研究目的
研究超分子4-(ω-羟基烷氧基)-4'-氰基偶氮苯作为气相色谱固定相的物理性质、介晶行为、介电各向异性及结构选择性。
研究成果
超分子4-(ω-羟基烷氧基)-4'-氰基氧化偶氮苯由于氢键作用和自组装特性,展现出增强的向列相介晶性、提高的介电各向异性以及在气相色谱中优异的结构选择性。作为添加剂使用时,它们能稳定介晶相,并在结构异构体的分析分离方面显示出应用前景,其中熵因素对选择性起着关键作用。未来的工作可探索更广泛的应用及进一步的改性。
研究不足
中间相存在的高温使得化合物以纯形式应用变得复杂;由于结构特性和强烈的特异性相互作用,纯化方法未能改变异构体比例;研究仅限于特定同系物和吸附质,可能无法推广至所有液晶或异构体;实验误差包括:温度±0.1°C,介电常数1%,介电各向异性3%,双折射率0.5-1.0%。
1:实验设计与方法选择:
研究涉及4-(ω-羟基烷氧基)-4'-氰基氧化偶氮苯同系物的合成与纯化,采用核磁共振波谱(1H、13C、15N及HMBC实验)进行结构解析,通过偏光热显微镜(PTM)和差示扫描量热法(DSC)研究液晶性质,测量介电性能与双折射率,并利用气液色谱(GLC)评估选择性与热力学参数。
2:1H、13C、15N及HMBC实验)进行结构解析,通过偏光热显微镜(PTM)和差示扫描量热法(DSC)研究液晶性质,测量介电性能与双折射率,并利用气液色谱(GLC)评估选择性与热力学参数。 样本选择与数据来源:
2. 样本选择与数据来源:样本包括合成的氧化偶氮苯同系物(Ia-e)、市售4-戊氧基-4'-氰基联苯(5OCB),以及4,4'-二甲氧基氧化偶氮苯(LC-1)、4-丙氧基-4'-氰基氧化偶氮苯(LC-2)等参照化合物。GLC吸附质选用二甲苯、甲基苯甲醚、喹啉、甲基吡啶及甲酚等结构异构体。
3:1)、4-丙氧基-4'-氰基氧化偶氮苯(LC-2)等参照化合物。GLC吸附质选用二甲苯、甲基苯甲醚、喹啉、甲基吡啶及甲酚等结构异构体。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:核磁共振仪(布鲁克Avance III-500)、偏光显微镜(Polam L211配温控台)、差示扫描量热仪(DSC 204 F1 Phoenix)、天平(Мр 20与赛多利斯Genius ME215 P)、配备LCR-817仪器的介电测量池、阿贝折射仪、气相色谱仪(岛津GC-2014配火焰离子化检测器及自动进样器AOC-20i)及软件(岛津GC-solution、PC GAMESS、Chem Craft)。材料包含溶剂(CDCl3、乙醇、氯仿)、固定相载体(Chromaton N-AW)及载气(氦气)。
4:0)、偏光显微镜(Polam L211配温控台)、差示扫描量热仪(DSC 204 F1 Phoenix)、天平(Мр 20与赛多利斯Genius ME215 P)、配备LCR-817仪器的介电测量池、阿贝折射仪、气相色谱仪(岛津GC-2014配火焰离子化检测器及自动进样器AOC-20i)及软件(岛津GC-solution、PC GAMESS、Chem Craft)。材料包含溶剂(CDCl乙醇、氯仿)、固定相载体(Chromaton N-AW)及载气(氦气)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:通过重结晶与真空孵育纯化;于CDCl3中获取核磁谱图;采用PTM与DSC测定相变温度;使用校准池测量介电常数;以取向样品测定双折射率;通过涂覆固定相、老化处理及测量吸附质保留时间制备GLC色谱柱;根据保留数据计算热力学参数;对氢键复合物进行量子化学模拟。
5:数据分析方法:
通过核磁数据解析结构;根据PTM与DSC曲线分析相变;计算介电各向异性与双折射率;利用GLC数据结合安托万方程与统计方法计算结构选择性系数及热力学参数(焓、熵);采用密度泛函理论(DFT)模拟估算键能。
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NMR Spectrometer
Avance III-500
Bruker
Used for 1H, 13C, and 15N NMR spectroscopy to elucidate the structure of synthesized compounds.
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Gas Chromatograph
GC-2014
Shimadzu
Used for gas-liquid chromatography to measure retention times and study selectivity.
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Autosampler
AOC-20i
Shimadzu
Used to apply sorbate samples to the gas chromatograph column.
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Software
GC-solution Chromatography Data System Version 2.4
Shimadzu
Used for setting parameters and data analysis in gas chromatography.
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Polarization Microscope
Polam L211
Used for polarization thermomicroscopy to study mesomorphic properties and phase transitions.
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DSC Calorimeter
DSC 204 F1 Phoenix
Used for differential scanning calorimetry to measure phase transition temperatures and enthalpies.
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Balance
Мр 20
Used for weighing mixtures with an accuracy of 0.05 mg.
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Balance
Sartorius Genius ME215 P
Sartorius
Used for weighing mixtures with an accuracy of 0.01 mg.
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LCR Meter
LCR-817
INSTEK
Used to measure capacitance for dielectric constant calculations.
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Refractometer
Abbe refractometer
Used to measure refractive indexes for birefringence calculations.
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Software
PC GAMESS
Used for quantum-chemical simulations (DFT method) to study hydrogen bond complexes.
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Software
Chem Craft
Used for data input preparation and results processing in quantum-chemical simulations.
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