[发明专利]一种含有β-环糊精和紫精化合物的光致变色材料、制备方法及其应用

说明书

本发明涉及变色材料制备技术领域，具体涉及一种含有β‑环糊精和紫精化合物的光致变色材料、制备方法及其应用；该光致变色材料由β‑环糊精主体与紫精类化合物客体通过自组装形成，β‑环糊精与单边取代紫精化合物的摩尔比为1：1，与双边取代紫精化合物的摩尔比为2：1。该光致变色材料制备时，将β‑环糊精主体与紫精类化合物客体在室温下按照对应摩尔比混合搅拌溶解在水中；二者在溶液中经自组装形成超分子主客体化合物，浓缩干燥后，即得光致变色材料；该光致变色材料的光致变色机理是光照导致电荷转移产生显色自由基；该光致变色材料灵敏度高、响应速度快、稳定性与抗疲劳性高。

技术领域

本发明涉及变色材料制备技术领域，具体涉及一种含有β-环糊精和紫精化合物的光致变色材料、制备方法及其应用。

背景技术

环糊精是直链淀粉在由芽孢杆菌产生的环糊精葡萄糖基转移酶作用下生成的一系列环状低聚糖的总称，通常含有6-12个葡萄糖单元。根据X-线晶体衍射、红外光谱和核磁共振波谱分析的结果，各葡萄糖单元均以1，4-糖苷键结合成环。其中研究得较多并且具有重要实际意义的是含有6、7、8个葡萄糖单元的分子，分别称为α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精。本发明中要用到的是β-环糊精。由于连接葡萄糖单元的糖苷键不能自由旋转，环糊精不是圆筒状分子而是略呈锥形的圆环。

环糊精具有“内疏水，外亲水”的独特性质，在水溶液中，它的疏水空腔可以选择包结形状和大小合适的客体分子形成超分子主客体复合物，最常见的主客比为1:1和2:1。环糊精作为大环化合物还可以起到助溶的作用，特别是客体是难溶性物质时，加入环糊精后，溶解相中客体的浓度显着增加，离子化或氢键化合物客体也可能会提高环糊精的溶解度。环糊精包结客体还可以起到稳定客体的作用，降低客体的挥发性和降解性。

光致变色指的是某些化合物在一定的波长和强度的光作用下，在两种物理或化学状态之间的可逆变化，从而导致其对光的吸收峰值即颜色的相应改变。这可用以下方程表示：

其中A和B分别表示同一物质的两种不同颜色状态；λ₁和λ₂分别表示两种不同的波长。

光致变色材料包括无机和有机光致可逆变色材料两大类。有机体系的光致变色往往伴随着与光化学反应有关的过程，从而导致化合物结构的某种改变，其反应方式主要包括：价键异构、顺反异构、键断裂(包括异裂与均裂)、聚合作用、氧化-还原、周环反应等。有机光致变色对包括紫精、俘精酸酐、螺吡喃、螺嗪、偶氮苯等在内的化合物的研究较多，应用也较为广泛。紫精类化合物具有潜在的光致变色性能，其研究正受到国内外材料工作者越来越多的关注。但是紫精类化合物本身普遍存在热稳定性及抗氧化性差，耐疲劳性低等缺点。

目前β-环糊精的合成非常成熟，市场上都有出售，价格相对便宜。而各种紫精类化合物都可以由4,4’-联吡啶与相应的溴代或氯代化合物通过取代反应合成得到，这为我们合成可应用的含有β-环糊精和紫精化合物的光致变色材料提供了方便。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

本发明的目的在于解决现有的光致变色材料存在热稳定性及抗氧化性差，耐疲劳性低等缺点的问题，提供了一种含有β-环糊精和紫精化合物的光致变色材料、制备方法及其应用。

为了实现上述目的，本发明公开了一种含有β-环糊精和紫精化合物的光致变色材料，包括主体β-环糊精和客体紫精类化合物，主体β-环糊精与单边取代客体的摩尔比为1:1，与双边取代客体的摩尔比为2:1。

所述紫精类化合物的通式为其中，X^-为F^-,Cl^-,Br^-,I^-,PF₆^-中的任意一种，R,R’为芳环基或含有羧基的取代基。