光致變色材料制備

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1、光致變色材料制備與合成摘要：本文針對光致變色材料這一新型材料，綜述了光致變色材料的變色原理及分類，并著重對含氧、氮、硫雜螺環(huán)結(jié)構(gòu)的光致變色化合物研究進(jìn)展，有機(jī)光致變色高分子材料的加工方法、性能優(yōu)劣及研究進(jìn)展進(jìn)行了論述，最后對光致變色材料的應(yīng)用前景進(jìn)行了總結(jié)和展望。關(guān)鍵詞：光致變色有機(jī)光致變色材料含氧、氮、硫雜螺環(huán)結(jié)構(gòu)的光致變色化合物1光致變色原理[[]光致變色現(xiàn)象（對光反應(yīng)變色）指一個化合物（A）受一定波長（1）光的照射，進(jìn)行特定化學(xué)反應(yīng)生成產(chǎn)物（B）,其吸收光譜發(fā)生明顯的變化；在另一波長（2）的光照射下或熱的作用下，

2、又恢復(fù)到原來的形式：嚴(yán)格意義上的光致變色化合物的主要結(jié)構(gòu)形式有兩種：1）光致變色材料分子作為側(cè)鏈基團(tuán)直接或通過間隔基與主鏈大分子相聯(lián)；2）光致變色材料分子作為主鏈結(jié)構(gòu)單元或共聚單元而形成聚合物但隨著研究的不斷深入，變色材料種類和結(jié)構(gòu)形式也不斷擴(kuò)大，也有人認(rèn)為將光致變色化合物添加到聚合物中形成聚合物的類型添加進(jìn)來，但此種形式仍存在廣泛爭議光致變色材料發(fā)展至今，按照不同判別標(biāo)準(zhǔn)其分類方式多種多樣如果按照材料光反應(yīng)前后顏色不同分類，可分為正光色性類和逆光色性類兩種；而按照變色機(jī)理進(jìn)行分類時，則可分為T類型和P類型；P類型材料

3、的消色過程是光化學(xué)過程，有較好的穩(wěn)定性和變色選擇性[2】。但應(yīng)用最廣泛的分類方法則是按照材料物質(zhì)的化學(xué)成分進(jìn)行分類，即分為無機(jī)化合物和有機(jī)化合物兩大類[3]它主要有三個特點(diǎn)：①有色和無色亞穩(wěn)態(tài)問的可控可逆變化；②分子規(guī)模的變化過程；③亞穩(wěn)態(tài)間的變化過程與作用光強(qiáng)度呈線性關(guān)系。光致變色反應(yīng)中的成色和消色過程的速度和循環(huán)次數(shù)（即抗疲勞性）是其實際應(yīng)用的決定性因素。光致變色材料要想真正達(dá)到實用化，還必須滿足以下條件：①A和B有足夠高的穩(wěn)定性；②A和B冇足夠長的循環(huán)壽命；J^CHOCHRbaseI丫.]=幾chqRX，6利用類

4、似的方法,合成了許多螺毗喃類化合物及其衍生物2004?2007年孟繼8OHOH9圖2光致變色螺環(huán)化合物典型代表物本等合成一系列的光致變色螺環(huán)化合物其典型代表物2所示.總乙螺毗喃化合物合成方法已基本成熟，今后應(yīng)加強(qiáng)螺毗喃的修飾和化合物的設(shè)計研究，通過改變合成方法減少對環(huán)境的影響，以進(jìn)一步提高產(chǎn)品純度、收率和熱穩(wěn)定性?2.2俘精酸酹類2.2.1簡介俘精酸酹是芳取代的二亞甲基丁二酸配類化合物的統(tǒng)稱，是最早被合成的有機(jī)光致變色化合物之一。222俘精酸酉干的制備4999年，Kiji[10]等報道了通過仁4一雙雜環(huán)取代的丁塊一1,

5、4■二醇的碳基化的方法來合成雙雜環(huán)俘精酸酊化合物。反應(yīng)以Pd為催化劑，在高溫高壓下進(jìn)行。該方法開辟了一條合成雙雜環(huán)俘精酸配的新路徑，但合成條件苛刻，難以推廣。反應(yīng)式如下圖：ohv.俘精酸酹的合成近來，Asiri等通過二乙基丁二酸鹽與3,5一二甲氧基苯甲醛的兩步連續(xù)stobbe縮合，制備出一種蒼黃俘精酸阡。在固態(tài)和溶液中，這種俘精酸阡在366啪光照射下都能變?yōu)榉奂t色。在所給的基本條件下其與丙二月青縮聚時，發(fā)生Knovenagel類型的反應(yīng)，開環(huán)生成亞甲基月青衍生物。后者在366nrn紫外光照射下轉(zhuǎn)換為紅外活性的1.8a-

6、DHN衍生物。當(dāng)溶劑的極性增強(qiáng)時，此1.8a?DHN衍生物發(fā)生顯著的正溶劑化顯色現(xiàn)象。門克內(nèi)木樂等對俘精酸酊?的光致各向異性進(jìn)行了研究，將一種毗咯取代俘精酸酉干摻雜于PMMA中形成薄膜，用650nm線偏振激光照射薄膜，在由呈色態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o色態(tài)時發(fā)生光致各向異性。實驗證明，這種毗咯俘精酸酉干/PMMA薄膜經(jīng)偏振光誘導(dǎo)后在633nm處具有正單軸晶體特性，光軸方向平行于激發(fā)光振動方向。這種各向異性在室溫下可保存4?2天，用垂直于原偏振方向上的光或偏振光的照射可使各向異性消失。當(dāng)樣品中存儲的信息被徹底擦除后，光致各向異性可重新產(chǎn)

7、生，材料表現(xiàn)出較好的抗疲勞性。這一結(jié)果為俘精酸酹材料在光信息處理方面的應(yīng)用提供了實驗數(shù)據(jù)。聞起強(qiáng)等首次報道了通過兩步傳統(tǒng)的Stobbe縮合反應(yīng)合成雙峽喃俘精酸酹化合物。其所得結(jié)果與Kiji報道的不同之處在于:Kiji方法所得的雙雜環(huán)俘精酸酹化合物的結(jié)構(gòu)為ZZ式，而同起強(qiáng)等合成的雙吠喃俘精酸酥化合物的結(jié)構(gòu)為EE式，兩個反應(yīng)中心的距離分別是0.3394nm和0.3406nm,有利于光致變色周環(huán)化反應(yīng)的發(fā)生。此目標(biāo)產(chǎn)物和成色體的最大吸收峰分別為定的實驗條件下僅觀察到成色體和開環(huán)體之間的轉(zhuǎn)化，368nm和489nm,在一這預(yù)示

8、著此化合物可能具有良好的抗疲勞性能。俘精酸酹具有良好的熱穩(wěn)定性和抗疲勞性，室溫下能循環(huán)3萬次。但是對這類化合物的結(jié)構(gòu)與動力學(xué)關(guān)系目前還不是很清楚，還需深入研究。3有機(jī)光致變色高分子材料3.1有機(jī)光致變色材料的制備光致變色高分子材料可以通過兩種途徑來制造，一種是通過化學(xué)共聚或接枝[12]反應(yīng)，將光致變色結(jié)構(gòu)單元連接在聚合物的主鏈或支