高靈敏度變色材料取代苯乙酮基紫精衍生物及其合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種新型紫精衍生物及其制備方法，特別是一種取代苯乙酮基紫精衍 生物及其合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 紫精類化合物，即N，Ν' -二取代-4, 4'聯(lián)吡啶陽離子鹽，由Weidel和Russo在 1882年首次發(fā)現(xiàn)。其最初結(jié)構(gòu)，甲基紫精，在20世紀(jì)被廣泛用作農(nóng)業(yè)除草劑，有著對綠葉 植物明顯的生物作用。到了 20世紀(jì)后半期，人們發(fā)現(xiàn)了紫精類化合物具有缺電子特性和其 特征的兩步氧化還原過程。作為一種出色的電子受體，紫精類化合物有雙陽離子（V 2+)、陽離 子自由基（Γ+)和電中性分子（V°)三種存在形式。而三者之間的轉(zhuǎn)化，往往只需相對較小 的電勢改變既能發(fā)生變色反應(yīng)。其中，紫精陽離子自由基（Γ+)與另兩者有著顯著的顏色區(qū) 另IJ。由于分子中N+ 1和N°之間發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，紫精陽離子自由基有著非常明顯的顯色效果。 不同取代基的電子效應(yīng)不同，其顏色不盡相同，一般為深紫色或者藍(lán)色。而其雙陽離子和電 中性分子則顏色相對較淺，通常為無色或淺黃色。
[0003] 紫精類化合物是電致變色、光致變色及熱致變色材料中非常重要的一員，并在工 業(yè)顯色領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。由于其較低的LUMO軌道能級和顯著的變色過程，近年來，它 在太陽能轉(zhuǎn)換材料、電子顯色設(shè)備、電子供體檢測甚至超分子組裝領(lǐng)域發(fā)展迅速。
[0004] 紫精類化合物發(fā)展兩個多世紀(jì)以來，已有許多結(jié)構(gòu)優(yōu)化和應(yīng)用方法學(xué)上的進(jìn)展。 其衍生物主要有兩大分支：烷基取代紫精和芳基取代紫精。由于合成相對方便、可衍生種類 較多，目前大多研宄烷基取代紫精，芳基取代紫精相對較少。通過對支鏈的修飾，可以進(jìn)一 步降低其聯(lián)吡啶環(huán)的LUMO軌道能級，從而提升紫精類化合物的顯色能力和靈敏度。
[0005] 紫精類化合物顯色的關(guān)鍵一一其陽離子自由基雖然相對穩(wěn)定，但依然存在自由基 淬滅導(dǎo)致的顏色不持久、使用條件苛刻等問題。因此，大多數(shù)紫精變色過程只能在非水溶液 及無氧環(huán)境下發(fā)生，這在很大程度上限制了其在更廣泛領(lǐng)域上的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明目的之一在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的變色靈敏度低，穩(wěn)定性差的問題，提 供一種取代苯乙酮基紫精衍生物。
[0007] 本發(fā)明的目的之二在于提供該紫精衍生物的制備方法。
[0008] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明方法采用的反應(yīng)機(jī)理為：
【主權(quán)項】
1. 取代苯乙酮基紫精衍生物，其特征在于該衍生物的結(jié)構(gòu)為：
其中R為H或吸電子基團(tuán)，X為鹵素。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的取代苯乙酮基紫精衍生物，其特征在于所述的取代基R為： H、C1、81*、卩、〇卩3、〇隊勵2或0!1。
3. -種制備根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的取代苯乙酮基紫精衍生物的方法，其特征在于 該方法具有如下步驟為：將取4, 4' -聯(lián)吡啶和α -鹵代取代苯乙酮按1:2~1:3的摩爾比溶 于無水DMF或乙腈中，回流反應(yīng)24~48h，冷卻至室溫，離心得沉淀物，該沉淀物分別用無水 DMF或乙腈、高純水或丙酮洗滌至洗液從棕黃色變?yōu)闊o色，干燥后得產(chǎn)物即為取代苯乙酮基 紫精衍生物；所述的α-鹵代二取代苯乙酮的結(jié)構(gòu)式為
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種取代苯乙酮基紫精衍生物及其合成方法。該衍生物的結(jié)構(gòu)為：其中R為H或其它取代基團(tuán)(吸電子基為佳),X為鹵素。5×10-5 M上述紫精化合物水溶液對路易斯堿高度敏感， <1.0 ppm有機(jī)堿及無機(jī)堿的存在使其由無色變?yōu)榧t色。其溶液涂布于載體（如紙）上可制成對堿蒸汽的可逆變色試紙。合成反應(yīng)原料廉價易得，副反應(yīng)少，溶劑低毒，操作非常簡易，產(chǎn)率達(dá)60~70%，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
【IPC分類】C07D213-04, C09K9-02
【公開號】CN104860875
【申請?zhí)枴緾N201510243369
【發(fā)明人】施瑋, 朱守榮, 邢菲菲
【申請人】上海大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月14日