具Quinoxaline結構之新穎盤狀液晶材料

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姓名

黎宇軒(Yu-Shiuan Li) 查詢紙本館藏

畢業系所

化學學系

論文名稱

具Quinoxaline結構之新穎盤狀液晶材料

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摘要(中)

系列一
成功合成出一系列以quinoxaline雜環結構為主體之dimer分子，藉由改變中間連接基及外部側鏈基來探討液晶性質的差異。系列化合物會分別利用1H、13C、EA及MS來鑑定其結構與純度。而在液晶行為方面，則是藉由POM、DSC、XRD來加以研究，至於分子在液晶相時的堆疊，會使用理論計算配合XRD數據來做更進一步的探討。此外，關於系列化合物的熱穩定性及吸放光性質，則是透過TGA、UV/Vis、PL來加以鑑定。
在中間連接基為直線型硬端的化合物1a、1c及1d，發現具有Colh液晶相，且澄清點溫度及液晶相範圍會隨著中間連接基的長度增加而增加。而分子在液晶相時的堆疊，經過理論計算後，可知化合物1a、1c及1d在單位晶格為9 Å的高度內，皆含有3 - 4個分子，且推測都是由一個分子組成一個圓盤，再進而堆疊成Colh。
在系列化合物的吸放光性質，發現所有曲線皆與前驅物2相近，顯示其吸放光特性皆是由quinoxaline雜環結構所主導，量子產率於0.52 - 0.61之間。
系列二
主要探討內容為成功設計並合成一系列結合quinoxaline雜環與1,3,4-oxadiazole/1,3,4-thiadiazole結構之盤狀液晶分子，並探討置換氧、硫原子及碳鏈長短對於液晶行為之影響。利用FT-IR、POM、TGA、DSC、XRD、UV以及PL等儀器針對系列化合物之物理及化學性質加以探討。
在系列二中，化合物3a至5a皆可觀察到Colh液晶相。統整所有結果後，發現在系統中增加一-OH基或是改變結構之平面性，將可增加其澄清點溫度及液晶相範圍，有效提升液晶性質。而系列分子在液晶相時的堆疊，推測為由兩個分子以頭對尾的方式組成一圓盤，在單位晶格為9 Å的高度內，存在2 - 3個圓盤，再進而堆疊成Colh。
最後，在UV、PL的部分，發現化合物3a及5a，其吸放光性質皆由quinoxaline雜環結構主導，而在化合物4a的部分，則由於共軛系統增大，使得吸放光波長皆有所紅位移。

摘要(英)

Series I
A novel system of symmetric dimers containing quinoxaline units has been synthesized and their mesomorphic behavior investigated. All compounds were characterized by 1H, 13C-NMR spectroscopy and the mesomorphic behavior of these compounds investigated by polarized optical microscopy, differential scanning calorimetry and powder x-ray diffraction. The formation of mesophases was found to be sensitive to the number of carbon length of the side chains and/or the spacer. The results indicated that compound 1a, 1c and 1d exhibited hexagonal columnar phases. Packing studies indicated that a single molecule was required to generate a disc-like correlated structure in the columnar phases. The UV and PL spectra were also studied for their light-emitting properties.
Series II
A new system of 1,3,4-oxa(thia)diazoles contaning quinoxaline exhibiting mesomorphic properties was synthesized and their mesomorphic properties examined. These molecules exhibited hexagonal columnar phases. A change of alkoxy chains and oxygen/sulfur atoms incorporated was amied to their difference or effect on the formation of mesophases. The formation of columnar phases was strongly sensitive to the central heteroatoms and/or their positions incorporated. Packing studies indicated that two molecules laid side-by-side to required to generate a more disc-like correlated structure in the columnar phases. However, these materials show great potential for electronic devices.

關鍵字(中)

★ 液晶
★ 二聚物
★ 盤狀液晶

關鍵字(英)

★ liquid crystal
★ dimer
★ columnar

論文目次

中文摘要 ....................................... i
Abstract....................................... iii
誌謝 ........................................... iv
目錄 ........................................... v
圖目錄 ......................................... viii
表目錄 ......................................... xi
第一章緒論 ..................................... 1
1-1 液晶簡介 .................................... 2
1-2 液晶分子的組成條件 ........................... 3
1-3 液晶分類 .................................... 4
1-4 研究動機 .................................... 8
1-4-1 系列一之研究動機 ........................... 8
1-4-2 系列二之研究動機 ........................... 10
第二章實驗步驟 .................................. 12
2-1 實驗藥品 .................................... 13
2-2 儀器設備 .................................... 16
2-3 實驗流程 .................................... 19
2-3-1 系列一之實驗流程 ........................... 19
2-3-2 系列二之實驗流程 ........................... 20
2-4 實驗步驟 .................................... 22
2-4-1 系列一之實驗步驟 ........................... 22
2-4-2 系列二之實驗步驟 ........................... 49
第三章結果與討論 ................................ 66
3-1 結構與代號 .................................. 67
3-2 系列一化合物之探討 ........................... 69
3-2-1 化合物1a至1k之質譜及元素分析 ................ 69
3-2-2 化合物1a至1k之紅外光譜 ..................... 72
3-2-3 化合物1a至1k之偏光紋理 ..................... 75
3-2-4 化合物1a至1k之熱重分析及熱微差掃描分析 ....... 80
3-2-5 文獻單晶結構 .............................. 90
3-2-6 化合物1a至1k之變溫X-ray粉末繞射 ............ 92
3-2-7 化合物1a、1c及1d之理論計算 ................. 100
3-2-8 化合物1a至1k之紫外/可見光譜及螢光光譜........ 104
3-3 系列二化合物之探討 .......................... 107
3-3-1 化合物3a至5b之質譜及元素分析 ............... 107
3-3-2 化合物3a至5b之紅外光譜 .................... 109
3-3-3 化合物3a至5b之偏光紋理 .....................111
3-3-4 化合物3a至5b之熱重分析及熱微差掃描分析 .......117
3-3-5 文獻單晶結構 ............................. 123
3-3-6 化合物3a至5b之變溫X-ray粉末繞射 ........... 125
3-3-7 化合物3a至5b之理論計算 .................... 130
3-3-8 化合物3a至5b之紫外/可見光譜及螢光光譜........ 132
第四章結論 .................................... 136
4-1 系列一結論 ................................. 137
4-2 系列二結論 ................................. 138
參考文獻 ....................................... 139
附圖 ........................................... 142

參考文獻

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指導教授

賴重光(Chung-Kung Lai)

審核日期

2013-7-24

推文