Bu eksperimental material kimyası tədqiqatı fosfin turşusu və ya metil fosfinat körpü qrupu daşıyan sianoterfenil əsaslı maye kristal dimerlərin sintezini, molekulyar quruluşunu, termal sabitliyini və termotrop mezofaza davranışını araşdırır. Maye kristal dimer iki sərt mezogenik vahidin elastik spacer vasitəsilə bir-birinə bağlandığı və temperaturdan asılı olaraq kristal, maye kristal və izotrop fazalar arasında keçid edə bilən kiçik molekullu maye kristal arxitekturasıdır. Tədqiqatçılar hər iki tərəfdə 6 və ya 11 metilen vahidi olan 2(CTO6)P və 2(CTO11)P fosfin turşusu dimerlərini, həmçinin onların metil fosfinat efirləri 2(CTO6)P1E və 2(CTO11)P1E-ni hazırladılar. DSC, polyarizə olunmuş optik mikroskopiya və SAXS/WAXS analizləri bu materialların nematik (N), smektik A (SmA) və yüksək nizamlı smektik E (SmE) fazalarından ibarət zəngin enantiotropik mezomorfizm göstərə bildiyini ortaya qoydu. Xüsusilə 11 metilenli spacerə malik, metil efirləşdirilmiş 2(CTO11)P1E birləşməsi N, SmA və SmE fazalarının hamısını nümayiş etdirdi. Bununla belə, tədqiqat heç bir elektro-optik cihazı, keçid sürətini, ekran tətbiqini və ya kommersiya istifadəsi performansını sınaqdan keçirmir.
Sianoterfenil nüvəsinin sianobifenil analoqları ilə müqayisədə bir əlavə fenil halqası daşıyan genişlənmiş π-konyuqə quruluşu mənbədə daha güclü π–π yığılması ilə əlaqələndirilir. Bu artmış molekullararası qarşılıqlı təsir faza keçid temperaturlarını yüksəltmiş və əvvəlki sianobifenil seriyasındakı monotropik, aşağı nizamlı N və ya NTB fazalarının əvəzinə enantiotropik N, SmA və SmE fazalarının meydana çıxması ilə əlaqələndirilmişdir. Eyni güclü qarşılıqlı təsirlər birləşmələrin həllolma qabiliyyətini ciddi şəkildə azaltdığından, birbaşa sintez yanaşması əvəzinə əvvəlcə metil fosfinat efirlərinin hazırlanması, sonra isə onların fosfin turşusu dimerlərinə çevrilməsi əsasında alternativ sintez strategiyasından istifadə olunmuşdur.
Tədqiqatın ikinci mühüm töhfəsi hidrofosfinasiya zamanı az miqdarda yaranan şaxələnmiş yan məhsulun quruluşunun dəqiqləşdirilməsidir. ^1H, ^13C və ^31P NMR, DEPT 135° və yüksək ayırdetməli kütlə spektrometriyası birlikdə istifadə edilərək hədəf dimerdən fərqli olaraq üçüncü pro-mezogen daşıyan şaxələnmiş quruluş müəyyən edilmişdir. Mənbə bu yan məhsulu sərbəst radikal aralıq növünün hidrogen atomu ötürülməsi ilə sonlanmazdan əvvəl başqa bir terminal alkenlə reaksiyaya girməsi ilə izah edir.
Maye kristal dimerlər tək mezogenik nüvəyə malik klassik aşağı molekul kütləli maye kristallarla zəncir boyunca çoxsaylı mezogen daşıyan maye kristal polimerlər arasında struktur baxımından aralıq model təşkil edir. İki sərt mezogenik vahid arasındakı spacerin uzunluğu, tək/cüt metilen sayı, bağlayıcı qrupun polyarlığı və aromatik nüvənin ölçüsü molekulun orta həndəsəsini və molekullararası qablaşmanı dəyişə bilər.
Bu tədqiqatda yalnız spacerin uzunluğu deyil, spacerin mərkəzindəki fosfor tərkibli bağlayıcının kimyəvi forması da dəyişdirilmişdir. 2(CTOn)P seriyası polyar fosfin turşusu qrupunu saxladığı halda, 2(CTOn)P1E seriyasında bu qrup metil fosfinat efirinə çevrilmişdir. Beləliklə, hidrogen rabitəsi yarada bilən fosfin turşusu ilə onun efirləşdirilmiş qarşılığının faza davranışına təsiri də müqayisə edilə bilir.
Enantiotropik və monotropik maye kristal fazalar arasındakı fərq nədir?
Enantiotropik maye kristal faza həm qızdırma, həm də soyutma dövründə termodinamik baxımdan əlçatan olduğu halda, monotropik faza yalnız temperatur skanının bir istiqamətində, çox vaxt soyutma zamanı metastabil şəkildə müşahidə olunur. Bu tədqiqatın sianoterfenil dimerləri N, SmA və SmE kimi zəngin enantiotropik fazalar göstərdiyi halda, müəlliflərin əvvəl bildirdiyi fosfin turşusu körpülü sianobifenil analoqlarında N və ya NTB davranışı əsasən monotropik olaraq müşahidə edilmişdir.
Bu fərq tədqiqatın əsas quruluş–xassə müqayisələrindən biridir. Sianoterfenil nüvəsinə əlavə olunan üçüncü fenil halqası konyuqə aromatik səthi genişləndirir və müəlliflər bunun π–π yığılmasını gücləndirdiyini irəli sürürlər. Nəticə yalnız faza keçid temperaturlarının yüksəlməsi deyil; molekulyar nizamın daha yüksək olduğu lamellyar SmA və xüsusilə SmE fazaları da meydana çıxır.
Sianoterfenil nüvəsi maye kristal faza davranışını niyə dəyişir?
Mənbə sianoterfenilin sianobifenildən daha geniş π-konyuqə aromatik səthə malik olmasının molekullararası π–π yığılma qarşılıqlı təsirlərini gücləndirdiyini və bunun daha yüksək faza keçid temperaturları ilə daha nizamlı mezofazaların yaranmasını dəstəklədiyini irəli sürür. Eyni güclü qarşılıqlı təsirlər həllolmanı da azaltdığından, faza sabitliyi baxımından faydalı olan bu struktur xüsusiyyəti sintez və təmizləmə baxımından əlavə çətinlik yaradır.
Buradakı mexanistik əlaqə mənbədə molekulyar quruluşla müşahidə olunan faza davranışının müqayisəsinə əsasən təklif edilir. Tədqiqat π–π qarşılıqlı təsir enerjilərini kvant-kimyəvi üsulla hesablamayıb və birbaşa kalorimetrik bağlanma enerjisi ölçməyib. Buna görə də “əlavə fenil halqasının enerji töhfəsi bu qədərdir” şəklində kəmiyyət nəticəsi çıxarmaq olmaz.
Sintez niyə birbaşa fosfin turşusu dimerindən başlamadı?
Sianoterfenil mezogenlərinin güclü yığılması son məhsulların geniş istifadə olunan üzvi həlledicilərdə son dərəcə aşağı həllolma qabiliyyətinə malik olmasına səbəb olmuşdur. Buna görə tədqiqatçılar əvvəllər sianobifenil seriyasına tətbiq etdikləri birbaşa sintetik marşrutu eyni şəkildə istifadə edə bilməmişlər.
Əsas mətndə verilən sintez axını dörd əsas mərhələdən ibarətdir. Əvvəlcə 4-bromo-4′-hidroksibifenil ilə uyğun ω-bromoalk-1-en arasında Williamson efirləşməsi aparılaraq terminal vinil qrupuna malik Br-BO(n)-ene prekursorları hazırlanmışdır. Daha sonra hipofosfor turşusu və AIBN təşəbbüskarından istifadə etməklə sərbəst radikal vasitəli hidrofosfinasiya nəticəsində 2(Br-BOn)P aralıq məhsulları əmələ gətirilmişdir.
Bu fosfin turşusu aralıq məhsulları metil yodidlə efirləşdirilmiş, bromobifenil ucları isə p-sianofenilboron turşusu ilə Suzuki birləşmə reaksiyasına cəlb edilərək sianoterfenil tərkibli 2(CTOn)P1E metil fosfinat dimerləri alınmışdır. Son mərhələdə metil fosfinat qrupunun dealkilləşdirilməsi aparılaraq 2(CTOn)P fosfin turşusu dimerlərinə keçilmişdir.
Əsas məqalə ətraflı preparativ proseduru və bütün analitik spektrləri Supporting Information-a həvalə edir. Buna görə Verianla əsas PDF-də göstərilməyən reagent miqdarlarını və ya reaksiya müddətlərini tamamlamır.
2(CTO11)P1E quruluşu necə təsdiqləndi?
Metil efirləşdirilmiş 2(CTO11)P1E nümunəsinin ^1H NMR siqnalları gözlənilən kimyəvi sürüşmələr və inteqral nisbətləri ilə uyğun olmuşdur. Fosfinat metil protonlarının fosforla üç rabitə üzərindən spin-spin qarşılıqlı təsiri səbəbindən xarakterik dublet siqnal yaratdığı bildirilmişdir.
^31P NMR-də təxminən 59,8 ppm-də tək fosfor rezonansının müşahidə edilməsi simmetrik ikitərəfli birləşmə məhsulunu dəstəkləmiş və nəzərəçarpan fosfor tərkibli yan məhsulların olmadığı kimi şərh edilmişdir.
Fosfin turşusu formasındakı 2(CTOn)P birləşmələri isə geniş istifadə olunan deyterləşdirilmiş həlledicilərdə son dərəcə aşağı həllolma səbəbindən ^1H NMR-də istifadə edilə bilən məhsul siqnalları verməmişdir. Mənbə düzgün tərkibin tam xarakterizə edilmiş metil efir prekursorları və sonrakı termal/faza davranışı ilə birlikdə təmin edildiyini bildirir.
Şaxələnmiş üç-mezogenli yan məhsul niyə vacibdir?
Şaxələnmiş üç-mezogenli yan məhsul sərbəst radikal vasitəli hidrofosfinasiyanın hədəf ikiqollu dimerdən başqa üçüncü mezogen daşıyan yaxın struktur quruluşlu çirkləndirici yarada biləcəyini göstərir; bu çirkləndirici hədəf məhsula bənzər termal və maye kristal davranışı göstərə bildiyindən, kifayət qədər xarakterizə edilmədikdə faza təyinatlarını və quruluş–xassə şərhlərini çaşdıra bilər.
Yan məhsulun üç mezogen daşıdığı necə müəyyən edildi?
^1H NMR-də fenoksi qrupuna qonşu metilen protonlarının siqnalları ilə fosfinat metil qrupunun siqnalları arasındakı inteqral nisbət təxminən 6:3-dür. Mənbə bunu bir metil fosfinat qrupuna qarşı üç bromobifenil vahidinin mövcudluğu kimi şərh edir; hədəf dimerdə isə iki bromobifenil vahidi gözlənilir.
^31P NMR rezonansının hədəf dimerdəki qiymətə yaxın qalması fosfor mərkəzinin əsas kimyəvi mühitinin böyük ölçüdə qorunduğunu dəstəkləmişdir. Şaxələnmənin əsas sübutu ^13C NMR ilə DEPT 135° kombinasiyasından əldə edilmişdir.
Fosfora birbaşa bağlı iki metilen karbonunda təxminən 89 Hz-lik 1JC–P spin-spin qarşılıqlı təsiri müəyyən edilmiş, DEPT 135°-də bu siqnalların mənfi olması CH₂ xarakterini təsdiqləmişdir. Bunun əksinə, təxminən 32,3 ppm-dəki b2 siqnalının DEPT 135°-də müsbət olması və digər struktur məlumatları bu karbonun metil deyil, metin, yəni CH şaxələnmə mərkəzi olduğunu dəstəkləmişdir.
Son quruluş yüksək ayırdetməli kütlə spektrometriyası ilə də yoxlanılmışdır: [M+H]+ üçün C70H93Br3O5P+ hesablanmış m/z qiyməti 1285,4264, eksperimental qiymət isə 1285,4258-dir.
Təklif olunan yan reaksiya necə baş verir?
Normal hidrofosfinasiya yolunda radikal aralıq növ terminal alkenlə reaksiyaya girdikdən sonra hidrogen atomu ötürülməsi ilə sonlanır. Mənbənin təklif etdiyi yan reaksiyada isə bu aralıq radikal sonlanmazdan əvvəl ikinci terminal alkenə hücum edir. Beləliklə, fosfin turşusu körpüsünün β-mövqeyinə bağlı əlavə alkil–mezogen qolu yaranır və iki mezogen əvəzinə üç mezogen daşıyan şaxələnmiş yan məhsul meydana çıxır.
Bu mexanizm birbaşa zaman-həllolmalı radikal spektroskopiyası ilə izlənməmişdir; quruluşu dəqiqləşdirilmiş yan məhsulun rabitə düzülüşündən çıxarılan və sərbəst radikal hidrofosfinasiya kimyası ilə uyğun mexanistik şərhdir.
Termal sabitlik
| Birləşmə | Körpü forması | Spacer | T5% |
|---|---|---|---|
| 2(CTO6)P | Fosfin turşusu | 6 metilen | 334,1 °C |
| 2(CTO11)P | Fosfin turşusu | 11 metilen | 357,3 °C |
| 2(CTO6)P1E | Metil fosfinat | 6 metilen | 361,5 °C |
| 2(CTO11)P1E | Metil fosfinat | 11 metilen | 389,6 °C |
Efirləşdirilmiş törəmələr müvafiq fosfin turşusu dimerləri ilə müqayisədə təxminən 30 K daha yüksək termal parçalanma temperaturu göstərmişdir.
Mənbə 10 °C/dəqiqə DSC skanında yüksək temperaturda uzunmüddətli qalmanın qismən parçalanmaya səbəb olduğunu bildirir. Faza keçidlərini parçalanmadan mümkün qədər ayırmaq üçün əsas DSC təcrübələri 30 °C/dəqiqə qızdırma/soyutma sürətində aparılmış və yuxarı temperatur təxminən 320 °C ilə məhdudlaşdırılmışdır.
Bu tədqiqatda SmA və SmE fazaları necə fərqləndirildi?
SmA və SmE fazaları yalnız DSC piklərinə əsasən deyil, polyarizə olunmuş optik mikroskopiya teksturaları və SAXS/WAXS səpilmə nümunələri birlikdə istifadə edilərək təyin olunmuşdur; SmA lamellyar nizamı saxladığı halda müstəvi daxilində molekulyar nizam nisbətən zəifdir, SmE isə geniş-bucaq sahəsində aydın Bragg pikləri verən daha nizamlı düzbucaqlı molekulyar qablaşma nümayiş etdirir.
SAXS/WAXS-da lamellyar təkrarlanma məsafəsi səpilmə vektoru vasitəsilə:
\[ d=\frac{2\pi}{q} \]
münasibəti ilə hesablanmışdır. Burada d laylararası təkrarlanma məsafəsini, q isə nm−1 vahidində səpilmə vektorunun qiymətini ifadə edir. q artdıqca eyni tərtibli lamellyar pikin uyğun gəldiyi d məsafəsi azalır.
2(CTO11)P: SmA-dan SmE-yə sıxlaşan laylar
2(CTO11)P-nin SmA fazasında birinci tərtibli lamellyar pik q=1,60 nm−1-dədir və bu, təxminən d=3,93 nm lay məsafəsinə uyğundur. SmE fazasına keçdikdə pik q=1,70 nm−1-ə sürüşür və d təxminən 3,69 nm-ə azalır.
Eyni zamanda q=13,8; 15,5 və 19,3 nm−1-də üç geniş-bucaq piki meydana çıxır. Mənbə bu pikləri müvafiq olaraq (110), (200) və (210) əksolunmaları kimi təyin edir və onları a=0,81 nm, b=0,55 nm ölçülü düzbucaqlı molekulyar qəfəslə əlaqələndirir.
Bu eyni vaxtlı aşağı-bucaq və geniş-bucaq dəyişiklikləri SmE-nin SmA ilə müqayisədə daha nizamlı və daha sıx qablaşmış “soft crystal” xüsusiyyəti daşıdığını dəstəkləyir.
2(CTO11)P-nin temperaturla faza ardıcıllığı
Soyutma zamanı DSC üç ekzotermik xüsusiyyət göstərmişdir: 284,7 °C, 246,6 °C və 222,2 °C. POM və SAXS/WAXS birlikdə qiymətləndirildikdə 284,7 °C I→SmA, 222,2 °C isə SmA→SmE keçidi kimi təyin olunmuşdur.
246,6 °C-dəki kiçik ekzotermik pikdə POM teksturası və SAXS/WAXS faza xarakteri dəyişməmişdir. Buna görə mənbə ΔH=2,43 J/g ölçülü hadisəni yeni mezofaza kimi deyil, spacer və ya fosfin turşusu qrupları arasındakı hidrogen rabitələrində lokal yenidən düzülmə ehtimalı ilə izah edir.
Spacer uzunluğunun təsiri
6 metilenli 2(CTO6)P yalnız enantiotropik nematik faza göstərdiyi halda, 11 metilenli 2(CTO11)P SmA və SmE fazalarına keçir. Mənbə bu müqayisəni uzun elastik spacerin lamellyar qablaşmanı və daha yüksək nizamlı smektik fazanın yaranmasını asanlaşdırması kimi şərh edir.
Fosfin turşusu qrupunun səth istiqamətlənməsinə təsiri
2(CTO6)P-nin nematik fazasında POM altında öz-özünə qaranlıq sahənin yaranması və yüngül mexaniki kəsmə ilə yenidən ikiqat sınmalı görüntüyə çevrilməsi homeotropik istiqamətlənməyə işarə etmişdir. Mənbə bunu fosfin turşusu qrupu ilə şüşə səthindəki polyar/hidroksil qrupları arasındakı hidrogen rabitəsi və elektrostatik qarşılıqlı təsirlərlə əlaqələndirir.
Metil efirləşdirilmiş 2(CTO6)P1E-də isə nematik Schlieren teksturası uzunmüddətli tavlamadan sonra belə öz-özünə qaranlıq homeotropik vəziyyətə keçməmişdir. Bu müqayisə fosfin turşusu qrupunun metil fosfinata çevrilməsinin səthlə qarşılıqlı təsir formasını dəyişdirdiyini göstərir.
2(CTO11)P1E: ən zəngin mezofaza ardıcıllığı
Dörd material arasında 2(CTO11)P1E ən müxtəlif faza davranışını göstərmişdir. İlk soyutmada üç ekzotermik DSC piki müvafiq olaraq 221,6, 203,6 və 150,7 °C-də müşahidə edilmiş; bunlar I→N, N→SmA və SmA→SmE keçidləri kimi təyin olunmuşdur.
N fazasında tipik Schlieren teksturası görünür. Təxminən 204 °C-dən aşağıda SmA fazasına daxil olduqda homeotropik qaranlıq tekstura yaranır; yüngül kəsmə altında müvəqqəti dənəvər ikiqat sınmalı tekstura meydana çıxır və təzyiq götürüldükdə yenidən qaranlıq vəziyyətə qayıdır. Daha aşağı temperaturda SmE-yə keçidlə mozaik ikiqat sınmalı tekstura yaranır.
SAXS/WAXS-a görə 2(CTO11)P1E-nin SmA fazasında d=4,16 nm olan lay məsafəsi SmE-də d=3,61 nm-ə azalır. Eyni SmE fazasında 6 metilenli 2(CTO6)P1E-nin d qiyməti təxminən 2,50 nm-dir; beləliklə spacer uzunluğu artdıqca lay periodunun böyüdüyü görünür.
Tədqiqatın Metodu və Nəticələri
Xarakterizasiya infrastrukturu
| Metod | Cihaz / şərt | Elmi rol |
|---|---|---|
| 1H, 13C, 31P NMR | Bruker AVANCE III, 400 MHz; CDCl₃; 25 °C; TMS daxili standart | Molekulyar quruluşun və fosfor mühitinin təsdiqlənməsi |
| DEPT 135° | 13C NMR əsasında | CH/CH₃ ilə CH₂ siqnallarının ayrılması və şaxələnmə nöqtəsinin müəyyən edilməsi |
| HR-MS | Thermo Scientific Q Exactive; APCI; 100–1500 Da | Molekulyar tərkibin yüksək dəqiqlikli kütlə təsdiqi |
| TGA | Mettler-Toledo TGA/DSC 1; 30 °C/dəqiqə | %5 kütlə itkisi temperaturunun müəyyən edilməsi |
| DSC | Mettler-Toledo DSC 1; əsas analiz 30 °C/dəqiqə | Termal faza keçidlərinin və entalpi dəyişikliklərinin müəyyən edilməsi |
| POM | Çarpaz polyarizator; Leitz-350 qızdırma masası; Nikon D3100 | Mezofaza teksturası və clearing point müşahidəsi |
| SAXS/WAXS | Anton Paar SAXSess mc2; 40 kV, 50 mA; q=0,06–29 nm⁻¹; Cu-Kα λ=0,1542 nm | Laylı nizamın və molekulyar qəfəsin müəyyən edilməsi |
Əsas faza keçidləri
| Birləşmə | Qızdırma | Soyutma | Əsas şərh |
|---|---|---|---|
| 2(CTO6)P | Cr → 254,9 °C → N → təxminən 350 °C → I | I → təxminən 350 °C → N → 241,4 °C → Cr | Yalnız enantiotropik N; təxminən 350 °C clearing point POM-dan |
| 2(CTO11)P | SmE → 224,7 °C → SmA → 287,5 °C → I | I → 284,7 °C → SmA → 222,2 °C → SmE; 246,6 °C-də fazanı dəyişməyən kiçik ekzoterm | Uzun spacer SmA və SmE əmələ gətirir |
| 2(CTO6)P1E | SmE → 175,3 °C → N → 268,2 °C → I | I → 261,2 °C → N → 159,7 °C → SmE | Efirləşmədən sonra N + SmE |
| 2(CTO11)P1E | SmE → 157,7 °C → SmA → 206,7 °C → N → 224,2 °C → I | I → 221,6 °C → N → 203,6 °C → SmA → 150,7 °C → SmE | Dörd nümunə arasında ən zəngin enantiotropik faza ardıcıllığı |
Cədvəldəki faza keçid temperaturları mənbədə ilk soyutma və ikinci qızdırma DSC dövrlərindən götürülmüşdür. 2(CTO6)P-nin təxminən 350 °C izotroplaşma nöqtəsi yüksək temperaturdakı parçalanma səbəbindən DSC ilə etibarlı şəkildə müəyyən edilə bilməmiş və POM müşahidəsi əsasında bildirilmişdir.
Faza keçid entalpiyaları
2(CTO6)P üçün qızdırmada Cr→N keçidi 254,9 °C-də ΔH=−11,47 J/g, soyutmada N→Cr keçidi 241,4 °C-də ΔH=10,19 J/g olaraq bildirilmişdir.
2(CTO11)P üçün qızdırmada SmE→SmA 224,7 °C-də ΔH=−12,45 J/g, SmA→I 287,5 °C-də ΔH=−16,37 J/g-dir. Soyutmada I→SmA 284,7 °C-də ΔH=11,40 J/g, SmA→SmE 222,2 °C-də ΔH=11,68 J/g olaraq verilmişdir. 246,6 °C-dəki kiçik hadisənin ΔH qiyməti 2,43 J/g-dir.
2(CTO6)P1E üçün qızdırmada SmE→N 175,3 °C-də ΔH=−23,28 J/g və N→I 268,2 °C-də ΔH=−4,29 J/g-dir. Soyutmada I→N 261,2 °C-də ΔH=3,47 J/g; N→SmE 159,7 °C-də ΔH=23,26 J/g tapılmışdır.
2(CTO11)P1E üçün qızdırmada SmE→SmA 157,7 °C-də ΔH=−15,78 J/g, SmA→N 206,7 °C-də ΔH=−0,53 J/g və N→I 224,2 °C-də ΔH=−3,56 J/g-dir. Soyutmada uyğun keçidlər 221,6 °C-də ΔH=2,99 J/g, 203,6 °C-də ΔH=0,48 J/g və 150,7 °C-də ΔH=14,37 J/g olaraq bildirilmişdir.
SAXS/WAXS ilə lay məsafəsi
| Birləşmə / faza | Birinci tərtibli q | d = 2π/q | Şərh |
|---|---|---|---|
| 2(CTO11)P / SmA | 1,60 nm⁻¹ | 3,93 nm | Daha boş lamellyar SmA qablaşması |
| 2(CTO11)P / SmE | 1,70 nm⁻¹ | 3,69 nm | Daha kompakt SmE nizamı |
| 2(CTO6)P1E / SmE | 2,51 nm⁻¹ | 2,50 nm | Qısa spacer səbəbindən daha kiçik lay periodu |
| 2(CTO11)P1E / SmA | 1,51 nm⁻¹ | 4,16 nm | Efirləşdirilmiş uzun spacerli SmA |
| 2(CTO11)P1E / SmE | 1,74 nm⁻¹ | 3,61 nm | SmA ilə müqayisədə sıxlaşmış SmE layları |
Tədqiqatın dəstəklədiyi nəticə
Tədqiqat fosfin turşusu və ya metil fosfinat körpü qrupuna malik sianoterfenil dimerlərin yüksək termal sabitliklə yanaşı enantiotropik N, SmA və SmE fazaları yarada bildiyini eksperimental olaraq dəstəkləyir. Spacer uzunluğu və fosfin turşusu qrupunun efirləşməsi mezofaza müxtəlifliyini və qablaşma formasını nəzərəçarpacaq dərəcədə dəyişdirir.
Tədqiqat həmçinin sianoterfenil nüvəsinin əvvəlki sianobifenil analoqları ilə müqayisədə daha yüksək keçid temperaturları və daha nizamlı mezofazalarla əlaqəli olduğunu göstərir. Bunun izahı kimi genişlənmiş π-konyuqasiya və güclənmiş π–π yığılması təklif olunur.
Şaxələnmiş üç-mezogenli yan məhsulun NMR, DEPT və HR-MS ilə ətraflı müəyyənləşdirilməsi sərbəst radikal hidrofosfinasiya reaksiyasında hədəfdən kənar şaxələnmənin hansı struktur formada baş verə biləcəyinə dair birbaşa struktur sübutu təqdim edir.
Tədqiqatın dəstəkləmədiyi nəticə
Tədqiqat bu maye kristal dimerlərin hər hansı kommersiya ekranında, sensorda, fotonik qurğuda və ya keçid sistemində üstün performans göstərdiyini sübut etmir. Dielektrik anizotropiya, özlülük, elektro-optik cavab müddəti, hədd gərginliyi, optik keçiricilik və ya cihaz ömrü ölçülməmişdir.
π–π yığılmasının güclənməsi mənbədə quruluş–faza əlaqəsini izah etmək üçün təklif edilmişdir; qarşılıqlı təsir enerjiləri birbaşa hesablanmamış və ya eksperimental olaraq ayrıca kəmiyyətləşdirilməmişdir.
Əvvəlki sianobifenil seriyası bu məqalədə yeni paralel nəzarət dəsti kimi yenidən sintez edilərək ölçülməmişdir; müqayisə müəlliflərin daha əvvəl dərc etdirdiyi seriyaya əsaslanır.
Tədqiqat laboratoriya miqyasında molekulyar sintez və fiziki-kimyəvi xarakterizasiya işidir. Uzunmüddətli cihaz sabitliyi, sənaye sintezinin miqyaslandırılması və tətbiq xərci qiymətləndirilməmişdir.
Mənbə və Metod Qeydi
Orijinal tədqiqat: Cyanoterphenyl-Based Liquid Crystal Dimers Functionalized with a Phosphinic Acid Bridging Group.
Müəlliflər: Dalin Wang; Mingyang Yan; Fang Chen; Jianjia Huang; Dongzhong Chen.
Məsul müəllif: Dongzhong Chen.
Qurum: Key Laboratory of High Performance Polymer Materials and Technology of Ministry of Education; State Key Laboratory of Analytical Chemistry for Life Science; School of Chemistry and Chemical Engineering, Nanjing University, Nanjing, China.
Jurnal: Chemistry.
Nəşriyyatçı: MDPI.
Biblioqrafik qeyd: Chemistry, 2026, 8(5), Məqalə 62.
DOI: 10.3390/chemistry8050062.
Nəşr tarixi: 4 may 2026.
Qəbul / reviziya / təsdiq: 31 mart 2026 / 24 aprel 2026 / 30 aprel 2026.
Məqalə növü: Article; eksperimental üzvi sintez və termotrop maye kristal material xarakterizasiyası.
Xüsusi buraxılış: Materials with Liquid–Crystalline Properties—Structure, Stimuli Responsiveness and Functionality.
Lisenziya: Creative Commons Attribution (CC BY). Yüklənmiş PDF-də lisenziyanın versiya nömrəsi ayrıca göstərilmədiyi üçün versiya nömrəsi təxmin edilməmişdir.
Tədqiq olunan əsas birləşmələr: 2(CTO6)P, 2(CTO11)P, 2(CTO6)P1E və 2(CTO11)P1E.
Əsas sintez yanaşması: Williamson efirləşməsi → sərbəst radikal vasitəli hidrofosfinasiya → metil efirləşmə → Suzuki birləşməsi → fosfin turşusu dimerləri üçün dealkilləşmə.
Ətraflı sintez sərhədi: Əsas PDF ətraflı sintez prosedurlarını və geniş spektral xarakterizasiyanı Supporting Information-a yönləndirir. Verianla yüklənmiş əsas PDF-də olmayan preparativ detalları tamamlamamışdır.
Əsas struktur metodları: 1H, 13C və 31P NMR; DEPT 135°; HR-MS.
Əsas termal/faza metodları: TGA, DSC, POM və SAXS/WAXS.
DSC metodu: Əsas faza xarakterizasiyası 30 °C/dəqiqə skan sürətində aparılmışdır. Daha aşağı 10 °C/dəqiqə sürətində yüksək temperaturda uzunmüddətli qalmanın parçalanma yaratdığı bildirilmişdir.
SAXS/WAXS şərtləri: Anton Paar SAXSess mc2; 40 kV; 50 mA; q=0,06–29 nm⁻¹; Cu-Kα, λ=0,1542 nm.
Əsas material nəticəsi: 2(CTO6)P yalnız enantiotropik N fazası göstərdiyi halda; 2(CTO11)P SmA və SmE; 2(CTO6)P1E N və SmE; 2(CTO11)P1E isə N, SmA və SmE fazalarını göstərmişdir.
Termal sabitlik: T5% qiymətləri müvafiq olaraq 334,1; 357,3; 361,5 və 389,6 °C-dir.
Mühüm analitik nəticə: Hidrofosfinasiya yan məhsulu üç pro-mezogen daşıyan şaxələnmiş quruluş kimi ^1H/^13C/^31P NMR, DEPT 135° və HR-MS kombinasiyası ilə müəyyən edilmişdir.
Maliyyələşdirmə: National Natural Science Foundation of China, qrant nömrələri 52273181 və 21875098; qismən dəstək Engineering Research Center of Photoresist Materials (MOE).
Məlumatların əlçatanlığı: Tədqiqatın orijinal töhfələrinin məqalə və Supporting Information daxilində olduğu, əlavə sualların məsul müəllifə ünvanlana biləcəyi bildirilmişdir.
Maraqlar toqquşması: Müəlliflər rəqabət aparan maliyyə maraqlarının olmadığını bildirmişlər.
Müəllif töhfələri: Konseptuallaşdırma D.C. və D.W.; metod D.W., M.Y., F.C. və D.C.; proqram təminatı D.W.; doğrulama M.Y., F.C. və D.C.; formal analiz D.W. və D.C.; tədqiqat D.W., M.Y., F.C. və J.H.; resurslar D.C.; məlumat kurasiyası D.W.; ilkin layihə D.W. və D.C.; nəzərdən keçirmə/redaktə bütün müəlliflər; nəzarət, layihə idarəçiliyi və maliyyələşdirmənin əldə edilməsi D.C.
Əsas metodoloji məhdudiyyətlər: Ətraflı preparativ metodların əsas PDF əvəzinə Supporting Information-da verilməsi; bəzi fosfin turşusu dimerlərinin son dərəcə aşağı həllolması səbəbindən birbaşa məhlul NMR xarakterizasiyasının məhdud olması; yüksək temperaturdakı qismən parçalanmanın xüsusilə 2(CTO6)P-nin clearing point DSC ölçməsinə mane olması; əvvəlki sianobifenil analoqları ilə müqayisənin bu tədqiqat daxilində eyni vaxtlı nəzarət təcrübəsi olmaması; π–π qarşılıqlı təsir gücünün birbaşa hesablanmaması; elektro-optik və ya cihaz səviyyəsində tətbiq sınağının olmaması.
Vizual istifadə qeydi: Scheme 1 sintetik əlaqələri semantik baxımdan ekvivalent, lakin qrafik olaraq müstəqil Verianla sintez axını şəklində yenidən qurula bilər. DSC və SAXS/WAXS nəticələri mənbə rəqəmləri ilə orijinal qrafik/cədvələ çevrilə bilər. POM və NMR/HR-MS təsvirləri eksperimental sübut olduğundan generativ şəkildə təqlid edilməməlidir.
Verianla Live: Dörd birləşmənin faza yolları və keçid temperaturları Live Compare/Live Data üçün; N→SmA→SmE nizam artımı, q→d əlaqəsi və layların sıxlaşması sabit-parametrli Live Process üçün uyğundur.
Şərh yazın
E-poçt ünvanınız yayımlanmayacaq. Məcburi sahələr * ilə işarələnib