光致变色化合物螺萘并吡喃的合成及光谱性能

以2-萘酚、苯肼和3-甲基-2-丁酮为原料,设计并合成了一种含萘环螺吡喃类光致变色化合物:1,3,3-三甲基吲哚啉螺萘并吡喃,通过1HNMR、IR和元素分析表征了它的分子结构,利用紫外光谱和荧光光谱对目标化合物的吸收光谱和光致发光光谱进行了研究,初步探索了目标产物的光致变色性能。吸收光谱结果表明,目标分子(闭环体)的二氯甲烷溶液(1×10-4mol/L)在可见光区基本无吸收而呈现无色,但经254 nm的紫外光照射后其开环体在480 nm处有较强的吸收而呈现红色(A=1.1),停止紫外光照射溶液恢复为无色,显示了良好的光致变色性能;发光光谱结果显示,目标分子经紫外光激发后其开环体在433 nm处有较强的蓝光发射。     

吗啉取代萘并吡喃化合物的结构性能关系研究

采用氯气氧化萘酚,使其形成α,β-不饱和酮,通过亲核加成引入吗啉取代基,再Pd-C催化加氢除氯恢复萘环,得到含吗啉取代基的萘酚,进一步与炔醇反应,即得到6-位吗啉基取代的萘并吡喃化合物(NP-6MP),结构经核磁共振和质谱进行确证。采用Hyperchem程序包中的半经验AM1程序,对产物的闭环体和开环体的结构性能关系作了研究。闭环体中,萘并吡喃环保持了较好的平面性,与螺碳原子相连的2个苯环被相互排斥在环平面两侧,保持闭环体为无色状态,分子堆砌较为疏松;吡喃环中O(1)-C(3)的键长1.455长于O(1)与萘环相连的键长1.378,表明O(1)-C(萘)更接近于双键,而O(1)-C(3)更接近于单键,因此光致结构互变时化学键的断裂点就是O(1)-C(3);O(1)-C(1)-C(2)的键角为113.02°,张力较大,有利于光致结构互变。开环体以全反式醌式构型作为几何构型优化的起点,二烯部分与萘环并不充分共面,这是受一个烯氢与萘环氢的排斥作用影响,分子轨道波函数(HOMO)的计算也证实了整个开环体是个弱的大π共轭体系。使得该化合物并没有产生预期的明显的吸收光谱红移。     

萘并吡喃化合物的结构改性及其光敏性质研究

通过缩合反应对萘并吡喃结构进行了结构改性,合成了新的萘并吡喃类化合物,分别测定了产物的熔点及计算了产率,其结构经红外光谱、核磁共振和质谱进行了结构确证。并对产物的二氯甲烷溶液在254 nm紫外灯光照前后的紫外吸收进行了测量,结果表明这些化合物显示了良好的光敏变色性能。     

光致变色化合物

介绍了当前在光致变色化合物方面的研究动向。阐述了各类光致变色化合物的特性     

6-乙烯氧基-5,12-萘并萘醌光致变色性能理论研究

用密度泛函理论的B3LYP/6-31G方法和从头算的CIS/6-31G方法分别研究了6-乙烯氧基-5,12-萘并萘醌基态和激发态的异构化反应。反应势能面显示,6-乙烯氧基-5,12-萘并萘醌在光异构化反应中基态和激发态不能构成四能级反应,热力学上有利于以trans醌式构型存在。此外,用TD/B3LYP方法在溶剂存在下计算了上述化合物的紫外吸收光谱,计算所得到的光谱数据与实验值基本一致,与光异构化反应的光激发条件相符合。     

萘并萘醌化合物中迁移基团杂化类型对光致变色性能的影响

用密度泛函理论的B3LYP/6-31G方法和从头算的CIS/6-31G方法分别研究了6-乙酰氧基-5,12-萘并萘醌及6-乙烯氧基-5,12-萘并萘醌基态和激发态的异构化反应.结果表明,当与萘醌氧原子连接的迁移基团部位C原子杂化类型为sp2杂化时可有效降低光异构化反应的正逆活化能,从而有利于光异构化反应的进行。     

螺萘并噁嗪类光致变色化合物的合成与光谱性能研究

合成了三种螺萘并噁嗪类光致变色染料:N-甲基-3,3-二甲基螺吲哚啉-2,3’-[3H]萘并[2,1-b][1,4]噁嗪及其6’-位氮杂环取代化合物,并通过1H-NMR、IR表征了它们的分子结构。利用紫外光谱探索了目标产物的光致变色性能。结果表明:随着溶剂极性的增强,其呈色体最大吸收波长发生红移;环上6’-位取代基的电子效应对开环体的光谱性能有明显影响,取代基的给电子性越强,其吸收光谱发生蓝移。     

有机光致变色功能涂料的研制

对有机光致变色化合物在涂料体系中的应用进行了系统的研究,确定了最佳涂料配方,研制开发了有机光致变色功能涂料,其涂层表现出明显的光致变色性,并讨论了三种不同化合物的光致变色时间与结构的关系,荧光发射光谱以及与无机稀土类光致变色化合物涂料光谱性能的异同,最后研究了涂料的稳定性能和涂层的稳定性,指出关键是化合物呈色体必须有足够的热稳定性和耐疲劳性。     

取代螺吡喃类化合物的合成及其光致变色性能

选取了具有代表性的取代基合成了带有不同取代基的系列螺吡喃类化合物,并对这些化合物进行了光响应研究以及动力学实验,考察其对光致变色性能的影响,以期发现取代基对该光致变色化合物的影响规律。结果表明:苯并吡喃环侧引入吸电子基且在二氢吲哚侧引入供电子基,所制化合物表现出优异的光致变色性能。     

新型光致变色螺吡喃化合物的合成及研究

将萘胺与羧基螺吡喃进行酰胺化得到了一种新型的螺吡喃衍生物,通过核磁共振氢谱进行了结构确认,对中间体羧基吲哚和最终产物SP-N的合成条件进行了条件优化。当醋酸用量为40 mL,反应时间为18 h时,中间体的产率达到最大为40.1%,当n(三乙胺)∶n(萘胺)为1.5∶1时,酰胺化反应产率达到最大38%。     

掺杂氧化锌晶须的聚氨酯涂料抗静电性能研究

针对目前高分子抗静电材料制备过程中,存在因氧化锌晶须电阻率较高导致的氧化锌晶须添加量过大和抗静电效果较差等问题,采用新的铝掺杂方法,显著地降低了氧化锌晶须的本体电阻率,研究了铝掺杂对氧化锌晶须电阻率的影响。含20%掺量的氧化铝使氧化锌晶须的表面电阻率从107~108Ω.cm降低到1.6×106Ω.cm,体积电阻率从108~109Ω.cm降低到7.1×105Ω.cm;进一步研究了铝掺杂氧化锌晶须对聚氨酯涂料抗静电性能的影响,铝掺杂氧化锌晶须的添加量为8%,涂层的表面电阻率降低到2.4×107Ω.cm。铝掺杂氧化锌晶须可替代氧化锌晶须作为抗静电高分子复合材料的白色导电添加剂。     

含氯化铜的紫精/聚合物薄膜制备及光致变色性能研究

将氯化铜加入到紫精/聚乙烯吡咯烷酮中,制得了一种可快速褪色、光疲劳性能优异的紫精/聚合物光致变色薄膜,测试了该薄膜的变色性能、褪色性能及光疲劳性能.结果表明,氯化铜的加入使薄膜初次紫外光照时的颜色变浅,但加快了薄膜褪色;当氯化铜与紫精摩尔比为1:1、60℃褪色时,薄膜光照后在610 nm处吸光度的半衰期为9 min,而不合氯化铜的薄膜为54 min,氯化铜含量越高,半衰期越短.含有氯化铜的薄膜,随变色/褪色循环次数增加,光照后的显色加深,氯化铜含量越高,颜色增加的程度越大.该功能薄膜可用于信息存储、太阳镜及智能窗等方面.     

光活性分子螺吡喃的合成

合成了两种螺吡喃衍生物ＳＰ１８和ＳＰ１８０１,用核磁共振进行表征并研究了它们的光致变色特性。     

光致变色全氟环戊烯类二芳烯化合物的合成及其性质研究

合成了两种新的二芳基乙烯类光致变色化合物1，2-双(2-甲基-5-(4-乙氧基苯基)噻吩-3-基)全氟环戊烯(1a)和1，2-双(2-甲基-5-(对氟苯基)噻吩-3-基)全氟环戊烯(2a)，并且研究了其在不同溶剂和浓度中的UV-Vis光谱、荧光性质和光致变色反应动力学特征．实验结果表明，化合物1a和2a具有良好的光致变色性质和较强的荧光；光致变色闭环反应为零级反应，开环反应为一级反应．     

二芳基乙烯类光致变色化合物的合成及其光电性质研究

在氮气及-78℃条件下,合成了两种二芳基乙烯类光致变色化合物1,2-双(2-甲基-5-(4-N,N-二甲氨基苯基)噻吩-3-基)全氟环戊烯(Ⅰa)和1,2-双(2-甲基-5-萘基噻吩-3-基)全氟环戊烯(Ⅱa),通过紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、循环伏安法对其光谱特性和电化学性质进行了初步研究。在254nm紫外光照射下,Ⅰa和Ⅱa的氯仿溶液均由无色变为蓝色,最大吸收峰分别为620和570nm,在适当波长可见光照射下,均从有色态返回到无色态。通过UV-Vis光谱考察了这两种二芳基乙烯类化合物在溶液中的光致变色反应的动力学特征,实验结果表明,二芳基乙烯类光致变色化合物的闭环反应属于零级反应,开环反应为一级。电化学研究表明,在溶液中,Ⅰa和Ⅱa可发生不可逆的阳极氧化反应。     

计算机程序在涂料混合溶剂配制中的应用

介绍了利用计算机程序对聚酯涂料混合溶剂的多种可能配比进行了综合考察和筛选,并对筛选出的几种混合溶剂配比进行试验验证,最后确定出最佳组分比的混合溶剂,从而大大减少了混合溶剂配制过程中的工作量。     

6－（4－甲氧基苯氧基）－5，12－萘并萘醌的合成与光致变色性质

以6－氯－5,12－萘并萘醌为起始原料,合成了6－（4－甲氧基苯氧基）－5,12－萘并萘醌,通过元素分析、 IR、1 H NMR和EIMS对其结构进行了表征。研究表明：6－（4－甲氧基苯氧基）－5,12－萘并萘醌可以发生类似于苯氧基萘并萘醌的光异构化反应, trans－form的最大吸收峰出现在395 nm处,而ana－form在450 nm和481 nm处显示出特征双峰,并且只在408 nm处有一个等吸光点。     

Fluorescence Activation with Photochromic Auxochromes

The inherent reversibility of photochromic transformations can be exploited to switch on and off the fluorescence of appropriate organic chromophores under optical control. In turn, the photoactivation of fluorescence permits the monitoring of dynamic processes in real time as well as the reconstruction of images with spatial resolution at the nanometer level. Thus, the identification of viable structural designs to construct and operate photoactivatable fluorophores on the basis of photochromic processes can translate into the realization of valuable analytical tools for biomedical research. In this context, a strategy was designed to connect a simple photochromic oxazine to essentially any fluorescent chromophore with a pendant formyl group. In the resulting fluorophore photochrome dyads, the photoinduced interconversion of the photochromic component between its two states controls that ability of the fluorescent component to absorb exciting radiation and emit as a result. Under these conditions, the interplay of two illuminating beams, designed to operate the photochromic component and excite the fluorescent one, respectively, offers the opportunity to switch fluorescence reversibly for multiple cycles. Furthermore, the fluorophore photochrome dyads described herein can be entrapped within the hydrophobic core of polymer micelles and operated under these conditions in aqueous solutions and within the intracellular environment.     

Nucleoside‐Based Diarylethene Photoswitches: Synthesis and Photochromic Properties

Diarylethene photoswitches based on the natural nucleoside deoxyadenosine were designed and synthesized. In aqueous solution, some of them exhibited good photochromic properties, including clear changes in color upon irradiation at 365 nm, red‐shifts of the absorption wavelength, with good fatigue resistance, thermal stability, conversion efficiency, and base‐pairing properties.