[發明專利]一種芘作為剛性核的對稱型盤狀液晶分子及其制備方法

有效

• 申請號: 201010594640.1
• 申請日: 2010-12-17
• 公開（公告）號: CN102051184A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 楊槐;王冬;李正強;崔曉鵬;李陽
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C09K19/32
• 分類號: C09K19/32;C07C15/62;C07C2/86
• 代理公司: 北京東方匯眾知識產權代理事務所(普通合伙) 11296
• 代理人: 劉淑芬

技術領域

本發明屬于盤狀液晶分子及其制備技術領域，具體涉及一種含芘對稱型盤狀液晶分子的制備方法。該盤狀液晶分子是以芘為剛性中心，通過炔基以及苯環擴大其共軛效應制備的具有自組裝以及液晶性能的分子。

背景技術

盤狀液晶是一類獨特的、具有顯著的電導和光電導性能的、能夠通過自組裝形成超分子結構的材料。盤狀液晶分子通常包括兩個基本組成部分：剛性的具有平面或近平面的芳香族內核和外面圍繞著的4-8條柔性脂肪側鏈。這樣的盤狀分子在介晶相可以發生自發的自組裝，通過苯環之間的π-π鍵、分子間H鍵以及電子交換等作用形成取向有序的向列相或位置有序的柱狀相和層狀相。上述三種交互作用中芳香環之間的π-π鍵的交互作用起到分子有序排列的主要作用，因此通過擴大這種π共軛的范圍可誘導盤狀液晶的形成。

2010年諾貝爾化學獎授予美國科學家理查德·F·赫克、日本科學家根岸英一和鈴木章，以表彰他們在“有機物合成過程中鈀催化交叉偶聯”中做出的杰出貢獻。化學獎評審委員會說，三人研究成果向化學家們停工“精致工具”，大大提升合成復雜化學物質的可能性。通過鈀催化下的偶聯反應，我們可以將炔基直接與剛性芘盤相連，并在炔基另一端連接苯環，可以顯著地擴大分子的π-π共軛效應，使得盤狀分子間的交互作用加強，從而分子與分子堆垛排列形成柱狀相。

盤狀液晶分子由于其分子結構的特點，使其具有負的雙折射率，因此可以用作向列相液晶顯示器的光學補償膜，以拓寬其視角、增加其對比度。同時盤狀液晶分子的短軸方向具有大的電子遷移率(接近1.0cm²V^-1S^-1)，與有機大環芳烴單晶、石墨、無機單晶硅性能相當，使得其具有制造有機發光二極管(OLED)、有機場發射晶體管(OFET)、太陽能電池等光電器件的潛力。由于盤狀液晶分子具有自組裝和自修復功能，因此在使用盤狀液晶分子制造光電器件時較其他材料在加工工藝與制作成本上具有明顯優勢。盤狀分子由于其具有良好的取向性，在適當加工后可用于生產碳纖維原絲，這樣加工出來的原絲繼承了液晶分子的取向從而在下一步的碳化后可形成近石墨結構，從而獲得高強度高模量的高性能。

目前盤狀液晶的研究呈現一個增加的態勢，但是盤狀液晶分子盤核主要采用苯并菲、蒽醌、乙炔苯、苯并萘、卟啉、酞菁、六苯并冠，而以芘為核心的盤狀液晶分子研究和報道很少，但是，芘較其他剛性核心的巨大優勢是價格便宜很大，同時具有強烈的熒光性，因此具有廣闊的發展前景。

發明內容

為解決上述問題，本發明的目的是提供一種在于在芘中心核上通過引入炔基和苯環大幅度提高盤狀分子之間的π-π共軛交互作用從而誘導液晶相的出現的芘作為剛性核的對稱型盤狀液晶分子及其制備方法。

本發明的技術方案是：一種芘作為剛性核的對稱型盤狀液晶分子，其特征在于通過外圍支鏈的碳碳三鍵與苯環擴大π共軛范圍，所述的盤狀液晶分子具有以下通式(1)如下：

其中，式中X為4-12的直鏈烷烴或H原子，Y為4-12的直鏈烷烴或H原子，Z為4-12的直鏈烷烴或H原子。

本發明的另一目的是提供上述盤狀液晶分子化合物的制備方法，該方法具有如下步驟：

1.將溴加入芘與硝基苯的混合溶液，加熱至110-170℃反應6-24小時，得到1，3，6，8-溴芘；

2.將1，3，6，8-溴芘加入到混合有機溶劑I中，通入II氣體保護，并超聲20-60分鐘使反應瓶中溶劑中溶解的氧氣完全被保護氣體所置換，之后加入烷基苯乙炔III，之后將體系進行加熱回流，加熱至60至100℃，加入催化劑IV，反應6-24小時；

3.將2所述產物用二氯甲烷做淋洗劑做柱層析除鹽，然后用二氯甲烷∶正己烷＝1∶9的淋洗劑做柱層析，得到最終產物。

進一步，所述混合有機溶劑I為四氫呋喃與三乙胺或者四氫呋喃與二異丙胺；所述保護氣體II為氬氣或者氮氣；所述催化劑IV為PdCl2(PPh3)2，CuI，PPh3。

本發明中盤狀液晶分子的優點是：

1.本發明中剛性核心采用芘具有材料易得，價格便宜，溴代產率高并且具有熒光性等優點，其對稱結構在接入炔基以及苯環后可大大提高其分子間的ππ共軛交互作用，從而誘導盤狀液晶特性的出現。

2具有寬的中間相溫度，并且可以同過調整烷基鏈的長短來控制相轉變溫度與中間相溫度區間的范圍。

3.由于其富電子的分子結構，在分子短軸上具有大的電子遷移率，在光電器件的應用方面具有巨大的潛力。

附圖說明

圖1是實施例1分子的DSC圖譜。