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研究生：	鍾文琪
論文名稱：	對-乙醯聯苯所衍生之嘧啶化合物的合成與液晶性質探討
指導教授：	劉高家秀 Liu Gao, Jia-Xiu
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	化學系 Department of Chemistry
論文出版年：	2004
畢業學年度：	92
語文別：	中文
論文頁數：	93
中文關鍵詞：	液晶、對-乙醯聯苯、盤狀液晶
英文關鍵詞：	pyrimidine, disc-like compounds, heterocyclic, disordered hexagonal columnar phase, liquid crystal
論文種類：	學術論文
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本論文主要是探討以pyrimidine為主要中心core的有機液晶分子材料設計與物理性質。所有的化合物利用1H-和13C-NMR光譜、MASS光譜及元素分析加以鑑定其結構與純度。而液晶現象的鑑定和分析則藉助熱分析儀(DSC)、偏光顯微鏡(POM)以及粉末X-ray繞射(PXRD)來判斷觀察其液晶相變化與分子排列情形。
所合成的一系列2,4-bis(3’,4’,5’-trialkanoyloxyphenyl)-6-phenylpyrimidine的有機化合物，當側鏈基數目為6，而碳數為n = 4、5、8時皆不具有液晶相。
唯合成之另一系列2,4-bis(3’,4’,5’-trialkoxyphenyl)-6-biphenylpyrimidine的有機液晶化合物，改變甲基苯基酮苯環上的取代基，即利用對-乙醯聯苯來反應，當側鏈基碳數n = 4、6、8、10、12時，化合物皆為不規則六角形柱狀相 (Dhd)之盤狀液晶分子，而碳鏈數為n = 4、6、8時在室溫即為液晶相分子，隨著碳鏈數增加液晶相範圍有明顯縮短的現象。當碳鏈數n = 3時，此化合物則無液晶相的性質，所以碳鏈數要超過3個以上才有形成液晶相的能力。

Numerous known examples of hydrocarbon structures, used as core groups exhibiting columnar phases have been reported. However, examples of heterocyclic structures used as core groups are relatively rare. The presence of nitrogen, sulfur or oxygen atoms on these heterocyclic rings, which likely introduce a transverse dipole moment often resulted in a change in dielectric anisotropy. The formation of liquid crystallinity in such heterocyclic compounds might be facilitated by weak π - π interaction between these aromatic or heterocyclic rings.
In this work two new type of heterocyclic compounds, 2,4-bis -(3’,4’,5’-trialkoxyphenyl)-6-biphenylpyrimidines and 2,4-bis(3’,4’,5’ -trialkanoyloxyphenyl)-6-phenylpyrimidines, in which an unsaturated pyrimidine ring was utilized as the rigid core group, were prepared and their mesomorphic properties studied. Satisfactory elemental analysis were obtained for all new compounds. All compounds were characterized by 1H-NMR, 13C-NMR spectroscopy, powder X-ray diffraction and the mesomorphic properties of these compounds were studied by DSC analysis, optical polarized microscope and powder XRD diffraction. The results indicated that these 2,4-bis(3’,4’,5’-trialkoxyphenyl)-6-biphenylpyrimidines were disc-like compounds and exhibited disordered hexagonal columnar phase.

目  錄
中文摘要
英文摘要
第一章  緒論……………………………………………………    1
1  前言…………………………………………………………… 2
2  液晶之起源與簡介…………………………………………… 3
3  液晶相形成之要件…………………………………………… 6
4  液晶的分類…………………………………………………… 9
5  熱向型液晶……………………………………………………11
5.1  桿狀液晶相………………………………………………  11
5.1.1  向列型液晶相…………………………………………  12
5.1.2  層列型液晶相……………………………………………13
5.1.3  膽固醇型液晶相…………………………………………15
5.2  盤狀液晶相…………………………………………………16
5.2.1  向列型盤狀液晶相………………………………………17
5.2.2  柱狀液晶相………………………………………………18
6  液晶之物理性質……………………….…………………… 20
6.1  介電異向性………………………………………………  20
6.2  電磁場效應…………………………………………………21
6.3  黏滯性………………………………………………………21
6.4  曲彈性………………………………………………………21
6.5  光學異向性…………………………………………………21
6.6  流動性質……………………………………………………22
6.7  鐵電性………………………………………………………22
7  盤狀液晶之應用………………………………………………23
8  液晶相的鑑定…………………………………………………26
8.1  偏光顯微鏡…………………………………………………26
8.2  熱微差掃描分析儀…………………………………………26
8.3  變溫X-ray粉末繞射儀…………………………………… 26
9  研究動機………………………………………………………29
第二章  實驗部分………………………………………………… 31
1  實驗藥品………………………………………………………32
2  儀器設備………………………………………………………34
3  實驗流程………………………………………………………39
3.1  第一部份之實驗流程………………………………………39
3.2  第二部分之實驗流程………………………………………40
4  實驗步驟………………………………………………………41
4.1  四氧基側鏈機之嘧啶衍生物之系列的合成………………41
4.1.1  縮何反應-嘧啶化合物之合成
2,4-Bis(3’,4’-dimethoxyphenyl)-6-phenylpyrimidine, I-1之合成..……………………………………………………           41
4.1.2  去甲基反應
2,4-Bis(3’,4’-bishydroxyphenyl)-6-phenylpyrimidine, I-2之合成……………………………………………………………..   43
4.1.3  醚化反應
2,4-Bis(3’,4’-bisalkyloxyphenyl)-6-phenylpyrimidine, Ia之合成……………………………………………………………..   45
4.1.4  環化反應
2,4-Bis-benzo[1,3]dioxol-5’-yl-6-phenylpyrimidine, Ib(1)之合成…………………………………………………………..     48
2,4-Bis-benzo[1,4]dioxol-5’-yl-6-phenylpyrimidine, Ib(2)之合成…………………………………………………………..     49
4.1.5  戊醯氯之合成.....................................................50
4.1.6  酯化反應
2,4-Bis(3’,4’-bispentanoyloxyphenyl)-6-phenylpyrimidin, Ic之合成…………………………....……………….....……..  51
4.2  六氧基側鏈機之嘧啶衍生物之系列的合成……………..53
4.2.1  縮何反應-嘧啶化合物之合成
2,4-Bis(3’,4’,5’-trimethoxyphenyl)-6-phenylpyrimidine, II-1之合成……………………………………………………….. 53
2,4-Bis(3’,4’,5’-trimethoxyphenyl)-6-biphenylpyrimidine, III-1之合成…………………………………………………..    54
4.2.2  去甲基反應
2,4-Bis(3’,4’,5’-trihydroxyphenyl)-6-phenylpyrimidine, II-2之合成……………………………………………………….  55
2,4-Bis(3’,4’,5’-trihydroxyphenyl)-6-biphenylpyrimidine,III-2之合成……………………………… 56
4.2.3  醚化反應………………………………………………  57
4.2.3.1  2,4-Bis(3’,4’-bisalkyloxyphenyl)-6-phenylpyrimidine,IIa(10)之合成……………………………… 57
4.2.3.2  2,4-Bis(3’,4’,5’-trialkoxyphenyl)-6-biphenylpyrimidine, III(m) 之合成……………………………59
4.2.4  酯化反應
2,4-Bis(3’,4’,5’-trialkanoyloxyphenyl)-6-phenylpyrimidine, IIb(m)之合成……………………………… 66
第三章  結果與討論.....................................70
1  嘧啶的衍生物.................................     71
2  合成過程之討論…………………......................74
2.1  嘧啶衍生物之合成方法............................74
2.2  醚化反應…………………………………………………  76
2.3  合環反應…………………………………………………  77
3  NMR之鑑定…………………………………………………….78
4  液晶相的形式與範圍之鑑定..........................79
4.1  含四個烷氧基側鏈之嘧啶衍生物....................79
4.2  含六個側鏈基之嘧啶衍生物........................81
(一) II系列的討論……………………………………………    82
(二) III系列的討論……………………………………………   85
5  X-ray粉末繞射之鑑定結果….........................88
6  熱重分析(TGA)數據………...........................91
7  結論……..................................        92
參考資料...............................................93
                                

參考資料
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