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 U0002-3107200812570000
中文論文名稱 草醯聯胺衍生之液晶分子的合成及性質
英文論文名稱 Liquid Crystals Containing Oxalyl-dihydrazine Motif
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 96
學期 2
出版年 97
研究生中文姓名 林志恭
研究生英文姓名 Jhih-Gong Lin
學號 694170589
學位類別 碩士
語文別 中文
第二語文別 中文
口試日期 2008-07-21
論文頁數 68頁
口試委員 指導教授-王文竹
委員-林志彪
委員-賴重光
中文關鍵字 液晶  草醯聯胺 
英文關鍵字 Liquid Crystals  Oxalyl-dihydrazine 
學科別分類 學科別自然科學化學
中文摘要 本篇文章主要探討以草醯肼、鄰苯二甲醯肼及間苯二甲醯肼為基本架構,側邊接上以醯肼基為官能基之不同碳鏈數目的衍生物,合成出具有氫鍵H - bonded donor及acceptor的配位子分別為1CnBzOHz、2CnBzOHz、2CnBzIHz 和 2CnBzTHz。
利用核磁共振光譜(NMR)對結構做初步的鑑定,再以元素分析(EA)來探討純度。液晶相探討部分,以偏光顯微鏡(POM)對不同相之溫度變化及液晶相種類做初步觀察,再以熱差式掃描分析儀(DSC)測量相變化溫度及熱焓值變化,最後以x-ray粉末繞射儀(XRD)來鑑定液晶相的排列,得知化合物2CnBzOHz、2CnBzIHz、2CnBzTHz的系列屬於盤型(discotic)的液晶相。化合物1CnBzOHz 的系列屬於層型的液晶相。
英文摘要 Four series of oxalyl-hydrazine derivatives (1CnBzOHz, 2CnBzOHz, 2CnBzIHz and 2CnBzTHz) were synthesized by coupling of organic acid chloride and hydrazine. Alkyl groups with various chains lengths (10, 12, 14, 16) were used as terminal groups to core moiety.

The molecular structure and purity of these new compounds have been verified by elemental analysis and spectrometer. Obtained compounds posses mesomorphic properties which were characterized by polarized optical microscopy (POM), differential scanning calorimetry (DSC) and powder x-ray diffraction techniques. The 2CnBzOHz, 2CnBzIHz and 2CnBzTHz exhibited columnar mesophases and 1CnBzOHz exhibited smectic mesophases. The characteristic temperatures of the phase transitions were established. Theoretical calculation of molecular structure as well as packing model in liquid crystal phases were proposed.
論文目次 目 錄
壹、序 論 1
1.1 前言 1
1.2 液晶簡介 1
1.3 液晶分子結構 2
1.4 液晶種類 2
1.4.1 桿狀液晶 3
a. 向列型液晶………………………………………………….………………...3
b. 層列型液晶………………………………………………………….………...4
c. 膽固醇型液晶……………………………………………….………………4
1.4.2 盤狀液晶 4
a. 柱型液晶……………………………………………………….……………4
b. 盤形向列型…………………………………………………………….……5
1.5 氫鍵液晶 5
1.5.1 相同分子鍵結系統 6
a. 單分子系統……………………………………………………………….…...6
b. 雙分子系統………………………………………………………………….. 7
c. 多分子系統………………………………………………………….………...7
1.5.2 相異分子鍵結系統 9
a. 單氫鍵系統…………………………………………………….……………...9
i. 主鏈式氫鍵系統 9
ii. 側鏈式氫鍵系統 10
b. 雙氫鍵系統……………………………………………….………………….10
c. 多氫鍵系統………………………………………….……………………….11
1.6 實驗動機 12
1.7 分子設計 13
貳、實驗部份 16
2.1 儀器設備 16
2.1.1核磁共振光譜儀 ( Nuclear Magnetic Resonance Spectrometer ) 16
2.1.2 微熱差掃描分析儀 ( Different Scanning Calorimetry )……………………..16
2.1.3 偏光顯微鏡 ( Polarized Optical Microscope ) 16
2.1.4 粉末x光繞射儀 ( Powder X-ray Diffract meter ) 17
2.1.5 質譜儀 ( Mass Spectrometer ) 17
2.1.6 元素分析 ( Elemental Analysis ) 17
2.2 實驗藥品 17
2.3 實驗簡介 18
2.4 化合物總表 18
2.5 合成步驟 21
參、結 果 與 討 論 34
3.1 反應流程 34
3.2 核磁共振光譜(Nuclear Magnetic Resonance Spectrometer) 36
3.2.1 酯基衍生物之氫譜 36
3.2.2 醯肼衍生物之氫譜 37
3.3 化合物的鑑定 40
3.3.1 元素分析 ( EA ) 40
3.4 液晶性質的探討 41
3.4.1 熱分析數據 41
3.4.2 POM偏光紋理圖 ( Polorized Optical Microscope ) 47
3.4.3 x-ray粉晶繞射 ( powder x-ray ) 53
3.5 理論計算的探討 60
肆、結論 66
伍、參考文獻…………………………………………………………67

圖目錄
圖1-1. 三相變化分子示意圖.......................................................................................................1
圖1-2. 液晶分子的基本結構.......................................................................................................2
圖1-3. 向列型液晶分子排列示意圖...........................................................................................3
圖1-4. ( a ) SmA 排列示意圖 ( b ) SmC排列示意圖...............................................................3
圖1-5. 膽固醇液晶分子排列示意圖...........................................................................................5
圖1-6. 柱型液晶分子排列示意圖...............................................................................................5
圖1-7. 盤形向列型液晶分子排列示意圖...................................................................................5
圖1-8. 氫鍵型分子排列示意圖...................................................................................................6
圖1-9. 含醯胺官能基氫鍵型液晶分子示意圖...........................................................................6
圖1-10. 利用甲酸官能基間的氫鍵所製作的氫鍵型液晶分子.................................................7
圖1-11. 藉由分子間氫鍵彼此相互連結的氫鍵型液晶分子.....................................................7
圖1-12. ( a ) 含醯胺官能基液晶分子空間排列示意圖,分子彼此間藉由氫鍵排列成為 一層狀結構 ( b ) 醯胺官能基液晶分子結構示意圖..................................................8
圖1-13. 草醯聯胺分子示意圖.....................................................................................................8
圖1-14. ( a ) 含尿素官能基液晶分子空間排列示意圖.............................................................9
圖1-15. 主鏈式氫鍵液晶分子示意圖.......................................................................................10
圖1-16. 側鏈式氫鍵液晶分子示意圖.......................................................................................10
圖1-17. ( a ) 苯甲酸衍生物與吡啶衍生物氫鍵鍵結排列示意圖...........................................10
圖1-18. ( a ) Triazine 與 苯甲酸衍生物分子示意圖...............................................................11
圖1-19. 尿素與Naphthyridine 衍生物分子彼此因氫鍵而相互結合.....................................11
圖1-20. ( a ) ( PEOH2 ) 分子結構圖 ( b ) ( PMOH2 ) 分子結構圖.........................................12
圖1-21. 劉醇輝學長論文的無機液晶分子結構圖...................................................................13
圖1-22. 林佩君學姐論文中的無機液晶分子結構圖...............................................................13
圖1-23. 常見的草醯胺的衍生物及合成方式 ( a ) 草酸乙酯與芳香胺類的反應
( b )草醯氯與脂肪胺類的反應 ( c ) ethyl oxalyl chloride 與芳香胺類 的反應 ( d ) ethyl oxalyl chloride 與脂肪胺類的反應...............................................................14
圖1-24. ( a ) 系列一分子結構 ( b ) 系列二分子結構........................................................14
圖1-25 ( a ) 系列三分子結構 ( b ) 系列四分子結構...........................................................15
圖3-1. 1C12BzE 的氫譜............................................................................................................37
圖3-2. 2C12BzE 的氫譜............................................................................................................37
圖3-3. 1C12BzHz 的氫譜..........................................................................................................38
圖3-4. 2C14BzHz 的氫譜..........................................................................................................38
圖3-5. 2C10BzYHz 的氫譜.......................................................................................................39
圖3-6. 1C12BzOHz的氫譜........................................................................................................39
圖3-7. 2C10BzTHz的氫譜.........................................................................................................40
圖 3-8 化合物1C12BzOHz 在降溫200oC紋理圖 ( 100 X ).................................................42
圖 3-9 化合物 1CnBzOHz 之相變化範圍柱狀圖..................................................................42
圖 3-10 化合物 2C10BzIHz 之熱分析 ( DSC ) 圖譜...........................................................43
圖 3-11 化合物 2C10BzIHz 之熱分析 ( DSC ) 圖譜...........................................................44
圖 3-12 化合物 2C10BzIHz 之液晶排列示意圖....................................................................44
圖 3-13 化合物 2C12BzTHz 之熱分析 ( DSC ) 圖譜..........................................................46
圖 3-14 化合物 2C14BzTHz 之熱分析 ( DSC ) 圖譜..........................................................46
圖3-15化合物1C10BzOHz 於降溫207oC下之層列相 ( 100 X ).........................................47
圖3-16化合物1C12BzOHz 於降溫204oC下之層列相 ( 100 X ).........................................48
圖3-17化合物1C16BzOHz 於降溫190oC下之層列相 ( 100 X ).........................................48
圖3-18化合物2C10BzOHz 於降溫120oC之Colh ( 100 X )..................................................49
圖3-19化合物2C12BzOHz 於降溫110 oC下之Colh ( 100 X ).............................................49
圖3-20化合物2C14BzOHz 於降溫90oC下之Colh ( 100 X )................................................50
圖3-21化合物2C10BzTHz 於降溫170oC下之Colh ( 100 X )..............................................50
圖3-22化合物2C12BzTHz於降溫135 oC下之Colh ( 100 X )..............................................51
圖3-23化合物2C14BzTHz於降溫137 oC下之Colh ( 100 X )..............................................51
圖3-24化合物2C10BzIHz於降溫119 oC下之Colh ( 100 X )...............................................52
圖3-25化合物2C12BzIHz於降溫120 oC下之Colh ( 100 X )...............................................52
圖3-26化合物2C14BzIHz 於降溫126 oC下之Colh ( 100 X )..............................................53
圖3-27 化合物 2C10BzTHz 在固態時的粉末繞射圖............................................................53
圖3-28 化合物 2C10BzTHz 在150o時的粉末繞射圖...........................................................54
圖3-29 化合物 2C10BzTHz 在液態時的粉末繞射圖............................................................54
圖3-30 化合物 2C12BzIHz 在固態時的粉末繞射圖.............................................................56
圖3-31 化合物 2C12BzIHz 在110oC時的粉末繞射圖.........................................................56
圖3-32 化合物 2C12BzIHz 在液態時的粉末繞射圖.............................................................57
圖3-33 化合物 2C10BzOHz 在固態時的粉末繞射圖...........................................................58
圖3-34 化合物 2C10BzOHz 在160oC時的粉末繞射圖.......................................................58
圖3-35 化合物 2C10BzOHz 在240oC時的粉末繞射圖.......................................................59
圖 3-36 2C10BzOz 之理論計算之 Dimer form 之俯視圖.....................................................61
圖 3-37 2C10BzOHz 柱狀結構預測堆疊圖..........................................................................61
圖 3-38 2C10BzIHz 之理論計算之 Dimer form 之側視圖.................................................63
圖 3-39 2C10BzIHz 之理論計算之 Dimer form 之俯視圖.................................................63
圖3-40 2C10BzTHz 之理論計算之 Dimer form 之俯視圖.................................................64
圖3-41 2C10BzTHz 之理論計算之 Dimer form 之俯視圖.................................................65
圖 3-42 2C10BzTHz 柱狀結構預測堆疊圖........................................................65
表目錄
表3-1 化合物之元素分析..........................................................................................................40
表3-2 化合物 1CnBzOHz由DSC ( 10 oC min-1 )所測得的相轉移溫度及熱焓 ( kJ mol-1 )41
表 3-3化合物 2CnBzOHz由DSC ( 10 oC min-1 )所測得的相轉移溫度及熱焓 ( kJ mol-1 )43
表3-4 化合物 2CnBzIHz由DSC ( 10 oC min-1 )所測得的相轉移溫度及熱焓 ( kJ mol-1 ).45
表3-5 化合物 2CnBzTHz由DSC ( 10 oC min-1 )所測得的相轉移溫度及熱焓 ( kJ mol-1 )45
表3-6 化合物 2CnBzTHz 經由變溫粉末 X 光在液晶相時的分子間距離.........................55
表3-7 化合物 2CnBzIHz 經由變溫粉末 X 光在液晶相時的分子間距離..........................57
表3-8 化合物 2CnBzOHz 經由變溫粉末 X 光在液晶相時的分子間距離........................59
表 3-9 化合物 2C10BzOHz 經由變溫粉末 X 光在液晶相時的整理表.............................60
表 3-10 化合物 2C10BzOHz 單位體積分子數之整理表......................................................61
表 3-11 化合物 2C10BzIHz 經由變溫粉末 X 光在液晶相時的整理表.............................62
表 3-12 化合物 2C10BzIHz 單位體積分子數之整理表........................................................62
表 3-13 化合物 2C10BzTHz 經由變溫粉末 X 光在液晶相時的整理表............................64
表 3-14化合物 2C10BzTHz 單位體積分子數之整理表........................................................64

參考文獻 1. 松本正一、角田市良 著;劉瑞祥 譯;液晶的基礎與利用,1996,國立編譯館。
2. http://barrett-group.mcgill.ca/teaching/liquid_crystal/LC02.htm
3. Reinitzer, F. Monatsch Chem. 1888, 9, 421.
4. Lenmann, O.Z. Physiksl. Chem. 1889, 4, 462
5. Demus, D.; Richter, L. Texture of Liquid Crystals; Verlag Chemie: New York, 1978.
6. Chandrasekhar, S.; Sadashiva, B. K.; Suresh, K. A. Pramana. 1997, 9, 471.
7. Koushik, V.; Kouwer, P. H. J.; Shigeyuki, Y.; Peter, M.; Swager, T. M. J. Mater. Chem. 2008, 18, 400.
8. Jangwon, Seo.; Sehoon, Kim.; Se, H. G.; Chong, R. P.; Soo, Y. P. J. Mater. Chem. 2007, 17, 5052.
9. Binder, W. H; Zirbs, R. Hydrogen Bonding Polymers. Springer-Verlag: Berlin Heidelberg, 2007.
10. Kato, T.; Mizoshita, N.; Kanie, K. M. Rapid Commun. 2001, 22, 797.
11. Jeffery, T. D. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 668.
12. Harada.Y.; Matsunaga.Y. Bull Chem Soc Jpn. 1988, 61, 2739.
13. Xiaohong, C.; Malay, K. D.; Siegmar, D.; Carsten, T.; Langmuir 2002, 18, 6521.
14. Suarez, M.; Lehn, J. -M.; Zimmermann, S. C.; Skoulios, A.; Heinrich, B. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 9526.
15. Takashi, K.; Shigeo, K.; Makoto, Y.; Keiki, K. Chem. Mater. 2004, 16, 2329.
16. Songnan, Q.; Fan, Li.; Haitao W.; Binglian, B.; Chunyan, X.; Lianjiu, Z. ; Li, B. ; L.; Li, M. Chem. Mater. 2007, 19, 4839.
17. Keiki, K.; Shoichiro, N.; Yohei, N.; Shigeo, K.; Makoto, Y. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 2565.
18. Takashi, K.; Norihiro, M.; Kenji, K. Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 38.
19. Alexandra, K.; Dietmar, J. Liquid Crystals. 2007, 34, 65.
20. Daniela, G.; Reinhard, D.; Dietmar, J. Liquid Crystals. 1998, 24, 407.
21. Perry, S.; Corbin, S. C.; Zimmerman, P. A.; Thiessen, N. A.; Hawryluk. Thomas J. M. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 10475.
22. Felix, H. B.; Rint, P. S.; Huub, K.; Anthony, L. S.; Meijer, E. W. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 6761.
23. Jadwiga, S.; Adam, K.; Renata, B.; Damian, P.; Qukasz, G. J. Mater. Chem. 2008, 18, 1108.
24. http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%94%B5%E8%B4%9F%E6%80%A7.
25. 劉醇輝, 碩士論文, 私立淡江大學化學研究所, 民國89 年。
26. 林珮君, 碩士論文, 私立淡江大學化學研究所, 民國94 年。
27. Dongmei, W.; Li, M. Tetrahedron. 2005, 61, 6108.
28. Chenchen, X.; Shi, J.; Xing, W. J.; Zhihao, S.; Hong, S.; Matthew, J. G.;
Kwang-Un, Jeong.; Huabing, H.; Dong, Z.; Mingming, G.; Frank, W. H.; Stephen, Z. D. C. Chem. Mater. 2004, 16, 1014.
29. Raymond, Z.; Guillaume, P.; Franck, Camerel.; Bertrand, D.; Daniel, G.; Michelele, C.; Thierry, P. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 12403.
30. Bertrand, D.; Benoıˆt, H.; Hassan, A.; Jens, K.; Siegmar, D.; Daniel, G.; Duncan, W. B. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 15258.
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2010-09-04公開。
  • 同意授權瀏覽/列印電子全文服務,於2010-09-04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