含薄荷醇的手性液晶化合物及聚合物的制备

【摘要】：手性液晶是指分子结构中含有手性碳原子(C*)的化合物,此类材料不仅具有液晶性能,而且手性中心的存在使其具有许多优异的光学性能,在光学器件及显示等方面有很大的应用潜力。比如,胆甾相液晶的热致变色,扭曲向列型液晶显示器,近晶相的铁电和反铁电开关等。本论文主要是合成了一系列含薄荷基的手性液晶化合物及硅油侧链聚合物,结构均符合分子设计。本论文分为三个部分进行论述。在第一部分,设计并合成了一系列以薄荷醇为手性基元,以丁氧基为末端基、苯酯联苯为液晶核、不同二元酸间隔基的液晶化合物MnB4B(n=4,5,6,7,8,9,10),讨论不同二元酸间隔基对液晶化合物的影响。升温过程中,化合物 M4B4B、M5B4B、M6B4B 的相变为 Cr-N*-Iso;化合物 M7B4B、M10B4B相变为 Cr-SC*-N*-Iso;化合物 M8B4B、M9B4B 相变为 Cr-SX*-SC*-N*-Iso;降温过程中,化合物M4B4B相变为Iso-N*-Cr;化合物M5B4B相变为Iso-N*-SC*-Cr;化合物M6B4B、M7B4B、M8B4B、M9B4B、M10B4B 相变为 Iso-N*-SC*-SX*-Cr。液晶化合物 MnB4B 系列化合物随着二元酸间隔基的增长,清亮点表现出交替升降的规律性呈现奇偶效应。奇数间隔基的液晶化合物具有较高的清亮点,表明奇数间隔基的比偶数间隔基的具有更有序的液晶排列。在第二部分,设计合成了一系列以薄荷醇为手性基元,以己二酸为间隔基,不同长度的烷氧基基团的分子链长度为端基的一系列手性液晶化合物MOBnB(n=2,4,6,8,10,12,14,16,18),讨论不同端基长度对液晶化合物的性能影响。升温过程中,化合物 MOB2B、MOB4B 的相变为 Cr-N*-Iso;化合物 MOBnB(n=6,8,10,12,14)的相变为Cr-SC*-N*-Iso;化合物MOBnB(n=16,18)的相变为Cr-SC*-Iso;降温过程中,化合物MOBnB(n=2,4,6)的相变为 Iso-N*-SC*-SX*-Cr,化合物 MOBnB(n=8,10,12,14,16,18)的相变为Iso-N*-SC*-Cr。液晶化合物MOBnB系列随着端基烷氧基数目的增多,清亮点呈现降低的趋势。随着末端烷氧基链长的增加,手性向列N*相的液晶区间变窄,手性近晶SC*相的液晶区间逐渐变宽,说明链长增加有助于近晶相的形成。在第三部分,合成了一系列以薄荷醇为手性液晶中心的,端基具有可反应烯烃双键的液晶化合物MnBAB(n=4,6,8,10),并将之与硅油进行侧链接枝聚合,合成了一系列液晶聚合物P1～P4。升温过程中,单体M4BAB相变为Cr-N*-Iso;单体M6BAB相变为 Cr-SC*-N*-Iso;单体 M8BAB 相变为 Cr-SX*-SC*-N*-Iso;单体 M10BAB 相变为Cr-SX*-SC*-Iso。降温过程中,单体 M4BAB 相变为 Iso-N*-SC*-Cr;单体 M6BAB、M8BAB、M10BAB相变为Iso-N*-SC*-SX*-Cr。聚合物分析表明:在升温过程中聚合物呈现出彩色织构,随着手性间隔基的增长,增塑作用导致Tg降低;单体间隔基的增长,起到了类似稀释剂的作用,导致聚合物的Ti也呈现降低趋势。聚合物液晶基元呈现近晶A型的排列。