CN102702226A - 新型螺噁嗪类化合物的制备及其光变性能改进 - Google Patents

Abstract

本发明属于吲哚啉螺噁嗪类有机光致变色材料的制备及其应用技术领域。本发明的步骤包括：以功能设计为依据，以螺噁嗪为母体，在不同位置引入特定基团，通过化学反应制备具有特定结构和功能的新型光致变色材料，即吲哚啉螺苯并噁嗪类化合物制备的化合物（结构如下图所示），其名称为：N–(R₁)-3,3-二甲基5-(R₂)-4′-(R₃)-2-螺吲哚啉-2,3′-[3H]苯并[2,1-b][1,4]噁嗪；通过添加赋型剂、包囊包覆等，提高光致变色材料稳定性；通过在介质中加入抗氧剂等方法，改善光致变色材料的抗疲劳性。本发明的吲哚啉螺苯并噁嗪光致变色化合物具有良好的光致变性、热稳定性以及抗疲劳性等特点，应用前景广阔。

Description

新型螺噁嗪类化合物的制备及其光变性能改进

技术领域

本发明属于吲哚啉螺噁嗪类有机光致变色材料的制备及其应用技术领域，特别涉及吲哚啉螺苯并噁嗪化合物及其制备方法与光致变色性能改进。本发明的步骤包括：以功能设计为依据，以螺噁嗪为母体，通过分子设计在不同位置引入具有特定基团，通过化学反应制备具有特定结构和功能的新型光致变色材料，即吲哚啉螺苯并噁嗪类化合物制备的化合物（结构如下图所示），其名称为：N–（R₁）-3 ,3-二甲基5-（R₂）-4′-（R₃）-2-螺吲哚啉-2，3′-[3H]苯并[2，1-b][1,4]噁嗪；通过添加赋型剂、包囊包覆等，提高光致变色材料稳定性；通过在介质中加入抗氧剂等方法，改善光致变色材料的抗疲劳性。本发明的吲哚啉螺苯并噁嗪光致变色化合物具有良好的光致变性、热稳定性以及抗疲劳性等特点，具有广阔的应用前景。

 

背景技术

Hirshberg第一次提出光致变色的科学意义后，光致变色研究才脱离了以前的无目的与随意性。光致变色材料的特异性给有机光致变色化合物带来广阔的发展和应用前景，与无机材料相比，它具有响应速度快、易加工及成本较低等优点。已经被用于光致变色眼镜、光信息记录材料、分子导线和分子开关等方面。

   在众多有机光致变色化合物中，吲哚啉螺噁嗪类化合物是非常重要而且具有一定应用价值的光敏材料。它的突出优点是具有较好的耐候性能和抗疲劳性能，可经多次成色-消色循环而无明显的光分解现象。其光致变色原理过程可以用下式进行表示： 

在通常情况下，螺噁嗪的稳定形式是一个闭环体(Spirooxazines,用 SP表示), 螺碳原子将螺噁嗪分子分为近似互相垂直的两部分---吲哚啉环和苯（或萘）并螺噁嗪, 两个环彼此不能共轭, 在可见光区没有吸收。但是在紫外光（hv ₁ ）照射下,螺噁嗪嗪的螺碳原子与氧原子之间的单键发生断裂, 分子由闭环体变为开环的平面花菁类型结构(Photo-merocyanines,用PMC表示)的异构体,形成一个大的共轭体系,因此在可见光区出现吸收。而当用另一波长的紫外光（hv ₂ ）或者热源（△）作用下恢复原来的颜色,此时PMC又很快变为SP形式。

与螺吡喃类化合物相比，螺噁嗪类化合物有较高的化学稳定性和抗疲劳性,因而更有希望达到实用化。

在螺噁嗪类光致变色化合物领域中，研究最多的是吲哚啉螺萘并噁嗪类化合物，对哚啉螺苯并噁嗪化合物研究却鲜有报道。美国专利US 4936995在吲哚啉的苯环上引进取代基制备吲哚啉螺苯并噁嗪类化合物衍生物，而中国专利CN 1465578在苯环的3,5位引进取代基来制备吲哚啉螺苯并噁嗪类化合物衍生物，本发明是在苯环的4位上键合特定基团的第三单体合成一系列新的吲哚啉螺苯并噁嗪类化合物衍生物。通过添加赋型剂、包囊包覆等，提高光致变色材料稳定性；通过在介质中加入抗氧剂等方法，解决光致变色材料的抗疲劳性。本发明的新型光致变色化合物将丰富光致变色化合物的种类，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的之一是提供一类新型的吲哚啉螺苯并噁嗪化合物，这类化合物具有很好的光致变色性能，而且这类化合物比较稳定，无论是以混入基体还是涂层的形式，并且都与有机聚合物或无机物形成的基体具有很好的相容性。

本发明的目的之二是提供一类新型新型吲哚啉螺苯并噁嗪化合物的制备方法。此类化合物光致变色后大多数为红色，使吲哚啉螺噁嗪类化合物的红色基调更加完善。

本发明的目的之三是提供一类化合物，作为合成吲哚啉螺噁嗪类光致变色材料的主要中间体------2-亚硝基苯酚衍生物的制备方法。

本发明的目的之四是提供一类化合物，作为合成吲哚啉螺噁嗪类光致变色材料的主要中间体------吲哚衍生物的制备方法。

本发明的目的之五是提供一种改善吲哚啉螺噁嗪类光致变色材料稳定性的方法，通过如添加赋型剂、包囊包覆等方法，解决变色材料稳定性问题。

本发明的目的之六是提供一种提高吲哚啉螺噁嗪类光致变色材料抗疲劳性的方法，即通过介质中加入抗氧剂等方法，解决光致变色材料的抗疲劳性问题。

本发明的吲哚啉螺苯并噁嗪化合物具有以下结构特征：

其中R₁可以是C₁-C₁₈的烷基、烯基、炔基、羟烷基、烷酰基、醚烷基、羧烷基或烷酯基等；R₂可以是氢、卤素、羟基、氰基、羧基、硝基、氨基、胺基、C₁-C₆的烷基、烯基、炔基、羟烷基、烷酰基、醚烷基、羧烷基、烷酯基、酰胺基、吡咯烷基、吗啉基、六氢吡啶基或稠合苯环等；R₃可以是氢、卤素、羟基、氰基、羧基、硝基、氨基、胺基、C₁-C₄的烷基、羟烷基、烷酰基、醚烷基、羧烷基、烷酯基或酰胺基等。

本发明的吲哚啉螺苯并噁嗪化合物的光致变色特征在于：它们的成色体的吸收光谱于大多数吲哚啉螺萘并噁嗪化合物成色体相比较，吸收峰出现蓝移现象，该类化合物在紫外光照射下大多数呈现红色。

本发明的吲哚啉螺苯并噁嗪化合物的合成通式如下：

其中：R₁可以是C₁-C₁₈的烷基、烯基、炔基、羟烷基、烷酰基、醚烷基、羧烷基或烷酯基等；R₂可以是氢、卤素、羟基、氰基、羧基、硝基、氨基、胺基、C₁-C₆的烷基、烯基、炔基、羟烷基、烷酰基、醚烷基、羧烷基、烷酯基、酰胺基、吡咯烷基、吗啉基、六氢吡啶基或稠合苯环等；R₃可以是氢、卤素、羟基、氰基、羧基、硝基、氨基、胺基、C₁-C₄的烷基、羟烷基、烷酰基、醚烷基、羧烷基、烷酯基或酰胺基等。

氮气的保护下，将1-( R₁)-2,3,3-三甲基-吲哚碘化物加入有机溶剂中，加入适量有机碱或无机碱作催化剂。在回流条件下，将与1-( R₁)-2,3,3-三甲基-吲哚碘化物等摩尔的2-亚硝基苯酚衍生物或2-亚硝基4-（R₃）苯酚溶于有机溶剂中，慢慢加入上述反应器中，并加入适量活性碳，滴加完成后，在微沸状态下继续回流3-12小时，蒸除部分溶剂，热滤，冷却、滤集析出晶体，用有机溶剂进行重结晶并脱色，抽滤，干燥，得到本发明的吲哚啉螺苯并噁嗪类光致变色材料。

其中：R₁可以是C₁-C₁₈的烷基、烯基、炔基、羟烷基、烷酰基、醚烷基、羧烷基或烷酯基等；R₂可以是氢、卤素、羟基、氰基、羧基、硝基、氨基、胺基、C₁-C₆的烷基、烯基、炔基、羟烷基、烷酰基、醚烷基、羧烷基、烷酯基、酰胺基、吡咯烷基、吗啉基、六氢吡啶基或稠合苯环等；R₃可以是氢、卤素、羟基、氰基、羧基、硝基、氨基、胺基、C₁-C₄的烷基、羟烷基、烷酰基、醚烷基、羧烷基、烷酯基或酰胺基等。

本发明中所需原料取代的2,3,3-三甲基-吲哚碘化物可以从市场上购买，或者参照中国专利CN 1583754A或CN 1583754A提供的合成路线和方法制备。但在以往文献中该中间体是用Fischer吲哚合成法来制备的，即通过苯肼和3-甲基-2-丁酮经缩合、环化来实现，该路线以4-（R₃）苯肼为原料，其毒性大、稳定性差、制备条件苛刻，合成比较困难。因此本发明设计一种新的方法来制备该原料，即利用Móhlau-Bishler反应来避开4-（R₃）苯肼的问题，同时获较好的收率。其合成路线如下图所示：

本发明的吲哚啉螺苯并噁嗪化合物其特征在于：具有良好的光致变性、热稳定性以及抗疲劳性等特点；通过添加赋型剂、包囊包覆等，可以提高光致变色材料稳定性；通过在介质中加入抗氧剂等方法，改善光致变色材料的抗疲劳性；还可以利用各种常规的光致变色制品的制造方法，结合各种有机基质材料及其他添加剂，如分散剂、偶联剂、染料或颜料等，把本发明的吲哚啉螺苯并噁嗪化合物用于制造含有该化合物的变色制品。

具体实施方式

一．2-亚硝基苯酚衍生物的制备 

（1）2-亚硝基-4-硝基苯酚的制备 

在250ml的三口烧中，加入4.0g氢氧化钠和25mL水，搅拌溶解后置于冰水浴中，温度控制在0-5℃。搅拌下加入13.9g4-硝基苯酚，直至4-硝基苯酚完全溶解后，加入7.6g亚硝酸钠和30ml水配制成的的冷溶液，搅拌并慢慢滴入10mL浓硫酸和50mL水配制的冷溶液，2h滴完硫酸。反应过程中溶液颜色变深并有浅黄色沉淀析出，硫酸滴完后继续反应2h。反应完后抽滤得固体化合物，依次用冷水、乙醇洗涤以除去杂质，然后风干溶剂乙醇，得2-亚硝基-4-硝基苯酚，产率约为85%。

（1）2-亚硝基-4-氰基苯酚的制备 

在250ml的三口烧中，加入4.0g氢氧化钠和25mL水，搅拌溶解后置于冰水浴中，温度控制在0-5℃。搅拌下加入11.9g4-氰基苯酚，直至4-氰基苯酚完全溶解后，加入7.6g亚硝酸钠和30ml水配制成的的冷溶液，搅拌并慢慢滴入10mL浓硫酸和50mL水配制的冷溶液，2h滴完硫酸。反应过程中溶液颜色变深并有浅黄色沉淀析出，硫酸滴完后继续反应2h。反应完后抽滤得固体化合物，依次用冷水、乙醇洗涤以除去杂质，然后风干溶剂乙醇，得2-亚硝基-4-氰基苯酚，产率约为81%。

（2）2-亚硝基-4-氯苯酚的制备 

在250ml的三口烧中，加入4.0g氢氧化钠和25mL水，搅拌溶解后置于冰水浴中，温度控制在0-5℃。搅拌下加入12.9g4-氯苯酚，直至4-氯苯酚完全溶解后，加入7.6g亚硝酸钠和30ml水配制成的的冷溶液，搅拌并慢慢滴入10mL浓硫酸和50mL水配制的冷溶液，2h滴完硫酸。反应过程中溶液颜色变深并有浅黄色沉淀析出，硫酸滴完后继续反应2h。反应完后抽滤得固体化合物，依次用冷水、乙醇洗涤以除去杂质，然后风干溶剂乙醇，得到2-亚硝基-4-硝基苯酚，产率约为78%。

（4）2-亚硝基-4-二甲氨基苯酚的制备 

将13.7g 4-二甲胺基苯酚溶解在35mL浓盐酸和20mL水中，搅拌并冷却至 0-5℃。将6.9g亚硝酸钠溶解在50mL冰水中。将亚硝酸钠溶液加入4-二甲胺基苯酚的盐酸溶液中，在0-5℃剧烈搅拌0.5h，抽滤得粗盐酸盐化合物,在真空干燥器中于50℃下充分干燥。将粗化合物溶解于200mL微沸乙醇中,冷却至40℃后,加入100mL乙醚直到有晶体生成,在冰浴中冷却至0-5℃,使晶体充分析出,抽滤,干燥，重结晶二次,得到2-亚硝基-4-二甲氨基苯酚的盐酸盐化合物。将6.5g上述盐酸盐化合物溶于150mL水中,用2.8g碳酸氢钠处理,抽滤,水洗干燥,用异丙醇重结晶两次,即得2-亚硝基-4-二甲氨基苯酚紫褐色针形晶体,产率约为75 %。

（5）2-亚硝基-4-二乙氨基苯酚的制备 

将16.5g 4-二甲胺基苯酚溶解在35mL浓盐酸和20mL水中，搅拌并冷却至 0-5℃。将6.9g亚硝酸钠溶解在50mL冰水中。将亚硝酸钠溶液加入4-二乙胺基苯酚的盐酸溶液中，在0-5℃剧烈搅拌0.5h，抽滤得粗盐酸盐化合物,在真空干燥器中于50℃下充分干燥。将粗化合物溶解于200mL微沸乙醇中,冷却至40℃后,加入100mL乙醚直到有晶体生成,在冰浴中冷却至0-5℃,使晶体充分析出,抽滤,干燥，重结晶二次,得到2-亚硝基-4-二乙氨基苯酚的盐酸盐化合物。将7.8g上述盐酸盐化合物溶于150mL水中,用2.8g碳酸氢钠处理,抽滤,水洗干燥,用异丙醇重结晶两次,即得2-亚硝基-4-二乙氨基苯酚针紫褐色形晶体,产率约为80 %。

二．吲哚衍生物的制备 

本发明利用Móhlau-Bishler反应代替以往常用的Fischer吲哚合成法，从而避开4-（R₃）-苯肼作为反应原料毒性大、稳定性差、制备条件苛刻，合成比较困难等缺点，同时获较好的收率。其反应的可能机理为：

具体合成步骤如下：

（1）3-溴-3-甲基-2-丁酮的合成 

将21.7g3-甲基-2-丁酮溶于85mL四氯化碳中，在剧烈搅拌下使其完全溶解，于冰水浴中冷却到5℃左右，慢慢滴加40.0gBr₂-CCl₄溶液，约 1.5h加完，滴加过程中维持体系温度5-10℃。室温下放置8小时。蒸馏，回收溶剂和未反应的酮，再收集136-139℃的馏分，得浅黄色液体，产率约为88%。

（2）2，3，3，5-四甲基-3H-吲哚 

将44.2g上述制得的3-溴-3-甲基-2-丁酮和32.5g对甲苯胺加入反应器中，于50-60℃剧烈搅拌，反应4小时，在130℃左右反应8小时。冷至室温，有沉淀生成，加入100mL水，用稀NaOH调节pH至9-10。分出有机相，水相用乙醚萃取。合并有机相，水洗，用无水硫酸镁干燥。蒸除乙醚，减压蒸馏并收集130-135℃/666Pa的馏分，得淡黄色油状液体，产率约为75%。

 

（3）N-十八烷基-2,3,3，5-四甲基-3H-吲哚碘化物的合成 

将19.1g碘十八烷加入30mL无水乙醇中溶解，在微沸下滴加10.4g上述制备的2，3，3，5-四甲基-3H吲哚，剧烈搅拌，有乳黄色粉未状晶体析出，加完后回流3h，冷却，抽滤，得碘化N-十八烷基2，3，3，5-四甲基-3H-吲哚盐，产物为淡黄色粉状固体，产率约为51%。

三．吲哚啉螺苯并噁嗪化合物的制备及光致变色性能改进 

（一）吲哚啉螺苯并噁嗪化合物的制备

实施例1 

N–十八烷基-3 ,3，5-三甲基-4′-硝基-2-螺吲哚啉-2，3′-[3H]苯并[2 ，1-b][1,4]噁嗪的合成在氮气的保护下，将N-十八烷基-2,3,3,5-四甲基-3H-吲哚碘化物加入无水乙醇中，加入5%（质量分数）有机碱或无机碱作催化剂。在回流条件下，将与N-十八烷基-2,3,3,5-四甲基-3H-吲哚碘化物等摩尔的2-亚硝基-4-硝基苯酚溶于有机溶剂中，慢慢加入上述反应器中，并加入适量活性碳，滴加完成后，在微沸状态下继续回流3-12小时，蒸除部分溶剂，热滤，冷却、滤集析出晶体，用有无水乙醇进行重结晶并脱色，抽滤，干燥，得到吲哚啉螺苯并噁嗪化合物，该化合物具有很好的光致变色性能和稳定性。

实施例2 

N–十八烷基-3 ,3，5-三甲基-4′-氰基-2-螺吲哚啉-2，3′-[3H]苯并[2 ，1-b][1,4]噁嗪的合成在氮气的保护下，将N-十八烷基-2,3,3,5-四甲基-3H-吲哚碘化物加入无水乙醇中，加入5%（质量分数）有机碱或无机碱作催化剂。在回流条件下，将与N-十八烷基-2,3,3,5-四甲基-3H-吲哚碘化物等摩尔的2-亚硝基-4-氰基苯酚溶于有机溶剂中，慢慢加入上述反应器中，并加入适量活性碳，滴加完成后，在微沸状态下继续回流3-12小时，蒸除部分溶剂，热滤，冷却、滤集析出晶体，用有无水乙醇进行重结晶并脱色，抽滤，干燥，得到吲哚啉螺苯并噁嗪化合物，该化合物具有很好的光致变色性能和稳定性。

实施例3 

N–十八烷基-3 ,3，5-三甲基-4′-氯-2-螺吲哚啉-2，3′-[3H]苯并[2 ，1-b][1,4]噁嗪的合成 

在氮气的保护下，将N-十八烷基-2,3,3,5-四甲基-3H-吲哚碘化物加入无水乙醇中，加入5%（质量分数）有机碱或无机碱作催化剂。在回流条件下，将与N-十八烷基-2,3,3,5-四甲基-3H-吲哚碘化物等摩尔的2-亚硝基-4-氯苯酚溶于有机溶剂中，慢慢加入上述反应器中，并加入适量活性碳，滴加完成后，在微沸状态下继续回流3-12小时，蒸除部分溶剂，热滤，冷却、滤集析出晶体，用有无水乙醇进行重结晶并脱色，抽滤，干燥，得到吲哚啉螺苯并噁嗪化合物，该化合物具有很好的光致变色性能和稳定性。

实施例4 

N–十八烷基-3 ,3，5-三甲基-4′-二甲氨基-2-螺吲哚啉-2，3′-[3H]苯并[2，1-b][1,4]噁嗪的合成在氮气的保护下，将N-十八烷基-2,3,3,5-四甲基-3H-吲哚碘化物加入无水乙醇中，加入5%（质量分数）有机碱或无机碱作催化剂。在回流条件下，将与N-十八烷基-2,3,3,5-四甲基-3H-吲哚碘化物等摩尔的2-亚硝基-4-二甲氨基-苯酚溶于有机溶剂中，慢慢加入上述反应器中，并加入适量活性碳，滴加完成后，在微沸状态下继续回流3-12小时，蒸除部分溶剂，热滤，冷却、滤集析出晶体，用有无水乙醇进行重结晶并脱色，抽滤，干燥，得到吲哚啉螺苯并噁嗪化合物，该化合物具有很好的光致变色性能和稳定性。

实施例5 

N–十八烷基-3 ,3，5-三甲基-4′-二乙氨基-2-螺吲哚啉-2，3′-[3H]苯并[2，1-b][1,4]噁嗪的合成在氮气的保护下，将N-十八烷基-2,3,3,5-四甲基-3H-吲哚碘化物加入无水乙醇中，加入5%（质量分数）有机碱或无机碱作催化剂。在回流条件下，将与N-十八烷基-2,3,3,5-四甲基-3H-吲哚碘化物等摩尔的2-亚硝基-4-二乙氨基-苯酚溶于有机溶剂中，慢慢加入上述反应器中，并加入适量活性碳，滴加完成后，在微沸状态下继续回流3-12小时，蒸除部分溶剂，热滤，冷却、滤集析出晶体，用有无水乙醇进行重结晶并脱色，抽滤，干燥，得到吲哚啉螺苯并噁嗪化合物，该化合物具有很好的光致变色性能和稳定性。

（二）吲哚啉螺苯并噁嗪化合物光致变色性能及其改进 

实施例6 

将实施例1-5制备的吲哚啉螺苯并噁嗪化合物，以甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮、乙醚、乙腈、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、四氢呋喃、乙酸乙酯、苯、甲苯、二甲苯、环己烷、异辛烷、石油醚等为溶剂配制产品 1、2、3、4、5的溶液,观察其颜色,然后经250W中压汞灯照射数秒钟后使其显色,观察其颜色的变化和褪色的速度 ,并如此重复实验。吲哚啉螺苯并噁嗪化合物在这些溶剂中大多呈现紫红色或红色，而吲哚啉螺萘并噁嗪化合物在这些溶液中大多数呈现蓝色或紫色。因而拓展了螺噁嗪光致变色材料的光谱范围和色调，从而也增加了光致变色材料应用选择性。

实施例7 

将实施例1-5制备的吲哚啉螺苯并噁嗪乙醇溶液滴于滤纸上,用太阳光照射后滤纸很快由无色变成紫红色,离开太阳光时回复成无色。太阳光照时开始变色时间为1秒,光致变色饱和时间为30秒,变色回复时间为2分钟。

将上述吲哚啉螺苯并噁嗪配成1.0×10^-5mol/L的乙醇溶液，在太阳光照射下由无色变成紫红,离开太阳光时又回复成无色,如此重复操作200次溶液仍具有明显的光致变色现象且未有所改变,表明其耐光疲劳度较好。阳光照时开始变色时间为2秒,光致变色饱和时间为9秒,变色回复时间为2秒。改变吲哚啉螺苯并噁嗪乙醇溶液的浓度,观察变色现象发现,随着浓度的增加,光照后紫红色加深。这是因为随着吲哚啉螺苯并噁嗪浓度的增加,光照后呈色体的浓度也相应增加。

实施例8 

将实施例1-5制备的吲哚啉螺苯并噁嗪乙醇溶液具有良好的光致变性、热稳定性以及抗疲劳性等特点；通过添加赋型剂、包囊包覆等，按照实施例6相同的方法进行实验，吲哚啉螺苯并噁嗪光致变色材料稳定性有较大的提高；通过在介质中加入抗氧剂等，按照实施例6相同的方法进行实验，吲哚啉螺苯并噁嗪光致变色材光致变色材料的抗疲劳性有所改善；此外还可以利用各种常规的光致变色制品的制造方法，结合各种有机基质材料及其他添加剂，如分散剂、偶联剂、染料或颜料等，把本发明的吲哚啉螺苯并噁嗪化合物用于制造含有该化合物的变色制品。

上述专利说明应被理解为只对本发明的举例说明，而不应该理解为地本发明的限制。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域的技术人员可以相应地做出各种修改和变化。

Claims (13)

1.一种吲哚啉螺苯并噁嗪化合物，其特征在于：所述的化合物具有以下结构：

    

其中：R₁可以是C₁-C₁₈的烷基、烯基、炔基、羟烷基、烷酰基、醚烷基、羧烷基或烷酯基等；R₂可以是氢、卤素、羟基、氰基、羧基、硝基、氨基、胺基、C₁-C₆的烷基、烯基、炔基、羟烷基、烷酰基、醚烷基、羧烷基、烷酯基、酰胺基、吡咯烷基、吗啉基、六氢吡啶基或稠合苯环等；R₃可以是氢、卤素、羟基、氰基、羧基、硝基、氨基、胺基、C₁-C₄的烷基、羟烷基、烷酰基、醚烷基、羧烷基、烷酯基或酰胺基等。

2.如权利要求1所述的一种吲哚啉螺苯并噁嗪化合物的制备方法，其特征在于：在氮气的保护下，将1-( R₁)-2,3,3-三甲基-吲哚碘化物加入有机溶剂中，加入适量有机碱或无机碱作催化剂，在回流条件下，将与1-( R₁)-2,3,3-三甲基-吲哚碘化物等摩尔的2-亚硝基苯酚衍生物或2-亚硝基-4-（R₃）苯酚溶于有机溶剂中，慢慢加入上述反应器中，并加入适量活性碳，滴加完成后，在微沸状态下继续回流，蒸除部分溶剂，热滤，冷却、滤集析出晶体，用有机溶剂进行重结晶并脱色，抽滤，干燥，得到吲哚啉螺苯并噁嗪化合物：

    

其中：R₁可以是C₁-C₁₈的烷基、烯基、炔基、羟烷基、烷酰基、醚烷基、羧烷基或烷酯基等；R₂可以是氢、卤素、羟基、氰基、羧基、硝基、氨基、胺基、C₁-C₆的烷基、烯基、炔基、羟烷基、烷酰基、醚烷基、羧烷基、烷酯基、酰胺基、吡咯烷基、吗啉基、六氢吡啶基或稠合苯环等；R₃可以是氢、卤素、羟基、氰基、羧基、硝基、氨基、胺基、C₁-C₄的烷基、羟烷基、烷酰基、醚烷基、羧烷基、烷酯基或酰胺基等。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的有机溶剂可以是乙醇、异丙醇、正丁醇、甲苯、苯等，而且溶剂必须重新蒸馏或进行其他无水处理。

4.如权利要求2所述的合成方法，其特征在于：所述的催化剂的用量通常为3%-15%(质量分数)。

5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的催化剂可以是有机碱或无机碱，其中有机碱如六氢吡啶、二甲胺、二乙胺、甲乙胺等；无机碱如氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾等。

6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的滴加2-亚硝基苯酚衍生物或2-亚硝基4-（R₃）苯酚的有机溶液速度等于溶剂流出的速度。

7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的加热回流时间是3-12小时。

8.其中R₃可以是氢、卤素、羟基、氰基、羧基、硝基、氨基、胺基、C₁-C₄的烷基、羟烷基、烷酰基、醚烷基、羧烷基、烷酯基或酰胺基等。

9.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的重结晶过程所用有机溶剂可以是乙醇、丙酮、乙酸乙酯等。

10.如权利要求1所述的一种吲哚啉螺苯并噁嗪化合物，其特征在于：该化合物具有良好的光致变性、热稳定性以及抗疲劳性等特点。

11.如权利要求1所述的一种吲哚啉螺苯并噁嗪化合物，其特征在于：通过添加赋型剂、包囊包覆等，可以提高光致变色材料稳定性。

12.如权利要求1所述的一种吲哚啉螺苯并噁嗪化合物，其特征在于：通过在介质中加入抗氧剂等方法，改善光致变色材料的抗疲劳性。

13.如权利要求1所述的一种吲哚啉螺苯并噁嗪化合物，其特征在于：可以利用各种常规的光致变色制品的制造方法，结合各种有机基质材料及其他添加剂，如分散剂、偶联剂、染料或颜料等，把本发明的吲哚啉螺苯并噁嗪化合物用于制造含有该化合物的变色制品。