[发明专利]苯并吡喃类光致变色衍生物

说明书

技术领域

本发明涉及一类新苯并吡喃类光致变色化合物及其制备。

背景技术

光致变色现象(Photochromism)是化学研究领域重要的组成部分，指一个化合物(A)在受到一定波长的光电辐射下，发生特定的化学反应，生成产物(B)，其吸收光谱与(A)有着明显的变化，并能在不同的条件下实现化合物(A)与(B)之间的可逆转换，具有这种性质的材料称为光致变色材料(F.Ercole,et al.Macromolecules2009,42,1500–1511)。

苯并吡喃是一类常见的、性能优良的光致变色化合物。萘并吡喃及其衍生物主要是由相应的酚与炔丙醇衍生物在酸性介质中催化下得到炔丙基醚，再发生Claisen重排反应，然后通过醌式化合物的环化反应合成得到的，常用的酸性介质有对甲苯磺酸、酸性氧化铝等。20世纪90年代初，在室温下具有较好变色性能的2,2-二苯基萘并吡喃类化合物商品化并成为变色树脂镜片中必不可少的组分，使得人们对这类化合物引起了广泛的关注。由于具有较好的光响应性、褪色速度、光稳定性以及在可见光区吸收带宽等优点，苯并吡喃类化合物成为了继螺噁嗪之后，另一类具有实际应用价值的光致变色染料(M.R.di Nunzio,et al.ChemPhysChem2008,9(5):768–775)。

发明内容

本发明的目的是提供一种开环体的热衰减速率降低、具有宽吸收带的苯并吡喃衍生物光致变色剂。

本发明的第一方面是一种苯并吡喃衍生物，其为式I所示化合物：

其中R₁和R₂位置为式(a)表示的芘基团或式(b)表示的咔唑基团，

其中R₃为氢或C₁～C₁₂的直链或支链烷基。

优选地，本发明的苯并吡喃衍生物，为I-1所示化合物：

优选地，本发明的苯并吡喃衍生物，其为I-b所示化合物

其中R₃为氢、甲基、乙基或C₃～C₁₂的直链或支链烷基。

本发明的第二方面是上述苯并吡喃衍生物作为光致变色剂的用途。

本发明的第三方面还提供一种合成上述苯并吡喃衍生物的方法，包括：以与式(a)相应的羟基芘或与式(b)相应咔唑酚为原料，与式E0表示的炔丙醇衍生物在酸性介质中催化下得到炔丙基醚，再发生Claisen重排反应，然后通过醌式化合物的环化反应，得到目标化合物，

优选地，本发明的方法包括：以与式(a)相应的羟基芘或与式(b)相应咔唑酚为原料，和式E0表示的炔丙醇衍生物，在酸性氧化铝存在下，在二甲苯溶剂中，在氩气保护下，避光回流反应至溶液呈墨绿色，冷却至室温，过滤得到的滤液蒸发除去溶剂，得到所述苯并吡喃衍生粗产品。

本发明设计并合成的含芘或咔唑为结构单元的苯并吡喃衍生物，其溶液在特定波长激发下，可在无色体与呈色体间快色转化，并且吸收波长几乎覆盖整个可见光区，是一类优良的光致变色化合物，且合成比较简单、合成步骤较少，而且原料成本低廉和易于大规模的商业化生产等优点。

附图说明

图1.化合物I-1在乙腈溶剂中，分别在紫外光照射下及其后可见光照射下的吸收曲线变化图(10^-5mol·L^-1)；

图2.化合物I-2在乙腈溶剂中，分别在紫外光照射下及其后可见光照射下的吸收曲线变化图(10^-5mol·L^-1)；及

图3.化合物I-3在乙腈溶剂中，分别在紫外光照射下及其后可见2光照射下的吸收曲线变化图(10^-5mol·L^-1)。

具体实施方式

本发明在苯并吡喃类化合物中引入较大的结构单元如芘和咔唑为结构单元，设计并合成了含有芘和咔唑单元的苯并吡喃类光致变色材料，可明显降低开环体的热衰减速率。另外，具有咔唑单元的体系表现出更优的热衰减速率，其半衰期τ_1/2达到了48s，并且吸收红移至整个可见光区。