[发明专利]一种芘作为刚性核的对称型盘状液晶分子及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于盘状液晶分子及其制备技术领域，具体涉及一种含芘对称型盘状液晶分子的制备方法。该盘状液晶分子是以芘为刚性中心，通过炔基以及苯环扩大其共轭效应制备的具有自组装以及液晶性能的分子。

背景技术

盘状液晶是一类独特的、具有显著的电导和光电导性能的、能够通过自组装形成超分子结构的材料。盘状液晶分子通常包括两个基本组成部分：刚性的具有平面或近平面的芳香族内核和外面围绕着的4-8条柔性脂肪侧链。这样的盘状分子在介晶相可以发生自发的自组装，通过苯环之间的π-π键、分子间H键以及电子交换等作用形成取向有序的向列相或位置有序的柱状相和层状相。上述三种交互作用中芳香环之间的π-π键的交互作用起到分子有序排列的主要作用，因此通过扩大这种π共轭的范围可诱导盘状液晶的形成。

2010年诺贝尔化学奖授予美国科学家理查德·F·赫克、日本科学家根岸英一和铃木章，以表彰他们在“有机物合成过程中钯催化交叉偶联”中做出的杰出贡献。化学奖评审委员会说，三人研究成果向化学家们停工“精致工具”，大大提升合成复杂化学物质的可能性。通过钯催化下的偶联反应，我们可以将炔基直接与刚性芘盘相连，并在炔基另一端连接苯环，可以显著地扩大分子的π-π共轭效应，使得盘状分子间的交互作用加强，从而分子与分子堆垛排列形成柱状相。

盘状液晶分子由于其分子结构的特点，使其具有负的双折射率，因此可以用作向列相液晶显示器的光学补偿膜，以拓宽其视角、增加其对比度。同时盘状液晶分子的短轴方向具有大的电子迁移率(接近1.0cm²V^-1S^-1)，与有机大环芳烃单晶、石墨、无机单晶硅性能相当，使得其具有制造有机发光二极管(OLED)、有机场发射晶体管(OFET)、太阳能电池等光电器件的潜力。由于盘状液晶分子具有自组装和自修复功能，因此在使用盘状液晶分子制造光电器件时较其他材料在加工工艺与制作成本上具有明显优势。盘状分子由于其具有良好的取向性，在适当加工后可用于生产碳纤维原丝，这样加工出来的原丝继承了液晶分子的取向从而在下一步的碳化后可形成近石墨结构，从而获得高强度高模量的高性能。

目前盘状液晶的研究呈现一个增加的态势，但是盘状液晶分子盘核主要采用苯并菲、蒽醌、乙炔苯、苯并萘、卟啉、酞菁、六苯并冠，而以芘为核心的盘状液晶分子研究和报道很少，但是，芘较其他刚性核心的巨大优势是价格便宜很大，同时具有强烈的荧光性，因此具有广阔的发展前景。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种在于在芘中心核上通过引入炔基和苯环大幅度提高盘状分子之间的π-π共轭交互作用从而诱导液晶相的出现的芘作为刚性核的对称型盘状液晶分子及其制备方法。

本发明的技术方案是：一种芘作为刚性核的对称型盘状液晶分子，其特征在于通过外围支链的碳碳三键与苯环扩大π共轭范围，所述的盘状液晶分子具有以下通式(1)如下：

其中，式中X为4-12的直链烷烃或H原子，Y为4-12的直链烷烃或H原子，Z为4-12的直链烷烃或H原子。

本发明的另一目的是提供上述盘状液晶分子化合物的制备方法，该方法具有如下步骤：

1.将溴加入芘与硝基苯的混合溶液，加热至110-170℃反应6-24小时，得到1，3，6，8-溴芘；

2.将1，3，6，8-溴芘加入到混合有机溶剂I中，通入II气体保护，并超声20-60分钟使反应瓶中溶剂中溶解的氧气完全被保护气体所置换，之后加入烷基苯乙炔III，之后将体系进行加热回流，加热至60至100℃，加入催化剂IV，反应6-24小时；

3.将2所述产物用二氯甲烷做淋洗剂做柱层析除盐，然后用二氯甲烷∶正己烷＝1∶9的淋洗剂做柱层析，得到最终产物。

进一步，所述混合有机溶剂I为四氢呋喃与三乙胺或者四氢呋喃与二异丙胺；所述保护气体II为氩气或者氮气；所述催化剂IV为PdCl2(PPh3)2，CuI，PPh3。

本发明中盘状液晶分子的优点是：

1.本发明中刚性核心采用芘具有材料易得，价格便宜，溴代产率高并且具有荧光性等优点，其对称结构在接入炔基以及苯环后可大大提高其分子间的ππ共轭交互作用，从而诱导盘状液晶特性的出现。

2具有宽的中间相温度，并且可以同过调整烷基链的长短来控制相转变温度与中间相温度区间的范围。

3.由于其富电子的分子结构，在分子短轴上具有大的电子迁移率，在光电器件的应用方面具有巨大的潜力。

附图说明

图1是实施例1分子的DSC图谱。