[发明专利]热致色变和磁变的单分子有机功能材料及其制备和应用

说明书

本发明公开了可逆热致色变和磁变的单分子有机功能材料，该类化合物具有孔雀石绿和扭曲的四苯并齐齐巴宾碳氢类两种异构体结构特征，在一定范围内，随着温度变化，可以在单分子内实现电子转移和结构异构，从而实现化合物的颜色和磁性的变化。本发明还提出了上述化合物的制备方法。本发明提供的所述的单分子热致色变和磁变的有机功能材料，具有良好的化学和热稳定性，还具有良好的热致色变性能：例如，色变区间窄、色变明显、色彩鲜艳；此外，该有机功能材料还具有良好的热致磁变性能。

技术领域

本发明涉及功能材料领域，特别涉及热致色变和磁变的单分子有机功能材料。

背景技术

热致色变材料是指在受热或冷却时能发生颜色变化的一类化合物或混合物，是一类新兴的功能材料。按照色变的可逆性可分为可逆热致色变材料和不可逆热致色变材料，化合物是否具有可逆热致色变性主要取决于分子的自身结构。可逆热致色变材料是目前新兴的智能材料。近年来，研究和开发的可逆热致色变材料主要有液晶可逆热致色变材料、无机可逆热致色变材料(如过渡金属配合物、铬酸盐、钒酸盐、钨酸盐等)和有机可逆热致色变材料(如荧烷类、三苯甲烷类、双蒽酮类、吲哚啉苯酞类、螺环类、席夫碱类等)。与无机和液晶可逆热致色变材料相比，有机可逆热致色变材料具有色变区间窄、颜色组合自由、色变明显、色变温度可选择性较大、色彩鲜艳等优点，这些优势使其可用于商品防伪标识、热敏记录纸、制作色变油墨、织物印染、结热储能部件等领域。

有机可逆热致色变材料根据其组成的不同可分为单一组分化合物材料和多组分复配物材料，单一组分化合物材料是指一种化合物受热后发生结构变化而产生的热致色变现象；多组分复配物材料是指与适当的化合物混合，受热时混合物之间发生反应而产生热致色变现象。常见有机可逆热致色变材料的热致色变机理主要有分子间和分子内的机理。单一组分化合物材料采用分子内的结构变化机理，一种是分子内质子转移机理，这类色变机理是升高温度，热致色变材料分子中质子发生转移，引起分子结构改变而产生可逆热致色变现象。一种是立体结构变化机理，即升高温度时化合物立体结构发生变化导致光学吸收蓝移或红移从而产生的可逆热致色变。有些有机可逆热致色变材料还可以通过晶型转化机理、分子开环机理等发生热致色变。当前，由于已开发的有机可逆热致变色材料大多是由显色剂、发色剂以及溶剂性物质制备的变色复配物，制备工艺复杂，成本较高。此外，这种复配物在变色温度以上时会熔融为液态，导致有效组分流失；而且由于复配物经常直接暴露于外界环境中，易受溶剂、酸碱等物质影响，因此寻求一种化学稳定性良好、热稳定性优异且制备工艺简单，成本低廉，各项应用性能优异的可逆热致色变材料显的尤为迫切和需要。

另一方面，近年来，随着磁性材料的发展，相继发现了不含磁性金属元素的纯有机磁性化合物。分子磁性材料的研究迅速发展为跨学科的前沿领域之一，已经引起了许多科研工作者的兴趣。有机磁性材料具有比重轻、透光性好、溶于普通溶剂、可塑性强、易于加工成型等优良的性质，适合做多功能材料，如航天材料、微波吸收材料、光磁开关材料、电磁屏蔽材料、磁记录材料和生物兼容材料等。同时，分子磁性材料也揭示了分子结构与磁性质之间的关联性，因此，合成具有磁性的分子材料在多个学科领域中都有重要的研究意义。

发明内容

为解决现有技术的问题，本发明公开了一类新型热致色变和磁变的单分子有机功能材料，旨在提供一种具有全新结构、具有良好稳定性和变温性能优异，且具有热致磁变性能的有机功能材料。

本发明第二目的在于，提供所述的有机功能材料的制备方法。

本发明第三目的在于，提供所述的有机功能材料的应用。

热致色变和磁变的单分子有机功能材料，具有式1结构通式：