咪唑-噻吩芳雜環超短波長光致變色二芳基乙烯化合物的合成方法及應用的製作方法
2023-07-08 14:33:16
咪唑-噻吩芳雜環超短波長光致變色二芳基乙烯化合物的合成方法及應用的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種咪唑-噻吩芳雜環超短波長光致變色二芳基乙烯化合物的合成方法及應用，該光致變色材料在在溶液或薄膜中均可保持良好的光致變色性能，並且開環態在265~276nm範圍內具有較弱的螢光，而閉環態在400~550nm範圍內具有很強的螢光，可用於螢光光控開關以及防偽技術等，及短波長高密度全息光存儲材料，與對稱噻吩或苯並噻吩型全氟環戊烯材料相比較，其製備材料的成本相對較低，應用前景較大。
【專利說明】咪唑-噻吩芳雜環超短波長光致變色二芳基乙烯化合物的 合成方法及應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種咪唑-噻吩芳雜環超短波長光致變色二芳基乙烯化合物的合成 方法及應用。
【背景技術】
[0002] 隨著信息存儲技術的高速發展，人們對於光信息存儲材料的容量、數據傳輸率和 響應時間等方面提出了越來越高的要求。而探索以有機光致變色化合物作為可擦重寫信息 材料格外引人注目，因為與無機材料相比，有機材料具有靈敏度高，反應速度快、容易製成 薄膜、原料價格比較低，並且可以通過化學修飾大幅度調整材料的結構和性質以滿足存儲 要求等優點，但同時也存在著光熱穩定性和抗疲勞性較差等不利因素。近年來，研究合成性 能優良的光致變色有機化合物成為新型光子型儲材料的主要方向，同傳統的存儲材料(如 磁光、相變以及其它光熱材料）相比，光子型的有機光致變色記錄材料，不僅能夠大大提高 存儲密度，而且可以縮短記錄時間，使得性能優良的有機光致變色化合物材料在高科技領 域以及民用行業得到了一定的應用，並迅速發展成為新一代光信息存儲材料的研究熱點。
[0003] 有機光致變色材料由於光電特性具有可逆性和結構可控等優點，並且具有足夠的 熱穩定性、良好的耐疲勞、且對半導體雷射器靈敏、響應速度快等特點。因此，在高密度、可 擦重寫光子型光信息存儲領域備受關注。到目前為止，在眾多的有機光致變色化合物中， 主要有螺批喃類（Spiropiran)、俘精酸酐（Fulgides)、偶氮苯類（Azo)、希夫鹼類（Schiff base)、二芳基乙烯（Diarylethene)等幾大類，其中由日本化學家M. Irie等人首次報導 合成的二芳基乙烯類化合物，由於具有很好的熱穩定性、顯著的抗疲勞性、快速響應性等優 點，使其在信息存貯領域的研究熱潮遠遠超過其它幾類光致變色化合物，並迅速發展成為 最具應用潛力的光存儲材料。近年來，隨著對二芳基乙烯類光致變色化合物研究的逐步深 入，其應用範圍也越來越廣闊。二芳基乙烯分子在光異構化過程中，除吸收光譜發生變化 以外，通常還伴隨著其它物理化學性質的可逆變化，例如幾何構型、螢光性質、折射率、氧化 /還原電位、介電常數等。由於這些變化參數可以通過光進行調控，所以，二芳基乙烯衍生 物除了在光信息存儲領域的應用外，其在新型光電器件、多功能離子傳感器、光碟機動器以及 防偽技術等方面具有廣闊的應用前景。為了尋找和研究性能優良的二芳基乙烯光致變色 材料，研究人員在對二芳基乙烯的分子化學修飾以及新型取代橋頭單元的研究中付諸了極 大的熱情，而對於結構不同、性質各異的二芳基乙烯光致變色化合物，從分子設計合成角度 講，目前主要研究方向可概況為三大類：一類是通過變換二芳基乙烯分子的乙烯鍵中心單 元結構，即橋頭單元，尋找結構新穎、性能優異的功能分子；第二類則是通過改變閉環後形 成己三烯結構的兩側芳雜環基，或者在芳雜環基的末端進一步引入不同的取代芳基以及鑲 嵌數目不同的多元環，例如在傳統含全氟環戊烯型二芳基乙烯的乙烯鍵兩側引入不同性質 的芳雜環；第三類是在二芳基乙烯的一端或兩端末端芳香環上進行化學修飾、轉換、替換成 不同的芳雜環和取代基，或者在芳雜環上接植上性能各異的功能基團（如螢光發色團)，使 之與光致變色主體化合物作用，進而具有諸如螢光、液晶、磁性、探針等新功能。迄今為止， 在眾多已報導的二芳基乙烯類化合物分子中，大多數均為可見光區光致變色化合物，其波 長範圍一般處於45(T650 nm，而對於光環化反應產生的閉環態異構體吸收波長在超短波長 範圍內（30(T400 nm)的二芳基乙烯類化合物則鮮有報導。咪唑五元芳雜環由於具有較低 的芳香穩定能，因此，可以用來設計合成含有咪唑環的二芳基乙烯分子，到目前為止，以咪 唑-噻吩芳雜環合成的不對稱超短波長全氟環戊烯類二芳基乙烯類化合物尚未見任何文 獻和專利報導。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的就是提供一種咪唑-噻吩芳雜環超短波長光致變色二芳基乙烯化 合物的合成方法及應用。
[0005] 本發明的咪唑-噻吩芳雜環超短波長光致變色二芳基乙烯化合物的分子結構式 如下：
【權利要求】
1. 一種咪唑-噻吩芳雜環超短波長光致變色二芳基乙烯化合物，其特徵在於：其分子 結構式如下：
其中Ar基團為五元/六元芳雜環噻吩、異噁唑、苯以及吡啶等芳雜環；R基團為氫原 子、甲氧基、氛基等基團。
2. 如權利要求1所述的咪唑-噻吩芳雜環超短波長光致變色二芳基乙烯化合物，其合 成方法是：（1)以2-甲基噻吩為原料，在冰浴條件下溴化，然後通過與正丁基鋰（n-BuLi) 和硼酸三丁酯反應，生成2-甲基-3-溴-5-硼酸基噻吩，再以三苯基磷鈀作催化劑，通過偶 聯反應將各種取代的滷代苯與噻吩環連接起來得到各種取代的噻吩類中間體；（2)在正丁 基鋰作用下，將步驟（1)中得到的中間體與全氟環戊烯反應生成單取代的全氟環戊烯；（3) 以4-甲基咪唑為原料，通過與苄基三乙基氯化銨和苯磺醯氯反應，得到N-苯磺醯基-4-甲 基咪唑；（4)在低溫氮氣保護條件下，將N-苯磺醯基-4-甲基咪唑與正丁基鋰和碘甲烷反 應，生成N-苯磺醯基-2,4-二甲基咪唑；（5)以2,5-二甲基噻吩、3, 5-二甲基異噁唑、鄰溴 甲苯以及2-溴-3甲基吡啶為原料，在正丁基鋰作用下，與全氟環戊烯反應生成相應的單取 代全氟環戊烯；將步驟（2)和（5)中製備的單取代全氟環戊烯中間體與步驟（4)中得到的 N-苯磺醯基-2,4-二甲基咪唑中間體反應，從而得到目標化合物。
3. 如權利要求1所述的咪唑-噻吩芳雜環超短波長光致變色二芳基乙烯化合物在製備 短波長高密度全息可擦寫光子型存儲材料的應用。
4. 如權利要求1所述的咪唑-噻吩芳雜環超短波長光致變色二芳基乙烯化合物在製備 螢光光控開關的應用。
【文檔編號】C09K11/06GK104098555SQ201410334452
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月15日 優先權日:2014年7月15日
【發明者】蒲守智, 王仁傑, 董小榮, 劉剛, 範叢斌, 崔士強, 劉宏亮 申請人:江西科技師範大學