酒石酸六次甲基四胺系列包结物晶体的合成方法技术领域
本发明涉及一系列具有六次甲基四胺为分子骨架的化合物的合成方法,属于功能材料领域，产品具有非线性等光电性能。具体的说是一种利用酒石酸和六次甲基四胺为原料合成酒石酸六次甲基四胺包结物晶体化合物的方法，产品为中空柱状透明晶体，其柱径比可调。
背景技术
现今人们主要是利用电子对信息进行传输、存储、交换以及处理，但是电子信息的传输方式在速度、容量、信息检测精度以及设备、空间的相容性等诸多方面存在缺陷，人们希望用光电子或是全光子代替电子作为载体对信息和图像进行处理。
非线性光学材料是实现光信息处理的物质基础，设计并开发出具有高效的非线性光功能材料是实现全光技术至关重要的一步。有机材料具有较高的非线性系数及分子可设计优点,其研究已成为高科技领域的重要课题,20世纪90年代以来,广泛存在于有机世界里的手性分子及其介质以其独有的结构特性和在非线性光学领域表现出的性质引起人们的广泛关注。寻找和合成性能良好的手性材料并对手性介质的非线性光学性质进行研究与理论表征已成为光学领域的一个研究热点。
由主体和客体构成的包合物是一类重要的化合物,用不同的有机主体物质和适当的客体分子作为模板制备包合物是主体晶格结构的结构设计和改进的重要方法,在晶体工程中可能发挥很大作用。
功能性材料的配合物晶体生长方法，在配合物晶体合成实验工作中，最值得期待的是发现电、光、声、磁某方面有价值的材料苗子，以六次甲基四胺为分子骨架的化合物,具有较高的化学和药物活性，具有非线性光学材料的结构特征，利用酒石酸和六次甲基四胺为原料合成酒石酸六次甲基四胺包结物晶体是一种新型的功能材料，对其合成方法的探究、结构的分析，一方面有助于进一步深入地探求相关科学规律，另一方面，对揭示新型功能性晶体材料的潜在应用前景十分有意义。而目前对这方面的研究还未见报道，仍属空白。
发明内容
发明目的：本发明提供一种酒石酸六次甲基四胺系列包结物晶体的合成方法，其目的在于填补以往的空白、在于开发新的功能材料，提供一种合成方法简单，热稳定性高的非线性光学材料，确定酒石酸和六次甲基四胺为原料合成酒石酸六次甲基四胺晶体的方法及理想的工艺条件。
技术方案：
酒石酸六次甲基四胺系列包结物晶体的合成方法，其特征在于：该方法是以酒石酸和六次甲基四胺为主要原料制备而成，酒石酸：六次甲基四胺的摩尔比为1：1~6：1，另外还有溶剂，溶剂的用量与酒石酸和六次甲基四胺的关系为：当酒石酸为1～6mol，六次甲基四胺为0.8～1mol时,溶剂用量在100～1200mL之间；反应温度范围为在20～105℃，反应时间范围为1～7h；
过程如下：上述温度下,将酒石酸溶于溶剂中,完全溶解后,将上述摩尔比的六次甲基四胺分1～10次加入,反应上述的时间后停止搅拌，通过调节热源电压或通过改变加热介质温度控制降温速度为每5分钟降低5～20℃得到酒石酸六次甲基四胺晶体，过滤得酒石酸六次甲基四胺晶体产品。
以酒石酸和六次甲基四胺为原料及包结原理；酒石酸为酒石酸、D-酒石酸或L-酒石酸。
溶剂的选择为极性溶剂乙醇、甲醇、水或氢氧化钠溶液,当酒石酸与六次甲基四胺的mol比为1～6:1时，溶剂用量（体积ml）与原料（质量g）的比例100～1200。
料液比不同，所得到的酒石酸六次甲基四胺系列晶体所链接的酒石酸的个数不同，产品的熔点等性能不同。
反应温度范围为在20～105℃。
反应时间范围为1～7h。
通过控制六次甲基四胺加入量及加入速度或溶剂的种类，控制反应溶液的pH值在2.5～6之间。
酒石酸六次甲基四胺晶体合成原理，与晶体生长空间比有关，所得到的酒石酸六次甲基四胺系列晶体，所链接的酒石酸的个数不同，依次分别键接1~4个酒石酸分子。
酒石酸和六次甲基四胺分子交错排列,借助多种氢键形式形成三维氢键网络结构,其中氢键在形成晶体的过程中起着关键作用；
六次甲基四胺为分子排列提供基本骨架,稳定酒石酸的有序排列,形成了对非线性光学材料来说非常重要的电荷分布各向异性的晶体结构,两者共同作用。
酒石酸六次甲基四胺系列晶体是一类重要的包合物,它是由主体和客体构成的,对包合物结构的研究是主体晶格结构的结构设计和改进的重要方法,在晶体工程中可能发挥很大作用。
酒石酸包括酒石酸、D-酒石酸和六次甲基四胺为主要原料主要以氢键的键接方式制备而成的产品。
优点及效果：本发明提供一种酒石酸六次甲基四胺系列包结物晶体的合成方法，包括以下步骤：以六次甲基四胺和酒石酸为原料,在极性溶剂中，制备酒石酸六次甲基四胺晶体。实验温度（20～105℃）下,将酒石酸（1～6mol)溶于极性溶剂中,完全溶解后,将一定摩尔比的六次甲基四胺分批加入,反应1～7小时后停止搅拌。反应溶液的pH值控制在酸性条件,通过自然降温结晶得到酒石酸六次甲基四胺晶体。
本发明所提供的晶体包结物的反应机理见附图1-4。六次甲基四胺为手性分子酒石酸的有序排列提供稳定的骨架，并使酒石酸六次甲基四胺晶体内部形成大量的特殊氢键网络结构。形成了对非线性光学材料来说非常重要的电荷分布各向异性的晶体结构,两者共同作用,使得该化合物具有很大的非线性光学极化率。
本发明原料价廉易得，操作简单，反应周期短，不需要特殊设备，无三废，成本低，成品是十分具有潜力的功能材料系列产品。
附图说明
图1为本发明晶体包结物的反应方程式第一步；
图2为本发明晶体包结物的反应方程式第二步；
图3为本发明晶体包结物的反应方程式第三步；
图4为本发明晶体包结物的反应方程式第四步；
图5为酒石酸六次甲基四胺产品图；
图6为酒石酸六次甲基四胺产品图；
图7为酒石酸六次甲基四胺产品图；
图8为酒石酸六次甲基四胺产品图；
图9为酒石酸六次甲基四胺产品图；
图10为酒石酸六次甲基四胺产品图；
图11为酒石酸六次甲基四胺产品图；
图12为酒石酸六次甲基四胺产品图；
图13为酒石酸六次甲基四胺产品图；
图14为酒石酸六次甲基四胺产品图；
图15为酒石酸六次甲基四胺产品图；
图16为酒石酸六次甲基四胺产品图；
图17为酒石酸六次甲基四胺产品图；
图18为酒石酸六次甲基四胺产品断面显微图。
具体实施方式：
下面对本发明做进一步说明：
酒石酸六次甲基四胺系列包结物晶体的合成方法，该方法是以酒石酸和六次甲基四胺为主要原料制备而成，酒石酸：六次甲基四胺料液比为1～6：1，另外还有溶剂，溶剂的用量与酒石酸和六次甲基四胺的关系为：当酒石酸为1～6mol，六次甲基四胺为1mol时,溶剂用量在100～1200mL之间；反应温度范围为在20～120℃，反应时间范围为1～7h；
过程如下：上述温度下,将酒石酸溶于溶剂中,完全溶解后,将上述摩尔比的六次甲基四胺分批加入,反应上述的时间后停止搅拌，通过控制降温速度得到酒石酸六次甲基四胺晶体，过滤得酒石酸六次甲基四胺晶体产品，酒石酸六次甲基四胺晶体合成原理。
以酒石酸和六次甲基四胺为原料及包结原理；酒石酸为酒石酸、D-酒石酸或L-酒石酸。
溶剂的种类，当酒石酸与六次甲基四胺的mol比为1～6:1时，溶剂用量（体积ml）与原料（质量g）的比例100～1200。
料液比不同，所得到的酒石酸六次甲基四胺系列晶体所链接的酒石酸的个数不同，产品的熔点等性能不同。
反应温度范围为在20～105℃。
反应时间范围为1～7h。
通过六次甲基四胺分批加入,控制反应溶液的pH值。
酒石酸六次甲基四胺晶体合成原理，与晶体生长空间比有关，所得到的酒石酸六次甲基四胺系列晶体，所链接的酒石酸的个数不同，依次可分别键接1～4个酒石酸分子。
酒石酸和六次甲基四胺分子交错排列,借助多种氢键形式形成三维氢键网络结构,其中氢键在形成晶体的过程中起着关键作用；
六次甲基四胺为分子排列提供基本骨架,稳定酒石酸的有序排列,形成了对非线性光学材料来说非常重要的电荷分布各向异性的晶体结构,两者共同作用,使得该化合物在非线性光学材料领域，具有很大的应用前景。
酒石酸六次甲基四胺系列晶体是一类重要的包合物,它是由主体和客体构成的,对包合物结构的研究是主体晶格结构的结构设计和改进的重要方法,在晶体工程中可能发挥很大作用。
酒石酸包括酒石酸、D-酒石或L-酒石酸，以酒石酸和各类胺为原料制备而成，利用其特定的空间构型形成氢键包结的原理及应用。
酒石酸六次甲基四胺系列晶体高温稳定性好，溶于热水，不溶于有机物，使得该化合物在医学、化学分离等领域具有很大潜在应用空间。
酒石酸六次甲基四胺系列晶体结晶过程中，降温方式、重结晶速度、晶型调控。
实施例1:
将酒石酸2mol，溶于1000mL极性溶剂中,完全溶解后,分10批加入1mol六次甲基四胺，在反应温度70℃，反应时间分别为1小时，通过调节热源电压或通过改变加热介质温度控制降温速度为每5分钟降低5℃得到酒石酸六次甲基四胺晶体，过滤得酒石酸六次甲基四胺晶体产品,见附图5-7。
实施例2:
将D-酒石酸1mol，溶于1000mL极性溶剂中,完全溶解后,分3批加入1mol六次甲基四胺，在反应温度70℃，反应时间分别为1小时，通过调节热源电压或通过改变加热介质温度控制降温速度为每5分钟降低10℃过滤制得D-酒石酸六次甲基四胺，见附图8～9。
实施例3：
将L-酒石酸4mol，溶于1000mL极性溶剂中,完全溶解后,分1批加入1mol六次甲基四胺，在反应温度70℃，反应时间分别为7小时，通过调节热源电压或通过改变加热介质温度控制降温速度为每5分钟降低15℃得到酒石酸六次甲基四胺晶体，过滤制得L-酒石酸六次甲基四胺，见附图10-13。
实施例4：
将酒石酸3mol溶于1000mL极性溶剂中,完全溶解后,分5批加入1mol六次甲基四胺，控制溶液的pH在酸性条件下，在反应温度70℃，反应时间分别为1小时，
通过调节热源电压或通过改变加热介质温度控制降温速度为每5分钟降低20℃得到酒石酸六次甲基四胺晶体，过滤制得酒石酸六次甲基四胺，见附图14～15。
实施例5：
将酒石酸6mol，溶于1000mL极性溶剂中,完全溶解后,分6批加入1mol六次甲基四胺，控制溶液的pH在酸性条件下，在反应温度70℃，反应时间分别为1小时，通过不同的自然降温与冷却降温方式控制降温速度为每5分钟降低7℃，制得酒石酸六次甲基四胺，见附图16。
实施例6：
将酒石酸6mol，溶于1200mL极性溶剂中,完全溶解后,分3批加入1mol六次甲基四胺，控制溶液的pH在2.5的酸性条件下，在反应温度105℃，反应时间分别为3小时，通过调节热源电压或通过改变加热介质温度控制降温速度为每5分钟降低7℃，制得酒石酸六次甲基四胺。
实施例7:
将D-酒石酸4mol，溶于1000mL极性溶剂中,完全溶解后,分1批加入0.8mol六次甲基四胺，在反应温度20℃，反应时间分别为5小时，通过调节热源电压或通过改变加热介质温度控制降温速度为每5分钟降低5℃得到D-酒石酸六次甲基四胺晶体。
实施例8:
将酒石酸1mol，溶于100mL极性溶剂中,完全溶解后,分2批加入1mol六次甲基四胺，在反应温度20℃，反应时间分别为2小时，通过调节热源电压或通过改变加热介质温度控制降温速度为每5分钟降低5℃得到酒石酸六次甲基四胺晶体，过滤得酒石酸六次甲基四胺晶体产品。