液晶材料的合成及其應(yīng)用(華師版)

液晶材料的合成及其應(yīng)用

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【前言】 1、實驗?zāi)康?/p>

（1）了解液晶材料的結(jié)構(gòu)特點、制備方法與應(yīng)用。

（2）掌握DCC法合成膽固醇丙酸酯液晶材料的操作技術(shù)。

2、實驗意義

膽固醇酯是一種具有液晶相的化合物，其在一定條件下,會隨溫度、磁場、電場、機械應(yīng)力、氣體濃度變化，而發(fā)生色彩的變化，可用于制作液晶溫度計、氣敏元件、電子元件、變色物質(zhì)等，還可用于無損傷探傷、微波測量、治病診斷、定向反應(yīng)等化學(xué)、化工、冶金、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。不僅如此，某些膽甾醇酯類化合物作為乳化劑等在食品、化妝品領(lǐng)域有重要應(yīng)用。

膽固醇酯類化合物可由羧酸與醇直接酯化反應(yīng)制得，但傳統(tǒng)的酸催化方法酯化收率很低，因此近來國內(nèi)外開發(fā)了各種新方法，如酰氯酯化法、酸酐酯化法、二環(huán)己基碳二亞胺（DCC）脫水酯化法等,以及最近的酶催化酯交換法。其中#雖然酰氯酯化法應(yīng)用最多，但存在原料酰氯需要現(xiàn)制現(xiàn)用、副產(chǎn)物HCl去除麻煩、整體合成路線長等問題。

相比之下，DCC脫水縮合法合成膽甾醇酯類化合物，沒有酸酐酯化法僅限于少量酸酐的局限，沒有酯交換法需要制備其他低級醇酯的麻煩，而且其反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)率通常比較高。但是，DCC脫水縮合法中常見的脫水促進劑，如4- 吡咯烷基吡啶、4- 二甲基吡啶（DMAP）、2,4,6-三甲基吡啶鹽酸鹽等，試劑的價格都比較昂貴。

目前，DCC脫水縮合法合成膽固醇丙酸酯和膽固醇苯甲酸酯鮮見國內(nèi)外文獻報道，因此本文采取DCC作酯化反應(yīng)的脫水劑,分別用DMAP和N,N- 二甲基苯胺作除水促進劑研究膽固醇丙酸酯和膽固醇苯甲酸酯的合成，發(fā)現(xiàn)用廉價的N,N- 二甲基苯胺作除水促進劑也可以合成膽固醇丙酸酯，雖然其產(chǎn)率不及DMAP，但有利于降低膽固醇丙酸酯合成成本。

3、實驗綜述

【實驗部分】 1、實驗原理

2、儀器與試劑 (1)實驗儀器

有機合成實驗玻璃儀器一套(必須含蒸餾,抽濾設(shè)備)、磁力攪拌器、薄層檢測用熒光儀、水泵、顯微熔點儀

（2）實驗試劑

膽固醇、丙酸、二環(huán)己基碳二亞胺、二氯甲烷、石油醚（30°~60°C）、乙醚、薄層檢測用硅膠GF254、無水乙醇、HCl溶液（1mol/L）、NaOH（1mol/L）、蒸餾水、無水MgSO4

3、實驗步驟

（1）DCC法合成膽固醇苯甲酸酯

① 加料 在干燥的帶有磁力攪拌子、干燥管的圓底燒瓶中，加入膽固醇

（1.93g0.005mol）、脫水劑二環(huán)己基碳二亞胺（1.24g，0.0056mol）、苯甲酸（0.68g，0.0056mol）、4-二甲氨基吡啶（0.147g，0.0012mol）、溶劑二氯甲烷（90mL），在常溫下攪拌，固體先溶解，后逐漸有白色沉淀生成。 ② 反應(yīng)監(jiān)測 攪拌下反應(yīng)20-24h后，以30份石油醚和1份乙醚混合液為展開劑，薄層

檢測反應(yīng)終點（產(chǎn)物Rf為0.76-0.77）。 ③ 后處理 反應(yīng)結(jié)束后抽濾，除去未反應(yīng)完的二環(huán)己基碳二亞胺和生成的酰脲，用HCl

溶液（1mol/L）、NaOH（1mol/L）、蒸餾水（各50mL）分別洗滌濾液后，然后加入MgSO4干燥。 ④ 產(chǎn)品精制 蒸餾除去溶劑二氯甲烷后的黃色油狀粗產(chǎn)品，加入無水乙醇重結(jié)晶三次

（每次10mL），抽濾，干燥，得到白色針狀晶體。 ⑤ 產(chǎn)物鑒定 稱量，計算產(chǎn)率，測定熔點等。

4．實驗記錄與數(shù)據(jù)處理

（2）反應(yīng)物的用量與規(guī)格

（3）實驗現(xiàn)象

Rf = 0.4/ 0.8 = 0.5

理論產(chǎn)量：0.005mol × 490.78g/mol =2.45g 實際產(chǎn)量：1.07g

產(chǎn)率 = （實際產(chǎn)量/理論產(chǎn)量）× 100% = 1.07g / 2.45g × 100% =43.7%

三、結(jié)果與討論

制得的產(chǎn)液晶材料的合成及其應(yīng)用(華師版)品是白色粉末狀固體，產(chǎn)量為1.07g，產(chǎn)率是43.7%。反應(yīng)后，以30份石油醚和1份乙醚混合液為展開劑，對粗產(chǎn)品進行薄層分析，得到的Rf值是0.5，比理論值小（理論值為0.76），分析得到可能的原因有兩個，一是混合物中有其他物質(zhì)增加了溶質(zhì)的溶解度，使得溶質(zhì)的移動距離減小，二是展開劑上升到薄層的頂端后才取出薄層板，尚未晾干就用紅外光譜儀進行測定，導(dǎo)致觀察到的溶劑的移動距離長了，這兩原因都導(dǎo)致Rf值變小。另外，產(chǎn)率為43.7%，產(chǎn)率偏低，主要是由于產(chǎn)品精制的時候，需用無水乙醇重結(jié)晶3次，每次產(chǎn)品都有損耗。測定熔點時，觀察到產(chǎn)品在135℃時開始熔化，在140℃時完全熔化，比文獻值低，說明產(chǎn)品不純，導(dǎo)致熔點降低。

四、結(jié)論

通過DCC法合成膽固醇苯甲酸酯，得到白色粉末狀固體，產(chǎn)率43.7%，純度不高。

五、參考文獻

[1] 羅世華.液晶聚合物合成和應(yīng)用.山東化工.2002年第31 卷

[2] 徐曉鵬.液晶材料的分類發(fā)展和國內(nèi)應(yīng)用情況.化工新型材料.2006 年11 月 [3] 張寶龍.液晶聚合物的合成及表征.2007

[4] 范星河.液晶聚合物設(shè)計、合成及應(yīng)用.化學(xué)工業(yè)出版社.2005

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