[发明专利]含多噻吩基团的光致变色化合物

说明书

本申请是申请号：201010539206.3，申请日：2010年11月11日，发明名称：含多噻吩基团的光致变色化合物的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种可用于建筑材料、特殊保护，多色显示、全色打印、多维分子开关特和多维信息存储及读出等领域的含多噻吩基团的光致变色化合物。

背景技术

光致变色是指具有不同吸收波长的两种异构体在特定波长和强度的光的作用下发生的一种可逆转换。其最直观的表现就是颜色的互变。这种颜色变化可广泛应用于织物变色、透镜调光、装饰防伪、化妆品、玩具等方面。这些不需要经过特殊的加工处理，仅仅利用光照即可快速实现的改变，更使之在各种光子开关特别是有机可控光信息存储材料等高科技领域有着广阔的应用前景。目前，在主要的有机光致变色材料的研究领域里，二噻吩乙烯类光致变色体系是其中的杰出代表（Irie M.Chem.Rev.2000,100,1685；De Jong,Jaap J.D.;Lucas,Linda N.;Kellogg,Richard M.;van Esch,Jan H.;Feringa,Ben L.Science(2004),304(5668),278）。

综观目前研究报道的二芳烯变材料，它们绝大多数只含一种二芳烯光致变色单元，为了满足飞速发展的生产和科技需求，实现多色彩显示，高密度的信息存储，最理想的材料是多色彩的多维光子存储材料。这就要求将两种或多种不同共轭长度的光致变色单元均匀糅合于同一体系中。这种要求对分子设计和化学合成提出了挑战，往往由于其合成的复杂性而采用将两个或多个单一变色单元的小分子的光致变色单元简单的混合掺杂于常用的高分子的基质中，这种方法是目前多变色单元器件设计所采取的常用方法。含有高浓度光致变色单元的掺杂型具有易制备的特点，但分散于高分子中的光致变色小分子的掺杂浓度无可避免地受到其溶解度的限制，光照时间长了还会出现结晶现象。另一种方法是由Irie M.等人（Morimoto M.,Kobatake S.,Irie M.J.Am.Chem.Soc.,2003,125(36),11080.）首先报道，它们利用不同吸收波长的光致变色小分子混合培养了多色混晶，这些混晶在光的作用下，可以表现出多种颜色。由于混晶材料制备较为困难，且并非所有的有机光致变色化合物在晶体状态下都能保持良好的光致变色性能，更重要的是它很难大规模生产，所以很难实际应用在光信息存储上。所以，继续开发具有多波长响应的多色光致变色材料尤为重要。

发明内容

本发明设计制备一类将两种不同共轭长度的光致变色单元糅合于同一个多芳烯体系中，在结构上，以芳香杂环为中心，并以此为双烯桥，将两个含不同变色单元和功能团的二芳烯联接于同一体系中。作为中心的双烯桥环的2-，3-，4-，5-位碳原子全部以单键联结着较大的官能团，这种大的立体位阻将使得该物质在固态时难以很好地共面，从而减少分子的侧面聚集。这种“拥挤”设计的目的就是使该化合物在固态时，同样表现出良好的荧光量子效率（而现有的绝大多数二芳烯变色材料（无论是单分子还是聚合物），在固态时均难以表出现良好的荧光性能。从而难以依据荧光的变化来进行非破坏性的信息读出。而对二芳烯存储材料来说，利用荧光作为非破坏性读出比利用紫外光读出更具优点）。

此外，作为外围树枝状的多噻吩体系，在分子设计上，通过控制不同噻吩的连接数目，便可方便地控制它们共轭的长度，从而可实现不同光照后的不同的颜色变化。并且，噻吩环热稳定性好，原料廉价易得，桥连方便；芳环上的多烷基也将使该材料具有良好的溶解性，有利于材料的成膜和实用化研究。

本发明所提供的含多噻吩基团的光致变色化合物，其具有式Ⅰ所示结构：

式Ⅰ中，R₁,R₃,R₅和R₇分别独立选自：氢（H）或C₁～C₆链状（直链或支链）烷基中一种；R₂,R₄,R₆,和R₈分别独立选自C₁～C₆链状（直链或支链）烷基中一种；

m为0～4的整数，n为0～4的整数，p为0～4的整数，q为0～4的整数，且当m、n、p和q中有二个或二个以上不为零时，则m、n、p和q中至少有二个取相同的非零值；

r为1～3的整数；X为S，