Síntese e caracterização de novos cristais líquidos curvados e discóticos

Abstract

Nesta tese de doutorado, três projetos diferentes foram desenvolvidos, os quais diferem na forma e tipo de núcleo mesogênico: i) Dez novas moléculas curvadas contendo duas unidades do 1,3,4-oxadiazol são reportadas. A fim de entender a relação entre a estrutura e o comportamento mesomórfico, moléculas contendo uma variedade de substituintes polar (ex.: I, NO2, NH2, OH) no centro do núcleo rígido foram preparadas. A força motriz para a automontagem pode ser explicada por microssegregação entre as partes alifáticas e partes polares, produzindo um disco supramolecular; ii) Dez novas moléculas discóticas derivadas do perileno foram sintetizadas. O ácido perilenilenodiglioxílico foi condensado primeiro com o-ácido bromofenilacético e, em seguida, com alquilaminas a-ramificadas para se obter os compostos-alvo. Os correspondentes tetra-alquil ésteres mostram mesofases monotrópicas, por outro lado, as diimidas exibem mesofase colunar hexagonal enantiotrópica, que podem ser modificadas, com uma escolha apropriada da cadeia alquílica racêmica ramificada, para persistir à temperatura ambiente. As amidas têm níveis de energia do HOMO e LUMO muito elevadas e poderiam ser consideradas para os dispositivos de heterojunção em combinação com perilenotetracarboxidiimidas; iii) A síntese de três novos oxadiazóis alquílicos a partir do ácido pireno-1,3,6,8-tetracarboxílico e o estudo sobre a relação entre estrutura química e comportamento mesomórfico são descritos, a fim de se obter cristais líquidos discóticos com elevada fluorescência para usar na construção de diodos orgânicos emissores de luz.<br>

Abstract: In this PhD. thesis work, three different projects have been developed, which differ in the shape and type of mesogenic core: i) Ten new bent-core molecules containing two units of 1,3,4-oxadiazoles are reported. In order to understand the relationship between the structure and the mesomorphic behavior, molecules containing a variety of polar substituents (i.e., I, NO2, NH2, OH) on the central rigid core were prepared. The driving force for self-assembly can be explained by microsegregation between the aliphatic parts and the polar parts, producing a supramolecular disc; ii) Ten new discotic molecules derived from perylene were synthesized. The perylenylenediglyoxylic acid is condensed first with o-bromophenylacetic acid and then with a-branched alkylamines to yield the target compounds. The corresponding tetraalkyl esters show monotropic mesophases, on the other hand the diimides exhibit enantiotropic hexagonal columnar mesophases that can be modified to persist at room temperature with an appropriate choice of racemically branched alkyl chains. The imides have rather high-lying HOMO and LUMO energy levels and could be considered for heterojunction devices in combination with perylenetetracarboxdiimides; iii) The synthesis of three new alkyl oxadiazoles from pyrene 1,3,6,8-tetracarboxylic acid and the study regarding the relationship between chemical structure and mesomorphic behavior are described, in order to obtain discotic liquid crystal with high fluorescence to use in the construction of organic light-emitting diodes.