Design of liquid crystal dimers and trimers - synthesis and characterization of novel systems containing bent-core and calamitic mesogenic units

Abstract

Flüssigkristalloligomere sind sowohl aufgrund der Möglichkeit als Modellverbindungen für flüssigkristalline Hauptkettenpolymere zu agieren, als auch wegen ihres besonderen mesomorphen Verhaltens, das sich von dem niedermolekularer Flüssigkristalle unterscheidet ein Forschungsgebiet von aktuellem Interesse. Das Ziel dieser Arbeit ist das Design, die Synthese und die Charakterisierung neuartiger flüssigkristalliner Dimere und Trimere, in denen mindestens eine mesogene Einheit ein bananenförmiges und die andere eine kalamitisches Strukturelement unterschiedlicher Größe aufweist. Diese Verbindungen sind geeignete Materialien für die Untersuchung der Grenze zwischen gebogenen und kalamitischen Mesogenen. Das wird durch die Existenz von Phasensequenzen bestätigt, welche sowohl nematische und/oder SmA-Phasen (charakteristisch für klassische kalamitische Mesogene) mit polaren smektischen und/oder polaren kolumnaren Phasen (typisch für bent-core Mesogene) beinhalten. Zahlreiche Variationen an der Struktur der gebogenen und der kalamitischen mesogenen Einheit, der Länge und Parität des flexiblen Spacers, der Art der Verknüpfungsgruppen, als auch der Art und Weise der Verknüpfung der Einheiten wurden durchgeführt.

Liquid crystal oligomers are shown to be model compounds for semi-flexible main chain LC polymers, and are a subject of topical interest due to their mesomorphic behaviour, which can differ greatly from that found for the corresponding low molar mass LCs. The aim of the research described in this thesis is to design, synthesize and characterize novel mesogenic dimers and trimers in which at least one mesogenic unit possesses a banana-shaped (bent-core) mesogen whereas the other is a calamitic moiety of different size. These compounds are suitable materials for studying the boundary between bent-core and calamitic compounds, which is shown by the existence of phase sequences combining nematic and/or SmA phases (characteristic for classical calamitic mesogens) with polar columnar and/or polar smectic phases (typical for bent-core mesogens). Numerous variations on the structure of the bent-core moiety and calamitic mesogenic units, the length and parity of the flexible spacer connecting the different mesogenic units, the nature of linking groups between the mesogenic units, as well as the fashion of linking the units were conducted.