[发明专利]含螺环类基团光致变色聚合物及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机光致变色材料领域，特别涉及含螺环类基团光致变色聚合物及其合成方法。

背景技术

光致变色是某一物质在两种物理或化学状态之间的可逆变化，其中至少有一个方向的变化是由光辐射引起的，这可用以下方程表示：

其中A和B分别表示同一物质的两种不同颜色状态：λ₁和λ₂分别表示两种不同的波长。

光致变色的基本特征是：A和B在一定条件下能稳定存在；A和B有明显的颜色视差。但要实现真正的应用还要满足以下条件：两者具有较高的稳定性；两者具有较高的循环寿命；吸收带在可见光范围内；相应速度快，灵敏度高。但到目前为止，完全满足上述条件的光致变色材料鲜有报道，应用到实际中更加少见。

螺环类光致变色聚合物可广泛的用于光信息储存、光记录材料、光盘材料和装饰材料等。现有的螺环类光致变色聚合物的耐疲劳度和适用范围仍较低，都有待进一步提高，因此有必要研发新的螺环类光致变色聚合物。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种含螺环类基团光致变色聚合物及其合成方法，制备所得的聚合物具有较高的稳定性和循环寿命、吸收带在可见光范围内、相应速度快、灵敏度高。

一种含螺环类基团光致变色聚合物，具有如下式(I)的结构通式：

其中X为Pt或Pd，L为螺环类光致变色单元，选自下列4个结构中的任意一种：

所述的含螺环类基团光致变色聚合物，具有式(I-a)结构：

所述的含螺环类基团光致变色聚合物，具有式(I-b)结构：

所述的含螺环类基团光致变色聚合物，具有式(I-c)结构：

所述的含螺环类基团光致变色聚合物，具有式(I-d)结构：

所述的含螺环类基团光致变色聚合物，具有式(I-e)结构：

所述的含螺环类基团光致变色聚合物，具有式(I-f)结构：

所述的含螺环类基团光致变色聚合物，具有式(I-g)结构：

所述的含螺环类基团光致变色聚合物，具有式(I-h)结构：

上述含螺环类基团光致变色聚合物的合成方法，包括以下步骤：

步骤一、以三甲基硅乙炔为原料，在-78℃氮气保护条件下，通过丁基锂与4,4′-二溴苯甲酮或4-溴苯甲酮，按等物质的量反应生成含羟基的末端炔键化合物；

步骤二、步骤一所得产物在摩尔分数比为5%的吡啶对甲苯磺酸盐催化下，通过三倍当量的脱水剂原酸三甲酯作用，与苯酚、对溴苯酚、对二苯酚或4-4’-联苯二酚进行脱水合环反应，得到相应的四种螺环类光致变色单元；

步骤三、步骤二所得产物在摩尔分数比为5%的碘化亚铜，摩尔分数比为5%的二三苯基膦二氯化钯催化条件下，在三乙胺为溶剂的碱性环境中与两倍当量的三甲基硅乙炔发生薗头耦合反应(Sonogashira coupling reaction)反应，引入碳碳三键；

步骤四、步骤三所得产物与两倍当量的四丁基氟化铵反应得到含有末端炔氢的光致变色单元；

步骤五、步骤四所得产物在以摩尔分数比为5%碘化亚铜为催化剂，在三乙胺为溶剂的碱性环境中分别同等物质的量反式二氯双（三苯基膦）合铂/钯进行聚合，从而得到如结构式所示的四类八种目标聚合物。

本发明所涉及的化合物合成工艺简单，制备成本较低，具有较高的产率。本发明的合成过程中通过金属铂和金属钯芳炔结构的引入，使得聚合物分子量得到增加，与有机小分子相比，器件成膜性能提高，使得光电材料的制备工艺变得简单。所得化合物在常用溶剂如：二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、甲苯、邻二氯苯等中有着良好的溶解性。不同螺环结构的引入使得材料在可见光长波长范围内有着较宽的吸收范围，完全满足光电材料的制备要求。所得8种聚合物在紫外光的作用下均展现出了良好的光质变色性能。

附图说明

图1为本发明实施例一中聚合物1（X=Pt）即结构式为（I-a）在二氯甲烷溶液中紫外光照射后的光致变色图。

图2为本发明实施例一中聚合物1（X=Pd）即结构式为（I-b）在二氯甲烷溶液中紫外光照射后的光致变色图。

图3为本发明实施例二中聚合物2（X=Pt）即结构式为（I-c）在二氯甲烷溶液中紫外光照射后的光致变色图。