Page 30 - 《精细化工》2022年第9期

·1748· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

引入氟化电解质，可以显著提升电池的热稳定性并 ZAMIR 等 [24] 合成的六烷氧基苯并菲是典型的柱状
[7]
降低可燃性，同时改善电池的低温性能 。综合文 液晶，它可以自组装形成互变型六方柱状相（Col hex）。
献报道可知，分子结构中引入氟原子后，氟化分子 早期对于含氟盘状液晶的研究使用极性基团在六烷
的物理和化学性质越来越迎合实际应用的需求，因 氧基苯并菲 α 位进行取代 [25] ，如图 1 所示，可以扩
此含氟分子受到了科研工作者的广泛关注。 大液晶相的范围。研究表明，苯并菲刚性核上的氟
目前，盘状液晶（DLC）的应用主要是利用液 取代基会对液晶相稳定性产生影响：与不含氟苯并
晶向列相性质所研发的光学补偿膜，其可以增加液 菲分子相比，含氟衍生物的熔点显著降低；另一方
晶显示屏的可视角度。盘状液晶柱状相的有序度和 面，氟取代基将使分子排列紧密，并倾向于增强柱
稳定性直接决定了其载流子迁移率，但目前合成的 内的分子间吸引力，含氟衍生物的柱状相稳定性与
不含氟盘状液晶由于其难以控制的分子取向和柱状 有序度远高于不含氟体系，因此具有载流子沿柱轴
相稳定性不足，导致现有的不含氟盘状液晶无法进 方向高速传输的能力，有希望作为分子导线。

行实际应用，所以需要合成新的盘状分子。近年来
在太阳能电池领域，同时含有给体-受体的盘状光电
[8]
材料成为该领域的研究热点之一 。有很多报道通
过在盘状分子中引入氟原子，制备了具有稳定柱状
相和优异光电性能的材料 [9-11] ，这种使盘状分子氟化
的方法或许可以成为突破盘状液晶实际应用瓶颈的
可行手段，如，含氟原子的液晶具有电导率高、黏

度低、介电常数较高等优点，非常适合薄膜场效应 图 1 苯并菲分子在刚性核氟取代的早期研究 [25]
晶体管驱动的液晶显示 [12] 。本文综述了近十年来含 Fig. 1 Early research in the rigid core fluorine substituted
triphenylene molecule [25]
有氟原子的盘状液晶材料的结构特点，总结了氟原
子独特的构效关系对促进盘状液晶柱状相实际应用 2016 年，ZHAO 等 [26] 研究了吸电子体系的盘状
的积极作用，并介绍了多种含氟盘状分子在液晶以 氟取代液晶，他们通过三苯基膦钯催化 Suzuki 交叉
偶联反应，得到了目标分子，结构如下所示。通过
外领域的最新研究进展，最后对含氟盘状分子的发
偏振光显微镜（POM）及差示扫描量热法（DSC）
展前景进行了展望。
测试发现，这类分子均可以形成液晶柱状相。随着
1 含氟盘状液晶分子 氟原子数量的增加，它们的清亮点从 162 ℃逐渐升
高，其中化合物 A 4 的清亮点最高可达 214 ℃。证
1.1 氟原子在分子中心位置取代的盘状液晶 明在苯并菲核上使用吸电子基团氟原子取代能提升
研究表明，在盘状分子的刚性核上引入吸电子 清亮点并增强液晶相的稳定性。
基团可以稳定柱状相 [13-15] 。因为含有碳氟键的盘状
分子对芳香族和脂肪族化合物的亲和力相比于不含
氟分子明显降低，所以含氟盘状分子表现出两亲性，
并且含氟盘状分子倾向于形成高度有序的结构，有
助于堆叠形成柱状液晶相，从而相比于向列相液晶，
获得沿柱轴一维电荷传输的能力 [16] 。
目前，以氟苯衍生物为原料，通过 Scholl 反应
或 Suzuki 偶联反应制备刚性中心位置氟取代盘状分
子的方法已经逐渐成熟。芳烃和氟化芳烃共同参与
共面 π-π 堆积相互作用。利用芳烃和氟化芳烃之间
的相互作用，已经成为晶体工程中进行结构设计的
有效手段，通过这些可预测的 π-π 堆积相互作用来

控制固体晶体中分子的位置 [17-20] 。多项研究还表明， 2017 年，ZHAO 等 [27] 分别通过 Suzuki 反应和
部分氟化的多环芳烃也可堆积成柱状相，使得氟化 Scholl 反应合成了两类盘状液晶衍生物，并成功在
部分和未氟化部分分别堆积成柱 [21-22] 。 分子中引入了氟原子，结构如下所示。其中，除 C 3
1994 年，ADAM 等 [23] 合成了含有六条硫醚侧 外均可形成 Col hex 相。使用极性基团氟原子取代可
链的苯并菲，其是最早报道的苯并菲类分子。同年， 以使分子结构更紧密，并通过柱内和柱间的偶极相