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Synthese von V- und brettförmigen Nematogenen und die Untersuchung ihrer biaxialen Ordnung in Mesophasen

Synthesis of V- and board-shaped nematogens and the investigation of their biaxial order in mesophases

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:20-opus-155409
  • Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Synthese und Untersuchung V- und brettförmiger Flüssigkristalle zur Realisierung einer biaxialen nematischen Mesophase. Es wurde erfolgreich eine Serie neuer Mesogene mit hockeyschlägerförmiger und V-förmiger Struktur synthetisiert. Zusätzlich wurden Dimere aus einem dieser hockeyschlägerförmigen Verbindungen dargestellt. Als Kernbaustein wurde Benzo[1,2-b:4,3-b']dithiophen verwendet, dessen lokales Kerndipolmoment von 1.0 Debye sich nach theoretischen Vorgaben zusätzlich zum Bindungswinkel (108.9 °)Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Synthese und Untersuchung V- und brettförmiger Flüssigkristalle zur Realisierung einer biaxialen nematischen Mesophase. Es wurde erfolgreich eine Serie neuer Mesogene mit hockeyschlägerförmiger und V-förmiger Struktur synthetisiert. Zusätzlich wurden Dimere aus einem dieser hockeyschlägerförmigen Verbindungen dargestellt. Als Kernbaustein wurde Benzo[1,2-b:4,3-b']dithiophen verwendet, dessen lokales Kerndipolmoment von 1.0 Debye sich nach theoretischen Vorgaben zusätzlich zum Bindungswinkel (108.9 °) positiv auf die Bildung einer Nb-Phase auswirken soll. Überraschenderweise bilden nur die hockeyschlägerförmigen Moleküle eine uniaxiale, optisch positive nematische Mesophase aus. Alle anderen V-förmigen Verbindungen und sogar die Dimere sind ausschließlich kristallin und keine Flüssigkristalle. Die Einkristallstrukturanalyse eines hockeyschlägerförmigen Mesogens sowie eines V-förmigen Moleküls zeigt bemerkenswerte Ähnlichkeiten auf. Ein Modell des Phasenübergangs wird präsentiert, welches die Abwesenheit der nematischen Mesophase in der Familie der V-förmigen, formstabilen Mesogene mit terminalen aliphatischen Ketten erklärt. Zudem befasst sich die Arbeit mit der Synthese und der Untersuchung brettförmiger Moleküle, welche dem optimalen Seitenverhältnis von 15 : 5 : 3 mit L > B > T zur Bildung biaxialer Mesophasen, relativ nahekommen. Ein Anthrachinon-Kernbaustein wurde dabei mit Armen bestehend aus einem Oligo(phenylenethinylen)-Grundgerüst entsprechender Länge verknüpft. Es konnten verschiedene dachförmige Mesogene dargestellt werden, bei denen die Art und Anzahl der Seitenketten sowie der terminalen Ketten variiert wurde. Thermische sowie mikroskopische Untersuchungen zeigen bei allen Verbindungen eine breite nematische Mesophase. Mittels spezieller Röntgenstreuung im magnetischen Feld kann die Bildung nematischer Domänen mit SmC-artigen biaxialen Aggregaten bestätigt werden.show moreshow less
  • The present work deals with the synthesis and investigation of V- and board¬¬¬-shaped liquid crystals for the realization of a biaxial nematic mesophase. A series of new mesogens has been succesfully prepared, realizing hockey-stick, hockey-stick dimer and V-shaped molecular topologies. As a core unit, benzo[1,2-b: 4,3-b ']dithiophene was used, whose local core dipole moment of 1.0 Debye in addition to the bond angle (108.9 °) is supposed to have a positive effect on the formation of an Nb-phase according to theoretical guidelines.The present work deals with the synthesis and investigation of V- and board¬¬¬-shaped liquid crystals for the realization of a biaxial nematic mesophase. A series of new mesogens has been succesfully prepared, realizing hockey-stick, hockey-stick dimer and V-shaped molecular topologies. As a core unit, benzo[1,2-b: 4,3-b ']dithiophene was used, whose local core dipole moment of 1.0 Debye in addition to the bond angle (108.9 °) is supposed to have a positive effect on the formation of an Nb-phase according to theoretical guidelines. Surprisingly, only the hockey stick molecules form a uniaxial, optically positive nematic mesophase. All other V-shaped compounds and even the dimers are exclusively crystalline and no liquid crystals. Single crystal structure of a hockey-stick mesogen and a V-shaped molecule shows remarkable similarities. A model of the phase transition is presented, which explains the absence of the nematic mesophase in the family of V-shaped, shape-persistent mesogens with terminal aliphatic chains. In addition, the work is about the synthesis and investigation of board-shaped molecules, which are relatively close to the optimal aspect ratio of 15 : 5 : 3 with L > W > D for the formation of biaxial mesophases. An anthraquinone core building block was linked to arms consisting of an oligo(phenylenethynylene) scaffold of appropriate length. Different roof-shaped mesogens could be presented, in which the type and number of the side chains and the terminal chains as well, were varied. Thermal and microscopic studies show a broad nematic mesophase for all compounds. By means of special X-ray scattering in the magnetic field, the formation of nematic domains with SmC-like biaxial aggregates can be confirmed.show moreshow less

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Metadaten
Author: Stefan Maisch
URN:urn:nbn:de:bvb:20-opus-155409
Document Type:Doctoral Thesis
Granting Institution:Universität Würzburg, Fakultät für Chemie und Pharmazie
Faculties:Fakultät für Chemie und Pharmazie / Institut für Organische Chemie
Referee:Prof. Dr. Matthias Lehmann
Date of final exam:2017/11/28
Language:German
Year of Completion:2018
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 54 Chemie / 547 Organische Chemie
GND Keyword:Thermotroper Flüssigkristall; Nematische Phase
Tag:V-förmige Mesogene; biaxiale Nematogene; brettförmige Mesogene
V-shaped mesogens; biaxial nematogens; board-shaped mesogens
Release Date:2018/12/07
Licence (German):License LogoDeutsches Urheberrecht mit Print on Demand