含有手性基团的小分子热致液晶的合成与表征

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1、J一蕾e’'‘■／‘一，^、～●’、，含有手性基团的小分子热致液晶的合成与表征材料学专业研究生袁富金指导教师汪必琴摘要由手性液晶形成的铁电液晶，分子结构中含有一个或一个以上不对称碳原子，具有手性近晶c相(S。C)。铁电液晶材料以其独特的非线性光电I生质、快速响应速度(微秒级)以及良好记忆性等优点，在电子和显示领域得到广泛的应用。盘状液晶典型的分子结构由稠环芳烃刚性实和围绕的3"--9条柔软烃链构成。盘状液晶可通过分子自组装形成柱状相结构材料，从而具有沿柱取向的电子云的交叠和一维的、且较高的电荷和能量传输性能，是理想的电载流子传输材料，可用于制备光电器件，如分子导线、有机发光二

2、极管、气体分子传感器、太阳能电池等。苯并菲型盘状液晶是盘状液晶中合成数量最多、研究得最广泛的一类盘状液晶材料，它的合成、性能及应用已成为当今有机光电子材料领域的一个研究热点。将手性基团引入盘状液晶分子中，有望得到一类具有特殊光电性质的有机液晶材料。本文合成了一系列结构通式为H5C20COC+H(C}{3)OCOC6H40CH2C6H4CH=NC4H4R，R=CH3，OGH易+1，n=1～12，14，16，含有手性基团的Schiff碱型棒状液晶化合物，以及两个系列结构通式分别为TP(OC．Hz。+1)3(02CC+HClCH2CHMe2)3，n=4--8,11和TP(OC。Hm

3、+1)3(02cc’HClCH2CH2SCH3)3，，z=4~8，11，含有手性基团的苯并菲型盘状液晶化合物。通过1HNMR、IR、元素分析等方法对中间体和目标化合物的结构进行了表征，表明它们的结构都符合分子设计。通过旋光仪检验证明所合成的化合物均具有光学活性。通过热失重分析(TG砧、差示扫描热分析(DSC)和热台偏光显微镜(POM)测定了它们的热稳定四川师范大学攻读硕士学位研究生学位论文性、相变温度、热焓、液晶织构等性质。同时，还对分子的结构与液晶性之间的关系进行了初步探讨。通过对棒状液晶化合物的液晶性能的研究发现，该系列化合物的热稳定性良好，热分解温度Td均在30[P-C

4、以上。端基柔链中含有氧原子的化合物的介晶温度范围比不含氧原子的化合物的介晶温度范围宽，表明在端基柔链中引入氧原子等电负性较大的原子或基团，具有稳定液晶相态的作用。在以烷氧基(OC。Hz．+1)为柔链的化合物中，当碳链较短时(咒≤4)，化合物的液晶相呈近晶A相(SA)和近晶B相(SB)，而当碳链较长⑦>4)时，化合物则表现出近晶A相(sA)和手性近晶C相(S+c)；随着分子中端基柔链的增长，化合物的熔点呈现先升高后降低再升高的规律，而清亮点呈下降趋势，化合物的液晶态温度范围也由窄变宽再变窄。由此可见，在液晶化合物中末端基团中碳原子数的增加，不仅意味着碳链的不同，而且它还直接影响

5、到相变次序、相变温度以及液晶态的温度范围。对苯并菲型盘状液晶化合物的液晶性能的研究结果表明：由于苯并菲芳核周围所连烃链的是6条醚、酯混合柔链，与周围全由6条醚链形成的苯并菲型盘状液晶化合物相比，这类液晶化合物具有良好的热稳定性和液晶性能，热分解温度均在300eC以上，除了其中一个化合物之外，其余均为室温液晶，具有较宽的液晶温度范围，在液晶温度范围内均表现为柱状相。化合物的液晶性与分子的对称性，烷氧基柔链的长度以及柔链中碳原子数的奇偶性都有着密切的关系，不对称异构体的清亮点明显高于相应的对称异构体，随着烷氧柔链的增长，化合物的清亮点呈下降趋势。系列I中的部分化合物还表现出多个柱

6、状相态。II关键词：手性；棒状液晶；近晶相；盘状液晶；苯并菲；柱状相。‘勺国乏l’严、^一●nV含有手性基团的小分子热致液晶的合成与表征SynthesisandcharacterizationoflowmolecularweightthermotropicliquidcrystalscontainingchiralgroupMaterialsScienceMajorPostgraduateFujinYuanSupervisorBiqinWangAbstractFerroelectricliquidcrystalisgenerallyobtainedfromchiralliqu

7、idcrystal．Thereisoneormorethanoneunsymmetricalcarbonatomsinitsmolecularstructure．ItusuallyexhibitschiralsmecticCphase(S。C)．Theuniquenonlinearelectro—opticpropertiesofferroelectricliquidcrystallinematerials，togetherwiththeirfastrespondingspeed(microsecond