88、热致变色材料的奥秘与应用

热致变色材料的奥秘与应用

热致变色是一种有趣的现象，指物质的颜色随温度变化而改变。这种现象在多种化合物和材料中都有体现，下面将为大家详细介绍不同类型的热致变色物质及其原理和应用。

有机化合物的热致变色

• 蒽酮类化合物 ：温度升高时，分子平面性增加，π - 共轭能更有效地扩展到每个蒽酮部分，使HOMO - LUMO能隙减小，电子吸收能量降低，从而导致化合物颜色随温度变化。例如，双蒽酮在固态时为黄色（低温下吸收紫光），熔融时为绿色（吸收红光）；二氧杂蒽在固态时无色，熔融时为绿色。取代基对这类拥挤乙烯的热致变色性有重要影响。
• 席夫碱（水杨叉苯胺） ：热致变色席夫碱由芳香胺与醛或酮缩合而成，以水杨叉苯胺为例，它在烯醇 - 亚胺和酮 - 烯胺两种形式之间存在平衡。室温下烯醇 - 亚胺形式更稳定，温度升高时会发生分子内互变异构，质子从羟基氧迁移到亚胺氮，π - 电子重排使酮 - 烯胺形式的π - 键更扩展，从而导致颜色变化。取代基效应在这个体系中非常重要，它决定了烯醇 - 亚胺 - 酮 - 烯胺平衡中哪种互变异构形式占主导。此外，光子（光）也能提供足够能量引发互变异构，此时过程被认为是光致变色。研究表明，水杨叉苯胺在固态时几乎总是热致变色的，偶尔也会有光致变色现象。
• 螺环化合物（包括螺吡喃） ：螺环化合物是热致变色应用中最重要的一类化合物，如卤变色三芳基甲烷和荧烷染料广泛用作多组分热致变色混合物的着色剂。这类化合物有螺吡喃、螺萘、螺恶嗪、荧烷和三芳基甲烷染料等。它们存在多种互变异构平衡，如内酰胺 - 内酰亚胺、酸碱和烯醇 - 酮平衡等，这些