反应性液晶中间体(AHBA)的合成探讨

分类号：O635.1西安文理学院学士学位论文反应性液晶中间体（AHBA）的合成探讨系院名称化学与化学工程学院指导老师高嫒嫒石奇学生姓名王燕茹学生学号09104100234专业、班级化学工程与工艺2班提交时间二零一四年五月西安文理学院教务处制目录1前言-----------------------------------------------------------------------------------------------21.1液晶材料的发展历史-------------------------------------------------------------------21.2液晶材料的分类-------------------------------------------------------------------------21.3几种重要的液晶材料中间体----------------------------------------------------------31.4本课题研究的目的与意义-------------------------------------------------------------324-（6-（丙烯酰氧基）乙氧基）苯甲酸试验过程-------------------------------------32.1试验药品----------------------------------------------------------------------------------32.2仪器与设备-------------------------------------------------------------------------------42.34-（6-羟基乙氧基）苯甲酸的制备------------------------------------------------43结果与讨论--------------------------------------------------------------------------------------53.1产品性能----------------------------------------------------------------------------------53.2试验过程操作关键点-------------------------------------------------------------------53.3原料投料数据----------------------------------------------------------------------------63.4气相色谱分析----------------------------------------------------------------------------63.5液相色谱分析----------------------------------------------------------------------------73.6质谱图分析-----------------------------------------------------------------------------84结论-----------------------------------------------------------------------------------------------9[参考文献]------------------------------------------------------------------------------------------9致谢-------------------------------------------------------------------------------------------111反应性液晶中间体（AHBA）的合成探讨王燕茹（西安文理学院化学与化学工程学院，西安，710065）摘要：本论文重点讨论液晶中间体4-（6-（丙烯酰氧基）乙氧基）苯甲酸的工艺。通过改变温度、溶剂、催化剂等操作条件对反应过程进行了优化和改进,使4-（6-（丙烯酰氧基）乙氧基）苯甲酸生产成本降低、可以进行大批量生产。通过气相色谱、液相色谱、质谱等检测方法对其进行了表征，本次探讨为此类反应性液晶中间体进一步的基础研究和应用研究奠定了基础。关键词：反应性液晶；重要中间体；4-（6-（丙烯酰氧基）乙氧基）苯甲酸Thesynthesisofreactiveliquidcrystalintermediates(AHBA)discussedinthispaperWANGYanru（SchoolofChemistry&ChemicalEngineering,Xi'anUniversity,Xi'an,710065）Abstract:The4-(6-(acryloyloxy)ethoxy)benzoicacidofliquidcrystalintermediateswasstudied.Thetemperature,solvent,catalystandotheroperatingconditionswereinordertoreducetheproductioncostandvolumeproduce.Itwascharacterizedbygaschromatography,liquidchromatography,massspectrometryanalysis.Thediscussionforsuchreactiveliquidcrystalintermediateslaidthefoundationforfurtherbasicresearchandappliedresearch.Keywords:Reactiveliquidcrystal;Importantintermediates;4-(6-acryloyloxyhexyloxy)benzoicacid21前言1.1液晶材料的发展历史1854~1889年代，德国生理学家R.C.Virchow发现自然界的Myelin物质，此是一种溶致型液晶，在适当的水份混合後，会呈现光学异方向性之有机分子集合体。液晶材料的发现，正式於1988年，将胆固醇的笨二甲酸或以酸加热到145度时，有白浊稠状液体，再加热至178度，会变成透明液体，冷却下来则有紫色、橙红色、绿色等不同颜色变化。1920後时期，为液晶合成的开始及分类的确定，Friedel博士将液晶分类成层列型或距列型、向列型、胆固醇型。1960到1968年代，为液晶应用研究的蓬勃时期，G.H.Heilmeir博士发现动态散射模式(DSM)，而使应用朝向液晶平面显示器。电控复折射(ECB)的动作模式於1971年提出，後来发明扭曲向列型液晶平面显示器，应用在汽车仪表和电子表上。1973年後为液晶实用化和应用研究多样化时期，日本的sharp和Seiko-EpsON改朝向向列型液晶平面显示器，1972年P.Brody提出主动性矩阵型模式，1980到1983年则有铁电性液晶平面显示器，1983到1985年发明超向列型液晶平面显示器(STN-LCD)。1980年日立试作低温多晶矽薄膜电晶体液晶平面显示器(LTPSTFT-LCD)。1991年彩色非晶矽薄膜电晶体液晶平面显示器之笔记型电脑。1996年低温多晶矽薄膜电晶体液晶平面显示器的数位相机。2000年低温多晶矽薄膜电晶体液晶平面显示器结合有机电激光显示器成为新一代省电及高解析度的显示器。1.2液晶材料的分类根据液晶形成的条件可分为热致液晶和溶致液晶；按相态分类可分为向列相，近晶相和手性相。溶致液晶，将某些有机物放在一定的溶剂中,由于溶剂破坏结晶晶格而形成的液晶，被称为溶致液晶。比如：简单的脂肪酸盐、离子型和非离子型表面活性剂等。溶致液晶广泛存在于自然界、生物体中，和生命息息相关，但在显示中尚无应用。热致液晶，热致液晶是由于温度变化而出现的液晶相。低温下它是晶体结构,高温时则变为液体，这里的温度用熔点(TM)和清亮点(TC)来标示。液晶单分子都有各自的熔点和清亮点，在中间温度则以液晶形态存在。目前用于显示的液晶材料基本上都是热致液晶。在热致液晶中，又根据液晶分子排列结构分为三大类:近晶相(SMECTIC)、向列相(NEMATIC)和胆甾相(CHOLESTERIC)。3目前，各种形态的液晶材料基本上都用于开发液晶显示器，现在已开发出的有各种向列相液晶、聚合物分散液晶、双(多)稳态液晶、铁电液晶和反铁电液晶显示器等。而在液晶显示中，开发最成功、市场占有量最大、发展最快的是向列相液晶显示器。按照液晶显示模式，常见向列相显示就有TN(扭曲向列相)模式、HTN(高扭曲向列相)模式、STN(超扭曲向列相)模式、TFT(薄膜晶体管)模式等。1.3几种重要的液晶材料中间体蓝相液晶作为一种新型的液晶显示材料，具有宽视角、响应速度快、制作工艺简单等优点，从而成为光电显示领域的一个研究热题。蓝相液晶由于其特有的扭曲双螺旋结构，具有快速响应特性与宏观上的光学各项同性。通过聚合物稳定的方法，可以提升其热稳定性，但是也导致了驱动性能下降，磁滞效应增强等问题。液晶高分子分子复合材料(Molecularcomposite)是一种新型的高分子复合材料，其概念是由日本的Takayanagi和美国的Helminiak等人差不多同时在20世纪80年代初提出来的。它通常是指将纤维与树脂基体的宏观复合扩展到分子水平的微观复合，也就是用刚性高分子链或微纤作增强剂，并以接近分子水平的分散程度分散到柔性高分子基体中的复合材料。液晶高分子分子复合材料将液晶高分子的特性如链刚性，大的长径比，高取向性，优秀的耐热性等和其他复合成分的有用性质结合起来，有利于改善材料的性能,扩大材料的应用领域。另外分子复合材料在加工性和性能方面也有许多潜在的优点，相信在不久的将来，液晶高分子分子复合材料将具有更加喜人的发展前景。但是，液晶高分子分子复合材料也有它的不足，例如它的压缩强度远远低于碳纤维复合材料。这限制了它在高性能复合材料某些领域的应用。于是，兼用两类纤维制造的复合材料以克服各自的缺点和发挥其优点已成为工业界的共识和实践。何嘉松提出的原位混杂增强复合材料的概念可谓这一思想的体现。它是指一个由高性能树脂、热致液晶聚合物和碳纤维组成的三元体系中形成的增强结构。这种复合体系就充分发挥了热致液晶聚合物和宏观纤维的各自优势。可见,从分子增强复合材料向原位混杂增强复合材料过度是复合材料发展的又一重大趋势。1.4本课题研究的目的与意义4-（6-（丙烯酰氧基）乙氧基）苯甲酸这种中间体，分子式中所含的苯环、双键、羟基等化学键使得它可以作为合成很多酯类液晶材料的原材料，它的应用十分广泛，合成条件较温和，生产过程操作简单，对环境要求不是特别苛刻，所以有很大的发展前景。24-（6-（丙烯酰氧基）乙氧基）苯甲酸试验过程2.1试验药品4试验过程中用到的一些重要试验药品见表1。其中的对羟基苯甲酸甲酯、6-氯-1-己醇、丙烯酰氯都是很重要的试验药品，对产品结果有很大影响。表1试验药品原材料名称理论投入量实际投入量分子量对羟基苯甲酸甲酯38g38g152碳酸钾55.2g56g138DMF180mL185mL/碘化钾4.15g4.2g1666-氯-1-己醇44.4g45.58g136.5氢氧化钠3g3.13g40丙烯酰氯5.7g5.8g90.5N,N-二甲基苯胺6.9g7.0g121.21,2-二氯乙烷70mL75mL1012.2仪器与设备试验过程中用到的仪器与设备见表2，其中的旋转蒸发仪、液相色谱仪、气相色谱仪都是相对高级的实验仪器，对试验生成产物的处理和检测起到重要作用