光致變色多噻吩二芳基乙烯分子的合成與性質(zhì)研究.pdf

1、光致變色化合物在不同波長光的照射下具備可逆的顏色與結(jié)構(gòu)變化，其中二芳基乙烯，以其良好的光致變色性能和在光開關(guān)、光存儲方面的誘人前景而備受關(guān)注。設(shè)計新型二芳基乙烯化合物，開發(fā)非破壞性無損讀取方式是近年的研究熱點。
　　本文設(shè)計合成了兩個多噻吩二芳基乙烯分子:3-二（3-甲基-2-噻吩基）噻吩(1a)和2-[2-（3-甲基-2-噻吩基）-3-甲基-5-噻吩基]-3-（3-甲基-2-噻吩基）噻吩(2a)，通過紅外光譜、X-射線單晶衍射、

2、核磁共振等方法對合成產(chǎn)物進行了結(jié)構(gòu)表征。研究了2a在液相、固相以及PMMA薄膜中的光致變色性質(zhì)、熒光無損讀取性質(zhì)及光反應(yīng)過程中的表面形貌變化等。所得結(jié)論如下:
　　(1)以3-甲基噻吩為原料經(jīng)HBr溴化得到的兩種溴化物:2-溴-3-甲基噻吩和2，5-二溴-3-甲基噻吩，產(chǎn)物經(jīng)格氏反應(yīng)后和2，3-二溴噻吩通過Kumada偶合，分離得到兩種二芳基乙烯分子(1a:11.2wt％，2a:8.9wt％);格氏反應(yīng)的最佳工藝條件為:采用乙醚為

3、溶劑，體系濃度1mol/L，碘單質(zhì)為引發(fā)劑;Kumada偶合反應(yīng)的最佳工藝條件為:將格氏試劑加入2，3-二溴噻吩，催化劑用量為10％反應(yīng)物摩爾數(shù)。
　　(2) X-射線單晶衍射分析表明:2a為未見報道的新型二芳基乙烯分子，晶體屬三斜晶系，空間群為P-1，晶胞參數(shù):a=7.332(4)(A)，b=10.864(5)(A)，c=24.798(11)(A)，α=100.152(10)deg，β=94.94(1)deg，γ=106.577

4、(9)deg，反應(yīng)碳間距為5.292(A)，在單晶態(tài)不具備光致變色特性。
　　(3)紫外-可見光譜分析結(jié)果表明，2a固相薄膜的最大吸收在365nm處，用365nm波長的紫外光照射，發(fā)生了由無色到黃色的光致異構(gòu)化轉(zhuǎn)變;2a的氯仿溶液最大吸收在394nm處，出現(xiàn)紅移，在365nm與460nm光的交替照射下，吸收圖譜在394nm（無色）與457nm處（黃色）的吸光度與顏色具有可逆變化，且2a的光致變色反應(yīng)無明顯溶劑依賴性，在石油醚和四氫

5、呋喃溶液中，均具有相似的光致變色性質(zhì);2a分散在PMMA薄膜中同樣具有光致變色特性，最大吸收在335nm處，出現(xiàn)藍移。說明2a分子在固相、溶液相與PMMA中均具有反平行構(gòu)型分子，具有光致變色特性。
　　(4)液相熒光光譜分析結(jié)果表明，以481.4nm激發(fā)化合物1a與其閉環(huán)體1b，其在460nm的熒光吸收有微小不同，不能實現(xiàn)熒光無損讀取;采用793.2nm光為激發(fā)光源，2a在455.9處有熒光吸收，2b在400.7nm和462.5n

6、m處有熒光吸收，且793.2nm遠離發(fā)生光致變色反應(yīng)的波長363nm，因此可利用2a和2b在400.7nm處的熒光信號不同實現(xiàn)非破壞性熒光無損讀取。
　　(5)2a的固相薄膜接觸角為121±2°，表現(xiàn)為疏水性，經(jīng)365nm紫外光光照變?yōu)殚]環(huán)體2b后，接觸角為25±2°，表現(xiàn)為親水性。掃描電鏡照片顯示2a固相薄膜在經(jīng)365nm紫外光照射后表面形貌由開環(huán)體2a的小孔隙、界面光滑的層片狀轉(zhuǎn)表面變?yōu)殚]環(huán)體2b的大孔隙、界面粗糙的棱柱狀表面