专利名称：2，2－二芳基萘并吡喃类化合物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及有机光致变色材料，特别是一种2，2-二芳基萘并吡喃类化合物及其制备方法。
背景技术：
萘并吡喃类化合物产率高，原料易得，合成工艺简单，光密度高，引起人们得关注，相继有杂环并吡喃类化合物、稠环并吡喃化合物研究成功，发表大量的论文和专利，例如，日本化学会编的“有机光致变色化学”(化学会编，1996年，P28)，2001年樊美公编的“光化学基本原理和光子学材料科学”一书中(P221-226)总结了近年来发表的论文和专利情况；新的专利WO9110,571，特开平11-116565，特开平6-199827，等；孟继本研究组2000年在高等学校化学学报上(2000，Vol 21(5)，717-720)也发表了有关萘并吡喃类光致变色化合物的研究。它们被广泛用于光信息存储，光记录材料，防伪识别材料，装饰材料，纺织品印染材料，太阳镜变色材料等。
发明内容
本发明目的是提供一种2，2-二芳基萘并吡喃类化合物及其制备方法，它是固体状态下光致变色化合物。本发明改进了合成方法，提高了产率，合成工艺简单，光密度高。
本发明2，2-二芳基萘并吡喃类化合物具有如下的结构通式 其中M是带一个或两个取代基的苯环、带有一个取代基的萘环或不带取代基的联苯环、噻吩环或二苯醚环，取代基R’为氢、甲基、甲氧基、三氟甲基、甲硫基、叔丁基、乙炔基或卤素。
本发明的2，2-二芳基萘并吡喃固态光致变色化合物用下述合成方法制备的。
第一步，母体萘并吡喃二酮的合成，用以下方法合成 以上合成路线反应的温度均为回流状态，反应时间1-3小时。
第二步，2，2-二芳基萘并吡喃的合成制备，按以下反应式进行
将第一步操作中制得的母体萘并吡喃二酮溶于苯，再按物质的量1∶4～5的比例与芳香环格氏试剂混合，在回流状态下反应4-6个小时，经柱层析分离后即可得到光致变色化合物。
光致变色材料的检测其方法是将上述制的功能光致变色材料，溶于二氯甲烷、丙酮等有机溶剂，将溶液均匀涂布在(白布、玻璃等)固体载体上，在紫外光或太阳光照射下可观察到它的变色现象。
本发明的功能变色材料被用于防伪技术的领域中，具体的应用方法是把合成好的功能变色材料加入特殊的连接料、溶剂、相应助剂，配制加工成各种不同类型的印刷油墨或印油；通过印刷或盖印，印制成功能变色防伪标记；用日光或紫外灯照射下可以检测出它的光致变色防伪性能。
本发明的光致变色材料的特点是固态下光致变色，合成工艺简单，产率高，光密度高，价格便宜。还具有色率比较高，退色速率可调的特点。可以用于光信息存储、光记录材料，还可用于防伪识别材料、装饰材料、纺织品印染材料、变色太阳镜材料等。
具体实施例方式
实施例12，2-二(4-叔丁基苯基)萘并吡喃的合成合成2，2-二(4-叔丁基苯基)萘并吡喃的反应如下 化合物1(1)对叔丁基苯基溴化镁的制备.
在装有电磁搅拌、回流冷凝管、恒压滴液漏斗的100毫升四口瓶中，加0.72克(0.03mol)的镁屑和干燥乙醚。向烧瓶内加入一小粒碘，反应液呈红棕色，将6.39克对溴叔丁基苯的乙醚溶液20ml放入50ml的恒压滴液漏斗中，滴入约0.5毫升对溴叔丁基苯的乙醚溶液，搅拌，电吹风加热，碘的颜色消失，溶液呈浅灰色，微沸状态下，将其余的对溴叔丁基苯的乙醚溶液滴加进去，剧烈搅拌，反应液呈灰黄色。滴完后，继续加热回流1小时。
(2)2，2-二(4-叔丁基苯基)萘并吡喃的合成在上面制备好的对叔丁基苯基溴化镁的溶液中回流状态下滴加溶于40毫升的干燥四氢呋喃的0.98克(0.005mol)萘并吡喃-2-酮的溶液，需1小时。滴加完毕后继续加热回流用TLC薄层板监测反应的进行，至原料点基本消失后(需4小时)，停止回流。冷却后，加入乙醚萃取，分液，合并有机层，无水硫酸镁干燥。旋转蒸发除去溶剂后，烧瓶底为棕红色固体，重结晶得产物。收率36％，m.p.194-195℃。1HNMR(CDCl3)(ppm)1.27(s，18H，2(CH3)3)，6.28(d，1H，C＝CH)，7.20-7.72(m，14H，ArH)，7.93(d，1H，C＝CH)。元素分析分子式C33H34O2，计算值(％)C，88.79，H，7.62；实测值(％)C，88.51，H，7.61。
实施例22，2-二(3-氟-4-甲氧基苯基)萘并吡喃的合成合成2，2-二(3-氟-4-甲氧基苯基)萘并吡喃的反应式如下 化合物2(1)3-氟-4-甲氧基苯基溴化镁的制备在装有电磁搅拌、回流冷凝管、恒压滴液漏斗的100毫升四口瓶中，加0.72克(0.03mol)的镁屑和干燥乙醚。向烧瓶内加入一小粒碘，反应液呈红棕色，将6.15克2-氟-4-溴苯甲醚的乙醚溶液20毫升放入50ml的恒压滴液漏斗中，滴入约0.5毫升2-氟-4-溴苯甲醚的乙醚溶液，搅拌，电吹风加热，碘的颜色变浅，在微沸状态下，将其余的2-氟-4-溴苯甲醚的乙醚溶液滴加进去，剧烈搅拌，反应液呈米黄色。滴完后，继续加热回流1小时。镁全部消失。
(2)2，2-二(3-氟-4-甲氧基苯基)萘并吡喃的合成在上面制备好的3-氟-4-甲氧基苯基溴化镁的溶液中回流状态下滴加溶于40毫升干燥四氢呋喃的0.98克(0.005mol)萘并吡喃-2-酮，需1小时。滴加完毕后继续加热回流用TLC薄层板监测反应的进行，至原料点基本消失后(需6小时)，停止回流。冷却后，加入乙醚萃取，分液，合并有机层，无水硫酸镁干燥。旋转蒸发除去溶剂后，剩余有机物为红棕色液体，用石油醚/乙醚作洗脱剂，进行柱层析，洗脱液中白色晶体析出，将晶体收集，收率41％，m.p132-134℃。1HNMR(CDCl3)(ppm)3.85(s，6H，2-OCH3)，6.12(d，1H，C＝CH)，6.71-6.96(m，12H，ArH)，7.95(d，1H，C＝CH)。元素分析分子式C27H20F2O3，计算值(％)C，75.34，H，4.65；实测值(％)C，75.20，H，4.52。
实施例32，2-二(4-甲硫苯基)萘并吡喃的合成合成2，2-二(4-甲硫苯基)萘并吡喃的反应如下 化合物3(1)4-甲硫苯基溴化镁的制备在装有电磁搅拌、回流冷凝管、恒压滴液漏斗的100毫升四口瓶中，加0.72克(0.03mol)的镁屑和干燥乙醚。向烧瓶内加入一小粒碘，反应液呈红棕色，将6.03克4-甲硫苯的乙醚溶液20毫升放入50ml的恒压滴液漏斗中，滴入约0.5毫升4-甲硫苯的乙醚溶液，搅拌，电吹风加热，反应液仍为红棕色，在微沸状态下，慢慢将其余4-甲硫苯的乙醚溶液滴加进去，剧烈搅拌，反应液先变为灰黄色。滴完后，继续加热回流1小时，镁几乎全部消失。
(2)2，2-二(4-甲硫苯基)萘并吡喃的合成在上面制备好的4-甲硫苯基溴化镁的溶液中回流状态下滴加溶于40毫升干燥四氢呋喃的0.98克(0.005mol)萘并吡喃-2-酮，需1小时。滴加完毕后继续加热回流用TLC薄层板监测反应的进行，至原料点基本消失后(需6小时)，停止回流。冷却后，加入氯仿萃取，分液，合并有机层，无水硫酸镁干燥。旋转蒸发除去溶剂后，剩余有机物为红棕色液体，用石油醚/乙醚为洗脱剂，进行柱层析，洗脱液中有浅黄色晶体析出，收集晶体，收率36％，m.p142-143℃。1H.NMR(CDCl3)(ppm)2.43(s，6H，SCH3)，6.17(d，1H，C＝CH)，7.14-7.71(m，14H，ArH)，7.93(d，1H，C＝CH)。元素分析分子式C27H22OS2，计算值(％)C，76.06，H，5.16；实测值(％)C，76.28，H，4.68。
实施例42，2-二(2-甲氧基-1-萘基)萘并吡喃的合成合成2，2-二(2-甲氧基-1-萘基)萘并吡喃的反应式如下 化合物4(1)2-甲氧基-1-萘基溴化镁的制备.
在装有电磁搅拌、回流冷凝管、恒压滴液漏斗的100毫升四口瓶中，加1.5克(0.0625mol)的镁屑和干燥乙醚。向烧瓶内加入一小粒碘，反应液呈红棕色，将4.503克(19mmol)1-溴-2-萘甲醚的乙醚溶液20ml放入50ml的恒压滴液漏斗中，滴入约0.5毫升的1-溴-2-萘甲醚乙醚溶液，开动搅拌，电吹风加热，碘的颜色消失，溶液呈浅灰色，微沸状态下，慢慢将其余的对溴叔丁基苯的乙醚溶液滴加进去，剧烈搅拌，反应液呈灰黄色。滴完后，继续加热回流1小时。
(2)2，2-二(2-甲氧基-1-萘基)萘并吡喃的合成在上面制备好的2-甲氧基-1-萘基溴化镁的溶液中回流状态下滴加溶于40毫升的干燥四氢呋喃的0.98克(0.005mol)萘并吡喃-2-酮的溶液，需1小时。滴加完毕后继续加热回流用TLC薄层板监测反应的进行，至原料点基本消失后(需4小时)，停止回流。冷却后，加入乙醚萃取，分液，合并有机层，无水硫酸镁干燥。用氯仿/乙醚作洗脱剂，进行柱层析，将溶剂旋干，得白色粉末，氯仿/石油醚重结晶，得到白色结晶，m.p.134-135℃，收率12％。1HNMR(CDCl3)(ppm)3.90(s，6H，2-OCH3)，7.74-7.78(m，20H，ArH)。元素分析分子式C35H26O3，计算值(％)C，85.02，H，5.26；实测值(％)C，84.88，H，4.88。
实施例52，2-二(2-噻吩基)萘并吡喃的合成合成2，2-二(2-噻吩基)萘并吡喃的反应式如下
化合物5(1)2-噻吩基溴化镁的制备在装有电磁搅拌、回流冷凝管、恒压滴液漏斗的100毫升四口瓶中，加0.72克(0.03mol)的镁屑和干燥乙醚。向烧瓶内加入一小粒碘，反应液呈红棕色，将4.89克(0.03mol)2-溴噻吩的乙醚溶液20毫升放入50ml的恒压滴液漏斗中，滴入约0.5毫升2-溴噻吩的乙醚溶液，开动搅拌，电吹风加热，反应液仍为红棕色，在微沸状态下，慢慢将其余2-溴噻吩的乙醚溶液滴加进去，剧烈搅拌，反应液先变为灰黄色。滴完后，继续加热回流1小时，镁几乎全部消失。
(2)2，2-二(2-噻吩基)萘并吡喃的合成在上面制备好的2-噻吩基溴化镁的溶液中回流状态下滴加溶于40毫升干燥四氢呋喃的0.98克(0.005mol)萘并吡喃-2-酮，需1小时。滴加完毕后继续加热回流用TLC薄层板监测反应的进行，至原料点基本消失后(需6小时)，停止回流。冷却后，加入氯仿萃取，分液，合并有机层，无水硫酸镁干燥。旋转蒸发除去溶剂后，剩余有机物为红棕色液体，用氯仿/石油醚作洗脱剂，进行柱层析，将溶剂旋干，得白色粉末，无水甲醇重结晶，得到灰白色晶体，收率60％，m.p138-139℃。1HNMR(CDCl3)(ppm)6.2-6.3(d，1H，C＝CH)，7.9(d，1H，C＝CH)，7.3-7.6(m，6H，ArH)，7.8-8.1(m，6H，噻吩环H)。元素分析分子式C21H14O2S2，计算值(％)C，72.83，H，4.05；实测值(％)C，72.97，H，4.01。
权利要求
1.一种2，2-二芳基萘并吡喃类化合物，其特征在于它具有以下的结构通式 其中，M是带一个或两个取代基的苯环、带有一个取代基的萘环或不带取代基的联苯环、噻吩环或二苯醚环，所述的取代基R’为氢、甲基、甲氧基、三氟甲基、叔丁基、乙炔基或卤素。
2.按照权利要求1所述的2，2-二芳基萘并吡喃类化合物，其特征在于它是2，2-二(4-叔丁基苯基)萘并吡喃、2，2-二(3-氟-4-甲氧基苯基)萘并吡喃、2，2-二(4-甲硫苯基)萘并吡喃、2，2-二(2-甲氧基-1-萘基)萘并吡喃或2，2-二(2-噻吩基)萘并吡喃。
3.权利要求1所述的2，2-二芳基萘并吡喃类化合物的制备方法，其特征在于采用以下方法合成第一步，母体萘并吡喃二酮的合成，用以下方法合成 以上合成路线反应的温度均为回流状态，反应时间1-3小时；第二步，2，2-二芳基萘并吡喃的合成制备，按以下反应式进行 将第一步操作中制得的母体萘并吡喃二酮溶于四氢呋喃，再按摩尔比为1∶4～8的比例与芳香环格氏试剂混合，在回流状态下反应4-6个小时，经柱层析分离后即可得到光致变色化合物。
全文摘要
本发明涉及2，2－二芳基萘并吡喃类化合物及其制备方法，属于固体状态下光致变色的功能材料，具有以下的结构通式，其中M是带一个或两个取代基的苯环、带有一个取代基的萘环和不带取代基的联苯环、噻吩环、二苯醚环，R’为氢、甲基、甲氧基、三氟甲基、硫甲基、叔丁基、乙炔基、卤素等。它是固体状态下的光致变色化合物，可以用于光信息存储、光记录材料，还可用于防伪识别材料、装饰材料、纺织品印染材料、变色太阳镜材料等。本发明的光致变色化合物固体状态光致变色是最突出特点，合成工艺简单，价格低廉，色率比较高，退色速率可调是所具有的另外特点。
文档编号C07D311/00GK1634916SQ200410072350
公开日2005年7月6日 申请日期2004年10月20日 优先权日2004年10月20日
发明者孟继本, 黄华鸣, 付亿方, 谈廷风, 陈培丽, 高用彬 申请人:南开大学