Proučavanje strukture i svojstava tečnih kristala oblika banane sa piridinom kao centralnim prstenom

Abstract

U cilju proučavanja odnosa strukture i svojstava tečnih kristala, u okviru ove disertacije sintetisane su tri nove serije molekula oblika banane sa piridinom kao centralnim prstenom. Serije se međusobno razlikuju prema vezujućim grupama koje povezuju centralni, srednji i spoljašnji prsten, pri čemu je u svakoj seriji varirana dužina terminalnih lanaca. Struktura svih jedinjenja je potvrđena FTIR, 1H i 13C NMR spektroskopijom, dok su temperature i entalpije faznih prelaza sintetisanih mezogena određene diferencijalnom skenirajućom kalorimetrijom (DSC). Ostala fizička svojstva su ispitana pomoću polarizacione optičke mikroskopije (POM), elektro-optičkih merenja i SAXS metodom rasipanja rendgenskih zraka na malim uglovima. Optimizacija geometrije sintetisanih tečnih kristala oblika banane, određivanje najstabilnijih konformera kao i njihova polarnost, vršeni su kvantno-hemijskim proračunima pomoću DFT metode. Jedinjenja prve serije sa amidnim i azometinskim grupama, usled jakih inter- i intramolekulskih vodoničnih veza, imaju izuzetno visoke temperature topljenja (>300 °C), pa mezomorfna svojstva nisu mogla biti detaljno ispitana. U cilju snižavanja temperatura faznih prelaza, kod druge serije jedinjenja umesto amidnih korišćene su manje polarne estarske grupe za povezivanje centralnog prstena sa središnjim, i kao rezultat su dobijena jedinjenja koja formiraju mezofaze nalik B2 i B7 mezofazama. Daljim smanjivanjem polarnosti vezujućih grupa između piridina i središnjih prstenova, tj. uvođenjem olefinskih grupa, dobijena je treća serija jedinjenja sa još nižim temperaturama faznih prelaza, koja formiraju B1 i B7 mezofaze...

To study a structure–property relationship of bent–core liquid crystals with pyridine as the central unit, three new series of bent-core mesogens have been synthesized. These series combine different linkage groups that connect the central, middle and outer rings, also with different chain lengths in the terminal chains. The chemical structures of the synthesized compounds have been confirmed by FT-IR, 1H and 13C NMR spectroscopy, while the transition temperatures and enthalpies of mesogens are obtained using differential scanning calorimetry (DSC). Additionaly, the physical properties of the investigated compounds are determined by polarized optical microscopy (POM) observations, electro-optical investigations and small-angle X-ray scattering studies. Optimized geometries, the three stable conformers for each of these systems and their polarity have been calculated using DFT method. Compounds from the first series, containing the amide and azomethine linkage groups, are capable to form inter- and intramolecular hydrogen bonds, and therefore exhibit very high melting points (>300 °C), out of range in which mesomorphic properties can be examined. A decrease in the polarity of the central part of the bentcore obtained by replacing the amide with ester linkages results in derivatives (the second series) with lower melting points and formation of B2- and B7-like mesophases. The introduction of the olefinic groups, which connect the pyridine ring with the inner aromatic rings, helps to further lower the polarity of the central part in the third series and led to the formation of B1 and B7 phases...