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俘精酸酐类光致变色化合物及其应用 张焱 (北京服装学院材料科学与工程学院) 摘要俘精酸酐作为一种光致变色材料以其良好的热稳定性和抗疲劳性而备受瞩目，在光学 信息存储等方面有广泛的用途。本文就俘精酸酐的合成及应用研究成果作一综述。 关键词俘精酸酐合成应用 单一分子的光诱导可逆反应，即光致变色，是最显著的光化学现象之一。如今无论在高 科技领域，还是在日常生活中，人们越来越多地接触到光致变色化合物。这类化合物在一定 波长光的照射下，形成电子吸收谱明显不同的光异构体，导致明显的颜色变化，且光致反应 速度较快，褪色速度也较快，已用于光学记忆和分子开关等高科技领域，此外如镜头调光、 变色织物等民用方面的研究，目前受到愈来愈多的关注，主要集中于开发新型光致变色化合 物，如二芳乙烯、俘精酸酐、螺环吡喃和螺环嗯嗪等，其中俘精酸酐化合物具有优良的热稳 定性和耐疲劳特性，因此是最有潜力的衍生物之一。 1905年，德国的化学家Stobbeu’副利用琥珀酸脂与醛酮类化合物缩合，得到了一系列琥 珀酸酐产物，并发现其该产物具有光致变色特性。由于这些琥珀酸酐衍生物在光照下呈现出 一系列不同漂亮的颜色，并且会聚成闪光的晶体，他们称之为“俘精酸酐”(凡』“幽，该 词来源于拉丁词fulgere，代表光亮、耀眼之意)，其结构通式见图1。俘精酸酐类光致变色 化合物是芳基取代的二亚甲基丁二酸酐 A U 图1俘精酸酐的化学分子通式 类化合物的统称，其结构式中A、B、C、D四个取代基中至少有一个是芳香环，而且大多数情 况下是芳杂环，例如苯基、呋喃、吡咯和吲哚等。杂环上富电子，可作为电子给体，酸酐部 分作为受体，因而在分子内部可形成电子给体和受体的67c体系，即己三烯结构的二甲撑丁二 酸酐的衍生物，当受光照射后，发生光环化反应，形成共轭的有色体，即环己二烯结构，如 下图所示： UV VIS 有色体在可见光的照射下又发生逆反应而顺旋开环，重新成为无色体，光照下结构互变反应 是符合woodward—Hoffmann选择规则的协同反应㈨。通过改变和修饰芳香杂环的结构，目前 已经合成了许多具有特殊性能的俘精酸酐类化合物，如在较长的波长下有色形式的吸收和在 发色与消色循环中有较强的耐疲劳特性等，从而使俘精酸酐的研究倍受重视。本文将俘精酸 酐的合成、热稳定性和抗疲劳性及应用前景作一综述。 一、 俘精酸酐的合成 1、Stobbe缩合反应 合成俘精酸酐最主要、最常用的方法是使用“stobbe缩合反应”，最早是由stobbe提出 的，他是俘精酸酐化学的创始人。此方法合成俘精酸酐大致分为三步：1)采用取代的芳环 或芳杂环醛、酮与丁二酸二乙酯在碱催化作用下进行Stobbe缩合H3，随后酸化、乙酯化，生 成丁二酸二乙酯单亚甲基衍生物。 Et ≯每器卫学R， Et B疋H2COOCH3 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．】L NaH I 、 CH2COOCH3 CH3CON(CH3)2 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．--．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．j●L cHo』o CHO POCl3