[发明专利]一种双酰肼紫精衍生物及其制备方法和湿度传感应用

说明书

本发明公开了一种双酰肼紫精衍生物及其制备方法和湿度传感的应用。所述双酰肼紫精衍生物具有合成条件温和、原料价格适中、产率高的特点。研究发现，该双酰肼紫精衍生物在极度干燥环境下为淡黄色粉末，颜色随环境湿度升高而逐渐呈现灰绿色，湿度100%时为蓝紫色。环境湿度变化时，颜色可在一定湿度范围内可逆变化。

技术领域

本发明属于晶态功能材料领域，具体涉及一种以颜色变化作为检测信号的湿度传感材料及其制备方法。

背景技术

对外加刺激有显色反应的刺激致变色材料，因其优异的性质，数十年来得到科学家们的青睐，并在商业、工业等多方面得到广泛应用。引起这些材料具有显色性能的刺激源包括光照、机械应力、温度变化、水的吸附与解吸、外加电压等。紫精是一类1,1’-二取代-4,4’-联吡啶盐衍生物，上世纪，Michaclis团队首次报道甲基紫精在还原态时显紫色，并将其称作紫精。此后，科研工作者普遍将联吡啶盐类的衍生物统称为紫精类化合物。缺电子性的紫精化合物拥有良好的氧化还原性能，在外界物理或化学刺激下可表现出三种不同的氧化还原态，并在此过程中伴随着明显的颜色改变。此外，低能量的LUMO允许紫精衍生物的无机离子（给体）到有机基团（受体）之间发生CT（电荷转移），而这也导致了紫精颜色的多变性。自上世纪被报道以来，此类化合物一直活跃在变色材料的舞台上，比如光致变色、电致变色、压致变色等化学传感器材料的探索研究，被广泛应用于传感器、防伪材料、生物医药标记物等领域。

事实上，紫精化合物由于合成简单，在材料应用具有价格优势。通常，紫精类化合物的变色传感大多由于其在V²⁺和V^·+之间具有明显的颜色区分度，使其传感变色过程很容易通过紫外可见光谱甚至裸眼观察来进行检测。作为刺激紫精产生变色响应的刺激源之一的H₂O，被认为是弱的电子供体，不容易诱导紫精衍生物的CT过程。同时在大多数针对紫精湿度传感的文献报道中，分子由于从环境中获得H₂O，导致紫精自由基的猝灭。且这类化合物的失水条件相对苛刻，需要通过加热等手段才能使水脱附。因此，研究开发具有在温和的条件下对环境湿度变化敏感的湿度传感材料，具有重要意义。

本发明设计并合成了一种新颖的基于酰肼基紫精衍生物的湿度传感材料L：在一定空气相对湿度（下文用RH表示）变化范围内，对RH有着检测能力。当RH值从100%降至60%时，颜色由蓝紫色变成灰绿色，且当RH在100-60%范围内时可实现颜色的可逆转变。当湿度小于60%时，颜色变成淡黄色。在一定RH范围内，实现对环境湿度的可逆传感变色。

发明内容

本发明的目的在于开发一种双酰肼紫精衍生物及其制备方法和作为湿度传感材料的应用。本发明以自行设计合成的水杨酰肼基紫精衍生物来制备湿度传感材料，使得该材料具有检测湿度RH的能力。本发明的原料廉价易得、方法简单、制备过程快。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种双酰肼紫精衍生物，其结构式为：

。分子式：C₁₉H₁₇F₆N₄O₃P。命名为：1-(2-(2-(2-hydroxybenzoyl)hydrazinyl)-2-oxoethyl)-[4,4'-bipyridin]-1-iumhexafluorophosphate(V)（下文中简写为L）

进一步的，所述的双酰肼紫精衍生物的制备方法：以2-羟基苯甲酰肼、氯乙酰氯和4,4’-联吡啶为原料制备而成。

具体包括以下步骤：

1）将2-羟基苯甲酰肼和氯乙酰氯混合，以三乙胺为催化剂，以THF为溶剂，冰浴30min，然后在60℃下回流2h，得到OH-Ph-Cl；