[發(fā)明專利]基于單分子的多重可控光反應(yīng)及其在信息存儲與讀取上的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811242224.8
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109694345B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐本忠;魏培發(fā)
• 申請（專利權(quán)）人: 香港科技大學(xué)
• 主分類號: C07D213/57
• 分類號: C07D213/57;C09K11/06;G11B7/1353
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 樊曉煥;張?zhí)K娜

本發(fā)明公開了一種氰基苯乙烯化合物，其結(jié)構(gòu)如下式(I)所示，其中X為陰離子，Y為烷基、烷氧基、芳基或其他功能性官能團(tuán)。它能夠通過調(diào)節(jié)聚集形貌的不同或者使用不同的激發(fā)光來得到多重可控的光反應(yīng)，也可以通過用具有不同空腔大小的環(huán)化合物來控制光二聚的速度，并且能用水凝膠的固液兩相催化反應(yīng)實現(xiàn)無需提純地大量制備光二聚產(chǎn)物。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光反應(yīng)領(lǐng)域，具體涉及一種氰基苯乙烯化合物和其響應(yīng)的光反應(yīng)、以及對其光反應(yīng)速度的控制和應(yīng)用。

背景技術(shù)

受大自然啟發(fā)，科學(xué)家一直在尋求新的方法來精確控制單分子體系中的反應(yīng)。光反應(yīng)由于具有很高的時空分辨率從而可以精確的以非侵入的方式來實現(xiàn)這個目標(biāo)而廣受歡迎。已經(jīng)有很多的光反應(yīng)基團(tuán)如偶氮苯，螺吡喃，蒽，香豆素，二芳基乙烯等被用來控制微觀的結(jié)構(gòu)或宏觀的性質(zhì)。就光反應(yīng)類型來說，主要分為順反異構(gòu)化，光環(huán)化和光二聚三種。之前很多的工作中都展現(xiàn)了對單一反應(yīng)的控制性，但是他們都是面臨“一個蘿卜一個坑”的問題。而這種單一性和不可控性極大的限制了這些反應(yīng)的應(yīng)用。如何實現(xiàn)單一體系的多重光反應(yīng)不僅在學(xué)術(shù)上有重要意義而且有利于這些反應(yīng)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。一個想法就是將各種不同的光響應(yīng)基團(tuán)通過化學(xué)合成或者超分子組裝整合到一個體系中，但是這種方式原理上可行，實際操作卻困難重重。比如有機(jī)方法的繁瑣合成與提純，光反應(yīng)波長的選擇性帶來的不確定性，超分子組裝體的不穩(wěn)定性，最重要的一點是如何讓這些不同的官能團(tuán)在一個體系中協(xié)調(diào)的工作。這些問題都極大的阻礙了單體系中可控光反應(yīng)的實現(xiàn)。

由于大部分的光反應(yīng)都會扭曲，破壞或者延長分子的共軛程度，因而這些反應(yīng)通常都會伴隨明顯的顏色或熒光的改變。而之前的絕大部分光反應(yīng)的工作都是基于聚集導(dǎo)致熒光淬滅(ACQ)的分子來展開的，這就意味著無法利用熒光看到在聚集態(tài)或者固態(tài)下發(fā)生的光反應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，我們的發(fā)明基于一種具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光性質(zhì)的氰基苯乙烯化合物，通過聚集形貌以及光源的控制實現(xiàn)該化合物的可控的光反應(yīng)，并且通過超分子組裝的方式來控制光二聚反應(yīng)的速度，以及利用凝膠實現(xiàn)大量制備光二聚體。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光性質(zhì)的氰基苯乙烯化合物，其特征在于具有下式(I)所示的結(jié)構(gòu)：

其中，X為陰離子，Y為烷基，烷氧基、芳基或其他功能性官能團(tuán)。

本發(fā)明還提供了一種制備所述氰基苯乙烯化合物的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

由化合物A和4-硼酸吡啶經(jīng)過Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)得到化合物B，以及；

化合物B與碘化鉀反應(yīng)先生成碘鹽后再通過離子交換得到不同陰離子的目標(biāo)化合物。本發(fā)明所述氰基苯乙烯化合物能夠響應(yīng)的光反應(yīng)類型主要為以下三種光反應(yīng)：順反異構(gòu)化反應(yīng)，光環(huán)化反應(yīng)和光二聚反應(yīng)。

對于所述氰基苯乙烯化合物，可以通過控制分子的聚集形貌或者選擇不同的光源進(jìn)行光照從而控制光反應(yīng)的類型。

具體地，通過可見光的照射可以在純有機(jī)溶劑中實現(xiàn)所述氰基苯乙烯化合物的順反異構(gòu)化反應(yīng)，在水體積含量為0％到70％的水和四氫呋喃的混合溶液中可以用紫外光進(jìn)行照射以實現(xiàn)光環(huán)化反應(yīng)，在水體積含量為70％到99％的水和四氫呋喃的混合溶液中可以用紫外光進(jìn)行照射以實現(xiàn)光二聚反應(yīng)。

優(yōu)選地，所用的可見光的光源為白熾燈，所用紫外光的光源為發(fā)射365nm波長紫外光的手提紫外燈。

另外，可以利用具有不同空腔大小的環(huán)化合物來控制光反應(yīng)的速度。

優(yōu)選地，所述環(huán)化合物選自以下物質(zhì)中任意一種或多種：環(huán)糊精，冠醚，杯芳烴，葫蘆脲，柱芳烴。

本發(fā)明還可以通過水凝膠來實現(xiàn)無需提純的大量制備光二聚產(chǎn)物。