以benzothiazole與isoxazole為中心架構之液晶材料合成與研究

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温少綱(Shao-Gang Wen) 查詢紙本館藏

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化學學系

論文名稱

以benzothiazole與isoxazole為中心架構之液晶材料合成與研究

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摘要(中)

本篇論文系列一合成設計出含有benzothiazole衍生物的配位基和鈀金屬錯合物，藉由改變側鏈基的長短，討論其液晶之行為，並透過DSC、POM、XRD 等儀器來觀察其液晶在不同溫度下的性質。研究發現，含有benzothiazole衍生物的配位基當其側鏈基長碳鏈數目為8時具有Nematic以及Smectic C液晶相，側鏈基長碳鏈數目為10、12、14以及16時只具有SmC液晶相。將benzothiazole衍生物的配位基和金屬配位，並藉由DSC確認錯合物的相轉變的熱值變化以及POM觀察錯合物的光學紋理圖。從POM發現benzothiazole衍生物之鈀金屬錯合物皆不具任何液晶相，判定為玻璃相。
系列二合成設計出含有isoxazole衍生物，並針對其結構作修飾，探討分子結構對液晶行為之影響，研究中發現isoxazole雜環上修飾不同取代基，則會產生不同液晶性質；若修飾上推電子基，則會產生Smectic A液晶相；若修飾取上拉電子基，則無法產生液晶相。並利用分子計算模擬、PXRD及dipole moment等性質說明液晶相形成的原因。

摘要(英)

In this thesis, two series of new heterocyclic compounds, derived from benzothiazoles 2 and isoxazoles 3 were prepared and their mesomorphic properties investigated. In the first series, the synthesis, characterization and mesomorphic behavior of benzothiazole derivatives 2 and their palladium complexes 1 are described. All compounds were characterized by 1H, 13C NMR spectroscope and mass measurements. The mesomorphic properties were investigated using polarized optical microscopy (POM), differential scanning calorimetry (DSC) and powder X-ray diffractions (XRD). The results indicated that ligands 2 based on benzothiazoles with a carbon length of n = 8 showed nematic (N) and smectic C (SmC) mesophases; while other derivatives with a carbon length of n = 10, 12, 14, 16 showed smectic C (SmC) mesophases. In contrast, their palladium(II) complexes of benzothiazoles 1 were not mesogenic. All palladium(II) complexes with a carbon length of n =10, 12, 14 showed glass (G) phase.
In the second series, the synthesis, characterization and mesomorphic behavior of isoxazole derivatives 3 are described. All compounds were characterized by 1H, 13C NMR spectroscope and mass measurements. The effect of substituent group on the formation of the mesophases was investigated, and their correlations with their dipole moments were also discussed. A SmA phase was observed for derivatives with a strong electron-donating substituent, whereas a crystal phase was observed for the derivatives with an electron-withdrawing substituent.

關鍵字(中)

★ 液晶
★ 配位化合物
★ 層列型液晶

關鍵字(英)

★ benzothiazole
★ isoxazole

論文目次

中文摘要 I
ABSTRACT II
謝誌 III
目錄 IV
圖目錄 VIII
表目錄 XIII
第一章緒論 1
1-1液晶簡介 2
1-2液晶組成條件和物理特性 5
1-3 液晶分類 9
1-3-1依液晶相形成方式分類 10
1-3-2以液晶分子之形狀分類 12
1-4 無機液晶 17
1-4-1無機液晶之特性 17
1-4-2以中心金屬配位之方式去探討無機液晶 19
1-5 研究動機 24
第二章實驗部分 26
2-1 實驗藥品 27
2-2 儀器設備 29
2-3 實驗流程 32
2-3-1 系列一之實驗流程 32
2-3-2 系列二之實驗流程 33
2-4 實驗步驟 35
2-4-1 系列一之合成 35
2-4-2 系列二之合成 47
第三章結果與討論 73
3-1 配位基與錯合物結構與代號 74
3-2 系列一化合物2之探討 75
3-2-1 系列一化合物2之元素分析及質譜分析 75
3-2-2 系列一化合物2之偏光紋理圖 76
3-2-3系列一化合物2之DSC數據討論 78
3-2-4 類似結構之熱分析結果比較 79
3-2-5系列一配位基2之變溫X-ray繞射討論 81
3-2-7 系列一配位基2之單晶結構與排列 84
3-2-7 系列一化合物2、2a’及2a’’之液態光學性質探討 91
3-2-8 系列一化合物1及2之熱重分析探討 93
3-3系列一錯合物 1之討論 94
3-3-1 系列一化合物 1之元素分析 95
3-3-2 系列一錯合物 1之偏光紋理圖 95
3-3-3系列一化合物1之DSC數據整理表 96
3-4 系列二化合物3之探討 97
3-4-1系列二化合物之元素分析及質譜分析 98
3-4-2-1系列二化合物3a之偏光紋理圖 101
3-4-2-2系列二化合物3a之DSC數據探討 102
3-4-2-3系列二化合物3a 與類似結構3a’之比較 103
3-4-3-1系列二化合物3b之偏光紋理圖 104
3-4-3-2系列二化合物3b之DSC數據探討 106
3-4-3-3系列二化合物3b之變溫X-ray繞射討論 107
3-4-4-1系列二化合物3c及3c’之偏光紋理圖 111
3-4-4-2系列二化合物3c及3c’之DSC數據探討 112
3-4-4-3系列二化合物3c及3c’與類似結構3a比較 113
3-4-5-1系列二化合物3d及3d’之偏光紋理圖 114
3-4-5-2系列二化合物3d及3d’之DSC數據探討 116
3-4-5-3系列二化合物3d及3d’與類似結構3b比較 117
3-4-6-1系列二化合物3e、3f及3g之偏光紋理圖 118
3-4-6-2系列二化合物3e、3f及3g之DSC數據探討 120
3-4-6-3系列二化合物3e、3e及3f探討 121
3-5結論 124
3-5-1 系列一結論 124
3-5-2 系列二結論 125
參考文獻 126
附圖 129

參考文獻

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43. 周世祐, 碩士論文, 國立中央大學國立中央大學化學研究所, 民國九十七年
44. 蔡韶玲, 碩士論文, 國立中央大學國立中央大學化學研究所, 民國九十六年
45. 蕭正宏, 碩士論文, 國立中央大學國立中央大學化學研究所, 民國一百年

指導教授

賴重光(Chung-Kung Lai)

審核日期

2013-7-24

推文