以异山梨醇为核的枝臂液晶的合成与表征

论文摘要

人们对于液晶的研究已经有很多年的历史了。因液晶具有独特的光学、电磁学等物理性质以及良好的机械性能和化学稳定性,它被广泛地应用于光学、信息、军事、印制、复合材料等诸多领域。近些年随着液晶化学的发展,对于各类新型液晶的设计合成方兴未艾。枝臂液晶作为一类与传统棒状分子结构截然不同的新型液晶化合物,中心为原子或芳香环,具有液晶性能的枝臂在空间取向完全对称,整个分子结构特殊而又精致。枝臂液晶既有类似棒状分子的向列相,也有盘状液晶的柱状相,是连接棒状液晶和盘状液晶的桥梁,同时它也是树枝状液晶大分子的核心。枝臂液晶以其独特的结构及性能有望在光电显示器件、有机光导体及一维电导光导能量传输等领域发挥作用。手性液晶材料由于具有独特的光电性能,如光的选择反射、旋光性,圆偏振光的二色性等,又由于它既保持了小分子胆甾相液晶的光学特性,同时又具有高分子的易于加工等优良性能,因此在非线性光学、快速光开关、微电子等领域具有广阔的应用前景。到目前为止尚未见到直接以异山梨醇作为手性剂来合成含异山梨醇基元的枝臂液晶。本论文设计与合成了含异山梨醇基元的新型手性枝臂液晶,该研究既丰富了手性液晶化合物的内容,同时也为我们进一步合成压电及铁电液晶聚合物,并研究其性能与应用提供了基础。本文在查阅了大量的相关文献的基础上,设计与合成了八种枝臂液晶化合物,它们分别是：5-{[4-（4-氰基）苯基]苯氧羰基}戊酰氧基异山梨醇双酯（B1）、4-{5-{[4-（4-氰基）苯基]苯氧羰基}己酰氧基}苯甲酰氧基异山梨醇双酯（B2）、3,5-二{4-{5-{[4-（4-氰基）苯基]苯氧羰基}己酰氧基}苯甲酰氧基}异山梨醇双酯（B3）、3,4,5-三{4-{5-{[4-（4-氰基）苯基]苯氧羰基}己酰氧基}苯甲酰氧基}异山梨醇双酯（B4）、10-（4-（4-（4-氟）苯甲酰氧基）苯基苯基）氧羰基癸酸异山梨醇双酯（B5）、4-[10-（4-（4-（4-氟）苯甲酰氧基）苯基苯基）氧羰基癸酰氧基]苯甲酸异山梨醇双酯（B6）、3,5-二[10-（4-（4-（4-氟）苯甲酰氧基）苯基苯基）氧羰基癸酰氧基]苯甲酸异山梨醇双酯（B7）和3,4,5-三[10-（4-（4-（4-氟）苯甲酰氧基）苯基苯基）氧羰基癸酰氧基]苯甲酸异山梨醇双酯（B8）。采用红外光谱（FT-IR）、1H-核磁共振光谱（1H-NMR）和13C-核磁共振光谱（13C-NMR）对所合成的枝臂液晶化合物的结构进行了表征,采用差示扫描量热分析（DSC）、偏光显微分析（POM）和旋光度分析对它们的液晶性能进行了分析。结果表明,所合成的枝臂液晶化合物都符合分子设计,具有很好的热性能,但由于枝臂的存在,使得它们的熔点（Tm）、清亮点（Ti）没有呈现出规律性。它们都有很好的液晶性,液晶织构非常明显,B1、B4和B5出现了油丝织构,B3出现了Grandjean织构,B2和B6出现了油丝和Grand-jean织构,B7出现了油丝和焦锥织构,B8出现了球滴织构,这些织构都是典型的胆甾相的织构。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 液晶简介
• 1.1.1 物质的中间态——液晶
• 1.1.2 液晶及液晶高分子的产生和发展
• 1.1.3 液晶的研究领域
• 1.1.4 液晶的分类
• 1.1.5 液晶的分子结构
• 1.1.6 液晶结构的表征
• 1.2 手性液晶
• 1.2.1 手性液晶的分类
• 1.2.2 手性液晶的光学特性
• 1.2.3 手性液晶的发展及应用
• 1.3 新型液晶
• 1.3.1 新型液晶的分类
• 1.3.2 新型液晶的应用及发展前景
• 1.4 氰基化合物简介
• 1.5 含氟液晶简介
• 1.6 本论文的特色及意义
• 第2章 实验部分
• 2.1 主要试剂及理化性质
• 2.2 测试方法及仪器
• 2.3 枝臂液晶的合成路线
• 2.4 实验步骤
• 2.4.1 液晶中间体的合成
• 2.4.2 枝臂液晶的制备
• 第3章 结果与讨论
• 3.1 结构分析
• 3.1.1 液晶中间体的红外分析
• 3.1.2 枝臂液晶的红外分析
• 3.2 枝臂液晶的核磁分析
• 3.2.1 含氰基枝臂液晶的核磁分析
• 3.2.2 含氟枝臂液晶的核磁分析
• 3.3 枝臂液晶的性能分析
• 3.3.1 热性能分析
• 3.3.2 偏光织构分析
• 3.4 枝臂液晶的旋光性能分析
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢