氫鍵型手性分子開關(guān)的制備及可逆調(diào)控膽甾相液晶螺旋感應(yīng)及翻轉(zhuǎn).pdf

1、本文設(shè)計(jì)并制備了一系列含偶氮基元?dú)滏I型手性分子開關(guān)，并將上述手性分子開關(guān)引入向列相液晶中，使得所制備的膽甾相液晶具有多重響應(yīng)性能。首先利用核磁、紅外、變溫紅外、質(zhì)譜、元素分析及分子模擬等手段對所制備的分子開關(guān)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了確認(rèn)。并進(jìn)一步采用紫外吸收光譜、圓二色譜、偏光顯微鏡及光纖光譜等測試手段對分子開關(guān)及其誘導(dǎo)形成的膽甾相液晶的響應(yīng)性能進(jìn)行研究。
　　本文中首先制備了一種以嘧啶酮四重氫鍵識別單元為氫鍵基元，偶氮苯為光響應(yīng)基元的手性分

2、子開關(guān)。將這種手性分子開關(guān)與向列相液晶E7混合誘導(dǎo)形成膽甾相，卡諾法研究表明由其誘導(dǎo)的膽甾相液晶的pH和光響應(yīng)特性。該類分子開關(guān)誘導(dǎo)的膽甾相液晶經(jīng)三氟乙酸蒸汽處理，樣品反射光顏色有明顯的變化，并經(jīng)過堿性氣體三乙胺處理之后能恢復(fù)之前的狀態(tài)，研究表明分子開關(guān)的分子內(nèi)四重氫鍵在酸堿性氣體作用下的斷裂和重新形成是這種氣體響應(yīng)性的主要原因。另外，分子內(nèi)偶氮基元的順反異構(gòu)導(dǎo)致其螺旋扭曲力的變化使得其誘導(dǎo)的膽甾相液晶同時具有光響應(yīng)性。
　　本文

3、中設(shè)計(jì)并制備了另外一類手性分子開關(guān)，分子開關(guān)中R-(+)-聯(lián)萘二酚衍生物作為氫鍵給體，而與之手性相反的S-(-)-聯(lián)萘偶氮苯衍生物作為氫鍵受體。通過改變給體分子中末端柔性鏈的長短制備了(R，S，R)-a、(R，S，R)-b、(R，S，R)-c及(R，S，R)-d四個手性分子開關(guān)。研究表明給體分子中末端柔性鏈的長短直接影響了由其誘導(dǎo)的膽甾相液晶的光學(xué)性能，由n=3:(R，S，R)-a、 n=6:(R，S，R)-b及n=8:(R，S，R)-

4、d誘導(dǎo)形成的膽甾相液晶的光響應(yīng)行為分別表現(xiàn)出隨紫外光照螺旋扭曲力(HTP)值減小、膽甾相到向列相的轉(zhuǎn)變及HTP增大。而n=7:(R，S，R)-c所誘導(dǎo)的膽甾相液晶表現(xiàn)手性翻轉(zhuǎn)的特性。手性分子開關(guān)中的給受體分子相反的手性及光照過程的手性強(qiáng)度的平衡遷移導(dǎo)致了上述四種不同的光響應(yīng)行為。
　　另外，手性分子開關(guān)中氫鍵及聯(lián)萘結(jié)構(gòu)兩種熱響應(yīng)基元的存在使得這四個分子誘導(dǎo)形成的膽甾相液晶也表現(xiàn)出不同熱響應(yīng)行為。具體表現(xiàn)為:由(R，S，R)-a和(

5、R，S，R)-d誘導(dǎo)形成的膽甾相液晶的螺距隨溫度升高逐漸增大;而由(R，S，R)-b和(R，S，R)-c誘導(dǎo)形成的膽甾相液晶的螺距隨著溫度的升高而減小。利用Gaussian03軟件對其進(jìn)行了最優(yōu)構(gòu)象的模擬，結(jié)果表明紫外光照前后(R，S，R)-a、(R，S，R)-b、(R，S，R)-c及(R，S，R)-d具有相似的分子構(gòu)型。另外盡管四種氫鍵受體分子具有不同的末端柔性鏈，但是中間部分的氫鍵受體部分的構(gòu)象并沒有受到影響。而且由模擬結(jié)果可以看出