一种光致变色化合物及其制备方法与应用

摘要

本发明公开了一种光致变色化合物，其结构如式A所示，其中，R是荧光基团，为取代的或未取代的萘，蒽，氧杂蒽，芘，1,8‑萘酰亚胺，香豆素或吡喃腈，R上的取代基为C1～4烷基、卤素、羟基、C1～4烷氧基或C1～4烷胺基；X是氧，Y是C(CH3)2；或者X是N(CH3)，Y是C(O)；本发明还公开了所述光致变色化合物的异构体，及其与异构体的混合物，还公开了所述光致变色化合物的制备方法与应用。所述光致变色化合物的变色基团的最大吸收波长在可见光区，而荧光基团的最大吸收波长在紫外区及近可见光区，有效避免了两种基团最大吸收波长的重叠。所述光致变色化合物在紫外和可见光区具有显著特殊的吸收和发射特性，可以制作光致变色荧光开关和分子逻辑门。

权利要求

1.一种光致变色化合物，其结构如式A所示，其中，R是荧光基团，为取代的或未取代的萘，蒽，芘，1,8-萘酰亚胺，氧杂蒽，香豆素或吡喃腈，R上的取代基为C1～4烷基、卤素、羟基、C1～4烷氧基或C1～4烷胺基；

X是氧，Y是C(CH3)2；或者

X是N(CH3)，Y是C(O)。

2.根据权利要求1所述的光致变色化合物，其特征在于，R是

3.根据权利要求2所述的光致变色化合物，其特征在于，其为

4.一种权利要求1所述的光致变色化合物的异构体，其结构如式B所示，其中R、X和Y的定义如权利要求1所述。

5.一种权利要求1所述的光致变色化合物及其权利要求4所述的异构体的混合物。

6.制备权利要求1或2所述的光致变色化合物的方法，合成路线如下：其中，R、X和Y的定义如权利要求1或2所述；合成过程包括步骤：(a)在钯催化和碱条件下化合物1与联硼酸频那醇酯反应得到化合物2；

(b)在钯催化和碱条件下化合物2与5-溴吲哚啉通过suzuki偶联反应得到化合物3；

(c)化合物4与糠醛反应得到化合物5；

(d)化合物5和化合物3反应得到目标产物A。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(a)中，化合物1和联硼酸频那醇酯的摩尔比为1:1～1.3，催化剂为[1,1'-双(二苯基膦基)二茂铁]二氯化钯，碱为醋酸钾，溶剂为1,4-二氧六环，反应温度为90～101℃；

步骤(b)中，5-溴吲哚啉和化合物2的摩尔比为1:1～1.3，催化剂为四三苯基膦钯，碱为碳酸钾，溶剂为1,4-二氧六环和水，反应温度为90～101℃；

步骤(c)中，糠醛和1,3-二甲基巴比妥酸的摩尔比为1:1～1.3，溶剂为水，室温反应；

步骤(d)中，化合物3和化合物5的摩尔比1:1～1.3，溶剂为二氯甲烷或氯仿，回流反应。

8.根据权利要求1所述的光致变色化合物在分子信息存储中的应用，其特征在于，利用所述光致变色化合物在有机溶剂中的光致变色反应构建光致变色荧光开关或分子逻辑门。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述有机溶剂为二氯甲烷，氯仿，四氯化碳，四氢呋喃，乙腈，甲醇或乙醇；所述光致变色反应的变色条件为可见光照6min，发生完全变色；再于避光45min或加热2～5min，恢复原色。

10.根据权利要求1所述的光致变色化合物在光致变色荧光染料中的应用。

说明书

一种光致变色化合物及其制备方法与应用

技术领域

[0001] 本发明属于光致变色材料技术领域，具体涉及一种光致变色化合物及其制备方法与应用。

背景技术

[0002] 光致变色化合物的变色现象基本上是由化合物发生光异构、键断裂或者氧化还原和二聚而引起的。其中，以Donor-Acceptor Stenhouse Adducts(DASA)为代表的三烯类化合物是一类优良的光致变色化合物，尤其是在450-750nm的范围内可以发生4∏电环化作用，使其从有色变无色，并且在多种有机溶剂中可以通过加热或者避光，再从无色变有色(Hemmer J R,Poelma S O,Treat N,et al.Tunable Visible and Near Infrared Photoswitches.J.Am.Chem.Soc.,2016,138:13960-13966.)。DASA类光致变色材料具有对可见光敏感、灵敏度高，反应速度快、电子转移速率快等优点，在技术领域：如生物传感器，分子开关，信息存储等方面有着十分广泛的应用前景。

[0003] 荧光基团是一类可吸收短波，使其电子从基态跃迁到高能级，再从高能级跃迁到低能级，从而释放出能量，发射出荧光的基团。在化学和生物学领域，荧光技术受到的关注日益增多，相比于其他类型的光学测量来说更为简单方便，其灵敏度高、测量速度快，但只有少数化合物产生荧光，所以将荧光响应基团引入到特定化合物中来检测其特殊的物理化学性质。

[0004] 光致变色荧光开关是一种重要的荧光开关，受到研究人员越来越多的研究。在这样的荧光体系中，在光辐射下或者光致变色基团热消色作用下荧光的发射通过光致变色基团可逆的光致变色反应来达到增强和消弱，即“开”和“关”。荧光的增强或消弱是通过基团和光致变色基团之间的能量转移或电子转移机理来实现的。常见的光致变色荧光开关有三种形式，即光致变色基团和荧光基团通过化学键连在一起形成有机化合物、光致变色基团和荧光基团一起掺杂在聚合物基质中和把两种基团直接通过化学键接枝在聚合物链上。

[0005] 分子逻辑门是AriehAviram提出的一个飞跃性和突破性的设想——即在分子水平上建立和执行逻辑操作。分子水平上的二进制现象逐渐被人们所认知。自de Silva报道了第一个分子型AND逻辑门以来，分子逻辑门的研究取得了巨大的进展。相对于传统半导体，在分子水平上构建逻辑操作最大的优势在于尺度下、可重构性好，将可以被外界条件如光、pH、电或化学输入激活的化学分子或生物分子作为功能元件，构建分子逻辑门的研究已经得到了广泛关注。

[0006] 但是，大多数光致变色基团，例如螺吡喃、二噻吩乙烯、二苯乙烯和偶氮苯等基本在紫外光区域存在最大吸收波长，而荧光基团的最大吸收基本也在紫外区域，而发射也在400-500nm左右，两类基团波长的重叠区域会降低对光致变色荧光开关的效果。所以，需要设计合成两种互不重叠波长的基团，通过共价键的方式相连，从而达到预期的效果，当然这也是大多数光致变色荧光开关设计的关键所在。此外，由于荧光基团与光致变色基团分别有不同的吸收波长，那么通过调节两种不同波长的输入形式，达到两种不同状态的输出形式，即可以作为优良的光控分子逻辑门。

发明内容

[0007] 本发明的第一个目的是提供一种新颖的具有荧光基团的光致变色化合物，以克服现有的光致变色荧光开关技术上所存在的缺点与不足。

[0008] 本发明提供的光致变色化合物的结构如式A所示，

[0009]

[0010] 其中，R是荧光基团，为取代的或未取代的萘，蒽，氧杂蒽，芘，1,8-萘酰亚胺，香豆素或吡喃腈，R上的取代基为C1～4烷基、卤素、羟基、C1～4烷氧基或C1～4烷胺基；其中C1～4烷基可以是甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基和/或叔丁基，卤素可以是氟、氯和/或溴、C1～4烷氧基可以是甲氧基、乙氧基、叔丁氧基等等，C1～4烷胺基可以是甲胺基、乙胺基、叔丁氨基等等；

[0011] X是氧，Y是C(CH3)2，此时结构为

[0012]

[0013] 或者，X是N(CH3)，Y是C(O)，此时结构为

[0014]

[0015] 优选的，R是

[0016]

[0017] 进一步的优选化合物如A1和A2，

[0018]

[0019] 本发明的结构如式A的化合物中具有三烯结构(DASA部分)，溶解后在可见光照射下可发生闭环反应，形成结构如式B的异构体，而避光或者加热条件下会逆向开环回到初始态，A和B之间的可逆反应如下，

[0020]

[0021] 上述可逆的反应即为光致变色反应，其中结构如式A的化合物与其异构体B的颜色和荧光等光学性能不同，因此反应时也伴随着颜色或荧光的变化。

[0022] 比如化合物A1，可发生如下可逆反应，

[0023]

[0024] 化合物A1固体状态为蓝色粉末，溶于有机溶剂如二氯甲烷中可得到蓝色溶液，而经可见光(630nm)照射后异构化为化合物B1，转变过程颜色逐渐变浅直至无色。因此化合物A1溶于有机溶剂通常是以两种异构体A1和B1的混合物存在。

[0025] 再比如化合物A2，可发生如下可逆反应，

[0026]

[0027] 化合物A2固体状态为绿色粉末，溶于有机溶剂如二氯甲烷中可得到绿色溶液，而经可见光(630nm)照射后异构化为化合物B2，溶液颜色逐渐转变为黄色。

[0028] 本发明的第二个目的是提供制备所述的光致变色化合物的方法，合成路线如下：

[0029]

[0030] 其中，R、X和Y的定义如前所述；合成过程包括步骤：

[0031] (a)在钯催化和碱条件下化合物1与联硼酸频那醇酯反应得到化合物2；

[0032] (b)在钯催化和碱条件下化合物2与5-溴吲哚啉通过suzuki偶联反应得到化合物3；

[0033] (c)化合物4与糠醛反应得到化合物5；

[0034] (d)化合物5和化合物3反应得到目标产物A。

[0035] 所述方法的一些较佳实施例中，

[0036] 步骤(a)中，化合物1和联硼酸频那醇酯的摩尔比为1:1～1.3优选1:1.2，催化剂为[1,1'-双(二苯基膦基)二茂铁]二氯化钯，碱为醋酸钾，溶剂为1,4-二氧六环，反应温度为90～101℃优选100℃；

[0037] 步骤(b)中，5-溴吲哚啉和化合物2的摩尔比为1:1～1.3优选1:1.2，催化剂为四三苯基膦钯，碱为碳酸钾，溶剂为1,4-二氧六环和水，反应温度为90～101℃优选100℃；

[0038] 步骤(c)中，化合物4为1,3-二甲基巴比妥酸或米氏酸，与糠醛室温下即可反应，糠醛和1,3-二甲基巴比妥酸的摩尔比为1:1～1.3优选1:1.1，溶剂为水，室温反应；

[0039] 步骤(d)中，化合物3和化合物5的摩尔比1:1～1.3优选1:1.2，溶剂为二氯甲烷或氯仿，回流反应。

[0040] 本发明的第三个目的是提供所述的光致变色化合物的应用。

[0041] 所述的光致变色化合物可用于分子信息的存储，具体的，所述光致变色化合物可溶于大多数有机溶剂，利用其在有机溶剂中的光致变色反应可构建光致变色荧光开关或分子逻辑门。

[0042] 优选的，所述有机溶剂为二氯甲烷，氯仿，四氯化碳，四氢呋喃，乙腈，甲醇或乙醇。

[0043] 优选的，所述光致变色反应的变色条件为可见光照6min，发生完全变色；再于避光45min或加热2～5min，恢复原色。

[0044] 所述的光致变色化合物因其光致变色反应，还可用于光致变色荧光染料中。

[0045] 本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

[0046] 1、本发明独创性地基于5-溴吲哚啉母体、1,3-二甲基巴比妥酸或米氏酸和糠醛，设计合成了一系列具有荧光基团的光致变色化合物，所述光致变色化合物的变色基团(DASA部分)的最大吸收波长在可见光区(550-700nm)，而荧光基团的最大吸收波长在紫外区和近可见光区(300-450nm)，有效避免了两种基团最大吸收波长的重叠。所述光致变色化合物溶解后在可见光照条件下，DASA部分会发生异构化，其颜色随之改变；而在紫外光照射下，其荧光团部分会发射荧光，以此利用光致变色荧光分子在紫外和可见光区具有显著特殊的吸收和发射特性，可以制作光致变色荧光开关和分子逻辑门。而且本发明的光致变色化合物溶解性较佳，可溶于大多数有机溶剂，便于构建新型可逆光致变色荧光开关和分子逻辑门。

[0047] 2、本发明的制备方法简单、原料价廉易得、合成步骤少、合成条件温和，产率较高，溶解性好，易于产业化等优势。

附图说明

[0048] 图1是化合物A1转化光稳态过程的核磁共振氢谱的局部对比图；

[0049] 图2是化合物A1的二氯甲烷溶液在可见光照不同时间后的紫外吸收光谱图；

[0050] 图3是化合物A1的二氯甲烷溶液避光放置不同时间后的紫外吸收光谱图；

[0051] 图4是化合物A1的二氯甲烷溶液在可见光照不同时间后的荧光光谱图；

[0052] 图5是化合物A1的二氯甲烷溶液避光放置不同时间后的荧光光谱图；

[0053] 图6是化合物A2的二氯甲烷溶液在可见光照不同时间后的紫外吸收光谱图；

[0054] 图7是化合物A2的二氯甲烷溶液避光放置不同时间后的紫外吸收光谱图；

[0055] 图8是化合物A2的二氯甲烷溶液在可见光照不同时间后的荧光光谱图；

[0056] 图9是化合物A2的二氯甲烷溶液避光放置不同时间后的荧光光谱图。

具体实施方式

[0057] 以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。

[0058] 实施例1化合物A1的合成

[0059] 合成路线

[0060]

[0061] (a)：化合物2(9-蒽硼酸频哪醇酯)的合成

[0062] 取9-溴蒽(1.7g，6.6mmol)，联硼酸频那醇酯(2g，7.9mmol)溶于1,4-二氧六环(20mL)中，将无水醋酸钾(1.9g，19.8mmol)和[1,1'-双(二苯基膦基)二茂铁]二氯化钯(0.6g，0.7mmol)，加入到上述体系中，100℃加热回流2h，TLC(薄层色谱)跟踪监测反应至完全。抽滤，旋蒸去除1,4-二氧六环，用饱和食盐水洗，二氯甲烷萃取三次，有机相合并后用无水硫酸钠干燥，旋干，柱层析分离(洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯＝100:1)，得到浅黄色粉末，即化合物2(1.8g，产率90％)。

[0063] (b)：化合物3(5-(9-蒽基)吲哚啉)的合成

[0064] 取化合物2(1.0g，3.3mmol)溶于1,4-二氧六环(5mL)中，加入5-溴吲哚啉(0.54g，2.8mmol)和四三苯基膦钯(0.6g,0.03mmol)，再将饱和碳酸钾溶液(5mL)，加入到上述体系中，100℃加热回流2h，TLC跟踪监测反应至完全。抽滤，旋蒸去除1,4-二氧六环，用饱和食盐水洗，二氯甲烷萃取三次，有机相合并后用无水硫酸钠干燥，旋干，柱层析分离(洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯＝10:1)，得到浅黄色粉末，即化合物3(1.1g，产率85％)。

[0065] (c)：化合物5的合成

[0066] 将1,3-二甲基巴比妥酸4(5g，32.0mmol)置于圆底烧瓶中，加入糠醛(3.1g，30mmol)和10mL水。室温反应1h后，TLC跟踪监测至反应完成，抽滤，固体水洗两次，真空干燥得黄色固体，即化合物5(7.6g，产率95％)。

[0067] (d)：化合物A1的合成

[0068] 将化合物3(1g，3.4mmol)溶于5mL无水二氯甲烷中，室温条件下加入化合物5(0.94g，4.0mmol)，升温至36℃回流反应4h。TLC跟踪监测至反应完成，柱层析分离(洗脱剂为石油醚：二氯甲烷：乙酸乙酯＝100:10:1)，得到深蓝色粉末，即化合物A1(1.26g，产率70％)。HRMS(ESI):Formula Calc.Mass[M-H]-Mass[M-H]-

[0069] C33H27N3O4528.1923 528.1921

[0070] 化合物A1会发生光致变色反应，溶解后在可见光照射下可发生闭环反应，形成如下所示的异构体B1，而避光或者加热条件下会逆向开环回到初始态，

[0071]

[0072] 测定核磁共振氢谱过程中，将化合物溶于氘代试剂CDCl3后，自然光照后将逐渐转变为异构体B1，以下即为混合物A1和B1的核磁氢谱的解析数据。

[0073] 1HNMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm)1H NMR(CDCl3,400MHz,298K),δ(ppm):12.70(s,0.4H),8.52(s,0.4H),8.46(s,1H),8.05(d,0.4H),8.02(d,1H),7.82(q,0.5H),7.8(d,1H),
7.72(m,2H),7.67(d,0.4H),7.65～7.62(m,1H),7.53(m,2H),7.51～7.43(m,1.6H),7.39～
7.34(m,1.4H),7.17(d,1H),7.07(m,0.5H),6.51(d,0.6H),3.73(m,0.6H),3.39(m,0.6H),
3.31(m,0.6H),3.49(s,3H),3.39(t,2H),3.24(s,3H),3.17(t,2H)。

[0074] 上述数据中，δ＝12.70为化合物A1羟基上的活泼氢的位移，δ＝8.52、8.05、7.67、7.34为化合物A1三烯上的氢的位移，而δ＝7.50，6.51，3.73，3.39，3.31则为异构体B1上三烯关环后的氢的位移，由此可知化合物A1和异构体B1的摩尔比为2:3。

[0075] 图1是光照前后的氢谱的局部对比图，上面的谱图为化合物A1溶解后即时测得的谱图，下面的谱图为通过4h可见光照射后达到光稳态后测得的谱图，可以发现有多组特征峰的峰值降低或有新峰的出现和旧峰的消失，最终达到光稳态，特征峰δ＝8.52(H1)，8.05(H2)，7.67(H4)，7.34(H9)降低，这些是三烯上的氢，光照成环后，该结构消失。生成异构体B1后对应的在δ＝7.50(H6)，6.51(H11)，3.73(H12)，3.39(H13)，3.31(H14)的峰有所增强。

[0076] 实施例2化合物A2的合成

[0077] 合成路线

[0078]

[0079] (a)：化合物7(N-正丁基-1,8-萘酰亚胺硼酸频哪醇酯)的合成

[0080] 取4-溴-N-乙基-1,8-萘酰亚胺(2.2g，6.6mmol)，联硼酸频那醇酯(2g，7.9mmol)溶于1,4-二氧六环(20mL)中，将无水醋酸钾(1.9g，19.8mmol)和[1,1'-双(二苯基膦基)二茂铁]二氯化钯(0.6g，0.7mmol)，加入到上述体系中，100℃加热回流2h，TLC(薄层色谱)跟踪监测反应至完全。抽滤，旋蒸去除1,4-二氧六环，用饱和食盐水洗，二氯甲烷萃取三次，有机相合并后用无水硫酸钠干燥，旋干，柱层析分离(洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯＝100:1)，得到浅黄色粉末，即化合物7(2.1g，产率85％)。

[0081] (b)：化合物8(5-(N-正丁基-1,8-萘酰亚胺基)吲哚啉)的合成

[0082] 取化合物7(1.0g，2.6mmol)溶于1,4-二氧六环(5mL)中，加入5-溴吲哚啉(0.54g，2.8mmol)和四三苯基膦钯(0.6g,0.3mmol)，再将饱和碳酸钾溶液(5mL)，加入到上述体系中，100℃加热回流2h，TLC跟踪监测反应至完全。抽滤，旋蒸去除1,4-二氧六环，用饱和食盐水洗，二氯甲烷萃取三次，有机相合并后用无水硫酸钠干燥，旋干，柱层析分离(洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯＝10:1)，得到浅黄色粉末，即化合物8(0.8g，产率80％)。

[0083] (c)：化合物10的合成

[0084] 将米氏酸9(5g，35.0mmol)置于圆底烧瓶中，加入糠醛(3.1g，30mmol)和10mL水。室温反应1h后，TLC跟踪监测至反应完成，抽滤，固体水洗两次，真空干燥得黄色固体，即化合物10(7.0g，产率95％)。

[0085] (d)：化合物A2的合成

[0086] 将化合物8(1.25g，3.4mmol)溶于5mL无水二氯甲烷中，室温条件下加入化合物10(0.95g，4.0mmol)，升温至36℃回流反应4h。TLC跟踪监测至反应完成，柱层析分离(洗脱剂为石油醚：二氯甲烷：乙酸乙酯＝100:10:1)，得到深绿色粉末，即化合物A2(1.26g，产率62.5％)。

[0087] HRMS(ESI):Formula Calc.Mass[M+H]+Mass[M+H]+

[0088] C35H32N2O7593.2282 593.2284

[0089] 化合物A2会发生光致变色反应，溶解后在可见光照射下可发生闭环反应，形成如下所示的异构体B2，而避光或者加热条件下会逆向开环回到初始态，

[0090]

[0091] 测定核磁共振氢谱过程中，将化合物溶于氘代试剂CDCl3后，自然光照后将逐渐转变为异构体B2，以下即为混合物A2和B2的核磁氢谱的解析数据。

[0092] 1H NMR(CDCl3,400MHz,298K),δ(ppm):8.56(m,1H),8.42(m,0.7H),8.37(d,0.7H),8.31(d,1H),8.17(d,0.3H),8.09(d,0.7H),7.63(m,2H),7.43(t,1H),7.34(t,1H),7.14(d,
1H),6.94(m,0.3H),6.87(d,0.3H),6.56(d,0.7H),6.47(d,1H),6.36(d,0.3H),4.14(t,
2H),3.66(m,2H),3.38(s,6H),3.10(t,2H),1.77(m,2H),1.67(m,2H),1.38(t,3H).

[0093] 上核磁数据测定时，化合物A2和异构体B2的摩尔比为7:3。其中，δ＝8.42、8.37、8.09、6.56为化合物A2三烯上的氢的位移，而δ＝8.17、6.94、6.87、6.36则为异构体B1上三烯关环后的氢的位移。

[0094] 效果实施例1化合物A1的二氯甲烷溶液的光谱测试。

[0095] 将化合物A1配制成10μmol/L的二氯甲烷溶液，然后分别测试紫外-可见光吸收光谱和荧光光谱。通过照射不同波段的光(365nm，400nm，570nm，630nm等)，观察吸收光谱和荧光光谱的变化情况，测试化合物A1的光致变色荧光开关的可逆性。

[0096] 图2是化合物A1的二氯甲烷溶液在可见光照(630nm)不同时间后的紫外吸收光谱图，随着可见光照时间的增加，最大吸收波长处的吸收强度在5min内明显下降，颜色从最初的蓝色变成无色。

[0097] 图3是化合物A1的二氯甲烷溶液避光放置不同时间后的紫外吸收光谱图。当避光放置时，45min内最大波长处的吸收强度又可回到初始状态，颜色逐渐从无色变为蓝色。可见对光的响应效果很好。

[0098] 图4是化合物A1的二氯甲烷溶液在可见光照(630nm)不同时间后，400nm波长激发下的荧光光谱图。随着可见光照的时间的增加，在400nm光激发下，450nm处荧光强度也随之增加。

[0099] 图5是化合物A1的二氯甲烷溶液避光放置不同时间后，400nm波长激发下的荧光光谱图。当避光放置时，450nm处的荧光强度也随之减弱。

[0100] 由上述光谱测试结果可知，化合物A1在可见光条件下，不仅有肉眼可见的溶液颜色变化，从蓝色“开”状态到无色的“关”状态，避光条件下可逆，此为光致变色分子开关。而且，随着可见光照射时间的增加0～6min，在400nm光激发下，荧光显著增强为“开”状态，而当避光放置时0～45min，400nm光激发下，荧光有所减弱，为“关”状态，此为荧光开关。

[0101] 当光致变色分子开关和荧光开关同时作用时组成了光致变色分子开关，并且形成简单的分子逻辑门。具体应用时，可设置两种输入(Input)，考虑到光源的普适性，分别为市售具有可见光(Visible light,630nm)和紫外光(UV light,365nm)的光源照射，对应的输出(Output)为400nm光激发下的荧光变化(增强/减弱或不变(0/1))，通过观察吸收光谱和荧光光谱的变化情况，可以形成一个如图表1所示的可重置与非逻辑门(NAND)，可用于分子信息的存储，在分子计算领域有巨大的应用前景。

[0102] 表1可重置与非逻辑门(NAND)

[0103]

[0104] 效果实施例2化合物A2的二氯甲烷溶液的光谱测试。

[0105] 将化合物A2配制成10μmol/L的二氯甲烷溶液，然后分别测试紫外-可见光吸收光谱和荧光光谱。通过照射不同波段的光(365nm，422nm，570nm，600nm等)，观察吸收光谱和荧光光谱的变化情况，测试化合物A2的光致变色荧光开关的可逆性。

[0106] 图6是化合物A2的二氯甲烷溶液在可见光照(600nm)不同时间后的紫外吸收光谱图，随着可见光照时间的增加，最大吸收波长处的吸收强度在105s内明显下降，颜色从最初的绿色变成黄色。

[0107] 图7是化合物A2的二氯甲烷溶液避光放置不同时间后的紫外吸收光谱图。当避光放置时，9小时后最大波长处的吸收强度又可回到初始状态，颜色逐渐从黄色变为绿色。

[0108] 图8是化合物A2的二氯甲烷溶液在可见光照(600nm)不同时间后，422nm波长激发下的荧光光谱图。随着可见光照的时间的增加，在422nm光激发下，600nm处荧光强度也随之增加，在105s时达到光稳态。

[0109] 图9是化合物A2的二氯甲烷溶液避光放置不同时间后，422nm波长激发下的荧光光谱图。当避光放置时，600nm处的荧光强度缓慢下降，最终达到初始光稳态。

[0110] 由上述光谱测试结果可知，化合物A2在可见光条件下，不仅有肉眼可见的溶液颜色变化，从绿色“开”状态到黄色的“关”状态，避光条件下可逆，此为光致变色分子开关。而且，随着可见光照射时间的增加0～105s，在422nm光激发下，荧光显著增强为“开”状态，而当避光放置时0～9h，422nm光激发下，荧光减弱，为“关”状态，此为荧光开关。

[0111] 当光致变色分子开关和荧光开关同时作用时组成了光致变色分子开关，并且形成简单的分子逻辑门。具体应用时，可设置两种输入(Input)，分别为市售具有可见光(Visible light,600nm)和紫外光(UV light,365nm)的光源照射，对应的输出(Output)为422nm光激发下的荧光变化(增强/减弱或不变(0/1))，通过观察吸收光谱和荧光光谱的变化情况，可以形成一个如图表2所示的可重置与非逻辑门(NAND)，可用于分子信息的存储，在分子计算领域有巨大的应用前景。

[0112] 表2可重置与非逻辑门(NAND)

[0113]

[0114] 另外，该光致变色荧光化合物可制作新型的光致变色荧光染料，在纺织、高分子材料等都有巨大的应用前景。

[0115] 进一步改变荧光团的种类，例如芘基，萘基，吡喃腈基等，可以构建更加丰富的光致变色荧光开关，且颜色更加丰富，同时可以将多种分子开关物理混合，使其用途更加广泛，进一步开发其应用价值。

[0116] 以上对本发明的具体实施方式进行了说明，但本发明并不以此为限，只要不脱离本发明的宗旨，本发明还可以用各种变化。