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系統識別號 U0002-1708201011430100
中文論文名稱 具C3對稱軸的六苯并寇衍生物的製備及液晶性質探討
英文論文名稱 Synthesis and Properties of Hexabenzocoronene Derivatives with a C3 Rotation Axis
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 98
學期 2
出版年 99
研究生中文姓名 邱奕儒
研究生英文姓名 Yi-Ju Chiu
學號 697160611
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2010-06-10
論文頁數 95頁
口試委員 指導教授-徐秀福
委員-賴重光
委員-江昭毅
委員-施增廉
中文關鍵字 盤狀筒型液晶  六苯并寇 
英文關鍵字 columnar liquid crystal  hexa-peri-hexabenzocoronene  C3 rotation axis 
學科別分類 學科別自然科學化學
中文摘要 本論文主要合成盤狀筒型液晶材料,以六苯并寇為中心核設計出具C3對稱軸的六苯并寇衍生物,希望藉由結構的設計達到改善分子排列緊密度的目的。將文獻已發表的六苯并寇衍生物結構做兩種修飾:(一)六苯并寇外圍分別連接兩種不同長度的側鏈,利用長短鏈交錯,達到類似齒輪卡接模式使筒柱間呈最密排列;(二) 在分子核外特定位置引入高電負度的氟原子使芳香分子核間因局部偶極作用力互補對應堆疊,達到筒柱內及筒柱間的高序排列,預期可使電子傳導率提升。合成出的化合物皆具有筒型液晶相,並利用偏光顯微鏡、熱微差掃描儀及粉末X光繞射儀鑑定其性質。引入長短交錯的烷鏈,藉由粉末X光繞射證實,長短鏈的引入雖使分子與分子彼此靠近,但利用Scherrer equation計算筒柱間及筒柱內分子排列延伸性,發現並未較不具長短鏈之文獻化合物佳。而引入氟原子後筒柱間的分子排列延伸長度與引入長短鏈交錯的化合物相同,但筒柱內有較多的盤狀單元延伸。
英文摘要 In the thesis, hexa-peri-hexabenzocoronene-(HBC)-based derivatives of discotic columnar liquid crystal materials with a C3 symmetry were synthesized. HBC-based derivatives were modified via two means of structural design to induce denser molecule stacking. All compounds showed a columnar liquid crystalline phase by differential scanning calorimetry, polarizing optical microscopy, and powder X-ray diffraction studies. First, two different lengths of side-chains were attached onto a hexabenzocoronene to achieve the closest stacking by stagger molecular gears. Powder X-ray diffraction results showed a closer intercolumnar packing; however, the intra- and inter-columnar repeating units calculated by Scherrer equation are of the same order as those of HBC with the same length of alkyl chains. Second, the HBC core was introduced high electronegative fluorine atoms. Complementary intercore interactions by local dipole moment make highly ordered arrangement within column possible. Herein, the correlation length within columns was found to be longer than that of analogous HBC compounds without fluorine atoms.
論文目次 目錄 I
圖表目錄 III
附圖目錄 VI

第一章 緒論
1-1 前言 1
1-2 液晶簡介 1
1-3 液晶的分類 3
1-3-1 桿形液晶 4
1-3-2 盤形液晶 6
1-4 研究動機 9
第二章 實驗與合成
2-1 儀器設備 19
2-2 實驗藥品 23
2-3 實驗簡介 24
2-4 合成步驟 25
第三章 結果與討論
3-1 合成討論 37
3-2 物性討論 48
3-2-1 液晶性質探討 48
3-2-2 熱性質分析 58
3-2-3 分子聚集(aggregation)效應 59
3-2-4 溶液態光學性質分析 61
3-2-5 粉末X-ray繞射(Powder X-ray Diffraction, PXRD)探討 65
結論 75
參考資料 76
附錄 80

圖表目錄
圖1、液晶的雙熔點性質(箭頭為分子軸向) 2
圖2、液晶分子基本組成示意圖 3
圖3、桿形分子示意圖(以5CB分子為例) 4
圖4、向列型液晶堆疊示意圖 5
圖5、層列型液晶堆疊示意圖(a)層列A型(b)層列C型 5
圖6、膽固醇型液晶堆疊示意圖 6
圖7、最早發現的盤形液晶分子結構 7
圖8、盤形向列型堆疊示意圖 7
圖9、筒型液晶分子排列示意圖(a)六角筒型(b)四角筒型 8
圖10、常見的盤形液晶分子核結構(a, triphenylene;b, perylene;c, hexa-peri-benzocoronene;d, tricycloquinoxaline;e, porphyrin;f, crown ether) 9
圖11、六苯并寇衍生物堆疊成筒型之示意圖 11
圖12、(a)不具側鏈;(b)具側鏈的六苯并寇衍生(hexakis-dodecyl-HBC) 12
圖13、本篇論文設計的六苯并寇衍生物 13
圖14、六苯并寇衍生物8以類似齒輪模式堆疊(a)俯視圖(b)側視圖 14
圖15、電子傳遞材料perfluoropentacene 結構 15
圖16、外圍接有氟原子的六苯并寇衍生物 16
圖17、核心部份接有氟原子的六苯并寇衍生物 16
圖18、推測分子內氟原子可能產生立體障礙及氫原子和氟原子的半徑比較 17
圖19、文獻C3對稱的六苯并寇衍生物堆疊成螺旋筒型 18
圖20、本篇論文設計的六苯并寇衍生物 18
圖21、推測所設計核心含氟原子的六苯并寇衍生物因具局部偶極作用力可形成螺旋堆疊的情形 18
圖22、Friedel crafts acylation反應機構 39
圖23、Wolff-Kishner reduction反應機構 39
圖24、Sonogashria反應機構 40
圖25、自身偶合反應 40
圖26、文獻報導低對稱六苯基苯及六苯并寇合成方法 40
圖27、三分子聚合環化反應機構 41
圖28、文獻報導對稱及不對稱結構以鈷催化劑形成的六苯基苯 41
圖29、文獻報導氧化環化去氫反應常用的氧化劑及反應不完全產生的中間物 42
圖30、文獻報導六苯基苯進行氧化環化去氫反應的反應機構 43
圖31、Williamson ether synthesis 45
圖32、文獻報導含有烷氧鏈之六苯基苯進行環化去氫反應可能產生的副產物 46
圖33、化合物6於偏光顯微鏡下降溫至25
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