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盘状液晶分子具有平面结构,易于相互堆积形成柱状结构,且由于分子在液晶态时具有流动性和超分子结构缺陷的自修复功能,盘状液晶分子可呈现较高的导电特性,是潜在理想的载流子传输材料;另一方面,盘状液晶分子一般由共轭结构的刚性核以及围绕刚性核的多条(一般为3-12条)柔性链组成,柔性长链增加了分子的扰动,从而影响分子的堆积方式,使化合物在较低温度甚至室温范围内呈现液晶态。1,3,4-噁二唑类化合物具有良好的热稳定性、化学稳定性以及较高的荧光量子产率等优点,且噁二唑结构基元具有缺电子性,可作为电子传输功能材料广泛应用于制备有机发光器件。本研究分为四个部分:
第一章首先对盘状液晶的结构特点进行了概述,重点综述了盘状1,3,4-噁二唑类液晶化合物的研究进展。过去研究中合成盘状液晶化合物路线较为复杂,本文将设计简便的路线合成盘状1,3,4-噁二唑类室温液晶二聚体及其聚合物,详细研究该类化合物合成分离方法、分子结构与液晶及荧光性质关系,重点考察目标化合物存在状态(固体及液晶态)对荧光性质的影响规律。
第二章合成了一系列具有对称结构的1,3,4-噁二唑类盘状液晶二聚体(Da,Db,Dc,Dd,De),其结构通过1H NMR,13C NMR,HRMS进行了表征。在此部分工作中,我们发现了一种选择性醚化3,4,5-三羟基苯甲酸甲酯的简便方法,为液晶及其它有机功能化合物的合成提供了重要中间体。通过偏光显微镜(POM)和差示扫描量热仪(DSC)对其液晶性质进行了考察。结果表明这系列二聚体,除Da外,均具有互变的液晶相,其中Db和Dc具有互变的盘状向列相;Dd和De具有互变的六方柱状相。且这些液晶二聚体均为室温液晶,清亮点较低。我们还对这系列二聚体进行了荧光性质的测试,首次发现在液晶态时,液晶二聚体的荧光最大发射波长之间存在有趣的“奇偶效应”,即与二聚体的烷基链长度的奇偶性存在关联;不同温度状态下的荧光测试表明,温度越高,荧光强度越低,液晶态时的荧光强度比固态时低。
第三章合成了含有1,3,4-噁二唑基元的盘状液晶单体MOXD和聚合物POXD,并通过1H NMR,13C NMR,HRMS进行了结构表征。MOXD和POXD的液晶性能通过POM和DSC进行了表征。结果表明,MOXD具有互变的盘状向列相,POXD具有互变的六方柱状相,且都为室温或近室温液晶,但POXD具有较高的熔点和清亮点,液晶温度范围更宽,说明液晶聚合物更具有潜在的实际应用价值。另外,我们对其荧光性质进行了测试研究,结果表明,在相同温度下同为液晶态时,POXD的荧光强度是MOXD荧光强度的近6倍,说明聚合反应对其荧光性能具有很大的促进作用。
第四章合成了基于1,3,4-噁二唑和苯并菲的盘状液晶二聚体和三聚体,其结构通过1H NMR和HRMS进行了初步表征,为进一步对其液晶性质的测试与研究提供了基础。