Статья

Статья Жидкокристаллические полиэфиры содержащие фрагменты камфорной кислоты

Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-29

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 23.6.2025


ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОЛИЭФИРЫ, СОДЕРЖАЩИЕ ФРАГМЕНТЫ КАМФОРНОЙ КИСЛОТЫ

В последние годы проявляется особый интерес к введению в ЖК-по-лимеры с мезогенными группами в основной цепи различных алифатических циклов [1], что позволяет значительно улучшить их растворимость и удобных растворителях и понизить температуры фазовых переходов. В эти циклы могут быть включены хиральные центры. Тогда появится возможность получения оптически активных полимеров, холестериков или хиральных смектиков.

Продолжая ранее начатые нами исследования мезогенных свойств фрагмента типа I [2], содержащего варьируемое центральное ядро R и боковые 4-оксибензоатные группы, мы решили в качестве центрального ядра ввести остаток камфорной кислоты

Ранее было показано, что использование как мономеров дихлорангид-ридов, структура которых соответствует структуре мезогенного фрагмента, позволяет получать методом высокотемпературной безакцепторной поликонденсации широкий набор ЖК-полиэфиров высокой ММ [2]

Условия синтеза полимеров отрабатывали на рацемических производ-ных. Дихлорангидрид III был получен в условиях, аналогичных условиям получения камфороилхлорида [3]. Поликонденсацией III с гексамети-ленгликолем-1,6, декаметиленгликолем-1,10, хлоргидрохиноном и гидрохиноном были получены соответствующие полиэфиры IVa-r. За исключением поли(га-фенилен-камфороил-бкс-4-оксибензоата) IVr, который не плавится до температуры деструкции, все они имеют низкие температуры размягчения и не обладают ЖК-свойствами (табл. 1).

Поликонденсация камфороилхлорида с хлоргидрохиноном, гидрохиноном и 4,4'-диоксидифенилом также привела к получению полимеров V— VII, не обладающего ЖК-свойствами (табл. 1).

То обстоятельство, что на основе 4,4'-диоксидифенила и различных алифатических кислот Кригбаум с сотр. получил широкий набор ЖК-по-лиэфиров [4], позволяло надеяться получить ЖК-сополиэфиры сополиконденсацией 4,4'-диоксидифенила, камфороилхлорида и соответствующего алифатического дихлорангидрида. Нами был выбран дихлорангидрид пимелиновой кислоты, так как было известно, что его гомополимер с 4,4'-диоксидифенилом образует нематический тип мезофазы. Следовательно, при введении хиральной добавки можно было получить холестерический тип мезофазы [5].


Рис. 1. Зависимость температур фазовых переходов от состава сополиэфиров VIII: 1 и 2 — температуры плавления и изотропизации

Рис. 2. Спектр кругового дихроизма пленки сополиэфира VIH-10 использован L-камфороилхлорид и в результате получен набор ЖК-со полимеров VIII (рис. 1).

Все сополиэфиры VIII, обладающие ЖК-свойствами, при охлаждении из изотропного расплава образуют планарную текстуру, которую удается «заморозить» в пленке при быстром охлаждении. Планарная текстура сополиэфиров VIII с х>0,5 отражает свет в видимой области (голубой), что часто наблюдается у низкомолекулярных холестеринов [6]. Нами были сняты спектры кругового дихроизма (КД) полученных пленок (рис. 2). Эти спектры по форме аналогичны полученным Кригбаумом и Ватапабе для пленок сополиэфиров 4,4'-диоксидифенила, 3-метиладипи-новой кислоты и алифатических дикарбоновых кислот [7].

Мы полагаем, однако, что следует с осторожностью связывать наблюдаемый спектр только с круговым дихроизмом, вызванным (закрученной) холестерической структурой пленок, так как сама планарная текстура является двулучепреломляющей и обладает свойствами двуосного кристалла. Об этом свидетельствует изменение кругового дихроизма при повторном снятии спектра одной и той же пленки. В то же время постоянство длины волны максимума спектра КД свидетельствует о том, что основной вклад в явление кругового дихроизма вносит планарная холестерическая текстура.

Рис. 3. Спектры поглощения и кругового ди- [в].рад.смг/дМОль хроизма растворов полимеров VII (1), VIII-1, (2), VI1I-10 (3) и VIII-4 (4) в хлороформе (о) и диоксане (б)

Рис. 4. Спектры кругового дихроизма полимера VIII-10 в различных растворителях: 1 — 100%-ный хлороформ; 2 — 50% хлороформа+ + 50% диоксана; 3 — 22% хлороформа+ 78% диокеана; 4 — 100% диоксана

Рис. 4. Спектры кругового дихроизма полимера VIII-10 в различных растворителях: 1 — 100%-ный хлороформ; 2 — 50% хлороформа+ + 50% диоксана; 3 — 22% хлороформа+ 78% диокеана; 4 — 100% диоксана

Нами были исследованы хироптические свойства сополиэфиров VIII в растворе (табл. 2). Нелинейная зависимость величины мольного оптического вращения от состава, вероятно, определяется различной ММ этих сополиэфиров [8]. Спектры КД растворов сополиэфиров VIII приведены на рис. 3. Обращает на себя внимание сильное влияние растворителя. Для подобных алкиленароматических полиэфиров хлороформ — более хороший растворитель, чем диоксан [9]. В то же время фрагмент камфорной кислоты, как об этом можно судить на основании величин характеристической вязкости и ММ (табл. 2), является более «гибкой» развязкой, чем фрагмент пимелиновой кислоты. Величина КД в случае сополимеров VIII с большим содержанием фрагментов камфорной кислоты (55%) не зависит от растворителя и прямо пропорциональна содержанию этих фрагментов. Вероятно, она определяется в основном дисимметричным окружением бифенильного хромофора. Резкое изменение величины КД происходит при переходе от хлороформа к диоксану для сополимера VII-10 с £=0,52, что, вероятно, обусловлено изменением конформации полимера, вызванного ухудшением качества растворителя. Эти изменения происходят в широком диапазоне соотношений хлороформ — диоксан (рис. 4) и отражают усредненное влияние растворителя на конформацию макромолекул. Сополимер, содержащий 23% камфорной кислоты, растворяется в диоксане настолько плохо, что нам не удалось получить его истинный спектр КД (опалесцирующие растворы этого полимера проявляют аномальный КД, характерный для агрегирующих систем [10]).

Таким образом, конформация макромолекулы с мезогенными группами в основной цепи определяется соотношением качества растворителя и «гибкости» развязки и может изменяться от статического клубка [11] до конформации упорядоченной [ 12].

Вязкость полученных полимеров измеряли на вискозиметре типа Уббелоде. Мп находили методом ИТЭК на приборе «HitachiPerkinElmer» модели 115 в хлороформе. Температуры фазовых переходов определяли на столике для определения температуры плавления «Боэтиус» с поляризационным микроскопом. Спектры ПМР снимали на приборах «JEOL C60L» (60 МГц) и «Tesla BS-497» (100 МГц). Оптическое вращение определяли на спектрополяриметре «Pepol-бО» (Великобритания) для растворов концентрацией 0,1-0,5 мг/мл в CF3COOH. Спектры УФ и КД записывали на приборах «Specord UV-VIS» и «Магк III» (Франция) для растворов с концентрацией 0,01—0,05 мг/мл в диоксане.

Камфороил-бис-4-оксибензойную кислоту (II) получали следующим образом. К раствору 72,5 г (0,53 моля) α-оксибензойной кислоты в 600 мл 1 н. NaOH в течение 30 мин при перемешивании прикапывали раствор 60 г (0,25 моля) камфороил хлорида в 200 мл четыреххлористого углерода. Затем при комнатной температуре раствор перемешивали еще 5 ч, следя за тем, чтобы рН не опускался ниже 8. Затем раствор подкисляли НС1 до рН 5 и отфильтровывали выпавший осадок. Его дважды перекристаллизовывали из воды и высушивали. Полученный продукт представлял собой кристаллогидрат II с одной молекулой воды. Выход 12,5 г (11%); Гпл=177-178°. Спектр ПМР (100 МГц) в ацетоне-de. б, м. д.: а - 8,06 (4Н); б - 7,18 (4Н); в -1,19-1,09 (6Н); г-0,76 (ЗН); 9-3,15-1,0 (5Н).

Вычислено, %: С 63,43; Н 4,88. С222 09. Найдено, %: С 63,37; Н 4,82.

Дихлорангидрид камфороил-бис-4-оксибензойной кислоты (III) получали следующим образом. 12,5 г (0,027 моля), 11,8 г (0,20 моля) РС15 в 50 мл абс. петролейного эфира нагревали при 40° 3 ч до прекращения выделения газа. Затем отгоняли эфир в хлорокись фосфора. Оставшаяся прозрачная желтовая жидкость представляла собой искомый продукт. Выход 10,4 г (81%). Спектр ПМР (100 МГц) в CDCU 8 (м.д.): о-8,08 (ЗН); 6-7,20 (4Н); в - 1,19; 1,09 (6Н); г - 0,86 (ЗН); д - 3,15-1,0 (5Н).

Для поликонденсации в пробирку помещали эквимольные количества диола и дихлорангидрида (по 0,002 моля) в 4 мл дифенилоксида, в течение 15 мин продували аргоном, помещали в масляную баню, нагретую до 160°, и в токе аргона нагревали в течение 2,5 ч. Затем полимер высаждали в толуол, фильтровали и дважды переосаждали из хлороформа или смеси CF3COOH: СНС1з (1:1 по объему) в метанол. Выход полимеров 95-98%.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Polk М., Nandu М. Ц J. Polymer Sci. Polymer. Chem. Ed. 1986. V. 24. № 8. P. 1923.

  2. Bilibin A.Yu., Zuev V.V., Skorokhodov S.S. // Makromolek. Chem. Rapid Commun.

1985. B. 6. № 9. S. 601.

  1. Bredt J./JBer. 1912. B. 45. № 1. S. 1419.

  2. Krigbaum W.R., Watanabe J., Ishikawa T. // Macromolecules. 1983. V. 16. № 8. P. 1271.

  3. Shibaeu V.P., Plate N.Л.//Advances Polymer Sci. 1984. V. 60/61. P. 173.

  4. Беляков В.А., Сонин А.С. // Оптика холестерических жидких кристаллов. М., 1982. С. 360.

  5. Watanabe J., Krigbaum W.R. // J. Polymer Sci. Polymer Phys. Ed. 1985. V. 23. №3. P. 565.

  6. Chiellini E., Solaro Д., Galli G., Ledwith A. 11 Advances Polymer Sci. 1985. V 62. P. 143.

  7. Lenz R. W. //Recent Advances in Liquid Crystalline Polymers/Ed. by Chapoy L. L. L.; N. Y., 1985. P. 3.

  1. Keller D., Bustamante C. // J. Chem. Phys. 1986. V. 84. № 6. P. 2981.

  2. Blumstein A., Maret G., Vilasugar S. // Macromolecules. 1984. V. 14. № 8. P. 1543.

  3. Chiellini E., Galli G. // Faraday Disc. Chem. Soc. 1985. V. 79. № 16. P. 1.

9



1. Реферат Монополии сущность, классификация, критерии и способы ценообразования, факторы максимизации при
2. Реферат Развитие, формирование личности школьников по теории Л.С. Выготского
3. Реферат на тему Panopticon The Ideal Social Order Essay Research
4. Курсовая на тему Договор поставки товаров для государственных нужд как разновидност
5. Курсовая на тему Государственная собственность в рыночной экономике России роль значения тенденции перспективы
6. Курсовая Разработка научно-обоснованной технологии возделывания культуры
7. Реферат на тему Antisemitism And Sartre Essay Research Paper In
8. Реферат Внеземные цивилизации 3
9. Реферат на тему Основные принципы и правила ведения бухгалтерского учета
10. Реферат на тему James Dickey All American Poet Essay Research