CN1743332A

CN1743332A - 一种光致变色二芳烯化合物及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN1743332A
Application number: CN 200510093042
Authority: CN
Inventors: 张复实; 陈子辉; 刘学东; 赵福群
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2005-08-25
Filing date: 2005-08-25
Publication date: 2006-03-08

Abstract

本发明公开了一种光致变色二芳烯化合物及其制备方法与应用。本发明所提供的光致变色二芳烯化合物，结构如式I。本发明在尽量降低二芳烯分子量的同时引入了不对称基团，以降低分子的对称性，同时避免分子间其它作用力增强的可能性，如分子间的氢键。本发明光致变色二芳烯化合物熔点低，为－5℃，常温下为液体，具有较快的光反应速率、良好的抗疲劳性和双态稳定性，性质优良，具有广泛的应用前景，尤其在快速液态光开关材料中的应用。

Description

一种光致变色二芳烯化合物及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种光致变色二芳烯化合物及其制备方法与应用。

背景技术

光致变色化合物在合适波长光的激发下可逆的从一态转变为另一态，同时其光、电等性质发生变化，因而在很多领域有着诱人的应用。近年来，1，2-二噻吩基全氟环戊烯的衍生物因其卓越的双态热稳定性，抗疲劳性(开关环10000次以上，物质依然保持稳定)而引起人们越来越浓厚的兴趣。在诸多二芳烯的可能应用中，最有可能的应用是作为开关和存储材料。但是，迄今为止所有报道的二芳烯分子常温下均为固体，虽然在固相中二芳烯同样具有较快的响应速度，实际上，光反应的速度却很大程度上变缓了，远远达不到存储和开关的实际应用要求，因此合成发现快速的光开关分子是一项重要的任务。

发明内容

本发明的目的是提供一种常温下为液体的光致变色二芳烯化合物。

本发明所提供的光致变色二芳烯化合物，结构如式I，

其名称为1，2-双((2-甲基-5-(1-硫-3-氧戊环基))噻吩-3-基)全氟环戊烯，该分子具有三个同分异构体，以两个手性碳原子的不同构型，可分为(R，R)、(S，S)、(R，S)等三种。

该光致变色二芳烯化合物的制备方法，是将1，2-二(2-甲基-5-醛基-噻吩-3-基)全氟环戊烯，2-巯基乙醇在对甲基苯磺酸催化下进行反应，得到所述光致变色二芳烯化合物。

反应中，1，2-二(2-甲基-5-醛基-噻吩-3-基)全氟环戊烯与2-巯基乙醇的摩尔比为1∶2，但2-巯基乙醇的量可以稍微过量，利于反应进行的程度。

本发明化合物的制备反应以Dean-Stark分水器进行脱水，以苯为溶剂，回流分水，直到反应中不再有水生成。该反应主要是利用苯和水能形成共沸物，从而在苯回流的时候把反应生成的水带出，使反应不断的向右进行；在分水器里，因为水的密度比苯重，冷凝时，水就会沉到苯水两相的下层，而位于上层的苯则会流入反应溶液，另外苯为非极性溶剂，不容易参与反应，且价格相对便宜，所以此类反应一般都选择用苯。

本发明的另一个目的是提供本发明光致变色二芳烯化合物的用途。

本发明光致变色二芳烯化合物在不同波长光照条件下，能发生可逆转变，不同状态下的化合物具有不同的光、电性质。本发明发明人通过实验证实，以紫外光照射时，具有导电性；而在可见光照射时，则不具有导电性，可以本发明光致变色二芳烯化合物为原料，制备为光控开关。

本发明的光致变色二芳烯化合物还可以用在光存储上，在液晶领域中还作为掺杂剂从而达到用光来控制液晶排列的目的。

在溶液中因为分子运动要比在固体中容易的多，所以对于一般的反应而言，在溶液中比在固相中反应要快。有机化合物的熔点和分子的分子量有着密切的关系，一般来说较大的分子具有较高的熔点，另一方面取决于分子的空间结构，对称性高的分子排列相对更紧密，具有更高的熔点。本发明在尽量降低二芳烯分子量的同时引入了不对称基团，以降低分子的对称性，同时避免分子间其它作用力增强的可能性，如分子间的氢键。本发明光致变色二芳烯化合物熔点低，为-5℃，常温下为液体，具有较快的光反应速率、良好的抗疲劳性和双态稳定性，性质优良，具有广泛的应用前景，尤其在快速液态光开关材料中的应用。

附图说明

图1为本发明化合物的光谱图；

图2为光开关实验电路图。

具体实施方式

实施例1、1，2-双((2-甲基-5-(1-硫-3-氧戊环基))噻吩-3-基)全氟环戊烯的制备

该化合物的制备方程式如下：

取0.01mol 1，2-二(2-甲基-5-醛基-噻吩-3-基)全氟环戊烯(BMFTP)、0.03mol 2-巯基乙醇加入到100ml苯溶剂中，加入0.1g对甲基苯磺酸，架上Dean-Stark分水器进行脱水，混合搅拌回流反应，直至BMFTP完全反应。反应完全后冷却至室温，用饱和碳酸钠溶液和去离子水依次洗涤，分液，水相用无水乙醚萃取，无水硫酸镁干燥过夜，真空除去溶剂，然后以色谱柱分离(分离树脂为200-300目硅胶，洗脱液为CH₂Cl₂∶石油醚(体积比)为3∶4的混合溶液)，得到无色透明粘稠状液体，产率90％。

结构鉴定：

¹HNMR(300MHz，CDCl₃)：δ1.82ppm(s，6H，-CH₃)，δ3.16-3.25(4H，-CH₂S)，δ3.97-4.37(4H，-CH₂O)，δ6.20(s，2H，-CHSO)，δ7.02(s，2H，噻吩基)。

EI：567.2(M+Na⁺)

元素分析：C46.09％，H3.51％；计算值：C46.32％，H3.60％

结果表明，所得化合物结构正确。

该化合物的熔点为-5℃，在常温下为液体。

在室温下，环己烷作为溶剂，浓度2×10^-5mol/L时测试该化合物的可见吸收光谱性质，在254nm紫外灯下照射下，该二芳烯从开环态向闭环态转化，随着照射时间的增加(5s，10s，90s)，该化合物在560nm处出现一个新的吸收带，且随时间的增加该吸收逐渐增强，知道照射90s后达到光稳态，吸收不再变化，在可见光的照射下(500nm-650nm)，光谱发生可逆的变化，其吸光值与波长的图谱如图1所示，结果表明，本发明化合物具有良好可逆的光致变色性能。

实施例2、1，2-双((2-甲基-5-(1-硫-3-氧戊环基))噻吩-3-基)全氟环戊烯的应用

本发明化合物的光致变色反应方程如下：

在不同的光照下，化合物可以可逆的从一种状态转变为另一种状态，其光、电性质也会产生变化。

按图2进行光致开关试验：在1mm²×1mm的石英管中装入本发明化合物，两端用导电ITO封装直接连入电路，加上一定的电压(1-3V)，以不同波长光照射石英管。当用254nm紫外光照射时，电路接通，有电流通过；当用500nm-600nm的可见光照射时，电路断开。

Claims

1、结构如式I的光致变色二芳烯化合物。

(式I)

2、权利要求1所述光致变色二芳烯化合物的制备方法，是将1，2-二(2-甲基-5-醛基-噻吩-3-基)全氟环戊烯，2-巯基乙醇在对甲基苯磺酸催化下进行反应，得到所述光致变色二芳烯化合物。

3、根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述反应在Dean-Stark分水器脱水，以苯为溶剂。

4、以权利要求1所述光致变色二芳烯化合物为主要成分的光控开关。

5、权利要求1所述光致变色二芳烯化合物在光存储中的应用。

6、以权利要求1所述光致变色二芳烯化合物为主要成分的液晶掺杂剂。