淡江大學覺生紀念圖書館 (TKU Library)
進階搜尋


下載電子全文限經由淡江IP使用) 
系統識別號 U0002-2208200710192900
中文論文名稱 五炔苯衍生物之單體與雙聚物生成的筒型與盤狀向列型超分子結構
英文論文名稱 Columnar and Discotic Nematic Superstructures from Monomers and Dimers of Pentaynylbenzene Derivatives.
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 95
學期 2
出版年 96
研究生中文姓名 廖竟婷
研究生英文姓名 Ching-Ting Liao
學號 694170290
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2006-06-15
論文頁數 151頁
口試委員 指導教授-徐秀福
委員-季昀
委員-吳俊弘
委員-邱勝賢
中文關鍵字 筒型液晶  盤形向列形液晶  鉑金屬  限制旋轉  盤形單元  雙聚物 
英文關鍵字 restricted rotation  π-π interactions  columnar phase  discotic nematic phase  platinum  side-arm 
學科別分類 學科別自然科學化學
中文摘要 系列一之化合物以外圍苯環具一條側鏈之五炔苯基苯化合物做衍生,改變第六個位置之官能基以了解其對原有之盤狀向列型液晶性質之影響。另外,以含過渡金屬鉑之單元作為架橋基連接兩個盤形單元,藉由在垂直於盤面調控分子間作用力達成降低相轉移溫度並增加液晶溫度範圍之結果。而含有過渡金屬鉑之單元的單體與雙聚物比原有機單體之液晶溫度範圍分別增加96 ℃與125 ℃。
系列二與系列一最大的差別為在五炔苯基苯上外圍五個環上各增加一條側鏈,側鏈的增多使凡得瓦力增大,鏈與鏈之間容易聚集且同時阻礙外圍炔苯基旋轉,使具高共軛特性的五炔苯基苯進行堆疊生成較有秩序性的筒型液晶相。此系列以外圍烷氧鏈碳數為八之單體化合物皆有很廣之液晶溫度範圍性質。然而其自身偶合雙聚物與含有過渡金屬鉑單元形成的雙聚物,則因兩盤體間之立體效應使筒型排列瓦解而不具液晶性質。
英文摘要 In the first part of the thesis, compounds are designed from pentaynyl- benzene by attaching various groups of the sixth position of the central benzene ring to realize the effect pentaynylbenzene dimers were obtained utilizing on liquid crystal properties. Moreover, a platinum-containing unit as a linker for manipulation of intermolecular interactions. As a result, wider liquid crystal temperature ranges and lower phase transition temperatures were achieved. The liquid crystal temperature range of platinum containing monomer and dimer are 106 oC and 165 oC respectively.
In the second part, one more alkoxy chain was added on each peripheral phenyl rings of pentaphenylynylbenzene. Such modification should lead to strengthened the Van der Waals force and hindered rotation of the peripheral phenyl rings to favor highly ordered columnar phases. Monomeric compounds containing two octyloxy chains on each peripheral phenyl ring show wider liquid crystal temperature ranges than those of other chain lengths. However, due to sterric effect callapases the columnar order of the monomer callapses for the organic and metal-containing dimers to exhibit no liquid crystal properties.
論文目次 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
1-1 液晶簡介…………………………………………………………1
1-2 液晶的分類………………………………………………………3
1-3 研究動機…………………………………………………………9
第二章 實驗與合成
2-1 儀器設備………………………………………………………..15
2-2 實驗藥品………………………………………………………..20
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………………………………………………………...55
3-2 系列一之物性探討……………………………………………...67
3-2.1 液晶性質探討………………………………………....67
3-2.2 溶液態光學性質分析…………………………………79
3-2.3 粉末X-ray繞射光譜………………………………….85
3-3 系列二之物性探討……………………………………………...89
3-3.1 液晶性質探討…………………………………………89
3-3.2 溶液態光學性質分析………………………………..101
結論……………………………………………………………………113
參考資料……………………………………………………………....115
附圖……………………………………………………………………118






















圖表目錄
圖1. 分子於不同相變化時之分子排列示意圖………………………..2
圖2. 液晶分子基本組成示意圖………………………………………..3
圖3. 增加濃度產生液晶相之液向性液晶示意圖……………………..4
圖4. 向列型與層列型A、C分子排列示意圖…………………………6
圖5. 膽固醇型液晶示意圖……………………………………………...7
圖6. 盤形向列型與筒型分子排列示意圖……………………………..8
圖7. 常見筒型液晶分子之俯視示意圖………………………………..8
圖8. 向列型液晶材料於電場中的排列情形…………………………..9
圖9. 顯示器中液晶分子及光學補償膜示意圖……………………….10
圖10. 具筒型液晶相之haxa(alkanoyloxy)benzene…………………...11
圖11. 具筒型液晶相之haxa(alkanoyloxy)benzene…………………...11
圖12. 具盤狀向列液晶相之六炔苯基苯分子………………………...12
圖13. 具一條烷氧鏈之五炔苯基苯衍生物結構示意圖……………...13

圖14. 以金屬為架橋基連接具一條烷氧鏈之五炔苯基苯衍生物示意圖……………………………………………………………..…13

圖15. 具兩條烷氧鏈之五炔苯基苯衍生物結構示意圖……………..14

圖16. 以金屬為架橋基連接具兩條烷氧鏈之五炔苯基苯衍生物示意圖………………………………………………………………..14

圖17. 五炔苯基苯衍生之單體6、7、8、10、11、13由DSC (10 oC/min)所測得之相轉移溫度(oC)與溫度範圍圖………………………70

圖18. 化合物6、7、8、10、11、13第六個位置官能基體積大小造成之投影缺口示意圖……………………………………………..70

圖19. 含吡啶環之五炔苯基苯衍生物12a、12、12b由DSC(10 oC/min)所測得之相轉移溫度(oC)與溫度範圍圖………………………72

圖20. 以Spartan模擬化合物12a、12、12b之最佳結構分佈示意圖..72

圖21. 五炔苯基苯之含金屬與雙聚物衍生物9、13、14由DSC(10 oC/min)所測得之相轉移溫度(oC)與溫度範圍圖……………...75

圖22. 利用Spartan擬化合物9(A1~A3)與化合物14(B1~B3)之三度空間結構圖(色:氧原子、白色:氫原子、灰色:碳原子)…………76

圖23. 化合物8在偏光顯微鏡下回溫過程中在126 oC所觀察到之向列型液晶紋理圖(100X)(黑色區域為同向排列的部份)………77

圖24. 化合物9在偏光顯微鏡下回溫過程中在135 oC所觀察到之向列型液晶紋理圖(100X)………………………………………...77

圖25. 化合物11在偏光顯微鏡下回溫過程中在123 oC所觀察到之向列型液晶紋理圖(100X) (黑色區域為同向排列的部份)……...78

圖26. 化合物12在偏光顯微鏡下回溫過程中在141 oC所觀察到之向列型液晶紋理圖(100X)(黑色區域為同向排列的部份)………78

圖27. 化合物7、8、10、11之UV吸收光譜……………………….80
圖28. 化合物7、8、10、11之PL放射光譜…………………………81
圖29. 化合物12a、12、12b之UV吸收光譜……………………….82
圖30. 化合物12a、12、12b之PL放射光譜………………………..83
圖31. 化合物11、9、13、14之UV吸收光譜……………………….84
圖32. 化合物11、9、13、14之PL放射光譜……………………….85
圖33. 化合物8之粉末X光繞射圖譜:135 ℃,on cooling液晶相…..87
圖34. 化合物8之分子排列方式………………………………………87
圖35. 化合物12之粉末X光繞射圖譜:135 ℃,降溫液晶相…….88
圖36. 化合物12之分子排列方式……………………………………..88
圖37. 化合物19a、19b、19c由DSC (10 oC/min)測得之相轉移溫..91
圖38. 化合物20a、20b、20c由DSC (10 oC/min)測得之相轉移溫度..92
圖39. 化合物21a、21b、21c由DSC (10 oC/min)測得之相轉移溫..93
圖40. 化合物22b、22c由DSC (10 oC/min)所測得之相轉移溫度..94
圖41. 化合物19c~22c由DSC (10 oC /min)所測得之相轉移溫度(oC)
…………………………………………………………………96
圖42. 化合物19c、20c、21c、22c第六個位置官能基體積大小造成之缺口投影示意圖……………………………………………..96

圖43. 五炔苯基苯衍生之雙聚物23b、23c、24b及24c由DSC (10
oC /min)所測得之相轉移溫度(oC)……………………………..98

圖44. 化合物19c在偏光顯微鏡下回溫過程中在102 oC所觀察到之筒型液晶紋理圖(100X)………………………………………...99

圖45. 化合物20c在偏光顯微鏡下升溫過程中在130 oC所觀察到之筒型液晶紋理圖(100X)………………………………………...99

圖46. 化合物21c在偏光顯微鏡下回溫過程中在95 oC所觀察到之筒型液晶紋理圖(100X)………………………………………….100

圖47. 化合物19a ~ 19c之UV吸收光譜……………………………101
圖48. 化合物19a ~ 19c之PL放射光譜……………………………..102
圖49. 化合物20b、20c之UV吸收光譜……………………………103
圖50. 化合物20b、20c之PL放射光譜…………………………….104
圖51. 化合物21a ~ 21c之UV吸收光譜…………………………….105
圖52. 化合物21a ~ 21c之PL放射光譜…………………………….106
圖53. 化合物22b、 22c之UV吸收光譜…………………………...107
圖54. 化合物22b 、 22c之PL放射光譜………………………….108
圖55. 化合物19c、20c、21c、22c之UV吸收光譜………………109
圖56. 化合物19c、20c、21c、22c之PL放射光譜………………..110
圖57. 化合物22c、23c、24c之UV吸收光譜………………………111
圖58. 化合物22c、23c、24c之PL放射光譜………………………112

表一. 五炔苯基苯衍生之單體由DSC(10 oC/min)所測得之相轉移溫 度(oC)與熱焓(kJ mol-1)…………………………………………69

表二. 含吡啶環之五炔苯基苯衍生物12a、12、12b由DSC(10 oC/min)所測得之相轉移溫度(oC)與熱焓(kJ mol-1)……………………71

表三. 含吡啶環之五炔苯基苯衍生物12a、12、12b利用Spartan模擬所得之立體障礙造成的角度、偶極……………………………73

表四. 化合物9、13、14由DSC(10 oC/min)所測得之相轉移溫度(oC)與熱焓(kJ mol-1)………………………………………………...74

表五. 由TGA測得之化合物9、13、14的熱裂解溫度(Td)…………76
表六. 化合物7、8、10、11之UV-vis吸收與螢光放射光譜資料….80
表七. 化合物12a、12、12b之UV-vis吸收光譜與螢光放射光譜資..82
表八. 化合物11、9、13、14之UV-vis吸收與螢光放射光譜資料…84

表九. 化合物19a、19b、19c由DSC(10 oC/min)所測得之相轉移溫度(oC)與熱焓(kJ mol-1)……………………………………………90

表十. 化合物20a、20b、20c由DSC (10 oC/min)所測得之相轉移溫度(oC)與熱焓(kJ mol-1) …………………………………………...91

表十一. 化合物21a、21b、21c由DSC (10 oC/min)所測得之相轉移溫度 (oC)與熱焓 (kJ mol-1)……………………………………..92

表十二. 化合物22b、22c由DSC (10 oC/min)所測得之相轉移溫度 (oC)與熱焓 (kJ mol-1)……………………………………………...94

表十三. 五炔苯基苯衍生之單聚物19c、20c、21c、22c由DSC(10 oC /min)所測得之相轉移溫度(oC)與熱焓(kJ mol-1)………..95

表十四. 五炔苯基苯衍生之雙聚物23b、23c、24b及24c由DSC(10 oC /min)所測得之相轉移溫度(oC)與熱焓(kJ mol-1)………..97

表十五. 化合物19a、19b、19c之UV-vis吸收與螢光放射光譜資料..101
表十六. 化合物20a、20b、20c之UV-vis吸收與螢光放射光譜資料..103
表十七. 化合物21a、21b、21c之UV-vis吸收與螢光放射光譜資料..105
表十八. 化合物22b、22c之UV-vis吸收與螢光放射光譜資料…..107
表十九. 化合物19c ~ 22c之UV-vis吸收與螢光放射光譜資料……109
表二十. 化合物22c、23c、24c之UV-vis吸收螢光放射光譜資料….110




附圖目錄
附圖1. 化合物8之1H NMR 光譜 (CDCl3, 300 MHz)……………..118
附圖2. 化合物9之1H NMR 光譜 (CDCl3, 300 MHz)……………..119
附圖3. 化合物9之13C NMR 光譜 (CDCl3, 75.4 MHz)…………....120
附圖4. 化合物10之1H NMR 光譜 (CDCl3, 300 MHz)……………121
附圖5. 化合物10之13C NMR 光譜 (CDCl3, 75.4 MHz)…………..122
附圖6. 化合物11之1H NMR 光譜 (CDCl3, 300 MHz)……………123
附圖7. 化合物11之13C NMR 光譜 (CDCl3, 75.4 MHz)…………...124
附圖8. 化合物12之1H NMR 光譜 (CDCl3, 300 MHz)……………125
附圖9. 化合物12之13C NMR 光譜 (CDCl3, 75.4 MHz)…………..126
附圖10. 化合物13之1H NMR 光譜 (CDCl3, 300 MHz)…………..127
附圖11. 化合物13之13C NMR 光譜 (CDCl3, 75.4 MHz)…………128
附圖12. 化合物14之1H NMR 光譜 (CDCl3, 300 MHz)…………..129
附圖13. 化合物14之13C NMR 光譜 (CDCl3, 75.4 MHz)…………130
附圖14. 化合物19c之1H NMR 光譜 (CDCl3, 300 MHz)…………131
附圖15. 化合物19c之13C NMR 光譜 (CDCl3, 75.4 )……………..132
附圖16. 化合物20c之1H NMR 光譜 (CDCl3, 300 MHz)…………133
附圖17. 化合物20c之13C NMR 光譜 (CDCl3, 75.4 )…………….134
附圖18. 化合物21c之1H NMR 光譜 (CDCl3, 300 MHz)…………135
附圖19. 化合物21c之13C NMR 光譜 (CDCl3, 75.4 )…………….136
附圖20. 化合物22c之1H NMR 光譜 (CDCl3, 300 MHz)…………137
附圖21. 化合物22c之13C NMR 光譜 (CDCl3, 75.4 )……………..138
附圖22. 化合物23c之1H NMR 光譜 (CDCl3, 300 MHz)………….139
附圖23. 化合物24c之1H NMR 光譜 (CDCl3, 300 MHz)………….140
附圖24. 化合物8之DSC圖譜……………………………………...141
附圖25. 化合物9之DSC圖譜……………………………………….142
附圖26. 化合物10之DSC圖譜……………………………………..143
附圖27. 化合物11之DSC圖譜……………………………………..144
附圖28. 化合物12之DSC圖譜……………………………………..145
附圖29. 化合物13之DSC圖譜……………………………………..146
附圖30. 化合物14之DSC圖譜……………………………………..147
附圖31. 化合物19c之DSC圖譜…………………………………….148
附圖32. 化合物20c之DSC圖譜…………………………………….149
附圖33. 化合物21c之DSC圖譜…………………………………….150
附圖34. 化合物22c之DSC圖譜……………………………………151

參考文獻 1. U.S. Patent 3, 3222, 485 May 30, 1967.
2. Reinitzer, F. Monatsch Chem. 1888, 9, 421.
3. Lenmann, O. Z. Physikal. Chem. 1889, 4, 462
4. Handbook of Liquid Crystals; Demus, D.; Goodby, J. W.; Gray, G. W.; Spiess, H.-W.; Vill, V.; Eds.; Wiley-VCH: 1998; Vol 1-3.
5. Yu, L.-J.;Saupe, A. Phys. Rev. Lett. 1980, 45, 1000.
6. 松本正一、角田市良 著;劉瑞祥 譯;液晶的基礎與應用,1996,國立編譯館。]
7. Chandrasekhar, B. K.; Sadashiva, K. A. S. Pramana 1977, 9, 471.
8. Thinh, N. H.; Bemaud, M. C.; Sigaud, G.; Destrade, C. Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1986, 65, 307.
9. Kouwer, P. H. J.; Jager, W. F.; Mijs. W. J.; Picken, S. J. Macromo- lecules 2000, 33, 4336.
10. Handbook of liquid crystals; Demus, D.; Goodby, J. W.; Gray, G. W.; Spiess, H.-W.; Vill, V.; Eds.; Wiley-VCH: 1998; Vol 1-3.
11. Luchurst, G. R. Thin Solid Films 2001, 393, 40.
12. Kumar, S.; Varshney, K. Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 3140-3142.
13. Vollhardt, K. P. C Acc. Chem. Res. 1970, 10, 1-8.
14. Praefcke, K.; Kohne, B.; Singer, D. Angew. Chem. Int. Ed. 1990, 29, 177-179.
15. (a) Kohne, B.; Praefcke, K. Chimia 1987, 41, 196-198. (b) Ebert, M.; Jungbauer, D. A.; Kleppinger, R.; Wendorff, J. H.; Kohne, B.; Praefcke, K. Liq. Cryst. 1989, 4, 53.
16. Piechocki, G.; Simon, J.; Skoulions, A.;Gullion, D.; Weber, P. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 5245-5247.
17. Bruce, D. W.; Lalinde, E.; Styring, P.; Dunmur, D. A.; Maitlis, P. M. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1986, 8, 581-582.
18. Mattern, D. L. J. Org. Chem. 1984, 49, 3051-3053.
19. Takashi, A.; Junko, Y.; Takehiko, K.; Shinjior, S.; Terukijo, H. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1982, 55, 2504-2507.
20. Yang, Y.-G.; Chen, H.; Tang, G.; Wen, J.-X. Mol. Cryst. Liq. Cryst. Technol. Sect. A 2002, 373, 1-16.
21. 淡江大學 徐秀福老師實驗室,陳信州碩士論文。
22. Strzelecka, H.; Jallabert, C.; Veber, M.; Davidson, P.; Levelut, A. M. Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1988, 161, 395-4020.
23. Takij, H.; Esmaeili, A. A.; Mohammadpoor-Baltork, I.; Ershadi, A.; Tajmehri, H. Synth. Commun. 2003, 33, 1319-1324.
24. Klyatskaya, S. V.; Tretyakov, E. V.; Vasilevsky, S. F. Russ. Chem. Bl. 2001, 50, 868, 8733.
25. Lindgren, M.; Minaev, B.; Glimsdal, E.; Vestberg, R.; Westlund, R.; Malmstrom, E. M. J. of Luminescence 2007, 124, 302-310.
26. Wu, J.; Waston, M. D.; Tchebotareva, N.; Wang, Z.; Mullen, K. J. Org. Chem. 2004, 69, 8194-8204.
27. Wu, J.; Fechtenkotter, A.; Gauss, J.; Waston, M. D.; Kastler, M.; Fechtenkotter, C.; Wagner, M.; Mullen, K. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 11311-11321.
28. Wang, Z.; Tomovic, Z.; Kastler, M.; Pretsch, R.; Negru, F.; Enkelmann, Volker; Mullen, K. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 7794-7795.
29. Kim, K.-Y.; Liu, S.; Kose, M. E.; Schanze, K. S. Inorg. Chem. 2006, 45, 2509-2519.
30. Pomestchenko, I. E.; Luman, C. R.; Hissler, M.; Ziessel, R.; Castellano, F. N. Inorg. Chem. 2003, 42, 1394-1396.
31. Rupesh, N.-P.; Russel, H. S. Inorg. Chem. 2006, 45, 4619-4321.
32. Nesterov, E. E.; Zhu, Z.; Swager, T. M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 10083-10088.













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2007-08-29公開。
  • 同意授權瀏覽/列印電子全文服務,於2007-08-29起公開。


  • 若您有任何疑問,請與我們聯絡!
    圖書館: 請來電 (02)2621-5656 轉 2281 或 來信