具有氟烷基边链和手性中心液晶化合物的合成及液晶性研究

本文设计合成了十个含氟烷基边链和手性中心的液晶化合物，并通过DSC和偏光显微镜对它们的液晶性进行了研究。其中二环系液晶化合物不显示液晶相或仅显示单边近晶A相。三环系液晶化合物中较长的氟烷基边链有利于近晶相的形成，且当液晶核另一端的烷氧基链的长度适中时，在氟烷基边链和液晶核之间具有手性中心的液晶分子显示了手性近晶C相和其它液晶相。     

液晶性芳香醛化合物的合成

以对羟基苯甲醛和对烷氧基联苯酰氯为原料,采用爱因宏反应,合成了一系列4-(4'-烷氧基联苯基-4-羧基)苯甲醛.化合物的结构通过元素分析、红外光谱、核磁共振和质谱等方法确证.化合物的液晶行为用示差扫描量热法、偏光显微镜和旋光仪等方法表征.结果表明,所有的化合物加热至各自的熔点以上都能形成液晶态.在液晶态可以观察到手性近晶C相、近晶相、胆甾相和向列相的典型织构.含手性中心的化合物都有较高的旋光性,而且在合成反应中旋光性得到保持.随着分子末端烷氧基碳原子数增加,化合物(除2a和4a外)的熔点(T_m)和液晶态的清亮点(T_i)呈规律性变化,近晶相范围和近晶相-向列相转变温度渐增,而向列相温度范围递减,至十二烷基时,仅呈现近晶性.     

席夫碱型液晶冠醚的合成与性质

以4-(4'-烷氧基联苯基-4-羧基)苯甲醛和二氨基二苯并-14-冠-4为原料,通过溶液缩合反应,合成了一系列席夫碱型液晶冠醚.并用元素分析、旋光仪、核磁共振、红外光谱、快原子轰击质谱、基质辅助激光解析电离飞行时间质谱、示差扫描量热法和偏光显微镜对其进行了表征.发现化合物2,4,8I和8Ⅱ加热至各自的熔点以上都能形成液晶态,在液晶态可以观察到手性近晶C相、近晶相、胆甾相和向列相的典型织构.随分子末端烷氧基碳原子数增加,化合物(除2A和4A外)的熔点(Tm)和液晶态的清亮点(Ti)呈规律性变化,近晶相范围渐增,而近晶相-向列相转变温度和向列相温度范围递减.     

手性丙烯酸酯液晶原位光聚合反应

手性丙烯酸酯液晶原位光聚合反应何流，张树范，金顺子，漆宗能，王佛松（中国科学院化学研究所北京１０００８０）关键词手性丙烯酸酯，原位光聚合，双折射，近晶相手性侧链液晶高分子显示近晶Ｓ！相，具有铁电性，在光电功能材料和非线性光学材料方面有潜在的应用前景’...     

新型苯甲酸-吡啶超分子液晶的合成: 全氟烃基和介晶体刚性 对液晶性的影响

报道了4-正烷氧基苯甲酸和4-正全氟己基苯甲酸分别与吡啶衍生物3a, 3b通过分子间氢键形成的超分子液晶化合物的合成和热致液晶性. 目标超分子液晶化合物的介晶性和氢键的缔合通过热台偏光显微镜, 差示扫描量热法, 核磁和红外光谱进行了研究. 结果显示: 吡啶衍生物3a, 3b不具有液晶性. 4-正烷氧基苯甲酸与吡啶衍生物3a, 3b形成的复合物4a和4b具有向列相和近晶C相, 而4-全氟己基苯甲酸与吡啶衍生物3a, 3b形成的复合物6a, 6b则呈现多个近晶相. 4a-n系列化合物比4b-n系列具有更高的熔点和清亮点, 而4b-n系列存在明显的奇偶效应. 红外光谱证实了羧基与吡啶基之间存在氢键.     

显示用的液晶材料

液晶不同于一般的气体、液体、固体,是介于液体与晶体之间的一种介晶状态。当这种物质被加热熔解后,得到混浊液体,这种混浊液体具有晶体的光学性质,再加热到一定温度以后,就变成透明的液体,具有这种特性的物质称之为液晶。根据液晶的不同状态,可分为近晶相、向列相、胆甾相三种。近晶相的外观是混浊而有粘性。向列相虽是混浊,但有流动性,将其置于玻璃板上,用正交的偏振光板观察,可见到线状网纹。胆甾相从外观上也是混浊而有流动性。这三种状态(近晶相、向列相、胆甾相)在分子排列方面是不同的。其分子排列模型及分子结构举例见图1。近晶相:由棒状或片状分子组成,分子排列成层,     

新型手性近晶C相液晶共聚酯的设计与合成

以对苯二甲酰氯 ,2 ,5 二 [4 ((s) 2 甲基丁氧基 )苯甲酰氧基 ]对苯二酚和乙二醇、一缩乙二醇、二缩三乙二醇、三缩四乙二醇和聚乙二醇为单体 ,采用低温溶液缩聚方法 ,合成了一系列新的手性近晶C相串型液晶共聚酯 .共聚酯通过GPC、DSC、TG、WAXD、偏光显微镜和旋光仪等方法表征 .发现所有的共聚酯加热至各自的熔点以上都能形成液晶态 ,在液晶态可以观察到近晶相的焦锥织构 ,所有的手性化合物和共聚酯都有较高的旋光性 .通过变温X 射线衍射研究结合偏光显微镜观察和旋光分析证明它们为手性近晶C相 .所有共聚酯的熔融温度 (Tm)和各向同性温度 (Ti)随共聚酯中不同柔性链段长度的增加逐渐降低 ,液晶态温度范围变宽     

一种侧链液晶高分子的合成与表征

合成了一种主链为甲基丙烯酸酯 ,侧链是三个苯环以酯键相连的介晶基元 ,柔性间隔段为两个亚甲基的新的侧链液晶高分子 .聚合物和单体的化学结构、液晶相转变和液晶态织构采用红外光谱、核磁共振、偏光显微镜、差热分析和广角X光衍射进行了表征 .研究表明 ,单体呈现近晶相和向列相两个液晶相 ,聚合物在很宽的温度范围内呈向列相 .该单体和聚合物在一定条件下可形成固化诱导条带织构     

棒状硫醇液晶的合成

通过亲核取代反应引入硫醇官能团,利用缩合反应形成苯甲酸联苯酯基元,合成了以苯甲酸联苯酯为液晶基元分子端部含有硫醇基团的棒状分子--4′-（6-巯基己烷氧基）-4-烷氧基-苯甲酸联苯酯(4a~4c),其结构经¹H NMR、 IR、 HR-MS(ESI)和元素分析表征。偏光显微观察和差示扫描量热分析结果表明：4在60~170 ℃表现出热致性近晶A相与向列相。随着端部烷氧链的增长,4的近晶A相温度区间由14 ℃拓宽到38 ℃,而清亮点由170 ℃逐渐降低至129 ℃。     

4(4''''-辛氧基-4”-联苯羧酸基)苯磺酸酯类的合成

随着发现和发明液晶显示的各种原理和显示方式,促进显示用优良的液晶材料的开发,反过来新型液晶材料又促进了新型显示器开发.DOBAMBC(p-癸氧基亚苄基-p'-氨基-2-甲基丁基肉桂酸酯)[1]第一支铁电液晶(FLC)以及MHPOBC((R)-4-(1-甲基庚基氧羰基)苯-4'-烷氧基联苯)-4-羧酸盐[2]第一支反铁电液晶(AFLC)极大地推动了液晶材料的合成及液晶显示器件的开发.以S原子代替C、O原子的液晶,如硫酯、砜基、亚砜基、亚磺酸基等,不断有报道.我们设计了一种新型的含磺酸酯基团的液晶分子,4(4'-辛氧基-4”-联苯羧酸基)苯磺酸酯类,并已成功地合成其中五种新的化合物,测试了液晶性能.国内外文献上未见报道.合成路线如下:     

新型手性液晶单体、交联剂及其弹性体的合成与表征

报道了一种含薄荷基的手性单体(MLC)、液晶交联剂(CA)及胆甾弹性体(LCE),采用FT-IR与1 H-NMR等手段表征了它们的化学结构,液晶的热性能与光学织构采用DSC、TGA、POM等仪器进行测试研究。结果表明:单体MLC呈现手性近晶C相的破碎扇形织构及胆甾相的油丝织构和焦锥织构,交联剂CA在升降温过程中均呈现典型的近晶A相的扇形织构和向列相的线状织构,而弹性体LCE呈现胆甾相的Grandjean彩色织构,为互变热致液晶聚合物,此外,轻度的化学交联并没有显著影响弹性体的液晶性质,其对应的玻璃化温度和清亮点分别是10.5℃和176.2℃。TGA表明液晶弹性体具有良好的热稳定性,热分解温度为339℃。     

含手性三联苯腰接型液晶聚乙炔的合成及其“甲壳效应”

设计、合成了一种新单体,并由[Rh(nbd)Cl]2/Et3N(nbd =2,5-降冰片二烯)催化聚合反应制备了一种具有较高相对分子质量(质均相对分子质量为30300)的含手性三联苯液晶聚乙炔PAM3OCO(TPh)(OR*)2{一[(CH=C(CH2)3OCO-terphenyl(OR*)2]n—,R*=(S)-2-甲基丁基}.由于手性基团和三联苯液晶基元的引入,单体具有互变手性近晶C相,而聚合物则呈现互变的手性近晶A相液晶行为.三联苯液晶基元以重心位置连接于聚合物主链并围绕主链所产生的“甲壳效应”赋予了聚合物很高的热稳定性(356℃)、发光性能和聚集诱导增强发光特性.其薄膜状态下的发光强度明显大于其在稀溶液状态下的发光强度,且内量子效率和外量子效率分别为0.214和0.023.紫外光激发下,聚合物在液晶状态下的发光强度明显优于溶液和薄膜状态,并且发光谱带发生了红移.     

β-氨基酸对映体在涂敷型手性配体交换色谱固定相上的分离

分别将N-十六烷基-L-羟脯氨酸(C16-L-Hyp)、N-十六烷基-L-脯氨酸(C16-L-Pro)、N-十六烷基-L-丙氨酸(C16-L-A la)涂敷到反相键合硅胶表面,制成涂敷型手性配体交换色谱固定相,应用于5种β-氨基酸的手性分离。考察了固定相中的手性配体的类型和涂敷量、流动相中金属离子浓度、pH及甲醇含量等因素对手性分离的影响。结果表明:在以涂敷0.25μmol/m2C16-L-Hyp的C18硅胶为固定相,以5 mmol/L CuSO4水溶液的(pH 4.6)为流动相的色谱条件下,5种β-氨基酸对映体的分离效果最好,分离因子高达2.46。     

树状碳水化合物Ⅱ——液晶性的研究

以基于单糖为内核,楔形液晶基元DOBOB酸(3,4,5-三[对-(十二烷氧基)苄氧基]苯甲酸)为分枝的树状碳水化合物液晶为研究对象,利用DSC、热台偏光显微镜、XRD和CD/UV光谱等手段研究该类化合物的液晶性.研究发现分枝的数目对该类化合物的液晶性有显著影响,以2-乙酰氨基葡萄糖为内核的包含四个分枝的树状分子具有最高的液晶结构有序性,清亮点也显著高于另两种单糖内核(含五个分枝)的树状分子.此外,该类碳水化合物液晶形成的液晶相都具备超分子手性,为探索碳水化合物手性液晶相提供了一条新的思路.     

含不同柔性链的(甲基)丙烯酸酯类液晶高分子的合成及其液晶行为研究

通过改变侧链中柔性间隔基的长度,合成了一系列含有两个手性中心的侧链液晶（甲基）丙烯酸酯类聚合物.红外、核磁和GPC表征各中间体、单体及聚合物的结构和分子量.通过DSC和热台偏光显微镜系统地研究了单体和聚合物的液晶态织构.结果表明,含有六个碳的柔性间隔基的丙烯酸酯类聚合物表现为近晶SA和手性近晶SC^＊液晶相.     

胆甾相液晶结构色的光调控

胆甾相液晶是一类具有周期性螺旋超结构的软光子晶体,能够选择性地反射不同波长的光产生结构色.在向列相液晶中掺杂光响应手性分子是制备光响应胆甾相液晶的普遍方法.在外界光源的刺激下,光响应手性分子的空间结构改变,诱导螺旋超结构的螺距发生变化,从而调控胆甾相液晶的结构色,因此光响应胆甾相液晶在滤光器、传感器、可调光学激光器和动态显示等领域具有广阔的应用前景.总结了不同光响应手性分子构筑的胆甾相液晶体系,分析了手性分子结构设计对胆甾相液晶结构色调控的影响,最终讨论了光响应胆甾相液晶目前面临的挑战以及未来的发展方向.     

不同拓扑构型嵌段液晶分子的合成与相变行为

本文对近来报道的三类嵌段液晶分子：多羟基1－苯甲酰胺－2，3－丙二醇两亲性分子I,星状季戊四醇苯甲酸酯II及带侧链的波拉化合物III的合成及自组装行为作了综述。这些分子由各向异性嵌段、两亲性嵌段和烷基链（或全氟链）以不同的拓扑形式组合而成，其合成的关键步骤是Pd(0)催化下碘代全氟烷烃对双键的自由基加成反应以及Pd(0)催化的偶合反应。通过调节亲水部分和亲脂部分的比例, 在I和II-F中观察到了从近晶层相（Sm）到柱相（Col）再到三维立方相（Cub）的液晶相序列；在波拉分子III-F中通过改变侧链的长度, 获得了一系列柱相及新型层相。这些研究表明, 利用多元化竞争组合理念，将分子中不相容的部分以不同的拓扑形式结合在一起，通过它们的微观相分离, 形成不同的微观区域, 获得不同的界面, 产生不同的界面曲率, 可设计合成具有不同微观结构的超分子体系， 从而在分子水平上控制分子的自组装行为； 同时全氟链的引入所带来的氟效应能促进微观分离，稳定液晶相，并有利于复杂超分子体系的产生。     

两个新的氢键诱导液晶化合物的合成

通过４－丁氧基苯甲酸（４ＢＡ０与两个手性取代的苯乙烯基吡啶（ＶＳＺ及ＬＳＺ）间的氢键作用合成了２个新的液晶化合物，用ＤＳＣ、偏光显微镜研究了其液晶行为，并由红外光谱证实了分子间氢键的存在，形成的复合物４ＢＡ－ＶＳＺ具有手性近晶Ｃ相。     

1-烷基-3-甲基咪唑溴化盐离子液体的晶体结构及性能

以不同链长溴代烷烃和N-甲基咪唑反应得到1-烷基-3-甲基咪唑溴化盐,用元素分析和核磁共振对化合物进行了表征.室温下用溶剂蒸发法得到了单晶,并用X射线单晶衍射法测定了晶体结构,该晶体属于三斜晶系,空间群为P-1.化合物采用双分子层结构,水分子参与结构的形成,整个化合物由交叉的线性烷基链、咪唑头基、溴离子和水分子组成,溴离子和水分子之间较强的氢键作用在(010)方向上形成了一个无限的O-H···Br氢键链.用偏光显微镜、差示扫描量热(DSC)技术研究了其液晶行为,证明其一水合物为近晶相热致液晶.液晶区域的温度范围较宽说明水分子起到稳定作用.     

γ-取代-β-二酮二羧基合铑的合成与介晶性

合成了体系中含一个苯环、二个苯环的γ-取代-β二酮二羰基合铑棒状金属有机化合物,并对其介晶性进行了表征.探讨了分子长宽比、刚性实和结构对液晶性质的影响.同时表明了向列相有机液晶分子的模型设计同样能很好地指导金属有机液晶分子的设计、合成及介晶性行为的研究.