本发明专利技术公开了一种噻吩基喹喔啉类化合物及其制备方法、聚合物、电致变色材料和电致变色装置；该噻吩基喹喔啉类化合物具有式(I)所示的结构式：其中，R1、R2、R3和R4独立地选自卤素、C1～18的烷基、C6～20的芳基或被卤素、硝基、氨基、羟基或羧基取代的芳基；由本发明专利技术的噻吩基喹喔啉类化合物聚合而成的聚合物具有驱动电压低、对比度高、切换时间快、稳定性好的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电致变色材料，尤其是涉及一种噻吩基喹喔啉类化合物及其制备方法、聚合物、电致变色材料和电致变色装置。
技术介绍
1、电致变色(electrochromisism,ec)是指在施加电压的作用下，材料的颜色、吸光度和透射率发生可逆变化。具有这种变色性能的材料叫做电致变色材料。相较于其他电致变色材料，电致变色共轭聚合物具有广泛的吸收光谱(从紫外线到可见光，以及红外区域的吸收范围)，具有高光学对比度和快速切换速度，使其成为绿色建筑智能窗户、防眩光镜子、电子显示器、智能眼镜和可穿戴服装的优秀候选者。
2、共轭聚合物的电致变色是一个氧化还原过程，涉及从电致变色共轭聚合物中去除或注入电子(分别为p掺杂或n掺杂)，导致极化子和双极化子的形成，并导致聚合物主链的结构变化。传统的聚噻吩溶解性通常很差，在进一步加工方面过于棘手。现有的电致变色聚合物存在驱动电压高、对比度低、切换时间慢、稳定性不佳等问题。
3、因此，亟需提供一种化合物单体，使得由化合物单体聚合而成的聚合物具有驱动电压低、对比度高、切换时间快、稳定性好。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术第一方面提出一种噻吩基喹喔啉类化合物，由噻吩基喹喔啉类化合物聚合而成的聚合物具有驱动电压低、对比度高、切换时间快、稳定性好的优点。
2、本专利技术第二方面还提供一种噻吩基喹喔啉类化合物的制备方法。
3、本专利技术第三方面还提供一种聚合物。
4、本专利技术第四方面还提供一种聚合物的制备方法。
5、本专利技术第五方面还提供一种电致变色材料。
6、本专利技术第六方面还提供一种电致变色装置。
7、根据本专利技术的第一方面实施方式提供的一种噻吩基喹喔啉类化合物，具有式(i)所示的结构式：
8、
9、其中，r1、r2、r3和r4独立地选自卤素、c1～18的烷基、c6～20的芳基或被卤素、硝基、氨基、羟基或羧基取代的芳基；
10、x1和x2独立地选自卤素；
11、π选自噻吩或3,4-乙撑二氧噻吩；
12、d选自噻吩或3,4-乙撑二氧噻吩。
13、根据本专利技术实施方式提供的一种噻吩基喹喔啉类化合物，至少具有如下有益效果：
14、本专利技术提供的噻吩基喹喔啉类化合物聚合而成的聚合物具有驱动电压低、对比度高、切换时间快、稳定性好的优点。
15、根据本专利技术的一种优选的实施方式，r1、r2、r3和r4独立地选自c4～15的烷基、c6～20的芳基或被卤素、硝基、氨基、羟基或羧基取代的芳基。
16、根据本专利技术的一种优选的实施方式，所述噻吩基喹喔啉类化合物选自以下结构式中的一种：
17、
18、根据本专利技术的第二方面提供的所述的噻吩基喹喔啉类化合物的制备方法，包括如下步骤：
19、在保护气体气氛下，将受体、化合物1、溶剂和催化剂混合进行stille偶联反应，得到噻吩基喹喔啉类化合物；
20、所述化合物1选自三丁基(2,3-二氢[3,4-b][1,4]二恶英-5-基)锡烷或三丁基(2-噻吩基)锡；
21、所述受体的结构式如下：
22、
23、根据本专利技术的一种优选的实施方式，所述受体与化合物1的质量比为1：(1～5)。
24、根据本专利技术的一种优选的实施方式，所述受体与化合物1的质量比为1：(1.4～4)。
25、根据本专利技术的一种优选的实施方式，所述受体与催化剂的质量比为1：(0.03～0.0625)。
26、根据本专利技术的一种优选的实施方式，所述stille偶联反应的温度为70～130℃。
27、根据本专利技术的一种优选的实施方式，所述stille偶联反应的温度为90～120℃。
28、根据本专利技术的一种优选的实施方式，所述stille偶联反应的时间为8-24小时。
29、根据本专利技术的一种优选的实施方式，所述stille偶联反应的时间为12-24小时。
30、根据本专利技术的一种优选的实施方式，所述催化剂包括pd(pph3)4(即四(三苯基膦)钯)、氯化钯、醋酸钯或cui中的至少一种。
31、根据本专利技术的一种优选的实施方式，所述溶剂包括n,n-二甲基甲酰胺、苯、丙酮或乙醇中的至少一种。
32、根据本专利技术的一种优选的实施方式，所述保护气体氛围包括氮气或稀有气体。
33、根据本专利技术的一种优选的实施方式，所述stille偶联反应结束后还进行了洗涤的步骤；所述洗涤的试剂优选为氯化钠溶液；所述洗涤后还进行了色谱分离纯化的步骤；所述色谱分离纯化优选采用硅胶柱。
34、本专利技术第三方面提供一种聚合物，所述聚合物的单体为本专利技术第一方面所述的噻吩基喹喔啉类化合物；所述聚合物具有式(ii)所示的结构：
35、
36、根据本专利技术实施方式提供的一种聚合物，至少具有如下有益效果：
37、(1)本专利技术的聚合物以2,3-二(噻吩-2-基)喹喔啉为受体，噻吩或3,4-乙撑二氧噻吩(edot)为π桥，噻吩类衍生物作为供体，形成d-π-a-π-d结构。2,3-二(噻吩-2-基)喹喔啉具有强吸电子能力，可增强d-a-d共轭聚合物的分子内电荷转移。edot作为强给电子基团，可降低单体的起始氧化电位，减小共轭聚合物的光学带隙，改良电致变色性能。
38、(2)本专利技术的聚合物在外加电压作用下，可在外观上观察到棕绿色到翠绿色，或棕黄色到灰色的稳定可逆颜色变化，并且具有对比度高、着色效率高、切换时间快等良好电致变色性能。
39、根据本专利技术的一种优选的实施方式，r1、r2、r3和r4独立地选自c4～15的烷基、c6～20的芳基或被卤素、硝基、氨基、羟基或羧基取代的芳基。
40、根据本专利技术的一种优选的实施方式，n代表平均聚合度，n为10～5000。
41、根据本专利技术的一种优选的实施方式，n为10～3000。
42、根据本专利技术的一种优选的实施方式，所述聚合物选自以下结构式中的一种：
43、
44、本专利技术第四方面提供一种聚合物的制备方法，包括如下步骤：
45、将本专利技术第一方面所述的噻吩基喹喔啉类化合物和电解质溶液混合，采用恒电位法通过电化学聚合反应得到。
46、根据本专利技术的一种优选的实施方式，所述噻吩基喹喔啉类化合物在溶剂中的浓度为1～12mmol·l-1。
47、根据本专利技术的一种优选的实施方式，所述噻吩基喹喔啉类化合物在溶剂中的浓度为1～10mmol·l-1。
48、根据本专利技术的一种优选的实施方式，所述电解质溶液的浓度为0.05～0.3mol·l-1。
49、根据本专利技术的一种优选的实施方式，所述电解质溶液的浓度为0.06～0.1mol·l-1。
50、根据本专利技术的一本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种噻吩基喹喔啉类化合物，其特征在于，具有式(I)所示的结构式：
2.根据权利要求1所述的噻吩基喹喔啉类化合物，其特征在于，R1、R2、R3和R4独立地选自C4～15的烷基、C6～20的芳基或被卤素、硝基、氨基、羟基或羧基取代的芳基。
3.根据权利要求1或2所述的噻吩基喹喔啉类化合物，其特征在于，所述噻吩基喹喔啉类化合物选自以下结构式中的一种：
4.根据权利要求1～3任一项所述的噻吩基喹喔啉类化合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述受体与化合物1的质量比为1：(1～5)；
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述Stille偶联反应的温度为70～130℃。
7.一种聚合物，其特征在于，所述聚合物的单体为权利要求1～3任一项所述的噻吩基喹喔啉类化合物；所述聚合物具有式(II)所示的结构：
8.根据权利要求7所述的聚合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
9.一种电致变色材料，其特征在于，包括权利要求7所述的聚合物。
10.一种电致变色装置，其特征在于，包括权利要求7所述的聚合物或权利要求9所述的电致变色材料。
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【技术特征摘要】
1.一种噻吩基喹喔啉类化合物，其特征在于，具有式(i)所示的结构式：
2.根据权利要求1所述的噻吩基喹喔啉类化合物，其特征在于，r1、r2、r3和r4独立地选自c4～15的烷基、c6～20的芳基或被卤素、硝基、氨基、羟基或羧基取代的芳基。
3.根据权利要求1或2所述的噻吩基喹喔啉类化合物，其特征在于，所述噻吩基喹喔啉类化合物选自以下结构式中的一种：
4.根据权利要求1～3任一项所述的噻吩基喹喔啉类化合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述受体与化...
【专利技术属性】
技术研发人员：晁鹏杰，苏琦程，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：发明
国别省市：
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