高靈敏度變色材料取代苯乙酮基紫精衍生物及其合成方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種新型紫精衍生物及其制備方法，特別是一種取代苯乙酮基紫精衍 生物及其合成方法。
【背景技術】
[0002] 紫精類化合物，即N，Ν' -二取代-4, 4'聯吡啶陽離子鹽，由Weidel和Russo在 1882年首次發現。其最初結構，甲基紫精，在20世紀被廣泛用作農業除草劑，有著對綠葉 植物明顯的生物作用。到了 20世紀后半期，人們發現了紫精類化合物具有缺電子特性和其 特征的兩步氧化還原過程。作為一種出色的電子受體，紫精類化合物有雙陽離子（V 2+)、陽離 子自由基（Γ+)和電中性分子（V°)三種存在形式。而三者之間的轉化，往往只需相對較小 的電勢改變既能發生變色反應。其中，紫精陽離子自由基（Γ+)與另兩者有著顯著的顏色區 另IJ。由于分子中N+ 1和N°之間發生電荷轉移，紫精陽離子自由基有著非常明顯的顯色效果。 不同取代基的電子效應不同，其顏色不盡相同，一般為深紫色或者藍色。而其雙陽離子和電 中性分子則顏色相對較淺，通常為無色或淺黃色。
[0003] 紫精類化合物是電致變色、光致變色及熱致變色材料中非常重要的一員，并在工 業顯色領域得到了廣泛應用。由于其較低的LUMO軌道能級和顯著的變色過程，近年來，它 在太陽能轉換材料、電子顯色設備、電子供體檢測甚至超分子組裝領域發展迅速。
[0004] 紫精類化合物發展兩個多世紀以來，已有許多結構優化和應用方法學上的進展。 其衍生物主要有兩大分支：烷基取代紫精和芳基取代紫精。由于合成相對方便、可衍生種類 較多，目前大多研宄烷基取代紫精，芳基取代紫精相對較少。通過對支鏈的修飾，可以進一 步降低其聯吡啶環的LUMO軌道能級，從而提升紫精類化合物的顯色能力和靈敏度。
[0005] 紫精類化合物顯色的關鍵一一其陽離子自由基雖然相對穩定，但依然存在自由基 淬滅導致的顏色不持久、使用條件苛刻等問題。因此，大多數紫精變色過程只能在非水溶液 及無氧環境下發生，這在很大程度上限制了其在更廣泛領域上的發展。
【發明內容】
[0006] 本發明目的之一在于克服現有技術中存在的變色靈敏度低，穩定性差的問題，提 供一種取代苯乙酮基紫精衍生物。
[0007] 本發明的目的之二在于提供該紫精衍生物的制備方法。
[0008] 為達到上述目的，本發明方法采用的反應機理為：
【主權項】
1. 取代苯乙酮基紫精衍生物，其特征在于該衍生物的結構為：
其中R為H或吸電子基團，X為鹵素。
2. 根據權利要求1所述的取代苯乙酮基紫精衍生物，其特征在于所述的取代基R為： H、C1、81*、卩、〇卩3、〇隊勵2或0!1。
3. -種制備根據權利要求1或2所述的取代苯乙酮基紫精衍生物的方法，其特征在于 該方法具有如下步驟為：將取4, 4' -聯吡啶和α -鹵代取代苯乙酮按1:2~1:3的摩爾比溶 于無水DMF或乙腈中，回流反應24~48h，冷卻至室溫，離心得沉淀物，該沉淀物分別用無水 DMF或乙腈、高純水或丙酮洗滌至洗液從棕黃色變為無色，干燥后得產物即為取代苯乙酮基 紫精衍生物；所述的α-鹵代二取代苯乙酮的結構式為
【專利摘要】本發明涉及一種取代苯乙酮基紫精衍生物及其合成方法。該衍生物的結構為：其中R為H或其它取代基團(吸電子基為佳),X為鹵素。5×10-5 M上述紫精化合物水溶液對路易斯堿高度敏感， <1.0 ppm有機堿及無機堿的存在使其由無色變為紅色。其溶液涂布于載體（如紙）上可制成對堿蒸汽的可逆變色試紙。合成反應原料廉價易得，副反應少，溶劑低毒，操作非常簡易，產率達60~70%，適合大規模生產。
【IPC分類】C07D213-04, C09K9-02
【公開號】CN104860875
【申請號】CN201510243369
【發明人】施瑋, 朱守榮, 邢菲菲
【申請人】上海大學
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月14日