有玻璃态和液晶态的胆甾烯基苯并菲的合成及介晶性

将盘状液晶基元苯并菲与手性向列型液晶基元胆甾烯基结合的化合物, 可望出现全新的性质. 合成了含有胆甾烯基的苯并菲化合物C₁₈H₆(OC₅H₁₁)₅(OC₅H₁₀COOCh) (2), 2,7-C₁₈H₆(OC₅H₁₁)₄(OC₅H₁₀COOCh)₂ (4), C₁₈H₆(OR)₃(OC_nH_{2nCOO- Ch)3 (R＝C5H11, C7H15, C9H19, C11H23, n＝1, 5, 10) (6a～6f), C18H6(OC5H10COOCh)6 (Ch: cholesteryl) (8). 偏光显微镜和差示扫描量热法对这些化合物的热致介晶性研究结果显示, 化合物 4, 6a～6e具有手性盘状向列相和玻璃态, 8呈现近晶B相(SB)和玻璃态. 随间隔基长度n和烷基链R碳原子数的增加, 化合物玻璃化温度和清亮点呈下降趋势. 随着胆甾烯基数目减少, 化合物的玻璃化温度和清亮点降低.}     

新型含氧亚甲基和亚胺桥键的液晶化合物的合成及介晶性

报道一类新的、结构通式为MeO₂CC₆H₄CH₂OC₆H₄CH＝NC₆H₄Y, Y＝OC_nH_2n＋1, Me, Cl, Br, NO₂, H 的棒状液晶化合物的合成. 通过DSC和偏光显微镜对其介晶性研究发现, 除Y＝H外, 这些化合物均具有介晶性. 当Y为非烷氧基时, 呈向列相液晶; 当Y为较短的烷氧基时(n＝1～3), 液晶化合物具有向列相(N); Y为较长烷氧基时(n＝4～16 ), 液晶化合物只有近晶B相(S_B)和近晶A相(S_A); S_A-I相变的熵变随烷氧链原子数而奇-偶变化, 但与N-I相变的“奇-偶效应”相反.     

卤代甲烷的键离解能与取代基效应

将芳环上取代基的电子效应参数引入卤代甲烷, 以卤代甲烷分子Y-CH_nX_{3－n (n＝0～3; Y＝H, F, Cl, Br, I; X＝F, Cl, Br, I)中Y-C键的标准键焓 与中心C原子相键连原子的场/诱导效应之和ΣFi、共轭效应之和ΣRi以及诱导偶极之和Σ(α×F)为参数, 建立了一个定量估算卤代甲烷分子中Y-C键离解能(BDE)的通用模型, BDE(Y-C)＝57.5460＋0.8855 －101.0780ΣRi－64.8390ΣFi－10.1034Σ(α×F). 对35个C-H, C-F, C-Cl, C-Br和C-I键回归分析结果表明, 估算Y-C键离解能的精度在实验误差范围内. 对外部数据集的预测结果表明, 该模型具有较高的预测精度, 可用于预测还没被实验测定的卤甲烷中Y-C键离解能. 还对卤代甲烷中104个C-Y键的键离解能进行了预测. 将芳环上取代基效应用于研究饱和体系化学键性能, 有利于深入理解取代基效应对化学键性能的影响.}     

半氟烃链苯并菲盘状液晶的合成及其介晶性

全氟烃链的憎氟效应(fluorophobic effect)可有效地促使棒状分子形成近晶相, 并稳定液晶相. 为进一步探讨氟效应对盘状分子介晶性的影响, 合成了一系列全氟酯链的苯并菲化合物C₁₈H₆(OC_nH_2n＋1)₅(OCOC₂H₄C₆F₁₃) (a), 以及另一系列相对应的不含氟化合物C₁₈H₆(OC_nH_2n＋1)₅(OCOC₈H₁₇) (b), n＝4～9. DSC检测和偏光显微镜观察显示两类化合物都为柱状相热致型液晶. 化合物a与相对应的化合物b比较, 其熔点和清亮点上升, 柱状相的热稳定性增强.     

光致变色液晶高分子的研究(Ⅰ)─含胆甾介晶基无侧链聚硅氧烷及其单体的液晶行为

用POM、DSC和WAXD研究了十一烯酸胆甾酯及含胆甾介晶基元侧链聚硅氧烷的液晶行为。单体呈现明甾相的油条及螺旋织构,单致变近晶相的扇形织构和固-固相变。均聚物显示S_A相的扇形织构。     

氢键稳定的苯并菲盘状液晶的合成及介晶性

盘状液晶分子能自组装成高度有序的六方柱状介晶相. 其各向异性的载流子高速迁移率使其成为较理想的有机光电子材料. 采用分子间氢键锚定柱状相, 获得介晶相温度范围宽、有序度高的苯并菲盘状液晶是本研究的目的. 本文通过分子设计, 合成了3个系列, 共18个有两种不同软链的苯并菲盘状液晶化合物C₁₈H₆(OR)₅(OCH₂COOEt), C₁₈H₆(OR)₅(OCH₂COOBu)和C₁₈H₆(OR)₅(OCH₂CONHBu), 其中R＝C_nH_2n＋1, n＝4～9. 化合物的纯度和结构通过¹H NMR和元素分析确证. 化合物热稳定性通过热重分析(TGA)测定, 并显示出较高的热稳定性. 通过偏光显微镜(POM)和差示扫描量热法(DSC)对这些化合物的热致液晶性进行了研究. 结果显示对于分子中含有酰胺基的苯并菲液晶化合物C₁₈H₆(OR)₅(OCH₂CONHBu), 与具有同样软链长度的分子中不含酰胺键的化合物系列C₁₈H₆(OR)₅(OCH₂COOBu)相比较, 前者由于柱内分子间氢键的形成, 具有更高的熔点和清亮点.     

含有酯基及酰胺基柔链的苯并菲盘状液晶的合成、分子间氢键对柱状介晶性的影响

合成了三个系列, 共二十四个有两种不同软链的对称和非对称苯并菲盘状液晶化合物, C₁₈H₆(OR)₃- (OCH₂COOEt)₃, C₁₈H₆(OR)₃(OCH₂COOBu)₃, C₁₈H₆(OR)₃(OCH₂CONHBu)₃, 其中R＝C₅H₁₁, C₆H₁₃, C₇H₁₅, C₈H₁₇. 化合物通过柱层析纯化, 结构通过¹H NMR, IR, 元素分析等确证. 化合物热稳定性通过TGA测定, 并显示出较高的热稳定性. 通过偏光显微镜和差视扫描量热法对这些化合物的热致液晶性进行了研究. 结果显示: 对于苯并菲液晶化合物C₁₈H₆(OR)₃(OCH₂COOEt)₃, 非对称性化合物较之对称异构体化合物有更低的熔点和更高的清亮点, 因而非对称性化合物有更宽的介晶温度范围. 对于分子中含有酰胺基的苯并菲液晶化合物C₁₈H₆(OR)₃(OCH₂CONHBu)₃, 对称化合物有比非对称异构体更高的清亮点和更有序的六方柱状介晶相, 且其与具有同样软链长度的分子中不含酰胺基的化合物系列C₁₈H₆(OR)₃(OCH₂COOBu)₃相比较, 由于柱内分子间氢键的形成, 不仅有更高的熔点和清亮点, 而且有更丰富的柱状介晶相.     

纤维素共混型液晶的光学性能与结构

利用紫外-可见分光光度计, X射线衍射仪与偏光显微镜研究了乙基纤维素(EC)与羟丙基纤维素(HPC)共混型胆甾液晶. 研究发现: 质量百分浓度相同时, 共混纤维素胆甾型液晶的最大反射波长与螺距随着共混物中HPC含量的增加而增大. XRD实验结果表明共混型纤维素液晶螺距增大与液晶体系中分子层间的距离增大相关. 可以利用该现象来调控纤维素胆甾型液晶的光学性能与螺距.     

聚氧化乙烯基聚合物电解质中离子缔合与结晶状态的傅立叶变换红外光谱(FTIR)研究

通过FTIR光谱技术对P(EO)_nLiX [X＝N(SO₂CF₃)₂, SCN, ClO₄] (n＝4～60)聚合物电解质的离子缔合行为进行了研究, 结果表明在PEO-LiSCN体系中缔合现象较为严重. 在高浓度时LiSCN主要以离子对、离子簇以及二聚体形式存在, 自由离子含量较少. 而对于LiTFSI和LiClO₄体系, 则以自由离子形式为主. 随着锂盐的加入, 由于其阴离子的增塑作用使聚氧化乙烯(PEO)中的晶相成分逐渐向无定形相转化. 当锂盐含量增加到一定程度, 体系中会有不同晶相复合物的形成.     

基于胆甾相液晶的可调制光子晶体

将胆甾相液晶填充进胶体晶体内部空隙, 通过胆甾相液晶与胶体晶体的耦合, 构建了一种新型可调制液晶光子晶体. 填充于胶体晶体内部的胆甾相液晶织构呈现典型的手性近晶相(S)特征. 由于胆甾相液晶具有特定的选择性反射, 当胶体晶体的带隙处于胆甾相液晶的反射波长范围之内, 则随着温度的改变, 胶体晶体的带隙与胆甾相液晶的带隙同时发生蓝移. 在一定温度条件下, 胆甾相液晶的带隙将与胶体晶体的带隙发生耦合, 实现了光子晶体带隙在单峰与双峰之间的可逆切换.     

含氧亚甲基中心桥键席夫碱型液晶化合物的合成及介晶性

报道了两个系列含氧亚甲基中心桥键席夫碱型棒状液晶化合物的合成, 其结构通式为: XC₆H₄N＝CHC₆H₃(Y)OCH₂C₆H₄COOC₁₆H₃₃, Y＝H, OCH₃; X＝OC_nH_2n＋1 (n＝1～12, 14, 16), Me, F, Cl, Br. 通过热台偏光显微镜和DSC对其介晶性进行了研究. 结果显示分子中末端烷氧基链长的变化和苯环侧向取代基Y对这些液晶化合物的介晶性有重要影响.     

基于配合物配体策略的Cu-Cd异核配位聚合物的合成与晶体结构

利用小分子配合物[Cu(2-mpac)₂(H₂O)]•3H₂O (1)作为配合物配体, 以其两侧未配位的羰基氧原子与金属配位合成了一个Cu-Cd异核配位聚合物[Cu(2-mpac)₂(H₂O)₂Cd(H₂O)₄(NO₃)₂]_n (2) (2-mpac＝5-methyl-2-pyrazinecarboxylic acid), 并利用元素分析、红外光谱以及X射线单晶衍射法对标题化合物进行了表征. 晶体学数据: 三斜晶系, P-1空间群, a＝0.7654(7) nm, b＝0.8903(8) nm, c＝0.9745(9) nm, α＝116.116(1)°, β＝98.408(1)°, γ＝90.335(1)°, V＝0.5880(9) nm³, Z＝1, S＝1.053, 最终残差因子[I＞2σ(I)] R₁＝0.0280, wR₂＝0.0718, 对于全部数据R₁＝0.0305, wR₂＝0.0741.     

1,3,5-苯三乙酸-钬配合物的合成、结构和磁性质研究

利用柔性三脚架配体1,3,5-苯三乙酸(H₃bta)与Ho(NO₃)₃•6H₂O在水热条件下组装得到了一个具有三维孔道结构的配位聚合物: {[Ho(bta)(H₂O)]•1.26H₂O}_n (1). X射线单晶衍射分析表明该配合物属三斜晶系, 空间群P-1, 晶胞参数 a＝0.7621(4) nm, b＝0.9634(4) nm, c＝1.0500(5) nm, α＝106.409(18)°, β＝105.273(18)°, γ＝100.88(2)°, Z＝2, V＝0.6839(6) nm³, D_c＝2.208 g/cm³, μ＝5.824 mm^－1, F(000)＝437, R₁＝0.0224, wR₂＝0.0462. 在1.8～300 K的温度范围内研究了该配合物固体样品的磁性质.     

(H2teta)2{[Ni(teta)][Fe(CN)6]2}•17H2O (teta＝5,7,7,12,14,14-Hexa-methyl-1,4,8,11-tetraazacyclotetradecane)超分子化合物的合成、晶体结构和磁性质研究

将Ni(teta)(ClO₄)₂ (teta＝5,7,7,12,14,14-hexamethyl-1,4,8,11-tetraazacyclotetradecane)的DMF溶液和K₃[Fe(CN)₆]的水溶液在填充了琼脂冻胶的U型管中通过扩散反应, 得到了标题化合物(H₂teta)₂{[Ni(teta)][Fe(CN)₆]₂}•17H₂O, 该化合物晶体属三斜晶系, 空间群P1, 晶胞参数为a＝0.9998(2) nm, b＝1.5514(3) nm, c＝1.6647(4) nm, α＝114.15(2)°, β＝100.91(2)°, γ＝93.42(2)°, V＝2.2863(10) nm³, z＝1, D_c＝1.196 g•cm^－3, F(000)＝890, μ＝5.84 cm^－1, GOF＝0.894, R₁＝0.0582, wR₂＝0.1446 [I＞2σ(I)]. 该化合物的基本单元由2个[H₂teta]^2＋阳离子、1个{[Ni(teta)][Fe(CN)₆]₂}^4－阴离子和17个水分子组成, 它们之间通过N—H…N氢键而形成具有二维平面结构的超分子化合物. 1.8～300 K变温磁化率研究表明, 化合物中三核体系Fe (s＝1/2)-Ni (s＝1)-Fe (s＝1/2)中心原子间通过氰基桥联而发生强的铁磁相互作用, 磁参数J＝4.33 cm^－1, g＝2.6, θ＝60 K. 通过TG-DTG测定了配合物的热稳定性.     

具有二重穿插结构的配位聚合物[Cu(bpy)(OH)]n的合成与结构表征

利用水热反应, 合成了一个具有二重穿插结构的一价铜配位聚合物[Cu(bpy)(OH)]_n (1) (bpy＝4,4'-联吡啶), 并利用元素分析, X射线单晶衍射, 红外光谱以及热重分析等手段对标题化合物进行了表征. 晶体学数据: 四方晶系, I41/acd空间群, a＝1.41802(6) nm, b＝1.41802(6) nm, c＝3.8568(3) nm, β＝90.00°, V＝7.7552(7) nm³, Z＝32, S＝1.074, 最终残差因子[I＞2σ(I)] R₁＝0.0345, wR₂＝0.0767, 对于全部数据R₁＝0.0566, wR₂＝0.0867.     

1-亚甲基苯并咪唑-1,4,7-三氮环壬烷配体及其铜配合物[Cu(C14H21N5)Br]2•[CuBr4]的合成与晶体结构

采用新的方法合成了1-亚甲基苯并咪唑-1,4,7-三氮环壬烷配体, 利用该配体合成了一个新的铜配合物[Cu(C₁₄H₂₁N₅)Br]₂•[CuBr₄] ([Cu(C₁₄H₂₁N₅)Br]^＋•[CuBr₄]^2－•[Cu(C₁₄H₂₁N₅)Br]^＋), 并测定了它的晶体结构, 结果表明: 该配合物的晶体属于单斜晶系的C2/c空间群, 晶胞参数a＝1.96209(15) nm, b＝0.82319(5) nm, c＝2.39249(15) nm, α＝90.00°, β＝102.996(2)°, γ＝90.00°, V＝3.7653(4) nm³, Z＝4, μ(Mo Kα)＝8.083 mm^－1, D_c＝2.097 Mg/m³, F(000)＝2308, R＝0.0417, wR＝0.0945, GOF＝0.933. 该配合物由两个1-亚甲基苯并咪唑-1,4,7-三氮环壬烷一溴合铜配阳离子和一个四溴合铜配阴离子组成. 在两个配阳离子中, 每个Cu(II)离子与五个配位原子配位(四个氮原子和一个溴阴离子), 位于一个变形四方锥的中心. 在配阴离子中, Cu(II)离子与四个溴阴离子配位, 位于一个稍变形四面体的中心.     

含二维水网的三维超分子[Ni(phen)2(H2O)2][Ni(PDC)2]•7H2O

在水溶液中合成了离子型配合物[Ni(phen)₂(H₂O)₂][Ni(PDC)₂]•7H₂O (H₂PDC＝吡啶-2,6-二甲酸, phen＝1,10-菲啰啉). 通过元素分析、红外光谱、单晶X射线衍射以及热重分析对配合物进行了表征. 晶体数据解析表明, 化合物属于三斜晶系, 空间群为P1, a＝1.0092(4) nm, b＝1.4599(6) nm, c＝1.4933(5) nm, α＝73.982(2)°, β＝78.652(2)°, γ＝75.184(3)°, V＝2.0256(13) nm³, Z＝2, F(000)＝1004, μ＝1.014 mm^－1, R₁＝0.0538, wR₂＝0.1493. 配合物中的结晶水分子形成一个(H₂O)₁₂水簇, (H₂O)₁₂水簇通过氢键连接为二维水网, 最终构成三维超分子网络.     

二维配位聚合物[Zn(PDC)(phen)]n的合成、晶体结构及荧光性质

合成了锌(II)与3,4-吡啶二羧酸和1,10-邻菲啰啉形成的配位聚合物[Zn(PDC)(phen)]_n (1) (H₂PDC＝3,4-吡啶二羧酸, phen＝1,10-邻菲啰啉), 对其进行了元素分析、红外光谱和X射线单晶衍射表征, 测定了晶体结构. 该聚合物属单斜晶系, P2(1)/n空间群, a＝0.77136 nm, b＝1.9757(4) nm, c＝1.0680(2) nm, β＝95.36(3)°, V＝1.6205(6) nm³, Z＝4, D_c＝1.683 Mg/m³, M_r＝410.68, F(000)＝832, μ＝1.55 mm^－1, 最终偏离因子R₁＝0.0608, wR₂＝0.0967. 该化合物中Zn原子与来自两个PDC的三个羧基氧原子, 另外一个PDC的吡啶氮原子, 以及phen的两个氮原子配位, 形成的ZnN₃O₃八面体通过PDC桥联形成二维层状网络结构. 此外还研究了该聚合物的热性质和荧光性质.