[发明专利]一类溶剂致变色螺环化合物的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一类溶剂致变色螺环化合物的应用，在有溶剂参与的刺激作用下，这类螺环化合物发生螺碳-杂原子共价键的断裂，在另一外界刺激作用下螺碳-杂原子共价键重新生成，并伴随颜色变化所带来的应用。属于刺激响应功能材料领域。

背景技术

螺环类化合物通常具有在外界刺激下发生螺碳-杂原子共价键断裂与重新生成的结构互变异构，并伴随着颜色和其它物理性质的变化，如折射率、相对介电常数、几何构型等。目前，较常见的这类化合物为光致变色材料，其在很多领域具有潜在的应用前景，如信息存储、开关、光滤波器、显示器、非线性光学材料、液晶材料等高科技领域，以及眼镜、印刷、服装、防伪等工业和民用领域。但通常这类材料需要在紫外光激发下发生螺碳-杂原子共价键断裂，易引起光降解。另一类螺环化合物能在酸或碱的刺激下发生螺碳-杂原子共价键断裂和重新生成，但由于所用的酸为盐酸或三氟乙酸等，所用的碱是强碱，如氢氧化钠或叔丁醇钾等，分子结构同样容易遭到破坏，且对环境有较大污染。因此开发重复性好，条件温和、可控的刺激手段会大大扩大螺环化合物的应用范围。

一些常用作溶剂的水及有机小分子化学物质，它们比紫外光辐射及酸或碱刺激更温和,对螺环化合物的破坏性小，若能将溶剂作为一种调控螺环化合物变色的刺激方式，即实现溶剂致变色，有望实现这些材料在溶剂性质指示剂、溶剂组分检测、安全墨水、万写纸、无墨打印等诸多领域有潜在的应用。

发明内容

本发明涉及一类溶剂致变色螺环化合物的应用，是指在有溶剂参与的刺激作用下，这类螺环化合物发生螺碳-杂原子共价键的断裂，在另一外界刺激作用下螺碳-杂原子共价键重新生成，并伴随颜色变化所带来的应用。有溶剂参与的刺激作用是指刺激手段中至少有一种是化学溶剂，化学溶剂是指无机溶剂水和含羟基、羧基、氨基、醛基、酮基、酰胺基、亚胺基、砜基，亚砜基的分子量小于500的有机溶剂中的一种或多种混合溶剂。另一外界刺激是指电磁波、热、电、磁及化学物质中的一种或多种组合。

具有这种溶剂刺激响应的螺环类化合物是具有如本说明书附图中的A1,A2和A3所示的三种分子结构式通式中的一种或多种组合，其分子结构通式及可逆反应方程式见附图，其中：

C*表示该螺环化合物分子结构中的螺碳原子。

X是O原子、S原子、NH或含取代基的N原子中的一种。

Y是N原子、C原子或含R基团的碳原子团。

Z是N原子、S原子或O原子中的一种。

Ar¹,Ar²是芳香环或取代芳香环，这类芳香环或取代芳香环上的二级取代基团是F、Cl、Br、I、R、CX¹₃、CX¹X²X³、NO₂、OR、SR、SO₂R、SOR、SO₃R、NHR、NRR’、CHO、CH₂OR、CO₂R、OCOR、OCOCH₂R、CHY¹CHO、CY¹₂CHO、CHY¹CO₂R、CHY¹OR中任何一种原子或原子团中的一种。

M是含有杂原子Z的单取代或多取代的环状分子结构，在该环状分子结构上的二级取代基团可以是F、Cl、Br、I、R、CX¹₃、CX¹X²X³、NO₂、OR、SR、SO₂R、SOR、SO₃R、NHR、NRR’、CHO、CH₂OR、CO₂R、OCOR、OCOCH₂R、CHY¹CHO、CY¹₂CHO、CHY¹CO₂R、CHY¹OR中任何一种原子或原子团。