一种以光致变色材料螺吡喃为前驱体的化合物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于光致变色材料领域，公开了一种以光致变色材料螺吡喃为前驱体的化合物及其制备方法，独创性地通过水热合成法，以N‑羟乙基‑3,3‑二甲基‑6‑硝基吲哚啉螺吡喃为配体，合成了金属有机框架配合物C

【技术实现步骤摘要】
一种以光致变色材料螺吡喃为前驱体的化合物及其制备方法与应用
本专利技术属于光致变色材料领域，具体涉及一种以光致变色材料螺吡喃为前驱体的化合物及其制备方法与应用。
技术介绍
光致变色是一种化学物理现象。其包含无机、有机、生物及聚合物等光诱导的化学和物理反应。对光致变色材料来说，光致变色过程是分子吸收不同波长光子后，通过电子跃迁来实现的，直接实现信息存储，不需要经过光和热的转化，因此，被称光子型存储。在受到一定强度和波长的光照射下，通过特定的光化学反应，一个化合物A可以转化为产物B。由于化合物结构、电子组态的改变，化合物的吸收光谱亦发生明显的变化，即颜色发生变化。反之在另一不同强度和波长光的照射下，化合物B又能恢复到A的现象，这就是光致变色现象。光致变色化合物就是一类能在光的作用下发生可逆颜色变化的化合物。通常，大多数光致变色体都属予单分子反应。光致变色材料从材料可分为无机光致变色材料、有机光致变色材料两大类。其中，有机光致变色材料不仅可以通过改变分子结构来调变其光学和热学性能，而且有机光致变色材料具有良好的灵敏性、清晰度、柔顺性，从而成为了光致变色材料的研究热点。目前，对有机光致变色材料的研究大都集中在螺吡喃、偶氮类、二芳基乙烯、俘精酸酐类化合物等领域。其中，偶氮苯及其衍生物是一类人们研究比较广泛的顺反异构型化合物。偶氮苯类化合物能够进行顺反异构化，属于有机光致变色体系。在紫外光照下，反式的偶氮苯转变为顺式，因此，紫外-可见吸收光谱上的最大吸收波长也随之改变。并且，由于顺式偶氮苯热稳定性较差，在可见光或热的作用下，会发生可逆反应回到反式结构。但是，这类光致变色化合物不仅热稳定性差，而且光致变色前后的吸收光谱变化小，因此在一定程度上，偶氮苯类化合物的实际应用受到限制。为了避免热稳定性较差的问题，研究目光又集中于螺吡喃类和螺噁嗪类化合物。中心螺碳原子分别连接了分子中的苯并吡喃环和吲哚啉环，所以两个环相互正交，不存在共轭。在紫外光(＜410nm)照射下，分子中螺环处的碳-氧键发生断裂，电子排布和分子构象发生改变。螺碳原子从sp3结构转变为sp2结构，两个环变为平面型结构，分子的紫外-可见吸收光谱在500～600nm处出现一个强的吸收峰，此处变为有色的开环态-部花菁。撤去光照后，部花菁分子又经可逆反应转变回无色的闭环态螺吡喃。因此，开发一种四配位结构的以光致变色材料螺吡喃为前驱体的金属有机框架化合物成为了本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种以光致变色材料螺吡喃为前驱体的化合物。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种以光致变色材料螺吡喃为前驱体的化合物，所述化合物为金属有机框架配合物C16H12CuN4O6，结构如式1，其中，金属Cu与席夫碱配体配位形成四配位结构，本专利技术的第二个目的在于，提供所述以光致变色材料螺吡喃为前驱体的化合物的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：所述的以光致变色材料螺吡喃为前驱体的化合物的制备方法，将Cu(NO3)2、N-羟乙基-3,3-二甲基-6-硝基吲哚啉螺吡喃、乙二胺混匀于N,N’-二甲基甲酰胺DMF和正丙醇中，80℃下恒温放置72h，得到以光致变色材料螺吡喃为前驱体的化合物C16H12CuN4O6。值得说明的是，本专利技术通过水热合成法，以N-羟乙基-3,3-二甲基-6-硝基吲哚啉螺吡喃为配体，合成了金属有机框架配合物C16H12CuN4O6。与预期的过渡金属阳离子直接与螺吡喃分子率先进行配位不同，表征发现，本专利技术反应体系中的螺吡喃配体首先与乙二胺发生了原位反应，形成席夫碱配体，然后金属Cu再与席夫碱配体配位形成四配位的配合物C16H12CuN4O6。进一步地，所述Cu(NO3)2与N-羟乙基-3,3-二甲基-6-硝基吲哚啉螺吡喃的摩尔比为3:1，所述乙二胺、N,N’-二甲基甲酰胺DMF和正丙醇的体积比为1:10:30，且反应体系中所述N-羟乙基-3,3-二甲基-6-硝基吲哚啉螺吡喃的浓度为0.025±0.002mol/L。值得说明的是，本专利技术将Cu(NO3)2、N-羟乙基-3,3-二甲基-6-硝基吲哚啉螺吡喃、乙二胺无差别混匀于N,N’-二甲基甲酰胺DMF和正丙醇中，与现有技术中认为的过渡金属阳离子与螺吡喃配体发生配位反应不同，本专利技术发现螺吡喃配体可以与乙二胺发生原位反应形成席夫碱配体后，再与金属Cu形成四配位化合物。该化合物在紫外光(＜410nm)照射下，分子中螺环处的碳-氧键发生断裂，电子排布和分子构象发生改变，螺碳原子从sp3结构转变为sp2结构，两个环变为平面型结构，分子的紫外-可见吸收光谱在500～600nm处出现强吸收峰，成为有色的开环态-部花菁，光照消失后，部花菁分子又经可逆反应转变回无色的闭环态螺吡喃，恢复初始状态。本专利技术的第三个目的在于提供所述以光致变色材料螺吡喃为前驱体的化合物的应用。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：所述以光致变色材料螺吡喃为前驱体的化合物在光催化降解染料中的应用。进一步地，所述光催化降解的反应条件为将以光致变色材料螺吡喃为前驱体的化合物和染料的混合溶液在避光条件下混匀，在紫外光照下进行光催化反应。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：1、本专利技术独创性地合成了一种金属Cu与席夫碱配体配位形成四配位的光致变色配合物C16H12CuN4O6，该化合物打破了前人认为的螺吡喃类配体会直接与过渡金属阳离子发生配位反应的认知，在螺吡喃类配体、乙二胺和过渡金属阳离子共混的情况下，首先由螺吡喃配体与乙二胺发生原位反应形成席夫碱配体，然后再与金属Cu形成四配位化合物。2、本专利技术的以光致变色材料螺吡喃为前驱体的化合物，可以在紫外光照射下实现染料的光催化降解。3、本专利技术提供的一步水热合成法制备方法简单、原料易得、合成步骤少、合成条件温和，产率较高，具有产业化应用的潜力。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图图1为本专利技术以光致变色材料螺吡喃为前驱体的化合物粉末X-射线衍射图：理论和实验PRRD的对比图。图2为本专利技术以光致变色材料螺吡喃为前驱体的化合物中Cu的配位环境示意图。图3为本专利技术以光致变色材料螺吡喃为前驱体的化合物氢键作用形成的1D链结构示意图。图4为本专利技术以光致变色材料螺吡喃为前驱体的化合物氢键作用形成的2D层状结构示意图。图5为本专利技术以光致变色材料螺吡喃为前驱体的化合物氢键作用形成的3D骨架结构示意图。图6为本专利技术以光致变色材料螺吡喃为前驱体的化合物的IR光谱图。图7为本专利技术以光致变色材料螺吡喃为前驱体的化合物对亚甲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以光致变色材料螺吡喃为前驱体的化合物，其特征在于，所述化合物为金属有机框架配合物C

【技术特征摘要】
1.一种以光致变色材料螺吡喃为前驱体的化合物，其特征在于，所述化合物为金属有机框架配合物C16H12CuN4O6，结构如式1，其中，金属Cu与席夫碱配体配位形成四配位结构，





2.一种如权利要求1所述的以光致变色材料螺吡喃为前驱体的化合物的制备方法，其特征在于，将Cu(NO3)2、N-羟乙基-3,3-二甲基-6-硝基吲哚啉螺吡喃、乙二胺混匀于N,N’-二甲基甲酰胺DMF和正丙醇中，80℃下恒温放置72h，得到以光致变色材料螺吡喃为前驱体的化合物C16H12CuN4O6。


3.根据权利要求2所述的一种以光致变色材料螺吡喃为前驱体的化合物的制备方法，其特征在于，所述所述Cu(NO3)2...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢景力，徐昊，张俊勇，潘伟，
申请(专利权)人：嘉兴学院，嘉兴福诺生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33