新型螺吡喃生物的合成、性质及凝胶性能的研究.pdfVIP

摘 要 螺吡喃类化合物是典型的光致变色化合物,作为光致变色材料其变色性及热稳定性 良好；作为有机光存储材料其具有读取速度快、记录灵敏度高、成本较低等性质；而且 螺吡喃类化合物的光学性质、热学性质可通过修饰分子的结构来进行调整。由于这种种 优点使螺吡喃成为了光致变色研究的热点，也正是因为螺吡喃类化合物的这些独特的性 能使其有望在制备智能型有机小分子凝胶方面有所突破。 本论文主要含有两个研究目的：第一，向简单的螺吡喃化合物中引入不同的官能团， 设计合成带有不同官能团的新型螺吡喃化合物，以求制得变色性、抗疲劳等性质较好的 螺吡喃化合物。进一步研究螺吡喃类化合物的结构和其性质之间的关系、化合物对外界 刺激的响应性等性质；第二，向螺吡喃类化合物中引入具有可能成凝胶的官能团制备出 螺吡喃类小分子凝胶因子，使螺吡喃类化合物在制备有机小分子凝胶方面有新的突破。 本论文的研究工作大体分为两部分： 第一部分是基础原料以及新型螺吡喃化合物的合成和表征。本论文以螺吡喃SP1和 SP2为基础，分别对其吲哚环的氮原子以及吲哚苯环进行修饰合成了八个新型螺吡喃： SP3、SP4、SP5、SP6、SP7、SP8、SP11和SP12；用胆固醇和3,4,5-三（十六烷氧基） 苯甲酸为原料设计合成了另外的两个新型化合物SP9、SP10 。本文合成的十个目标化合 物均为新化合物，尚未见文献报道。本文主要采用IR、1HNMR 、MS和元素分析等分析 手段对合成的新化合物进行了结构的确证。 第二部分是对设计合成的新型螺吡喃化合物的性质以及凝胶性能的研究。我们对设 计合成的新型螺吡喃化合物SP1、SP3、SP4、SP5、SP6、SP7、SP8、SP11和SP12进行 了光致变色、酸碱变色、热致变色等性质的研究，而且较全面、深入的研究了金属离子、 溶剂的极性、官能团对螺吡喃化合物变色性的影响以及褪色速度的比较。研究发现这些 新型螺吡喃化合物的变色性、颜色的重现性以及抗疲劳等性质良好，且化合物的变色性 受其结构、溶剂的极性、溶液的酸碱性以及金属离子等外界环境和自身结构的影响。我 们还对合成的新型螺吡喃化合物进行了凝胶性质的测试，发现结构中含有可能促使分子 凝胶化的官能团如：胆固醇、三（十六烷氧基）苯甲酰肼等的新型螺吡喃SP6、SP9和 SP10都具有使有机溶剂凝胶化的性质，在很低的浓度下就能使有机溶剂凝胶化，形成热 可逆的有机凝胶。化合物SP9和SP10在乙二胺中既能形成稳定的单组份凝胶，又能和苯 甲酰肼行成稳定的双组份凝胶。研究发现这些有机凝胶的稳定性良好，而且凝胶的相转 III 变温度受凝胶因子浓度的影响。 关键词：光致变色 有机小分子凝胶 新型螺吡喃 合成 表征 IV Abstract Spiropyrans are a class of typical photochromic compounds. Because of the good photallochromy, thermal stability, fastly reading speed, lowly cost, highly sensitivity recording and storage density, spiropyrans were seen photochromic materials and organic optical storage materials.The optical and thermal properties of spiropyran compound can be modified by adjusting the structure of the molecules. Because of this advantages, spiropyrans have become the focus of the study. Spirop