光致变色材料吲哚啉螺化合物的合成分析

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1、光致变色材料吲哚啉螺化合物的合成分析本文介绍了光致变色化合物螺毗喃和螺?f嗪的结构、合成和光致变色机理，并且讨论了螺?f嗪的合成条件，指出了以后的任务和方向。，供学习和研宄使用，己的信息，关键词光致变色；合成；螺毗喃；螺?f嗪06A1674-6708(2011)46-0100-020引言光致变色现象是指单一或儿个化学物在吸收光谱右显著差别两个状态之间的可逆性转化。它是一种化学物理现象。当一种化合物A受到一定波长光照射时，可发生特定化学反应获得产物B。由于结构变化导致其吸收光谱发生明显改变。而在另一波长的光照或热作用下，又能恢

2、复到原来形式。1螺毗喃吲哚啉螺毗喃是最早进行研宄且研宄得比较广泛、比较深入的一类有机光致变色化合物，它在信息存储、光记录介质等方面有广泛应用。1.1吲哚啉螺吡喃的合成吲哚啉螺毗喃可以用各种取代基的水杨醛和2-亚甲基吲哚啾衍生物（Fischer碱）在有机溶剂中回流缩合得到，常用碱催化，乙醇为溶剂。其中2-亚甲基吲哚啉可以取代的苯肼与甲基异丁基酮为原料合成，其中有部分已是常见的工业原料，可以巾市售购得。1.2吲哚啉螺毗喃的光致变色机理有机光致变色机理大致可分为价键异构化、键的断裂（均裂或异裂）、二聚和氧化还原。螺毗喃光致变色属于

3、键的异裂。光致变色是由于无色的螺环化合物（闭环体SP）在紫外光照射下，发生C-0键的裂解生成开环体（PMC），从而使其在可见区具有强吸收而产生颜色。可见光照射或者避光情况下开环体重新关环生成闭环体。PMC和SP具有完全不同的吸收光谱。2螺?f嗪螺?f嗪类化合物是继螺毗喃后又一类重要的光致变色化合物。其光化学性质较螺毗喃类更优异，主要特点是热稳定性高、抗疲劳性强。作为一种新型的有机功能材料，在光电子开关、防伪印刷等方面具有很大应用潜力。2.1吲哚啉螺?f嗪的合成吲哚啉螺?f嗪可以由具有各种取代基的亚硝基-萘酚与2-亚甲基吲哚啉

4、衍生物（Fischer碱）在有机溶剂中回流缩合而成，常用碱催化，乙醇为溶剂。其中2-亚甲基吲哚啉可以购得，也可以合成制得。2.2吲哚啉螺?f嗪的光致变色机理螺?f嗪的变色机理与螺毗喃大体相同。其中X为（杂）芳环与苯环相并，可带存取代基。2.3螺?f嗪的合成条件多数螺?f嗪都是用如图3的通式合成，现就近期文献和实际参与合成经典螺?f嗪SP1过程的体会来分析一下合成螺?f嗪的条件。2.3.1原料原料中影响较大的是2-亚甲基吲哚啾衍生物（Fischer碱），其多数衍生物都容易被氧化成有色杂质，所以实验前通常需要蒸馏。如1,3,3-

5、三甲基-2-亚甲基吲哚啉的工业品为红色液体，很容易让产物着色，影响产品质量，经重蒸后为无色液体但需无氧密闭保存，它会与空气接触后被缓慢氧化为淡黄色直至深红色。反应前常常需要用活性炭脱色，反应过程中也需要氮气保护来提高反应的转化率。也有吲哚碘化合物（临时合成［1］）先制成Fischer碱再与各种取代基的亚硝基P萘酚反应的，但是巾于考虑到过程的简便和产品的产率，直接用吲哚啾衍生物作为反应物有更广阔的应用前景。因为亚硝基-P-萘酚在制备过程中也会有一些有色杂质，所以也右文献在反应前将亚硝基_萘酚用活性炭除色，一般是在溶剂中回流10

6、min~30mino2.3.2溶剂及加料方式由于乙醇具有无毒、廉价易得等优点，所以多数文献都选择乙醇做溶剂，另外经实验，丙酮、卤仿、甲醇、四氢呋喃等都可以作为溶剂反应，但综合考虑，乙醇是一种比较理想的溶剂。如果用微波方式，不用溶剂干法反应也可以有较好的效果［2］。加料通常采用吲哚啉、乙醇和亚硝基-萘酚一锅加入，另外还有滴加吲哚啉的乙醇溶液的方法，经多次实验研宄发现，第2种方法反应更为平稳，产品杂质也较少。2.3.3温度由于用乙醇做溶剂，大多数反应都用回流作为反应温度，一般为9OQC左右。曾把反应温度调至室温，反应仍然可以进行

7、，只是反应吋间会很长。如用微波加热反应，为了避免反应过于激烈，一般也选用中低档小功率反应。2.3.4催化剂及催化方法多数此类反应都是不用催化剂，也有少数文献采用三乙胺做碱性催化剂［3］，经过实验验证，加三乙胺做碱性催化剂和对屮苯磺酸做酸催化对反应结果影响都不大。微波催化可以大大缩短反应时间和并在一定程度上可以提高反应的产率［2］。2.3.5时间乙醇做溶剂回流反应，文献报道力2h~8h不等，经实验验证8h己经足够，再延长反应时间并不能显著提高产率。如果常温反应，往往要3d~5d方能反应比较完全。专用微波反应器催化可以使反应时间

8、缩短为4min^l0min,如果用普通家用微波炉改造的反应器，大概lh使反应较完全。2.3.6反应的后处理后处理是有机合成过程中最复杂的一道工序，对产品的产率和纯度都存很大的影响。螺?f嗪反放液的处理右以下过程。析固:反应液静置过夜［4］，也可将大部分乙醇浓缩后使固体析出，实验过程中第2种