Влияние вариации молекулярной структуры дискотических производных фталоцианина, инозитола, бензола и органических растворителей на лиотропный мезоморфизм их бинарных систем

• Автор: Смирнова, Антонина Игоревна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 176 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. Обзор литературы.

1.1. Основные типы лиотропных жидкокристаллических фаз. В

1.2. Жидкие кристаллы дискотических мезогенов.

1.2.1. Термотропный мезоморфизм дискотических

мезогенов.

1.2.2. Термотропные жидкокристаллические свойства дискотических металломезогенов.

1.2.2.1. Производные фталоцианина и его металлокомплексов.

1.2.2.2. Производные порфирина и их мсталлокомплексов.

1.2.2.3. Производные мсталлокомплексов тетраазапорфи

рина.
1.2.2.4. Производные теграпиразинопорфиразина.
1.2.3. Лиотропный мезоморфизм дискотических
мезогенов.
1.2.3.1. Лиотропный мезоморфизм водных систем дискотических мезогенов.
1.2.3.2. Лиотропные жидкие кристаллы в нсводных растворах.
ГЛАВА II. Материалы и методы.
2.1. Исследуемые вещества и растворители.
2.2. Методы исследования и ошибки измерений.
ГЛАВА III. Амфотропныс свойства производных фталоцианина.
3.1. Тетра4лалкоксикарбонилфталоцианины меди.
3.2. Медный комплекстетрадецилтиофталоцианина.
3.3. Октаоктилоксизамещенные фталоцианины.
ГЛАВА IV. Лиотропный мезоморфизм немакроциклических дискотических
мезогенов. ЮЗ
Введение
Жидкие кристаллы ЖК по степени упорядочения структуры занимают промежуточное положение между изотропной жидкостью и четко организованным кристаллическим состоянием. Их принято разделять на два основных класса термотропные жидкие кристаллы, которые возникают в чистом веществе при изменении температуры, и лиотропные жидкие кристаллы, представляющие собой многокомпонентные системы, которые образуются в зависимости от состава смеси и от температуры.
В основном термотропные ЖК применяют в электрооптических дисплеях, температурных сенсорах, селективных отражающих элементах 1. Лиотропные системы используются в процессах химической очистки, косметической и пищевой промышленности, в качестве шаблонов для мезопорных материалов и служат модельными системами для изучения функционирования биологических объектов например, биомембран 1.
Если термотропный мезоморфизм изучается уже более 0 лет, а с х годов нашего века очень интенсивно, то лиотропный, несмотря на длительнуто историю, оставался долгое время вне сферы интересов физиков и химиков. Возникшая как независимая ветвь, наука о лиотропных жидких кристаллах на этапах своего развития встречается с теми же проблемами, что и изучение термотропных мезогенов. Причем решение этих вопросов осложнено тем, что формирование лиомезофаз осуществляется не молекулами, а микрогетерогенными термодинамически устойчивыми структурами 2.
В конце х начале х годов XX века лиотропный мезоморфизм был обнаружен у мезогенов амфифильной природы дискогичсской формы 2 эго так называемые дискотические дискообразные мезогены или дискотики. Их молекулы имеют симметричную разветвленную форму, которую условно можно представить в виде плоского диска.
Дискотические ЖК ДЖК сравнительно новый тип мезоморфных веществ, пока еще не нашедший такого широкого применения, как классические планкообразные мезогены, но представляющий значительный интерес не только для развития теории мезоморфизма, но и для прикладных исследований. Особенность надмолекулярной структуры дискообразных соединений открывает новые возможности в использовании их в качестве одномерных проводников, неподвижных фаз в хроматографии, новых типов присадок к смазочным маслам, высокотемпературных сверхпроводников, а также для понимания процессов формирования высокопрочного кокса из мезофазы.
Актуальность


Выделяют две основные хромонические мезофазы, которые обозначают как Ы и Мфазы рис. Свое название эти фазы получили изза сходства оптических текстур, которые они проявляют при наблюдении в поляризованном свете Мфаза обычно представлена шлирентекстурой, характерной для термотропной нематики, а Мфаза показывает зернистую или текстуру паркетной кладки, типичные для гексагональной средней фазы мыл . Рис. Схема формирования 1 и М2 фаз хромонического типа по Т. Эттвуд . Рентгеносгруктурный анализ подтвердил, что в Кфазе присутствует ориентационный порядок колонок, а в более высококонцентрированной Мфазе эти колонки имеют двумерноупорядоченну гексагональную упаковку . Необходимым условием для образования хромонических мезофаз считают наличие у молекул довольно обширных ароматических районов, которые способствуют стопированию в колонки, а также солюбилизирующих боковых групп, которые позволяют колонкам растворяться в растворителе. В таких случаях Дж. Лидон вводит понятие фазы. По его мнению фаза возникает, когда эффективное сечение колонн близко к окружности, что позволяет колоннам вращаться относительно друг друга более или менее независимо. Если же эффективное сечение колонн планкообразное прямоугольное, то вращение затруднено. В этом случае возникает четкая граница между М фазами. Как указано Дж. Лидоном , классическая хромоническая фазовая диаграмма рис. Отличие может быть объяснено различным типом молекулярной агрегации. Для традиционных АФ при определенной температуре и давлении каждая мезофаза имеет оптимальный состав, соответствующий более или менее выраженному пику на фазовой диаграмме. Для хромонических систем наблюдается иная картина. Последовательность фаз на фазовой диаграмме связана не со строительством мицелл, их разрушением и возникновением вновь в другой форме, а с прогрессирующим нарастанием порядка сначала агрегация в колонны, а затем повышение уровня упорядочения этих колонн на что указывает возрастание температуры просветления. Обычно точки просветления легко обнаруживаются при помощи оптической микроскопии, поскольку вес известные хромонические мезофазы двулучепреломляют. Границу же фазового перехода кристалл Сг мезофаза часто довольно трудно определить оптически, но она легко обнаруживается рентгеноструктурными исследованиями. Дж. Лидон отмечает парадоксальное свойство стандартной хромонической фазовой диаграммы при нагреве район фазы граница II переходит в М, т. Следует отмстить, что эти две мезофазы имеют не одинаковый состав М фаза более концентрированная, чем . М, а при еще более высоких температурах твердый кристалл. Также отмечается, что в отдельной узкой концентрационной области на рис. М I I I. Температура С
Коицмпрацня вее. Рис. Схема классической хромонической фазовой диаграммы по Дж. В монографии 2 высказывается мнение, что обособление лиотропных хромонических фаз в отдельный класс не носит обоснованного характера. Это аргументируется тем, что отмечена аналогия между хромонической Ыфазой и лиотропной нематикой каламитного типа по общему строению агрегата в виде цилиндров, с точки зрения симметрии центры тяжести надмолекулярных агрегатов расположены беспорядочно, а также наблюдается идентичность как оптических текстур нитевидная или шлирен, так и рентгенограмм. Мфаза хромонического типа, являющаяся гексагональным упорядочением вытянутых стержнеобразных агрегатов дискотических молекул, по своей структурной организации, текстурным и рентгенографическим данным близка к гексагональным фазам амфифштьных молекул. В последнее время особый интерес представляют ассоциативные процессы у макроциклических соединений, молекулы которых со структурнохимических позиций обладают дискотической формой. Этот интерес в частности вызван тем, что макроциклические соединения, в том числе синтетические и природные красители и биологически активные вещества, нашли широкое применение в народном хозяйстве. Тродищк нино. Рис. Схема возможных структур агрегатов, формируемых 1радиционными и дискотическими амфифилами в воде, и их упаковка в мезофазах . В обобщение выше изложенного на Рис. Н. Боден .