论文部分内容阅读
以显示为目的的液晶材料开发及应用带来了显著的经济效益,而基于液晶态形成的驱动力的研究已经成为液晶分子工程领域的基础研究方向。热致液晶的分子几何结构变化、致晶单元的刚性、极性改变、杂原子的引入等都被认为是液晶改性研究的有效方法,基于此的研究有助于加深对液晶材料构效关系的理解及高性能液晶材料的设计。本论文设计了以三氮唑和硫代巴比妥酸为末端基团的两种液晶化合物,初步探讨了分子结构改变对液晶性能的影响规律。具体研究内容如下:1.合成了8个结构新颖的3-[(4’-烷氧基-4-亚甲基)-1,1’-联苯]氨基-1,2,4-三唑化合物(APAT-n).采用Suzuki偶联、亲核取代、醛胺缩合三步反应以15.4-40.5%的收率获得纯度达到99%以上的目标化合物,其结构经核磁(1HNMR)、红外(IR)和质谱(MS)确认。条件实验研究发现:(1)以5%Pd/C为催化剂合成的中间体对羟基联苯甲醛纯度高,后处理简便,催化剂可循环使用。(2)熔融法制备该类席夫碱化合物的转化率和选择性明显优于常规加热法和微波辐射法,且产物纯度高达99%以上,操作简单、反应时间短、成本低。通过差示扫描量热(DSC)、热台偏光显微镜(POM)和热失重(TGA)研究了APAT-n的热行为。结果表明,APAT-n为互变型液晶,升温和降温液晶相区间分别为7-22℃和13~34℃,且随着烷基链上碳原子数的增加,熔点逐渐降低,而清亮点呈现出先增大后减小的趋势,且该类化合物的分解温度高于313℃。初步研究认为,该类化合物热致近晶相的形成主要归因于分子间基于三氮唑的NH所形成的侧向氢键,该作用力有助于分子的层状有序排列。2.设计并制备了7个5-[(4’-烷氧基-4-亚甲基)-1,1’-联苯]硫代巴比妥酸化合物(APMT-n)。以烷氧基联苯甲醛与硫代巴比妥酸为原料经Knoevenagel缩合反应合成目标化合物其纯度大于98%,收率30.7~49.3%,其结构经1HNMR、IR确认。液晶行为研究表明,当烷基链碳原子数大于6时,APMT-n才能表现出近晶相态。随着端基碳原子数的增大,APMT-n的熔点逐渐降低,液晶相稳定性提高。初步研究表明氢键是APMT-n热致近晶相的主要驱动力之一。