以Benzohydrize與1,3,4-Oxadiazole為中心架構之無機液晶材料

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鍾德正(De-cheng Chung) 查詢紙本館藏

畢業系所

化學學系

論文名稱

以Benzohydrize與1,3,4-Oxadiazole為中心架構之無機液晶材料
(The Metallomesogen Dervived from Benzohydrize and 1,3,4-Oxadiazole)

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摘要(中)

系列一以benzohydrozone及phenolacrylaldehyde進行Schiff base反應後合成出配位基2a、2b分別與Cu(OAc)2及Zn(OAc)2進行反應得到單金屬Cu及Zn錯合物，分別為1a及1b。
配位基2a、2b及Cu錯合物1a及1b在碳數為8, 10, 12, 14, 16皆具有Colh相，Zn錯合物1b，碳數為12, 14, 16具有Colh相，顯示在改變側鏈基碳數，會對液晶相的形成造成顯著的影響。
並透過理論計算、模擬分子結構推測配位基及Cu與Zn錯合物盤狀堆疊的情形，並利用IR、EPR等證實金屬錯合物為單金屬配位。
系列二是以1,3,4-oxadiazole雜環作為設計的主幹，利用改變側鏈基數目合成出配位基4a、4b，其中配位基4b與Cu(OAc)2及Pd(OAc)2配位而得到Cu及Pd錯合物3b。
在配位基4a (n = 16)具有SmA相，顯示較長且較少支數碳鏈有利於桿狀型液晶生成；配位基4b (n = 8, 12, 16)皆為結晶相，與金屬配位後Cu錯合物3b 碳數為8, 12，具有Colh相，Pd錯合物3b 碳數為8, 12, 16皆具有Colh，在結構較對稱且碳鏈數較多之情況下較易形成盤狀型液晶分子。
上述兩系列皆利用POM、DSC及變溫XRD探討其液晶性質。結構及純度上分別利用NMR與元素分析等儀器來鑑定。

摘要(英)

In this these two series of new compounds were prepared and their mesomorphic properties investigated. All organic derivatives were characterized by 1H-NMR and 13C-NMR spectroscopes, whereas all metal complexes were characterized by IR spectroscopy and elemental analysis.
Their physical properties were characterized by polarized optical microscopy (POM), differential scanning calorimetry (DSC), and temperature-dependent powder X-ray diffraction (XRD) measurements.
In series I, The Cu(II) complexes 1a, 1b and ligands 2a, 2b are both column-like liquid crystals.The Zn(II) complexes 2b are also column-like liquid crystals with longer alkoxy chains (n = 12, 14,16) The mesophase was identified as hexagonal columnar mesophase (Colh) phase by XRD.
In series II, ligands 4a (n = 16) exhibited smectic A phases. Ligands 4b (n = 8, 12, 16) exhibited crystal phases, but their metal complexes (M = Cu, Pd) form liquid crystal pahes. The Cu(II) complexes 3b (n = 12, 16) and the Pd(II) complexes 3b (n =8, 12, 16) are both column-like liquid crystals. The mesophase was identified as hexagonal columnar mesophase (Colh) phase by XRD.

關鍵字(中)

★ 液晶
★ 材料

關鍵字(英)

★ liquid crystal
★ Oxadiazole
★ Benzohydrize

論文目次

中文摘要 ..................................................................................................I
Abstract ................................................................................................. II
目錄 ....................................................................................................... III
圖目錄 ................................................................................................. VII
表目錄 ................................................................................................. XII
第一章緒論 ........................................................................................... 1
1-1 液晶的簡介 ............................................................................ 2
1-2 液晶的組成條件 .................................................................... 3
1-3 液晶的分類 ............................................................................ 8
1-3-1 向列型液晶(Nematic phase) ...................................... 10
1-3-2 層列型液晶(Sematic phase) ...................................... 10
1-3-3 盤狀液晶(Columnar) ................................................. 11
1-4 無機液晶分子的設計 ........................................................... 13
1-5 研究動機 .............................................................................. 14
1-5-1 系列一之研究動機.................................................... 15
1-5-2 系列二之研究動機 .................................................... 16
第二章實驗部分 ................................................................................. 18
2-1 實驗藥品 .............................................................................. 19
2-2 儀器設備 .............................................................................. 20
2-3 實驗合成流程圖：............................................................... 25
2-3-1 系列一合成步驟 ....................................................... 25
2-3-2 系列二合成步驟 ....................................................... 26
2-4 實驗步驟 .............................................................................. 27
2-4-1 系列ㄧ之合成 ............................................................. 27
2-4-2 系列二之合成 ............................................................. 38
第三章結果與討論 ............................................................................. 49
3-1 配位基與錯合物結構與代號 ....................................................... 50
3-2 系列一配位基之討論：............................................................... 51
3-2-1 系列一配位基2a, 2b 之元素分析 ............................ 51
3-2-2 系列一配位基2a 及2b 之偏光紋理圖 ..................... 52
3-2-3 系列一配位基2a 及2b 之DSC 數據討論 ............... 56
3-2-4 系列一配位基 2a 及 2b 之變溫X-ray 繞射討論 .... 59
3-3 系列一Cu 錯合物1a, 1b 之討論： ..................................... 64
3-3-1 系列一錯合物之元素分析 ........................................ 64
3-3-2 系列一1a 及1b Cu 錯合物之偏光紋理圖 ............... 65
3-3-3 系列一Cu 錯合物1a 及1b 之DSC 數據討論 ......... 68
3-3-4 系列一Cu 錯合物 1a 及 1b 之變溫X-ray 繞射討論
............................................................................................... 71
3-4 系列一Zn 錯合物1a, 1b 之討論： ..................................... 75
3-4-1 系列一Zn 錯合物之元素分析 .................................. 75
3-4-2 系列一1b Zn 錯合物之偏光紋理圖 ......................... 75
3-4-3 系列一Zn 錯合物1a 及1b 之DSC 數據討論 ......... 77
3-4-4 系列一Zn 錯合物 1b 之變溫X-ray 繞射討論 ........ 78
3-5 系列一配位基與Cu、Zn 錯合物計算、模擬及排列討論 . 81
3-5-1 配位基2b (n = 16)與1b Cu、Zn 錯合物1b (n = 16)理
論計算 ................................................................................... 81
3-5-2 配位基2b (n = 16)與Cu、Zn 錯合物1b (n = 16)排列
討論 ....................................................................................... 93
3-6 系列一配位基及Cu 錯合物與文獻化合物比較 ................. 97
3-6-1 化合物結構探討與DSC 數據之比較 ......................... 97
3-6-2 配位基與Cu 錯合物IR 光譜圖與比較 ...................... 99
3-6-3 單Cu 錯合物 1b 與雙Cu 錯合物 1b'之ESR 的比較
............................................................................................. 100
3-7 系列二配位基之討論： ..................................................... 103
3-7-1 系列二配位基4a, 4b 之元素分析 .......................... 103
3-7-2 系列二配位基4a 及4b 之偏光紋理圖 ................... 104
3-7-3 系列二配位基4a 及4b 之DSC 數據討論 ............. 105
3-7-4 系列二配位基 4b 之變溫X-ray 繞射討論 ............ 107
3-8 系列二Cu錯合物3a與Cu、Pd錯合物3b之討論： ..... 109
3-8-1 系列二Cu、Pd 錯合物之元素分析 ....................... 109
3-8-2 系列二Cu 與Pd 錯合物3b 之偏光紋理圖 ............ 110
3-8-3 系列二Cu 與Pd 錯合物3b 及3b'之DSC 數據討論
............................................................................................. 112
3-8-4 系列二Cu 及Pd 錯合物 3b 之變溫X-ray 繞射討論
............................................................................................. 114
3-9 系列二Cu、Pd 錯合物3b 計算、模擬及排列討論 ............ 116
3-9-1 Cu、Pd 錯合物3b (n = 12)理論計算......................... 116
3-9-2 Cu、Pd 錯合物3b (n = 12) 之排列討論 ................... 117
3-10 系列二配位基及錯合物之IR、UV 及PL 探討 ................ 120
3-10-1 配位基與錯合物IR 光譜圖 .................................. 120
3-10-2 配位基 UV-Vis 及PL 光譜圖 .............................. 121
3-11 結論 .................................................................................. 123
3-11-1 系列一之結論........................................................ 123
3-11-2 系列二之結論........................................................ 123
附圖 ..................................................................................................... 127

參考文獻

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指導教授

賴重光(Chung-kuang Lai)

審核日期

2010-7-20

推文