Взаимосвязь "структура-свойство" жидкокристаллических азотсодержащих гетероциклических соединений

• Автор: Шестакова, Розалия Габдулахатовна
• Шифр специальности: 02.00.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 145 с.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ МЕТОДАМИ КОМПЬЮТЕРНОЙ ХИМИИ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Структура молекулы и мезоморфизм

1.1.1. Жидкокристаллическое состояние вещества

1.1.2. Классификация жидких кристаллов

1.1.3. Структура молекул, образующих жидкие кристаллы

1.2. Гетероциклические жидкие кристаллы

1.2.1. Мезоморфные свойства азотсодержащих гетероциклических трехкольчатых соединений АГС

1.2.2. Пространственное строение мезоморфных АГС

1.3. Компьютерное моделирование органических соединений

1.3.1. Компьютерное моделирование ЖК 3

1.3.1.1. Эмпирические методы моделирования ЖК 3
1.3.1.2 Квантовохимические полуэмпирические и неэмпирические методы моделирования ЖК
1.3.1.3. Методы компьютерного анализа ЖК
ГЛАВА 2. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АГС ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
2.1. Исследование зависимости структура жидкокристаллическая активность в ряду АГС
2.2. Квантовохимическое исследование АГС
2.2.1. Выбор метода расчета мезоморфных АГС
2.2.2. Квантовохимический анализ геометрического строения и энергетических параметров незамещенных АГС
2.2.3. Квантовохимический анализ геометрического строения и энергетических параметров бутил и бутоксизамещенных
мезоморфных АГС
2.2.4. Конформационный анализ АГС
2.2.5. Исследование межмолекулярных взаимодействий в
мезоморфных АГС
2.3. Исследование взаимосвязи структура свойство в ряду жидкокристаллических АГС
2.3.1. Влияние природы центрального азотсодержащего кольца на Тпл
2.3.2. Изучение влияния полярности молекул на свойстваЖК
2.3.3. Компьютерный анализ структурирования мезоморфных АГС 7 ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЖК
3.1. Квантовохимические программы для расчетов АГС
3.2. Методика квантовохимических расчетов изолированных молекул АГС
3.2.1. Расчет равновесной геометрии и решение колебательной задачи
3.2.2.Конформационный анализ молекул
3.2.2.1. Сканирование ППЭ
3.2.2.2. Нахождение переходного состояния
3.2.3. Термохимический расчет изменения энтальпии, энтропии и свободной энергии при конформационных переходах
3.2.4. Расчет порядков связей, величины дипольного момента и его направления
3.3. Методика квантовохимических расчетов димеров
3.3.1. Расчет равновесной геометрии димеров
3.3.2. Определение энергии взаимодействия димеров при различных конфигурациях
3.3.3. Разложение полной энергии по методу МОРОКУМА
3.3.4. Определение величины дисперсионной энергии
3.3.5. Компьютерный расчет структурирования ЖК
3.4. Анализ взаимосвязи структура жидкокристаллическая активность с помощью системы
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Преимущественное направление ориентации длинных осей молекул характеризует вектор Г, который называется директор и описывает макроскопическое поведение жидкого кристалв л а как анизотропного вещества . Мезоморфное состояние вещества имеет четко выраженный температурный интервал существования, ограниченный фазовыми переходами первого рода кристалл ЖК изотропная жидкость. Важнейшими параметрами, характеризующими область применения ЖК и их свойства, являются температура плавления вещества температура перехода из мезофазы в изотропную жидкость температура просветления , которая характеризует термическую стабильность жидкокристаллического состояния, температура перехода в жидкокристаллическое состояние Т8, Т, ТСъ и ширина мезофазы температурный интервал существования мезофазы А Т . Существует несколько способов классификации мезоморфных веществ но способу перевода в мезоморфное состояние, по признаку симметрии и характеру расположения молекул, по характеру упорядочения в слоях, по форме образующих их молекул, по химическому строению молекул ЖК
ш . Большинство известных в настоящее время ЖК являются термотропными рис. Рисунок I. Термотропные ЖК делятся на мопотропные и энантиотропные 8. Мезоморфные вещества, образующие ЖК, при снижении температуры ниже Тм и переохлаждении, называются монотропными, в отличие от энантиотропных веществ, обладающих ЖКфазои при температуре выше Тм. По признаку симметрии и характеру расположения молекул классификация Леманна и Фриделя термотропные ЖК подразделяются на нематические , смектические и холестерические СИ и отличаются ориентацией директора по отношению к центрам масс молекул и физическими свойствами 6, . В нематических ЖК угуа нить, греч. Нематическая фаза характеризуется полным отсутствием координационного порядка при сохранении дальнего ориентационного порядка, который возникает изза анизотропии формы молекулы анизометрии и анизотропии межмолекулярных взаимодействий рис. Рисунок 1. Смектические ЖК артуура мыло, феч. Для них характерна двумерная упорядоченность молекул в слоях и расположение центров тяжести в одной плоскости, но директор каждого слоя уже не лежит в плоскости слоя, а образует с ним некоторый угол. Расстояния между параллельно расположенными молекулами неодинаковы и изменяются во времени. Смектические фазы характеризуются упорядочением молекулы в плоскости и свободным скольжением плоскостей между собой рис. Рисунок 1. Холестерическая мезофаза впервые обнаружена у соединений холестерина образуется хиральными хр рука, греч. ЖК холестерик не отличается от нематика. Благодаря этому такая фаза обладает большой оптической активностью рис. Рисунок 1. В веществе, одновременно обладающем смектической и нематической мезофазами, фазовые переходы от твердого кристалла к изотропной жидкости происходят обычно по схеме К 5 . Связь между молекулярной структурой и полиморфизмом сложна и обычно непредсказуема. Тем более интересны те закономерности, которые установлены по отношению к гомологическим рядам. Часто в начале гомологического ряда вещества имеют только нематическую модификацию, средние члены ряда содержат, кроме нематической, смектическую фазу, а у высших членов ряда может быть и несколько смектических модификаций . III. По характеру упорядочения в слоях смектические ЖК делятся на две группы с неструктурными и со структурными слоями , . Смектики с неструктурными слоями характеризуются тем, что центры масс молекул в слоях расположены хаотично и отличаются различным углом со между директором 7 и нормалью к слою. Смектики, для которых со 0 т. А, смектики с неструктурными слоями, для которых соф 0 называются смектиками С , . Если молекулы смектогенного вещества хиральны, то образуется закрученная смектическая мезофаза С. В таких структурах директор 7 поворачивается по образующей конуса при переходе от одного слоя к другому. Такая структура напоминает холестерик. В смектиках со структурными слоями наблюдается трехмерное статистическое упорядочение. В этих смектиках центры масс молекул в слоях образуют двумерную решетку. Однако, в отличие от истинного кристалла, наблюдается скольжение слоев относительно друг друга.