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(fù)擦寫高密度光信息存儲、光控分子開關(guān)、光學記憶以及光電全息顯示等技術(shù)領(lǐng)域具有非常廣闊的潛在應(yīng)用價值。目前，設(shè)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(lǐng)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(shè)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(yīng)、取代基位置效應(yīng)、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(yīng)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