D0I:10.13374/1.issm100103.2008.03.001 第30卷第3期 北京科技大学学报 Vol.30 No.3 2008年3月 Journal of University of Science and Technology Beijing Mar.2008 类含氟希夫碱液晶的合成及中间相性能 魏强)曹晖)朱思泉) 原小涛)张立培)杨槐) 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)首都医科大学附属北京同仁医院眼科中心，北京100730 摘要合成了一系列希夫碱酯类化合物一4一（烷基反式环己基）苯甲酸4(2,3,4一三氟苯胺亚甲基)苯酚酯·通过红外 光谱(FTIR)和氢核磁共振(HNMR)对产物化学结构进行了确认，并采用偏光显微镜(POM)和差示扫描量热仪(DSC)对其中 间相性能进行了研究·结果表明，所得产物均存在近晶相和向列相且清亮点均高于300℃：随着烷基链长度增加，其熔点降 低，但对清亮点的影响不大，近品相存在的温度范围增大，而向列相温度范围缩小 关键词含氟液晶：希夫碱：酯类液晶：相变温度：热稳定性 分类号0621.24 Synthesis and mesomorphic properties of fluorinated Schiff base liquid crystals WEI Qiang),CAO Hui),ZHU Siquan),YUA N Xiaotoo),ZHA NG Lipei),YANG Huai) 1)School of Materials Science and Engineering.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083,China 2)Beijing Tongren Eye Center.Beijing Institute of Ophthalmology,Capital University of Medical Science.Beijing 100730,China ABSTRACT A series of fluorinated Schiff base ester liquid crystals,4-(4-alkyl-trans-cyclohexyl)-benzoic acid 4-[(2.3,4-trifluoro- phenylimino)-methyl]-phenyl ester.were synthesized.Their chemical structures were identified by Fourier transform infrared spec- troscopy (FTIR)andH nuclear magnetic resonance(H NMR):their mesomorphic properties were studied by polarized optical mi- croscopy (POM)and differential scanning calorimeter(DSC).It was found that all the four compounds showed nematic and smectic properties and possessed high clearing point over 300C.And with the increase of the length of alkyl chain.the thermal range of ne- matic phase and clearing point temperatures decreased.while the smectic-nematic transition temperature and thermal range of smectic phase increased.but their melting point temperatures showed no distinct regularity. KEY WORDS fluorinated liquid crystals:Schiff base:ester liquid crystals:phase transition temperature:thermal stability 自从1969年Keer等首次报道了具有室温 引入改变了分子的极性分布，从而引起分子包括清 液晶性的化合物4一甲氧基苄叉一4一丁基苯胺(MB- 亮点在内的一系列中间相性能的改变)].因此利 BA)以来，希夫碱类化合物，特别是希夫碱酯类化合 用在希夫碱酯类分子引入极性基团的方法可以获得 物在液晶方面的应用逐渐引起了人们的关注，在过 具有不同中间相性能的分子，近期研究表明31，用 去的几十年中，各国的研究者对希夫碱酯类化合物 氟原子取代液晶分子中的氢原子可能使该分子具有 在棒状液晶]、金属配合物液晶-]以及香蕉形液 特殊的物理、化学、光电等性质，从而使它们具备了 晶分子[一]方面的应用进行了广泛而深入的研究， 在某些特殊方面应用的可能，因此含氟液晶在液晶 结果发现，极性侧基或端基（如一F,一Cl,一CN, 研究中具有重要意义，人们在这一领域中进行了大 一CH3和一OCH3等基团)的引入会对希夫碱酯类 量的研究工作，以探讨氟原子的作用，但到目 化合物的中间相性能产生重要的影响，同其他液晶 前为止，关于在希夫碱酯类液晶中引入氟原子的报 性分子一样，这是因为具有不同极性侧基或端基的 道却较少3,15] 收稿日期：2006-12-11修回日期：2007-01-05 本文合成了一系列结构中含有反式环己基及多 基金项目：2004年教育部重点项目(No.104187):北京科技计划项 个氟取代基的新型希夫碱酯类液晶化合物一4一 目(No.Y0405004040121):北京腐蚀.磨蚀与表面技术重点实验室 (4一烷基反式环己基)苯甲酸4一(2,3,4一三氟苯胺甲 资助项目 作者简介：魏强(1977一)男，博士研究生：杨槐(1965一)，男， 基)苯酚酯(nCAPE,n表示烷基尾链中的碳原子个 教授，博士生导师 数)，结构如图1所示，通过红外光谱(FTIR)和氢一类含氟希夫碱液晶的合成及中间相性能 魏 强1） 曹 晖1） 朱思泉2） 原小涛1） 张立培1） 杨 槐1） 1） 北京科技大学材料科学与工程学院‚北京100083 2） 首都医科大学附属北京同仁医院眼科中心‚北京100730 摘 要 合成了一系列希夫碱酯类化合物———4—（4—烷基反式环己基）苯甲酸4—（2‚3‚4—三氟苯胺亚甲基）苯酚酯．通过红外 光谱（FTIR）和氢核磁共振（ 1H NMR）对产物化学结构进行了确认‚并采用偏光显微镜（POM）和差示扫描量热仪（DSC）对其中 间相性能进行了研究．结果表明‚所得产物均存在近晶相和向列相且清亮点均高于300℃；随着烷基链长度增加‚其熔点降 低‚但对清亮点的影响不大‚近晶相存在的温度范围增大‚而向列相温度范围缩小． 关键词 含氟液晶；希夫碱；酯类液晶；相变温度；热稳定性 分类号 O621∙24 Synthesis and mesomorphic properties of fluorinated Schiff base liquid crystals W EI Qiang 1）‚CA O Hui 1）‚ZHU Siquan 2）‚Y UA N Xiaotao 1）‚ZHA NG Lipei 1）‚Y A NG Huai 1） 1） School of Materials Science and Engineering‚University of Science and Technology Beijing‚Beijing100083‚China 2） Beijing Tongren Eye Center‚Beijing Institute of Ophthalmology‚Capital University of Medical Science‚Beijing100730‚China ABSTRACT A series of fluorinated Schiff base ester liquid crystals‚4-（4-alky-l trans-cyclohexyl）-benzoic acid4-［（2‚3‚4-trifluoro￾phenylimino）-methyl］-phenyl ester‚were synthesized．T heir chemical structures were identified by Fourier transform infrared spec￾troscopy （FTIR） and 1H nuclear magnetic resonance （ 1H NMR）；their mesomorphic properties were studied by polarized optical mi￾croscopy （POM） and differential scanning calorimeter （DSC）．It was found that all the four compounds showed nematic and smectic properties and possessed high clearing point over300℃．And with the increase of the length of alkyl chain‚the thermal range of ne￾matic phase and clearing point temperatures decreased‚while the smectic-nematic transition temperature and thermal range of smectic phase increased‚but their melting point temperatures showed no distinct regularity． KEY WORDS fluorinated liquid crystals；Schiff base；ester liquid crystals；phase transition temperature；thermal stability 收稿日期：2006-12-11 修回日期：2007-01-05 基金项目：2004年教育部重点项目（No．104187）；北京科技计划项 目（No．Y0405004040121）；北京腐蚀、磨蚀与表面技术重点实验室 资助项目 作者简介：魏 强（1977—）‚男‚博士研究生；杨 槐（1965—）‚男‚ 教授‚博士生导师 自从1969年 Kelker 等［1］首次报道了具有室温 液晶性的化合物4—甲氧基苄叉—4′—丁基苯胺（MB￾BA）以来‚希夫碱类化合物‚特别是希夫碱酯类化合 物在液晶方面的应用逐渐引起了人们的关注．在过 去的几十年中‚各国的研究者对希夫碱酯类化合物 在棒状液晶［2—4］、金属配合物液晶［5—6］以及香蕉形液 晶分子［7—10］方面的应用进行了广泛而深入的研究． 结果发现‚极性侧基或端基（如—F‚—Cl‚—CN‚ —CH3 和—OCH3 等基团）的引入会对希夫碱酯类 化合物的中间相性能产生重要的影响．同其他液晶 性分子一样‚这是因为具有不同极性侧基或端基的 引入改变了分子的极性分布‚从而引起分子包括清 亮点在内的一系列中间相性能的改变［12］．因此利 用在希夫碱酯类分子引入极性基团的方法可以获得 具有不同中间相性能的分子．近期研究表明［13］‚用 氟原子取代液晶分子中的氢原子可能使该分子具有 特殊的物理、化学、光电等性质‚从而使它们具备了 在某些特殊方面应用的可能．因此含氟液晶在液晶 研究中具有重要意义‚人们在这一领域中进行了大 量的研究工作［13—14］‚以探讨氟原子的作用．但到目 前为止‚关于在希夫碱酯类液晶中引入氟原子的报 道却较少［3‚15］． 本文合成了一系列结构中含有反式环己基及多 个氟取代基的新型希夫碱酯类液晶化合物———4— （4—烷基反式环己基）苯甲酸4—（2‚3‚4—三氟苯胺甲 基）苯酚酯（ nCAPE‚n 表示烷基尾链中的碳原子个 数）‚结构如图1所示．通过红外光谱（FTIR）和氢 第30卷 第3期 2008年 3月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．30No．3 Mar．2008 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2008．03．001