[发明专利]一种烷基联苯端基含希夫碱结构光磁可控液晶化合物及其合成方法

说明书

技术领域

本发明属于材料化学和精细化工技术领域，涉及一种烷基联苯端基含希夫碱结构光磁可控液晶化合物及其合成方法。

背景技术

液晶作为一种特殊的物质状态，广泛用于显示器、检测器、传感器以及化学分析检测等领域，亦可利用它的有序性实现物质的分离、纯化等。液晶分子具有旋光性，具有棒状或盘状结构的液晶分子在电场中可呈现有序排列，从而实现液晶显示或其它应用性能。

各国科学家在不断探索保留分子液晶性的同时，期望可以通过分子改造和设计，合成出性能更优越、用途更广泛的多功能材料。特别是如何使液晶分子在保持其光电性能的同时兼有磁学性能，已引起液晶学术界的关注，这是由于该类化合物具有的顺磁性可以使分子在磁场中有序排列，有可能实现磁数据的存储及磁条件下的显示（Chem.Rev.,Vol.102,P2303-2345,2002.）。而对于分子中同时具有磁性基团和光敏基团的小分子液晶的系统合成和性能研究未见报道。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种烷基联苯端基含希夫碱结构光磁可控液晶化合物及其合成方法，该化合物能够将液晶性、磁性及光敏性集于一身，能够通过光控、磁控实现材料液晶性转变的新型液晶材料。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种烷基联苯端基含希夫碱结构光磁可控液晶化合物，该化合物的名称为2,2,6,6-四甲基-4-(4-(4-(4-(4-烷基苯基)苯酰氧)苯偶氮)苄叉亚氨基)哌啶氧自由基，化学结构如下：

其中，R为烷基。

所述的R为C₁～C₅的直链烷基。

一种烷基联苯端基含希夫碱结构光磁可控液晶化合物的合成方法，包括以下步骤：

将4’-烷基联苯-4-甲酸通过亚硫酰氯进行酰氯化，酰氯化的产物与4’-羟基偶氮苯-4-甲醛发生酯化反应，酯化反应得到的产物与4-NH₂-TEMPO进行希夫碱反应，得到烷基联苯端基含希夫碱结构光磁可控液晶化合物；

所述的4’-烷基联苯-4-甲酸为4’-甲基联苯-4-甲酸、4’-乙基联苯-4-甲酸、4’-丙基联苯-4-甲酸、4’-丁基联苯-4-甲酸或4’-戊基联苯-4-甲酸。

进一步，包括以下步骤：

1）将4’-烷基联苯-4-甲酸和亚硫酰氯按照1:1～2.5的摩尔比置于反应容器中，再加入DMF和甲苯作为溶剂，在室温下反应至少2h，酰氯化反应结束后减压蒸馏除去反应液中的混合溶剂，反应得到4’-烷基联苯-4-甲酰氯；

2）将与4’-烷基联苯-4-甲酸摩尔比为1:0.8～1.2的4’-羟基偶氮苯-4-甲醛溶解于二氯甲烷后加入到反应容器中，并加入三乙胺，然后在冰浴条件下加入步骤1）制备的4’-烷基联苯-4-甲酰氯，然后室温条件下搅拌反应至少8h，酯化反应结束后减压蒸馏除去二氯甲烷，得到4’-(4’-(4’-烷基苯基)苯酰氧)偶氮苯-4-甲醛；

3）将步骤2）得到的4’-(4’-(4’-烷基苯基)苯酰氧)偶氮苯-4-甲醛和4-NH₂-TEMPO按照1:0.8～1.2的摩尔比到加入反应容器中，加入甲苯作为溶剂，并加入乙酸催化，加热至100～120℃回流反应至少2h，反应完成后，减压蒸馏除去甲苯，得到2,2,6,6-四甲基-4-(4-(4-(4-(4-烷基苯基)苯酰氧)苯偶氮)苄叉亚氨基)哌啶氧自由基。

所述步骤1）中DMF和甲苯的体积比为1～1.5：50；每0.01mol的4’-烷基联苯-4-甲酸加入40～80mL的甲苯。

所述的步骤2）中每0.01mol的4’-羟基偶氮苯-4-甲醛加入1～5mL的三乙胺；

4’-烷基联苯-4-甲酰氯先溶解到二氯甲烷后再加入进行反应。

所述在步骤2）得到4’-(4’-(4’-烷基苯基)苯酰氧)偶氮苯-4-甲醛之后还将其分别用质量浓度为2～5%的氢氧化钠溶液和水洗涤，再用四氢呋喃重结晶。

所述的步骤3）中每0.01mol的4’-(4’-(4’-烷基苯基)苯酰氧)偶氮苯-4-甲醛加入100～120mL的甲苯；

在回流反应中还补充加入乙酸。

所述的步骤3）得到2,2,6,6-四甲基-4-(4-(4-(4-(4-烷基苯基)苯酰氧)苯偶氮)苄叉亚氨基)哌啶氧自由基之后，还用四氢呋喃重结晶。

所述的烷基联苯端基含希夫碱结构光磁可控液晶化合物在制备液晶材料中的应用。