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基于紫精衍生物构筑的超分子化合物的合成及性能研究

中文摘要

光致变色行为是指某物质在可见光、紫外光或X射线的诱导下，其物理或者化学性

质会发生明显的变化，从而导致颜色的改变。在光照后，光致变色材料能够发生颜色改

变，可以被广泛地应用于分子开关、军事隐蔽伪装等领域。紫精（4,4′-联吡啶衍生物）

是研究最多的电子转移光致变色材料之一，由于其高电子接受性和良好的可逆氧化还原

特性，它在光催化、有机光电器件及超分子化学方面具有巨大的研究价值。在过去的几

年里，紫精的光致变色材料发展迅速，对紫精配位聚合物或紫精有机无机杂化材料的研

究较多，而关于给体-受体（D-A）型紫精类超分子化合物的研究较少。基于以上分析，

本论文通过调控不同的D-A间的相互作用，利用溶液法合成了一系列具有紫精光致变色

行为的D-A型超分子材料，研究了它们的性质和变色机理，进一步阐明了引入不同的基

团对4,4-联吡啶化合物变色性能的影响。

2+

一、基于不同的紫精阳离子1,1-双（丁基）-4,4-联吡啶（BV）、1,1-双（戊基）

2+2+

-4,4-联吡啶（AV）、1,1-双（己基）-4,4-联吡啶（HV）和三种不同的苯羧酸1,3,5-

苯三甲酸（HBTC）、1,2,4,5-苯四甲酸（HBTEC）、1,2,4-苯三甲酸（m-HBTC），制

343

备了五种新型超分子化合物(BV)(HBTC)(HBTC)(1)，[(BV)(HBTEC)]·HO(2)，

22320.532

(BV)(m-HBTC)(3)，(AV)(m-HBTC)(4)，(HV)(m-HBTC)(5)。缺电子的紫精基团

0.520.520.52

和供电子的苯羧酸通过氢键形成D-A系统。在紫外灯照射下，化合物1未观察到光致变

色，化合物2-4具有相对较弱的光致变色性能，而5的光致变色性能较好，这是由供体

转移到受体单元的光诱导电子转移导致的。研究表明，它们不同的特性可归因于功能性

D-A分子所引入的烷基、结构和价态。

二、基于紫精衍生物1-（4-羧基苄基）-4,4-联吡啶（Bcbpy）和四种不同的苯羧酸

1,3,5-苯三甲酸（HBTC）、1,2,4-苯三甲酸（m-HBTC）、1,2,4,5-苯四甲酸（HBTEC）、

334

1,4-萘二甲酸（1,4-HNDC），制备了四种新型的超分子化合物(HBcbpy)

22

(HBTC)·(HBTC)·HO(6)，(HBcbpy)(m-HBTC)·2HO(7)，(HBcbpy)(HBTC)·3HO(8),

22322220.52

(HBcbpy)(1,4-HNDC)(9)，研究了晶体结构和光致变色性能。正如预期的那样，发现化

I

合物6-9均具有明显电子转移光致变色行为。此外，化合物9具有无墨打印的特性。

研究表明，在4,4-联吡啶中引入羧苄基，可以有效地改善紫精超分子化合物的光致变色

性能。

三、基于紫精衍生物1-羧乙基-4,4-联吡啶（CEbpy）作为功能主体，均苯四酸与不

2+2+2+

同过渡金属离子（Mn、Zn和Co）配位，通过分子间相互作用，得到三个结