基于噻吩（三唑）三嗪楔形和类二聚体Polycatenar形两类液晶化合物的设计、合成、分子自组装研究

发布时间：2017-11-02 01:29

  本文关键词：基于噻吩（三唑）三嗪楔形和类二聚体Polycatenar形两类液晶化合物的设计、合成、分子自组装研究

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【摘要】：液晶在分子水平上结合了晶体的周期有序性和液体的流动性,这导致了液晶体系具有自愈性、刺激响应性和适应性,所以液晶分子在空间如何自组装成功能超分子结构是当今科学研究的重要课题之一。从超分子液晶的研究中,我们可获得对软物质自组装体系的有序性和复杂性以及自组装基本规律的认识,这些都将对其他领域的多功能材料的合成和自组装研究具有指导意义。本文共分为三章,第一章和第二章分别介绍了基于噻吩(三唑)1,3,5-三嗪楔形化合物以及类二聚体弯曲核Polycatenar液晶化合物的设计、合成以及分子自组装的研究,第三章为实验部分。第一章中设计合成了四类含1,3,5-三嗪基团的楔形液晶分子1T2/n、1T6/n、2T3/14和1Tr3/14。1,3,5-三嗪非常容易形成分子间或分子内氢键,而氢键在超分子自组装体系中具有非常重要的作用,正是由于三嗪的这种特殊性质使得它在许多领域都受到了人们的广泛关注。研究发现,在1T2/n(n=10、12、14、16)系列中,随着烷基链碳原子个数n的增加出现了Colhex/p6mm-Colrec/c2mm-Colhex/p6mm相序；在1T6/n(n=12、16)系列中,随n的增加却出现了CubI/Im3m-CubI/Pm3n相序；奇怪的是,分子结构、形状和体积类似的化合物2T3/14和1Tr3/14形成的液晶相完全不同——化合物2T3/14形成的液晶相为Colhex/p6mm,而化合物1Tr3/14形成的液晶相却是CubI/Pm3n。此外,通过紫外和荧光光谱测试可知,化合物1T2/12对金属离子Cr3+、Cu2+、Fe3+、Hg2+、Pb2+具有很强的识别能力,这在蓝光材料、荧光标记、分子荧光探针等方面具有潜在的应用。第二章中设计合成了弯曲核Polycatenar液晶化合物ⅠC6/n、ⅡE6/n、Ⅲ12/n和Ⅳs12/n。化合物ⅠC6/n、ⅡE6/n和Ⅲ12/n也具有二聚体液晶分子的特点,这些弯曲核分子由于具有一定的弯曲角度,形状比较特殊,因此这类分子有望在超分子自组装体系中显示出许多奇异性。弯曲核分子能形成许多的中间相,比如典型盘状分子形成的柱相、典型棒状分子形成的向列相和层列相、也能形成许多其他液晶基团不能形成的特殊相结构；即使弯曲核分子不是手性的,它也能自组装形成手性结构、海绵相、纳米细丝构成的相态或者是短节距的扭曲向列相；此外,弯曲核分子也能形成立方或四方对称的复杂三维结构,这种现象是非常罕见的。而在本文设计的具有二聚体液晶、弯曲核液晶和Polycatenar液晶分子特点的四种类型的分子中,研究发现,在系列IC6/n (n=10、12、14、16)中,随烷基链碳原子个数n的增加,出现了Co lhex/p6mm-CubVes/Pm3n相序；同时本文也通过改变侧部核连接基团X(X=COO或CH2O)、核的大小、以及中心弯头对液晶行为的影响进行了研究；也对化合物ⅠC6/14、Ⅲ12/12和Ⅳs12/12进行了凝胶实验测试,探究了它们的凝胶性质,这些由低分子量有机分子形成的热可逆物理凝胶在许多方面具有潜在的应用,比如溶剂的硬化剂、药物释放体系、细胞膜和传感器等方面。第三章为相关化合物的合成路线以及谱图数据。
【关键词】：液晶 自组装 三嗪 二聚体 Polycatenar 弯曲核分子
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O641.3
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 基于噻吩(三唑)1,3,5-三嗪衍生物的合成和液晶性能研究10-40
• 1 前言10-23
• 1.1 基于1,3,5-三嗪的液晶化合物的研究进展10-20
• 1.1.1 1,3,5-三嗪作为中心核的盘状液晶化合物10-15
• 1.1.2 基于1,3,5-三嗪的楔形或棒状液晶化合物15-17
• 1.1.3 基于1,3,5-三嗪的非常规树枝状分子17-19
• 1.1.4 基于1,3,5-三嗪的弯曲形液晶化合物19-20
• 1.2 1,3,5-三嗪衍生物对金属离子的识别20-22
• 1.3 本章工作简介22-23
• 2 结果与讨论23-40
• 2.1 1T~2/n和1T~6/n的合成23-24
• 2.2 化合物1T~2/n的液晶行为分析24-28
• 2.3 化合物1T~6/n的液晶行为分析28-31
• 2.4 2T~3/14和1Tr~3/14的合成31-33
• 2.5 化合物2T~3/14和1Tr~3/14的液晶行为分析33-36
• 2.6 光物理性质的研究36-37
• 2.7 化合物1T~2/12对金属离子识别能力的研究37-38
• 2.8 小结与展望38-40
• 第二章 类二聚体弯曲核POLYCATENAR分子的合成与液晶行为研究40-71
• 1 前言40-56
• 1.1 类二聚体液晶化合物的研究简介40-43
• 1.2 弯曲核液晶化合物的研究进展43-53
• 1.2.1 弯曲核化合物形成的液晶相43-47
• 1.2.2 弯曲核Polycatenar液晶化合物47-50
• 1.2.3 中心弯曲核对液晶行为的影响50-53
• 1.3 Polycatenar分子与三维立方相53-55
• 1.4 本章工作简介55-56
• 2 结果与讨论56-71
• 2.1 化合物ⅠC~6/n、ⅡE~6/n、Ⅲ~(12)/n和Ⅳ_s~(12)/n的合成56-58
• 2.2 化合物的液晶性能分析58-67
• 2.2.1 六方柱相59-63
• 2.2.2 囊泡立方相63-64
• 2.2.3 胶束立方相64-66
• 2.2.4 六方柱相至囊泡或胶束立方相的转变分析66-67
• 2.3 化合物的凝胶性质分析67-69
• 2.4 小结与展望69-71
• 第三章 实验部分71-99
• 1 实验仪器与试剂71
• 2 化合物的合成及实验数据71-99
• 2.1 含五元杂环的1,3,5-三嗪楔形化合物的合成71-88
• 2.1.1 含一个噻吩的三嗪楔形化合物的合成71-82
• 2.1.2 含两个噻吩的三嗪楔形化合物的合成82-85
• 2.1.3 含一个三唑环的三嗪楔形化合物的合成85-88
• 2.2 类二聚体弯曲核Polycatenar液晶化合物的合成88-99
• 2.2.1 弯曲核为亚甲基的化合物的合成88-97
• 2.2.2 弯曲核为砜基的化合物的合成97-99
• 附录99-125
• 目标化合物的DSC图99-107
• 目标化合物和部分中间产物的NMR谱图107-125
• 参考文献125-137
• 研究生在读期间科研成果137-138
• 致谢138

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