Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ ДИССЕРТАЦИИ. В настоящее время в Японии. США, ФРГ, Англии и а других странах ведутся интенсивные работы по синтезу жидкокристаллических веществ с целью создания на их основе ЖК материатов с улучшенными свойствами. Это обусловлено тем. что используемые ЖК материмы те обеспечивают требуемый набор основных эксплуатационных параметров. Необходимо, чтобы ЖК материалы имели температурный интервал существования тематической фазы от минус 40 до + 100С, положительную диэлектрическую шизотрогопо от 6 до 15, оптическую анизотропию от 0.10 до 0.15 и вязкость тематической фазы ниже 30 Спз. Недостаточность по параметрам ЖК материатов называется на создании эффективных "твистовых", "супер"-твистовых, активно-латричных дисплеев и экранов, других современных средств отображения шформации. Вторым существенным сдерживающим фактором применения ЖК материалов в современной оптоэдекгронике является высокая стоимость отдельных (омпонент ЖК композиций. В современных ЖК материаіах преимущественно іспользуются мезоморфные производные транс-4-алкил-І-фенилшжлогексана, 1-тршс-4-аткилщжлогексил)-2-фенилэтана и близкие им соединения, синтез соторых включает от 6 до 12 стадий с использованием высоких давлений, :емператур и последующим, часто хроматографическим. выделением жидкокрис-:ахтических транс-изомеров.
В связи с изложенным, поиск более простых и технологических подходов к геленаправленному синтезу известных и новых жидкокристаллических соединений : улучшенными эксплутационными параметрами, изучение закономерностей вменения свойств ЖК материалов в зависимости от их химической структуры, а акже создание новых и более совершенных ЖК композиций является актуальным.
Развиваемые в диссертационной работе новые стратегии целенаправленного :интеза и новые технологические схемы получения известных и новых мезогенов іяда циклогексана, циклогексена, дифенила, 1,3-диоксана, 1,3,2-диоксаборинана и «единений, содержащих комбинации указанных структурных фрагментов, а также юлучение более качественных ЖК материатов представляют несомненный интерес ига оптоэлектроники Республики Беларусь.
СВЯЗЬ РАБОТЫ С КРУПНЫМИ НАУЧНЫМИ ПРОГРАММАМИ, ТЕМАМИ. Диссертационная работа выполнялась в лаборатории оптики конденси-юванных сред НИИ прикладных физических проблем имени А.Н. Севченко в 981-1998 гг. в соответствии с плановыми научными исследованиями по госбюд-<етным темам Белгосуниверситета и хоздоговорным работам НИИ ПФП, входящи-ш в планы АН СССР и АН БССР, целевую научно-техническую программу і.Ц.015 (Постановление ГКНТ СССР, АН СССР и Госплана СССР от 8.12.81 г. № 92/245/164, № гос. регистрации 01840070902), межотраслевую республиканскую [аучно-техническую программу по информатике (Программа "Информатика", юстановление СМ БССР от 16.11.88 № 327, № гос. регистрации 01890003036), еспубликанскую научно-техническую программу "Разработать и внедрить в ромышленное производство материаты, технологические процессы, конструкции
и оборудование для организации освоения и выпуска различных тяпо жидкокристаллических устройств на 1992 - 1995 гг."(№ 27.04.р).
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. Целью работы явилось развита существующих и разработка новых методов получения мезоморфных веществ синтез новых карбоциклических и гетероциклических ЖК соединений комплексное исследование их физико-химических свойств и установленії основных закономерностей изменения этих свойств в зависимости ОТ ХИМИЧЄСКО! структуры мезогенов: создание, исследование и оптимизация новых перспективны ЖК композиций для различных систем отображения информации. Для этого предстояло решить следующие задачи:
разработать оригинальную схему синтеза жидкокристаллических произвол ных циклогексана и циклогексена, характеризующуюся доступностью исходны реагентов, отсутствием технологически сложных промежуточных стадий, высоки: выходом конечных продуктов, и синтезировать новые жидкокристаллически производные циклогексана, циклогексена и дифенила, образующие мезофазу пр низкой температуре и в широком температурном интервале;
разработать методы синтеза и получить новые жидкокристаллические карбо циклические и гетероциклические соединения с высоким значением положительно] диэлектрической ашоотропии, образующие нематическую фазу в широко? температурном интервале;
синтезировать новые хиральные жидкокристаллические соединения, имею щие низкотемпературные смектическую С фазу и антиферроэлектрическую фазу;
установить закономерности изменения физико-химических свойств синтези рованных жидкокристаллических веществ и их смесей в зависимости от химичес кого строения отдельных компонент и выдать рекомендации по целенаправленном синтезу новых ЖК веществ, перспективных для использования в мезоморфны композициях;
обосновать пути создания и разработать новые ЖК композиции параметрами оптимальными для использования в различных электрооптически устройствах отображения информации.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА полученных результатов заключается в том, что диссертации впервые:
предложена новая концепция синтеза ЖК производных циклогексана, 1 циклогексил-2-фенилэтана, ' циклогексена, дифенила, других мезоморфны соединений, заключающаяся в использовании в качестве ключевых универсальны интермедиатов замещенных циклогексенонов, содержащих функциональны группы в циклических и алкильных фрагментах;
предложен новый класс полярных жидкокристаллических соединений производных 1,3,2-диоксаборинана, обладающих экстремально высоким значение: положительной диэлектрической анизотропии и широким температурны: интервалом существования тематической фазы;
установлены основные закономерности изменения мезоморфных, други физико-химических свойств полученных соединений и ЖК композицш содержащих эти вещества, в зависимости от их химического строения;
определена зависимость пороговых, динамических характеристик, крутизны вольт-контрастной кривой ЖК композиций от соотношения и химической структуры полярных и неполярных компонент смесей и разработаны оптимальные ЖК композиции для различных электрооптичеких устройств отображения информации:
обоснованы направления и предложены исходные реагенты целенаправленного синтеза новых мезоморфных соединений:
созданы более совершенные жидкокристаллические смеси с широким спектром их применения в оптоэлектронике.
ПРАКТИЧЕСКАЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ. Результаты исследований выносимые на зашиту открывают новые практические возможности для решения важнейшей проблемы химии жидких кристаллов - целенаправленного синтеза жидкокристаллических соединений и создания на их основе композиций с улучшенными параметрами.
В работе:
разработана новая технологическая схема получения известных и новых жидкокристаллических производных циклогексена, циклогексана, других практически ценных соединений, характеризующаяся по сравнению с известными методами доступностью исходных реагентов, меньшим числом стадий, отсутствием сложных технологических процессов и более высоким выходом конечных продуктов;
разработан простой и эффективный способ получения жидкокристаллических 3,6-дизамещенных 2-циклогексенонов конденсацией гидрохлоридов p-N-диметил-аминоэтиларил(4-замещенный стирал, 4-замещенный 1-циклогексенил-1)кетонов или 2-бром(хлор)этилалкил(транс-4-алкилцшс10гексда)кетонов с 2-замещенными аиетоуксусными эфирами, ацетилацетоном, метил 4-замещенными бензилкетонами и другими аналогичными (3-дикарбонильными соединениями в присутствии едкого кали;
показана перспективность использования в жидкокристаллических композициях производных циклогексена, образующих нематическую фазу при низкой температуре и в широком температурном интервале, и полярных производных 1,3,2-диоксаборинана, обладающих рекордно высоким значением положительной диэлектрической анизотропии:
разработаны составы новых ЖК композиций обшего и специального назначения (низковольтных, низко- и высокомультиплексных, ""супер-твистовых", шнрокотемпературны.х) для электроптических устройств отображения информашш;
ряд ЖК материалов с использованием указанных соединений рекомендован хія промышленного освоения.
