3H-萘并吡喃的设计合成及变色特性研究

论文摘要

有机光致变色化合物在科学技术和日常生活中有着广泛的用途。其中，萘并吡喃是最有希望达到实用化的有机光致变色材料之一，由于这类化合物具有良好的光致变色性能，特别是较高的抗疲劳性和成色性，在有机光致变色镜片领域内有着重要的应用前景和商业价值。本文综述了有机光致变色材料的研究进展以及萘并吡喃材料的研究现状。本文在查阅国内外最新文献的基础上，以萘并吡喃光致变色化合物为目标分子，设计、合成了长链烷氧基取代的萘并吡喃，长链烷烃取代的萘并吡喃和苯氧基（或苯硫基）苯基取代的萘并吡喃3类新型的萘并吡喃化合物。对所合成的化合物的光致变色性能进行了深入的研究，并分析讨论了分子结构与性能的关系。光致变色研究结果表明，所合成的萘并吡喃化合物在溶液中和聚合物中均有良好的变色性能，并具有较大的光密度以及较长的衰减时间，在聚丙烯酸酯类聚合物中都有非常好的溶解性能和成膜性能。此外对萘并吡喃的掺杂在高分子膜中的抗疲劳性质也进行了研究，结果表明所合成的萘并吡喃衍生物具有较好的抗疲劳性质。对8位长链烷烃取代的萘并吡喃的研究结果表明，所合成的萘并吡喃衍生物具向列相液晶特性。通过对两种化合物（8-十二烷基-3，3’-二苯基-3H-萘并[2，1-b]吡喃与8-十二烷基-3，3’-二苯氧基-3H-萘并[2，1-b]吡喃）的开环体各个构象的能量进行了估算，证实了TT（trans-trans）是萘并吡喃的最稳态。另外，发明了用微波快速合成光致变色的螺噁嗪化合物的方法。通过荧光光谱对所合成两种螺噁螓化合物的开环体的稳定性进行了研究，结果表明哌啶基螺噁嗪比氰基螺噁嗪稳定。开展了螺噁嗪应用在光学存储方面的研究。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章有机光致变色材料简介及其应用
• 1.1 有机光致变色材料简介
• 1.1.1 光致变色的几个参数
• 1.1.2 主要的光致变色体系
• 1.1.2.1 有机光致变色材料的类型
• 1.1.2.2 光致变色材料的应用
• 1.1.3 萘并吡喃类光致变色化合物研究进展
• 1.1.3.1 萘并吡喃类化合物分类与命名
• 1.1.3.2 取代基对3H-萘并吡喃光致变色性质的影响
• 1.1.3.3 芳杂环并吡喃化合物
• 1.1.4 萘并吡喃化合物的结构及光致变色机理
• 1.2 光致变色化合物应用于光存储的研究进展
• 1.2.1 光全息存储技术
• 1.2.2 光致变色材料作为光折变材料
• 1.2.3 光致变色化合物应用于光存储的研究进展
• 1.2.3.1 光致变色存储机理
• 1.2.3.2 几种光致变色材料
• 1.3 光致变色液晶材料的研究进展
• 1.3.1 液晶分子-光致变色分子的相互作用
• 1.3.2 光致变色液晶材料的信息存储机理
• 1.3.3 光致变色液晶材料的主要类型
• 1.3.3.1 掺杂型光致变色液晶高分子
• 1.3.3.2 化学键联型光致变色液晶高分子
• 1.3.3.3 光致变色液晶小分子
• 1.4 小结
• 1.5 本论文研究的主要内容
• 参考文献
• 第二章 3位长烷氧基取代的3H-萘并[2，1-b]吡喃的设计合成及光致变色性质抗疲劳性质测试
• 2.1 引言
• 2.2 合成路线——中间体的合成
• 2.3 实验部分
• 2.3.1 仪器和试剂
• 2.3.2 中间体的合成
• 2.3.3 乙炔钠的制备
• 2.3.4 炔醇的制备
• 2.3.5 目标产物的合成
• 2.4 光致变色性质研究
• 2.4.1 实验仪器及实验方法
• 2.4.2 在高分子膜中的抗疲劳性研究
• 2.5 小结
• 参考文献
• 第三章 光致变色液晶萘并吡喃的合成及光致变色研究
• 3.1 引言
• 3.2 设计思路
• 3.3 合成路线
• 3.4 合成实验部分
• 3.4.1 仪器和试剂
• 3.4.2 中间体的合成
• 3.4.3 6-十二烷基-2-萘酚的合成
• 3.4.4 炔醇的制备
• 3.4.5 目标物的合成
• 3.5 化合物的光致变色性质测试
• 3.5.1 高分子膜中的光成色性能与暗褪色速率
• 3.5.2 溶液中的光致变色性能测试
• 3.5.3 光致变色瞬态吸收谱图研究
• 3.6 液晶性质研究
• 3.7 开环体稳定性的理论研究
• 3.8 实验结果与讨论
• 3.9 小结
• 参考文献
• 第四章 微波法合成光致变色螺噁嗪及光致变色性质研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器和试剂
• 4.2.2 哌啶基螺噁嗪（SO-p）的合成
• 4.2.3 6'-氰基-1，3，3-三甲基螺噁嗪[SO-q]的合成
• 4.3 螺噁螓的光致变色性质及开环体稳定性测试
• 4.3.1 光致变色性质测试
• 4.3.2 开环体稳定性测试
• 4.4 实验结果与讨论
• 4.4.1 实验结果讨论
• 4.4.2 微波功率的校正
• 4.5 小结
• 参考文献
• 第五章 3-位苯氧基与苯硫基取代的萘并吡喃的合成及光致变色性质研究
• 5.1 引言
• 5.2 设计思路
• 5.3 合成路线
• 5.4 合成实验部分
• 5.4.1 仪器和试剂
• 5.4.2 中间体的合成
• 5.4.3 乙炔钠的合成
• 5.4.4 炔醇的合成
• 5.4.5 目标物的合成
• 5.5 溶液中光致变色性质研究
• 5.5.1 实验方法和仪器
• 5.5.2 在溶液中萘并吡喃化合物光致变色性质
• 5.5.3 光致变色机理研究
• 5.6 在高分子膜中的抗疲劳性测试
• 5.7 小结
• 参考文献
• 第六章 光致变色螺噁嗪在光信息存储中的应用研究
• 6.1 引言
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 高分子膜的制备
• 6.2.2 伴随紫外光辐照的SO/PMMA偏振全息光栅的形成
• 6.2.3 氰基螺噁嗪偏振全息光栅的形成
• 6.3 小结
• 参考文献
• 第七章 结论
• 在读期间发表的论文
• 致谢