[发明专利]一种双吡嗪酰胺晶体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机化合物合成技术领域，涉及N，N′-(4-氮杂-1，7-庚基)双吡嗪酰胺晶体的制备方法。

背景技术

隧道针尖的结构是STM技术中要解决的主要间题之一，针尖的大小、形状和化学同一性不仅影响着STM图像的分辨率，图像的形状也影响着测定的电子态扫描隧道显微镜(STM)要靠探针尖端与试件表面相互作用才能“感知”试件表面局域的特征信息。目前用于STM探针的加工方法有好多，最主要的是电化学腐蚀法、机诫成形法和粒子束刻蚀法等。其中电化学腐蚀法加工设备简单，成本低，效率高，应用较为普遍。

制作针尖的具体过程：首先将钨丝(Φ0.5x30mm)用无水酒精擦拭干净，然后将钨丝固定在固定架上，钨丝插入U形管的广口的一端，钨丝的下端插入液面约1毫米。并且要保证钨丝插在液面的中间，因为液面是拱形的，如果插在液面的边缘做出的针尖就会变得很不规整。先在U型管中装有5mol/l的NaOH溶液，钨丝作为阳极，阴极是一个金属丝插在U形管的另一端。接通直流电源，阴极就会产生气泡。钨丝在高浓度(5mol/l)碱液中被腐蚀的速度较快。钨丝在高浓度电解液中的腐蚀速度和所加的直流电压也有很大的关系，电压越大速度就越快[3]。用直流电压时气泡只在阴极产生比较易于观察钨丝的状态。当钨丝的一端插入NaOH溶液时，溶液的表面张力使得钨丝周围形成一个弯液面，如图1。弯液面的形状诀定了针尖的纵横比和整体形状，弯液面越短，纵横比越小[3]。为了减小在扫描时针尖振动的影响，应使用纵横比小的针尖。在腐蚀过程中，由于钨酸根离于的比重较大，它会沿着电解液中的钨丝向下流动，从而保护了钨丝的底端，而在电解液面交界处的钨丝则被腐蚀的速度效快，从而形成了一个较小的部位。随着这一部位的不断变细，最终会因承受不了钨丝下端的拉力而断裂。在整个制作过程中的唯一难点就是，我们需要把握时机，在钨丝还没有断裂之前切断电源，但是也不能过早的切断电源，如果缩颈还很粗的时候就切断电源，那么制作出来的针尖就会很长，即纵横比很大。如果切断电源比较晚则针尖就会因为被腐蚀过度而比较平钝。在电流为40～50mA之间时最佳的腐蚀时间大概在15～20分钟左右。

这种方法的优点是操作简单，但是由于无法控制生长点的位置及大小，生长方向也随机，因此制备的碳管针尖容易形成多针尖，所以这种制备方法的效果欠佳。

N，N′-(4-氮杂-1，7-庚基)双吡嗪酰胺能够形成理论吸水量为29.56％的二组分晶体，在现有技术中，有机化合物分子与水分子高比例地形成熔点为60～61℃的结晶、表现出的对水分子优良的吸附与解吸可逆特性的研究尚未见任何文献报道。

发明内容

本发明公开了一种双吡嗪酰胺化合物的制备方法，其特征在于：在氮气保护下，使吡嗪甲酸甲酯与二丙烯三胺在甲醇中加热回流反应，所得产物经重结晶，得到无色晶体。

本发明所述的二丙烯三胺与吡嗪甲酸甲酯的摩尔比为1.∶2.5mmol；加入甲醇溶剂，加热回流反应时间为4小时；活性炭脱色，热过滤，倾入20倍量的冰水中，析出白色固体，减压过滤，得到无色晶体。

本发明所述N，N′-(4-氮杂-1，7-庚基)双吡嗪酰胺粗品的重结晶所用的溶剂为45-70％的甲醇水溶液。优选60％甲醇水溶液。粗品与甲醇水溶液的重量份数比为1∶5份。

典型的制备方法为在氮气保护下将吡嗪甲酸甲酯加入干燥的甲醇溶液中，然后在剧烈搅拌下滴加二丙烯三胺，反应液在搅拌下加热回流10h，旋干溶剂，加入甲醇溶液至溶质溶解，加少量活性炭脱色，热过滤，滤液倒入冰水中，析出白色固体，过滤，粗品溶于60％甲醇水溶液中重结晶，得到无色晶体。

本发明所述有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、异丙醇的一种或一种以上的混合溶剂。其中的混合溶剂可以是甲醇-乙醇或甲醇-乙腈或丙酮-乙酸乙酯或乙醇-四氢呋喃等等。

本发明合成的N，N′-(4-氮杂-1，7-庚基)双吡嗪酰胺新有机化合物的含水晶体，经过X-射线单晶结构分析证实，不同于其它已经报道的有机化合物与水分子形成共晶，该含水晶体的特点是其中容纳了理论质量百分数为29.56％的水，并且是在60～61℃以下时以晶态存在。

本发明所述的制备方法，其中N，N′-(4-氮杂-1，7-庚基)双吡嗪酰胺粗品的重结晶所用的溶剂为45-70％的甲醇水溶液。

本发明所述的制备方法，其中60％甲醇水溶液。粗品与甲醇水溶液的重量份数比为1∶5份。

本发明所述的制备方法，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、异丙醇的一种或一种以上的混合溶剂。