含磺酸基螺恶嗪类光致变色化合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及有机光致变色材料，具体地说是一种含磺酸基螺恶嗪类光致变色化合物及其制备方法和应用。化合物如通式Ⅰ所示：式中：R1为SO3H、SO3Na或SO3K；R2为C1-C18烷基、芳环或杂环取代的C1-C6链烷基；R3为：所述化合物应用于光致变色眼镜、滤光器、光学仪器、观察仪的光学器件、玻璃隔墙、装饰物品、显示器元件或光信息存储材料中。本发明专利技术所具有的优点：本发明专利技术化合物的合成工艺简单。所得化合物在常用溶剂如：甲苯、丙酮和四氢呋喃等中有着较好的溶解性。所涉及的化合物含有磺酸基团，更易在水性粘合剂中分散。由其制备的光致变色材料经耐光牢度测试后表现出优异的耐晒性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有机光致变色材料，具体地说是一种含磺酸基螺恶嗪类光致变色化合 物及其制备方法和应用。
技术介绍
螺恶嗪是20世纪70年代在螺吡喃基础上发展起来的一类具有良好光致变色性能 的化合物，由于它还具有高的抗疲劳性和光稳定性，因而被应用在光致变色眼睛、滤光器、 光学仪器或观察仪的光学器件、玻璃隔墙、装饰物品、显示器元件和光信息存储材料等领 域。 取代螺恶嗪类光致变色化合物是一类光化学性质优异的光致变色化合物。专利 BE1006104曾报道含磺酸基的螺恶嗪类光致变色化合物并介绍了光致变色材料的制备及应 用性能。专利BE1006104所涉及化合物通式如下。 式中：R SC1-C18烷基。 专利EP600668和EP600669介绍了不含磺酸基的螺恶嗪类光致变色化合物及其制 备方法。同时BE1006104,所涉及含磺酸基的螺恶嗪类光致变色化合物及其制备方法，专利 中所涉及的化合物，因应用性能优异，很多已商品化，但耐光牢度并不十分理想。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种含磺酸基螺恶嗪类光致变色化合物及其制备方法和 应用。 制备含磺酸基螺恶嗪类光致变色化合物，涉及到原料R3H和中间体A，其中化合物 R3H为商品化产品，可以从市场购买获得。 中间体A通式如下所示。 式中，馬为C「C18烷基、C「C6烷基链芳环或C「C 6烷基链杂环。 该类化合物可以参考文献 Applied Photochromic Polymer Systems, Blackie, EcL C. B. McArdle，1992, Chapter 2制备获得。以N-R2基苯胺为原料制备N-R 2基苯肼，N-R 2基 苯肼与甲基异丙基酮闭环制备R2取代的3, 3-二甲基-2-亚甲基吲哚啉。反应方程式如下。 ? ' L -' L 为实现上述目的本专利技术采用的技术方案为： 一种含磺酸基螺恶嗪类光致变色化合物，化合物如通式I所示： 式中： 札为503!1、503似或5031(;1?2为(： 1-(：18烷基、芳环或杂环取代的(：1-(：6链烷基；1? 3为： 本专利技术中较优选的化合物为：通式I中 &为SO 3H、S03Na或SO3K成为C「C18烷基、芳环或杂环取代的C「C 6链烷基，其中， 芳环选自苯环、取代苯环、萘环、取代萘环或杂芳环，所述的杂芳环选自呋喃、噻吩、吡咯、吡 啶、嘧啶、吡嗪、吲哚、苯并呋喃、苯并噻吩、苯并吡唑、苯并咪唑、苯并三唑、喹啉或异喹啉， 取代苯环和取代萘环其取代基选自1-3个如下基团：卤素、硝基、氰基、C 1-C3烷基、C「(^烷 氧基或卤代C1-C3烷基；杂环主要指脂杂环化合物，包括三元环、五元环、六元环或七元环， 且含有1-2个杂原子，杂原子包括氧、硫或氮；R 3为： 进一步优选的化合物为：通式I中 &为SO 3H、SO3Na或SO3K成为C「C18烷基、芳环或杂环取代的C「C 6链烷基，其中 芳环选自苯环、取代苯环或杂芳环。所述的杂芳环选自呋喃、噻吩、吡咯、吡啶、吲哚、苯并 呋喃、苯并噻吩、喹啉或异喹啉，取代苯环其取代基选自1-3个如下基团：卤素、硝基、氰基、 C1-C3烷基、C ^C3烷氧基或卤代C ^C3烷基，杂环主要指脂杂环化合物，包括五元环或六元 环，含有1个杂原子。所述杂原子包括氧、硫或氮；R 3为： 更进一步优选的化合物为：通式I中 R1S SO 3H或SO3Na朮为C rC18烷基、芳环或杂环取代的C链烷基。所述芳环 选自苯环或取代苯环。所述的取代苯环其取代基选自1-3个如下基团：卤素、硝基、氰基、 C1-C3烷基、C1-C3烷氧基或卤代C 1-C3烷基。所述的杂环主要指脂杂环化合物，包括五元环 和六元环环，含有1个杂原子。所述杂原子包括氧、硫和氮。&为： 再进一步优选的化合物为：通式I中 &为so 3H成为C「C18烷基、芳环或杂环取代的C「c6链烷基。所述芳香环选自苯 环或取代苯环，其中，取代苯环其取代基选自1-3个如下基团：卤素、硝基、氰基X 1-C3烷基、 C1-C3烷氧基或卤代C i-c3烷基，杂环主要指脂杂环化合物，包括五元环或六元环，含有1个 杂原子，杂原子包括氧、硫或氮；r3为： -种含磺酸基螺恶嗪类光致变色化合物的制备方法： 1)在低温下，将由R2取代的3, 3-二甲基-2-亚甲基吲哚啉和30%发烟硫酸反应 得到R2取代的5-磺酸基-3, 3-二甲基-2-亚甲基吲哚啉； 2)在惰性气体保护下，将1-亚硝基-2-萘酚和R3H用乙醇完全溶解，通过微波加 热的方式反应得到R 3取代的1-亚硝基-2-萘酚； 3)在惰性气体保护下，在溶剂的回流温度下，将R2取代的5-磺酸基-3, 3-二甲 基-2-亚甲基吲哚啉与R3取代的1-亚硝基-2-萘酚反应得到R SO 3H的磺酸基螺恶嗪 类光致变色化合物； 4)将上述&为SO 3H的含磺酸基螺恶嗪类光致变色化合物用碱中和后得到札为 SO3Na或SO3K的含磺酸基螺恶嗪类光致变色化合物。 所述步骤1)的反应温度为-5~5°C，R2取代的3, 3-二甲基-2-亚甲基吲哚啉与 30 %发烟硫酸摩尔比为I :1. 05~1. 5。 所述步骤2)在惰性气体保护下，将按摩尔比为1:2~5的1-亚硝基-2-萘酚和 R3H用乙醇完全溶解，通过微波加热的方式反应得到R3取代的1-亚硝基-2-萘酚； 所述惰性气体为氮气或氩气；微波加热的电压为20~50伏，电流为200~260毫 安，反应时间为10~40分钟。 在惰性气体保护下，按摩尔比为1~1. 2:1的比例将R2取代的5-磺酸基-3, 3-二 甲基-2-亚甲基吲哚啉与R3取代的1-亚硝基-2-萘酚，在溶剂的回流温度下反应得到通 式I的化合物；所述惰性气体为氮气或氩气；所述溶剂为甲醇、乙醇或1，4-二氧六环。 所述步骤4)碱为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾、碳酸钾或碳酸氢钾。 一种含磺酸基螺恶嗪类光致变色化合物的应用，所述化合物应用于光致变色眼 镜、滤光器、光学仪器、观察仪的光学器件、玻璃隔墙、装饰物品、显示器元件或光信息存储 材料中。 本专利技术所具有的优点：本专利技术化合物的合成工艺简单。所得化合物在常用溶剂如： 甲苯、丙酮和四氢呋喃等中有着较好的溶解性。所涉及的化合物含有磺酸基团，更易在水性 粘合剂中分散。由其制备的光致变色材料经耐光牢度测试后表现出优异的耐晒性能。【附图说明】 图1为本专利技术实施例提供化合物2经紫外光照射前后的吸收波长变化图。 图2为本专利技术实施例提供化合物2经抗疲劳测试变色前后的紫外漫反射光谱图。【具体实施方式】 以下具体实例用来进一步说明本专利技术，但本专利技术绝非限于这些例子。实施例中所 用原料都可以通过市售获得。 合成实施例 实施例1化合物1的制备 反应式如下： 将3. 2g(20. 2_〇1) 1，3, 3-三甲基-2-亚甲基吲哚啉浴于IOml的98 %的浓硫酸 中，0~5°C下，向反应液中滴加6. 5g30%发烟硫酸，发烟硫酸滴加完毕，0~5°C下，保温反 应5h。反应结束后，将反应料液滴加到200ml水中稀释，大量的固体析出，过滤、水洗、干燥 后得到4. 96g的5-磺酸基-1，3, 3-三甲基-2-亚甲基吲哚啉，收率为97%，熔点为2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含磺酸基螺恶嗪类光致变色化合物，其特征在于：化合物如通式Ⅰ所示：式中：R1为SO3H、SO3Na或SO3K；R2为C1‑C18烷基、芳环或杂环取代的C1‑C6链烷基；R3为：

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭林，邢颖，王瑛，张宇，鄂彦鹏，马狄，贾晓雷，
申请(专利权)人：中国中化股份有限公司，沈阳化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11