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系統識別號 U0002-1708200914534200
中文論文名稱 盤狀向列液晶分子之離子化研究及具軟段連結之1,2,4,5-(四聯苯)氰取代苯化合物之液晶性質研究
英文論文名稱 Exploration of Ionization of Discotic Nematogens and Study of Mesoginic Properties of 1,2,4,5-Tetra(cyanobiphenyl)benzenes with Flexible Alkyl Linkers
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 化學學系碩士班
系所名稱(英) Department of Chemistry
學年度 97
學期 2
出版年 98
研究生中文姓名 林柏威
研究生英文姓名 Bo-Wei Lin
學號 696160521
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2009-06-12
論文頁數 129頁
口試委員 指導教授-徐秀福
委員-鄭建中
委員-江明錫
委員-吳俊弘
委員-徐秀福
中文關鍵字 液晶  離子化 
英文關鍵字 ionization  liquid crystal 
學科別分類 學科別自然科學化學
中文摘要 本論文第一部分希望合成出在中心苯環第1,3,5-位置-置換上含有炔砒碇乙基之官能基,其他三個位置各接上具有直鏈戊烷的炔苯基側臂。以盤形核為主體的衍生物去結合離子液體的優點 (離子化合物具永久偶極,產物易純化分離),期待能形成低溫盤型離子液晶。尚未合成出此目標產物,由合成的過程中得知,以盤形核與砒碇基進行偶合反應時,其砒碇基的位置可能會影響其偶合反應。本論文第二部分成功合成出具軟段連結之1,2-4,5-四(聯苯氰)取代苯化合物,討論化合物在不同狀態時是否會有聚集現象產生。經接觸製備法得之,其液晶相屬性為桿形向列相而非板形或盤形向列相,由其液晶相屬性推測分子在達熔融態時,分子整體的排列情形較相似桿形液晶分子在熔融態時之排列情形。
英文摘要 In the first part of this thesis, ionization of discotic nematogens was explored. Low temperature pyridine-containing discotic nematogens were ionized in hope to generate low temperature discotic ionic liquid crystals. In the second part, mesoginic properties of a series of cyanobiphenyl tetramers attached to a benzene unit with flexible diether linkages were reported. From optical textures and X-ray diffraction studies, the nature of the nematic phase exhibited by these tetramers was determined to
be calamitic, which implies the four cyanobiphenyl units are not in the extended conformation to be disc-like or board-like geometry.
論文目次 目錄
中文摘要---------------------------------------------------------------------- I
英文摘要---------------------------------------------------------------------- II

目錄---------------------------------------------------------------------------- III
圖表目錄---------------------------------------------------------------------- V

附圖目錄---------------------------------------------------------------------- X

第一章 簡介
前言---------------------------------------------------------------------------- 1
1-1 液晶簡介---------------------------------------------------------------- 2
1-2 液晶的分類------------------------------------------------------------- 3
1-2-1 桿形液晶-------------------------------------------------------------- 3
1-2-2 盤形液晶-------------------------------------------------------------- 5
1-3 離子液體的簡介-------------------------------------------------------- 6
1-4 離子液晶的簡介-------------------------------------------------------- 8
1-5 研究動機----------------------------------------------------------------- 10
第二章 實驗與合成
2-1 儀器設備---------------------------------------------------------------- 15
2-2 實驗藥品---------------------------------------------------------------- 19
2-3 實驗基本條件----------------------------------------------------------- 21
2-4 合成步驟---------------------------------------------------------------- 22
第三章 結果與討論
3-1 合成討論----------------------------------------------------------------- 45
3-2 物性討論----------------------------------------------------------------- 57
3-2-1 液晶性質探討----------------------------------------------------- 57
3-2-2接觸置備法--------------------------------------------------------- 68
3-2-3粉末X光繞射研究 ----------------------------------------------- 72
3-2-4吸收及放射光譜--------------------------------------------------- 84
結論---------------------------------------------------------------------------- 91
參考文獻---------------------------------------------------------------------- 92
附圖---------------------------------------------------------------------------- 94









圖表目錄
圖1、固態、液晶態與液態下分子排列示意圖-------------------- 2
圖2、桿形液晶相之分子排列示意圖--------------------------------- 4
圖3、盤形向列型液晶之分子排列示意圖---------------------------- 5
圖4、筒型液晶分子示意圖-------------------------------------------- 5
圖5、離子液晶作為電子傳輸管道之示意圖----------------------- 8
圖6、文獻報導具相列液晶相之吡啶鹽類化合物----------------- 10
圖7、(a) 砒碇環上變換烷鏈分子位置之示意圖(b) 具有對掌性的吡啶鹽衍生物---------------------------------------------------------- 11
圖8、氫鍵型離子液晶示意圖----------------------------------------- 11
圖9、具以三伸苯為核的離子盤形液晶示意圖-------------------- 11
圖10、本論文設計的離子液晶分子---------------------------------- 12
圖11、以三伸苯為核連接三個聯苯氰分子之示意圖------------- 13
圖12、具軟段連結之1,2,4,5-四(聯苯氰)取代苯化合物---------- 14
圖13、期望形成低溫離子性液晶的目標產物---------------------- 46
圖14、以實驗室曾合成的化合物37物進行離子化的測試----- 52
圖15、實驗室其他成員所合成,室溫盤形液晶其結構---------- 53
圖16、化合物13,單晶結構熱振動球結構示意圖--------------- 53
圖17、化合物13單晶內分子堆疊圖-------------------------------- 57
圖18、化合物13在POM下升溫的過程中 (169.1 oC)所觀察到
之液晶紋理圖---------------------------------------------------------------
61
圖19、化合物21在POM下升溫的過程中(182.5 oC)所觀察到之液晶紋理圖-----------------------------------------------------------------
61
圖20、化合物24a在POM下升溫的過程中(59.8 oC)所觀察到之液晶紋理圖------------------------------------------------------------------
64
圖21、化合物24b在POM下回溫的過程中(61.4 oC)所觀察到之液晶紋理圖------------------------------------------------------------------
64
圖22、化合物25a在POM下回溫的過程中(169.7 oC)所觀察
到之液晶紋理圖----------------------------------------------------------
65
圖23、化合物25b在POM下回溫的過程中(201.9 oC)所觀察到之液晶紋理圖----------------------------------------------------------
65
圖24、化合物25c在POM下回溫的過程中(150.0 oC)所觀察到
之液晶紋理圖------------------------------------------------------------- 66
圖25、化合物26a在偏光顯微鏡下回溫的過程中(120.2 oC)所觀察到之液晶紋理圖----------------------------------------------------
66
圖26、化合物26a在偏光顯微鏡下回溫至 (120.2 oC)所觀察到之液晶紋理圖 67
圖27、化合物25a與桿形分子39進行互混測試,在回溫至202 oC時,於交界處(紅色虛線內)所呈現之液晶圖相------------------
69
圖28、化合物25a與板形分子40進行互混測試,在回溫至200 oC時,於交界處所呈現之液晶圖相-----------------------------------
70
圖29、化合物25b與盤形分子41進行互混測試,在回溫至152 oC時,於交界處所呈現之液晶圖相-----------------------------------------
71
圖30、以X光打在樣品上之示意圖----------------------------------- 72
圖31、化合物13之 (a)單晶結構中之分子尺度; (b)粉末X光繞射圖譜--------------------------------------------------------------------- 74
圖32、化合物13升溫至(180 oC)測得之繞射圖譜,應為具部分熱分解時,液晶態,綠色訊號為利用Lorentian fitting所作解析圖------------------------------------------------------------------------------

75
圖33、化合物13升溫至(200 oC)測得之繞射圖譜,應為具部分熱分解時,液態------------------------------------------------------------
75
圖34、化合物21之 (a)Sparta模擬之分子尺度; (b)粉末X光繞射圖譜---------------------------------------------------------------------
76
圖35、化合物21升溫至(180 oC)測得之繞射圖譜,應為具部分熱分解時,液晶態,綠色訊號為利用Lorentian fitting所作解析圖-------------------------------------------------------------------------------

77
圖36、化合物24a升溫至(70 oC)測得之繞射圖譜,液態,未扣背景值-------------------------------------------------------------------------
79
圖37、化合物24b回溫至(r.t.)測得之繞射圖譜,液態,未扣背景值----------------------------------------------------------------------------
79
圖38、化合物25b之粉末X光繞射圖譜----------------------------- 80
圖39、化合物25b升溫至(190 oC)測得之繞射圖譜,液態------- 81
圖40、化合物25b回溫至(170 oC)測得之繞射圖譜,液晶態---- 81
圖41、化合物25b之粉末X光繞射圖譜----------------------------- 82
圖42、化合物25c升溫至(180 oC)測得之繞射圖譜,液態-------- 83
圖43、化合物25c回溫至(160 oC)測得之繞射圖譜,液晶態----- 83
圖44、化合物12、14、15溶於CH2Cl2之UV-vis吸收與PL放射光譜------------------------------------------------------------------------
85
圖45、化合物12、14、15溶於CH2Cl2之UV-vis吸收與PL放射光譜-------------------------------------------------------------------------
86
圖46、化合物24a~24c溶於CH2Cl2之UV吸收光譜-------------- 87
圖47、化合物25a~25c溶於CH2Cl2之UV吸收光譜------------ 88
圖48、化合物25a溶於CH2Cl2中,控制吸收度為2以下所得之UV-vis吸收光譜圖---------------------------------------------------
90















表1、化合物5、6、7 由偏光顯微鏡所觀察到之熔點溫度對照
表-------------------------------------------------------------------------------













58
表2、化合物12、13、14、15、17、21由偏光顯微鏡所觀察到之熔點溫度對照表----------------------------------------------------------
59
表3、化合物24a~24c、25a~25c、26a、26c相轉移溫度與熱焓 (KJmol-1)----------------------------------------------------------------------
64
表4、化合物12、14、15之UV-vis吸收與PL放射光譜資料表 85
表5、化合物13、21之UV-vis吸收與PL放射光譜資料表---- 86
表6、化合物24a~24c之UV-vis 吸收光譜資料表---------------- 87
表7、化合物25a~25c之UV-vis 吸收光譜資料表--------------- 88















附圖目錄
附圖1、化合物7之1H NMR光譜(CDCL3, 600 MHZ)------------ 94
附圖2、化合物7之13C NMR光譜(CDCL3, 150 MHZ)----------- 95
附圖3、化合物8之1H NMR光譜(CDCL3, 600 MHZ)----------- 96
附圖4、化合物8之13C NMR光譜(CDCL3, 150 MHZ)----------- 97
附圖5、化合物12之1H NMR光譜(CDCL3, 300 MHZ)---------- 98
附圖6、化合物12之13C NMR光譜(CDCL3, 75 MHZ)----------- 99
附圖7、化合物14之1H NMR光譜(CDCL3, 300 MHZ)---------- 100
附圖8、化合物14之13C NMR光譜(CDCL3, 75 MHZ)----------- 101
附圖9、化合物15之1H NMR光譜(CDCL3, 600 MHZ)---------- 102
附圖10、化合物15之13C NMR光譜(CDCL3, 150 MHZ)-------- 103
附圖11、化合物21之1H NMR光譜(CDCL3, 600 MHZ)-------- 104
附圖12、化合物21之13C NMR光譜(CDCL3, 150 MHZ)------- 105
附圖13、化合物24a之1H NMR光譜(CDCL3, 600 MHZ)------- 106
附圖14、化合物24a之13C NMR光譜(CDCL3, 150 MHZ)------- 107
附圖15、化合物25a之1H NMR光譜(CDCL3, 600 MHZ)------- 108
附圖16、化合物25a之13C NMR光譜(CDCL3, 150 MHZ)------- 109
附圖17、化合物25b之1H NMR光譜(CDCL3, 600 MHZ)------- 110
附圖18、化合物25b之13C NMR光譜(CDCL3, 150 MHZ)------ 111
附圖19、化合物25c之1H NMR光譜(CDCL3, 600 MHZ)------- 112
附圖20、化合物25c之13C NMR光譜(CDCL3, 150 MHZ)------ 113
附圖21、化合物26a之1H NMR光譜(CDCL3, 600 MHZ)------- 114
附圖22、化合物26a之13C NMR光譜(CDCL3, 150 MHZ)------- 115
附圖23、化合物26c之1H NMR光譜(CDCL3, 600 MHZ)-------- 116
附圖24、化合物26c之13C NMR光譜(CDCL3, 150 MHZ)------- 117
附圖25、化合物12之元素分析--------------------------------------- 118
附圖26、化合物15之元素分析--------------------------------------- 119
附圖27、化合物21之元素分析 120
附圖28、化合物13之單晶結構熱振動球結構示意圖------------ 121
附圖29、化合物13之單晶資訊---------------------------------------122
附圖30、化合物13 1st run DSC圖譜 (rate:20 oC/min)----------123

附圖31、化合物24a 2st run DSC圖譜 (rate:20 oC/min)--------- 124
附圖32、化合物24b 1st run DSC圖譜 (rate:20 oC/min)--------- 125
附圖33、化合物24c 2st run DSC圖譜 (rate:20 oC/min)--------- 126
附圖34、化合物25a 2st run DSC圖譜 (rate:20 oC/min)--------- 127
附圖35、化合物25b 2st run DSC圖譜 (rate:20 oC/min)--------- 128
附圖36、化合物25c 2st run DSC圖譜 (rate:20 oC/min)--------- 129

參考文獻 參考資料
1. Reinitzer, F. Monatsch Chem. 1888, 9, 421-425.
2. Lenmann, O. Z. Physikal. Chem. 1889, 4, 462-468.
3. 松本證一、角田市良 著;劉瑞祥 譯;液晶的基礎與應用,1996,(chapter 1)國立編譯館。
4. Anastas, P. T.; Zimmerman, J. B. Environ. Sci. Technol. 2003, 37, 94A-101A.
5. Walden, P. Bull. Acad. Imper. Sci. (St. Petersburg) 1914, 1800-1808.
6. Wilkes, J. S.; Zaworotko, M. J. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1992, 965-967.
7. Welton, T. Chem. Rev. 1999, 99, 2071-2083.
8. Wei, G-T.; Chen, J. –C.; Yang, Z. J. Chin. Chem. Soc. 2003, 50, 1123-1130.
9. Boon, J. A.; Levisky, J. A.; Pflug, J. L.; Wilkes, J. S. J. Org. Chem. 1986, 51, 480-483.
10. Kato, T. Science 2002, 295, 2414-2418.
11. Lee, C. K.; Huang, H. W.; Lin, I. J. B. Chem. Commun. 2000, 1911-1912.
12. Knight, G. A.; Shaw, B. D. J. Chem. Soc. 1938, 682-683.
13. Sudholter, E. J. R.; Engberts, J. B. F. N.; de Jeu, W. J. Phys. Chem. 1982, 86, 1908-1913.
14. Tosoni, M.; Laschat, S.; Baro, A. Helv. Chim. Acta 2004, 87, 2742-2749.
15. Bernhardt, H.; Weissflog, W.; Kresse, H. Liq. Cryst. 1998, 24, 895-987.
16. Kumar, S.; Pal, S. K. Tetrahedron Lett. 2005, 46, 4127-4130.
17. Zhang, C.; He, Z.; Wang, J.; Wang, Y.; Ye, S. J. Mol. Liq. 2008, 138, 93-99.
18. Bumagin, N. A.; Luzikova, E. V.; Beletskaya, I. P. Russ. J. Org. Chem. 1995, 31, 1480-1486.
19. Yang, Y. G.; Chen, H.; Tang, G.; Wen, J. X. Mol. Cryst. Liq. Cryst. Technol. Sect. A 2002, 373, 1-16.
20. Catanescu, C. O.; Chein, L. C.; Wu, S. T. Mol. Cryst. Liq. Cryst. 2004, 441, 93-102.
21. Mattern, D. L. J. Org. Chem. 1984, 49, 3051-3053.
22. 淡江大學 徐秀福老師實驗室,陳裕翰學長碩士論文 (2007)。
23. Weider, P. R.; Hegedus, L. S.; Asada Hideki J. Org. Chem., 1985, 50, 4276-4281.
24. 淡江大學 徐秀福老師實驗室,陳秀慧學姐碩士論文 (2005)。
25. 淡江大學 徐秀福老師實驗室,賴穎輝學長專題報告 (2001)。
26. 淡江大學 徐秀福老師實驗室,林書玉學姊碩士論文 (2002)。
27. 淡江大學 徐秀福老師實驗室,廖竟婷學姊碩士論文 (2007)。
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