專(zhuān)利名稱(chēng):含多噻吩基團(tuán)的光致變色化合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種可用于建筑材料、特殊保護(hù),多色顯示、全色打印、多維分子 開(kāi)關(guān)特和多維信息存儲(chǔ)及讀出等領(lǐng)域的含多噻吩基團(tuán)的光致變色化合物。
背景技術(shù):
光致變色是指具有不同吸收波長(zhǎng)的兩種異構(gòu)體在特定波長(zhǎng)和強(qiáng)度的光的作用下 發(fā)生的一種可逆轉(zhuǎn)換。其最直觀的表現(xiàn)就是顏色的互變。這種顏色變化可廣泛應(yīng)用于 織物變色、透鏡調(diào)光、裝飾防偽、化妝品、玩具等方面。這些不需要經(jīng)過(guò)特殊的加工處 理,僅僅利用光照即可快速實(shí)現(xiàn)的改變,更使之在各種光子開(kāi)關(guān)特別是有機(jī)可控光信息 存儲(chǔ)材料等高科技領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。目前,在主要的有機(jī)光致變色材料的研 究領(lǐng)域里,二噻吩乙烯類(lèi)光致變色體系是其中的杰出代表(IrieM.Chem.Rev.2000,100, 1685 ; De Jong, Jaap J.D. ; Lucas, LindaN.; Kellogg, Richard Μ. ; van Esch, JanH.; Feringa, Ben L.Science (2004),304(5668),278)。綜觀目前研究報(bào)道的二芳烯變材料,它們絕大多數(shù)只含一種二芳烯光致變色單 元,為了滿(mǎn)足飛速發(fā)展的生產(chǎn)和科技需求,實(shí)現(xiàn)多色彩顯示,高密度的信息存儲(chǔ),最理 想的材料是多色彩的多維光子存儲(chǔ)材料。這就要求將兩種或多種不同共軛長(zhǎng)度的光致變 色單元均勻糅合于同一體系中。這種要求對(duì)分子設(shè)計(jì)和化學(xué)合成提出了挑戰(zhàn),往往由 于其合成的復(fù)雜性而采用將兩個(gè)或多個(gè)單一變色單元的小分子的光致變色單元簡(jiǎn)單的混 合摻雜于常用的高分子的基質(zhì)中,這種方法是目前多變色單元器件設(shè)計(jì)所采取的常用方 法。含有高濃度光致變色單元的摻雜型具有易制備的特點(diǎn),但分散于高分子中的光致 變色小分子的摻雜濃度無(wú)可避免地受到其溶解度的限制,光照時(shí)間長(zhǎng)了還會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn) 象。另一種方法是由 IrieM.等人(Morimoto M.,Kobatake S.,Irie M.J.Am.Chem.Soc., 2003,125(36),11080.)首先報(bào)道,它們利用不同吸收波長(zhǎng)的光致變色小分子混合培養(yǎng) 了多色混晶,這些混晶在光的作用下,可以表現(xiàn)出多種顏色。由于混晶材料制備較為困 難,且并非所有的有機(jī)光致變色化合物在晶體狀態(tài)下都能保持良好的光致變色性能,更 重要的是它很難大規(guī)模生產(chǎn),所以很難實(shí)際應(yīng)用在光信息存儲(chǔ)上。所以,繼續(xù)開(kāi)發(fā)具有 多波長(zhǎng)響應(yīng)的多色光致變色材料尤為重要。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明設(shè)計(jì)制備一類(lèi)將兩種不同共軛長(zhǎng)度的光致變色單元糅合于同一個(gè)多芳烯 體系中,在結(jié)構(gòu)上,以芳香雜環(huán)為中心,并以此為雙烯橋,將兩個(gè)含不同變色單元和功 能團(tuán)的二芳烯聯(lián)接于同一體系中。作為中心的雙烯橋環(huán)的2_,3_,4_,5-位碳原子全 部以單鍵聯(lián)結(jié)著較大的官能團(tuán),這種大的立體位阻將使得該物質(zhì)在固態(tài)時(shí)難以很好地共 面,從而減少分子的側(cè)面聚集。這種“擁擠”設(shè)計(jì)的目的就是使該化合物在固態(tài)時(shí),同 樣表現(xiàn)出良好的熒光量子效率(而現(xiàn)有的絕大多數(shù)二芳烯變色材料(無(wú)論是單分子還是聚 合物),在固態(tài)時(shí)均難以表出現(xiàn)良好的熒光性能。從而難以依據(jù)熒光的變化來(lái)進(jìn)行非破壞
4性的信息讀出。而對(duì)二芳烯存儲(chǔ)材料來(lái)說(shuō),利用熒光作為非破壞性讀出比利用紫外光讀 出更具優(yōu)點(diǎn))。此外,作為外圍樹(shù)枝狀的多噻吩體系,在分子設(shè)計(jì)上,通過(guò)控制不同噻吩的連 接數(shù)目,便可方便地控制它們共軛的長(zhǎng)度,從而可實(shí)現(xiàn)不同光照后的不同的顏色變化。 并且,噻吩環(huán)熱穩(wěn)定性好,原料廉價(jià)易得,橋連方便;芳環(huán)上的多烷基也將使該材料具 有良好的溶解性,有利于材料的成膜和實(shí)用化研究。本發(fā)明所提供的含多噻吩基團(tuán)的光致變色化合物,其具有式I所示結(jié)構(gòu)
I式I中,R1, R3, R5和R7分別獨(dú)立選自氫(H)或C1 C6鏈狀(直鏈或支 鏈)烷基中一種;R2, R4, R6,和R8分別獨(dú)立選自C1-C6鏈狀(直鏈或支鏈)烷基中 一種;m為0 4的整數(shù),η為0 4的整數(shù),ρ為0 4的整數(shù),q為0 4的整數(shù), 且當(dāng)m、η、ρ和q中有二個(gè)或二個(gè)以上不為零時(shí),則m、η、ρ和q中至少有二個(gè)取相同
的非零值;r 為 1 3 的整數(shù);X 為 S, \、s々0 . R9\SiZ Rl°
"-Αι,其中,R9和Rltl分別獨(dú)立選自C1-C6鏈狀(直鏈或支鏈)烷基或5元 6元 芳環(huán)基中一種。在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案中,R1, R3, R5和R7分別獨(dú)立選自氫(H)或 C1-C3烷基中一種;更優(yōu)選的R1, R3, RjPR7分別獨(dú)立選自氫(H)或甲基一種。在本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案中,R2, R4, R6,和R8分別獨(dú)立選自C1-C3 燒基中一種;更優(yōu)選的R2, R4, R6,和R8均為甲基。在本發(fā)明又一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案中,m為0 2的整數(shù),η為0 2的整數(shù),ρ 為0 2的整數(shù),q為0 2的整數(shù),且當(dāng)m、η、ρ和q中有二個(gè)或二個(gè)以上不為零時(shí), 則m、η、ρ和q中至少有二個(gè)取相同的非零值;在更優(yōu)選的技術(shù)方案中,m、η、ρ和q均為零,m = n=l、ρ = q = 0, η = ρ = 1、q = m = 0 或 q = m=l、η = ρ = 0。在本發(fā)明又一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案中,R9和Rltl分別獨(dú)立選自C1 C3烷基中一 種;
5
R2 )r
R
R6
Ri
在更優(yōu)選的技術(shù)方案中,&和111(1均為甲基。綜上所述,最佳的本發(fā)明所述的含多噻吩基的化合物是2,3,4,5-四 (2,,5,- 二甲基-3,-噻吩)基噻吩、3,4-二(5,-甲基-2,-噻吩)基-2, 5-二(2,,5,- 二甲基-3,-噻吩)基噻吩、2,5-二(2,,5,- 二甲基-3,-噻 吩)基-3,4-二 [5,-(2”,5” - 二甲基-3” -噻吩)_2’ -噻吩]基噻吩、2,3,4, 5-四(2,,5,- 二甲基-3,-噻吩)基噻咯、2,3-二 [2,-甲基-5’ -(2”,5” - 二 甲基-3” -噻吩基)-3’ -噻吩]基-4,5-二(2,,5’ - 二甲基-3,-噻吩)基噻吩、 2,3-二(2,,5,- 二甲基-3,-噻吩)基-4,5-二 [2,-甲基-5,-(2”,5” -二 甲基-3” -噻吩)基-3,-噻吩]基二氧化噻吩、2,3-二(3,,5,- 二甲基-2,-噻 吩)基-4,5-二 [2,-甲基-5,-(2”,5” - 二甲基-3” -噻吩)基-3,-噻吩]基 噻吩或2,3,4,5-四(3,,5,- 二甲基-2,-噻吩)基二氧化噻吩。本發(fā)明還提供一種制備式I所示化合物的方法,其主要步驟是在有催化劑存在 條件下,由取代的噻吩格氏試劑或含硼酸基的取代噻吩(如式II、III或IV所示化合物) 與鹵代環(huán)戊二烯雜環(huán)化合物(式V所示化合物)于0°C 200°C反應(yīng)后制得目標(biāo)物。
權(quán)利要求
1.一種含多噻吩基團(tuán)的光致變色化合物,其具有式I所示結(jié)構(gòu)
2.如權(quán)利要求1所述的光致變色化合物,其特征在于,其中m為O 2的整數(shù),η為 O 2的整數(shù),ρ為O 2的整數(shù),q為O 2的整數(shù),且當(dāng)m、η、ρ和q中有二個(gè)或二 個(gè)以上不為零時(shí),則m、η、ρ和q中至少有二個(gè)取相同的非零值。
3.如權(quán)利要求2所述的化合物,其特征在于,其中m、η、ρ和q均為零,m= n = 1、ρ = q = O, η = ρ = 1> q = m = 0 或 q = m= l、η = ρ = 0。
4.如權(quán)利要求1 3中任意一項(xiàng)所述的光致變色化合物,其特征在于,其中R1,R3, R5和R7分別獨(dú)立選自H或C1 C3烷基中一種。
5.如權(quán)利要求4所述的光致變色化合物,其特征在于,其中R1,R3, R5和R7分別獨(dú) 立選自H或甲基一種。
6.如權(quán)利要求1 3中任意一項(xiàng)所述的光致變色化合物,其特征在于,其中R2,R4, R6和R8分別獨(dú)立選自C1 C3烷基中一種。
7.如權(quán)利要求6所述的光致變色化合物,其特征在于,其中R2,R4, R6和R8均為甲基。
8.如權(quán)利要求1 3中任意一項(xiàng)所述的光致變色化合物,其特征在于,其中禮和1^ 分別獨(dú)立選自Ci C3烷基中一種。
9.如權(quán)利要求8所述的光致變色化合物,其特征在于,其中R9和Rltl均為甲基。
10.如權(quán)利要求5、7或9所述的光致變色化合物其特征在于,所述的光致變色化合 物是2,3,4,5-四(2,,5,- 二甲基-3,-噻吩)基噻吩、3,4-二(5,-甲 基-2,-噻吩)基-2,5-二(2,,5,- 二甲基-3,-噻吩)基噻吩、2,5-二(2,, 5,- 二甲基-3,-噻吩)基-3,4-二 [5,-(2”,5” - 二甲基-3” -噻吩)_2’ -噻 吩]基噻吩、2,3,4,5-四(2,,5,- 二甲基-3,-噻吩)基噻咯、2,3-二 [2,-甲基-5,-(2”,5” - 二甲基-3” -噻吩基)-3’ -噻吩]基-4,5-二(2,,5,-二甲 基-3,-噻吩)基噻吩、2,3-二(2,,5,- 二甲基-3,-噻吩)基-4,5-二 [2,-甲 基-5,-(2”,5” - 二甲基-3” -噻吩)基-3,-噻吩]基二氧化噻吩、2,3-二(3,, 5,- 二甲基-2’ -噻吩)基-4,5-二 [2,-甲基-5’ -(2”,5” - 二甲基-3” -噻 吩)基-3,_噻吩]基噻吩或2,3,4,5-四(3,,5,- 二甲基-2,-噻吩)基二氧化 噻吩。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含多噻吩基團(tuán)的光致變色化合物。本發(fā)明以五元芳香雜環(huán)為橋,通過(guò)在五元芳香雜環(huán)外圍設(shè)置不同數(shù)目的取代噻吩環(huán)或/和在其(五元芳香雜環(huán))不同橋連位置上設(shè)置取代噻吩環(huán),從而獲得了本發(fā)明所述的含多噻吩基團(tuán)的光致變色化合物。本發(fā)明所提供的含多噻吩基團(tuán)的光致變色化合物在不同波長(zhǎng)的照射光下,可實(shí)現(xiàn)多種顏色的可逆變化。
文檔編號(hào)C09K9/02GK102010399SQ20101053920
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月11日
發(fā)明者凌祥, 張國(guó), 程慧, 羅千福, 陳春蕾 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)