钯催化苯并菲盘状液晶单体和二聚体的合成
盘状液晶是一类重要的软物质,其超分子聚集体具有自组织和自修复的特性. 盘状液晶的分子设计、合成、自组织有序结构与性能研究已成为材料化学的研究热点之一. 作为有机半导体材料的盘状液晶在薄膜晶体管、发光二极管、太阳能电池、高速复印机等领域显示出了广阔的应用前景. 液晶二聚体和齐聚体的性质与高聚体和网状高分子相似, 是聚合物研究的理想简化模型.液晶二聚体又不同于高聚物, 它们有单一的结构与成分, 易于纯化和表征. 通过柔性桥连的盘状液晶二聚体, 其分子仍能自发组装成有序柱状结构. 但盘状芳核的运动, 如绕柱轴旋转、柱内振动及柱间滑动由于受桥连影响而受限, 因而极有可能出现较简单分子具有更稳定的柱状相和更好的可加工性和半导体性质, 或在降温过程中可出现玻璃态柱状相.因此, 盘状液晶二聚体和齐聚体在许多技术领域具有应用价值. 但是此类化合物合成存在一定难度, 其结构与性能研究有待进一步深入.
具有大共轭稠环芳烃结构的盘状液晶分子可形成二维有序分子建筑, 与客体分子如C60、金属酞菁及其衍生物、蔻等功能分子进行分子复合形成二维超分子有序建筑,可广泛应用于纳米分子器件的构筑. 刚性桥连的苯并菲盘状液晶二聚体分子具有更大的刚性核骨架, 其作为模板分子有序组装可形成更大的空腔, 能形成新颖的功能超分子复合体系.
四川师范大学化学与材料科学学院赵可清等人合成了一系列官能化的盘状液晶单体, 再通过Pd催化端炔自身偶联反应合成了六个二苯基丁二炔桥连的苯并菲盘状液晶二聚体:(RO)5C18H6(O2CC6H4C≡C—C≡CC6H4CO2)C18H6(OR)5(R＝CnH2n＋1, n＝4～9). 化合物的纯度和结构通过1HNMR, IR和高分辨质谱表征. 二聚体的热失重分析(TGA)结果显示它们有良好的热稳定性, 在370℃才开始分解. 化合物的热致液晶性通过偏光显微镜和差视扫描热量法研究, 结果显示所有单体及二聚体化合物均为柱状相液晶, 在室温及以下仍处于液晶相. 单体清亮点随柔链增长呈下降趋势, 而二聚体呈相反趋势. 苯并菲柔链长度和连接基刚性对液晶性都有重要影响.