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液晶二聚体通常由一个柔性链连接两个相同或不同的液晶基元,该类新型液晶化合物不仅可以作为液晶聚合物结构性质关系的分子模型,而且其本身也具有特殊而有趣的性质,是目前液晶领域研究热点之一。手性液晶具有铁电性及响应速度快等特点,是液晶材料领域另一个重要研究方向。按照分子的结构形状,本文详细综述了棒状液晶二聚体的结构性质关系规律及发展趋势,总结了噁/噻二唑类手性液晶化合物的研究进展。
1,3,4-噁二唑类液晶化合物具有良好的热稳定性和化学稳定性、高的荧光量子效率以及丰富的液晶相,能够发射偏振光等特点,在发光液晶显示及各向异性有机发光二极管领域具有潜在应用前景。结合噁二唑和联苯结构单元的特点,本文设计合成了一系列结构新颖的不对称液晶二聚体化合物6a-6f(Scheme0.1),其结构通过1H NMR,13C NMR, MS, HRMS等进行了表征。
采用偏光显微镜(POM)和示差扫描量热仪(DSC)研究了化合物6a-6f的液晶性质。结果表明所有目标化合物具有向列相和/或近晶A相,液晶相及液晶温度范围受分子末端基团的电子效应和空间位置显著影响。吸电子效性腈基(6a,6f)有利于形成互变型液晶且具有较宽的液晶温度范围,而给电子效应的甲氧基则趋向于形成单变型相列相。目标化合物在二氯甲烷中均能够发射荧光,其最大荧光发射波长在358-396nm,量子产率为0.29-0.56。
本文还合成并表征了一系列手性噁二唑液晶化合物14a-14e(Scheme0.2)。采用偏光显微镜(POM)和示差扫描量热仪(DSC)详细研究了分子末端柔性链长度对液晶性质的影响。发现当烷氧基链较短时,化合物14a、14b在降温过程中呈现SmA液晶相,而随着烷氧基链变长,化合物14c、14d、14e均没有出现液晶相。同体积较小的甲氧基相比,(R)-2-辛烷氧基使分子的宽度增大,不利于形成稳定的液晶相。尽管含有一个手性末端基团,该系列化合物均不具有铁电性液晶性质。依据实验结果,本文详细讨论了分子结构性质间的关系。