[发明专利]光致变色苯并呋喃噻吩混联型全氟环戊烯化合物及合成方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种光致变色苯并呋喃噻吩混联型全氟环戊烯化合物及合成方法和应用。

技术背景

近年来，随着现代科学技术的迅猛发展，海量信息存储与高速信息传输已成为现代信息技术发展的主要目标，人们迫切需要信息存储速度更快、存储容量更大的材料；在响应时间上希望能达到纳秒、皮秒级，最终实现在分子水平、甚至原子水平上存储信息。而高性能的有机光致变色材料正是能够满足这种要求的极具潜力的存储材料之一，因为对于有机光致变色材料而言，信息的读与写均采用全光子模式。

目前对于光致变色材料的研究大都集中在二芳基乙烯、俘精酸酐、螺吡喃、螺嗪、偶氮类以及相关的杂环化合物上。而二芳基乙烯类化合物从20世纪80年代首次被报道以来，因为其良好的热稳定性、显著的抗疲劳性能、高灵敏和快速响应等优点，迅速发展成为最具有应用潜力的光存储材料。

在众多光致变色化合物中，由M.Irie等人合成、发展的全氟环戊烯二芳基乙烯类化合物是继螺吡喃、俘精酸酐之后，在总体性能上接近应用水平，使其在可擦写光存储材料和光控开关材料中具有很好的应用前景而成为研究的热点，极有可能成为新一代光子存储介质一类的光致变色物质。

发明内容

本发明的目的就是提供一种光致变色苯并呋喃噻吩混联型全氟环戊烯化合物及合成方法和应用。

本发明的光致变色苯并呋喃噻吩混联型全氟环戊烯化合物的分子结构通式如下：

其中R为氢、甲基、烷氧基、卤素。

本发明的光致变色苯并呋喃噻吩混联型全氟环戊烯化合物的通用合成方法是：(1)、以苯并呋喃为原料，在氮气及-78℃低温条件下，用正丁基锂与其作用，再和溴代烷烃反应，生成2-烷烃苯并呋喃，在室温下用NBS将其溴化，然后在正丁基锂作用下，与全氟环戊烯反应生成单取代的全氟环戊烯中间体；(2)、以2-甲基噻吩为原料，在冰浴条件下溴化，然后通过与正丁基锂和硼酸三丁酯反应，生成2-甲基-3-溴-5-硼酸基噻吩，再以四三苯基磷钯作催化剂，通过偶联反应将各种取代的卤代苯衍生物与噻吩环连接起来得到各种取代的噻吩类中间体；(3)、在低温氮气保护条件下，使用正丁基锂(n-BuLi)，将步骤(1)中制备的单取代全氟环戊烯中间体与步骤(2)中制备的噻吩类中间体反应，从而得到如分子结构通式类的目标化合物。

本发明的光致变色苯并呋喃噻吩混联型全氟环戊烯化合物的主要用途有：作为超高密度、可擦写有机光子型信息存储材料，用于制备光控开关元件；用于制备光致变色发光器件。

本发明的光致变色苯并呋喃噻吩混联型全氟环戊烯化合物的优点主要有以下几个方面：

1、苯并呋喃噻吩混联型全氟环戊烯光致变色材料在溶液或薄膜中均可保持良好的光致变色性能，并且开环态(无色态)和闭环态(呈色态)均具很好的化学和热稳定性、显著的抗疲劳性、较高的环化量子产率和很好的灵敏度等优越性能。

2、苯并呋喃噻吩混联型全氟环戊烯光致变色材料的开环态在350-450nm范围内具有较强的荧光，而闭环态几乎没有荧光，因而可用于荧光检测及荧光光控开关。

3、本发明的含杂芳环基团的全氟环戊烯类二芳烯光致变色材料成功用于高密度全息光存储，其存储属性为可擦写光子型存储。

4、与对称噻吩或苯并噻吩型全氟环戊烯材料相比较，其应用前景更大。

附图说明

图1为本发明光致变色苯并呋喃噻吩混联型全氟环戊烯化合物的分子结构通式；

图2为本发明的化合物1a、2a、3a的光致变色反应原理示意图；

图3为化合物1a、2a、3a在正己烷溶液中紫外光照射后的光致变色图；

图4为化合物1a、2a、3a在PMMA膜片中的荧光发射光谱随紫外光照射时间变化图。

具体实施方法

实施例1：[化合物1a]：

在通式中，当R为甲氧基，即构成光致变色化合物1a，其名称为：[1-(2-乙基-苯并呋喃-3-基)，2-(2-甲基-5-(4-甲氧基苯基)噻吩-3-基)]全氟环戊烯(1a)，结构式如下：

这种化合物的合成方案如Scheme 1所示：

具体合成步骤如下所述：

1、2-乙基苯并呋喃的合成：