含Phasmidic 液晶基元的腰接型侧链液晶高分子的合成开题报告

1. 研究目的与意义

液晶是物质的一种特殊相态，它既具有晶体的光学各向异性，又具有液体的流动性质。因为液晶材料性质很独特，不但与分子的结构有关，而且与其具体的液晶态结构有关，因此在设计液晶体系，需要同时考虑到化学与物理方面各种因素的影响。

侧链型液晶高分子的种类繁多，由于侧基的种类、主链的种类等多样，所以改变其中的一项即可得到不同化学物理性质的液晶高分子，这说明在液晶高分子的每一个分支中都蕴藏了巨大的研究价值，如果能将这些研究成果成功的应用到生产生中将会给社会生活带来很多改变。

2. 国内外研究现状分析

液晶是物质的一种特殊相态，它既具有晶体的光学各向异性，又具有液体的流动性质。因为液晶材料性质很独特，不但与分子的结构有关，而且与其具体的液晶态结构有关，因此在设计液晶体系，需要同时考虑到化学与物理方面各种因素的影响。在液晶高分子领域，起初的分子设计理念从对小分子液晶的认识开始的。人们将小分子液晶稍加修饰后做为具有液晶性质的液晶基元，并以不同的方式将其引入聚合物中，从而获得液晶高分子。液晶高分子是在一定条件下能以液晶相存在的高分子。与高分子化合物相比，它具有液晶特有的分子取向序和位置序；与小分子液晶化合物相比，它又有高相对分子质量和高分子化合物的特征。高相对分子质量和液晶相的有机结合赋予了高分子液晶其鲜明的个性。

1950年elliott和ambrouse第一次合成了高分子液晶，溶致性液晶研究工作至此展开。50年代到70年代，美国dupontt公司投入大量人力才力进行高分子液晶发面的研究，取得了极大成就，1959年推出芳香酰胺液晶，但分子量较低，1963年，用低温溶液缩聚法合成全芳香聚酰胺，并制成阻燃纤维nomex，1972年研制出强度优于玻璃纤维的超高强.高模量的kevlar纤维，并付注实用，以后，高分子液晶的研究则从溶致型转向为热致型。我国液晶高分子研究始于20世纪70年代初,1987年在上海召开的第一届全国高分子液晶学术会议标志着我国高分子液晶的研究上了一个新的台阶。20世纪80年代周其凤等提出了新的甲壳型液晶高分子的概念并从化学合成和物理性质等角度给出了明确的结论,得到了国内学者的关注。而北京大学在该研究一直处于领先地位,已成功合成了上百个具有不同化学结构的甲壳型液晶高分子,并从不同视角对其结构和性质开展了研究。

液晶高分子从液晶基元在分子中所处的位置不同可分为主链型和侧链型两类。液晶基元按照其形态可以主要分为刚性棒状基元、柔性棒状液晶基元、盘状液晶基元、尾搅器(phasmidic)和多尾链液晶基元四类。尾搅器形和多尾链液晶基元的中间为长棒状的核，两端为楔形的尾链，因而可以认为这类液晶基元的性质介于棒状液晶基元和盘状液晶基元之间。多尾链液晶基元的液晶相取决于中间刚性核的长度，尾链长度、数目及位置。

腰接型侧链液晶高分子(sclcp)引起了很多关注和研究，其自组装结构以及功能性已经被广泛的研究，其液晶性质主要取决于液晶基元的性质，柔性间隔基的长度等。在前期腰接型sclcp 研究中，选用的液晶基元多为棒状和盘状液晶基元。从形状和自组装性质方面考虑，phasmidic 可以看做介于棒状液晶基元和盘状液晶基元之间，phassmidic 液晶基元即可层状排列，亦可以柱状排列。其液晶性质取决于中间刚性核的长度和尾链的长度。此外，与传统液晶基元相比，phasmidic 液晶尺寸大。

3. 研究的基本内容与计划

本研究通过醚化反应、lialh4 还原反应、苄氯化反应、酯化反应、dcc 缩合反应等合成四种含有phasmidic 侧链sclcp 的单体，并对部分单体的普通自由基聚合进行了探索。通过1h nmr 对单体以及中间体的化学结构进行了表征。部分单体的合成、聚合、以及聚合物的液晶性质有待进一步研究。

1）以l-酪氨酸,n-[(1,1-二甲基乙氧基)羰基]-1,1-二甲基乙基酯为原料与溴丙炔进行醚化反应，再经脱叔丁氧基/叔丁氧羰基反应，成环反应，最后开环聚合得到聚合物主链。

4. 研究创新点

(1)通过改变聚合物中侧基与主链的距离，实现柱状高分子由单链柱向多链柱的转变。

(2)所得到的液晶高分子主链是螺旋的，螺旋形主链依靠分子间的氢键而维持其稳定结构，有利于液晶分子更为规整的排列。