新型含二苯乙炔中心核查尔酮类有机液晶的合成

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液晶材料作为环境友好材料,在平板显示、光储存、光学转换等诸多领域显示出越来越广阔的应用前景,引起了人们广泛的关注。因此新型液晶化合物的合成以及液晶分子的结构和性能之间关系的研究,成为当下液晶领域研究重要的一部分。查尔酮类化合物作为一类重要的有机中间体,不仅毒性小,且易于合成和衍生化,可以结合酯键、偶氮键、亚胺键等具有共轭性质的桥键连接各种芳环形成棒状的刚性结构,这种刚性结构作为分子中心核已被用于设计性能优良的液晶化合物。而炔键桥连的二苯乙炔衍生物由于共轭性强,因此具有较好的传输电子性能,常被用于构筑分子导线。炔键也常作为液晶分子刚性中心的桥键,通过改变炔键的个数、炔键所连芳环的种类可对分子液晶性进行优化,然而到目前为止,炔键还没有被用于查尔酮类液晶的研究。另一方面,和刚性部分为苯环的液晶分子相比,含有杂环的液晶分子由于其几何构型和极性受到影响,从而相转变温度、液晶相类型等都会发生改变,因而含有杂环的液晶在设计合成新型的功能材料方面有重要作用。二茂铁具有优良电化学性质及较高的热稳定性,含有二茂铁的金属有机液晶化合物又赋予了该类化合物新的性能。为了获取电荷流动性较高性能优良的查尔酮类液晶化合物,本文将二苯乙炔引入分子刚性中心,设计了新型含有酰胺、酯基桥键及二苯乙炔中心核的系列查尔酮类有机液晶,其中单烷基侧链化合物其端基分别为苯基(BXCn)、噻吩(SXCn)与二茂铁基(FCXC12),含有酯基(BZC12),双烷基侧链的化合物分子中的芳环均为苯环(2BXC12)。通过核磁共振光谱(NMR)、高分辨质谱(HRMS)、红外光谱(IR)对所合成化合物结构进行了表征。用正交偏光显微镜(POM),差示扫描量热法(DSC)对化合物的液晶性性质进行研究。结果表明,对于BXCn系列,短链的化合物出现了近晶型与向列相两个液晶相,延长烷基链后只呈现近晶相,而且介晶区间变窄。而SXCn系列与双烷基链化合物(2BXC12)只呈现一种近晶相类型。对于长度相同的单烷基链化合物,SXCn液晶性较优,其介晶区间宽于BXCn系列;对与刚性中心相同的化合物,当烷氧基链碳数增多时,清亮点降低,介晶区间变窄,但是化合物的熔点发生了明显降低,这对于液晶化合物是有利的。将酰胺基团替换为酯基(BZC12)后熔点和溶解度明显降低,但介晶区间变窄。端基引入二茂铁(FCXC12)后分子的液晶性消失,可能由于三维结构的二茂铁分子空间位阻较大,影响分子的有序排列,不利于本文所设计结构化合物液晶的产生。
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