紫精衍生物电致变色和电致荧光变色材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了紫精衍生物电致变色和电致荧光变色双功能材料及其制备方法与应用。该制备方法以4,4'

【技术实现步骤摘要】
紫精衍生物电致变色和电致荧光变色材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及电致变色和电致荧光变色材料，具体涉及一种紫精衍生物作为电致变色和电致荧光变色双功能材料及其制备方法，属于光电材料的


技术介绍

[0002]电致变色材料在数伏电压的驱动下即可实现其光学性质，包括透明度、反射率及颜色等的可逆变化，使得它在微电子、节能建筑、汽车工业和国防军工及航天航空等领域具有广阔的应用前景。作为一项新兴的产业化技术，电致变色技术潜在市场巨大，必将对产业升级、行业发展、甚至国民经济产生不可忽视、深远的影响。而电致荧光变色，是指在外加电压作用下材料的发光颜色或者强度发生可逆变化。作为一种年轻的技术，近几年来因其在信息显示、生物成像和信息储存等领域的潜在应用，受到了科研工作者的广泛关注。
[0003]电致变色技术中的核心技术是电致变色材料。紫精化合物，即联吡啶阳离子盐，于1882年被首次报道。由于其在受到电压、光照、温度等刺激下能够在三种不同颜色的存在形式之间相互转换而受到了广泛的关注。近年来，紫精化合物在电致变色领域的应用备受瞩目。由于紫精化合物结构的可调性，赋予紫精化合物多种功能，也是科研工作者研究的方向。
[0004]中国专利技术专利申请201910994596公开了一种新型紫精电致变色材料的制备及其应用。该技术新型的紫精衍生物具有稳定的共轭结构，通过改性使得紫精衍生物的光学对比度有所提升，驱动电压有所下降；然而该技术所提供的电致变色材料仍具有较低的光学对比度(<50％)和较高的驱动电压(>1.3V)，同时，所提供的电致变色材料也不具备电致荧光变色性能。
[0005]中国专利技术专利201910460297.2公开了紫精衍生物的电致变色材料及其制备方法。该专利技术引入了吡咯和咔唑基团，改善了紫精化合物核心基团4,4'联吡啶上的缺电子状态，降低其电致变色电压；并可以得到双极性电致变色器件，实现更高的对比度，具有多种颜色变化；然而该技术所提供的电致变色材料具有较高的驱动电(>1.4V)，同时，由于吡咯和咔唑不是荧光基团，不能赋予紫精衍生物电致荧光变色性能。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的问题，提供了一种具有高对比度的，低驱动电压可作为电致变色和电致荧光变色双功能材料的紫精衍生物电致变色和电致荧光变色材料及其制备方法。
[0007]该紫精衍生物电致变色和电致荧光变色材料引入了具有推电子效应苯并咪唑基团，与缺电子联吡啶基团形成推电子
‑
吸电子效应，提高了光学对比度，降低了变色电压；同时为紫精衍生物引入了电致荧光变色性质。
[0008]本专利技术目的通过如下技术方案实现：
[0009]紫精衍生物电致变色和电致荧光变色双功能材料，具有如下的分子结构式(A)：
[0010][0011]所述的紫精衍生物电致变色和电致荧光变色双功能材料的制备方法，包括以下步骤：
[0012]1)将苯并咪唑、对氟硝基苯、碳酸钾溶解在第一溶剂中，室温搅拌后在惰性气氛中100℃～120℃下加热回流24h～48h；反应后冷却至室温，沉淀析出，过滤，得到沉淀；洗涤；过硅胶层析柱，得N
‑
(4
‑
硝基苯基)苯并咪唑；
[0013]2)将所得N
‑
(4
‑
硝基苯基)苯并咪唑、Pd/C、水合肼与第二溶剂混合均匀，在惰性气氛中80℃～90℃下回流12h～15h；反应后趁热过滤；取滤液，旋蒸除去溶剂；过硅胶层析柱，得N
‑
(4
‑
氨基苯基)苯并咪唑；
[0014]3)将4,4'
‑
联吡啶、1
‑
氯
‑
2,4
‑
二硝基苯与第三溶剂混合均匀，在50℃～55℃加热回流40～48h；反应后冷却至室温，沉淀析出，过滤，得到沉淀；洗涤，得1
‑
(2,4
‑
二硝基苯基)
‑
4,4'
‑
联吡啶盐；
[0015]4)取步骤2)所得N
‑
(4
‑
氨基苯基)苯并咪唑和步骤3)所得1
‑
(2,4
‑
二硝基苯基)
‑
4,4'
‑
联吡啶盐溶解在第四溶剂中，在惰性气氛下加热回流12h～15h；冷却至室温，过滤，得到沉淀；洗涤沉淀，得到粗产品；再将粗产品溶解在水中，加入六氟磷酸盐；在室温下搅拌0.5h～1h，过滤，得到沉淀；用水洗涤，得分子结构式(A)的紫精衍生物电致变色和电致荧光变色双功能材料。
[0016]为进一步实现本专利技术目的，优选地，步骤1)中，所述的苯并咪唑、对氟硝基苯、碳酸钾的摩尔比为1：1.2～1：1.5，每克苯并咪唑加入第一溶剂20ml～30ml；所述第一溶剂为DMF或DMSO；所述惰性气氛为N2或Ar。
[0017]优选地，步骤1)中，所述洗涤在石油醚中进行；所述过硅胶层析柱在乙酸乙酯和石油醚混合溶剂中进行，乙酸乙酯和石油醚体积比为1：2～1：5。
[0018]优选地，步骤2)中，所述的N
‑
(4
‑
硝基苯基)苯并咪唑和Pd/C的质量比为1：0.06～0.1；每摩尔N
‑
(4
‑
硝基苯基)苯并咪唑加入水合肼720ml～750ml，加入第二溶剂10000ml～16000ml；所述第二溶剂为甲醇、乙醇或二氧六环；所述惰性气氛为N2或Ar。
[0019]优选地，步骤2)中，所述过硅胶层析柱在乙酸乙酯和石油醚混合溶剂中进行，乙酸乙酯和石油醚体积比为1：1～1：2。
[0020]本专利技术紫精衍生物电致变色和电致荧光变色双功能材料的反应过程如下：
[0021][0022]由上述反应过程可见，本专利技术制备方法主要以4,4'
‑
联吡啶为原料，通过与1
‑
氯
‑
2,4
‑
二硝基苯发生反应生成Zincke盐；然后对氟硝基苯与含氮芳香杂环反应生成硝基化合物，后还原为氨基化合物；将上述两步反应的产物进行Zincke反应生成目标产物。
[0023]优选地，步骤3)中，所述4,4'
‑
联吡啶和1
‑
氯
‑
2,4
‑
二硝基苯的摩尔比为1：2～1：3；每克4,4'
‑
联吡啶加入第三溶剂20ml～30ml；所述第三溶剂为丙酮、甲醇或乙醇；所述洗涤在二氯甲烷、丙酮、四氢呋喃、乙酸乙酯或乙腈中进行。
[0024]优选地，步骤4)中，所述N
‑
(4
‑
氨基苯基)苯并咪唑、1
‑
(2,4
‑
二硝基苯基)
‑
4,4'
‑
联吡啶盐的摩尔比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.紫精衍生物电致变色和电致荧光变色双功能材料，其特征在于具有如下的分子结构式(A)：2.权利要求1所述的紫精衍生物电致变色和电致荧光变色双功能材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)将苯并咪唑、对氟硝基苯、碳酸钾溶解在第一溶剂中，室温搅拌后在惰性气氛中100℃～120℃下加热回流24h～48h；反应后冷却至室温，沉淀析出，过滤，得到沉淀；洗涤；过硅胶层析柱，得N
‑
(4
‑
硝基苯基)苯并咪唑；2)将所得N
‑
(4
‑
硝基苯基)苯并咪唑、Pd/C、水合肼与第二溶剂混合均匀，在惰性气氛中80℃～90℃下回流12h～15h；反应后趁热过滤；取滤液，旋蒸除去溶剂；过硅胶层析柱，得N
‑
(4
‑
氨基苯基)苯并咪唑；3)将4,4'
‑
联吡啶、1
‑
氯
‑
2,4
‑
二硝基苯与第三溶剂混合均匀，在50℃～55℃加热回流40～48h；反应后冷却至室温，沉淀析出，过滤，得到沉淀；洗涤，得1
‑
(2,4
‑
二硝基苯基)
‑
4,4'
‑
联吡啶盐；4)取步骤2)所得N
‑
(4
‑
氨基苯基)苯并咪唑和步骤3)所得1
‑
(2,4
‑
二硝基苯基)
‑
4,4'
‑
联吡啶盐溶解在第四溶剂中，在惰性气氛下加热回流12h～15h；冷却至室温，过滤，得到沉淀；洗涤沉淀，得到粗产品；再将粗产品溶解在水中，加入六氟磷酸盐；在室温下搅拌0.5h～1h，过滤，得到沉淀；用水洗涤，得分子结构式(A)的紫精衍生物电致变色和电致荧光变色双功能材料。3.根据权利要求2所述的紫精衍生物电致变色和电致荧光变色双功能材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的苯并咪唑、对氟硝基苯、碳酸钾的摩尔比为1：1.2～1：1.5，每克苯并咪唑加入第一溶剂20ml～30ml；所述第一溶剂为DMF或DMSO；所述惰性气氛为N2或Ar。4.根据权利要求2所述的紫精衍生物电致变色和电致荧光变色双功能材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述洗涤在石油醚中进行；所述过硅胶层析柱在乙酸乙酯和石油醚混合溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶炜杰，刘平，张雪健，郭旭，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：