[发明专利]一种基于超分子体系的力致荧光变色材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于超分子体系的力致荧光变色材料及其制备方法。本发明通过非共价键修饰引入环糊精体系，使之前不具有力致荧光变色开关的罗丹明和螺吡喃小分子在经过环糊精包结后获得力致荧光变色开关性能。其中，罗丹明包结物通过外力擦写从之前的无荧光变成橙色荧光；螺吡喃包结物通过外力擦写从之前的无荧光变成红色荧光。该方法具有无共价键修饰，无需结晶制备，通用性好，安全低毒等特点。该方法制备的力致荧光变色材料擦写简单，且可通过加热的方式回到初始状态，重复性好。由于制备方法简单，这种方法能极大地降低力致荧光变色材料的制备成本，大大推动力致荧光变色在实际应用中的拓展。

技术领域

本发明属于力致荧光变色材料制备技术领域，特别涉及一种基于超分子体系的力致荧光变色材料及其制备方法。

背景技术

力致荧光变色材料近几年受到了广泛的关注，常常应用于记忆材料，检测材料以及安全材料领域。通过机理的不同，这类材料大致可以分为两类：第一种是通过调节分子组装产生的力致荧光变色开关，另一种则是通过改变化学结构达到力致荧光变色开关。由于明显的颜色变化以及优越的稳定性，诱导化学结构式变化得到的力致荧光变色开关越来越受到研究者们的关注。要获得这类的力致变色荧光开关，往往需要特殊的设计和制备方法。一种报道过的方式是通过共价键连接引入大量的例如N,O类的杂原子使得分子间的作用得到加强。这种方式需要繁琐的合成过程，而且得到力致荧光变色开关往往需要很大的外力刺激。还有一种方式是将分子进行结晶重排。这种结晶结构同样能使得分子堆积更加紧密和规整，从而诱导力致荧光变色的产生。虽然这种方式避免了繁琐的合成过程，但是结晶的制备需要特殊的环境刺激和各种的方法尝试，这样同样使得力致荧光变色开关的获得变得非常困难，限制了力致荧光变色材料的应用。所以，探索一种无需共价键修饰和制备方法简单的力致变色开关变得具有巨大的实际意义。

往常的报道在制备化学结构式诱导变色的力致荧光变色材料时，常常引入螺吡喃和罗丹明两类分子为基础进行相关研究。螺吡喃和罗丹明是非常优异的环境敏感型分子，他们常常用来制备包括光，温度以及酸碱在内的各种环境敏感型材料。近几年来，这两类分子也被引用入制备力致荧光变色材料。通过上述的两种方式的处理后，这两类分子可以成为性能优良，重复性较好的力致荧光变色材料。

环糊精是一个具有空腔结构的分子，其空腔可以包结住许多客体小分子。环糊精能提供一个内部疏水外部亲水的环境，亲水环境由环糊精上的大量羟基产生，这些羟基能提供客体小分子较强的氢键，一定程度上锁住了客体小分子。这些氢键的作用能加强分子间的作用力，非常符合制备力致荧光变色材料的要求。环糊精虽然在生物和组装领域有很广泛的应用，但是在力致荧光变色材料领域却从未有所关注。但由于可以作为很强的分子作用力供体，使得将其引入到力致变色荧光材料具有一定的可能性。由于环糊精和客体小分子包结过程既不需要共价键修饰，也不需要结晶，且客体小分子可选用的种类非常多，所以，一旦能通过环糊精和小分子包结得到和往常报道过的力致荧光变色效果相当甚至更好的力致荧光变色材料，可以大大突破传统力致变色荧光材料制备的各种限制，大大节约制备成本，极大地推动力致变色荧光材料在实际应用领域的拓展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无共价键修饰，制备方法简单，通用性好的超分子诱导的力致荧光变色开关，并将其应用于触发螺吡喃和罗丹明类衍生物的力致荧光变色。

本发明通过非共价键修饰引入环糊精体系，使之前不具有力致荧光变色开关的罗丹明和螺吡喃小分子在经过环糊精包结后获得力致荧光变色开关性能，该方法制备的力致荧光变色材料具有擦写容易，重复性好以及毒性低等特点。

本发明所述的基于超分子体系的力致荧光变色材料，其结构为环糊精包结罗丹明小分子或螺吡喃小分子，具体为罗丹明小分子与βCD包结物，或螺吡喃小分子与γCD包结物，其结构式如下：

或者

本发明所述的基于超分子体系的力致荧光变色材料的制备方法为：