光热双逻辑门控三苯乙烯类光致变色材料及其合成方法与应用

本发明属于光致变色材料，涉及一种光热双逻辑门控三苯乙烯类光致变色材料及其合成方法，以及在多重防伪与加密、复杂逻辑门、分子光开关、装饰及光信息存储的应用。

背景技术：

1、光致变色是一种化学物理现象，包括有机物、无机物、生物、聚合物等在光诱导下所发生的化学和物理反应。光致变色现象是指特定分子受到一定波长光照射后发生可逆的化学反应，期间伴随着吸收光谱的明显变化；且在另一特定波长光照射或加热条件下，其分子结构可恢复至初始状态(pure and applied chemistry.2001,73,639-665)。光致变色化合物作为重要的光信息材料之一，在材料科学和信息科学领域中具有广泛的应用价值，可用于光信息存储材料、光成像材料、光装饰材料以及用于防伪识别技术等。

2、有机光致变色化学与材料的研究近年来得到了不断拓展与深入，有机光致变色化合物按其类型可大致分为以下几类：俘精酸酐类、二芳基乙烯类、螺吡喃类、偶氮类等。自从irie等报道了顺式二芳基乙烯杂环的光致变色特性，并证明该化合物同时具有优异的热稳定性和抗疲劳性后，二芳基乙烯作为一类重要的光致变色体系被广泛研究，成为目前最具有应用前景的一类光致变色材料(chemical reviews,2000,100,1685-1716)。但二芳基乙烯只有顺式构象可光致变色，因此在研究中必须在烯键上桥联五元环固定顺式构象，这使二芳基乙烯分子结构复杂、难以合成及后修饰，限制了二芳基乙烯材料的实际应用。为此，设计出结构简单、易于合成的光致变色分子是光致变色材料发展的一个重要趋势。

3、三芳基乙烯类光致变色材料分子结构简单，在保持优异光响应性能的同时，又有易于合成和修饰的特点，有望成为一类具有应用价值的新型光致变色材料。近年来，yu等相继报道了一些具有优异光致变色性质的三芳基乙烯类化合物(chem.sci.,2016,7,5302-5306；mater.chem.front.,2017,1,1900-1904；j.mater.chem.c,2021,9,11126-11131)。但目前报道的大多数三芳基乙烯类光致变色化合物仅具有光响应性，且色纯度不高，限制了其在复杂信息加密等领域的应用，因此需进一步发展多刺激响应性光致变色材料。

技术实现思路

1、要解决的技术问题

2、为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种光热双逻辑门控三苯乙烯类光致变色材料及其合成方法与应用。

3、本发明的目的是提供一种光热双逻辑门控三苯乙烯类光致变色材料，其在加热条件下可改变化合物的光致变色吸收波长，具有光热双逻辑门、光致变色响应速度快、光致变色饱和吸光度高等优点。

4、本发明的第二个目的是提供上述光热双逻辑门控三苯乙烯类光致变色材料的合成方法，这些方法工艺简单、产率高、易于纯化，并可通过改变官能团进而调节目标产物的光致变色吸收波长、光响应速度等、抗疲劳度性能。

5、本发明的第三个目的是将上述光热双逻辑门控三苯乙烯类光致变色材料应用于多重信息防伪与加密、复杂逻辑门、光信息存储、装饰和生物成像等领域。

6、技术方案

7、一种光热双逻辑门控三苯乙烯类光致变色材料，其特征在于分子结构通式为：

8、

9、其中，r0为四苯基苯或其衍生物，r1与r2相同或不同，选自烷基、卤素、硝基、羧基、羟基、氨基、醛基、氰基、芳香环或芳香杂环取代基。

10、所述的r0选自以下结构：

11、

12、其中，r3、r4、r5、r6、r7相同或不同，选自氢、三甲基硅基、烷基、卤素、烷氧基、硝基、羧基、氨基、氰基、芳香环或芳香杂环取代基。

13、所述r1和r2为芳香环或芳香杂环取代基时，选自以下结构：

14、

15、其中：r8、r9相同或不同，选自氢、烷基、卤素、烷氧基、硝基、羧基、氨基、醛基或氰基。

16、一种所述光热双逻辑门控三苯乙烯类光致变色材料的合成方法，其特征在于：采用diels-alder反应，将含四苯基环戊二烯酮的化合物与一端、两端或三端含有炔基的三苯乙烯衍生物，加热回流反应得到光热双逻辑门控三苯乙烯类光致变色材料。

17、所述加热回流是：180℃加热回流24h反应得到光热双逻辑门控三苯乙烯类光致变色材料。

18、一种所述光热双逻辑门控三苯乙烯类光致变色材料的合成方法，其特征在于：采用suzuki偶联反应，将含卤素的四苯基苯化合物和一端、两端或三端含有硼芳香环或芳香杂环取代基的三苯乙烯衍生物，得到光热双逻辑门控三苯乙烯类光致变色材料。

19、所述suzuki偶联反应，在碱性环境和钯催化剂作用下反应。

20、一种所述光热双逻辑门控三苯乙烯类光致变色材料的应用，其特征在于：用于制备多重防伪产品、光热双逻辑门控材料、光信息存储产品、装饰和生物成像产品。

21、有益效果

22、本发明提出的一种光热双逻辑门控三苯乙烯类光致变色材料及其合成方法与应用，将四苯基苯衍生物引入三苯乙烯结构中，四苯基苯由四个苯基取代中心苯环上的氢原子构成，由于基团中的苯环可以自由旋转，因此通过改变温度可以使四苯基苯形成多种构象，因而塑造了具有光热双逻辑门控的新型三芳基乙烯类光致变色材料，并且此类材料具有光致变色响应速度快、光致变色产物饱和吸光度高、变色持久性长等优点。

23、本发明涉及化合物合成工艺简单、合成条件温和、工艺成本低、产率高、易于纯化，所合成的光致变色材料具有优异且可调的光致变色性能、良好的可擦写性和重复性，且改变环境温度可调控光致变色产物在光照后的颜色，使得该系列材料适用于多重防伪与加密、复杂逻辑门、分子光开关、装饰及光信息存储等领域。

技术特征：

1.一种光热双逻辑门控三苯乙烯类光致变色材料，其特征在于分子结构通式为：

2.根据权利要求1所述光热双逻辑门控三苯乙烯类光致变色材料，其特征在于：所述的r0选自以下结构：

3.根据权利要求1所述光热双逻辑门控三苯乙烯类光致变色材料，其特征在于：所述r1和r2为芳香环或芳香杂环取代基时，选自以下结构：

4.一种权利要求1或2或3所述光热双逻辑门控三苯乙烯类光致变色材料的合成方法，其特征在于：采用diels-alder反应，将含四苯基环戊二烯酮的化合物与一端、两端或三端含有炔基的三苯乙烯衍生物，加热回流反应得到光热双逻辑门控三苯乙烯类光致变色材料。

5.根据权利要求4所述光热双逻辑门控三苯乙烯类光致变色材料的合成方法，其特征在于：所述加热回流是：180℃加热回流24h反应得到光热双逻辑门控三苯乙烯类光致变色材料。

6.一种权利要求1或2或3所述光热双逻辑门控三苯乙烯类光致变色材料的合成方法，其特征在于：采用suzuki偶联反应，将含卤素的四苯基苯化合物和一端、两端或三端含有硼芳香环或芳香杂环取代基的三苯乙烯衍生物，得到光热双逻辑门控三苯乙烯类光致变色材料。

7.根据权利要求6所述光热双逻辑门控三苯乙烯类光致变色材料的合成方法，其特征在于：所述suzuki偶联反应，在碱性环境和钯催化剂作用下反应。

8.一种权利要求1所述或2或3所述光热双逻辑门控三苯乙烯类光致变色材料的应用，其特征在于：用于制备多重防伪产品、光热双逻辑门控材料、光信息存储产品、装饰和生物成像产品。

技术总结
本发明涉及一种光热双逻辑门控三苯乙烯类光致变色材料及其合成方法与应用，将四苯基苯衍生物引入三苯乙烯结构中，四苯基苯由四个苯基取代中心苯环上的氢原子构成，由于基团中的苯环可以自由旋转，因此通过改变温度可以使四苯基苯形成多种构象，因而塑造了具有光热双逻辑门控的新型三芳基乙烯类光致变色材料，并且此类材料具有光致变色响应速度快、光致变色产物饱和吸光度高、变色持久性长等优点。本发明涉及化合物合成工艺简单、合成条件温和、工艺成本低、产率高、易于纯化，系列材料适用于多重防伪与加密、复杂逻辑门、分子光开关、装饰及光信息存储等领域。

技术研发人员：于涛,张思敏,谢宗良,慎明耀,黄荣娟,张甜甜
受保护的技术使用者：西北工业大学宁波研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14