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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:吳錦梅
研究生(外文):Wu Chin-mei
論文名稱:2(S)-[2(R)-乙基己氧基]丙酸之合成及含其之液晶化合物
指導教授:蔡文亮蔡文亮引用關係鄭寶樹鄭寶樹引用關係張德洲
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄師範大學
系所名稱:化學系
學門:自然科學學門
學類:化學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:96
中文關鍵詞:鐵電性液晶自發極化值
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摘要
為了深入地研究鐵電性液晶分子所含掌性末端基中第二個掌性中心對液晶物性的影響,本論文從消旋的2-乙基己酸經光學分割、還原反應和碘化反應製得(R)-1-碘-2-乙基己烷(5),在Ag2O的作用下它和(S)-乳酸乙酯經由醚化反應連結成掌性有機酸乙酯6,再經皂化反應就得到具有兩個不對稱中心的新穎有機酸7(2(S)-[2(R)-乙基己氧基]丙酸)。
掌性有機酸7與含環的酚化合物2A經由酯化反應,可以鍵結成新穎的鐵電性液晶8A,其液晶相順序為K─SC*─SA─I,掌性層列C相溫度為58℃-19℃,自發極化值為43 nC/㎝2(48℃);而掌性有機酸7與含聯苯環的酚化合物2B則可鍵結成另一個新穎的鐵電性液晶8B,其液晶相順序為K1─K2─ SC*─N*─I,掌性層列C相溫度為106℃-63.7℃,自發極化值為96 nC/㎝2(96℃)。
將其結果與先前的研究結果25、27比較,我們發現:(1)核心分子的結構對於液晶分子的液晶相順序、掌性層列C相的溫度範圍和自發極化值的大小有絕對的影響。(2)第二個掌性中心的立體障礙會影響液晶分子的構形,使得自發極化值有明顯的變化。
將其結果與先前的研究結果34比較,(S,R)form 比(S,S)form自發極化值少,此結果符合Walba等人26提出的解釋模型的預測。
Abstract
A new chiral organic acid 7, 2(S)-[2(R)-ethylhexoxyl] propionic acid ,was synthesized and used as a chiral moiety for the preparation of ferroelectric liquid crystals. The chiral starting material, (R)-1-iodo-2-ethylhexane 5, was synthesized from racemic 2-ethylhexanoic acid by optical resolution, reduction and iodination. The new chiral propionic ester 6 was prepared by the etherification of natural ethyl lactate with 5 in the presence of Ag2O. After saponification of 6 the new chiral propionic acid 7 was formed.
The new ferroelectric liquid crystal 8A was synthesized by the esterification of the new chiral organic acid 7 and the phenolic derivative containing naphthalene ring2A.
The liquid crystal phase sequence of the compound 8A is K─SC*─SA─I. Its temperature range of SC* phase is from 58℃ to19℃ and its Ps value is 43 nC/㎝2 at
48℃. The other new ferroelectric liquid crystal 8B was synthesized by the esterification of the new chiral organic acid 7 and the phenolic derivative containing biphenyl ring2B. The liquid crystal phase sequence of compound 8B is K1─K2─ SC*─N*─I. Its temperature range of SC* phase is from 106℃ to 63.7℃ and its Ps value is 96 nC/㎝2 at 96℃.
Comparing these results with the prior research results25,27, two key points of the work are worth noticing:
(1)The liquid crystal phase sequence, the temperature range of SC* phase, and the spontaneous polarization are sensitive to the core structure.
(2)The size of the substituent at the second chiral center could affect the conformation of the liquid crystal compounds and therefore their spontaneous polarization may also be changed.
Comparing these results with the prior research results34, the spontaneous polarization of the (S,R)form is lower than that of the (S,S)form. The result confirms the predicton of the model.
目錄
中文摘要………………………………………………………………....i
英文摘要………………………………………………………………....ii
目錄………………………………………………………………...…....iii
表目錄…………………………………………………………………....v
圖目錄…………………………………………………………………...vi
第一章緒論…...………………………………………………………01
第一節 前言………………………………………………………...01
第二節 液晶發展的歷史…………..…………………………….…02
第三節 液晶的分類………………………….………………….….03
第四節 液晶相的種類……………………………….……..………03
第二章鐵電性液晶化學回顧………….….……………………….…12
第一節鐵電性液晶的發現………………………………………..12
第二節鐵電性液晶的物性…….……………………….…………13
第三節鐵電性液晶的分子設計與結構探討….………….….…. 16
第四節文獻回顧……………………………………….…………..23
第三章 研究動機………………………………..……………………34
第四章 實驗部分…………………………………………………..….40
第一節藥品………………………..………………………………...40
第二節儀器………………………..………………………………...42
第三節合成途徑……………………..……………………………...44
第四節實驗方法…………………………..………………………...49
第五章 結果與討論…………………………………………..………63
第一節合成部份……………………………………………..…….63
第二節結構鑑定………………………………………….………..71
第三節液晶相探討……………………………….………………..79
第四節綜合討論……………………………………………….…..81
第六章 結論…………………………………………………...………85
第七章 參考文獻……………………………………………...………88
第八章 附錄……………………………………………………….…..91
表目錄
表2-1 各種常見的連接基…………………………….………………17
表2-2 鐵電性液晶分子常見之核部結構及一般特性……………….18
表2-3 鐵電性液晶之發展…………………………………………….20
表2-4 具有掌性層列C相化合物之自發極化值……………………22
表2-5 液晶相及相轉移溫度………………………………………….23
表3-1 4’-{2(S)-[2(S)-甲基己氧基]丙醯氧基}二苯基 4-癸烷氧基苯酸酯之液晶相、相轉移溫度和自發極化值………………………36
表3-2 4’-{2(S)-[2(R)-甲基己氧基]丙醯氧基}二苯基 4-癸烷氧基苯酸酯之液晶相、相轉移溫度和自發極化值……………………...36
表3-3 6-{2(S)-[2(R)甲基己氧基]丙醯氧基}-2-基-4-正-癸烷基苯酸酯之液晶相、相轉移溫度和自發極化值……………………..37
表3-4 6-{2(S)-[2(S)甲基己氧基]丙醯氧基}-2-基-4-正-癸烷氧基苯基苯酸酯之液晶相、相轉移溫度和自發極化值……………...37
表5-1 結晶鹽類之比旋光度值……………………….………………64
表5-2 還原試劑之比較表…………………………….………………65
表5-3 化合物6之1H NMR光譜比較表…………….………………...72
表5-4 化合物7之1H NMR光譜比較表……………………………....74表5-5 化合物8A之1H NMR光譜比較表…………………………….75
表5-6 化合物8A之1H NMR光譜比較表……………………….…....76
表5-7 化合物8B之1H NMR光譜比較表……………………………77
表5-8 化合物8B之1H NMR光譜比較表……………………………78
表5-9 化合物8A液晶相轉移溫度與熱焓值…..……………………79
表5-10 化合物8B液晶相轉移溫度與熱焓值…….…………………80
表5-11 化合物8A與化合物8B之Ps值與Sc* 相溫度範圍…………81
表5-12 化合物B與化合物C之Ps值與Sc* 相溫度範圍………..….82
表5-13 化合物8A與化合物C之Ps值與Sc* 相溫度範圍………..…82
表5-14 化合物8B與化合物B之Ps值與Sc* 相溫度範圍………..…82
表5-15化合物8A、8B與化合物8A*、8B*之Ps值與Sc*相溫度範圍….
…………………………………………………………………84
圖目錄
圖1-1 Cholesteryl benzoate的化學構造………..………………………...2
圖1-2 熱向型液晶之相變化……………………………………..……...3
圖1-3 向列相的結構……………………..…….………………….….…4
圖1-4 層列型液晶相之排列……..……………......………………….…5
圖1-5 各種層列相液晶的規律性及相互關係……………………….…6 圖1-6 層列A相的結構…………..…………………….…………….….7
圖1-7 ﹙a﹚層列C相與﹙b﹚掌性層列C相的結構..………………...7
圖1-8鐵電性液晶的分子呈現的扇狀紋路圖…………...……….….…..8
圖1-9各種層列相液晶的規律性及相互關係…………...……….……..9
圖1-10掌性向列型液晶相之排列相之排列……………………….….11
圖2-1傾斜層列C 相構造圖與DOBAMBC……………………...…....12
圖2-2掌性層列C相.…..………...………………….………………….14
圖2-3 鐵電性液晶的雙穩定狀態………………………………….…15
圖2-4 鐵電性液晶的基本構造………………………………………..16
圖2-5 化合物1…………………………………………………………21
圖2-6 鐵電性液晶化合物的代表……………………………………...21
圖2-7 含α-鹵酸之鐵電性液晶化合物…………………………….….24
圖2-8 液晶相及相轉移溫度…………………………………………...24
圖3-1 鐵電性液晶分子設計模型……..……………………………...35
圖3-2 S,R立體結構的掌性化合物…………………………..….……39
圖3-3 S,S立體結構的掌性化合物……………………….….….……39
圖4-1 2(S)-[2(R)-乙基己氧基]丙酸的合成途徑……………..…....44、45
圖4-2 單酯化核心分子之合成途徑……………………………..46、47
圖4-3 目標分子的合成途徑………………………………..……….…48
圖5-1 DCC與DMAP的酯化反應反應機構…………………………...69
第七章 參考文獻
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