Design and Synthesis of New Liquid Crystalline Materials

Hussain, Zakir

doi:10.24355/dbbs.084-200511080100-503

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Design and Synthesis of New Liquid Crystalline Materials

English
German

Calamitic liquid crystals are promising candidates for applications in liquid crystal displays and almost all of the liquid crystalline materials used in such displays comprise of core unit with six carbon ring systems. This thesis describes the synthesis of perhydroazulene ring system with substituents in position 2 and 6 and its use as a core unit for various new calamitic liquid crystals. It was supposed that the perhydroazulene ring system would be analogous to the cyclohexyl ring and would represent an important and effective nematogenic building block. Therefore, perhydroazulene ring system was constructed and its stereochemistry at ring junction and at 2 and 6 position was determined with the help of a molecular mechanics approach and from various crystal structures of their acids. Another route to reach a perhydroazulene system with different replaceable terminal groups at position 2 was developed. In order to extend the length of the system, bisindan and its various derivatives were synthesised and their stereochemical features were investigated by density functional theory of BLYP and from the X-ray structures of various intermediate acids. New derivatives based on cis- and trans-fused perhydroazulene system were synthesised through various synthetic strategies and finally, newly synthesised materials were investigated for their mesogenic properties

Calamitische Flüssigkristalle sind vielversprechende Kandidaten für Anwendungen in Flüssigkristallanzeigen (LCD’s). Dabei beinhalten fast alle derzeit in LCD’s genutzten flüssig- kristallinen Materialien Kerneinheiten aus Kohlenstoff- Sechsringen. Diese Dissertation beschreibt die Synthese von Perhydroazulen- Systemen mit Substituenten in Position 2 und 6, sowie ihre Verwendung als Kerneinheiten für verschiedene neue calamitische Flüssigkristalle. Es wurde angenommen, dass das Perhydroazulen- Ringsystem sich analog zum Cyclohexylring verhalten würde. Somit würde es ein wichtiges und effektives nematogenes Strukturmerkmal darstellen. Aus diesem Grund wurden Perhydroazulen- Ringsysteme aufgebaut und ihre Stereochemie an der Ring- Verbindung, sowie an den Positionen 2 und 6, wurde mittels eines molekular- mechanischen Ansatzes bestimmt, und mittels der Röntgenkristallstrukturen ihrer Säuren. Weiterhin wurde eine alternative Syntheseroute zu Perhydroazulen- Systemen mit unterschiedlichen austauschbaren Endgruppen an Position 2 entwickelt. Um die Länge des Systems zu erweitern, wurden Bisinden und verschiedene seiner Derivate synthetisiert. Ihre stereochemischen Eigenschaften wurden mittels Dichtefunktionalrechnungen von BLYP untersucht, sowie mittels Röntgenstrukturanalyse verschiedener intermediärer Säuren. Neue Derivate, basierend auf cis- und trans- verbundenen Perhydroazulen- Systemen, wurden mittels unterschiedlicher Synthesestrategien aufgebaut. Abschließend wurden neu synthetisierte Materialien auf ihre mesogenen Eigenschaften hin untersucht.