下:
 
方案三:二步法合成
 
    瑞典科学家Fredrik von Kieseritzky[55]2004年提出了一种新的路线短的制备EDOT的方法,2,3-二甲氧基-1,3-丁二稀为起始原料,经过闭环、以及Williamson反应得到终产物EDOT合成路线如下:
 
 
 
合成工艺的优缺点
 
        方案一:该方法存在合成路线较长,使用毒性溶剂,需要高温且收率较低等缺陷,但工艺路线较成熟,已有工业化报道;方案二:该方法的优点是工艺路线短。缺点是产品总收率较低、反应的要求较高、实验操作难度较大、产品分离相对困难、成本较高;方案三:此方法路线较短,但原料较昂贵,且二氯化硫是剧毒物质,目前尚未在工业领域应用。
综上所述,虽然“两步法”合成EDOT过程简单、收率高,但是由于底物不稳定,需要额外合成,中间体也不稳定,容易分解,需要增加工艺环节来保证反应的顺利进行,这不仅增加了于工业化生产的难度,也会使工业成本上升。
 
参考文献
 
[1]苏州亚科科技股份有限公司产品详细信息
[2] 石贞香, 3,4-乙烯二氧噻吩及其衍生物的合成工艺研究,201301
 
本文由苏州亚科科技股份有限公司编辑