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系統識別號 U0002-1807200616280100
中文論文名稱 含1,6-萘二酚之彎曲形液晶分子合成與性質研究
英文論文名稱 Bent Mesogens Derived from 1,6-dihydroxynaphthalene
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 94
學期 2
出版年 95
研究生中文姓名 胡凱中
研究生英文姓名 Kai-Chung Hu
學號 693170648
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2006-06-23
論文頁數 112頁
口試委員 指導教授-余良杰
委員-陳桂珠
委員-趙治宇
中文關鍵字 彎曲形液晶分子 
英文關鍵字 Bent Mesogens 
學科別分類 學科別自然科學化學
中文摘要 系列一中為含1,6-萘二酚之彎曲形分子,1,6-CnOClBBA-N系列中(n=8,10,12,14,16)液晶相溫度範圍22-50℃,顯微鏡觀察下生成木紋狀紋理圖,外加電場下,紋理圖中extinction brush發生偏轉,判斷為SmCAPA相。將氯取代由外側苯環移致內側苯環,1,6-CnOBClBA-N系列中(n=16)僅出現單向B2相。若將外側苯環上氯取代換成溴取代時,1,6-CnOBrBBA-N系列中(n=8,10,12,14,16)皆生成雙向SmCAPA相,熔點跟澄清點相較於1,6-CnOClBBA-N系列皆明顯下降,液晶相溫度範圍18-50℃。單邊取代分子1-CnOClBBA-6-CnOBBA-N系列(n=8,12,16)及1-CnOBBA-6-CnOClBBA -N系列(n=12),皆生成雙向SmCAPA相,液晶相溫度範圍分別為21-47℃及39℃,相較於1,6-CnOClBBA-N系列液晶相溫度範圍明顯縮短。在1,6-CnOBr2BBA-N(n=16)系列中並無發現有液晶相的生成。
系列二為含1,6-萘二酚之Hockey-stick分子。1-C6-6-CnOBBA-N系列,在n=8時升降溫皆可觀察到SmA相、N相,但在快速降溫下才可觀察到有SmC相的生成,且N相溫度範圍僅只有約1℃。當增長尾端烷氧鏈碳數,在n=12時升降溫皆可觀察到SmA相,但在降溫時才可觀察到SmC相。
英文摘要 This study 1,6-dihydroxynaphthalene as a core to construct Hockey-stick mesogens and banana shaped mesogens. The mesophases were studied by modifications of the side arms with lateral substituents, and also increased the terminal chain lengths. The mesophase behaviors were studied by optical polarizing microscopy, differential scanning calorimetry, and powder X-ray diffraction.
Bent-shaped molecules derived from 1,6-dihydroxynaphthalene as the central unit. Series 1,6-CnOClBBA-N(n=8,10,12,14,16) with grainy texture, The Layer structure has be identified by XRD patten, the extinction brush changed under the electronic field. This phase were SmCAPA phase with tempature ranges 22-50℃.
Series 1,6-CnOBClBA-N (n=16)exhibited monotropic B2 phase. With lateral bromine substituent, series 1,6-CnOBrBBA-N(n=8,10,12,14,16)with grainy texture, The Layer structure has be identified by XRD patten, the extinction brush changed under the electronic field. This phase were SmCAPA phase with tempature ranges 23-41℃. As compared to Series 1,6-CnOClBBA-N, the clearing point and melting point are lower.
Asymmetric lateral chlorine substituent molecules,series1-CnOClBBA-6-CnO
BBA–N(n=8,12,16) and 1-CnOBBA-6-CnOClBBA–N(n=12), all with grainy texture. All exhibited SmCAPA phase with tempature ranges 21-47℃ and 39℃. As compared to Series 1,6-CnOClBBA-N, the clearing point and melting point are higher. No mesophase is observed series 1,6-CnOBr2BBA-N(n=16).
Hockey-stick molecules derived from 1,6-dihydroxynaphthalene .Series 1-C6-6-CnOBBA-N, with n=8 exhibited enantiotropic SmA phase with and N phase.The SmC phase exhibited for fast cooling. But N phase with tempature ranges only 1℃. On increasing the terminal chain lengths n=12 , exhibited enantiotropic SmA phase and monotropic SmC phase.

論文目次 目 錄

圖錄---------------------------------------------------------------------------------B
表錄------------------------------------------------------------------------------G
圖譜錄----------------------------------------------------------------I

第一章 序言--------------------------------------------------------------------1

第二章 合成與結構鑑定-----------------------------------------------------16
⑴ 使用儀器及廠牌----------------------------------------------------------18
⑵ 藥品名稱與廠牌----------------------------------------------------------19
⑶ 流程-------------------------------------------------------------------------21
⑷ 合成步驟-------------------------------------------------------------------28
⑸ 1H-NMR數據--------------------------------------------------------------41
⑹ 元素分析-------------------------------------------------------------------48

第三章 結果與討論----------------------------------------------------------50
I 彎曲形分子-----------------------------------------------------------------50
1 化合物液晶之性質--------------------------------------------------------50
2 液晶相生成因素與討論--------------------------------------------------70
II Hockey-stick分子----------------------------------------------------------77
1 化合物液晶之性質--------------------------------------------------------77
2 液晶相生成因素與討論--------------------------------------------------88

第四章 結論-------------------------------------------------------------------92

參考文獻-------------------------------------------------------------------------94
圖 錄

圖(一):彎曲形分子構形示意圖------------------------------------------1
圖(二):常見彎曲形液晶的中心核心------------------------------------2
圖(三):B1相分子排列示意圖--------------------------------------------3
圖(四):B1相X-Ray繞射圖-----------------------------------------------3
圖(五):常見B1相紋理圖(a)扇形(b)樹枝狀--------------------3
圖(六):B2相X-Ray繞射圖-----------------------------------------------4
圖(七):常見B2 相紋理圖-------------------------------------------------4
圖(八):(A)書架形結構示意圖(B)(C)B2相液晶分子推測電場作用下分子可能排列情形示意圖-------------------------------4
圖(九):SmCAPA相在電場作用下紋理圖及分子可能排列示意圖(a)負電場(b)無電場(c)正電場-------------------------------5
圖(十):SmCSPA相在電場作用下紋理圖及分子可能排列示意圖(a)負電場(b)無電場(c)正電場-------------------------------5
圖(十一):B3,B4大角度範圍X-Ray繞射圖---------------------------6
圖(十二):(a)B2相X-Ray繞射圖(b)B5A相X-Ray繞射
(c)B5F相X-Ray繞射圖--------------------------------------7
圖(十三):B6相分子排列示意圖------------------------------------------7
圖(十四):B6相X-Ray繞射圖---------------------------------------------8
圖(十五):常見B6 相紋理圖-----------------------------------------------8
圖(十六):B7相分子排列示意圖-------------------------------------------8
圖(十七):B7相X-Ray繞射圖-------------------------------------------9
圖(十八):常見B7相紋理圖(a)二維結構(b)螺旋狀(c)指紋狀--------------------------------------------------------------------9
圖(十九):利用thiophene、oxadiazol、oxazol形成Hockey-stick分子及利用理論計算求出分子彎曲角度而箭頭表示偶極距方向---------------------------------------------------------------11
圖(二十):表(二)Hockey-stick分子在電場作用下紋理圖變化情形
(a)SmC1在0V時紋理圖(b)SmC1在±20V時紋理圖
(c)SmC2在0V時紋理圖(d)SmC2在±50V時紋理圖 ---------------------------------------------------------------------12
圖(二十一):化合物分子構形---------------------------------------------14
圖(二十二):化合物分子構形---------------------------------------------14
圖(二十三):化合物分子構形---------------------------------------------15
圖(二十四):化合物1,6-C8Cl-N在135.4℃時木紋狀的紋理圖
--------------------------------------------------------------------51
圖(二十五):化合物1,6-C8Cl-N在135℃時X-Ray繞射圖----------52
圖(二十六):化合物1,6-C8Cl-N施加電場下B2紋理圖變化及分子排列示意圖(上圖)+4Vµm-1(中圖)0Vµm-1(下圖)-4Vµm-1--------------------------------------------------53
圖(二十七):1,6-CnCl-N系列DSC圖譜--------------------------------54
圖(二十八):化合物1,6-C16OCl-N在95℃固相及B2相紋理圖
------------------------------------------------------------------55
圖(二十九):1,6-CnOCl-N系列DSC圖譜------------------------55
圖(三十):化合物1-C12Cl-6-C12-N在145.2℃時木紋狀的紋理圖-----57
圖(三十一):化合物1-C12Cl-6-C12-N在133℃時X-Ray繞射圖
-----------------------------------------------------58
圖(三十二):化合物1-C12Cl-6-C12-N施加電場下B2紋理圖變化(上圖)+4Vµm-1(中圖)0Vµm-1(下圖)-4Vµm-1
------------------------------------------------------------------59
圖(三十三):1-CnCl-6-Cn-N系列DSC圖譜--------------------------60
圖(三十四):化合物1-C12-6-C12Cl-N在149.2℃時木紋狀的紋理圖---------------------------------------------------61

圖(三十五):化合物1-C12-6-C12Cl-N在147℃時X-Ray繞射圖
----------------------------------------------------------62
圖(三十六):化合物1-C12-6-C12Cl-N施加電場下B2紋理圖變化(上圖)+4Vµm-1(中圖)0Vµm-1(下圖)-4Vµm-1------------------------------------------------------63
圖(三十七):1-Cn-6-CnCl-N系列DSC圖譜-------------------64
圖(三十八):1,6-CnBr2-N系列DSC圖譜----------------------------65
圖(三十九):化合物1,6-C12Br-N在135.7℃時木紋狀的紋理圖---------------------------------------------------------------67
圖(四十):化合物1,6-C12Br-N在132℃時X-Ray繞射圖--------68
圖(四十一):化合物1,6-C12Br-N施加電場下B2紋理圖變化
(上圖)+2Vµm-1(中圖)0Vµm-1(下圖)-2Vµm-1---69
圖(四十二):1,6-CnBr-N系列DSC圖譜-----------------------70
圖(四十三):1,6-CnCl-N系列相圖------------------------------------------71
圖(四十四):1-CnCl-6-Cn-N系列相圖------------------------------------72
圖(四十五):1,6-CnBr-N系列相圖-----------------------------72
圖(四十六):1,6-CnCl-N、1,6-CnBr-N相轉移溫度比較圖-----------74
圖(四十七):理論計算(Hyperchem,MM+)所計算出結構示意圖-76
圖(四十八):化合物1,6-C12Cl-N、1-C12Cl-6-C12-N、1-C12-6-C12Cl-N
相轉移溫度比較圖------------------------------------------76
圖(四十九):化合物1-C6-6-C8-N在116.2℃ N相生成Schlieren紋理圖-------------------------------------------78
圖(五十):化合物1-C6-6-C8-N在5μm ITO cell中由澄清相降至
112.7℃ SmA相生成fan-shaped紋理---------------------78
圖(五十一):化合物1-C6-6-C12-N在110.6℃ SmA相生成
fan-shaped紋理圖--------------------------------------------79
圖(五十二):化合物1-C6-6-C12-N在104.4℃ SmC相生成
broken fan-shaped紋理圖----------------------------79
圖(五十三):化化合物1-C6-6-C8-N在117℃時X-Ray繞射圖
-------------------------------------------------------80
圖(五十四):化合物1-C6-6-C8-N在108℃時X-Ray繞射圖
----------------------------------------------------------------80
圖(五十五):化合物1-C6-6-C12-N在110℃時X-Ray繞射圖--------81
圖(五十六):化合物1-C6-6-C12-N在103℃時X-Ray繞射圖----------81
圖(五十七):1-C6-6-Cn-N系列DSC圖譜-----------------------------------82
圖(五十八):化合物1-C6-6-C8-N置於5μm ITO cell中(平行排列處理)施加電場下SmA紋理圖(a)0V(b)±10V---83
圖(五十九):化合物1-C6-6-C8-N置於5μm ITO cell中(平行排列處理)施加電場下N紋理圖變化(a)0Vµm-1(b)+4V(c)+6V(d)+10V----------------------------------84
圖(六十):化合物1-C6-6-C12-N置於5μm ITO cell中(無任何排列處理)施加電場下SmA紋理圖(a)0V(b)±10V--85
圖(六十一):化合物1-C6-6-C12-N置於5μm ITO cell中(無任何排列處理)施加電場下SmC紋理圖變化(a)0V(b)±10V------------------------------------------------------------85
圖(六十二):化合物1-C6-6-C12-N置於5μm ITO cell中(平行排列處理)施加電場下SmA紋理圖(a)0V(b)±10V
-----------------------------------------------------------------86
圖(六十三):化合物1-C6-6-C12-N置於5μm ITO cell中(平行排列處理)施加電場下SmC紋理圖變化(a)0V(b)±10V
------------------------------------------------------------------86
圖(六十四):化合物1-C6-6-C12-N置於 ITO cell中(垂直排列處理)107.3℃時施加電場下紋理圖(a)0V(b)±20V----87
圖(六十五):化合物1-C6-6-C12-N置於 ITO cell中(垂直排列處理)107.2℃時施加電場下紋理圖(a)0V(b)±30V----87

圖(六十六):化合物1-C6-6-C12-N置於 ITO cell中(垂直排列處理)106.9℃時SmC相施加電場下紋理圖(a)0V(b)±30V
------------------------------------------------------------------88
圖(六十七):1-C6-6-Cn-N系列相圖------------------------------------------90
圖(六十八):理論計算(Hyperchem)所計算出結構示意圖---------91






















表 錄

表(一):分子構形改變對液晶相的影響-----------------------------------10
表(二):Hockey-stick分子構形及液晶相---------------------------------11
表(三):1,6-C12Cl-N之1H-NMR光譜列表------------------------------41
表(四):1,6-C16OCl-N之1H-NMR光譜列表----------------------------42
表(五):1-C12Cl-6-C12-N之1H-NMR光譜列表-------------------------43
表(六):1-C12-6-C12 Cl -N之1H-NMR光譜列表-------------------------44
表(七):1,6-C16Br2-N之1H-NMR光譜列表-----------------------------45表(八):1,6-C12Br-N之1H-NMR光譜列表------------------------------46
表(九):1-C6-6-C12-N之1H-NMR光譜列表-----------------------------47
表(十):1,6-CnCl-N系列之DSC升溫相轉移溫度(℃,升降溫速率5℃/min)和相轉移
參考文獻 參考資料:

1 Weissflog, W.; Nádasi, H.; Dunemann, U.; Pelzl, G.; Diele, S.; Eremin, A.; Kresse, H. J. Mater. Chem. 2001, 11, 2748.
2 Amaranatha Reddy, R.; Tschierske, C. J. Mater. Chem. 2006, 16, 907.
3 Pelzl, G..; Diele, S.; Weissflog, W., Adv. Mater. 1999, 11, 707.
4 Sadashiva, B. K.; Shreenivasa Murthy, H. N.; Dhara, S. Liq. Crystal 2001, 28, 483.
5 Dantlgrabr, G.; Shen, D.; Diele, S.; Tschierske, C. Chem. Mater. 2002, 14, 1149.
6 Amaranatha Reddy, R.; Sadashiva, B. K. Liq. Crystal 2003, 9, 1031.
7 Nádasi, H.; Weissflog, W.; Eremin, A.; Pelzl, G.; Diele, S.; Das, B.; Grande, S. J. Mater. Chem. 2002, 12, 1316.
8 Weissflog, W.; Wirth, I.; Diele, S.; Pelzl, G..;Schmalfuss, H., Liq. Crystal 2001, 28, 1603.
9 Coleman, D. A.; Fernsler, J.; Chattham, N.; Nakata, M.; Takanishi, Y.; Körblova, E.; Link, D. R.; Shao, R. F.; Jang, W. G.; Maclennan, J. E.; Mondainn-Monval, O.; Boyer, C.; Weissflog, W.; Pelzl, G.; Chien, L. C.; Zasadzinski, J.; Watanabe, J.; Walba, D. M.; Takezoe, H.; Clark, N. A. Science 2003, 301, 1204.
10 Pelzl, G.; Schröder, M. W.; Dunemann, U.; Diele, S.; Weissflog, W.; Jones, C.; Coleman, D.; Clark, N. A.; Stannarius, R.; Li, J.; Das, B.; Grande, S. J. Mater. Chem. 2004, 14, 2492.
11 Dingemans, T. J.; Murthy, N. S.; Samulski, E. T. J. phys. Chem. B 2001, 105, 8845.
12 Weissflog, W.; Eremin, A.; Schröder, M. W.; Pelzl, G.; Diele, S.;
Kresse, H. Liq. Crystal 2003, 30, 529.
13 Amaranatha Reddy, R.; Raghunathan, V. A.; Sadashiva, B. K. Chem. Mater. 2005, 17, 274.
14 Schröder, M. W.; Amaranatha Reddy, R.; Pelzl, G.; Diele, S.; Weissflog, W. J. Mater. Chem. 2005, 15, 4051.
論文使用權限
  • 同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用,於2006-07-21公開。
  • 同意授權瀏覽/列印電子全文服務,於2006-07-21起公開。


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