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.     

吲哚啉螺吡喃化合物光致变色性能的研究及在生物细胞成像中的应用

吲哚啉螺吡喃是一种重要的光致变色化合物,由于具有良好的变色回复性、抗疲劳性而得到广泛的关注.本文合成了1′-羟乙基-3′,3′-二甲基吲哚啉-6-硝基螺吡喃,研究了该化合物在紫外-可见光交替照射下紫外吸收强度的变化,并测试了光照前后化合物的荧光光谱.在开环态时,化合物具有优良的荧光性能,可以成功应用于细胞成像,在活细胞中可获得清晰的荧光成像图,同时也可以发挥螺吡喃光致变色可循环、耐疲劳等优势.     

键合螺吡喃单元的1,8-萘酰亚胺类荧光分子开关的设计合成及性质研究

为了得到可光调控的二元光致发光材料,通过一系列反应合成了两种新型的与螺吡喃键合的1,8-萘酰亚胺类化合物1与2。通过核磁共振氢谱、碳谱以及高分辨质谱确证了其结构。研究了新化合物1与2在有机溶剂中的光致变色性以及化合物在薄层硅胶板上的变色性,结果显示,两种新型化合物都具有良好的光致变色性。荧光检测发现,化合物2光照前显示绿色荧光,光照后显橙色荧光,化合物2属于较新颖的二元光控荧光分子开关,具有潜在的应用价值。     

具有双荧光发射的螺吡喃的合成与性质研究

设计合成了未见文献报道的含有双官能团的螺吡喃类化合物1,通过红外光谱、核磁共振氢谱、碳谱和高分辨质谱对其结构进行了确证。紫外可见吸收光谱表明化合物在有机溶剂中的光致变色性良好;化合物的乙醇溶液在365 nm光激发时产生双荧光发射,分别为闭环体和开环体所对应的的荧光峰。本文首次从场效应角度推测了螺吡喃吲哚林N原子上含有极性基团时开环体稳定的原因。     

两种新型阳离子吲哚啉螺吡喃的合成、表征和光致变色性质的研究

螺吡喃是一类重要的光致变色化合物．螺吡喃的正向光致变色是指在紫外光照下,螺吡喃分子的Ｃ—Ｏ键异裂,由闭环无色体（ＳＰ）可逆地变成开环有色体（ＭＣ）．所形成的有色体可以在暗条件下热致褪色或在可见光照下褪成无色体（示意图１）．它的逆向光致变色是指某一类螺...     

一种萘酰亚胺类荧光共振能量转移型光酸探针

合成了一种未见文献报道的键合螺噁嗪单元的1,8-萘二甲酰亚胺类化合物3,通过核磁共振谱和高分辨质谱确证了其结构.化合物在某些有机溶剂中和粉末状态下都能发射较强的荧光,研究了化合物3在二甲基亚砜中聚集诱导荧光增强(AIE)性质.在滤纸上以及用薄层层析硅胶(TLC)都能检测到螺噁嗪单元的光致变色现象;螺噁嗪单元酸致开环产物...     

动态吸收光谱研究6-硝基-1’,3’,3’-三甲基吲哚啉螺苯并吡喃的光致变色性质

利用自行搭建的线阵CCD连续直读紫外-可见吸收光谱仪,研究了合成的螺吡喃类化合物6-硝基-1’,3’,3’-三甲基吲哚啉螺苯并吡喃的光致变色反应。通过研究在光照后闭环体开环与光照后开环体的闭环两个过程的光谱变化,讨论了合成产物的光致变色性质。证明该化合物的开环反应是一个快反应,在光照下的变色过程则是一个振荡平衡过程,而开环体的退色反应是一级动力学过程。     

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.     

含席夫碱基的螺噁嗪类光致变色化合物的合成及性质

设计合成了一系列含席夫碱基的螺噁嗪双功能光致变色材料4a~4d. 通过¹H NMR, ¹³C NMR, IR和HRMS对其结构进行了表征. 新化合物在几种有机溶剂中均表现出了良好的光致变色性. 研究了化合物在几种高分子膜中的光致变色性. 比较了化合物4b的开环体在两种不同溶剂, 即甲醇和二甲亚砜, 以及3种高分子介质, 即聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和聚乙烯醇(PVA)中的消色速率. 研究了化合物在甲醇、二甲亚砜、PMMA及PVB中的消色过程动力学, 根据化合物在溶液中和高分子介质中开环体消色过程的差别, 推测了存在两种动力学解释的原因. 研究结果显示, 化合物4d在PMMA膜中的耐疲劳度良好.     

PMMA分散螺吡喃薄膜的微结构与光致变色行为

通过溶液成膜法制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)分散螺吡喃薄膜(SP-PMMA)和邻苯二甲酸二正辛酯(DOP)改性的聚甲基丙烯酸甲酯分散螺吡喃薄膜(SP-PMMA-DOP),系统研究了微结构对薄膜力学性能和光致变色行为的影响.结果表明,SP-PMMA和SP-PMMA-DOP薄膜均具有较好的力学性质,SP的"稀释效应"降低了PMMA的玻璃化转变温度(Tg),DOP的增容效应和增塑效应提高了SP在PMMA中的分散性,使PMMA的Tg进一步降低,薄膜韧性提高.SP-PMMA薄膜具有可逆的光致变色行为,DOP的加入显著提高了薄膜在常温下的光致变色和热褪色速率.     

含肉桂酸酯基螺噁嗪的合成及性质研究

通过缩合法合成了含有肉桂酸酯基的双功能螺噁嗪类化合物,用红外光谱、核磁共振氢谱、碳谱和X射线单晶衍射对其结构进行了表征.紫外-可见光谱研究结果表明:当用400 W高压汞灯照射后化合物在有机溶剂以及高分子膜中都表现出了很好的可逆光致变色性.化合物也显示出了酸致变色性能.此外着重研究了化合物酸致变色荧光性能以及在150 W氙灯照射前后的荧光光谱.加入酸后和光照前后荧光光谱的改变使其有望作为荧光分子开关、非破坏性数据的读取存储介质材料.     

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.     

新型螺吡喃衍生物: 离子传感和分子水平的信息处理

为实现金属离子检测和分子水平的信息处理, 合成了一类新型的含有功能配位基团的螺吡喃衍生物(SP1-SP4). 研究发现: 在没有UV光照的条件下, 金属离子可以促进螺吡喃(SP2和SP4)开环并形成稳定可逆的络合物(MC-Mⁿ⁺). 紫外-可见吸收光谱研究表明, 在UV光照前加入不同的金属离子会引起SP2 和SP4 的光学性质的特征变化, 因此提供了一种简易的通过裸眼就能辨别金属离子的比色方法. 荧光光谱研究表明, 这类化合物能够高灵敏高选择性地检测锌离子. 此外, 基于吸收光谱和荧光光谱的变化, 这类螺吡喃衍生物可以用于构建组合的逻辑门, 执行分子水平的信息处理, 从而展现了其在化学或环境传感和未来的分子计算机领域的潜在应用前景.     

螺吡喃分子光开关

螺吡喃是一类研究最早,最广泛的有机光致变色分子.利用光照前后螺吡喃分子结构上和光化学与光物理性质的变化,将其作为分子光开关材料被广泛应用于光电器件、化学传感、药物控制释放等领域.综述了部分螺吡喃分子光开关的合成和性质及其在相关领域中的应用,对其作为新型的荧光探针未来在生物成像领域的应用做了展望.     

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.     

冠醚螺吡喃化合物的合成和光致变色性质

合成了四个新的6位带不同取代基的含冠醚结构单元吲哚啉螺苯并吡喃化合物(5a-5d),研究了其光致变色性质和离子诱导光致变色作用及取代基的影响。结果表明冠醚能稳定螺吡喃开环形式,碱金属离子对冠醚螺吡喃的生色有诱导作用;6位为吸电子基团时,螺吡喃开环形式的稳定性增加,而6位为推电子基团时,螺吡喃开环形式的稳定性降低。另外,就稳定螺吡喃开环体的作用来说,吲哚啉环上的取代基效应和苯并吡喃环上的正好相反。     

8′-取代吲哚螺噁嗪光致变色化合物的合成及光谱性质

通过在螺噁嗪结构中的萘环8′-位上引入不同的取代基,合成了三种螺噁嗪光致变色化合物;对三种产物的光谱性质进行了对比研究,并考察了其光照褪色速率和抗疲劳性能.结果表明:改变8′-位取代基,合成化合物的闭环吸收峰的位置几乎不受影响,但开环吸收峰发生显著变化,随着取代基极性增加明显红移.增加溶剂的极性,可使同一化合物的开环吸收峰红移.     

1-苯基-3-苯基-4-对氟苯亚甲基-5-吡唑啉酮缩4-苯基氨基脲光致变色化合物的合成及其光谱研究

有机光致变色化合物如螺吡喃、螺噁嗪、俘精酸酐等,由于它们在信息记录、信息处理、各种发射材料和分子开关等领域有广阔的应用前景,因而引起了人们的广泛关注[1,2],但对含吡唑啉酮缩氨基脲类光致变色化合物的研究还鲜有报道[3,4].本文按1:1摩尔比称取1-苯基-3-苯基-4-对氟苯甲酰基-5-吡唑啉酮和4-苯基-氨基脲置于圆底烧瓶中,加入适量乙醇,于80℃下搅拌回流8 h,析出沉淀.洗涤、干燥得1-苯基-3-苯基-4-对氟苯亚甲基-5-吡唑啉酮缩4-苯基-氨基脲光致变色化合物.用紫外漫反射光谱研究了其在固态时的光致变色行为及其动力学反应.实验表明该化合物在固态具有明显的光致变色性质,经365 nm紫外光照射一段时间后,在355～455 nm之间出现了一新峰,且该峰的强度随光照时间的延长而增加,同时伴随着颜色发生改变,即由白色逐渐变为黄色.而且还发现该化合物的光致变色过程遵循的是一级动力学反应,其速率常数k=3.857×10-4s-1.     

新型含氮杂环螺吡喃化合物的合成及性能研究

为了改善螺吡喃的光致变色性能,提高这一系列化合物的耐疲劳度,在螺吡喃吲哚啉环的氮原子上通过短碳链引入含氮杂环基团,成功合成了1'-(3-N-杂环基丙基)-3',3'-二甲基-6-硝基螺[吲哚啉-2,2'(2H)苯并吡喃](4a～4f).这一系列新的化合物.用核磁共振氢谱、碳谱、红外光谱和元素分析对这些化合物进行结构表征.通过紫外吸收光谱研究化合物在不同溶液(乙醇、二氯甲烷和环己烷)中和不同高分子膜(PMMA和PVB)中的变色性质.进一步对化合物4a在不同溶液中的动力学性质,以及在PMMA膜和PVB膜中的热消色动力学性质进行了研究,拟合计算并比较了消色过程的动力学常数.最后,又将化合物4a和不含含氮杂环的螺吡喃母体进行比较,发现耐疲劳度有很大提高.