4-杂环/取代苯甲酰基吡唑啉酮类化合物的合成及其固态下光致变色性质研究

【摘要】：有机光致变色材料就是一类具有特殊光化学性质的新型功能材料,是信息存储、分子开关、非线性光学、全息防伪技术领域最具有应用潜力的高性能功能材料。吡唑啉酮类光致变色化合物是一类新的有机光致变色化合物,是一类在粉末状态下具有可逆光致变色性能的新型光致变色材料。而固态下变色是实现材料应用的关键,因此对该类材料的研究将促进有机光致变色材料的进一步开发应用。 在实验室原有研究基础上,本文通过分子设计和结构修饰,主要在吡唑啉酮环4位上引入了杂环和具有强吸电基的苯环,与苯基氨基脲,氨基硫脲及其衍生物进行缩合,合成了系列新的化合物。通过对化合物光致变色性质和晶体结构的研究,进一步讨论了它们的变色机理,总结了结构与光致变色性能之间的关系。 第一章合成了8种1,3-二苯基-4-噻吩基/呋喃基-5-吡唑啉酮缩氨基硫脲,苯基氨基脲类化合物。通过IR、~1H NMR、质谱、X-射线单晶衍射确定了这些光致变色化合物的组成和结构,采用紫外-可见光谱和荧光光谱研究了化合物的光致变色性质及反应动力学。发现其中1,3-二苯基-4-噻吩甲酰基-5-吡唑啉酮缩4-苯基氨基脲(DP2THP-PSC)具有可逆光致变色性质。通过晶体结构、红外光谱和理论计算,推测该系列化合物的变色机理为从醇式到酮式的分子内与分子间双质子转移。 第二章合成了20种新的吡唑啉酮的4位苯环上具有不同吸电子基的吡唑啉酮缩氨基硫脲,苯基氨基脲类化合物。通过IR、~1H NMR、质谱、X-射线单晶衍射确定了这些化合物的组成和结构,采用紫外-可见光谱和荧光光谱研究了化合物的光致变色性质、反应动力学以及热退色反应动力学。发现其中七个具有较好的可逆光致变色性,尤其是1,3-二苯基-4-苯亚甲基/对硝基苯亚甲基/间氰基苯亚甲基/对氟间三氟甲基苯亚甲基-5-吡唑啉酮缩苯基氨基脲类化合物(DPBP-PSC, DP4NO_2BP-PSC, DP3CyBP-PSC, DP4F3TFBP-PSC)具有良好的可逆性和抗疲劳性,有望作为荧光开关与光热控制的分子开关。