[发明专利]一种光致变色/摩擦致变色发光材料的制备方法及其应用

说明书

本发明提供一种光致/机械致变色发光材料的制备方法及其应用。通过在菲并咪唑结构的咪唑N1位置上引入叔丁基苯、苯环或对羧基苯取基团，并且在咪唑C2位上连接5‑溴噻吩或着5‑氯噻吩，采用一锅法反应合成一种光致变色和机械致变色发光材料。其制备方法为：在氮气保护下将9，10‑菲醌、芳香胺、卤代噻吩醛和醋酸铵在醋酸溶液中回流，用TLC监测到反应完全，冷却至室温，然后倒入搅拌的甲醇中过滤得到粗产品，采用柱层析将粗产品提纯得到本发明的光致/摩擦致变色发光材料。本发明提供的材料既具有光致变色，又具有机械致变色性能，而且抗疲劳性好，拓展了光致/摩擦致变色发光材料领域的应用选择，在荧光传感检测、光学信息存储等方面具有较高应用价值。

技术领域

本发明属于智能荧光材料技术领域，具体涉及一种光致变色和机械致变色发光材料的制备方法及其应用。

背景技术

光致变色发光材料因其在光刺激下能够发生明显的发光性质变化，因此在信息储存、传感器、装饰材料、保密材料等方面有广泛应用。目前，对有机光致变色化合物的研究主要集中在周环反应的二芳基乙烯、俘精酸酐体系；顺反异构的偶氮苯体系；键的异裂的螺吡喃、螺恶嗪体系；键的均裂的三芳基咪唑二聚体体系等。其中大部分化合物常常在变色过程中涉及到化学键的断裂，导致抗疲劳性差，因此需要探索和发现新的光致变色材料。

机械力致变色材料可以在施加适当的压力或者其他外力如研磨、轧、揉、挤压时改变它们的发光颜色，是对机械力具有响应的智能材料。这些材料可以通过其他外界刺激方式如有机蒸汽或者溶剂、加热、酸碱等再恢复到起始状态。为在发光开关、机械力传感器、机械力记录器、保密纸张、光电器件、数据储存等各个领域的应用研究提供了一个基础。一般来讲，机械力致变色主要是因为化学或者物理结构的改变。比如：(1)通过分子结构的调整来改变发光颜色的主要方式包括开环/闭环形成，双键顺反异构；(2)分子的堆积排布、构象的灵活性、分子间的相互作用。改变发光分子的排布或者构象会影响HOMO-LUMO能级从而调整了发光性质。相比前者基于分子水平上的化学键的断裂和形成，改变分子的排布或者构象需用的外力比较小且可逆性更好，在实际应用和基础研究方面更受关注。

开发在光和机械力刺激下发光变化的光致变色和机械致变色双功能发光材料，尤其是在这两种刺激下基于分子堆积模式变化的发光材料可以有效提高其抗疲劳性。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种新型的同时具备光致变色和摩擦致变色且抗疲劳性好的发光材料、制备方法及应用，以解决现有技术中有机光致变色材料在变色过程中存在化学键断裂造成的抗疲劳性差而且功能单一的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明在刚性平面好﹑热稳定性好及荧光量子效率较高的菲并咪唑结构的咪唑N1位置上引入叔丁基苯、苯环或对羧基苯取基团，并且在咪唑C2位上连接5-溴噻吩或5-氯噻吩。

一种光致变色/摩擦致变色发光材料，其结构式为：

一种光致变色/摩擦致变色发光材料的制备方法，采用Debus–Radziszewski一锅法反应合成卤代噻吩取代的菲并咪唑衍生物，步骤如下：

在氮气保护下将9，10-菲醌、芳香胺、芳香醛和醋酸铵在醋酸溶液中进行回流反应，用薄层色谱TLC监测到反应完全，冷却至室温，然后倒入搅拌的甲醇中过滤得到粗产品，采用柱层析将粗产品提纯得到淡黄色固体粉末即为光致变色和摩擦致变色发光材料。该方法合成条件温和，产率较高，易于提纯。所述反应步骤中粗产品的纯化先在甲醇溶剂中常温搅拌、过滤。反应结束后，点硅胶板检测产物只有一个产物点，产率较高，剩余的反应物容易除去，所得粗产品较纯。

进一步的，所述步骤中9，10-菲醌、芳香胺、芳香醛和醋酸铵的物质的量比为1:1-2:1-2:10-20。该比例下，化合物能够更加完全反应，反应副产物较少，且剩余的反应物溶于甲醇易于除去，合成化合物产率较高。