專利名稱：一種光致變色二芳烯化合物及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光致變色二芳烯化合物及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
光致變色化合物在合適波長光的激發(fā)下可逆的從一態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粦B(tài)，同時其光、電等性質(zhì)發(fā)生變化，因而在很多領(lǐng)域有著誘人的應(yīng)用。近年來，1，2-二噻吩基全氟環(huán)戊烯的衍生物因其卓越的雙態(tài)熱穩(wěn)定性，抗疲勞性(開關(guān)環(huán)10000次以上，物質(zhì)依然保持穩(wěn)定)而引起人們越來越濃厚的興趣。在諸多二芳烯的可能應(yīng)用中，最有可能的應(yīng)用是作為開關(guān)和存儲材料。但是，迄今為止所有報道的二芳烯分子常溫下均為固體，雖然在固相中二芳烯同樣具有較快的響應(yīng)速度，實際上，光反應(yīng)的速度卻很大程度上變緩了，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到存儲和開關(guān)的實際應(yīng)用要求，因此合成發(fā)現(xiàn)快速的光開關(guān)分子是一項重要的任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種常溫下為液體的光致變色二芳烯化合物。
本發(fā)明所提供的光致變色二芳烯化合物，結(jié)構(gòu)如式I， 其名稱為1，2-雙((2-甲基-5-(1-硫-3-氧戊環(huán)基))噻吩-3-基)全氟環(huán)戊烯，該分子具有三個同分異構(gòu)體，以兩個手性碳原子的不同構(gòu)型，可分為(R，R)、(S，S)、(R，S)等三種。
該光致變色二芳烯化合物的制備方法，是將1，2-二(2-甲基-5-醛基-噻吩-3-基)全氟環(huán)戊烯，2-巰基乙醇在對甲基苯磺酸催化下進(jìn)行反應(yīng)，得到所述光致變色二芳烯化合物。
反應(yīng)中，1，2-二(2-甲基-5-醛基-噻吩-3-基)全氟環(huán)戊烯與2-巰基乙醇的摩爾比為1∶2，但2-巰基乙醇的量可以稍微過量，利于反應(yīng)進(jìn)行的程度。
本發(fā)明化合物的制備反應(yīng)以Dean-Stark分水器進(jìn)行脫水，以苯為溶劑，回流分水，直到反應(yīng)中不再有水生成。該反應(yīng)主要是利用苯和水能形成共沸物，從而在苯回流的時候把反應(yīng)生成的水帶出，使反應(yīng)不斷的向右進(jìn)行；在分水器里，因為水的密度比苯重，冷凝時，水就會沉到苯水兩相的下層，而位于上層的苯則會流入反應(yīng)溶液，另外苯為非極性溶劑，不容易參與反應(yīng)，且價格相對便宜，所以此類反應(yīng)一般都選擇用苯。
本發(fā)明的另一個目的是提供本發(fā)明光致變色二芳烯化合物的用途。
本發(fā)明光致變色二芳烯化合物在不同波長光照條件下，能發(fā)生可逆轉(zhuǎn)變，不同狀態(tài)下的化合物具有不同的光、電性質(zhì)。本發(fā)明發(fā)明人通過實驗證實，以紫外光照射時，具有導(dǎo)電性；而在可見光照射時，則不具有導(dǎo)電性，可以本發(fā)明光致變色二芳烯化合物為原料，制備為光控開關(guān)。
本發(fā)明的光致變色二芳烯化合物還可以用在光存儲上，在液晶領(lǐng)域中還作為摻雜劑從而達(dá)到用光來控制液晶排列的目的。
在溶液中因為分子運動要比在固體中容易的多，所以對于一般的反應(yīng)而言，在溶液中比在固相中反應(yīng)要快。有機化合物的熔點和分子的分子量有著密切的關(guān)系，一般來說較大的分子具有較高的熔點，另一方面取決于分子的空間結(jié)構(gòu)，對稱性高的分子排列相對更緊密，具有更高的熔點。本發(fā)明在盡量降低二芳烯分子量的同時引入了不對稱基團，以降低分子的對稱性，同時避免分子間其它作用力增強的可能性，如分子間的氫鍵。本發(fā)明光致變色二芳烯化合物熔點低，為-5℃，常溫下為液體，具有較快的光反應(yīng)速率、良好的抗疲勞性和雙態(tài)穩(wěn)定性，性質(zhì)優(yōu)良，具有廣泛的應(yīng)用前景，尤其在快速液態(tài)光開關(guān)材料中的應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明化合物的光譜圖；圖2為光開關(guān)實驗電路圖。
具體實施例方式
實施例1、1，2-雙((2-甲基-5-(1-硫-3-氧戊環(huán)基))噻吩-3-基)全氟環(huán)戊烯的制備該化合物的制備方程式如下 取0.01mol 1，2-二(2-甲基-5-醛基-噻吩-3-基)全氟環(huán)戊烯(BMFTP)、0.03mol 2-巰基乙醇加入到100ml苯溶劑中，加入0.1g對甲基苯磺酸，架上Dean-Stark分水器進(jìn)行脫水，混合攪拌回流反應(yīng)，直至BMFTP完全反應(yīng)。反應(yīng)完全后冷卻至室溫，用飽和碳酸鈉溶液和去離子水依次洗滌，分液，水相用無水乙醚萃取，無水硫酸鎂干燥過夜，真空除去溶劑，然后以色譜柱分離(分離樹脂為200-300目硅膠，洗脫液為CH2Cl2∶石油醚(體積比)為3∶4的混合溶液)，得到無色透明粘稠狀液體，產(chǎn)率90％。
結(jié)構(gòu)鑒定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)。
EI567.2(M+Na+)元素分析C46.09％，H3.51％；計算值C46.32％，H3.60％結(jié)果表明，所得化合物結(jié)構(gòu)正確。
該化合物的熔點為-5℃，在常溫下為液體。
在室溫下，環(huán)己烷作為溶劑，濃度2×10-5mol/L時測試該化合物的可見吸收光譜性質(zhì)，在254nm紫外燈下照射下，該二芳烯從開環(huán)態(tài)向閉環(huán)態(tài)轉(zhuǎn)化，隨著照射時間的增加(5s，10s，90s)，該化合物在560nm處出現(xiàn)一個新的吸收帶，且隨時間的增加該吸收逐漸增強，知道照射90s后達(dá)到光穩(wěn)態(tài)，吸收不再變化，在可見光的照射下(500nm-650nm)，光譜發(fā)生可逆的變化，其吸光值與波長的圖譜如圖1所示，結(jié)果表明，本發(fā)明化合物具有良好可逆的光致變色性能。
實施例2、1，2-雙((2-甲基-5-(1-硫-3-氧戊環(huán)基))噻吩-3-基)全氟環(huán)戊烯的應(yīng)用本發(fā)明化合物的光致變色反應(yīng)方程如下 在不同的光照下，化合物可以可逆的從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)，其光、電性質(zhì)也會產(chǎn)生變化。
按圖2進(jìn)行光致開關(guān)試驗在1mm2×1mm的石英管中裝入本發(fā)明化合物，兩端用導(dǎo)電ITO封裝直接連入電路，加上一定的電壓(1-3V)，以不同波長光照射石英管。當(dāng)用254nm紫外光照射時，電路接通，有電流通過；當(dāng)用500nm-600nm的可見光照射時，電路斷開。
權(quán)利要求
1.結(jié)構(gòu)如式I的光致變色二芳烯化合物。 (式I)
2.權(quán)利要求1所述光致變色二芳烯化合物的制備方法，是將1，2-二(2-甲基-5-醛基-噻吩-3-基)全氟環(huán)戊烯，2-巰基乙醇在對甲基苯磺酸催化下進(jìn)行反應(yīng)，得到所述光致變色二芳烯化合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述反應(yīng)在Dean-Stark分水器脫水，以苯為溶劑。
4.以權(quán)利要求1所述光致變色二芳烯化合物為主要成分的光控開關(guān)。
5.權(quán)利要求1所述光致變色二芳烯化合物在光存儲中的應(yīng)用。
6.以權(quán)利要求1所述光致變色二芳烯化合物為主要成分的液晶摻雜劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光致變色二芳烯化合物及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明所提供的光致變色二芳烯化合物，結(jié)構(gòu)如式I。本發(fā)明在盡量降低二芳烯分子量的同時引入了不對稱基團，以降低分子的對稱性，同時避免分子間其它作用力增強的可能性，如分子間的氫鍵。本發(fā)明光致變色二芳烯化合物熔點低，為－5℃，常溫下為液體，具有較快的光反應(yīng)速率、良好的抗疲勞性和雙態(tài)穩(wěn)定性，性質(zhì)優(yōu)良，具有廣泛的應(yīng)用前景，尤其在快速液態(tài)光開關(guān)材料中的應(yīng)用。
文檔編號C09K11/06GK1743332SQ20051009304
公開日2006年3月8日 申請日期2005年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月25日
發(fā)明者張復(fù)實, 陳子輝, 劉學(xué)東, 趙福群 申請人:清華大學(xué)