[发明专利]光致变色萘环-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萘环-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

有机光致变色二芳基乙烯材料由于具有光电特性和结构可控等优点，同时具有有优异的热稳定性、耐疲劳、对半导体激光器灵敏且响应速度快等特点。因此，在高密度、可擦重写光子型光信息存储领域备受关注。而在众多光致变色化合物中，全氟环戊烯二芳基乙烯类化合物具有良好的光致变色性能、热稳定性、抗疲劳性以及响应速度快等诸多优点，是目前最具应用前景的光致变色材料之一。在众多二芳基乙烯光致变色分子中，带有杂芳环基团的二芳基乙烯类全氟环戊烯光致变色化合物具有更加优异的光热稳定性、化学稳定性，以及良好的抗疲劳性，其光致变色反应所引起得材料吸收、发射、氧化还原性等物理化学性质可以在光控条件下发生可逆变化，这些变化参数在光存储及新型光电器件方面具有非常广阔的应用前景。目前，在全氟环戊烯二芳基乙烯类化合物中，乙烯双键两端所连接的芳环通常主要是噻吩和苯并噻吩两种芳香基(Irie，M.Chem.Rev.100(2000)1685)，此外，也有少部分用噻唑、吡咯、吲哚和苯并呋喃等杂环取代噻吩或苯并噻吩而形成新的二芳烯化合物。

发明内容

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

本发明的光致变色萘环-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为氢原子、甲基、甲氧基、氰基、三氟甲基等基团。

本发明的光致变色萘环-噻吩混联型全氟环戊烯化合物的通用合成方法是：(1)、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(n-BuLi)和硼酸三丁酯反应，生成2-甲基-3-溴-5-硼酸基噻吩，再以四三苯磷钯作催化剂，通过偶联反应将各种取代的卤代苯与噻吩环连接起来得到各种取代的噻吩类中间体；(2)、在正丁基锂作用下，将1-溴-2-甲基萘与全氟环戊烯反应生成单取代的全氟环戊烯；(3)、在低温氮气保护条件下，使用正丁基锂，将步骤(2)中制备的单取代全氟环戊烯中间体与步骤(1)中得到的中间体反应，从而得到如分子结构通式类的目标化合物。

本发明的光致变色萘环-噻吩混联型全氟环戊烯化合物的主要用途有：搀杂高分子材料或制成膜片，实用于超高密度、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等。

本发明的光致变色萘环-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、萘环-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和很好的灵敏度等优越性能；

2、萘环-噻吩混联型全氟环戊烯光致变色材料的开环态在350-500nm范围内具有较强的荧光，而闭环态没有荧光，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，其制备材料的成本相对较低，应用前景更大。

附图说明

图1为光致变色萘环-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前后的吸收光谱图；

图4为化合物1a、2a、3a在PMMA薄膜中紫外光照射前后的吸收光谱图；

图5为化合物1a、2a和3a在正己烷溶液中荧光发射光谱随紫外光照时间变化图；

图6为化合物1a、2a和3a在PMMA膜片中荧光发射光谱随紫外光照时间变化图。

具体实施方法

实施例1：[化合物1a]：

在分子结构通式中，当R为甲氧基时，即构成光致变色化合物1a，其名称为：[1-(2-二甲基萘-1-基)，2-(2-甲基-5-间甲氧基苯基-噻吩-3-基)]全氟环戊烯(1a)，结构式如下：

这种新型二芳基全氟环戊烯类光致变色化合物的合成方案Scheme 1所示：Scheme 1：

其具体合成步骤如下所述：

1、3，5-二溴-2-甲基噻吩(2)