CN114539274B - 单因素引发光致变色传感材料及其制备方法与应用 - Google Patents

单因素引发光致变色传感材料及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114539274B
CN114539274B CN202210253910.5A CN202210253910A CN114539274B CN 114539274 B CN114539274 B CN 114539274B CN 202210253910 A CN202210253910 A CN 202210253910A CN 114539274 B CN114539274 B CN 114539274B
Authority
CN
China
Prior art keywords
photochromic
sensing material
formula
factor induced
rhodamine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210253910.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114539274A (zh
Inventor
张恩生
渠凤丽
王淑萍
鞠萍
张国艳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qufu Normal University
Original Assignee
Qufu Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qufu Normal University filed Critical Qufu Normal University
Priority to CN202210253910.5A priority Critical patent/CN114539274B/zh
Publication of CN114539274A publication Critical patent/CN114539274A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114539274B publication Critical patent/CN114539274B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D491/00Heterocyclic compounds containing in the condensed ring system both one or more rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms and one or more rings having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by groups C07D451/00 - C07D459/00, C07D463/00, C07D477/00 or C07D489/00
    • C07D491/02Heterocyclic compounds containing in the condensed ring system both one or more rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms and one or more rings having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by groups C07D451/00 - C07D459/00, C07D463/00, C07D477/00 or C07D489/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D491/10Spiro-condensed systems
    • C07D491/107Spiro-condensed systems with only one oxygen atom as ring hetero atom in the oxygen-containing ring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C14/00Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
    • C03C14/006Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix the non-glass component being in the form of microcrystallites, e.g. of optically or electrically active material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C4/00Compositions for glass with special properties
    • C03C4/04Compositions for glass with special properties for photosensitive glass
    • C03C4/06Compositions for glass with special properties for photosensitive glass for phototropic or photochromic glass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/02Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/03Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
    • C08J3/075Macromolecular gels
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/50Sympathetic, colour changing or similar inks
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K9/00Tenebrescent materials, i.e. materials for which the range of wavelengths for energy absorption is changed as a result of excitation by some form of energy
    • C09K9/02Organic tenebrescent materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/0091Complexes with metal-heteroatom-bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • C09K2211/1033Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom with oxygen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/18Metal complexes
    • C09K2211/188Metal complexes of other metals not provided for in one of the previous groups

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)

Abstract

本发明公开单因素引发光致变色传感材料及其制备方法与应用,所述传感材料的结构式如下所示:其中,取代基R1、R3为Cl、Br、I元素中的任意一种,取代基R2为羟基。针对目前基于罗丹明B酰肼与水杨醛类构建的光致变色材料存在的对引发离子选择性差的问题,本发明提出了仅由Cu2+引发的单因素引发光致变色传感材料,该传感材料基于其含有能够与Cu2+产生特异性络合的基团实现了单因素引发光致变色,该光致变色传感材料灵敏度高、响应速度快、稳定性好、可进行信息的反复写入和擦除等优点。

Description

单因素引发光致变色传感材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及传感材料技术领域,尤其涉及单因素引发光致变色传感材料及其制备方法与应用。
背景技术
本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
光致变色现象是指化合物在受光照射后,其吸收光谱发生可逆性改变的过程,具有这种性质的材料称为光致变色材料。具有光致变色性能的材料具有广泛的用途。光致变色染料可用于各种服装、玩具、装饰品、变色玻璃、变色薄膜的生产;光致变色涂料可用于各种墙体、公路标牌、警示标志及图案的制作;光致变色油墨可用于信息的加密与防伪;此外,光致变色材料还具有重要军事应用价值,如制备隐蔽材料等。
目前,可用于制备光致变色材料的有机分子类型主要包括二芳基乙烯、氧杂蒽、螺吡喃、偶氮类等。罗丹明B酰肼腙是一类具有氧杂蒽母核的有机分子,基于罗丹明B酰肼与水杨醛类构建的罗丹明B酰肼腙与Zn2+、Cd2+、Ni2+等络合后均可构建光致变色体系(Journalof the American Chemical Society,2014,136(4):1643-1649)。然而,本发明人发现:多种离子均可引发这类材料体系光致变色,即该类材料体系存在引发离子选择性差的问题,导致该类材料在保密信息存储领域中的应用受到限制;同时,由于Cu2+与该类材料之间强的络合作用,导致了该类材料与铜离子络合后无需光照即可变色而失去光致变色的性能或变色后不能褪色。
发明内容
针对上述的问题,本发明提出单因素Cu2+引发光致变色的光致变色传感材料及其制备方法与应用,该光致变色传感材料具有单因素引发、灵敏度高、响应速度快、稳定性好、可进行信息的反复写入和擦除等优点。为实现上述目的,本发明的技术方案如下所示:
在本发明的第一方面,公开仅由Cu2+引发的单因素引发光致变色传感材料,其通式的结构式如式(1)所示:
上述式(1)中,取代基R1、R3为Cl、Br、I元素中的任意一种,取代基R2为羟基(-OH)。其中:
当所述取代基R1、R3为Cl元素时,所述式(1)传感材料为4-羟基-3,5-二氯苯甲醛罗丹明B酰肼腙。
当所述取代基R1、R3为Br元素时,所述式(1)传感材料为4-羟基-3,5-二溴苯甲醛罗丹明B酰肼腙。
当所述取代基R1、R3为I元素时,所述式(1)传感材料为4-羟基-3,5-二碘苯甲醛罗丹明B酰肼腙。
进一步地,所述单因素引发光致变色传感材料为粉色固体。
在本发明的第二方面,公开所述单因素引发光致变色传感材料的制备方法,该材料由罗丹明B酰肼上的氨基与卤代羟基苯甲醛上的醛基缩合反应而得。
进一步地,所述卤代羟基苯甲醛的结构式如式(2)所示:
上述式(2)中,取代基R1、R3为Cl、Br、I元素中的任意一种,取代基R2为羟基(-OH)。其中:
当所述取代基R1、R3为Cl元素时,所述卤代羟基苯甲醛为3,5-二氯-4-羟基苯甲醛。
当所述取代基R1、R3为Br元素时,所述卤代羟基苯甲醛为3,5-二溴-4-羟基苯甲醛。
当所述取代基R1、R3为I元素时,所述卤代羟基苯甲醛为3,5-二碘-4-羟基苯甲醛。
进一步地,所述单因素引发光致变色传感材料的制备方法包括如下步骤:
(1)将所述罗丹明B酰肼与卤代羟基苯甲醛溶解到溶剂中,然后在加热条件下进行回流反应。
(2)所述回流反应完成后,分离出目标产物,提纯后所得粉色固体即为所述单因素引发光致变色传感材料。
进一步地,步骤(1)中,所述罗丹明B酰肼与卤代羟基苯甲醛的摩尔比为1:1~1:3。
进一步地,步骤(1)中,所述溶剂包括乙醇、甲醇、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)等中的任意一种。
进一步地,步骤(1)中,所述加热温度范围为70~140℃,反应时间范围为8~24小时。
进一步地,步骤(2)中,所述回流反应完成后,将反应液冷却至室温,然后旋蒸除去部分溶剂、放置结晶,抽滤得粗产品,粗产品采用乙醇重结晶,即得所述单因素引发光致变色传感材料。
在本发明的第三方面,公开所述单因素引发光致变色传感材料在光致变色染料、光致变色涂料、光致变色油墨、光致变色玻璃、光致变色凝胶等中的应用。
与现有技术相比,本发明至少具有以下方面的有益效果:
针对目前基于罗丹明B酰肼与水杨醛类构建的光致变色材料存在的对引发离子选择性差的问题,本发明提出了仅由Cu2+引发的单因素引发光致变色传感材料,该光致变色传感材料基于其含有能够与Cu2+产生特异性络合的基团实现了单因素引发光致变色,其原因在于:所述式(1)中的取代基R1、R3位的卤素与Cu2+间的弱相互作用,以及所述取代基R2位羟基与Cu2+间的强络合相互作用形成光敏配合物,从而使传感材料与Cu2+反应得到的光敏络合物在光照作用下开环形成红色络合物,黑暗或受热的条件下该红色络合物重新闭合形成无色光敏络合物,从而实现变色与褪色间的可逆转换(参考下述反应式1)。具有这种单因素引发特性的光致变色传感材料灵敏度高、响应速度快、稳定性好、可进行信息的反复写入和擦除等优点。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。以下,结合附图来详细说明本发明的实施方案,其中:
图1是第一实施例合成的光致变色传感材料A的核磁共振氢谱。其中:(a)图为全谱图,(b)图为化学位移为6.3~7.9之间的放大图。
图2是第二实施例合成的光致变色传感材料B的核磁共振氢谱。其中:(a)图为全谱图,(b)图为化学位移为6.3~8.8之间的放大图。
图3是第三实施例合成的光致变色传感材料C的核磁共振氘代氢谱。其中:(a)图为全谱图,(b)图为化学位移为6.3~8.7之间的放大图。
图4是第四实施例合成的光致变色传感材料D的核磁共振氢谱。其中:(a)图为全谱图,(b)图为化学位移为6.2~8.0之间的放大图。
图5是第二实施例合成的光致变色传感材料B在不同离子存在下光照后的紫外吸收谱图。
图6是第二实施例合成的光致变色传感材料B在不同离子存在下光照后在558纳米处的紫外吸收强度。
图7是第一实施例合成的光致变色传感材料A在不同外界刺激下的紫外吸收谱图。
图8是第二实施例合成的光致变色传感材料B在不同外界刺激下的紫外吸收谱图。
图9是第三实施例合成的光致变色传感材料C在不同外界刺激下的紫外吸收谱图。
图10是第二实施例合成的光致变色传感材料B在Cu2+存在下光照后在558纳米处的紫外吸收强度随时间的变化。
图11是第二实施例合成的光致变色传感材料B在Cu2+存在下光照变色后于黑暗中558纳米处的紫外吸收强度随时间的变化。
图12是第二实施例合成的光致变色传感材料B与Cu2+组成的光致变色体系的变色可逆性测试。
图13是第二实施例合成的光致变色传感材料B制备的光致变色玻璃在晴天、阴天、中午和傍晚的颜色变化效果图。
图14是第二实施例合成的光致变色传感材料B制备的光致变色墨水的应用展示。
图15是第二实施例合成的光致变色传感材料B制备的光致变色水凝胶的应用展示。
具体实施方式
在接下来的描述中进一步阐述了本发明的具体细节用于充分理解本发明。本发明中的说明书所使用的术语只是为了用于说明本发明的优点和特点,不是旨在于限制本发明。
除非另行定义,本发明中所使用的所有专业与科学术语属于本发明的技术领域的技术人员所理解的含义相同。如无特殊说明,本发明所使用的药品或试剂均按照产品说明书使用或采用所属领域的常规使用方法。现根据说明书附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。
第一实施例
一种光致变色传感材料的制备方法,参考反应路线1,包括步骤:
(1)称取罗丹明B酰肼(0.456g,1.0mmol)、3,5-二氯-4-羟基苯甲醛(0.191g,1.0mmol)及20mL乙醇于三颈烧瓶中,80℃下回流反应24小时。
(2)所述回流反应结束后,TLC监测反应完全,将反应液冷却室温,然后旋蒸除去部分溶剂、反应液冷却结晶,抽滤后得粗产品,将该粗产品采用5mL乙醇重结晶,得到粉色固体即为光致变色传感材料A。
所述材料A的核磁共振氢谱如图1(a)、图1(b)所示,产物的结构表征数据如下:1HNMR(500MHz,DMSO-d6),δ(ppm):10.65(s,1H),8.88(s,1H),7.89(d,J=7.35Hz,1H),7.63-7.56(m,2H),7.41(s,2H),7.12(d,J=7.50Hz,1H),6.44(d,J=2.35Hz,2H),6.37(d,J=8.85Hz,2H),6.32(d,J=8.85Hz,2H),6.32(dd,J1=8.95Hz,J2=2.45Hz,2H),3.30(q,J=6.95Hz,8H),1.08(t,J=6.95Hz,12H);HRMS(ESI-TOF):m/z[M+H]+calcd for:C35H35Cl2N4O3:629.2086;found 629.2139.
可以看出,所述材料A为4-羟基-3,5-二氯苯甲醛罗丹明B酰肼腙。
第二实施例
一种光致变色传感材料的制备方法,参考反应路线1,包括步骤:
(1)称取罗丹明B酰肼(0.456g,1.0mmol)、3,5-二溴-4-羟基苯甲醛(0.840g,1.0mmol)及20mL乙醇于三颈烧瓶中,80℃下回流反应24小时。
(2)所述回流反应结束后,TLC监测反应完全,将反应液冷却室温,然后旋蒸除去部分溶剂、反应液冷却结晶,抽滤后得粗产品,将该粗产品采用5mL乙醇重结晶,得到粉色固体即为光致变色传感材料B。
所述材料B的核磁共振氢谱如图2(a)、图2(b)所示,产物的结构表征数据如下:1HNMR(500MHz,DMSO-d6),δ(ppm):10.44(s,1H),8.84(s,1H),7.93(d,J=7.50Hz,1H),7.66-7.59(m,4H),7.16(d,J=7.45Hz,1H),6.48(d,J=2.05Hz,2H),6.42-6.35(m,4H),3.35(q,8H),1.11(t,J=6.90Hz,12H);MS(ESI)[M+H]+ calcd for C35H35Br2N4O3:719.10;found719.10;HRMS(ESI-TOF):m/z[M+H]+calcd for C35H35Br2N4O3:719.1055;found 719.1134.
可以看出,所述材料B为4-羟基-3,5-二溴苯甲醛罗丹明B酰肼腙。
第三实施例
一种光致变色传感材料的制备方法,参考反应路线1,包括步骤:
(1)称取罗丹明B酰肼(0.456g,1.0mmol)、3,5-二溴-4-羟基苯甲醛(0.840g,3.0mmol)及20mL乙醇于三颈烧瓶中,80℃下回流反应24小时。
(2)所述回流反应结束后,将反应液冷却室温,TLC监测反应完全,然后旋蒸除去部分溶剂、反应液冷却结晶,抽滤后得粗产品,将该粗产品采用5mL乙醇重结晶,得到粉色固体即为光致变色传感材料C。
所述材料C的核磁共振氘代氢谱如图3(a)、图3(b)所示,产物的结构表征数据如下:1HNMR(500MHz,DMSO-d6+D2O),δ(ppm):8.68(s,1H),7.91(d,J=7.45Hz,1H),7.67-7.58(m,4H),7.11(d,J=7.50Hz,1H),6.44(d,J=2.20Hz,2H),6.39-6.34(m,4H),3.29(q,J=6.90Hz,8H),1.10(t,J=6.90Hz,12H);MS(ESI)[M+H]+ calcd for C35H35Br2N4O3:719.10;found 719.10;HRMS(ESI-TOF):m/z[M+H]+calcd for C35H35Br2N4O3:719.1055;found719.1134.
可以看出,所述材料C为4-羟基-3,5-二溴苯甲醛罗丹明B酰肼腙。
第四实施例
一种光致变色传感材料的制备方法,参考反应路线1,包括步骤:
(1)称取罗丹明B酰肼(0.456g,1.0mmol)、3,5-二碘-4-羟基苯甲醛(1.121g,3.0mmol)及20mL乙醇于三颈烧瓶中,80℃下回流反应24小时。
(2)所述回流反应结束后,TLC监测反应完全,将反应液冷却室温,然后旋蒸除去部分溶剂、反应液冷却结晶,抽滤后得粗产品,将该粗产品采用5mL乙醇重结晶,得到粉色固体即为光致变色传感材料D。
所述材料D的核磁共振氢谱如图4(a)、图4(b)所示,产物的结构表征数据如下:1HNMR(500MHz,DMSO-d6),δ(ppm):9.96(s,1H),8.64(s,1H),7.89(d,J=7.35Hz,1H),7.78(s,2H),7.55-7.62(m,2H),7.11(d,J=7.50Hz,1H),6.64(d,J=2.25Hz,2H),6.37(d,J=8.85Hz,2H),6.32(dd,J1=8.90Hz,J2=2.40Hz,2H),3.30(q,J=7.05Hz,8H),1.08(t,J=7.05Hz,12H);HRMS(ESI-TOF):m/z[M+H]+calcd for:C35H35I2N4O3:813.0799;found813.0886.
可以看出,所述材料D为4-羟基-3,5-二碘苯甲醛罗丹明B酰肼腙。
第五实施例
一种光致变色传感材料的制备方法,参考反应路线1,包括步骤:
(1)称取罗丹明B酰肼(0.456g,1.0mmol)、3,5-二溴-4-羟基苯甲醛(0.840g,1.0mmol)及5mL DMF于三颈烧瓶中,140℃下反应10小时。
(2)TLC监测反应完全,将反应液冷却至室温后倒入50mL饱和食盐水中,有大量固体析出、抽了得到滤饼即为粗产品;粗产品干燥后用5mL乙醇重结晶,得到粉色固体即为光致变色传感材料E。
对所述材料E进行核磁共振氢谱测试,产物的结构表征数据显示所述材料E为4-羟基-3,5-二溴苯甲醛罗丹明B酰肼腙。
第六实施例
一种光致变色传感材料的制备方法,参考反应路线1,包括步骤:
(1)称取罗丹明B酰肼(0.456g,1.0mmol)、3,5-二溴-4-羟基苯甲醛(0.840g,1.0mmol)及20mL甲醇于三颈烧瓶中,70℃下反应24小时。
(2)TLC监测反应完全,将反应液冷却室温,然后旋蒸除去部分溶剂、反应液冷却结晶,抽滤后得粗产品,将该粗产品采用5mL乙醇重结晶,得到粉色固体即为光致变色传感材料F。
对所述材料F进行核磁共振氢谱测试,产物的结构表征数据显示所述材料E为4-羟基-3,5-二溴苯甲醛罗丹明B酰肼腙。
第七实施例
一种光致变色传感材料的制备方法,参考反应路线1,包括步骤:
(1)称取罗丹明B酰肼(0.456g,1.0mmol)、3,5-二溴-4-羟基苯甲醛(0.840g,1.0mmol)及20mL乙腈于三颈烧瓶中,90℃下回流反应24小时。
(2)TLC监测反应完全,将反应液冷却室温,然后旋蒸除去溶剂、固体采用8mL乙醇重结晶,得到粉色固体即为光致变色传感材料G。
对所述材料G进行核磁共振氢谱测试,产物的结构表征数据显示所述材料E为4-羟基-3,5-二溴苯甲醛罗丹明B酰肼腙。
第八实施例
上述第二实施例合成的材料B(4-羟基-3,5-二溴苯甲醛罗丹明B酰肼腙)对引发离子的选择性实验:在10mM的Tris-HCl缓冲体系中配制浓度为20μM的材料B溶液,向上述材料B的溶液中分别加入50μM的Na+、K+、Zn2+、Cd2+、Co2+、Ni2+、Al3+、Cu2+、Cr2+、Fe3+、Tb3+、Mg2+、Ca2+、Ba2+、Dy3+。光照十分钟后,分别测试各溶液的紫外吸收谱图,结果如图5所示,各溶液在558nm处的紫外吸收强度如图6所示。
由图5和图6可知:材料B与Cu2+络合光照后,紫外吸收谱图在558nm处出现明显的紫外吸收峰;而在同样的条件下,其他离子与探针分子的络合光照后并无明显的变化,证明材料B对Cu2+具有特异性,即材料B是一种由Cu2+引发的单因素引发光致变色传感材料。
第九实施例
上述第一实施例合成的材料A(4-羟基-3,5-二氯苯甲醛罗丹明B酰肼腙)的光致变色实验:在10mM的Tris-HCl缓冲体系中配制浓度为20μM的材料A溶液,测试该溶液的紫外吸收谱图得到曲线A,上述溶液于光照下10分钟测试其紫外吸收谱图得到曲线A+hv,向上述光照后的溶液中加入50μM Cu2+测试其紫外吸收谱图得到曲线A+Cu2+,向上述溶液继续光照10分钟测试其紫外吸收谱图得到曲线A+Cu2++hv。上述各曲线的测试结果如图7所示。
由图7可知:只对材料A进行光照或者加Cu2+处理,材料A的紫外吸收谱图并无明显变化;同时对材料A施加光照和Cu2+处理,材料A的紫外吸收谱图在558nm处出现明显的紫外吸收峰。证明材料A的光致变色过程是Cu2+与光照的协同作用。
第十实施例
上述第二实施例合成的材料B(4-羟基-3,5-二溴苯甲醛罗丹明B酰肼腙)的光致变色实验:在10mM的Tris-HCl缓冲体系中配制浓度为20μM的材料B溶液,测试该溶液的紫外吸收谱图得到曲线B,上述溶液于光照下10分钟测试其紫外吸收谱图得到曲线B+hv,向上述光照后的溶液中加入50μM Cu2+测试其紫外吸收谱图得到曲线B+Cu2+,向上述溶液继续光照10分钟测试其紫外吸收谱图得到曲线B+Cu2++hv。上述各曲线的测试结果如图8所示。
由图8可知:只对材料B进行光照或者加Cu2+处理,材料B的紫外吸收谱图并无明显变化;同时对材料B施加光照和Cu2+处理,材料B的紫外吸收谱图在558nm处出现明显的紫外吸收峰;证明材料B的光致变色过程是Cu2+与光照的协同作用。
第十一实施例
上述第三实施例合成的材料C(4-羟基-3,5-二溴苯甲醛罗丹明B酰肼腙)的光致变色实验:在10mM的Tris-HCl缓冲体系中配制浓度为20μM的材料C溶液,测试该溶液的紫外吸收谱图得到曲线C,上述溶液于光照下10分钟测试其紫外吸收谱图得到曲线C+hv,向上述光照后的溶液中加入50μM Cu2+测试其紫外吸收谱图得到曲线C+Cu2+,向上述溶液继续光照10分钟测试其紫外吸收谱图得到曲线C+Cu2++hv。上述各曲线的测试结果如图9所示。
由图9可知:只对材料C进行光照或者加Cu2+处理,材料C的紫外吸收谱图并无明显变化;同时对材料C施加光照和Cu2+处理,材料C的紫外吸收谱图在558nm处出现明显的紫外吸收峰;证明材料C的光致变色过程是Cu2+与光照的协同作用。
第十二实施例
在10mM的Tris-HCl缓冲体系中配制浓度为20μM的上述第二实施例合成的材料B溶液,向该溶液中加入200μM的Cu2+;分别测试上述溶液在光照不同时间后558nm处紫外强度,得到图10。由该图可知:材料B与Cu2+络合光照后,紫外吸收谱图558nm处的紫外吸收强度随光照时间增加而显著增强,最大吸收强度在光照一分钟后达到;继续增加光照时间,该体系在紫外吸收谱图558nm处的紫外吸收强度不再有明显变化,说明该光致变色体系具有较快的光激活速率。将上述溶液置于黑暗之中,分别测试上述溶液暗褪色不同时间后558nm处的紫外强度,得到图11。由该图可知:材料B与Cu2+络合光照后,紫外吸收强度在热漂白10分钟后达到光照的1分钟后的强度,说明该光致变色体系具有适中的自然褪色速率。
第十三实施例
第二实施例合成的光致变色传感材料B与Cu2+组成的光致变色体系的变色可逆性测试:在10mM的Tris-HCl缓冲体系中配制浓度为20μM的上述第二实施例合成的材料B溶液,向该溶液中加入200μM的Cu2+。测试上述溶液分别在光照3分钟和黑暗处理10分钟后558nm处的紫外吸收强度,得到图12。由该图可知:20μM材料B与200μM Cu2+组成的光致变色体系经过12次的变色-褪色循环后紫外的吸收强度并无明显变化,说明该光致变色体系具有良好的可逆性。
第十四实施例
在10mM的Tris-HCl缓冲体系中配制浓度为20μM的上述第二实施例合成的材料B溶液,向上述溶液中加入50μM的Cu2+;上述溶液封存于有机玻璃制备的平面容器中,得到光致变色玻璃,如图13所示。从该图可以看出,所述光致变色玻璃可根据晴天、阴天、中午和傍晚的光线不同,自动调节玻璃的颜色。其中:当光线强时为红色(晴天、中午)、光线弱时褪为无色(阴天、傍晚),说明所述光致变色传感材料B具有制备智能响应器件的潜力。
第十五实施例
在10mM的Tris-HCl缓冲体系中配制浓度为20μM的上述第二实施例合成的材料B溶液,向该溶液中加入200μM的Cu2+。以上述溶液为光致变色墨水在平整的硅胶表面书写SOS的最后一个字母,得到图14。可以看出,该图案在经过光照后显示SOS,黑暗褪色后显示SO,说明所述光致变色传感材料B可用于制备光致变色保密墨水。
第十六实施例
在10mM的Tris-HCl缓冲体系中配制浓度为20μM的上述第二实施例合成的材料B溶液,向该溶液中加入200μM的Cu2+。以上述溶液与高分子水溶胶混合,得到光致变色水凝胶如图15所示。可以看出,该水凝胶经过光照后显示红色(左图),黑暗褪色后为无色(右图);说明所述光致变色传感材料B可用于制备光致变色水凝胶材料。
以上所述仅说明了本发明的几个实施方式,并不能因此而理解是对本发明专利范围的限制。应当指出,对于本领域的其他人员来说,在不脱离本发明的构思和范围的情况下,还可进行修改替换改进等,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明的专利保护范围应以所描述的根据权利要求为准。

Claims (2)

1.一种单因素引发光致变色传感材料在光致变色油墨、光致变色玻璃、光致变色凝胶中至少一种中的应用,其特征在于,所述单因素引发光致变色传感材料由罗丹明B酰肼上的氨基与卤代羟基苯甲醛上的醛基缩合反应而得;
所述单因素引发光致变色传感材料的结构式如式(1)所示;所述卤代羟基苯甲醛的结构式如式(2)所示:
式(1);
式(2);
式(1)及式(2)中,所述R1、R3均为Br元素;所述R2为羟基;
所述单因素引发光致变色传感材料的制备方法采用如下步骤:
(1)将所述罗丹明B酰肼与所述卤代羟基苯甲醛溶解到溶剂中,然后在加热条件下进行回流反应;
(2)所述回流反应完成后,分离出目标产物,提纯后所得粉色固体即为所述单因素引发光致变色传感材料;
步骤(1)中,所述加热的温度为80℃,时间为24 h;
步骤(1)中,所述罗丹明B酰肼与卤代羟基苯甲醛的摩尔比为1:1;
步骤(1)中,所述溶剂为乙醇。
2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,步骤(2)中,所述回流反应完成后,将反应液冷却至室温,然后旋蒸除去部分溶剂、放置结晶,抽滤得粗产品,粗产品采用乙醇重结晶,即得所述单因素引发光致变色传感材料。
CN202210253910.5A 2022-03-15 2022-03-15 单因素引发光致变色传感材料及其制备方法与应用 Active CN114539274B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210253910.5A CN114539274B (zh) 2022-03-15 2022-03-15 单因素引发光致变色传感材料及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210253910.5A CN114539274B (zh) 2022-03-15 2022-03-15 单因素引发光致变色传感材料及其制备方法与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114539274A CN114539274A (zh) 2022-05-27
CN114539274B true CN114539274B (zh) 2024-03-19

Family

ID=81664417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210253910.5A Active CN114539274B (zh) 2022-03-15 2022-03-15 单因素引发光致变色传感材料及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114539274B (zh)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
荧光增强型探针用于谷胱甘肽的检测研究;张国艳;《中国优秀硕士学位论文全文数据库(电子期刊)工程科技I辑》;20220215;第32页探针L及合成,第31页图3-1,47页最后一段,48页图A和B *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114539274A (zh) 2022-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bénard et al. New Spiropyrans Showing Crystalline‐State Photochromism
Lukyanov et al. Spiropyrans: synthesis, properties, and application.
Coelho et al. Reversible trans–cis photoisomerization of new pyrrolidene heterocyclic imines
AU646364B2 (en) Photochromatic substances
Shirinian et al. Synthesis and photochromic properties of oxime derivatives of 2, 3-diarylcyclopent-2-en-1-ones
EP3360931B1 (en) Higher order structured dyes with enhanced optical features
Li et al. An AIEgen-based luminescent photo-responsive system used as concealed anti-counterfeit material
CN111440193A (zh) 茚稠萘并螺噁嗪类光致变色化合物及其制备方法
Yang et al. Recent process of photo-responsive materials with aggregation-induced emission
Fedorova et al. Isomeric naphthalimides bearing pyran units: Insight into mutual relation between structure and photochromic properties
CN108822074B (zh) 一种具有四苯乙烯单元的二噻吩乙烯化合物及其制备方法和应用
CN114539274B (zh) 单因素引发光致变色传感材料及其制备方法与应用
Oliveira et al. New benzopyranocarbazoles: synthesis and photochromic behaviour
CN110981892B (zh) 一种带有螺吡喃分子开关的共价有机框架材料及其制备方法和应用
Chen et al. A novel ZnO/viologen photochromic composite film with a rapid UV response for rewritable paper, solar UV detection, smart windows and anti-counterfeiting
JP7240187B2 (ja) キサンテン化合物、該化合物を含有する着色組成物、カラーフィルター用着色剤およびカラーフィルター
Voloshin et al. Photochromic spiro [indoline-pyridobenzopyrans]: fluorescent metal-ion sensors
Podshibyakin et al. Photo-and ionochromic diarylethenes containing tetrazolo [1, 5-a] quinoline receptor groups in a thiazole bridge and their application in test strips
Zhou et al. Synthesis and photochromic properties of novel spiro [indoline-quinoline] oxazine derivatives
CN105175310B (zh) 不对称氮杂二异吲哚亚甲基化合物及其氟硼化合物的合成和用途
Oliveira et al. Remarkable thermally stable open forms of photochromic new N-substituted benzopyranocarbazoles
CN114685381B (zh) 一种非共轭苯胺桥连四苯乙烯的供体-受体斯坦豪斯加合物及其制备方法和应用
CN110041226B (zh) 具有aie特性的化合物及其制备方法和应用
CN105384744B (zh) 四(三氟乙氧基)酞菁铕配合物及其制备方法和应用
CN114605317B (zh) 基于自由基光致变色的氰基苯乙烯分子及其在智能玻璃中的应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant