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将晶体的有序性及液体的流动性在分子水平上统一的液晶能以最低能量的构型来响应外界(磁场、电场、化学及机械力)的刺激,因而在现代材料科学中被广泛的研究和应用。咪唑盐离子液晶结合了液晶自组装能力和咪唑盐离子液体独特的溶剂性能和导电性,是一类新材料。这类材料在作为有方向性的离子导电材料、提高光电能量转化效率的染料敏化太阳能电池、小干扰RNA介导的带菌体等方面有着广泛的应用。应用的基础是基于化合物结构与性质关系的研究,因此,对离子液晶结构与其自组装行为或者基本的结构-性质关系进行研究就十分重要。
本论文共分为五章。
第一章主要介绍了近年来有关咪唑盐和三嗪化合物液晶行为的研究进展。
第二章设计合成了两个系列的棒状芳基咪唑盐化合物:醚类E1n/m-E3n/m和酰胺类A1n/m-A3n/m。研究了中性中间体1-苯基-1H-咪唑E1n/0-E3n/0和A1n/0-A3n/0及其对应咪唑盐E1n/m-E3n/m和A1n/m-A3n/m的自组装行为。研究中发现:通过增加C-端链的长度和数目或减少N-端链的长度,在醚类化合物中得到了SmA-Colhex-Cub1/Pm3n液晶系列,在酰胺类化合物中仅得到了SmA-Colhex的液晶系列。
第三章合成了芳香核增长的苯基噻吩眯唑盐衍生物T2n/m-T3n/m。通过减少N-端的长度或增加C-端链的数目和长度,实现了SmA-Colhex-Cub(1)液晶序列。与醚类衍生物相比,噻吩类化合物由于噻吩环的引入及分子中刚性芳香核与亲脂性烷基链极性对抗性的增加,而具有更低的相变温度和更好的相稳定性。
第四章在苯基二胺基三嗪分子中引入噻吩基团得到刚性核增长的噻吩二胺基三嗪化合物TA1n/m-TA3n/m。对化合物的自组装行为进行研究发现:单烷基链取代的化合物不具有液晶性质;双链取代的三嗪呈现柱相,X-衍射数据表明该柱相为六方柱相;三链取代的化合物当链较短时呈现柱相,随着链的增长,相态由柱相向立方相转变。
第五章为论文中相关化合物的合成及谱图数据。