一种基于不同取代基的四元环吡啶多色彩的电致变色材料制造技术

本发明专利技术公开了一种基于不同取代基的四元环吡啶多色彩的电致变色材料，以1,2‑双(4‑吡啶)乙烯为原料合成了1,2,3,4‑四‑(4‑吡啶)环丁烷，并通过氮烷基化反应合成了系列的N取代的盐，运用NMR检测了不同取代基化合物盐的结构，运用循环伏安法测试了化合物的电化学性能，紫外‑可见光谱测试了光谱性质，考察了由此做成的电致变色器件，不同取代基的电致变色性能的影响，施加不同的电压，显示不同的颜色，其电致变色的颜色可通过改变不同的取代基来实现，这类化合物在电致变色领域具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于不同取代基的四元环吡啶多色彩的电致变色材料
本专利技术属于功能材料制备领域中的电致变色材料技术范畴，尤其涉及一种基于不同取代基的四元环吡啶多色彩的电致变色材料，以及该类衍生物作为新型电致变色材料的应用。
技术介绍
电致变色材料是指其在交替的正负外电场或高低电压的作用下，通过抽取或注入电荷(电子或离子)，从而使材料在低透过率的着色态与高透过率的褪色态之间产生的一种稳定、可逆性变化的特殊现象，在外观上则表现为透明度和颜色的可逆性变化。利用电致变色材料制作而成的电致变色器件具有一些独特的特点，如材料光学性能在大范围内连续可调、可实现光调制、工作电压低、能耗低、易于集成电路匹配，工作温度范围宽、具有高反射率因而不需要外部光源等，在电子显示器、变色太阳镜、智能窗、汽车天窗光系统、防眩后视镜等领域都有非常广泛的应用前景和巨大的商业价值。按照材料的化学性质，电致变色材料主要可以分为无机电致变色材料和有机电致变色材料两大类。按物质状态，可分为液态电致变色材料和固态电致变色材料。按照着色方式可分为阴极着色电致变色材料和阳极着色电致变色材料。无机电致变色材料包括过渡金属元素的氧化物(钨、镍、钼、钌、铱、钴、铑)络合物水合物以及普鲁士蓝等，无机电致变色材料由于显示颜色过于单调，难以制作成全色的电致变色器件，应用范围受到一定限制。有机电致变色材料以紫精、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、四硫富瓦烯等分子结构中有共轭体系的分子为代表，具有原料易得，视角范围大，变色速度快，色彩丰富，对比度高，驱动电压低，耗能小等优点，因此受到科学家们的广泛青睐。其中，紫精类化合物由于具有成本低、颜色丰富、对比度高、响应时间短、使用寿命长等优点，已在电致变色器件，包括智能灵巧窗、汽车后视镜、电致变色数字显示屏以及光控分子器件中得到广泛应用。由于电致变色材料的性能在一定程度上决定着电致变色器件的性能，目前电致变色领域的主要研究方向之一就是开发性能稳定的新型电致变色材料，尤其是开发多种色彩显示的电致变色材料，以充分扩展电致变色材料的应用范围。然而紫精类有机化合物因为响应时间长、色彩变化比较单一，在实际的应用中受到极大的限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于不同取代基的四元环吡啶多色彩的电致变色材料，旨在解决紫精类有机化合物响应时间长、色彩变化单一的问题。本专利技术是这样实现的，一种多色彩变化的四元环吡啶衍生物，所述多色彩变化的四元环吡啶衍生物具有式I所示结构：式中，X1，X2，X3和X4任意地为Cl、Br或I；R1，R2，R3和R4任意地为脂链烃基或单环芳烃基取代烷烃，或者酯基。进一步，R1，R2，R3和R4任意地为C1-C18烷基、C1-C18烯基、有单环芳烃基取代的C1-C18烷基、或有单环芳烃基取代的C1-C18烯基。进一步，R1，R2，R3和R4任意地为C1-C8烷基、C1-C8烯基、或有苯基或取代苯基取代的C1-C8烷基，所述取代苯基为有C1-C8烷基或C1-C8烯基取代的苯基。进一步，R1，R2，R3和R4任意地为甲基、乙基、丁基、辛基、烯丙基、异戊烯基、苄基、4-乙烯基苄基和三氟甲基苄基等。005进一步，R1，R2，R3和R4任意地为CH2COOR5，R5任意地为甲基、乙基、丁基、辛基、烯丙基、异戊烯基、苄基、4-乙烯基苄基，三氟甲基苄基等。本专利技术的另一目的在于提供一种利用所述多色彩变化的四元环吡啶衍生物制备的共轭扩展的四元环吡啶衍生物，所述共轭扩展的四元环吡啶衍生物的结构如下：本专利技术的另一目的在于提供一种所述多色彩变化的四元环吡啶衍生物的制备方法，所述多色彩变化的四元环吡啶衍生物的制备方法如下：在有机溶剂中加入式II所示1,2,3,4-四-(4-吡啶)环丁烷，再滴加式III所示卤代烃，1,2,3,4-四-(4-吡啶)环丁烷与卤代烃的摩尔比为1:4-4.5，然后80～90℃恒温搅拌反应，反应完毕后冷却至室温，加入三倍体积的乙醚作沉淀剂，过滤，滤饼干燥，得式IV所示1,2,3,4-四-(4-吡啶)环丁烷吡啶盐，即R1、R2、R3和R4相同且X1、X2、X3和X4相同的式I化合物。进一步，所述多色彩变化的四元环吡啶衍生物的制备方法化学反应式如下：进一步，所述有机溶剂为甲醇，乙醇，THF，DMF，DMSO等。本专利技术的另一目的在于提供一种利用所述多色彩变化的四元环吡啶衍生物制备的电致变色材料。本专利技术的有益效果在于：本专利技术的有机电致变色材料——多色彩变化的四元环吡啶衍生物，该类化合物与紫精相似，是优良的阴极电致变色材料，具有良好的电致变色性能，尤其是调节取代基可以得到多种不同颜色的显示，从而扩展了有机电致变色材料的色彩选择范围，为彩色电致变色材料领域提供了一类新的多色彩变化的电致变色显示材料，在电致变色领域具有潜在、广阔的应用前景。此外，本专利技术还提供了该色彩变化的四元环吡啶衍生物的制备方法，具有反应条件温和、后处理方便、成本低等特点。附图说明图1是本专利技术实施例提供的基于不同取代基的四元环吡啶多色彩的电致变色材料的制备方法流程图。图2是本专利技术实施例提供的四苄基-1,2,3,4-四(4-吡啶)环丁烷的循环伏安图。图3是本专利技术实施例提供的四苄基-1,2,3,4-四(4-吡啶)环丁烷的紫外吸收图。图4是本专利技术实施例提供的四苄基-1,2,3,4-四(4-吡啶)环丁烷的响应时间图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。下面结合附图对本专利技术的应用原理作详细的描述。本专利技术实施例提供的多色彩变化的四元环吡啶衍生物，所述多色彩变化的四元环吡啶衍生物具有式I所示结构：式中，X1，X2，X3和X4任意地为Cl、Br或I；R1，R2，R3和R4任意地为脂链烃基或单环芳烃基取代烷烃，或者酯基。进一步，R1，R2，R3和R4任意地为C1-C18烷基、C1-C18烯基、有单环芳烃基取代的C1-C18烷基、或有单环芳烃基取代的C1-C18烯基。进一步，R1，R2，R3和R4任意地为C1-C8烷基、C1-C8烯基、或有苯基或取代苯基取代的C1-C8烷基，所述取代苯基为有C1-C8烷基或C1-C8烯基取代的苯基。进一步，R1，R2，R3和R4任意地为甲基、乙基、丁基、辛基、烯丙基、异戊烯基、苄基或4-乙烯基苄基。进一步，R1，R2，R3和R4任意地为CH2COOR5，R5任意地为甲基、乙基、丁基、辛基、烯丙基、异戊烯基、苄基或4-乙烯基苄基，三氟甲基苄基等。利用多色彩变化的四元环吡啶衍生物制备的共轭扩展的四元环吡啶衍生物，所述共轭扩展的四元环吡啶衍生物的结构如下：如图1所示，本专利技术实施例提供的多色彩变化的四元环吡啶衍生物的制备方法包括以下步骤：S101：在有机溶剂中加入式II所示1,2,3,4-四-(4-吡啶)环丁烷，再滴加式III所示卤代烃，1,2,3,4-四-(4-吡啶)环丁烷与卤代烃的摩尔比为1:4-4.5；S102：然后80～90℃恒温搅拌反应，反应完毕后冷却至室温，加入三倍体积的乙醚作沉淀剂，过滤，滤饼干燥，得式IV所示1,2,3,4-四-(4-吡啶)环丁烷四吡啶盐，即R1、R2、R3和R4相同且X1、X2、X3和X4相同的式I化合物。所述多色彩变化的四元环吡啶衍生物的制备方法化学反应式如下：进一步，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多色彩变化的四元环吡啶衍生物，其特征在于，所述多色彩变化的四元环吡啶衍生物具有式I所示结构：

【技术特征摘要】
1.一种多色彩变化的四元环吡啶衍生物，其特征在于，所述多色彩变化的四元环吡啶衍生物具有式I所示结构：式中，X1，X2，X3和X4任意地为Cl、Br或I；R1，R2，R3和R4任意地为脂链烃基或单环芳烃基取代烷烃，或者酯基。2.如权利要求1所述的多色彩变化的四元环吡啶衍生物，其特征在于，R1，R2，R3和R4任意地为C1-C18烷基、C1-C18烯基、有单环芳烃基取代的C1-C18烷基、或有单环芳烃基取代的C1-C18烯基。3.如权利要求1所述的多色彩变化的四元环吡啶衍生物，其特征在于，R1，R2，R3和R4任意地为C1-C8烷基、C1-C8烯基、或有苯基或取代苯基取代的C1-C8烷基，所述取代苯基为有C1-C8烷基或C1-C8烯基取代的苯基。4.如权利要求1所述的多色彩变化的四元环吡啶衍生物，其特征在于，R1，R2，R3和R4任意地为甲基、乙基、丁基、辛基、烯丙基、异戊烯基、苄基或4-乙烯基苄基和三氟甲基苄基。5.如权利要求1所述的多色彩变化的四元环吡啶衍生物，其特征在于，R1，R2，R3和R4任意地为CH2COOR5，R5任意地为甲基、乙基、丁基、辛基、烯丙基、异戊烯基、苄基或4-乙烯基苄基和三氟甲基苄基。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：龚成斌，马康，唐倩，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50