專利名稱：雜環(huán)取代俘精酸酐類光致變色材料及其合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光致變色和光信息存儲以及光信號轉(zhuǎn)換材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及雜環(huán)取代俘精酸酐類光致變色材料及其合成方法。
有機(jī)光致變色材料具有廣闊的應(yīng)用前景，與無機(jī)材料相比具有存儲密度大、速度快、易加工、低成本等優(yōu)點。
光致變色原理大致可以描述如下某一光致變色物質(zhì)A，在一定波長的光(hv1)照射下，可以改變其分子結(jié)構(gòu)形成化合物B，從而發(fā)生顏色變化。B可以在另一波長的光(hv2)或熱(△)的作用下恢復(fù)原來的顏色，這一可逆過程就叫做光致變色現(xiàn)象。
俘精酸酐類化合物是眾多有機(jī)光致變色化合物中最重要的一類，它具有光譜響應(yīng)范圍廣，設(shè)計不同的分子結(jié)構(gòu)，其最大光響應(yīng)波長可以在300-800nm間改變；其次是抗疲勞性能好。
雜環(huán)取代的俘精酸酐在國內(nèi)外研究最早的是呋喃取代的俘精酸酐，其次還有噻吩、吲哚和吡咯取代的俘精酸酐。俘精酸酐雖然有廣闊的應(yīng)用前景，但是在它的合成方面卻存在著產(chǎn)率低這一致命的缺點，如中國專利公開號為CN1097453A、申請?zhí)枮?7118941.2和97118942.0所報道的一般產(chǎn)率在5％左右。
本發(fā)明的目的在于克服合成俘精酸酐產(chǎn)率低的缺陷，提供一種雜環(huán)取代俘精酸酐類光致變色材料及其合成方法。
本發(fā)明所合成的雜環(huán)取代俘精酸酐的結(jié)構(gòu)通式如下 其中X＝S或NR1時，Y＝CR2；X＝0時，Y＝N；R1為C1-C20的烷基，R2、R3為甲基、乙基、芳基或取代的芳基等。R2、R3也可以聯(lián)結(jié)成苯環(huán)。S為硫，N為氮，NR1為氮烷基或氮芳基。Me為甲基。
即當(dāng)X為氮烷基或氮芳基，目標(biāo)化合物為吡咯取代俘精酸酐；當(dāng)X為氮烷基或氮芳基，R2、R3聯(lián)結(jié)成苯環(huán)時，目標(biāo)化合物為吲哚取代俘精酸酐；當(dāng)X為氧，Y為氮時，目標(biāo)化合物為惡唑取代俘精酸酐；當(dāng)X為硫時，目標(biāo)化合物為噻吩取代俘精酸酐。
這類化合物的光致變色反應(yīng)可用如下通式表示 其中UV為紫外光(250-400nm)，Vis-IR為可見到紅外光(600-850nm)。
光致變色化合物A在紫外光照射下變?yōu)榛衔顱，B可吸收紅光或近紅外光。當(dāng)B受紅光或近紅外光輻射時，則可返回到A。這種循環(huán)過程可以往返多次。
本發(fā)明合成路線如下所示 其中X＝S或NR1時，Y＝CR2；X＝0時，Y＝N；R1為C1-C20的烷基，R2、R3為甲基、乙基、芳基或取代的芳基等。R2、R3也可以聯(lián)結(jié)成苯環(huán)。S為硫，N為氮，NR1為氮烷基或氮芳基。Me為甲基。
將干燥后的二酸和二環(huán)己基碳二亞胺(DCC)以摩爾數(shù)比為1∶1-1∶2的比例混合，以無水四氫呋喃做溶劑，常溫下避光攪拌5-24小時，過濾除掉白色沉淀1，3-二環(huán)己基脲，減壓除去溶劑，硅膠柱分離，氯仿∶石油醚＝1∶1-4∶1作為淋洗劑，經(jīng)處理后得到俘精酸酐。
用本發(fā)明方法所合成的俘精酸酐的產(chǎn)率與文獻(xiàn)方法所合成俘精酸酐的產(chǎn)率比較見表1。
本發(fā)明中所需原料二酸的合成路線和方法如下(詳見專利公開號CN1097453A、專利申請?zhí)?7118941.2和97118942.0的專利申請)。 等摩爾數(shù)的乙?；〈碾s環(huán)化合物與異丙叉丁二酸二乙酯在強(qiáng)堿氫化鈉作用下，于無水甲苯中發(fā)生Stobbe縮合反應(yīng)，生成的半酯在乙醇/氫氧化鉀作用下發(fā)生皂化反應(yīng)生成二酸。
本發(fā)明所合成出的雜環(huán)取代俘精酸酐類化合物可用于以下幾個方面1.有機(jī)光致變色光盤通過甩膠法用該類化合物制得的光致變色盤片，經(jīng)靜態(tài)測試結(jié)果表明，化合物的成色體的光敏波長能很好的與半導(dǎo)體激光器的發(fā)射波長相匹配以實現(xiàn)信息存儲。
2.光致變色膜將該類化合物溶于高分子中，涂在玻璃、紙基或金屬表面，待溶劑自然揮發(fā)后即形成穩(wěn)定的變色膜。用紫外光照射，從無色變?yōu)橛猩?，用可見光照射則可以回復(fù)到起始無色狀態(tài)，這種現(xiàn)象可以多次反復(fù)，用于制備防偽材料如防偽商標(biāo)等。
本發(fā)明具有以下幾方面的特點1.雜環(huán)取代俘精酸酐類化合物的產(chǎn)率大幅度提高，一般產(chǎn)率提高5-10倍，如表1所提供的數(shù)據(jù)，為俘精酸酐應(yīng)用提供了更為廣闊的前景。
2.所合成的雜環(huán)取代俘精酸酐類化合物的二種狀態(tài)在熱力學(xué)上是穩(wěn)定的，在室溫下可以長期保存。
3.所合成的雜環(huán)取代俘精酸酐類化合物的抗疲勞性能好。
4.所合成的雜環(huán)取代俘精酸酐類化合物的A、B兩種存在狀態(tài)的吸收波長與半導(dǎo)體激光器相匹配，可以用于研制有機(jī)光致變色光盤。表1 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述。
權(quán)利要求
1.一種雜環(huán)取代俘精酸酐類光致變色材料的制法，其特征在于合成方法為將干燥后的二酸和二環(huán)己基碳二亞胺以摩爾數(shù)比為1∶1-1∶2的比例混合，以無水四氫呋喃做溶劑，常溫下避光攪拌5-24小時，過濾除掉白色沉淀1，3-二環(huán)己基脲，減壓除去溶劑，硅膠柱分離，氯仿∶石油醚＝1∶1-4∶1作為淋洗劑，經(jīng)處理后得到俘精酸酐。
2.如權(quán)利要求1所述制備的雜環(huán)取代俘精酸酐類光致變色材料，其特征在于該材料具有以下通式 其中X＝S或NR1時，Y＝CR2；X＝0時，Y＝N；R1為C1-C20的烷基，R2、R3為甲基、乙基、芳基或取代的芳基；Me為甲基。
全文摘要
本發(fā)明屬于光致變色和光信息存儲以及光信號轉(zhuǎn)換材料技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及雜環(huán)取代俘精酸酐類光致變色材料及其合成方法。合成方法為:將干燥后的二酸和二環(huán)己基碳二亞胺以摩爾數(shù)比為1∶1－1∶2的比例混合,以無水四氫呋喃做溶劑,常溫下避光攪拌5－24小時,過濾除掉白色沉淀1,3－二環(huán)己基脲,減壓除去溶劑,硅膠柱分離,氯仿∶石油醚=1∶1－4∶1作為淋洗劑,經(jīng)處理后得到俘精酸酐。本發(fā)明雜環(huán)取代俘精酸酐類化合物的產(chǎn)率一般提高5－10倍,為俘精酸酐應(yīng)用提供了更為廣闊的前景。
文檔編號C09K9/02GK1357594SQ0012827
公開日2002年7月10日 申請日期2000年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月13日
發(fā)明者樊美公, 王聰敏, 趙利華, 明陽福 申請人:中國科學(xué)院感光化學(xué)研究所