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单取代二茂铁联苯金属有机液晶和含氟棒状液晶的合成及介晶性

李正国  
【摘要】: 金属有机液晶化合物,既具有液晶的流动性,又具有金属的一些特性,诸如:颜色、电子密度、磁性和极化性等等。两者的结合将有望赋予新的液晶材料奇特的性质。众多的金属有机液晶研究中,当首推二茂铁金属有机液晶。 单取代二茂铁化合物因其不利的L-型几何形状和空间位阻排斥效应,相应地研究得要少一些,但通过延长介晶基元,有望获得较理想的液晶相。众所周知,氟化作用对化合物的介晶性行为有显著的影响。含氟液晶化合物具有清亮点高,介晶相温度范围较宽,热稳定性强,向列相被压缩,易于形成近晶相,有时甚至出现新的相态等特性,具有潜在应用价值,受到人们越来越多的关注。 本文分为四部分: 1.首先简要介绍了金属有机液晶的基础知识,重点介绍了单取代二茂铁金属有机液晶化合物的研究情况。 2.合成了异向酯基的联苯型单取代二茂铁金属有机液晶化合物FcC6H4COO-C6H4-OOC-C6H4C6H4-OCnH2n+1 (n = 3 ~ 12, 14),及相应的苯甲酸酯衍生物C6H4COO-C6H4-OOC-C6H4C6H4-OCnH2n+1 (n = 6, 7)和FcC6H4COO-C6H4-OOC-C6H4C6H4-OOCC8H17、FcC6H4COO-C6H10-OOC-C6H4C6H4-OC6H13共15个化合物。差示扫描量热法(DSC)检测和偏光显微镜(POM)观察显示,所有化合物都呈现向列相。随着烷氧基增长,同系列化合物的熔点和清亮点下降,但介晶相温度范围没有明显的变化,末端醚键或酯基对该类化合物的介晶性影响不大。与同类二茂铁衍生物比较,异向酯基对化合物的相态和介晶相温度范围有较大的影响。量子化学计算结果显示:同向与异向酯基桥联的二茂铁化合物分子结构优化之后的能量接近,但分子的偶极矩大小和方向相差较大。这一理论计算结果可以解释化合物液晶性的变化。与苯甲酸联苯衍生物相比,二茂铁基对介晶性的不利影响,在升温时表现较明显,而降温时无明显的影响。反式环己基的引入单取代二茂铁化合物中不利于介晶相的形成。 3.合成两个系列的化合物: C6H5COO-C6H4-C6H4-OOCR、C6H5COO-C6H4-OOCR (R = -C2H4-C6X13 , -C6H4-C6X13 , X = F , H)以及C6H5COO-C6H4-OOCC6H4-OC6H13共9个化合物。比较了含氟链和刚性实对介晶性的影响。通过差示扫描量热法(DSC)检测和偏光显微镜(POM)观察,表明含氟化合物都呈现有序较高的近晶相,熔点和清亮点较相应的碳氢链化合物高,介晶相温度范围较宽;不含氟的联苯二酚化合物呈现向列相,而相应的对苯二酚化合物没有介晶性,刚性实对介晶性有较大的影响。 4.总结全文,并给出结论。


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