[發明專利]高富勒烯含量液晶及其制備方法

有效

• 申請號: 201110142541.4
• 申請日: 2011-05-30
• 公開（公告）號: CN102295554A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 屠迎鋒;張小艷;朱秀林;楊曉明;李耀文;顧艷
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: C07C67/08
• 分類號: C07C67/08;C07C69/92;C09K19/06
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本發明涉及一種新的富勒烯含量高的液晶化合物。

背景技術

富勒烯由于其所具有的特殊的物理和化學性質，使之能夠應用于非線性光學材料、自由基捕捉劑、導電材料和半導體、太陽能電池以及有機超導體等方面，因而成為近年來科學家研究的熱點。而液晶對于光、電、聲等都具有良好的響應性，將兩者結合起來所合成的含富勒烯的液晶化合物具有更大的應用潛能。

在目前的合成方法中，所得到的含C₆₀的富勒烯液晶化合物的液晶相的相轉變溫度都比較高，比如大多數的相轉變溫度都在80℃以上（參見：?1.?Stephane?Campidelli.,?Julie?Lenoble.,?Joaquin?Barbera.,?Francesco?Paolucci.,?Massimo?Marcaccio.,?Demis?Paolucci.,?Robert?Deschenaux.?Macromolecules.?2005,?38,?7915-7925.;?2.?Julie?Lenoble.,?Stephane?Campidelli.,?Natacha?Maringa.,?Bertrand?Donnio.,?Daniel?Guillon.,?Natalia?Yevlampieva.,?Robert?Deschenaux.?J.?Am.?Chem.?Soc.?2007,?129,?9941-9952.;?3.?Robert?Deschenaux.,?Bertrand?donnio.,?Daniel?Guillon.?New?J.?Chem.?2007,?31,?1064-1073.），并且這些材料中富勒烯C₆₀的含量通常都在40%以下，一般在20%-30%之間，這主要是因為C₆₀富勒烯球的大小為1納米，要使所合成的化合物具有液晶性，必須連接上3納米左右的液晶基元和其他基團，以滿足熱致性液晶的長寬比或徑厚比大于4的要求，因而使得富勒烯的含量很低，這些都限制了其在光、電、磁等領域的應用。

因此，需要設計一種相轉變溫度相對較低、富勒烯含量高的液晶化合物。

發明內容

本發明的發明目的是提供一種高富勒烯含量液晶的制備方法，將富勒烯液晶中富勒烯含量提高至50%以上，某些情況下可以達到60%以上。

為達到上述發明目的，本發明采用的技術方案是：一種高富勒烯含量液晶的制備方法，以二醇為柔性連接臂的前體，使二醇的兩個羥基分別和沒食子酸衍生物的羧基、富勒烯酸的羧基反應生成酯鍵，從而得到所述高富勒烯含量液晶；

其中，沒食子酸衍生物的化學結構式為????????????????????????????????????????????????，其中，R結構為C_nH_2n+1的烷基，n為碳鏈長度，其值為1～21；所述二醇的化學結構式為，其中R₁結構為C_mH_2m，m為碳鏈長度，其值為2～12；所述富勒烯酸為C₆₀富勒烯乙酸、C₆₀富勒烯丙酸或C₆₀富勒烯丙二酸。

上述方案中，一種高富勒烯含量液晶的制備方法具體包括以下步驟：

(1)?制備沒食子酸衍生物的方法：將3,4,5-三羥基苯甲酸甲酯與鹵代烷在弱堿性的環境下反應，得到3,4,5-三烷氧基苯甲酸甲酯，所述鹵代烷為碳鏈長度為1～21的單取代鹵代烴；

(2)?在酸性條件下水解3,4,5-三烷氧基苯甲酸甲酯得到3,4,5-三烷氧基苯甲酸；

(3)?以3,4,5-三烷氧基苯甲酸與二醇為反應物，對甲苯磺酸（PTSA）為催化劑，發生酯化反應，制備得到3,4,5-三烷氧基苯甲酸醇酯，所述二醇為碳鏈長度為2～12的二醇；

(4)?以富勒烯酸與3,4,5-三烷氧基苯甲酸醇酯的反應，以N,N-二甲基吡啶（DMAP），對甲苯磺酸（PTSA），N,N-二異丙基酰胺（DIPC）為催化劑，發生酯化反應得到最終產物，即為含有C₆₀的富勒烯液晶化合物。

本發明同時要求保護采用上述制備方法制得的富勒烯液晶化合物，所述富勒烯液晶化合物包括：沒食子酸衍生物部分、富勒烯酸部分，還包括一柔性連接臂，所述柔性連接臂的前體為二醇；所述富勒烯液晶化合物中，柔性連接臂的兩端分別以酯鍵和沒食子酸衍生物部分、富勒烯酸部分相連。