对氰基辛氧基联苯的合成与研究

简述

对氰基辛氧基联苯(又名4-辛氧基联苯腈或4-氰基-4'-正辛氧基联苯)，分子式为C₂₁H₂₅NO，分子量为307.43，一般仅用于实验研发，是重要的液晶材料。关于该物质的物理性质，部分数据如下：密度：1.03 g/cm³；熔点：51-77℃；沸点：455.2℃ at 760 mmHg；闪点：＞230°F；折射率：1.552。

液晶微流体驱动是一个快速发展的领域，实验探讨驱动参数（电场强度和频率）和材料参数（拉伸弹性常数、弯曲弹性常数和粘度系数）对液晶微驱动效果的影响以及驱动参数对介电分子的倾斜角度范围的影响。结果发现，当分子倾斜角接近90°时，对氰基辛氧基联苯液晶材料的最大驱动速度可达19μm/s[1]。

合成方法

以对羟基联苯为原料，先磺酰化，再在4-位上进行碘代，碘代物经水解后再进行烷基化，最后氰化可得到目的产物对氰基辛氧基联苯。该方法反应简单，原料易得，后处理简便，总得率高，工艺成熟为制备对氰基辛氧基联苯等烷氧基氰基联苯类液晶提供了一条新的合成途径[2]。

有关研究

聚合物太阳能电池作为利用太阳能的一种低成本器件，其光电转换效率已经达到了10%以上。对于给定的给受体材料，活性层的微观形貌是决定其性能的重要因素，调控活性层形貌对于提高器件效率具有重要的意义。液晶(LC)是一类介于固体和液体之间的相态，同时具备晶体以及液体的性质，具有优良的电学以及光电性能。将液晶分子作为第三组分引入活性层中，可望诱导给受体材料的结晶与相分离，并调节能级匹配。实验合成对氰基辛氧基联苯(8OCB)液晶小分子，将其作为第三组分掺杂到聚3-己基噻吩(P3HT)与[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PC61BM)共混体系中。通过在不同的温度下退火，调控共混物薄膜的结构与形貌。发现当对氰基辛氧基联苯液晶分子含量为6wt%，且在液晶相温度区间70℃下退火时，相应的太阳能电池器件效率可达最高值3.5%，且空穴的迁移率也最大。退火温度为70℃时，液晶处于各向异性状态，对氰基辛氧基联苯液晶分子能够诱导P3HT分子链形成有序的结晶，而当退火温度为130℃时，液晶进入各向同性状态，对P3HT分子链的诱导作用消失，相应的器件性能与形貌也变差。退火温度从室温升至70℃和130℃时，P3HT结晶片层间距从16.22变为16.50和17.04，说明在较高温度下，PCBM和对氰基辛氧基联苯液晶分子能进入P3HT结晶的片层区域。液晶分子与P3HT之间不相溶，但是可以作为模板调控活性层形成更优化的形貌[3]。

参考文献

[1]Zhi Sun，Chun-Bo Liu，Analysis of factors influencing about the effects of the liquid crystal micro fluid drive。DOI:10.1080/00150193.2023.2227063.

[2]张皋,冯凯.SI法合成4-辛氧基-4′-氰基联苯液晶[J].火炸药, 1993(2):4.DOI:CNKI:SUN:HZYY.0.1993-02-010.

[3]吕凌剑.外场下液晶分子调控活性层形貌的机理及其太阳能电池性能[D].南昌大学,2015.