含有酯基及酰胺基柔链的苯并菲盘状液晶的合成、分子间氢键对柱状介晶性的影响

合成了三个系列,共二十四个有两种不同软链的对称和非对称苯并菲盘状液晶化合物,C18H6(OR)3-(OCH2COOEt)3,C18H6(OR)3(OCH2COOBu)3,C18H6(OR)3(OCH2CONHBu)3,其中R=C5H11,C6H13,C7H15,C8H17.化合物通过柱层析纯化,结构通过1HNMR,IR,元素分析等确证.化合物热稳定性通过TGA测定,并显示出较高的热稳定性.通过偏光显微镜和差视扫描量热法对这些化合物的热致液晶性进行了研究.结果显示:对于苯并菲液晶化合物C18H6(OR)3(OCH2COOEt)3,非对称性化合物较之对称异构体化合物有更低的熔点和更高的清亮点,因而非对称性化合物有更宽的介晶温度范围.对于分子中含有酰胺基的苯并菲液晶化合物C18H6(OR)3(OCH2CONHBu)3,对称化合物有比非对称异构体更高的清亮点和更有序的六方柱状介晶相,且其与具有同样软链长度的分子中不含酰胺基的化合物系列C18H6(OR)3(OCH2COOBu)3相比较,由于柱内分子间氢键的形成,不仅有更高的熔点和清亮点,而且有更丰富的柱状介晶相.

氢键稳定的苯并菲盘状液晶的合成及介晶性

盘状液晶分子能自组装成高度有序的六方柱状介晶相.其各向异性的载流子高速迁移率使其成为较理想的有机光电子材料.采用分子间氢键锚定柱状相,获得介晶相温度范围宽、有序度高的苯并菲盘状液晶是本研究的目的.本文通过分子设计,合成了3个系列,共18个有两种不同软链的苯并菲盘状液晶化合物C18H6(OR)5(OCH2COOEt),C18H6(OR)5(OCH2COOBu)和C18H6(OR)5(OCH2CONHBu),其中R=CnH2n+1,n=4～9.化合物的纯度和结构通过1HNMR和元素分析确证.化合物热稳定性通过热重分析(TGA)测定,并显示出较高的热稳定性.通过偏光显微镜(POM)和差示扫描量热法(DSC)对这些化合物的热致液晶性进行了研究.结果显示对于分子中含有酰胺基的苯并菲液晶化合物C18H6(OR)5(OCH2CONHBu),与具有同样软链长度的分子中不含酰胺键的化合物系列C18H6(OR)5(OCH2COOBu)相比较,前者由于柱内分子间氢键的形成,具有更高的熔点和清亮点.

苯丙炔酸和苯丙烯酸酯苯并菲盘状液晶的合成及介晶性

合成了7个含苯丙炔酸和苯丙烯酸酯链的苯并菲盘状液晶化合物C18H6(OCnH2n+1)5O2CR'[R'=C≡CC6H5,n=4～9(1a～1f);R'=CH=CHC6H5,n=6(1g)].该系列化合物结构通过1HNMR,IR和元素分析表征.液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:化合物均为六方柱状相热致型液晶;含苯丙炔酸酯链苯并菲盘状液晶化合物1a～1f,随着烷氧链的增长,清亮点呈现逐渐下降的趋势;对于含苯丙烯酸酯链苯并菲化合物1g与具有同样软链长度的炔基酯链苯并菲化合物1c比较,具有更低的熔点和结晶点,而它们的清亮点几乎一致,因而化合物1g有更宽的介晶性温度范围.

盘状液晶材料的研究进展

盘状液晶分子容易形成柱状堆积的超分子组装体,由于分子在液晶态具有一定的流动性,使得组装体具有良好的结构缺陷自修复功能.因此具有特定芳香共轭结构的盘状液晶分子可以呈现较高的导电特性,能够有效传输电荷,具有制备光电器件的潜在应用价值.本文主要介绍以苯环、苯并菲、六苯并蔻、苝和肽菁为中心核的盘状液晶材料,其分子结构的化学修饰对液晶性能的影响,液晶材料在有机发光二极管(OLED)、有机场效应晶体管(OFET)和太阳能电池器件中的应用,以及盘状液晶材料相关的动力学研究进展.

盘状液晶材料及电导性能研究的最新进展

盘状液晶分子易于形成柱状相结构材料,从而具有较高的电导特性,是理想的电载流子传输材料,可用于制备光电器件。本文主要介绍苯并菲、酞菁、六苯并冠等盘状液晶材料的制备、电导性能的研究以及在器件应用研究中如纳米导线、有机太阳能电池的最新进展。

盘状液晶中间体单羟基苯并菲简便合成

羟基苯并菲[TP(OH)(OR)5]是一类重要的盘状液晶中间体.根据苯并菲衍生物间极性差异,设计了一条简便的合成与分离羟基苯并菲的方法:在70%硫酸中用FeCl3氧化邻苯二醚与2-甲氧基苯酚三聚成环,分离获得2,3,6,7,10,11-六烷氧基苯并菲[TP(OR)6]和2-羟基-3-甲氧基-6,7,10,11-四烷氧基苯并菲[TP(OH)(OMe)(OR)4].后者再经醚化,Ph2PLi脱甲基得2-羟基-3,6,7,10,11-五烷氧基苯并菲[TP(OH)(OR)5].三步反应总收率14%～19%.

氢键稳定的含酰胺基的盘状液晶研究进展

氢键稳定的盘状液晶柱状相拥有高的有序性和电荷传输速率,其作为新型有机半导体材料具有广阔的应用前景.系统地综述了酰胺基形成的氢键在盘状液晶研究中的进展.氢键在液晶分子自组装的作用可分为结构封闭型和结构开放型两大体系.在开放型中的盘状液晶分子中心核可分为四大盘状液晶:以单一苯环为中心核的含酰胺键盘状液晶;以苯并菲为中心核的含酰胺键盘状液晶;六苯并蔻及其它芳核体系.对代表性化合物的分子设计及液晶性进行了介绍.

用平均场理论研究盘状液晶分子间氢键对清亮点的影响

我们前期的合成和实验发现,对于一系列含酰胺基支链的苯并菲分子,其生成的液晶的清亮点的高低与分子间氢键的数目有关.采用Gay-Berne势模拟液晶分子的双体势,用量子化学和分子力学相结合的ONIOM(HF/STO-3G:UFF)方法优化含酰胺基支链的苯并菲分子的单体和双体的构型和能量,从而获得Gay-Berne势的参数.在此基础上,根据平均场理论,解一个关于序参量和温度的积分方程,求出液晶的清亮点.计算结果与实验一致,可以解释清亮点和分子间氢键的关系.

含乙酰胺基链苯并菲盘状液晶分子的电子光谱与非线性光学性质

在密度泛函理论B3LYP/6-31G**理论水平上,计算含乙酰胺基链苯并菲分子的电子吸收光谱和非线性光学性质.研究结果显示,该分子的最大吸收波长和最低能量跃迁吸收波长分别为282和334nm,在近紫外区.该分子的二阶和三阶非线性光学性质计算值分别为235.60和1.11×105 a.u..

环聚炔苯和环聚炔吡啶组成的盘状液晶中的电荷转移

用电子转移的半经典模型在量子化学B3LYP/6-31G(d)水平(对单体)和B3LYP/STO-3G水平(对二聚物)对环聚炔苯和环聚炔吡啶组成的盘状液晶体系的电荷转移性质进行了研究.盘状液晶体系的电荷转移速率主要依赖于重组能和电荷转移矩阵元,重组能越小,电荷转移矩阵元越大,则电荷转移速率常数越大.计算结果表明,这些大环化合物比目前广泛研究和应用的苯并菲衍生物组成的液晶有较小的重组能,所以有更好的电荷转移性质.计算结果对有效地设计和合成高效的光导材料和载流子输送材料是有帮助的.

六烷氧基取代的苯并菲和六氮杂苯并菲盘状液晶中的电荷转移

用电子转移的半经典模型在量子化学B3LYP/6-31G(d)水平(对单体)和B3LYP/STO-3G水平(对二聚物)对六烷氧基取代的苯并菲和六烷氧基取代的六氮杂苯并菲组成的盘状晶体系的电荷转移性质进行了研究,发现在用量子化学方法研究电荷转移反应时,不能简单地用氢氧基代替长链烷氧取代基。由于在电荷转移反应中,要考虑参与反应的分子之间前线轨道的细微差别,所以将长链取代基用氢氧基取代,可能得不到定性正确的结果。

盘状液晶材料(2)准一维物理性能的研究

综述了盘状液晶材料在准一维光导性能、电导性能以及相关理论方面的研究进展。

分子间自组装盘状液晶材料研究进展

综述了近十年来国内外报道的分子间自组装盘状液晶的研究进展;重点阐述了通过分子间氢键或金属离子配位键自组装的盘状液晶小分子和超分子液晶的液晶性能、掺杂了无机纳米粒子的通过氢键形成的液晶材料的光电性能及其在有机光伏器件中的应用;最后总结了不同类分子间自组装盘状液晶的性能优势。综合文献报道可知,引入分子间氢键或配位键可以更好地实现盘状液晶在特定功能材料中的应用,并且自组装的盘状液晶还可与纳米粒子形成复合物,得到具有特定功能的纳米复合材料。

具有光学活性的盘状液晶的合成及介晶性研究

将手性引入盘状液晶中，合成了具有光学活性的盘状液晶３，４，５－三辛氧基苯甲酸胆甾醇酯．通过ＤＳＣ和偏光显微镜研究显示，该化合物在３８～６５℃呈现液晶相．在对没食子酸甲酯进行多烷基化反应时，采用丙酮为溶剂，Ｋ２ＣＯ３为碱，在相转移催化剂作用下，反应时间缩短，产率提高．

含乙酰胺基链苯并菲盘状液晶分子的电荷传输性质与热力学性质

在密度泛函理论B3LYP/6-31G**理论水平上,计算含乙酰胺基链苯并菲衍生物分子的电荷传输性质和热力学性质.研究结果显示,该分子的空穴传输性能明显好于电子传输性能.在298.15 K时,该分子的标准摩尔生成焓和生成自由能分别为-2338.79 k J/mol和-1756.27 k J/mol.

盘状液晶的性能及应用

简要介绍了盘状液晶的基本概念、分子结构和相态,综述了盘状液晶的分子结构对相的影响、自组装性能、电导性能、光学性能、磁学和铁电性能方面的最新研究进展。盘状液晶柱状相拥有高的有序性和电荷传输速率,作为新型有机半导体材料具有广阔的应用前景。最后,系统概述了盘状液晶材料的应用,并指出了盘状液晶在应用方面存在的问题以及解决问题的方法和建议。

含氟盘状液晶研究进展

近年来,在分子中引入氟原子进行改性成为材料研究的热点之一。氟原子的引入可以影响分子的热性能、电荷输运性能以及液晶的相行为等,最终改善材料的热、光、电和磁等性质。含氟盘状液晶由于具有较高的载流子迁移率,其合成方法和性质得到了广泛的关注。在含氟盘状液晶分子的平面核上、外围侧链或桥体上取代的氟原子均能显著改变液晶的相变性质,如提升液晶相的热稳定性和柱状相的有序度等。该文综述了近十年来具有代表性的利用氟原子改性盘状液晶的研究进展,进一步证实氟化有利于改善液晶性质;归纳了含氟盘状分子在其他领域的应用;最后,提出了含氟盘状液晶存在的问题,并展望了其未来发展方向。

酞菁类盘状液晶材料研究进展

拥有大环π电子高度共轭结构的酞菁(Pc)核,具备自组装的潜在特征,且在可见光区域具有强吸收。经修饰改性的酞菁衍生物被应用于液晶显示、太阳能电池、非线性光学等光电材料中。其中,液晶相行为影响材料性能方面更引人关注。通过修饰酞菁核可以改变液晶相行为,最具有代表性的修饰是酞菁核中心空腔阳离子配位和外围添加取代基团。经修饰改性的酞菁衍生物柱状自组装趋势明显,盘状中间相易形成,共轭层之间电子的传输能力得到增强,具备了作为光电材料的基本性质。该文综述了近十几年来酞菁衍生物盘状液晶材料的研究进展,总结了酞菁核的结构修饰对其液晶性能影响之间的构效关系,最后对酞菁衍生物盘状液晶在高性能材料合成方面存在的缺陷和研究方向进行了展望。

盘状液晶材料(1)聚集态结构及分子工程

介绍了盘状液晶材料的相分类和不同聚集态结构的特点，并对盘状液晶体系的分子工程和其它扩展性研究进行了综述。

噻吩盘状液晶研究进展

液晶半导体材料因为具有自组装有序、自修复缺陷、保留有序度和电荷传输性能、可溶液方式加工成为薄膜电子器件且成本低廉等优点,而广受关注.液晶半导体材料在有机电子器件领域,如:发光二极管、太阳能电池、场效应晶体管、分子传感器等有广阔的应用前景.这些薄膜电子器件性能与其活性成分液晶半导体材料性能密切相关.重点介绍含噻吩单元的盘状液晶和柱状相液晶的分子结构、合成方法、光电性质,及其在薄膜电子器件中的性能.对噻吩盘状液晶未来发展方向进行展望.