臺灣博碩士論文加值系統

摘要：
本篇主要的合成含醯胺或醯酸官能基之不對稱咪唑鹽類為主體的離子性液晶分子，與以往實驗室不同之處在於，由原本的單取代咪唑基衍生為含醯胺或醯酸官能基的咪唑鹽類，並改變成包含不同陰離子，在此分為三個系列來探討其合成及研究；系列一乃是合成陰離子為鹵素如Br-、PF6-、BF4-等含醯胺官能基之不對稱咪唑鹽類為主體的離子性液晶分子 (圖一)。系列二是合成陰離子為鹵素如Br-、PF6-、BF4-等含醯酸不對稱咪唑鹽類為主體的離子性液晶分子 (圖二)。液晶相則由偏光顯微鏡、微差掃描卡計做初步的分析，發現此兩系列達至澄清點溫度時會有部份熱分解的情形出現。系列三是合成陰離子為含金屬的離子如Pd2Br62-含醯胺官能基之不對稱咪唑鹽類為主體的離子性液晶分子 (圖三)。藉由此三系列來探討咪唑鹽類，當陰離子種類改變時對於相轉移溫度及其液晶相有何影響。

Abstract：
The aim of this work is to synthesize and investigate the liquid crystalline properties of unsymmetrical imidazolium salts containing amide (-CH2CONH2) and acid (-CH2CO2H) functionalized cations with anions of Br- , PF6-, and BF4-. Both liquid crystalline behavior of {[Cn-Im-CH2CONH2][Y]} and {[Cn-Im-CH2CO2H][Y]}, where n=10, 12, 14 ,16 , 18; Y=Br-, PF6-, BF4-, were studied by polarized optical microscopy, differential scanning calorimetry, and powder X-ray diffraction. Single crystal structure of [C12-Im-CH2CONH2][PF6] shows that this one self-organizes to form a frame work of hydrogen bonded ribbon polymer. The presence of extend hydrogen bonding interactions in these imidazolium salts allows them to have a wide temperature range of mesophase. Anions have a profound effect on the phase transition temperature, suggesting that both ionic and hydrogen bonding interactions play dominate roles in the mesomorphic behavior of these liquid crystalline compounds. Metal containing salts {[Cn-Im-CH2CONH2]2Pd2Br6}, where n=10, 12, were prepared.

目錄
圖目錄
表目錄
謝誌 1
摘要 2
Abstract 4
壹、前言 5
貳、研究動機 8
參、實驗部分 9
3-1 長碳鏈咪唑化合物的合成 9
3-2 系列一：含醯胺取代基之長碳鏈咪唑鹽類化合物 10
3-2-1 實驗流程 10
3-2-2 實驗步驟與數據 10
3-3 系列二：含醯酸取代基之長碳鏈咪唑鹽類化合物 20
3-3-1 實驗流程 20
3-3-2 實驗步驟與數據 20
3-4 系列三：置換陰離子為Pd2Br62-含醯胺取代基咪唑鹽類化合物 29
3-4-1 實驗步驟與數據 29
肆、結果與討論 31
4-1實驗合成部份 31
4-2 IR光譜分析 33
4-3液晶相分析 35
4-4單晶X-ray繞射分析 51
4-5粉末XRD分析 56
伍、結論 66
陸、儀器與藥品 68
6-1儀器 68
6-2藥品 69
柒、參考資料 71
圖目錄
圖一 系列一化合物 2
圖二 系列二化合物 3
圖三 系列三化合物 3
圖1-1 液晶的發現 5
圖1-2 離子性液晶之組成 6
圖3-1 醯胺化合物實驗流程圖 10
圖3-2 醯酸化合物實驗流程圖 20
圖4-1 [C12-Im-CH2CONH2]Br於第一次降溫至170.0 ℃時，所觀察到之紋理 36
圖4-2 [C12-Im-CH2CONH2]Br於第二次降溫至220.0 ℃時，所觀察到之紋理 36
圖4-3 Cn-Im-CH2CONH2]Br相轉移溫度變化 37
圖4-4 [C14-Im-CH2CONH2]PF6於第一次升溫至132.5 ℃時，所觀察到之紋理 39
圖4-5 [C18-Im-CH2CONH2]PF6於第一次升溫至199.8 ℃時，所觀察到之紋理 39
圖4-6 [Cn-Im-CH2CONH2]PF6 相轉移溫度變化 40
圖4-7 [C10-Im-CH2CONH2]BF4於第一次升溫至86.8℃時，所觀察到之紋理 42
圖4-8 [Cn-Im-CH2CONH2]BF4 相轉移溫度變化 43
圖4-9 [C12-Im-CH2CO2H]Br於第一次升溫至148.6℃時，所觀察到之紋理 45
圖4-10 [Cn-Im-CH2CO2H]Br相轉移溫度變化 46
圖4-11 [C10-Im-CH2CO2H]BF4於第一次降溫至81.6℃時，所觀察到之紋理 48
圖4-12 [C12-Im-CH2CO2H]BF4於第一次降溫至81.6℃時，所觀察到之紋理 49
圖4-13 [Cn-Im-CH2CO2H]BF4 相轉移溫度變化 50
圖4-14 [C12-Im-CH2CONH2]PF6的單晶結構圖 52
圖4-15 [C12-Im-CH2CONH2]PF6的分子單層堆疊圖 53
圖4-16 [C12-Im-CH2CONH2]2Pd2Br6的單晶結構示意圖 54
圖4-17 [C12-Im-CH2CONH2]2Pd2Br6的分子堆疊結構 55
圖4-18 [C12-Im-CH2CONH2]2Pd2Br6的分子堆疊結構 55
圖4-19 [C10-Im-CH2CONH2]Br於室溫之XRD數據 57
圖4-20 [C10-Im-CH2CONH2]Br於液晶相溫度150 ℃之XRD數據 57
圖4-21 [C14-Im-CH2CONH2]Br於室溫之XRD數據 58
圖4-22 [C14-Im-CH2CONH2]Br於液晶相溫度150 ℃之XRD數據 58
圖4-23 [Cn-Im-CH2CONH2] Br之線性回歸 60
圖4-24 [Cn-Im-CH2CONH2] PF6之線性回歸 60
圖4-25 [Cn-Im-CH2CONH2] BF4之線性回歸 61
圖4-26 [C14-Im-CH2CO2H]Br於室溫之XRD數據 63
圖4-27 [C14-Im-CH2CO2H]Br於液晶相溫度180℃之XRD數據 63
圖4-28 [C18-Im-CH2CO2H]Br於室溫之XRD數據 64
圖4-29 [C18-Im-CH2CO2H]Br於液晶相溫度180℃之XRD數據 64
表目錄
表4-1 [Cn-Im-CH2CONH2]Y系列之IR光譜吸收 33
表4-2 不同碳數的 [Cn-Im-CH2CONH2]Br於DSC第二次升
溫 (10 ℃/min) 所測得的相變化溫度與熱焓表 35
表4-3 不同碳數的 [Cn-Im-CH2CONH2]PF6於DSC第二次升溫 (10 ℃/min) 所測得的相變化溫度與熱焓表 38
表4-4 不同碳數的 [Cn-Im-CH2CONH2]BF4於DSC第二次升溫 (10 ℃/min) 所測得的相變化溫度與熱焓表 41
表4-5 不同碳數的 [Cn-Im-CH2CO2H]Br於DSC第二次升
溫 (10 ℃/min) 所測得的相變化溫度與熱焓表 44
表4-6 不同碳數的 [Cn-Im-CH2CO2H]BF4於DSC第二次升
溫 (10 ℃/min) 所測得的相變化溫度與熱焓表 47
表4-7 [C12-Im-CH2CONH2]PF6的晶體數據 51
表4-8 [C12-Im-CH2CONH2]PF6單晶結構的鍵長(Å)與鍵角() 52
表4-9 [Cn-Im-CH2CONH2]Y (Y=Br-、PF6-與BF4-
；n=10、14與18) 的d-spacing (Å) 59
表4-10 [Cn-Im-CH2CO2H] Br-；n=14與18 的d-spacing (Å) 65

柒、參考資料:
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