一种可见光致变色化合物及其合成方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种可见光致变色化合物及其合成方法和用途。化合物结构中含有螺噁嗪基团和与之共轭连接的光敏生色基团。由于二者分别对不同波长的光敏感，通过不同波长光的照射可激发不同部位的基团，贯穿整个共轭分子结构的电荷转移引发不同基团激发态之间的能量转换，这使有机生色团的光吸收成为诱导螺噁嗪开环的关键，即敏感于可见光的有机生色团能产生可见光致变色效应。与此同时，光致变色母体开、闭转换在分子结构中形成电荷集中与分离的循环，由此能赋予化合物本身具有独特的光电转换性质，甚至出现新的性质。这在数据存储、显示材料、光电材料、生物分子活性的光调控、光计算以及防伪鉴伪方面具有潜在的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可见光致变色的化合物及其合成方法和用途，尤其涉及一种具共轭连 接双生色团的可见光致变色化合物及其合成方法和用途。
技术介绍
光致变色化合物在受到一定波长的光照射时，可以改变其分子结构，并伴随着颜 色变化。而在另一波长光的照射下或热的作用下，又恢复到原来的形式，这一可逆过程称之 为光致变色现象。真正能实用化的光致变色材料应具有抗疲劳性好、稳定性高、响应速度快、闭环体 和开环体吸收光谱至少一个在可见区等性质。螺噁嗪类化合物是众多有机光致变色化合 物中非常重要的一类，其分子结构是由取代噁嗪环通过其3-位的螺碳原子与一芳杂环连 接而成，在某一波长光的激发下，Spirooxazine(SO)分子中螺C-O键发生异裂，引起分子 的结构以及电子的组态发生异构化和重排，通过螺C原子连接的两个环系由正交变为共平 面，形成一个大的共轭体系photomerocyanine (PMC)；在可见光或热的作用下，PMC发生关 环反应返回到S0，构成一个典型的光致变色体。螺环化合物光开环时生成双自由基或两性 离子结构，在环境中氧的作用下发生光降解，导致稳定性降低。目前就提高螺噁嗪抗疲劳 性和稳定性方面已有一些专利公开技术和文献报道(如CN 1320674A ；CN 101012371A ； CN 101186814A ；Kimura K. , Yamashita T, Kaneshige M. , Yokoyama M. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1992,969 ；Fedorova 0. A. , Strokach Y. P. , Gromov S. P. , Koshkin Α. V, ValovaT. M. , Alfimov Μ. V. , Feofanov Α. V. , Alaverdian I. S. , Lokshin V. A. , Samat Α., Guglielmetti R.，Girting R. B.，Moore J. N.，Hester R. Ε.，New J. Chem. 2002，26，1137 ； Gromov S. ,Sergeyev S. Α. ,Fedorova 0. Α. ,Strokach Y. ,Dlnitrieva S. N. ,Barachevsky V. Α. , Alfimov Μ. V. EP 1044979 2000 ；Song H. F.，Chen K. C. , Tian H. , Dyes Pigm. 2005,67,1. ；Yuan W. F. , Sun L. , Tang H. H. , Wen Y. Q. , Jiang C. Y.，Huang W. H.，Jiang L.，Song Y. L.，Tian H.，Zhu D. B. Adv. Mater 2005. 17，156.)，但 在其结构中引入敏感于可见光的共轭有机生色基团，构成能稳定氮氧自由基或两性离子结 构的共轭连通体系，得到抗疲劳性好、稳定性高、响应速度快、闭环体和开环体吸收光谱均 在可见区的光致变色分子尚无人报道。本专利技术提供一种具有共轭连接双生色团的可见光致变色化合物，因其结构中含有 螺噁嗪基团和与之共轭连接的其它光敏生色基团，而具有典型的可见光致变色性质和独特 的光电转换性质，这在数据存储、显示材料、光电材料、生物分子活性的光调控、光计算以及 防伪鉴伪方面具有潜在的应用前景。
技术实现思路
本专利技术一方面提供一种具有共轭连接双生色团，可以在有机溶剂、高分子介质中 表现出典型的可见光致变色性能和光电转换性能，并且开环寿命长的可见光致变色化合物。为了实现以上的专利技术目的，提出的技术方案如下—种可见光致变色化合物，其分子结构中含有螺噁嗪基团和与之共轭连接的光 敏有机生色基团，该化合物(I)具有如式的通式权利要求1. 一种可见光致变色化合物，其特征是分子结构中含有螺噁嗪基团和与之共轭连接 的光敏有机生色基团，该化合物(I)具有以下的通式2.如权利要求1所述的可见光致变色化合物，其特征在于所述的有机共轭生色团分 别选自以下的基团中的任意一个3. 一种用于制备化合物(I)的中间体，包括第一中间体(II)，其通式如下4.如权利要求1所述的可见光致变色化合物的制备方法，其特征在于，该方法包括以 下步骤步骤1 环合反应5.如权利要求4所述的可见光致变色化合物的制备方法，其特征在于 在步骤1中的惰性气体为氮气或氦气，所述的有机溶剂为有机溶剂为乙醇，三氯乙烯， 四氢呋喃，二氯甲烷，乙醚，DMF其中的一种或几种的混合物，第一中间体(II)和第二中间 体(III)的摩尔比例为0.5 1至5 1，加热回流反应的时间为2 12个小时；在步骤2中的卤化试剂为液溴或者四溴化碳与三苯基膦的混合物，液溴或者四溴化碳 与反应原料的摩尔比为10 5至1 5，加入液溴或者四溴化碳与三苯基膦摩尔比为1 1 至1 5，反应时间为30 180分钟；步骤2中的卤化试剂或为亚硫酰氯，亚硫酰氯与反应原料的摩尔比为1 0.9至3 1， 反应时间为1 5小时；在步骤3中，反应原料与三苯基膦的摩尔比例为1 1 5 1，反应时间为5 15个 小时；在步骤4. 1中螺噁嗪三苯基膦盐化合物与含有甲醛取代基的化合物的摩尔比为 1 0. 1 4 ；在步骤3和步骤4. 2中所述的芳香烃溶剂苯为甲苯，二甲苯其中之一或它们的混合物。6.如权利要求1所述的可见光致变色化合物的第二中间体(II)的制备方法，其特征在 于，该制备方法包括以下步骤 步骤1 重氮化反应7.如权利要求6所述的可见光致变色化合物的第一中间体(II)的制备方法，其特征在于在步骤1中反应原料与盐酸的摩尔比为1 1至1 8，所述的NaNOpK溶液重量百分 比为5%至40%，妝而2与反应原料的摩尔比为1 1至2 1，反应温度为-15 25°C，滴 加NaNO2的反应时间为30 180分钟；在步骤2. 1中的还原剂为饱和的亚硫酸钠溶液或二水氯化亚锡，其中饱和的亚硫酸钠 溶液和亚硝酸钠溶液的体积比为1 1至10 1，二水氯化亚锡与反应原料的摩尔比例为 1 1 至 8 1 ；在步骤2. 2中的酸化后的pH值小于4，反应条件为20°C -30°C，反应时间为1至5小时；在步骤3中的反应原料与甲基异丙基酮的摩尔比为2 1至1 2，硫酸与甲基异丙基 酮的体积比1 1 4 1，反应时间为5个小时；在步骤4. 1中反应原料与卤代烃Ii3CH2X的摩尔比为2 1至1 2，反应时间为2_12 小时；在步骤4. 2中的反应原料与碱的摩尔比为2 1至1 4，反应时间为30-180分钟，所 述的碱为氢氧化钠，或者三乙胺；在步骤4. 1和步骤4. 2中的惰性气体为氮气或氦气；上述步骤中的有机溶剂为乙醇，二氯甲烷，三氯甲烷，乙醚，甲苯或它们的混合物，干燥 剂为硫酸镁，氯化钙。8.如权利要求3所述的可见光致变色化合物的第二中间体(III)的制备方法，其特征 在于包括以下步骤 步骤1 还原反应9.如权利要求8所述的第二中间体(III)的制备方法，其特征在于 在步骤1.1中的反应温度为-15-15°C，反应原料和氢化铝锂的摩尔比例为1 本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种可见光致变色化合物，其特征是：分子结构中含有螺噁嗪基团和与之共轭连接的光敏有机生色基团，该化合物（Ｉ）具有以下的通式：其中：Ｒ１基团和Ｒ２基团分别独立选自氢或有机共轭生色基团，且Ｒ１和Ｒ２中至少有一个是有机共轭生色基团；Ｒ３基团是氢、Ｃ１－Ｃ１８的烷基、Ｃ３－Ｃ６环烷基、Ｃ１－Ｃ８烷氧基、芳基、杂芳基或烯基。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田晓慧，曹慧军，元以中，高洋，
申请(专利权)人：华东理工大学，东台百地医用制品有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]