一种螺吡喃类光致变色材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种螺吡喃类光致变色材料及其制备方法和应用，属于有机固态光致变色材料技术领域。本发明专利技术将四苯基乙烯衍生物(TPE)和螺吡喃衍生物(SP)采用溶剂辅助法物理混合，通过分子间的非共价相互作用(氢键、范德华力)制备新型动态螺吡喃类光致变色材料。由于TPE的发射波谱与螺吡喃异构体(MC)的吸收光谱之间存在一定重叠，TPE和螺吡喃之间可以发生能量共振转移(FRET)，荧光颜色从TPE特征颜色蓝色向MC红色转变，从而实现新材料多种荧光颜色动态光响应，实现可逆多重信息存储加密和高级防伪，在信息存储加密领域和防伪领域具有广阔的应用前景。的应用前景。的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种螺吡喃类光致变色材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于有机固态光致变色材料
，尤其涉及一种螺吡喃类光致变色材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]光致变色荧光材料因其在存储、信息记录与保护、信息安全等方面具有优异的性质而受到广泛的关注。光致变色材料是指某些化合物在一定的波长和强度的光作用下分子结构会发生变化，从而导致其对光的吸收峰值即颜色的相应改变，且这种改变一般是可逆的。光致变色材料作为一种新型智能材料，可广泛应用与防伪、信息存储加密和国防安全等领域。特别是螺吡喃类光致变色材料。但由于在固态刚性结构下，螺吡喃的紧密堆积使得分子间的自由体积过小，大大阻碍了螺吡喃闭环SP形式和开环MC形式之间的结构转变，导致螺吡喃的变色性能较差。极大的限制了螺吡喃类有机光致变色材料的应用。
[0003]近年来，许多研究人员一直致力于探索如何增大螺吡喃转化过程中所需要的自由体积，改善螺吡喃在固态下的光致变色性能。目前虽然有研究通过在螺吡喃分子上引入刚性位阻基团或者柔性长链来增大螺吡喃异构化所需的自由体积，但这种方法，仅仅解决了螺吡喃能否异构化，螺吡喃光致变色颜色变化单一、范围有限，导致加密信息简单，防伪等级不高，易于破解。而通过在螺吡喃上引入荧光位阻基团，虽可以利用荧光基团供体与螺吡喃受体之间的能量共振转移来提高螺吡喃光致变色性能，拓展其应用领域，但合成较为复杂，成本较高。因此如何提高螺吡喃的固态光致变色性能同时使其颜色变化范围广泛，更好的拓宽光致变色材料在防伪及信息存储加密中的应用，是本领域研究人员亟需解决的重要技术问题。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种螺吡喃类光致变色材料及其制备方法和应用。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种螺吡喃类光致变色材料的制备方法，包括以下步骤：
[0006]以四苯基乙烯衍生物和螺吡喃衍生物为原料，采用溶剂辅助法物理混合，制备得到螺吡喃类光致变色材料。
[0007]本专利技术通过将四苯基乙烯衍生物(TPE)和螺吡喃衍生物(SP)采用溶剂辅助法简单物理混合，通过分子间的非共价相互作用(氢键、范德华力)制备新型动态螺吡喃类光致变色材料。在紫外光照射下，利用TPE和螺吡喃之间的能量共振转移(FRET)，荧光颜色从TPE特征颜色蓝色向螺吡喃异构体(MC)红色转变，在时间维度上实现荧光颜色由蓝青色变为紫色，再变为粉红色的多种荧光颜色动态光响应。实现可逆多重信息存储加密和高级防伪，在信息存储加密领域和防伪领域具有广阔的应用前景。
[0008]进一步地，所述溶剂为四氢呋喃，混合后搅拌条件下反应，混合搅拌的温度为25
℃，时间为5min。本专利技术螺吡喃类光致变色材料的制备方法简单，在室温下就可以进行。
[0009]进一步地，四苯基乙烯衍生物和螺吡喃衍生物的摩尔比为1∶1
‑
10∶1，优选为1∶1、3∶1或10∶1，更优选为3∶1。
[0010]本专利技术的四苯基乙烯衍生物由四苯基乙烯与胆固醇通过两步酰胺化反应制备得到，螺吡喃衍生物由螺吡喃与胆固醇通过两步酰胺化反应制备得到。
[0011]进一步地，所述四苯基乙烯衍生物的结构式为：
[0012][0013]进一步地，所述四苯基乙烯衍生物的制备方法为：先以化合物A与乙二胺为原料，在催化条件下反应制备得到化合物B，再将化合物B与化合物C在催化条件下反应制备得到四苯基乙烯衍生物；
[0014]所述化合物A为化合物B为
[0015]化合物C为
[0016]进一步地，在所述四苯基乙烯衍生物的制备方法中，化合物A与乙二胺反应时催化剂为三乙胺，反应时间为18h；
[0017]化合物B与化合物C反应时催化剂为1
‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDCl)、1
‑
羟基苯并三唑(HOBT)与4
‑
二甲基氨基吡啶(DMAP)按照1.3∶1∶0.1的摩尔比组成的混合物，反应时间为18h。
[0018]四苯基乙烯衍生物的制备方法的反应路线如下：
[0019][0020]进一步地，所述螺吡喃衍生物的结构式为：
[0021][0022]进一步地，所述螺吡喃衍生物的制备方法为：先以化合物A与乙二胺为原料，在催化条件下反应制备得到化合物B，再将化合物B与化合物D在催化条件下反应制备得到螺吡喃衍生物；
[0023]所述化合物A为化合物B为
[0024]化合物D为
[0025]进一步地，在所述螺吡喃衍生物的制备方法中，化合物A与乙二胺反应时催化剂为三乙胺，反应时间为18h；
[0026]化合物B与化合物D反应时催化剂为1
‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDCl)、1
‑
羟基苯并三唑(HOBT)与4
‑
二甲基氨基吡啶(DMAP)按照1.3∶1∶0.1的摩尔比组成的混合物，反应时间为18h。
[0027]螺吡喃衍生物的制备方法的反应路线如下：
[0028][0029]四苯基乙烯衍生物和螺吡喃衍生物的制备方法中，溶剂均为二氯甲烷，反应均在保护性氮气气氛下进行，温度为室温。
[0030]本专利技术还提供一种由上述制备方法得到的螺吡喃类光致变色材料。
[0031]所述螺吡喃类光致变色材料在信息存储加密领域和防伪领域中的应用。
[0032]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
[0033]本专利技术通过简单的溶剂辅助将四苯基乙烯衍生物和螺吡喃衍生物物理混合，通过分子间的氢键(酰胺键)和范德华力(胆固醇)等的非共价相互作用制备出新型螺吡喃类光致变色材料，利用TPE的发射波谱与螺吡喃异构体(MC)的吸收光谱之间一定的重叠，TPE和螺吡喃之间可以发生能量共振转移(FRET)，从而实现新材料在时间维度上实现荧光颜色由蓝青色变为紫色，再变为粉红色的多种荧光颜色动态光响应，实现可逆多重信息存储加密和高级防伪。
[0034]本专利技术在实现时间维度上的动态光响应的同时，变色速度快，5min就可以实现光致变色材料荧光颜色从蓝青色变为紫色，再变为粉红色的多级时间梯度的动态转变，实现了材料多种荧光颜色动态光响应，较目前大多数信息存储加密材料具有更加优秀的信息存储加密功能。
附图说明
[0035]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0036]图1为本专利技术实施例1制备的TPE荧光光谱和螺吡喃开环态下紫外吸收光谱的重叠谱图，激发波长：365nm；
[0037]图2为本专利技术实施例1制备的新型光致变色材料(TPE：SP＝10：1(摩尔比))在365nm紫外光光照不同时间的紫外吸收光谱(插图：在365nm紫外光光照不同时间后固体粉末本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种螺吡喃类光致变色材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以四苯基乙烯衍生物和螺吡喃衍生物为原料，采用溶剂辅助法物理混合，制备得到螺吡喃类光致变色材料。2.根据权利要求1所述螺吡喃类光致变色材料的制备方法，其特征在于，四苯基乙烯衍生物和螺吡喃衍生物的摩尔比为1∶1
‑
10∶1。3.根据权利要求2所述螺吡喃类光致变色材料的制备方法，其特征在于，所述四苯基乙烯衍生物的结构式为：4.根据权利要求3所述螺吡喃类光致变色材料的制备方法，其特征在于，所述四苯基乙烯衍生物的制备方法为：先以化合物A与乙二胺为原料，在催化条件下反应制备得到化合物B，再将化合物B与化合物C在催化条件下反应制备得到四苯基乙烯衍生物；所述化合物A为化合物B为化合物C为5.根据权利要求4所述螺吡喃类光致变色材料的制备方法，其特征在于，化合物A与乙二胺反应时催化剂为三乙胺，反应时间为18h；化合物B与化合物C反应时催化剂为1
‑
乙基
‑
(3
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二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、1
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羟基苯并三唑与4
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二甲基氨基吡啶按照1.3...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨玉慧，胡磊磊，朱姜昆，吴伟，卫尤豪，高旸阳，江国华，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：