光致变色与电致变色材料68页PPT
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• 螺环化合物 • 吡喃类化合物 • 质子转移体系 • 俘精酸酐及其衍生物 • 双键的顺反异构化 • 二芳基乙烯类光致变色体系
螺环化合物
吡喃类化合物
N
1#
O
4#
O
O
Cl
7#
S O
S
2#
N O
Cl
8#
S O
O
S
9#
S O
质子转移体系
Y
N N R 1 X = H, Y = t-butyl b. R = CH2 Ph d. R =
（二）合成路线
当He为2-甲基吲哚基时，合成路线如下：
C2H5MgBr
N H
N
MgBr
ClCOCH2OCH2COCl
COCH2OCH2CO
N
MgBr
CH3
N
MgBr
O
(CH3)2SO4
CH3COCH3
COCH2OCH2CO
N CH3
CH3 N CH3
TiCl4/Zn
CH3
N CH3
N
当He为甲基取代的噻吩基、甲基取代的苯并 噻吩基、甲基取代的吡咯基或1，3-二甲基吲 哚基时，合成路线如下：
Me O
双杂原子杂环俘精酸酐
R1
O R2
O
N
O
N
O
R2 O
N
O
R1
O
O
O
N
O
O
N
S
O
O
O
硒唑类俘精酸酐
O
N O
Ar Se
Se
O Ar N
E
Z
O
O O
Ar=C6H5 4 CH3C6H4 4 ClC6H4
SeF1 SeF2 SeF3
噁唑俘精酰亚胺
Ar
O
N
O
N C H 2C 6H 5
O
新型二芳基乙烯类 光致变色体系
共合成了9个二苯乙烯类衍生物（as high as 1,250×10-50cm4 s photon-1）
2000年, Kim等(Chem. Mater.)
合成了一些TPACS值比较大的化合物 (13×10-46cm4 ·s·photon-1·molecule-1)
S
S
S
Belfield and Fan et al Target compound
X
OH
2 X = Y = t-butyl c.R = CH2CH2Ph e. R =
57
NO2
CH N R N CH OH HO
59
R: a: ( CH2 )2 b: ( CH2 )4 c:
d:
e:
f:
CH2
and
CH N R N CH
OH
HO
R: a: ( CH2 )4 b:
60
c:
d:
CH2
俘精酸酐及其衍生物
双光子光致变色
• Rentzepis 双激光光致变色（1989） • 俘精酸酐的非线性效应与双光子吸收
（2000） • 飞秒激光诱导双光子光谱
Rentzepis 双激光光致变色（1989）
新型二芳基乙烯和光致变色 化合物双光子吸收特性研究
1,2-二芳杂环基环烯 （一）合成与结构
二芳杂环基乙烯类文献中的主要类型
2，5-二氢五员杂环体系
X
H e1
H e2
• X= –(CH2)n-, O, S or N-R, n=1 or 2
• He1 and He2 are the same or different heteo-aryl.
激光诱导瞬态过程与 反应机理研究
• 俘精酸酐光致变色机理 • 螺噁嗪的光致变色机理 • 萘并吡喃的光致变色过程 • 光致变色化合物的酸致变色研究
Me
Me
CN
CN
He1
He2
He1
He2
F F F
F F
F
O
O
O
He1
He2
He1
He2
He1和He2为芳杂环基，二者可以相同也可以不同。
Design and Synthesis of Novel Diarylethenes
X
H e1
H e2
X=O,S,N-R,-(CH2)n-, n=1,2 He1 and He2 are heterocycles R is aryl or alkyl
• 一． 光致变色学的定义、 内涵、与前景
• 二． 主要光致变色体系 • 三． 激光光谱与瞬态
过程研究 • 四． 有机光致变色学
与光子型信息存储 • 五． 主要相关专著
光致变色体系分类
• 有机光致变色体系 • 生物光致变色体系 • 高分子光致变色体系 • 无机光致变色体系 • 有机-无机复合体系 • 多功能集成体系
H e-H+CC lO CH2 O CH2 C O Cl O
TiC l4/Zn
He
He
C O CH2 O CH2 C O
H e
H e
3,4-双取代二氢噻吩衍生物的合成
近两年我们还合成了以下蓝光敏感的二芳基乙 烯化合物：
(三)结果
（ 二） 新型蓝光敏感材料的
光致变色原理与紫外吸收光谱
光致变色反应实例（图中的化合物）
835(810)
(GM) 12 (8)
1940 (3670)
9
N
Br N
Br
975(945)
o
10
S oo NC
CN o C12H25 o
o C12H25 o CN CN
o o
S
o
800
4400 (3700) 450
2019年Marder等(Nature)
D-π-D D-π-A-π-D A-π-D-π-A
U V Vis
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.00
-0.01
-0.02
-0.03
360
380
400
420
440
460
480
500
波 长（nm）
成色体的紫外吸收光谱
二，光致变色化合物的 双光子吸收特性研究
2019年，Marder等(Science)
编号
1
1
结构
6
N
CN N
NC
TPA/nm 514
光致变色学的发展历史
1867年
Fritsche首先发现了光致变色现象，但在随后的 将近一个世纪的时间里，一直未受到重视。
二十世纪五十年代
光致变色的概念由Hirshberg提出。
二十世纪七十年代
第一本有关光致变色学的专著出版。在随后的 三十年里，光致变色学得到了迅速的发展。
二十世纪九十年代 光致变色学的形成
O
O
U V
S
S
0 .6
U V V is
0 .5
Vs i
S
S
0 .4
Abs
0 .3
0 .2
0 .1
U V V is
0 .0
250
300
350
400
450
500
550
600
w avelength(nm )
双稳态吸收光谱（成色前后）
（三）PMMA膜中的紫外吸收光谱
光密 度 值 变 化
0.09
0.08
0.07
Байду номын сангаас
光致变色学的定义、 内涵、与前景
➢ 光致变色涵义
h
A
B
/h
光致变色是指一个化合物(A)，受到一定波长光照射时， 可发生特定的化学反应，生成新的化合物(B)，由于结 构的改变导致其吸收光谱发生变化。而在另一波长光 照射或热的作用下，又能回到原来的形式。
Chem-mathine
主要的有机光致变色体系
螺环化合物
吡喃类化合物
N
1#
O
4#
O
O
Cl
7#
S O
S
2#
N O
Cl
8#
S O
O
S
9#
S O
质子转移体系
Y
N N R 1 X = H, Y = t-butyl b. R = CH2 Ph d. R =
（二）合成路线
当He为2-甲基吲哚基时，合成路线如下：
C2H5MgBr
N H
N
MgBr
ClCOCH2OCH2COCl
COCH2OCH2CO
N
MgBr
CH3
N
MgBr
O
(CH3)2SO4
CH3COCH3
COCH2OCH2CO
N CH3
CH3 N CH3
TiCl4/Zn
CH3
N CH3
N
当He为甲基取代的噻吩基、甲基取代的苯并 噻吩基、甲基取代的吡咯基或1，3-二甲基吲 哚基时，合成路线如下：
Me O
双杂原子杂环俘精酸酐
R1
O R2
O
N
O
N
O
R2 O
N
O
R1
O
O
O
N
O
O
N
S
O
O
O
硒唑类俘精酸酐
O
N O
Ar Se
Se
O Ar N
E
Z
O
O O
Ar=C6H5 4 CH3C6H4 4 ClC6H4
SeF1 SeF2 SeF3
噁唑俘精酰亚胺
Ar
O
N
O
N C H 2C 6H 5
O
新型二芳基乙烯类 光致变色体系
共合成了9个二苯乙烯类衍生物（as high as 1,250×10-50cm4 s photon-1）
2000年, Kim等(Chem. Mater.)
合成了一些TPACS值比较大的化合物 (13×10-46cm4 ·s·photon-1·molecule-1)
S
S
S
Belfield and Fan et al Target compound
X
OH
2 X = Y = t-butyl c.R = CH2CH2Ph e. R =
57
NO2
CH N R N CH OH HO
59
R: a: ( CH2 )2 b: ( CH2 )4 c:
d:
e:
f:
CH2
and
CH N R N CH
OH
HO
R: a: ( CH2 )4 b:
60
c:
d:
CH2
俘精酸酐及其衍生物
双光子光致变色
• Rentzepis 双激光光致变色（1989） • 俘精酸酐的非线性效应与双光子吸收
（2000） • 飞秒激光诱导双光子光谱
Rentzepis 双激光光致变色（1989）
新型二芳基乙烯和光致变色 化合物双光子吸收特性研究
1,2-二芳杂环基环烯 （一）合成与结构
二芳杂环基乙烯类文献中的主要类型
2，5-二氢五员杂环体系
X
H e1
H e2
• X= –(CH2)n-, O, S or N-R, n=1 or 2
• He1 and He2 are the same or different heteo-aryl.
激光诱导瞬态过程与 反应机理研究
• 俘精酸酐光致变色机理 • 螺噁嗪的光致变色机理 • 萘并吡喃的光致变色过程 • 光致变色化合物的酸致变色研究
Me
Me
CN
CN
He1
He2
He1
He2
F F F
F F
F
O
O
O
He1
He2
He1
He2
He1和He2为芳杂环基，二者可以相同也可以不同。
Design and Synthesis of Novel Diarylethenes
X
H e1
H e2
X=O,S,N-R,-(CH2)n-, n=1,2 He1 and He2 are heterocycles R is aryl or alkyl
• 一． 光致变色学的定义、 内涵、与前景
• 二． 主要光致变色体系 • 三． 激光光谱与瞬态
过程研究 • 四． 有机光致变色学
与光子型信息存储 • 五． 主要相关专著
光致变色体系分类
• 有机光致变色体系 • 生物光致变色体系 • 高分子光致变色体系 • 无机光致变色体系 • 有机-无机复合体系 • 多功能集成体系
H e-H+CC lO CH2 O CH2 C O Cl O
TiC l4/Zn
He
He
C O CH2 O CH2 C O
H e
H e
3,4-双取代二氢噻吩衍生物的合成
近两年我们还合成了以下蓝光敏感的二芳基乙 烯化合物：
(三)结果
（ 二） 新型蓝光敏感材料的
光致变色原理与紫外吸收光谱
光致变色反应实例（图中的化合物）
835(810)
(GM) 12 (8)
1940 (3670)
9
N
Br N
Br
975(945)
o
10
S oo NC
CN o C12H25 o
o C12H25 o CN CN
o o
S
o
800
4400 (3700) 450
2019年Marder等(Nature)
D-π-D D-π-A-π-D A-π-D-π-A
U V Vis
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.00
-0.01
-0.02
-0.03
360
380
400
420
440
460
480
500
波 长（nm）
成色体的紫外吸收光谱
二，光致变色化合物的 双光子吸收特性研究
2019年，Marder等(Science)
编号
1
1
结构
6
N
CN N
NC
TPA/nm 514
光致变色学的发展历史
1867年
Fritsche首先发现了光致变色现象，但在随后的 将近一个世纪的时间里，一直未受到重视。
二十世纪五十年代
光致变色的概念由Hirshberg提出。
二十世纪七十年代
第一本有关光致变色学的专著出版。在随后的 三十年里，光致变色学得到了迅速的发展。
二十世纪九十年代 光致变色学的形成
O
O
U V
S
S
0 .6
U V V is
0 .5
Vs i
S
S
0 .4
Abs
0 .3
0 .2
0 .1
U V V is
0 .0
250
300
350
400
450
500
550
600
w avelength(nm )
双稳态吸收光谱（成色前后）
（三）PMMA膜中的紫外吸收光谱
光密 度 值 变 化
0.09
0.08
0.07
Байду номын сангаас
光致变色学的定义、 内涵、与前景
➢ 光致变色涵义
h
A
B
/h
光致变色是指一个化合物(A)，受到一定波长光照射时， 可发生特定的化学反应，生成新的化合物(B)，由于结 构的改变导致其吸收光谱发生变化。而在另一波长光 照射或热的作用下，又能回到原来的形式。
Chem-mathine
主要的有机光致变色体系