棒狀磁性液晶的合成及性能研究.pdf

1、液晶是具有特殊光電性能并得到廣泛應(yīng)用的功能材料。分子磁性材料是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)，如何將磁性與液晶性結(jié)合起來(lái)使液晶材料多功能化是目前學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點(diǎn)課題。 如果給具有流動(dòng)性的向列相液晶材料賦予磁性(也可稱(chēng)之為有機(jī)磁性液體，有機(jī)磁性流體)，就可能使液晶分子不僅在電場(chǎng)作用下，也可能在磁場(chǎng)作用下有序排列，從而實(shí)現(xiàn)更大范圍，更新領(lǐng)域的特殊應(yīng)用。本論文的研究目的主要是合成集液晶性、磁性于一身的新型功能材料。主要研究?jī)?nèi)容如下： 1、以

2、對(duì)羥基苯甲醛和一系列4-正丙基，4-正戊基取代的雙環(huán)己基甲酸、聯(lián)苯甲酸及環(huán)己基苯甲酸為主要原料，通過(guò)氯化、酯化等方法，合成了6個(gè)C<,3>和C<,5>烷基取代的多環(huán)單酯基苯甲醛類(lèi)液晶。用元素分析、<'1>H NMR、IR及MS測(cè)試技術(shù)表征了產(chǎn)物結(jié)構(gòu)，通過(guò)DSC及POM(偏光顯微鏡)對(duì)其液晶相進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，室溫條件下羧酸的氯化可有效地抑制反式環(huán)己烷的構(gòu)型轉(zhuǎn)化；這類(lèi)芳香醛化合物在加熱過(guò)程中呈典型的向列項(xiàng)紋影及條紋織構(gòu)，液晶相溫度區(qū)間

3、107-156℃。 2、提出了一種在無(wú)水丙酮體系中，采用KMnO<,4>選擇性氧化芳環(huán)上醛基制備羧基的新方法。運(yùn)用此法，以4-正丙基，4-正戊基取代的雙環(huán)己基甲酸、聯(lián)苯甲酸及環(huán)己基苯甲酸為主要原料，用一次酯化、一次氧化的方法(酯化氧化法)，合成了6個(gè)單酯基芳香酸類(lèi)化合物?？偖a(chǎn)率大于70％。產(chǎn)物結(jié)構(gòu)以IR，MS，<'1>H NMR及元素分析進(jìn)行表征，DSC及POM測(cè)定表明6個(gè)目標(biāo)化合物具有熱致液晶性，呈典型的向列相紋影及條紋織構(gòu)。

4、 3、以4-(4-(反-4-正丙基環(huán)己基)苯酰氧苯甲醛為原料，研究了在無(wú)水體系以高錳酸鉀為氧化劑，選擇性氧化制備4-(4-(反-4-正丙基環(huán)己基)苯酰氧苯甲酸，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)法對(duì)影響反應(yīng)的因素進(jìn)行了研究，利用紅外光譜研究了氧化反應(yīng)的機(jī)理，產(chǎn)物結(jié)構(gòu)用IR，MS，<'1>H NMR及元素分析表征。結(jié)果表明，在無(wú)水丙酮中無(wú)任何催化劑條件下，KMnO<,4>具有氧化活性，可以在芳環(huán)上同時(shí)存在烷基和醛基時(shí)選擇性氧化醛基，選擇性達(dá)100％。最

5、佳條件是高錳酸鉀用量為芳香醛物質(zhì)的量的2倍，反應(yīng)時(shí)間4h，酸解時(shí)間1.5h，產(chǎn)率95％。 4、提出通過(guò)一次氧化，兩次酯化(氧化酯化法)的方法合成雙酯類(lèi)芳香醛類(lèi)化合物。以對(duì)羥基苯甲醛和4-正丙基，4-正戊基取代的雙環(huán)己基甲酸、聯(lián)苯甲酸及環(huán)己基苯甲酸為主要原料，合成了6個(gè)具有較長(zhǎng)的剛性骨架、多環(huán)雙酯基苯甲醛類(lèi)液晶。產(chǎn)物結(jié)構(gòu)經(jīng)IR，MS，<'1>H NMR和元素分析表征，通過(guò)DSC及POM研究了化合物的液晶行為。結(jié)果表明，以此法合成產(chǎn)

6、物，總產(chǎn)率大于60％。雙酯類(lèi)芳香醛類(lèi)化合物液晶相溫度范圍超過(guò)78℃，主要呈現(xiàn)向列相織構(gòu)。 5、利用縮合反應(yīng)合成了6個(gè)具有希夫堿及單酯基結(jié)構(gòu)、末端為T(mén)EMPO的磁性分子。經(jīng)液相色譜、質(zhì)譜、紅外光譜等方法確定了化合物的純度和結(jié)構(gòu)。以DSC及POM研究化合物的液晶性質(zhì)。其中端基為戊基的磁性化合物經(jīng)測(cè)定具有液晶性，其液晶相區(qū)間分別達(dá)到了3.9～6.5℃，呈現(xiàn)出向列相紋影及絲狀織構(gòu)。EPR譜表明化合物在室溫時(shí)具有順磁性。 6、經(jīng)過(guò)

7、酯化及縮合反應(yīng)合成了6個(gè)具有希夫堿及雙酯基結(jié)構(gòu)、末端為T(mén)EMPO的磁性分子。采用液相色譜、質(zhì)譜、紅外光譜、元素分析等確定了幾個(gè)化合物的純度和結(jié)構(gòu)，DSC及POM測(cè)試表明，6個(gè)磁性化合物均具有液晶性，其液晶相溫度區(qū)間在3.5～24.3℃之間?？棙?gòu)圖呈現(xiàn)膽甾相油狀，向列相紋影、絲狀織構(gòu)。EPR表明化合物在室溫時(shí)具有順磁性。 7、采用酯化反應(yīng)合成了6個(gè)具有雙酯基結(jié)構(gòu)、末端為T(mén)EMPO的磁性分子。經(jīng)質(zhì)譜、紅外光譜等確定了6個(gè)化合物的結(jié)構(gòu)

8、，并進(jìn)行了DSC及POM測(cè)試。結(jié)果表明，6個(gè)磁性化合物均具有液晶性，其液晶相溫度區(qū)間在15～24.8℃之間，織構(gòu)圖為向列相。EPR表明化合物在室溫時(shí)具有順磁性，并就磁性液晶對(duì)液晶材料光電性能的影響進(jìn)行了初步研究。 本論文共設(shè)計(jì)合成了6個(gè)系列36個(gè)新化合物。其中三個(gè)系列18個(gè)未見(jiàn)報(bào)道的重要中間體，文中對(duì)他們的液晶性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究，提出了室溫氯化法、無(wú)水體系選擇性氧化法，這些方法可有效地抑制反式環(huán)己烷構(gòu)型向順式構(gòu)型的轉(zhuǎn)化及芳烷基的