光开关荧光分子的溶剂热合成开题报告

1. 研究目的与意义

在众多的多功能材料中，光学性能相关的材料尤为受到科研工作者的关注。在光、电、热、声等外界条件刺激下，特别是在光、电激励下可获得一系列具有光致发光、光致变色、光伏、电致发光、光催化、光电催化特性的材料。其中，光致变色材料较为特殊。在信息社会的大背景下，能够在1和0两个状态之间进行转换的材料在开关器件、信息存储等领域有着诱人的应用前景。在光致变色材料基础上集成其他性能即有可能实现特定性能的开关调控。光致变色是光诱导化合物产生颜色可逆变化的现象。可逆变化的物理化学特性是构成开关行为的重要基础。

光致变色材料按组分可分为三大类：有机光致变色材料、无机光致变色材料和有机-无机杂化光致变色材料。其中，有机光致变色材料属于研究较广的一类，研究较多的有二芳基乙烯、二噻吩乙烯、螺吡喃、螺噁嗪、苯并吡喃、俘精酸酐、偶氮化合物。有机光致变色材料中，化合物的结构变化主要包括断裂键的重组(均裂和异裂)、异构化或周环反应。无机光致变色材料的研究则相对较少，传统无机光致变色材料有金属卤化物、金属羰合物、金属氧化物等。无机光致变色材料中，化合物的结构变化一般通过金属离子价态的变化(也可简单地归结为晶格中的电子转移)或化合物分解和再化合来实现。有机–无机杂化光致变色材料则属于近几年来研究较热的一类光致变色材料。由于杂化材料中有机、无机组分间存在相互协同作用，这使得该类材料的结构变化更为丰富。这主要表现在：杂化结构中既可以存在像有机光致变色的结构变化，也可存在像无机光致变色的结构变化，同时也可能出现新颖的光致变色结构变化。

事实上，部分光致变色分子存在发光特性，但受常规有机合成的限制，光致变色分子的结构改性往往涉及断裂键的重组(均裂和异裂)、异构化或周环反应中心位置。以螺噁嗪为例，各种螺噁嗪结构的合成及改性均围绕芳香环展开，光致变色中心环附近基本无取代基，这直接影响光致变色、荧光等相关“构效关系”的确立。造成上述现象的原因在于螺环类化合物合成通过吲哚啉碘盐与亚硝基萘酚反应而成。为实现光致变色中心的取代改性，需在上述反应前驱体中引入取代基，这将大大增加反应难度。

2. 研究内容和预期目标

本课题主要研究光开关荧光分子的溶剂热合成，具体内容包括：

1、通过文献了解具有光开关功能的光致变色分子基本特性；

2、在已有实验结果基础上，实践利用溶剂热合成方法改性光致变色分子的方法：

3. 研究的方法与步骤

光致变色是光诱导化合物产生颜色可逆变化的现象。最常见的光致变色为：化合物在两种不同波长照射下产生结构的可逆转变，从而导致该化合物紫外-可见吸收光谱的可逆转变。本课题利用有机-无机杂化材料的设计组装合成以及单晶结构分析的研究方法，研究了有机-无机杂化（光致变色）材料的合成及其构效关系。相应的合成工作主要利用溶剂热反应、室温下的溶液反应两种方法展开。在合成一系列化合物的基础上，对所得化合物的单晶结构、性能及其构效关系作了研究。

本课题选取了两种较有代表性的螺恶嗪化合物so1、so2为研究对象，对以so1、so2为基础的有机-无机杂化光致变色材料的合成进行了探索与研究。2'位烷氧基取代化合物1、2和3.

4. 参考文献

[1]硕士论文：有机-无机杂化(光致变色)材料的合成、结构及性能研究.

[2]樊美公. 光化学基本原理与光子学材料科学[m]. 北京：科学出版社，2001，187～190.

[3]p.uznanski，c.amiens，b.donnadieu，etal. oxidation of photochromic spirooxazines by coinage metal cations. part i.reaction with agno3: formation and characterization of silver particles [j].new journal of chemistry，2001，25：1486～1494.

5. 计划与进度安排

1、2022年3月1日至2022年3月19日：（a）完成文献的收集及重点文献的阅读，完成指定文献的翻译；（b）完成实验方案的初步设计，掌握x-射线衍射、红外光谱仪、紫外可见分光光度计与荧光光谱仪使用原理及测试方法；(c) 完成开题报告及答辩ppt;（d）根据模板搭建毕业论文框架，撰写部分毕业论文内容，如前言、实验仪器/药品等内容。

2、2022年3月15日至2022年4月19日：（a）重复已有实验实现样品的合成，并进行简单的结构表征；（b）拓展现有实验实现新样品的合成。(c) 设计对比实验验，提出溶剂热改性反应可能的机理。

3、2022年4月20日至2022年5月20日：(a) 完成对溶剂热合成样品的吸收、荧光等基本性能测试与数据分析；(b) 对实验结果进行总结;（c）选取1-2例合成的样品制作喷墨打印墨水，利用喷墨打印技术实现合成样品的简单应用。