含螺噁嗪类基团聚合物的合成及光致变色性能研究

合成了3种新型螺噁嗪类化合物(SP1~SP3),其分子结构中分别带有不同碳链长度的同类型取代基—(CH2)nBr;利用其活性基团C-Br与部分水解的聚甲基丙烯酸甲酯(h PMMA)反应制备了含SP1~SP3官能基的PMMA光致变色功能高分子材料(SP1~SP3-h PMMA).采用1H-NMR和IR对SP1~SP3结构进行了表征.研究了SP1~SP3及SP1~SP3-h PMMA的光致变色性能及其影响因素;研究了酸的加入和PMMA的水解率对SP1~SP3-h PMMA光致变色性能及热稳定性的影响.研究结果表明,与SP1、SP2比较,含最长碳链的SP3表现出优良的光敏感性和热稳定性;SP1~SP3-h PMMA的热稳定性均明显高于相应的SP1~SP3;盐酸的加入有利于提高SP-h PMMA的热稳定性;以水解率为9%的PMMA制备的SP3-9%h PMMA具有优异的光致变色性能和热稳定性.     

Gemini对PVA分散螺吡喃有机凝胶薄膜光致变色行为的调控

通过共溶剂-乳化-溶剂挥发法制备了聚乙烯醇(PVA)分散螺吡喃(SP)光致变色有机凝胶薄膜(PDPGSP),采用双子型表面活性剂六亚甲基-1,6-双十二烷基二甲基溴化铵(Gemini)调控聚合物/有机凝胶界面相互作用,系统研究了薄膜光致变色行为、褪色行为、微观结构形貌、力学性能及耐疲劳性能.结果表明,PDPG-SP薄膜表现出良好的光致变色行为与类溶液的褪色行为,SP在薄膜中褪色速率与聚丙二醇(PPG)溶液相近;薄膜具有优异的力学性能,其弹性模量与拉伸强度分别高达~547和~23.5 MPa;经过10次变色-褪色循环后,薄膜最大吸收波长处吸光度A衰减了约35%,相比以PVA1为表面活性剂(衰减约53%),耐疲劳性明显提升.Gemini有序聚集过程中头基分离力的有效阻抑,抑制了PVA/有机凝胶界面对SP的锚定,使更多SP分子分布于自由异构的有机凝胶微环境,提高薄膜褪色速率,同时可逆异构分子数量的增加,使薄膜耐疲劳性提高.     

新型1,8-萘酰亚胺类光控双色荧光分子开关的合成及性质

设计合成了三种新型键合螺吡喃单元的1,8-萘酰亚胺类化合物.光致变色性质研究结果表明:三种化合物与经典螺吡喃相比,其开环过程光响应时间较长或难以检测到其开环的部花菁结构,分析了其光响应时间变长的原因.SP3分子中由于存在强吸电子基,其在固体介质以及有机溶剂中光致变色现象较为明显,在不同的有机溶剂中显示出了负的溶剂效应,螺吡喃单元开环体的吸收波长没有明显的改变.荧光性能检测发现:化合物SP1、SP2在硅胶中光照前后有较为明显的荧光颜色改变,在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中和有机溶剂中检测不到其光照前后荧光的变化.未检测到化合物SP3光照前后在丙酮中的荧光改变,但是在聚乙二醇(200)中光照前发射绿色荧光,光照后变为橙黄色荧光,荧光光谱也检测到了其变化过程.SP3在薄层硅胶中光照前后发生的荧光颜色改变更为明显,随着照射时间的延长其荧光由绿色变为黄绿色,橙黄色最后变为红色,化合物在PMMA膜中的荧光光谱也表明了化合物SP3具有光控双色荧光分子开关性能.     

含席夫碱基的螺吡喃双功能光致变色材料的合成及性质

设计合成了一系列含席夫碱基的螺吡喃双功能光致变色材料4a~4n. 通过1H NMR, IR和HRMS对其结构进行了表征. 研究了化合物在几种溶剂和PMMA膜中的光致变色性质, 研究了化合物4a在甲醇中, 以及化合物4a和4f在高分子介质聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的消色过程. 结果表明, 化合物4e在PMMA膜中光照后呈现出与其它化合物不同的颜色, 为罕见的绿色. 化合物4a在二氯甲烷溶液中有良好的荧光性能. 所合成的新型含席夫碱基的螺吡喃双功能光致变色材料在甲醇、二氯甲烷和环己烷溶液中及在PMMA膜中均表现出良好的光致变色性质.     

通过构象诱导电感耦合机制光可逆调控有机场效应晶体管的性能

将有机场效应晶体管用于传感和开关实际应用的主要阻碍之一是其破坏性传感机制产生的一系列问题. 这里我们报道了一种智能的系统, 用光致变色分子螺吡喃(SP)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)结合作为栅介电材料, 得到的器件能以一种无损的方式, 通过光可逆调控器件的导电性能. 当螺吡喃分子发生可逆的光学异构时, 器件的电容和导电性随之发生显著而可逆的变化. 这种构象诱导电感耦合的作用机理提供了一种制备功能器件的新方法, 可以推广为利用其它刺激响应型分子来制备特定功能器件的普适性方法.     

含BOC保护基团的螺吡喃类化合物的合成及其光致变色性能的研究

合成了5-[N-(叔丁氧甲酰基)氨基]-1,3,3-三甲基-6′-硝基吲哚啉螺吡喃(BOCSPI)和5-[N-(叔丁氧甲酰基)氨基]-1,3,3-三甲基-6′-硝基-8′-甲氧基吲哚啉螺吡喃(BOCSPII)两种光致变色化合物,采用紫外-可见光谱法研究了其在溶液和以不同质量比掺杂在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膜中的光致变色性能.研究表明螺吡喃的高掺杂量不利于其开环和闭环态的转化,BOCSPII分子中的甲氧基有利于有色开环体的部花菁的稳定.     

螺噁嗪化合物在丙烯酸聚氨酯清漆膜中的光致变色性能

制备了含有螺噁嗪(SO)化合物的紫外光固化丙烯酸聚氨酯清漆(UV-PUA)膜, 研究了SO在该清漆中的光致变色性能, 并与其在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的光致变色性能进行了比较. 结果发现, 紫外光固化螺噁嗪丙烯酸聚氨酯清漆(UV-SO-PUA)膜在紫外光固化过程中逐渐由无色变为蓝色和紫色, 撤去紫外光源, 漆膜退色至粉色, 且固化后的漆膜在粉色和紫色之间可逆变化; 而SO-PMMA膜在无色和蓝色之间可逆变化. 紫外光激发的UV-SO-PUA膜的紫外-可见吸收光谱可见光区出现了明显的双重吸收峰(520和600 nm), 而在PMMA中仅出现单峰. SO开环体在UV-PUA 中室温稳定性优于其在ＰＭＭＡ中的稳定性. SO在UV-PUA膜中的抗疲劳性能与其在PMMA中相比显著提高, 紫外光照射16 h, UV-SO-PUA漆膜未出现疲劳现象. SO在UV-PUA膜中表现出了优良的光致变色行为.     

一种含螺吡喃和肉桂酸酯双光功能基团的光致变色染料的合成与性能

合成了一种含有光致聚合肉桂酸酯基团的新型光致变色螺吡喃染料,研究其与普通螺吡喃染料在不同高分子材料中的光致变色和热退色过程(PMMA和PVCi).通过UV-Vis光谱、NMR谱和IR光谱研究了新型染料中的肉桂酸酯基团的光致聚合过程,考察了其对螺吡喃结构的光致变色显色体热稳定性的影响.     

N-乙基-9′-溴丁氧基螺噁嗪的合成及其化学改性PMMA的结构与光致变色性能

合成了分子结构中含活性C—Br键的N-乙基-9′-正溴丁氧基螺噁嗪(Br-SO),利用Br-SO分子结构中的化学基团C—Br与部分水解的聚甲基丙烯酸甲酯(hPMMA)反应制备含SO的PMMA高分子化合物(SO-hPMMA)。采用1 HNMR和IR对Br-SO结构进行了表征,研究了Br-SO、SO-hPMMA的光致变色性能及其影响因素。研究表明:Br-SO、SO-hPMMA均具有良好的光致变色性能,且SO-hPMMA的热稳定性明显高于Br-SO。     

含螺吡喃端基PNIPAM的制备及其在活细胞成像中的应用

利用ATRP活性聚合制备了不同分子量的含有螺吡喃(SP)端基的聚(N-异丙基丙烯酰胺)(SP-PNIPAM).考察了SP-PNIPAM的光致变色性能、荧光性能和临界转变温度,并研究了它们在活细胞成像方面的应用.螺吡喃以及SP-PNIPAM经激发后发射红色荧光.螺吡喃可以通过扩散穿过细胞膜进入细胞,因而对固定、成活细胞均能染色.而SP-PNIPAM用于细胞染色时,其染色特性与分子量有关,主要通过活细胞内吞作用进入活细胞内,因此可以选择性地用于活细胞荧光成像.