[发明专利]力致变色的化合物、薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种具有力致变色的化合物、薄膜及其制备方法和应用，所述化合物按以下方法制备：取2,5‑双(9‑烷基‑9‑氢‑咔唑‑3‑基)对苯二甲酸乙酯，加入溶剂搅拌使其全部溶解，再加入碱水解，于20‑100℃下搅拌1‑10小时后，倒入水中酸化，抽滤后洗涤并干燥，得到2,5‑双(9‑烷基‑9‑氢‑咔唑‑3‑基)对苯二甲酸。本发明的力致变色材料具有良好的光学稳定性、高重复性、高对比度以及信息的隐藏和读取方便，在信息存储和防伪方面具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及有机力致变色材料和防伪技术领域，特别是涉及一种力致变色的对苯二甲酸类化合物2,5-双(9-烷基-9-氢-咔唑-3-基)对苯二甲酸、薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

功能刺激响应型有机发光材料是指对外界的物理、化学刺激，如光、力、热、溶剂及酸碱等外部刺激下，能够改变荧光发射行为的材料。近年来，对机械力的刺激做出响应的纯有机化合物材料受到了广泛关注。此类材料在外力(如研磨、剪切力、拉伸力和静态施压等)作用下，固态发光颜色、发射强度或光致发光寿命发生明显改变。另外，研磨后的样品在溶剂退火或热退火处理后材料的发光特性得以恢复。此类材料在应力传感、位移或形变检测、商标防伪、记忆芯片、光学存储、光电器件和显示器件等领域具有非常重要的应用价值。迄今为止，许多种类的有机力致变色分子已经被设计出，含有四苯乙烯、二乙烯基蒽、三苯胺、氰基乙烯、吩噻嗪、二氟化硼络合物和芴酮等单元的多种化合物被发现具有力致变色性质。当这些化合物被用于防伪应用时，信息被机械力、热或溶剂写出，此信息还可以被热或溶剂擦除，这样此类材料可以表现出可逆的两种状态。如果材料的力致变色特性能被另外一种刺激源所调节，那么材料的防伪能力将大大加强。迄今为止，只有很少的例子引入了另外一个刺激源来调节材料的力致变色性质(Org.Lett.2014,16,880；Chem.Commun.,2014,50,7374；Chem.Commun.,2014,50,2569；RSC.Adv.2014,4,58732)，所以开发出可以被其它刺激源调节的力致变色材料是十分有意义的。

通过研究发现，具有推拉电子结构和非平面的分子有很大几率可以表现出力致变色性质。在苯环上邻位连接上体积比较大的基团，可以使整个分子表现出非平面的构型。如果把四个大的推拉电子结构的单元连接到一个苯环上构形成1,2,4,5四取代苯，那么此类分子有望具有力致变色特性。另外，如果吸电子基团是羧基，那么获得的分子将会在碱性气体刺激下荧光颜色发射明显变化，并且在酸性气体中荧光可以得以恢复，最后获得的分子就会表现出酸碱响应的同时还会表现出力致变色性质。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种力致变色的对苯二甲酸类化合物及其制备方法和应用，本发明涉及的对苯二甲酸类衍生物为1,2,4,5四取代苯，同时含有两个羧基和两个烷基取代的咔唑基团。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

本发明的一种力致变色的对苯二甲酸类化合物，其结构式如下：

其中：n为1～16之间的任意自然数。

在上述技术方案中，n为2～8。

本发明的另一方面，还包括所述的力致变色的对苯二甲酸类化合物的合成方法：

取2,5-双(9-烷基-9-氢-咔唑-3-基)对苯二甲酸乙酯，加入溶剂搅拌使其全部溶解，再加入碱水解，于20-100℃下搅拌1-10小时后，倒入水中酸化，抽滤后洗涤并干燥，得到2,5-双(9-烷基-9-氢-咔唑-3-基)对苯二甲酸。

在上述技术方案中，所述的溶剂为氯仿、四氢呋喃、甲苯、二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或二甲基亚砜；

所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、四丁基氢氧化铵、碳酸钾、碳酸钠或氢氧化钙，碱与二乙酯的摩尔比为2:1～10:1；