6′-杂环取代螺噁嗪类光致变色化合物及其制备方法技术

本发明专利技术属于一种６′－杂环取代螺噁嗪类光致变色化合物，具有如下的结构通式，本发明专利技术所合成的光致变色化合物，色率高，色彩鲜艳，耐疲劳度比较好，不仅可用于光信息材料，防伪识别材料，它还可以用于纺织品印染，制成光致变色ＰＶＢ安全薄膜，光致变色涂料，塑料等，用途广泛，适用范围比较广等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光致变色化合物，特别是一种6′-杂环取代螺噁嗪类光致变色化合物及其制备方法。
技术介绍
在对螺噁嗪类光致变色化合物的研究中，大多集中于改变母体环和改变各种不同的取代基，如在苯环上引入各种给电子基团或吸电子基团，在萘环6′-位或9′位引入各种不同取代基团，如专利JP07,132,667，EP0316,980，EP0245,020，有机光致变色化学(日本化学会编，1996年出版，P70-88)等，它们被广泛用于光信息存储，光记录材料，光盘材料和装饰材料，同时南开大学还用于防伪识别材料。但同时在苯环5位上引入卤素，在萘环6′-位引杂环取代的螺噁嗪类光致变色材料尚未见诸报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种一种6′-杂环取代螺噁嗪类光致变色化合物及其制备方法。它是新型的6′-位杂环取代的螺噁嗪类光致变色化合物，具有色率高，色彩鲜艳，耐疲劳度比较好，应用广泛，适用范围广等特点。本专利技术具有如下的结构通式的化合物 其中，R1为F，Cl，Br，H，R3为C1-C18的烷基，R2为 本专利技术是采用以下方法进行制备第一步，中间体亚硝基萘酚的合成，可采用以下两种方法的任何一种 方法一 方法二 以上两种合成路线中方法一需要严格控制温度，第一步到铵盐控温在0-10℃，然后室温抽滤；到钾盐仍控温在0-10℃，然后抽滤；带R2取代基的一步要控温在0-10℃左右；第三步的温度为回流状态，反应时间为2.5小时，其中R2为上述的含N的杂环取代基。第二步，中间体吲哚啉的制备 第三步，终产品的合成将第一步操作中制得的R2-取代亚硝基萘酚溶解于三氯乙烯，甲醇，乙醇，1，4-二氧六环等溶剂中，在按物质的质量比1∶1的比例与第二步中的R1-取代吲哚啉混合，在回流状态下反应5-9小时，经柱层析分离后即可得到光致变色材料。此处R1为卤素；R2为含N的杂环取代基，如 等。光致变色材料的检测其方法是将上述制得的材料，在紫外光或太阳光的照射下可观察到它的变色现象，紫外光谱可看到它在光照前和光照后吸收波长的变化。本专利技术所合成的新型光致变色材料与其他光致变色材料相比色度高，色彩鲜艳，用量少，耐疲劳度比较好等特点。附图说明图1实施例1化合物5-氯-1，3，3-三甲基-6′-十氢异喹啉-螺吲哚啉-2，3′-萘并噁嗪在氯仿溶液中光照前后的紫外-可见光吸收光谱。图2实施例1合成化合物红外谱图。图3实施例3合成化合物质谱图。具体实施例方式实施例1第一步，合成亚硝基萘酚将5.7g(0.04mol)2-萘酚溶于含1.6g(0.04mol)NaOH的68mL热水中，置于冰盐浴中，冷却至0℃，加入2.8g(0.04mol)亚硝酸钠，搅拌下滴加9.5mL浓度为5.6mol/mL的硫酸，保持温度在0℃左右，加完后，在0℃下继续搅拌1小时，然后加入少量(NH4)2SO4以除去过量的亚硝酸钠。抽滤，固体用水充分洗涤，晾干，得黄色固体，用石油醚(60-90℃)重结晶，得红棕色针状晶体5.4g，产率为79％，m.p.106-107℃(lit.106℃)。 第二步，合成5-氯-1，3，3-三甲基-2-甲叉基吲哚啉将8.39g(0.025mol)5-氯-1，2，3，3-四甲基吲哚啉碘化物溶于25mL水中，加入溶有1.6g(0.04mol)NaOH的水溶液8mL，室温下搅拌30分钟，用氯仿萃取，有机相用水洗涤，经无水MgSO4干燥后，蒸去溶剂，得无色液体4.47g，产率86.25％，在空气中放置会迅速变成红色。 第三步，合成5-氯-1，3，3-三甲基-6′-十氢异喹啉-螺吲哚啉-2，3′萘并噁嗪 2g(0.011mol)亚硝基萘酚与1.6g(0.011mol)十氢异喹啉在30mL无水甲醇中通入N2加热回流30分钟，滴加2.07g(0.01mol)5-氯-1，3，3-三甲基-2-甲叉基吲哚啉继续加热回流过夜，得到光致变色产品0.47g，产率为9.46％，m.p.192-194℃。图1实施例1化合物5-氯-1，3，3-三甲基-6′-十氢异喹啉-螺吲哚啉-2，3′-萘并噁嗪在氯仿溶液中光照前后的紫外-可见光吸收光谱。图2实施例1合成化合物红外谱图。第四步，检测光致变色物质在紫外光或太阳光照射下，可观察到甲醇溶液颜色变为蓝紫色，同时，用紫外分光光度计(Schimadzu UV-160A分光光度计和Schimadzu2101 PC分光光度计)可观测到光照后在648nm-1处出现最大吸收峰。实施例2第一步，合成1，3，3-三甲基-2-甲叉基吲哚啉将7.5g(0.025mol)1，2，3，3-四甲基吲哚啉碘化物溶于25mL水中，加入溶有1.6g(0.04mol)NaOH的水溶液8mL，室温下搅拌30分钟，用氯仿萃取，有机相用水洗涤，经无水MgSO4干燥后，蒸去溶剂，得无色液体3.9g，产率90％，在空气中放置会迅速变成红色。 第二步，合成1，3，3-三甲基-6′-十氢异喹啉-螺吲哚啉-2，3′-萘并噁嗪的合成 亚硝基萘酚1.73g(0.01mol)，十氢异喹啉2.78g(0.02mol)，50mL三氯乙烯作溶剂，加热回流30分钟，慢慢滴加1.73g吲哚啉，继续加热回流3-4小时，旋干，用石油醚与乙醚混合液为洗脱剂进行柱层析，收集浅蓝段，旋至近干，室温下放置出无色晶体0.96g，产率为20.6％。第三步，检测光致变色物质在紫外光或太阳光照射下，可观察到溶液颜色变为蓝紫色，同时，用紫外分光光度计可观测到光照后在622nm-1出现一个最大吸收峰。实施例3第一步，合成5-氯-1，3，3-三甲基-6′-六亚甲基亚胺-螺吲哚啉-2，3′萘并噁嗪 2g(0.011mol)亚硝基萘酚与1.13mL六亚甲基亚胺在30mL无水甲醇中通入N2，加热回流30分钟，滴加1.3g(0.006mol)5-氯-1，3，3-三甲基-2-甲叉基吲哚啉继续加热回流过夜，得到光致变色产品0.23g，产率为8.42％。图3实施例3合成化合物质谱图。第二步，检测光致变色物质在紫外光或太阳光照射下，可观察到溶液颜色变为蓝紫色，同时，用紫外分光光度计可观测到光照后紫外吸收波长最大吸收峰出现在589nm-1处。权利要求1.一种6′-杂环取代螺噁嗪类光致变色化合物，其特征在于它具有如下结构通式 其中，R1为F、Cl、Br或H，R3为C1-C18的烷基，R2为 或2.权利要求1所述的6′-杂环取代螺噁嗪类光致变色化合物的制备方法，其特征在于它包括下述步骤第一步，中间体亚硝基萘酚的合成，可采用以下两种方法的任何一种方法一 方法二(1) 以上两种合成路线中方法一，第一步到铵盐控温在0-10℃，然后室温抽滤；到钾盐仍控温在0-10℃，然后抽滤；带R2取代基的一步要控温在0-10℃；第三步的温度为回流状态，反应时间为2.5小时，其中R2为权利要求1所述的含N的杂环取代基。第二步，中间体吲哚啉的制备 第三步，终产物的合成将第一步操作中制得的R2-取代亚硝基萘酚溶解于三氯乙烯，甲醇，乙醇或1，4-二氧六环溶剂中，在按物质的质量比1∶1的比例与第二步中的R1-取代吲哚啉混合，在回流状态下反应7-8小时，经柱层析分离后即可；此处R1为卤素；R2为含N的杂环取代基 或全文摘要本专利技术属于一种6′－杂环取代螺噁嗪类光致变色化合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种６′－杂环取代螺噁嗪类光致变色化合物，其特征在于它具有如下结构通式：＊＊＊其中，Ｒ↓［１］为Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ或Ｈ，Ｒ↓［３］为Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１８］的烷基，Ｒ↓［２］为＊＊＊。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孟继本，黄华鸣，陈培丽，高用彬，付亿方，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]