二氟亚甲氧基噻二唑类弯曲形液晶合成与性能研究

弯曲形液晶以其独特的光电性能倍受关注.但目前所报道的弯曲形液晶化合物因其向列相温度范围较窄,相转化温度高,不利于基础与应用研究,发展缓慢.以2,5-二取代-1,3,4-噻二唑为弯曲中心,二氟亚甲氧基(CF2O)为桥键,直链烷基(n=5~10,12)为末端链基,设计合成了一系列新型弯曲形液晶化合物.所有目标化合物通过IR、1H NMR、13C NMR、9F NMR进行结构表征,并通过差热扫描仪(DSC)和偏光显微镜(POM)对液晶相态进行测定.实验结果表明:所有目标化合物分子,都能呈现较宽的向列相态,最宽达92.74℃(化合物6a);较之结构相当的噁二唑类弯曲液晶化合物,其熔点稍高,液晶相态的温度范围更宽.为进一步设计合成新型宽温向列相弯曲型液晶提供了素材和理论依据.     

2,5-二取代-1,3,4-噁二唑不对称弯曲形液晶合成与性能研究

以2,5-二取代-1,3,4-噁二唑为中心核,酯基(COO)为桥键,烷基(n=5~9)为末端基团,在单侧苯环侧位上引入氟原子,设计合成了两个系列新型不对称弯曲形液晶化合物9a~9e和10a~10e;并通过IR,1H NMR,13C NMR,19F NMR和MS对其结构进行鉴定,经差热扫描仪(DSC)和偏光显微镜(POM)测定其液晶相态.结果表明:所有目标化合物的分子结构正确,都呈现向列相态,向列相态温度范围最宽达78℃;侧位单氟苯环结构化合物9a~9e的向列相态温度范围没有二氟苯环结构10a~10e的宽,并且化合物9a~9e都呈现奇偶效应.     

侧向多氟取代二芳基乙炔类液晶的合成及性能

以对烷基溴苯和4-溴-2,3-二氟苯酚为原料,经芳基硼酸化、Suzuki偶联反应、Sonogashira偶联反应和碘代等反应,制得16种侧向多氟取代二芳基乙炔类液晶化合物,其结构经IR、NMR和MS确认。利用差示扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)和阿贝折光仪对该系列化合物进行了性能研究。结果表明,该系列化合物具有较低的熔点、宽的液晶相区以及较高的光学各向异性值(Δn>0.3)。该类液晶具有在双频液晶中应用的广阔前景。     

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.     

5,5’-二(取代苯基)-2,2’-联(口恶)二唑-1,3,4电子光谱的溶剂效应

本文测试了两个5,5′-二(取代苯基)-2,2′-联(口恶)二唑-1,3,4化合物在21种溶剂中的电子光谱。发现化合物的a_(max)~(UV)和(?)_(max)~(FL)分别与溶剂的(n~2-1)/(2n~2+1)、[(ε-n~2)(2ε+n~2)]/[ε(n+2)~2]和(ε-1)/(ε+2)-(n~2-1)/(n~2+2)以及化合物的((?)_(max)~(UV)-(?)_(max)~(FL))与溶剂的{(ε-1)/(2ε+1)-(n~2-1)/(2n~2+1)}都存在着一定的线性关系。溶剂对化合物的荧光发射光谱的形状和强度的影响比对紫外吸收光谱的影响明显。     

烷基-α-D-吡喃葡萄糖苷的合成与性能

以D-葡萄糖为原料,经全乙酰化、在SnCl_4催化下与脂肪醇糖苷化、脱保护3步反应合成了7种不同碳链长度的烷基-α-D-吡喃葡萄糖苷。利用核磁共振、表面张力仪和偏光显微镜等对其进行结构、表面张力和热致液晶等性能测试,结果表明,当烷基-α-D-吡喃葡萄糖苷烷基链长(n)为6~9时,均有发泡和乳化性能,其中正壬基-α-D-吡喃葡萄糖苷具有最佳的发泡和乳化性能;烷基糖苷(n=6~9)的表面张力(γ_(CMC))及临界胶束浓度(CMC)均比较低;饱和吸附量(Γ_(max))随烷基链的增长而减小,饱和吸附面积(A_(min))随烷基链增长而增大;形成胶束时的标准自由能(ΔG_(mic))和吸附自由能(ΔG_(ads))均为负值,其绝对值随烷基链增长而越来越大,其中正辛基-α-D-吡喃葡萄糖苷的表面活性最好;烷基糖苷(n=4~9)对皮肤均无急性刺激作用;所合成的烷基糖苷均具有热致液晶行为,随烷基链长的增加,液晶相的温度范围变宽,液晶相的稳定性越好。     

含氟链不对称苯并菲盘状液晶的合成及疏氟效应对介晶性的影响

盘状液晶分子中引入氟代烃链并利用疏氟效应（fluorophobic effect）能有效稳定分子的柱状堆积;低对称性的盘状分子有较低的熔点和宽的介晶相温度范围．基于此,本文设计并合成了一系列半氟酯链的不对称苯并菲化合物C18H6（OCnH2n＋1）4（OCH3）（O2CC2H4C6F13）（1）,及相对应的不含氟化合物C18H6（OCnH2n＋1）4（OCH3）（O2CC8H17）（2）,n=4—8．化合物结构通过核磁和质谱表征．介晶性通过差示扫描量热法和偏光显微镜进行了研究．结果显示：化合物均为柱状互变热致液晶．含氟链化合物1a—1e与相对应的化合物2a-2e比较,有更高的熔点和清亮点．合成的多数化合物为室温液晶．     

新型棒状苯基咪唑苯酯类化合物的合成及其液晶性能研究

以Ullmann偶合反应为关键步骤, 合成了带端氧基链的苯基咪唑苯酯系列化合物, 采用偏光显微镜(POM)、差示扫描量热仪(DSC)及X衍射等手段研究了其液晶行为. 研究表明, 通过改变末端烷氧基链的长度及数目, 这类分子可组装形成向列相(N)和层列相(SmA)等液晶相态, 但随着烷氧基链数目的增多, 这类分子的液晶相消失, 初步找出了这类化合物结构与液晶性能间的关系, 通过对相关化合物的单晶X衍射结构及其液晶相的2D-X衍射测试结果的分析得出, 这类化合物通过分子自组装形成的层列相具有双分子层状结构(SmA₂).     

新颖的含乙炔桥键液晶分子设计与合成

为降低液晶分子的双折射率并获得宽液晶相区, 用环己基替代传统二苯乙炔液晶分子中的一个苯环, 得到一类结构新颖的含乙炔桥键的负介电各向异性液晶分子4a, 4b. 目标化合物采用1-trans-4-(trans-4-正戊基环己基)环己基乙炔与4-碘-2,3-二氟苯基醚进行Sonogashira偶联反应制备, 反应总产率27%～28%. 产物结构经MS, IR, NMR鉴定确认. 采用DSC结合偏光显微镜对液晶相变温度进行了测试, 结果表明新化合物4a, 4b清亮点分别为212, 216 ℃, 向列相温区均达到140 ℃, 与传统二苯乙炔类液晶的相变温区基本相当. 物理性能测试表明, 分子骨架共轭程度的削弱不仅使双折射率大幅降低, 而且介电各向异性绝对值还有所增大, 为分子设计提供了新的思路. 新化合物综合性能得到显著改善, 在大尺寸液晶电视领域具有非常好的应用前景.     

新型N,O-配位吡啶氟硼化合物的合成及其光谱性质

以2-氨基吡啶衍生物为原料,通过简单而高效的两步反应合成了6个新型N,O-配位吡啶氟硼化合物2a~2f,其结构经~1H(~(13)C、~(19)F)NMR,ESI-MS,IR和X单晶衍射分析表征,并对其光谱性质进行实验和理论计算研究.结果表明,苯环(或吡啶环)上含给电子基的化合物2b,2c,2e,2f的最大吸收峰位于360~420 nm(λ_(abs)=368,400,365,418 nm),且具有较大的摩尔吸光系数(ε=28760,51980,25250,40750 L·mol~(-1)·cm~(-1)).明显不同的是,苯环对位无取代基的化合物2a和含吸电子基的化合物2d的最大吸收峰分别为340和337 nm.同时,化合物2b,2c,2e,2f具有一定的溶剂效应,随着溶剂极性的增加,发射光谱红移且荧光强度降低,说明这些化合物中存在着一定的分子内电荷转移(ICT)效应.此外,实验结果和理论计算验证了化合物2b,2c,2e,2f中存在ICT,并揭示了取代基对化合物的光谱性质具有显著影响.希望通过这些研究可为进一步发展ICT-型荧光染料及其应用打下良好基础.     

含氟丁烯联苯类液晶新方法合成及性能

含氟丁烯类液晶是一类新型具有低熔点和较高清亮点的液晶材料。 本文提出了一条新的方法合成关键中间体,采用以3-氟苄氯为起始原料,经Arbuzov、Wittig-Horner、催化氢化、锂化-硼酸化4步反应制备,避免了环己烷的异构化和脱氟副反应。 经过合成优化,总收率由4.5%提高到30%,具备较高的应用价值。 物理性能测试表明,该类化合物在配方中的虚拟清亮点达到127.7 ℃、展区常数K₁₁值高达19.7。 光电测试表明,该类化合物能够缩短10%的液晶总响应时间,与该类化合物粘弹系数小的特点相吻合。 新型含氟丁烯液晶为开发高性能混合液晶提供了新的单体液晶材料。     

不同光滑度立方体氧化铁对液晶电光性能的改善

向列相液晶被广泛应用于液晶显示中,但是由于杂质的存在,会导致液晶的驱动电压变大,增加能耗。 为了降低阈值电压和饱和电压,通常向液晶中添加纳米颗粒来提高电光性能。 本文利用水热法制备了表面粗糙和光滑的两种立方体Fe₂O₃纳米颗粒,其形貌均匀,尺寸约550 nm。 将二者分别掺杂到向列相液晶E7中,结果表明,粗糙立方体Fe₂O₃/E7复合体系具有比光滑立方体Fe₂O₃/E7复合体系和向列相液晶E7更优的电光性能,且在掺杂质量分数为0.4%时,其电光性能达到最优,阈值电压和饱和电压分别降低9.9%和11.6%,对比度增大80%,响应时间降低至6.0 ms。 这归因于粗糙立方体Fe₂O₃具有足够的表面积和表面所带电荷更多,所以会更易吸附体系中的杂质离子和减弱杂质离子的屏蔽作用,从而提高了电光性能。     

新型弯曲形双偶氮苯类液晶合成及光致异构性能研究

弯曲形偶氮苯液晶由于其偶氮键独特的光致可逆异构化性能,已成为光电子信息材料研究的热门课题,但光响应速度慢已成为制约其发展的关键因素.目前报道的弯曲型偶氮类液晶化合物的偶氮键都距离中心核较远的位置,光致异构的响应时间较长,大都在分钟以上,不利于光敏器件应用研究.本工作试图以2-甲基-1,3-间苯二胺为中心核,将偶氮键紧挨中心核两边,末端为直链烷基,设计合成了一系列新型弯曲形双偶氮苯类液晶化合物,以期缩短光响应时间.通过IR, 1H NMR, 13C NMR和ICP-MS光谱鉴定这些化合物的分子结构,经差示扫描量热仪(DSC)和偏光显微镜(POM)测定其液晶相变温度和相态织构;并通过测定2-甲基-1,3-双(4-((4-庚基苯基)酯基)-1-(E)-偶氮苯基)苯(2c)的紫外-可见光的吸收光谱研究其光致异构化性能,通过UV-Vis光谱仪和偏光显微镜(POM)测定其液晶化合物以及掺杂向列相液晶材料的光致异构现象和响应时间.实验结果表明,所有设计合成的弯曲形双偶氮苯类液晶化合物均具有近晶相相态,且相态温度范围较宽,当近晶相态化合物2c掺杂到向列相混合液晶中时,其光致异构响应时间为2~3 s,在日光下液晶态恢复时间为3~4s,在乙酸乙酯稀溶液中时10s可达到光稳态.说明这类弯曲形双偶氮液晶化合物具有较快的光致异构响应速度.     

The synthesis and liquid crystalline behaviour of alkoxy-substituted derivatives of 1,4-bis(phenylethynyl)benzene

Despite the prevalence of organised 1,4-bis(phenylethynyl)benzene derivatives in molecular electronics, the interest in the photophysics of these systems and the common occurrence of phenylethynyl moeties in molecules that exhibit liquid crystalline phases, the phase behaviour of simple alkoxy-substituted 1,4-bis(phenylethynyl)benzene derivatives has not yet been described. Two series of 1,4-bis(phenylethynyl)benzene derivatives, i.e. 1-[(4'-alkoxy)phenylethynyl]-4-(phenylethynyl)benzenes (5a-5f) and methyl 4-[(4'-alkoxy)phenylethynyl-4'-(phenylethynyl)] benzoates (18a-18f) [alkoxy = n-C₄H₉ (a), n-C₆H₁₃ (b), n-C₉H₁₉ (c), n-C₁₂H₂₅ (d), n-C₁₄H₂₉ (e), n-C₁₆H₃₃ (f)] have been prepared and characterised. Both series have good chemical stability at temperatures up to 210°C, the derivatives featuring the methyl ester head-group (18a-18f) offering rather higher melting points and generally stabilising a more diverse range of mesophases at higher temperatures than those found for the simpler compounds (5a-5f). Smectic phases are stabilised by the longer alkoxy substituents, whereas for short and intermediate chain lengths of the simpler system (5a-5c) nematic phases dominate. Diffraction analysis was used to identify the SmB_hex phase in (5d-5f) that is stable within a temperature range of approximately 120-140°C. The relationships between the organisation of molecules within these moderate temperature liquid crystalline phases and other self-organised states (e.g. Langmuir-Blodgett films) remain to be explored.     

有机硅改性席夫碱聚氨酯型液晶固定相的制备、表征及色谱性能

以对苯二胺、3-氯丙醇和4-羟基苯甲醛为原料,合成对苯二(对苯丙氧基醇)亚胺液晶基元,再与对苯二异氰酸酯和1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷反应,合成席夫碱型硅氧烷聚氨酯液晶聚合物。 通过红外光谱法、X射线衍射、热分析、偏光显微镜等技术手段对其结构和性能进行了表征。 结果表明,该物质为席夫碱有机硅聚氨酯液晶聚合物,属于近晶相液晶,液晶区间为103~150 ℃,热分解温度为300 ℃。 用席夫碱型硅氧烷聚氨酯液晶固定相制备填充色谱柱,考察固定液的相对极性及其对取代苯位置异构体的色谱分离性能。 合成的席夫碱型硅氧烷聚氨酯液晶聚合物的液晶温度范围为103~146 ℃,属于强极性固定液(P_x=79),各组分色谱峰的分离度为0.96~3.33。     

液晶性芳香酰胺化合物的合成

合成了一系列炖粹以酰胺基为中心桥键的刚性芳香酰胺小分子化合物，并对其作了表征，发现其中有些化合物具有液晶性。酰胺键之间能形成很强的分子间氢键，使芳香酰胺小分子化合物的熔点很高，难于形成液成液晶态。研究发现，如果在这类化合物的中心苯环上引入合适的取代基以减弱分子间氢键，同时引入合适的末端基时，则可使芳香酰胺化合物生成液晶相的能力增强。     

μ-氧-双[meso-四(对烷氧基苯基)卟啉合铁(III)]的合成、表征和液晶性

设计合成了未见文献报道的μ-氧-双[meso-四(对烷氧基苯基)卟啉合铁(III)]配合物9个, 研究了其合成、分离、纯化方法, 用MS, ¹H NMR, IR, UV, 元素分析等方法剖析确证了目标化合物的结构, 其结构我们认为是μ-氧桥联的二聚体结构, 且存在两种典型空间构象结构(重叠式和交叉式), 表现为同一系列化合物存在四类¹H NMR谱. 用差示扫描量热仪和偏光显微镜研究了这9个化合物的液晶性, 发现9个化合物均具有液晶性, 多为升温降温互变液晶, 具有丝状光学织构. 有一至三个中介相, 相变起始温度最低为－6 ℃, 最高为210 ℃; 相变区间最宽为301 ℃, 最窄为50 ℃; 清亮点(T_c)最高315 ℃, 最低147 ℃. 考察了烷氧基链长、配位金属离子及配合物分子空间结构对液晶性能的影响. 我们认为这种μ-氧桥联的二聚体结构比单层平面卟啉及其金属配合物具有更好的液晶性.     

2-吡咯类酰腙的合成、晶体结构及与小牛胸腺DNA的相互作用

以2-吡咯甲酰肼与2,4-二羟基苯甲醛和2-羟基-3-甲氧基苯甲醛经缩合反应合成2,4-二羟基苯甲醛-2-吡咯甲酰腙C₁₂H₁₁N₃O₃(Ⅰ)和2-羟基-3-甲氧基苯甲醛-2-吡咯甲酰腙C₁₃H₁₅N₃O₄(Ⅱ),并利用红外光谱、元素分析、¹H NMR、X射线单晶衍射和热重分析进行表征,结果表明晶体Ⅰ属单斜晶系,空间群为P2₁/c,Z=4,晶胞参数为a=1.2586(4) nm,b=0.8050(3) nm,c=1.1914(4) nm;晶体Ⅱ为正交晶系,空间群为P2₁2₁2₁,Z=4,晶胞参数为a=0.4756(2) nm,b=1.2491(6) nm,c=2.2145(11) nm。 热重结果显示,化合物Ⅰ和Ⅱ最大热分解峰分别出现在267.59和284.79 ℃,表观活化能分别为176.6和122.9 kJ/mol,表明化合物Ⅰ和Ⅱ具有较高的热稳定性。 利用粘度实验和微量热实验研究了化合物Ⅰ和Ⅱ与CT-DNA的相互作用,均显示两种化合物均与CT-DNA发生了插入作用,且相互作用过程放热,焓变值分别为ΔH(Ⅰ)=4.67 kJ/mol和ΔH(Ⅱ)=4.40 kJ/mol。     

Synthesis and characterization of thiophene-containing liquid crystals

Six series of liquid crystal materials containing a 2,5-disubstituted thiophene unit were synthesized. The liquid crystal compounds obtained were characterized by NMR, differential scanning calorimetry, polarizing optical microscopy and X-ray diffraction techniques. The properties of liquid crystalline phases were investigated as a function of spacer units, number of aromatic core rings and different terminal moieties. Cyano, methoxy and iodo groups were used as terminal groups. It is found that: (i) compounds having one thiophene ring and one phenyl ring connected by an ester group, with a length/breadth value of 2.1, exhibit no mesophase, while other compounds containing two biphenyl rings, with a length/breadth ratio of 2.7, show mesophases; (ii) the polarity of terminal groups and the flexible spacer length significantly affect the thermal behaviour of these compounds; (iii) the nematic transition range of cyano-containing compounds decreases with increasing length of the flexible spacer, and long alkenyloxy chains tend to facilitate the formation of the smectic phase and suppress the nematic phase in all the mesogenic compounds synthesized.