NEW SYNTHESES.
THE LIQUID CRYSTAL PROPERTIES OF SOME NEW MESOGENS

Résumé
Les 4'-n-alkyle-4-cyanobiphényles et 4'-n-alkyloxy-4-cyanobiphényles donnent des phases mésomorphes sans couleur qui sont stables chimiquement et photochimiquement. Dans beaucoup de cas, les phases mésomorphes se forment aux basses températures et en effet deux membres de la série n-alkyle sont nématiques à la température du laboratoire. Les mélanges eutectiques qu'on prépare des deux séries donnent des plages nématiques larges, par exemple, environ - 2 °C à plus de 60 °C. Tous les composés possèdent une anisotropie diélectrique qui est fortement positive et les composés purs ou leurs mélanges donnent des phases nématiques qui fonctionnent bien en éléments électro-optiques qui utilisent l'effet nématique torsadé. Les plages nématiques ont été étendues, sans mauvais effet sur les stabilités ou les propriétés électriques, par l'addition de certains membres de la série de 4"-n-alkyle-4-cyano-p-terphényles. Par exemple, un mélange eutectique est nématique de 5 °C à 91 °C. Deux analogues chiraux des cyanobiphényles et cyano-p-terphényles ont été préparés en utilisant une chaîne arborescente en groupe alkyle ou alkyloxy. L'incorporation de ces composés en mélanges avec les 4'-n-alkyle et 4'-n-alkyloxy-4-cyanobiphényles donne des phases cholestériques avec un grand pas d'enroulement, qui existent à la température ambiante et qui sont sans couleur et stables chimiquement et photochimiquement. Ces phases fonctionnent bien en éléments électro-optiques, en utilisant le changement de phase cholestérique à nématique. On peut aussi utiliser ces composés chiraux aux basses concentrations (1 %) pour prévenir la formation des régions avec les torsions renversées dans des éléments électro-optiques qui utilisent l'effet nématique torsadé. Le 4'-n-octyl-4-cyanobiphényle donne une phase smectique à la température ambiante. Par la méthode de miscibilité, nous avons montré que cette phase et celles des autres homologues plus élevés des deux séries sont des phases smectiques A. Cependant, les phases smectiques donnent des résultats inhabituels aux rayons X. La polymorphie smectique des 4"-n-alkanoyle-4-bromo-p-terphényles a été étudiée ; le composé heptanoyle donne seulement le troisième exemple d'une transition directe de l'état smectique à l'état nématique. Les quatre séries de 4-(4'-cyanobenzalamino)cinnamates de 3"-chlor-, 3"-méthyle, 4"-chlor- et 4"-méthyle-ω-phénylealkyle ont été étudiées. Nous avons conclu que les alternations extrêmement fortes qu'on observe pour les transitions de l'état nématique au liquide amorphe quand on monte dans les séries s'expliquent par les changements de la distribution spatiale de l'anneau terminal du groupe ester, déterminés par la stéréochimie de la chaîne alkylène.

Abstract
The 4'-n-alkyl-4-cyanobiphenyls and 4'-n-alkoxy-4-cyanobiphenyls provide colourless liquid crystal phases which are chemically and photochemically stable. In many cases, the mesophases are produced at quite low temperatures, and indeed two members of the n-alkyl series are nematic at room temperature. Eutectic mixtures prepared from members of the two series give wide nematic ranges, e.g., from about - 2 °C to above 60 °C. All the compounds are of high positive dielectric anisotropy and either individually or in admixture their nematic phases perform well in twisted nematic displays. The nematic ranges have been further extended, without adversely affecting the stability characteristics or the electrical properties by incorporating certain members of the series of 4"-n-alkyl-4-cyano-p-terphenyls. For example, one eutectic mixture is nematic from 5 °C to 91 °C. Two optically active analogues of the cyanobiphenyls and cyano-p-terphenyls have been prepared by using a branched chain as the alkyl or alkoxy group. Incorporation of these compounds in mixtures with the 4'-n-alkyl- and 4'-n-alkoxy-4-cyanobiphenyls gives long pitch cholesteric phases which exist in the room temperature range, and which are colourless and both chemically and photochemically stable. These phases perform well in cholesteric-nematic phase change devices. These chiral solutes used in low concentration (1 %) also prevent areas of reversed twist in twisted nematic displays. 4'-n-octyl-4-cyanobiphenyl gives a room temperature smectic phase. This phase and those shown by other higher homologues of the two series have been shown by miscibility to be smectic A. However, the smectic phases have unusual X-ray characteristics. The smectic polymorphism of the 4"-n-alkanoyl-4-bromo-p-terphenyls has been studied ; the heptanoyl compound provides only the third known example of a direct S_B-N transition. The four series of 4"-chloro-, 4"-methyl-, 3"-chloro- and 3"-methyl-ω-phenylalkyl 4-(4'-cyanobenzylideneamino)cinnamates have been studied. It is concluded that the extremely large alternations in the N-I transition temperatures as the series are ascended are explained in terms of changes in the spatial distribution of the terminal ring of the ester function which are determined by the stereochemistry of the alkylene chain.