新型含萘環(huán)不對稱光致變色二芳烯的合成及性質(zhì)研究.pdf

1、有機光致變色二芳烯化合物由于具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性以及顯著的抗疲勞性等物理化學性質(zhì)，迅速發(fā)展成為最具吸引力的光電功能材料之一。其在可重復擦寫高密度光信息存儲、光控分子開關、光學記憶以及光電全息顯示等技術領域具有非常廣闊的潛在應用價值。目前，設計和合成性能優(yōu)良的新型二芳烯化合物及其性質(zhì)研究依然是該領域的一個研究熱點。
　　本論文首次以萘環(huán)和全氟環(huán)戊烯作為二芳烯分子的基本骨架，設計合成了31種新型含萘環(huán)的不對稱五-六元環(huán)、雙六元環(huán)、以及不

2、同芳雜環(huán)二芳烯光致變色化合物，并且通過紫外、紅外和元素分析等手段進行了結(jié)構(gòu)鑒定。其中，有18種化合物培養(yǎng)成晶體，并利用X-射線單晶衍射對部分二芳烯晶體結(jié)構(gòu)進行了測定分析。主要研究了取代基效應、取代基位置效應、雙六元環(huán)骨架和不同芳雜環(huán)對該類二芳烯化合物的光電性質(zhì)影響。主要研究成果如下:
　　1.研究了二芳烯化合物在正己烷溶液、PMMA膜片以及晶體結(jié)構(gòu)中的光致變色性質(zhì)。結(jié)果表明，除具有吸電子基團的雙六元環(huán)二芳烯DT-23～25的光致變

3、色不明顯外，其余二芳烯化合物在正己烷溶液中和PMMA膜中均具有良好的光致變色性質(zhì)，但是該類二芳烯在晶相中的光致變色現(xiàn)象則不明顯。
　　2.研究了取代基、取代基的位置、不同六元芳環(huán)以及不同的芳雜環(huán)對該類二芳烯化合物性質(zhì)的影響。首先，對于含有萘-噻吩環(huán)的五-六元環(huán)混聯(lián)型二芳烯化合物，同母體化合物DT-3相比，無論在末端苯環(huán)間位上引入供電子取代基或者吸電子取代基，均能夠有效增大化合物的閉環(huán)量子產(chǎn)率。此外，氯原子取代基位置效應研究表明，該

4、類二芳烯化合物的最大吸收波長（閉環(huán)態(tài)）、摩爾吸光系數(shù)和閉環(huán)量子產(chǎn)率隨著末端苯環(huán)取代基鄰、間和對的的變化依次增大，而裂環(huán)量子產(chǎn)率則呈現(xiàn)相反的變化趨勢;其次，合成一系列含有萘環(huán)的不對稱雙六元環(huán)二芳烯化合物，并詳細研究了不同六元環(huán)對該類二芳烯性質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著六元環(huán)芳香穩(wěn)定能的降低，二芳烯的開環(huán)量子產(chǎn)率逐漸增大。第三，不同芳雜環(huán)對含萘型二芳烯性質(zhì)的影響結(jié)果表明，其開/閉環(huán)態(tài)的最大吸收波長以及開環(huán)量子產(chǎn)率隨著芳雜環(huán)體系電子云密度的增大而

5、逐漸增大，而其摩爾吸光系數(shù)和閉環(huán)量子產(chǎn)率則剛好相反。
　　3.抗疲勞性的研究結(jié)果表明，除不對稱雙六元環(huán)骨架二芳烯化合物的抗疲勞性較差外，其余二芳烯化合物在溶液和固體介質(zhì)中均表現(xiàn)出優(yōu)良的抗疲勞性，整體而言，該類含萘環(huán)的二芳烯在正己烷溶液中的抗疲勞性稍優(yōu)于在固體介質(zhì)中的抗疲勞性。此外，還研究了部分二芳烯的熱穩(wěn)定性質(zhì)，在常溫下，含萘環(huán)型二芳烯化合物皆表現(xiàn)出較好的熱穩(wěn)定性，而在80℃條件下時，不對稱雙六元環(huán)骨架二芳烯分子的熱穩(wěn)定性較差，其

6、余所有二芳烯化合物均表現(xiàn)出較好的熱穩(wěn)定性。
　　4.二芳烯化合物在正己烷溶液和PMMA膜片中的熒光性質(zhì)研究結(jié)果表明:第一，二芳烯化合物在開環(huán)狀態(tài)下具有相對較強的熒光，而在閉環(huán)狀態(tài)時的熒光很弱或沒有熒光;第二，對含有萘-噻吩環(huán)的五-六元環(huán)混聯(lián)型二芳烯化合物，當不同的取代基取代苯環(huán)上的間位氫原子時，熒光強度均不同程度增大。第三，對含萘環(huán)的不對稱雙六元環(huán)二芳烯，由于雙六元環(huán)己三烯結(jié)構(gòu)的芳香穩(wěn)定能相對五-六元環(huán)混聯(lián)型較大，導致了二芳烯化合