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系統識別號 U0002-1907200601085400
中文論文名稱 含4,4’-甲亞基,4,4’-乙亞基及4,4’-異丙亞基- 二酚之彎曲形液晶分子
英文論文名稱 Banana Mesogens derived from 4,4’-methylene, 4,4’-ethylidene and 4,4’-isopropylidene bisphenol
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 何惠珊
研究生英文姓名 Hui-Shan Ho
學號 693170655
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2006-06-23
論文頁數 83頁
口試委員 指導教授-余良杰
委員-趙治宇
委員-陳桂珠
中文關鍵字 彎曲形液晶分子 
英文關鍵字 banana  liquid crystals 
學科別分類 學科別自然科學化學
中文摘要 本研究目的為合成以4,4’-甲亞基,4,4’-乙亞基及4,4’-異丙亞基二酚為核心架構,兩翼皆以酯基連接苯環衍生出六環系統之彎曲形分子。探討隨著中間核心的變化、尾端烷氧鏈長度變化以及利用尾端烷氧鏈碳數不同與單邊側取代造成分子構形上的不對稱,對液晶相造成之影響。
系列一(CH3-CH3-nCl-nCl)以4,4’-異丙亞基二酚為中間核心之彎曲形分子。此系列都沒有液晶相的生成。
系列二(H-H-nCl-nCl)以4,4’-甲亞基二酚為中間核心之彎曲形液晶分子。此系列(n=8、10、12、14、16)液晶相皆為B1(ColreC)相,此系列液晶相溫度範圍83℃-111℃。此系列都沒有電場效應。
系列三(H-CH3-nCl-nCl)以4,4’-乙亞基二酚為中間核心之彎曲形液晶分子。在短碳鏈(n=8)時 , 液晶相為B1(ColreP)相 ; (n=10)時 , 液晶相為B1(ColreC)相。在長碳鏈(n=12、14、16), 液晶相為B2相。此系列液晶相溫度範圍2℃-9℃。在正(負)向電場下,紋理圖中extinction crosses會有逆(順)時針偏轉和沒有偏轉,可觀察到三個穩定態,推測分子排列情況為SmCAPA和SmCSPA。
系列四(H-CH3-mCl-n) 以4,4’-乙亞基二酚為中間核心之彎曲形液晶分子,液晶相生成B2相,此系列液晶相溫度範圍為24℃-32℃。分子構形上的不對稱使得液晶相熔點下降及增加液晶相溫度範圍 , 主要是由尾端烷氧鏈碳數不同所造成。在外加電場下 , 紋理圖中extinction crosses不會偏轉 , 因而推測分子排列情況為SmCSPA。
英文摘要 New bent core mesogens derived from 4,4’-methylene , 4,4’-ethylidene and
4,4’-isopropylidene bisphenol were synthesized by esterification . The influences of mesogens were studied by altering centre cores , the length of the terminal alkoxy chain , and lateral substituents at the terminal rings .
Bent-shaped molecules derived from 4,4’- isopropylidene bisphenol as central core . Series I(CH3-CH3-nCl-nCl) doesn’t exist any mesophase .
Bent-shaped molecules derived from 4,4’-methylene bisphenol as the central unit. Series II(H-H-nCl-nCl) exhibited B1(ColreC) phase with tempature ranges 83℃-111℃. No electrooptical response had been found in the series .
Bent-shaped molecules derived from 4,4’-ethylidene bisphenol as the central unit .
Series III(H-CH3-nCl-nCl)with short terminal chain length (n=8)exhibited B1(ColreP) phase ; (n=10)exhibited B1(ColreC) phase . On increasing the terminal chain lengths(n=12, 14, 16)exhibited B2 phase.The temperature range of the series is 2℃-9℃. Under positive (or negative) electric field , some of the extinction crosses rotate counterclockwise (or clockwise) and some don’t rotate. Therefore , speculating SmCAPA and SmCSPA are the arrangement of the molecules.
Bent-shaped molecules derived from 4,4’-ethylidene bisphenol as the central unit.
SeriesIV(H-CH3-mCl-n)exhibited B2 phase . The temperature range of the serie is 24℃-32℃. Asymmetrical conformation can markedly lower melting point and expand temperature range of mesophase . It major results from the difference of terminal alkoxy chain . Under electric field , extinction crosses don’t rotate . So it may be speculated that molecular arrangement are SmCSPA .
論文目次 目 錄
中文摘要------------------------------------------------I
英文摘要------------------------------------------------II
圖錄----------------------------------------------------IV
表錄----------------------------------------------------VI
圖譜錄--------------------------------------------------VIII

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

第二章 合成與結構鑑定------------------------------------------------------18
(1) 使用儀器及廠牌------------------------------------------------------------19
(2) 藥品名稱與廠牌------------------------------------------------------------20
(3) 流程圖------------------------------------------------------------------------21
(4) 合成步驟---------------------------------------------------------------------23
(5) 元素分析---------------------------------------------------------------------28

第三章 結果與討論------------------------------------------------------------30
1. 化合物液晶性質-------------------------------------------------------------30
2. 液晶相生成因素與討論----------------------------------------------------50

第四章 結論--------------------------------------------------------------------62

參考文獻--------------------------------------------------------------------------64
圖 錄
圖(一) : 第一個彎曲形液晶分子的結構、相轉移溫度及液晶相分子排
列示意--------------------------------------------------------------------1
圖(二) : (a) B1 相分子排列方式 (b) B1 相X-Ray 繞射圖------------------3
圖(三) : 矩形管柱形液晶(Colr)三種空間群---------------------------------3
圖(四) : B1 相紋理圖 (a)馬賽克 (b)樹枝狀----------------------------------4
圖(五) : B2 相X-Ray 繞射圖----------------------------------------------------4
圖(六) : B2相作三角波電場實驗-----------------------------------------------5
圖(七) : A- 書架形結構示意圖 ; B- Racemic 排列方式 ; CHomogeneously
chiral 排列方式 ; D- 彎曲形分子的結構及
其相轉換溫度--------------------------------------------------------6
圖(八) : B2 相Homogeneously chiral 排列施加電場下紋理圖的變化及
分子排列示意圖--------------------------------------------------------7
圖(九) : B2 相Racemic 排列施加電場下紋理圖的變化及分子排列示圖
-----------------------------------------------------------------------------8
圖(十) : B2 常見的紋理圖(a)木紋狀;(b)扇形;(c)Schlieren-----------------9
圖(十一) : B2、B3與B4相X-Ray 繞射圖在大角度的差異----------------10
圖(十二) : 旋轉偏光片(a)+5° (b)0° , 即兩個偏光片交錯 (c)-5°所觀察
到的紋理-----------------------------------------------------------10
圖(十三) : (a)B2 相X-Ray 繞射圖 (b)B5 相X-Ray 繞射圖---------------12
圖(十四) : (a)B6 相分子排列方式 ; (b)B6 相扇形紋理圖-----------------12
圖(十五) : B7 相在偏光顯微鏡下 , 旋轉偏光片看到兩種不同的Chiral
domains ------------------------------------------------------------13
圖(十六) : 不同具B7 相的彎曲形液晶分子所測出的X-Ray 繞射圖--14
圖(十七) : 常見的B7 相紋圖--------------------------------------------------14
圖(十八) : 彎曲形液晶分子組成示意圖及常見中間核心基-----------15
圖(十九) : 化合物分子構形--------------------------------------------------17
圖(二十) : 化合物分子構形--------------------------------------------------17
圖(二十一) : 系列二(H-H-nCl-nCl)DSC 圖--------------------------------33
圖(二十二) : H-H-8Cl-8Cl 之B1(ColreC)相紋理圖(左: 180.6℃; 右:
180.3℃ 40X)------------------------------------------------34
V
圖(二十三) : H-H-8Cl-8Cl 之B1(ColreC)相的X-ray 繞射圖(180℃)-----34
圖(二十四) : B1(ColreC)相紋理圖---------------------------------------------35
圖(二十五) : H-H-10Cl-10Cl 之B1(ColreC)相X-ray 繞射圖---------------36
圖(二十六) : H-H-12Cl-12Cl 之B1(ColreC)相X-ray 繞射圖---------------36
圖(二十七) : H-H-14Cl-14Cl 之B1(ColreC)相X-ray 繞射圖---------------37
圖(二十八) : H-H-16Cl-16Cl 之B1(ColreC)相X-ray 繞射圖--------------37
圖(二十九) : H-CH3-8Cl-8Cl 之B1(ColreP)相紋理圖----------------------40
圖(三十) : H-CH3-8Cl-8Cl 之B1(ColreP)相X-ray 繞射圖------------------41
圖(三十一) : H-CH3-10Cl-10Cl 之B1(ColreC)相紋理圖-------------------41
圖(三十二) : H-CH3-10Cl-10Cl 之B1(ColreC)相X-ray 繞射圖------------42
圖(三十三):(a) H-CH3-12Cl-12Cl (b) H-CH3-14Cl-14Cl (c)
H-CH3-16Cl-16Cl 之B2 相紋理圖----------------------------43
圖(三十四):(a)H-CH3-12Cl-12Cl(b) H-CH3-14Cl-14Cl (c)
H-CH3-16Cl-16Cl 之B2 相X-ray 繞射圖-----------------43
圖(三十五) : 化合物H-CH3-14Cl-14Cl 施加電場下B2 相紋理圖的變化
--------------------------------------------------------------------45
圖(三十六) : H-CH3-14Cl-14 之B2 相紋理圖-------------------------------47
圖(三十七) : H-CH3-16Cl-16 之B2 相X-ray 繞射圖-------------------48
圖(三十八) : 化合物H-CH3-14Cl-16 施加電場下B2 相紋理圖的變化
--------------------------------------------------------------------49
圖(三十九) : 五環彎曲形液晶分子中間核心取代基不同示意圖-----50
圖(四十) : 系列二(H-H-nCl-nCl)之相圖-----------------------------------54
圖(四十一) : B1 液晶相變成B2 液晶相的示意圖--------------------------55
圖(四十二) : 矩形管柱形液晶不同空間群的示意圖--------------------57
圖(四十三) : 系列三(H-CH3-nCl-nCl)之相圖-----------------------------58
圖(四十四) : 系列三(H-CH3-nCl-nCl)之DSC 圖--------------------------58
圖(四十五) : 彎曲形液晶分子(H-CH3-14Cl-14)分子間排列的示意圖
--------------------------------------------------------------------59
圖(四十六) : 系列四(H-CH3-mCl-n)之相圖-------------------------------60
圖(四十七) : 系列四(H-CH3-mCl-n)之DSC 圖----------------------------61
圖(四十八) : 4,4’-異丙基二酚的ORTEP 示意圖------------------61
VI
表 錄
表(一) : n-OPIMB 分子結構與液晶相溫度轉移(℃)與相轉移焓
(kJ/mole) -----------------------------------------------------------------2
表(二):P-n-O-PIMB 系列分子的層距(d-spacing)與分子長度列表
--------------------------------------------------------------------------11
表(三) : 2-Methyl-1,3-phenylenebis[4-(4-n-alkyloxyphenyliminomethyl)-
benzoates]分子結構與液晶相溫度(℃)-----------------11
表(四) : 2-Nitro-1,3-phenylenebis[4-(4-n-alkyloxyphenyliminomethyl)-
benzoates]分子結構、液晶相溫度(℃)與相轉移焓
(kJ/mole)----------------------------------------------------------------13
表(五) : CH3-CH3-nCl-nCl 之DSC 升溫相轉移溫度(℃,升降溫速率
5℃/分)和相轉移焓ΔH(kJ/mole,升降溫速率5℃/
分)----------30
表(六) : H-H-nCl-nCl 之DSC 升溫相轉移溫度(℃,升降溫速率5℃/
分)和相轉移焓ΔH(kJ/mole,升降溫速率5℃/分)---------------31
表(七) : 系列二(H-H-nCl-nCl)化合物d 值、Miller indices 和晶格參數
列表--------------------------------------------------------------------38
表(八) : H-CH3-nCl-nCl 之DSC 升溫相轉移溫度(℃,升降溫速率5℃/
分)和相轉移焓ΔH(kJ/mole,升降溫速率5℃/分)---------------39
表(九) : 系列三(H-CH3-nCl-nCl)化合物d 值、Miller indices 和晶格參
數列表-----------------------------------------------------------------44
表(十) : 系列三(H-CH3-nCl-nCl)化合物X-ray 繞射數據(2θ 和
d-spacing) ,理論計算分子長度及傾斜角列表-------------------44
表(十一) : H-CH3-mCl-n 之DSC 升溫相轉移溫度(℃,升降溫速率5℃/
分)和相轉移焓ΔH(kJ/mole,升降溫速率5℃/分)-----------46
表(十二) : 系列四(H-CH3-mCl-n)化合物X-ray 繞射數據(2θ 和
d-spacing) ,理論計算分子長度及傾斜角列表----------------48
表(十三) : CH3-CH3-n-n 系列之偏光顯微鏡升溫相轉移溫度(℃,升降
溫速率5℃/分)-----------------------------------------------------51
VII
表(十四) : H-H-n-n 之DSC 升溫相轉移溫度(℃,升降溫速率5℃/分)
和相轉移焓ΔH(kJ/mole,升降溫速率5℃/分)---------------53
表(十五):H-CH3-n-n 之DSC 升溫相轉移溫度(℃,升降溫速率5℃/
分)和相轉移焓ΔH(kJ/mole,升降溫速率5℃/分-------------56
表(十六) : ( H-CH3-14-16)化合物之DSC 升溫相轉移溫度(℃,升降溫
速率5℃/分)和相轉移焓ΔH(kJ/mole,升降溫速率5℃分)-60
圖 譜 錄
圖譜(I) : CH3-CH3-8Cl-8Cl 之1H-NMR 光譜圖----------------------------66
圖譜(II) : CH3-CH3-12Cl-12Cl 之1H-NMR 光譜圖------------------------67
圖譜(III) : CH3-CH3-14Cl-14Cl 之1H-NMR 光譜圖-----------------------68
圖譜(IV) : H-H-8Cl-8Cl 之1H-NMR 光譜圖-----------------------69
圖譜(V) : H-H-10Cl-10Cl 之1H-NMR 光譜圖-------------------------70
圖譜(VI) : H-H-12Cl-12Cl 之1H-NMR 光譜圖-------------------------71
圖譜(VII) : H-H-14Cl-14Cl 之1H-NMR 光譜圖----------------------------72
圖譜(VIII) : H-H-16Cl-16Cl 之1H-NMR 光譜圖---------------------------73
圖譜(IX) : H-CH3-8Cl-8Cl 之1H-NMR 光譜圖-----------------------------74
圖譜(X) : H-CH3-10Cl-10Cl 之1H-NMR 光譜圖---------------------------75
圖譜(XI) : H-CH3-12Cl-12Cl 之1H-NMR 光譜圖--------------------------76
圖譜(XII) : H-CH3-14Cl-14Cl 之1H-NMR 光譜圖-------------------------77
圖譜(XIII) : H-CH3-16Cl-16Cl 之1H-NMR 光譜圖------------------------78
圖譜(XIV) : H-CH3-10Cl-14 之1H-NMR 光譜圖--------------------------79
圖譜(XV) : H-CH3-14Cl-14 之1H-NMR 光譜圖---------------------------80
圖譜(XVI) : H-CH3-16Cl-14 之1H-NMR光譜圖---------------------------81
圖譜(XVII) : H-CH3-14Cl-16 之1H-NMR 光譜圖-------------------------82
圖譜(XVIII) : H-CH3-16Cl-16 之1H-NMR 光譜---------------------------83

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27. 實驗室尚未發表的數據
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2006-07-24公開。
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