[发明专利]一类新型非对称紫精化合物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一类新型非对称紫精化合物及其制备方法和应用，所述新型非对称紫精化合物，主要是由4,4'‑联吡啶和不同的给电子基团、吸电子基团及抗衡阴离子组成。本发明主要是将不同的给、受体基团引入到4,4'‑联吡啶中，之后再通过抗衡离子交换得到具有不同抗衡阴离子的新型非对称紫精化合物；在外加电场的刺激下，新型非对称紫精化合物的颜色会随着其氧化态和还原态的相互转化而发生可逆变化，利用此特性可制得一类性能良好的电致变色器件，有望在显示器、汽车后视镜、电致变色智能窗等领域得到广泛应用。

技术领域

本发明属于有机光电材料技术领域，具体涉及一类新型非对称紫精化合物及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，电致变色材料由于其独特的结构和可调性，在显示器、传感器、信息存储器和节能建筑等领域展现出良好的应用前景；电致变色是指电致变色材料在外加电场的刺激下，其光学属性(吸收率、透射率和反射率等)发生可逆变化的现象。在表观上，通常显示为透明度及颜色的可逆变化。电致变色材料制成的器件称为电致变色器件，可通过氧化还原反应实现着色和消色的可逆变化，具有响应时间快、着色率高、对比度高和稳定性好等优点。更重要的是有机电致变色材料种类繁多，通过对其分子基团进行设计、修饰，从而实现了多种颜色变化，因而得到了人们的广泛关注。

紫精，是一类常见的有机小分子电致变色材料，具有良好的氧化还原性和相对稳定的变色过程，极好的电子接受能力及取代基结构易调节等优点；紫精通过两次得失单电子，可形成三种具有不同的颜色的可逆的氧化还原状态，利用这一特性，改变其两端氮取代基上的基团和各种抗衡离子，可以将其广泛应用于显示器、智能玻璃等领域，然而目前现有技术中的应用于电致变色器件的紫精化合物结构种类有限。

发明内容

针对上述技术问题，本发明设计提供了一类新型非对称紫精化合物及其制备和应用，为进一步开发新型电致变色材料和器件提供了新思路和新方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：在4,4'-联吡啶受体的一端引入三苯胺衍生物，另一端引入不同的给电子基团或吸电子基团，再通过抗衡离子交换得到的具有不同抗衡阴离子的非对称紫精化合物。利用这种具有“推—拉电子”结构的非对称紫精分子内不同强度的电荷转移，在外加电场刺激下，会发生可逆的氧化还原反应并伴随着颜色的变化，进一步，通过掺杂合适的电解质制成性能稳定的电致变色器件。

本发明公开的一类新型非对称紫精化合物，具有如下结构通式：

其中，R为具有正整数个碳原子的支链、直链、环状烷基链或环状烷醚链；

其中，R’为中任意一个；

其中，X^-为Cl^-,Br^-,I^-,PF₆^-,BF₄^-,TFSI^-中任意一个。

所述的新型非对称紫精化合物的合成路线如下：

所述的新型非对称紫精化合物具体合成步骤为：

(1)化合物2的制备：将1-氯-2,4-二硝基苯和4,4'-联吡啶在无水乙腈(ACN)溶剂中，在氮气保护下，回流反应36～72h，冷却至室温，将有机溶剂旋干至少量，再加入大量乙醚，静置，抽滤，用乙醚洗涤2～3次，真空干燥得化合物2；

(2)化合物4的制备：在2,4-二硝基苯酚和4-甲基苯磺酰氯的乙腈溶剂中加入碳酸铯，加热搅拌1h以内，水和有机溶剂萃取2～3次，用无水硫酸钠干燥，将有机溶剂旋干，真空干燥得到化合物4；