[发明专利]含巯基的萘并吡喃类光致变色化合物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种含巯基的萘并吡喃类光致变色化合物，结构如式I或II所示：各取代基定义详见说明书。本发明还公开了一种由上述含巯基的萘并吡喃类光致变色化合物制备的水溶性光致变色组合物，是由以下重量份的组分制成：光致变色单元1～20份、水溶性聚合物40～500份、溶剂10～500份，所述光致变色单元为所述含巯基的萘并吡喃类光致变色化合物。本发明还提供了一种所述水溶性光致变色组合物在制备水性光变色指甲油中的应用。本发明制备的水溶性光致变色组合物可应用于水性光变色指甲油、防伪油墨、化妆品、服装、工艺品、室外装饰材料和光学镜片中。

技术领域

本发明属于高分子化学技术领域，具体地说，涉及一种含巯基的萘并吡喃类光致变色化合物及其制备方法与应用。

背景技术

光致变色是基于化学反应原理的光照诱导的可逆变色反应。光能是一种清洁的可再生能源，因此开发与应用这类材料具有十分广阔的前景。目前，商业上最为广泛的应用领域为可变色眼镜、高端化妆品、变色衣物等，潜在的应用领域有智能化窗膜涂层、有机光电信息存储单元和变色防伪墨水等。

光致变色材料根据逆反应的推动力可分为T型和P型光致变色材料。其中，T型材料热不稳定，即将光源移除后在热力学作用下自身可发生逆反应退回到原始状态；而P型材料是指在另一束光源的照射下才能发生可逆反应，自身不会自发地退回到原始状态的材料。当前，商业化主要应用的材料类型为T型光致变色材料，主要可分为三类：螺吡喃类、螺恶嗪类和萘并吡喃类光致变色材料。

近年来，对光致变色材料的商业化应用以及应用领域拓展进行了大量研究。美国的全视线公司在90年代开始报道了萘并吡喃类光致变色材料的合成和商用价值(美国专利005238981A；美国专利005274132A)。此外，薇薇美德实验室欧洲有限公司公开了基于硅氧烷的光致变色聚合物，效果增强了变色深度和速度(CN 102112528B)。

目前的商用光致变色化合物的应用主要局限在镜片等有机组合体系中，还未能涉及水溶性体系，且大量地使用有机溶剂不利于环境保护和长远发展。而水性光致变色材料可以极大地拓宽这类材料的应用领域，像化妆品行业、服装行业等，因此，是十分具有潜力的一种环境友好型光致变色材料。

为制备水溶性光致变色组合物，目前采用的解决方案主要是制备光致变色水溶性微球，专利CN 102382232A公开了一种通过将光致变色材料和聚合物物理混合的方式得到了光致变色防伪微球，但存在工艺复杂以及难以商品化等缺陷。

点击化学(Click Chemistry)，通俗地讲，是一类反应条件简单、原料易得、化学产率极高、具有立体选择性且只产生无害副产品的绿色化学反应，如Huisgen环加成反应、Diels-Alder反应和Thiol-ene反应(Angew.Chem.Int.Ed.2011,50,60-62)。其中，硫醇-烯点击反应(Thiol-ene Reaction)是在光或热的引发后首先生成巯基自由基，再与烯键碳发生反马尔科夫尼科夫加成，产生的氢自由基可进一步引发链式反应直到反应终止。Thiol-ene reaction从化学合成讲是十分便利的，该反应的链转移和链增长(均聚)过程可以高效地形成均相聚合物树状分子。

此外，光或热引发聚合反应的应用十分广泛，包括纳米技术、生物材料和材料科学等领域，但常见的光或热引发反应因氧气的存在而容易导致反应过早终止。而Thiol-enereaction同时结合了光引发聚合反应和点击化学的上述优点，因此可以在有水有氧条件下快速且定量地进行点击反应。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种含巯基的萘并吡喃类光致变色化合物。

本发明的第二个目的是提供一种由所述含巯基的萘并吡喃类光致变色化合物制备的水溶性光致变色组合物。

本发明的第三个目的是提供一种所述水溶性光致变色组合物的制备方法。

本发明的第四个目的是提供一种所述水溶性光致变色组合物在制备水性光变色指甲油中的应用。