Abstract
In this study, cholesteryl 4-n-alkoxybenzoates (Chol-n), with alkyl groups used for controlling the temperature of transition to the liquid crystal phase, were synthesized, and the effects of the length of the alkyl groups on the physical properties of the liquid crystal compounds were investigated. The chemical structures and thermal and liquid crystalline properties of the synthesized compounds were investigated by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), proton nuclear magnetic resonance spectroscopy ($^1H$-NMR), differential scanning calorimetry (DSC), and polarizing optical microscopy (POM). The synthesized compounds showed melting transition temperatures ($T_m$) in the range of $103^{\circ}C$ to $143^{\circ}C$ and all of the compounds except Chol-6 exhibited a wide liquid crystal phase temperature range of about $60^{\circ}C$ to $100^{\circ}C$. No correlation between the number of carbon atoms in the molecule and the thermal properties of the compounds was found. All of the synthesized compounds showed an enantiotropic cholesteric phase, which was accompanied by a chiral smectic phase in the compounds Chol-6, Chol-8, Chol-9, and Chol-10. All of the compounds exhibited thermochromism in the liquid crystal state, and their color changed from red to blue as the temperature was increased.
본 연구에서는, 화합물의 액정 형성을 위한 메소젠기로써 콜레스테릴기를, 고체에서 액정상으로의 열 전이온도를 조절하기 위한 구조로써 알킬기를 포함하고 있는 콜레스테릭 액정 화합물인 콜레스테릴 4-n-알콕시벤조에이트 (Chol-n)를 합성하고, 이들 분자 내에 있는 알킬기의 탄소 사슬의 길이가 액정 화합물의 물성에 미치는 영향을 조사하였다. 합성된 액정화합물의 화학 구조와 열적 성질 및 액정성은 적외선 분광분석 (FT-IR), $^1H$-핵자기공명 분광분석 ($^1H$-NMR), 시차주사열량분석 (DSC) 그리고 편광현미경 (POM)을 이용하여 조사되었다. 연구 결과에 의하면, 합성된 화합물들의 용융 전이온도 ($T_m$)는 $103{\sim}143^{\circ}C$였고, 화합물 Chol-6을 제외한 모든 화합물들은 약 $60{\sim}100^{\circ}C$의 넓은 액정상 온도 구간을 나타냈으며, 분자내의 탄소 원자 수와 화합물의 열적 성질 사이의 상관성은 발견할 수 없었다. 합성된 모든 화합물들은 양방성 콜레스테릭 액정상을 보였고, 화합물 Chol-6, 8, 9, 및 10은 카이랄 스멕틱 액정상을 동반하였다. 그리고, 모든 화합물들은 액정 상태에서, 온도가 높아질수록 붉은 색 계통에서 푸른 색 계통으로 색이 변하는, 열 변색 현상을 나타내었다.