[논문]새로운 이메소제닉 액정의 합성과 성질

윤국로; 소봉근; 조현자; 이수민; 차은희; 최옥병; 이환명; 이진영; 김성조; 김란희; 박주훈

doi:10.5012/jkcs.2010.54.5.659

새로운 이메소제닉 액정의 합성과 성질
The Preparation and Properties of New Dimesogenic Liquid Crystals 원문보기

대한화학회지 = Journal of the Korean Chemical Society, v.54 no.5, 2010년, pp.659 - 664

윤국로 (한남대학교 화학과) , 소봉근 (한남대학교 화학과) , 조현자 (한남대학교 화학과) , 이수민 (한남대학교 화학과) , 차은희 (호서대학교 자연과학대학, 기초과학연구소) , 최옥병 (호서대학교 자연과학대학, 기초과학연구소) , 이환명 (호서대학교 자연과학대학, 기초과학연구소) , 이진영 (호서대학교 자연과학대학, 기초과학연구소) , 김성조 (호서대학교 자연과학대학, 기초과학연구소) , 김란희 (호서대학교 자연과학대학, 기초과학연구소) , 박주훈 (호서대학교 자연과학대학, 기초과학연구소)

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문제 정의

첫째는 넓은 구간의 액정온도 범위를 갖는 새로운 액정화합물의 창출이며,^2-10 둘째는 중앙에 폴리메틸렌유연격자를 가지며 양 말단에 메소젠기를 가지는 이메소제닉 화합물은 주사슬에 동일한 메소젠과 폴리메틸렌 유연격자를 교대로 갖는 액정중합체에 대한 좋은 모형화합물이 될 수 있는가를 연구하면서 더욱 관심을 갖게 되었다. 왜냐하면, 중합체의 특성은 분자량과 다분산도에 크게 영향을 받으며, 등방성 액체화 전이 온도에 도달하기 전에 분해되는 등 여러 가지 문제가 있으므로, 중합체와 같은 메소젠과 유연격자를 갖는 모형화합물을 합성하여 이들의 액정성을 조사함으로써 중합체 동족계열에 대한 기본 지침이 될 수 있는 가를 살펴볼 수 있는 것이다. 그리하여 진¹¹ 등은 액정 폴리에스터와 모형화합물간의 구조와 성질에 관한 상관관계를 살펴보았고, 박^12-13 등은 폴리 Schiff base와 모형 화합물간의 상관관계를 밝히기 위하여 이메소제닉 화합물을 이용하였다.
그리하여 진¹¹ 등은 액정 폴리에스터와 모형화합물간의 구조와 성질에 관한 상관관계를 살펴보았고, 박^12-13 등은 폴리 Schiff base와 모형 화합물간의 상관관계를 밝히기 위하여 이메소제닉 화합물을 이용하였다. 이상과 같은 열방성 액정 화합물의 구조-성질관계를 좀 더 밝히기 위하여 최근에 우리는 새로운 이메소제닉 화합물을 합성하여 이들의 분자구조와 액정상간의 상관관계를 보고 하였다.^5-10,12,13본 연구에서는 일반적으로 사용되어지던 유연격자인 폴리메틸렌, (-(CH₂)_n-) 폴리옥시메틸렌(-O-(CH₂)_n-O-)을 폴리글리콜인 ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol 등으로 바꾸고 Schiff base 메소젠기를 도입한 아래 구조의 이메소제닉 화합물을 합성하여, 이들의 구조와 액정성 간의 상관관계를 살펴보았다.
¹ 이러한 액정화합물들 중에서 중앙에 유연격자를 갖으며 양 말단에 메소제닉 단위를 갖는 저분자량 이메소제닉 화합물이 특별한 관심 속에 연구 되어지고 있는데, 거기에는 중요한 두 가지 이유가 있다. 첫째는 넓은 구간의 액정온도 범위를 갖는 새로운 액정화합물의 창출이며,^2-10 둘째는 중앙에 폴리메틸렌유연격자를 가지며 양 말단에 메소젠기를 가지는 이메소제닉 화합물은 주사슬에 동일한 메소젠과 폴리메틸렌 유연격자를 교대로 갖는 액정중합체에 대한 좋은 모형화합물이 될 수 있는가를 연구하면서 더욱 관심을 갖게 되었다. 왜냐하면, 중합체의 특성은 분자량과 다분산도에 크게 영향을 받으며, 등방성 액체화 전이 온도에 도달하기 전에 분해되는 등 여러 가지 문제가 있으므로, 중합체와 같은 메소젠과 유연격자를 갖는 모형화합물을 합성하여 이들의 액정성을 조사함으로써 중합체 동족계열에 대한 기본 지침이 될 수 있는 가를 살펴볼 수 있는 것이다.

제안 방법

이러한 현상은 불완전한 결정화나 준안정화된 결정상태의 나타남에 기인하며, 이러한 비슷한 거동들이 다른 유기 화합물에서도 자주 보여진다.^3,5-10 Fig. 1에서 보는 바와 같이, BDBPE-2 ~ BDBPE-4 화합물들은 모두 같은 열전이 행동과 액정성을 보여 주었으므로, BDBPE-2화합물을 대표로 하여 이들의 열전이 온도와 액정상을 기술하였다. 가열 시 155.
이상과 같은 열방성 액정 화합물의 구조-성질관계를 좀 더 밝히기 위하여 최근에 우리는 새로운 이메소제닉 화합물을 합성하여 이들의 분자구조와 액정상간의 상관관계를 보고 하였다.^5-10,12,13본 연구에서는 일반적으로 사용되어지던 유연격자인 폴리메틸렌, (-(CH₂)_n-) 폴리옥시메틸렌(-O-(CH₂)_n-O-)을 폴리글리콜인 ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol 등으로 바꾸고 Schiff base 메소젠기를 도입한 아래 구조의 이메소제닉 화합물을 합성하여, 이들의 구조와 액정성 간의 상관관계를 살펴보았다.
최종 생성물인 이메소제닉 화합물, 1,2-bis(4-(4-(dodecyloxy) benzylideneamino)phenoxy)ethane (BDBPE-1), bis(2- (4-(4-(dodecyloxy)benzylideneamino)phenoxy)ethyl)ether (BDBPE-2), 1,2-bis(2-(4-(4-(dodecyloxy)benzylideneamino)phenoxy)ethoxy)ethane (BDBPE-3) 및 bis(2-(2-(4-(4-(dodecyloxy)benzylideneamino)phenoxy)ethoxy)ethyl) ether (BDBPE-4)의 합성경로를 Scheme 1에 나타내었다. 두 개의 이민 메소젠이 4종류의 올리고에틸렌옥사이드 유연격자에 의해 연결된 이메소제닉 화합물들은 Scheme 1에 나타낸 바와 같이 말단사슬 dodecyloxy기를 갖는 모노 알데하이드 유도체 DDBA와 올리고에틸렌옥사이드 유연격자를 갖는 디아민 유도체 DA-n (n = 1,2,3,4)을 각각 축합반응시켜 얻었다. 먼저 DDBA는 4-hydroxybenzaldehyde와 1-bromododecane과의 반응으로 얻어졌다.
올리고에틸렌옥사이드 유연격자를 갖는 BDBPE-n 화합물은 다이아민 유도체들(DA-n, n =1,2,3,4)과 알데하이드 유도체를 각각 무수 알콜 용액속에서 전형적인 축합반응을 이용하여 높은 수득율로 얻었다. 얻어진 BDBPE-n 화합물들의 구조 확인은 FT-IR과 ¹HNMR 스펙트럼으로 확인하였다. IR data에서, 1680 cm^-1에서 나타났던 aldehyde cabonyl stretching bands와 3350 cm^-1과 3300 cm^-1근처에서 1차 아민 (-NH₂)에 기인한 bands가사라졌다.
먼저 DDBA는 4-hydroxybenzaldehyde와 1-bromododecane과의 반응으로 얻어졌다. 이들의 구조 확인은 FT-IR과 ¹H-NMR 스펙트럼으로 확인하였다. ¹H-NMR data에서 aldehyde proton peak가 9.
먼저 DDBA는 4-hydroxybenzaldehyde와 1-bromododecane과의 반응으로 얻어졌다. 이들의 구조 확인은 FT-IR과 ¹H-NMR 스펙트럼으로 확인하였다. ¹H-NMR data에서 aldehyde proton peak가 9.
H-NMR 스펙트럼은 Varian Unity 300 NMR spectrophotometer를 사용하여 얻었다. 중간화합물 및 최종화합물의 녹는점 및 열적성질은 differential scanning calorimetry(DSC, TA instruments, TA 2910)를 사용하여 질소 기류하에서 10 ℃/min로 가열 혹은 냉각시키면서 조사하였다. 액정의 광학 구조는 Mettler FP-82HT 가열판과 RTC-1 temperature controller(Instec Inc.
최종 생성물인 BDBPE-n (n = 1,2,3,4) 화합물들의 합성은 Scheme 1에 보여준 바와 같이 모두 같은 합성법으로 행하였다. 따라서, 대표적으로 BDBPE-1의 합성 방법만을 아래에 기술하였다.
합성한 화합물의 IR 스펙트럼은 Perkin Elmer FT-IR spectrophotometer (Spectrum 1000)를, ¹H-NMR 스펙트럼은 Varian Unity 300 NMR spectrophotometer를 사용하여 얻었다. 중간화합물 및 최종화합물의 녹는점 및 열적성질은 differential scanning calorimetry(DSC, TA instruments, TA 2910)를 사용하여 질소 기류하에서 10 ℃/min로 가열 혹은 냉각시키면서 조사하였다.

대상 데이터

White powder, 90%. FT-IR (KBr pellet, cm^-1): 3086 (aromatic C-H), 2918, 2849 (aliphatic C-H). 1622 (-C=N-).
최종 생성물을 합성하기 위하여 쓰여진 1-fluoro-4-nitrobenzene, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, 1-bromododecane, 4-hydroxybenzoic acid, 1,3-dicyclohexylcarbodiimide(DCC), 4-dimethylaminopyridine(DMAP), p-toluenesulfonic acid, palladium on activated carbon(Pd/C)은 Aldrich 1급 시약을 구입하여 바로 사용하였고, 석유 에터, 클로로폼, 에탄올, 메탄올, 무수 에탄올, 무수 메탄올은 문헌의¹⁴ 방법에 따라 정제하여 사용하였다.

이론/모형

4-Dodecyloxybenzaldehyde (DDBA)의 합성: DDBA는 문헌¹⁷ 의 방법에 따라, 4-hydroxybenzaldehyde와 1-bromododecane을 염기 촉매 하에서 에터화 반응을 통하여 합성 하였다. 따라서, 실험 결과 및 분광학적 데이타만을 여기에 실었다.
중간생성물인 DA-n(n = 1,2,3,4) 화합물은 문헌의¹⁶ 합성법에 따라, DN-n 화합물들을 각각 hydrazine monohydrate(H₂NNH₂, H₂O)와 Pd/C 촉매를 이용한 환원반응으로 DA-n을 합성하였다. 따라서, 실험 결과 및 분광학적데이타만을 아래에 실었다.

성능/효과

이들의 구조 확인은 FT-IR과 ¹H-NMR 스펙트럼으로 확인하였다. ¹H-NMR data에서 aldehyde proton peak가 9.86 ppm에서 singlet으로 나타났으며, 모든 peaks의 적분비가 일치하였다. IR data에서는, 1680cm^-1에서 aldehyde carbonyl stretching band가 나타났으며, 3086 및 2918, 2849 cm^-1에서 각각 방향족 및 지방족 C-H stretching band가 나타났다.
이러한 현상은 메틸 렌기 사이에 산소원자가 존재함으로 인하여 짝수-홀수 효과에 영향을 미치는 쌓임효과(packing effect) 보다, 분자 전체에 유연성(flexibility)을 더 좋게 하여 짝수- 홀수 효과에 관계없이 상전이 온도를 감소시키는 것으로 사료된다. 따라서, 이러한 열적 역사를 더 깊이 살펴보기 위하여 BDBPE-n 화합물의 중간 유연격자, n, 을 n = 5 - 10으로 증가시킨 새로운 액정화합물을 합성하고, 말단치환기를 메 톡시기에서 운데실옥시기(-OC1¹H₂₃)까지 변형시킨 화합물을 합성하여 이들의 메틸렌기 수에 따른 분자구조와 액 롭게 합성한 BDBPE-n 화합물의 경우는 액정화학에서 보여주는 일반적인 짝수-홀수 효과와 다르게 중간 유연격자의 수가 증가 할수록, 짝수-홀수에 관계없이 일률적으로 전이온도가 감소하는 경향을 보였다. 이러한 현상은 메틸 렌기 사이에 산소원자가 존재함으로 인하여 짝수-홀수 효과에 영향을 미치는 쌓임효과(packing effect) 보다, 분자 전체에 유연성(flexibility)을 더 좋게 하여 짝수- 홀수 효과에 관계없이 상전이 온도를 감소시키는 것으로 사료된다.
IR data에서, 1680 cm^-1에서 나타났던 aldehyde cabonyl stretching bands와 3350 cm^-1과 3300 cm^-1근처에서 1차 아민 (-NH₂)에 기인한 bands가사라졌다. 또한 ¹H-NMR data에서는, 9.86 ppm에서 singlet으로 나타났던 aldehyde proton peak가 사라지고 이민 (-CH=N-) proton peak가 8.37 ppm 부근에서 나타났으며 모든 peaks의 적분비가 일치하였다. 이와 같은 분광학적 데이타의 결과로부터 목적하는 화합물이 합성되었음을 확인하였다.
새롭게 합성한 BDBPE-n 화합물의 경우는 액정화학에서 보여주는 일반적인 짝수-홀수 효과와 다르게 중간 유연격자의 수가 증가 할수록, 짝수-홀수에 관계없이 일률적으로 전이온도가 감소하는 경향을 보였다. 이러한 현상은 메틸 렌기 사이에 산소원자가 존재함으로 인하여 짝수-홀수 효과에 영향을 미치는 쌓임효과(packing effect) 보다, 분자 전체에 유연성(flexibility)을 더 좋게 하여 짝수- 홀수 효과에 관계없이 상전이 온도를 감소시키는 것으로 사료된다.
4 ℃에서 보여주는 커다란 발열 피이크는 Sc→K으로의 전이 피이크이다. 이 화합물은 가열 시에네마틱 액정상을 보여주고, 냉각 시에는 네마틱상과 Sc상을 보여주는 액정임을 알 수 있었으며, 편광현미경으로도 이들의 온도에 따른 상전이 현상을 확인할 수 있었다. Fig.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	저분자량 이메소제닉 화합물에 대한 관심과 연구가 지속되는 2가지 이유는 무엇인가?	1 이러한 액정화합물들중에서 중앙에 유연격자를 갖으며 양 말단에 메소제닉 단위를 갖는 저분자량 이메소제닉 화합물이 특별한 관심 속에 연구 되어지고 있는데, 거기에는 중요한 두 가지 이유가 있다. 첫째는 넓은 구간의 액정온도 범위를 갖는 새로운 액정화합물의 창출이며,2-10 둘째는 중앙에 폴리메틸렌 유연격자를 가지며 양 말단에 메소젠기를 가지는 이메소제닉 화합물은 주사슬에 동일한 메소젠과 폴리메틸렌 유연격자를 교대로 갖는 액정중합체에 대한 좋은 모형화합물이 될 수 있는가를 연구하면서 더욱 관심을 갖게 되었다. 왜냐하면, 중합체의 특성은 분자량과 다분산도에 크게 영향을 받으며, 등방성 액체화 전이 온도에 도달하기 전에 분해되는 등 여러 가지 문제가 있으므로, 중합체와 같은 메소젠과 유연격자를 갖는 모형화합물을 합성하여 이들의 액정성을 조사함으로써 중합체 동족계열에 대한 기본 지침이 될 수 있는 가를 살펴볼 수 있는 것이다.
	액정(liquid crystal) 화합물의 장점은 무엇인가?	저소비전력, 저전압 구동과 함께 대형화, 고정세화 등에 우수한 특성을 갖고 있어, 현재 디스플레이 재료로써 위치를 굳건히 구축하고 있는 액정(liquid crystal) 화합물은 워드프로세서, 컴퓨터 등의 그래픽 표시용, 비디오 뷰파인더, portable TV, 벽걸이 TV, 이동통신 단말기 등의 발달과 함께 정보미디어를 표시하는 가장 유력한 평판 디스플레이 재료로 사용되어지고 있다.1 이러한 액정화합물들중에서 중앙에 유연격자를 갖으며 양 말단에 메소제닉 단위를 갖는 저분자량 이메소제닉 화합물이 특별한 관심 속에 연구 되어지고 있는데, 거기에는 중요한 두 가지 이유가 있다.
	액정(liquid crystal) 화합물은 어디에 사용하는가?	저소비전력, 저전압 구동과 함께 대형화, 고정세화 등에 우수한 특성을 갖고 있어, 현재 디스플레이 재료로써 위치를 굳건히 구축하고 있는 액정(liquid crystal) 화합물은 워드프로세서, 컴퓨터 등의 그래픽 표시용, 비디오 뷰파인더, portable TV, 벽걸이 TV, 이동통신 단말기 등의 발달과 함께 정보미디어를 표시하는 가장 유력한 평판 디스플레이 재료로 사용되어지고 있다.1 이러한 액정화합물들중에서 중앙에 유연격자를 갖으며 양 말단에 메소제닉 단위를 갖는 저분자량 이메소제닉 화합물이 특별한 관심 속에 연구 되어지고 있는데, 거기에는 중요한 두 가지 이유가 있다.

참고문헌 (20)

Jin, S.-H.; Choi, H.-J.; Hong, S.-K.; Gal. Y.-S. Poly. Sci. & Tech. 2001, 12(3), 377.
Collings, P., J. Liquid Crystals, Princeton University Press, Princeton and Oxford, 2002.
Demus, D.; Goodby, J.; Gray, G. W.; Spiess, H.-W.; Vill. V. Handbook of Liquid Crystals, Wiley-VCH, Weinhem, Vol. 1 1988.
Demus, D.; Zaschke, H. Flussige Kristalle in Tabellen II, VEB Deutscher Verlag fur Grundstoffindustire, Leipzig 1984.
So, B.-K.; Lee, S.-M.; Choi, O.-B.; Lee, H. M.; Lee, J.-Y.; Kim, S.-J.; Cha, E.-H.; Kim. R.-H.; Park, J.-H. Bull. Korean Chem. Soc. 2009, 30, 7.
Park, J.-H.; Choi, O.-B.; Lee, H. M.; Lee, Y.-S.; Cha, E.-H.; Kim, K.-W.; Kim, S.-J.; Lee, C.-J.; So, B.-K.; Lee, S.-M.; Yeon, Y. H. J. Korean Chem. Soc. 2008, 52(5), 583.

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Choi, O.-B.; Park, J.-H.; Lee, Y.-S.; Lee, H. M.; Kim, K.-H.; Lee, E.-K.; Ko, K.-K.; Lee, E.-S.; So, B.-K.; Lee. C.-J.; Lee, S.-M. Korean Chem. Eng. Res. 2007, 45(2), 155.
So, B.-K.; Kim, W.-J.; Lee, S.-M.; Jang, M.-C.; Song, H.-H.; Park. J.-H. Dyes and Pigments, 2007, 75, 619.

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So, B.-K.; Kim, H.-J.; Lee, S.-M.; Song, H.-H.; Park, J.-H. Dyes and Pigments. 2006, 70, 38.

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Park, J.-H.; Lee, H.-M.; Choi, O.-B.; Lee, Y.-S.; Ko, K.-K.; Lee, E.-S.; Song, J.-H.; Kim, K.-H.; Lee. E.-K.; Lee, C.-J.; So, B.-K.; Lee, S.-M. J. Korean Chem. Soc. 2006, 50(3), 263.

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Jin, J.-I. Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1995, 267, 249.

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Jin, J.-I.; Park, J.-H. Eur. Polym. J. 1987, 23(12), 973.

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Park, J.-H.; Choi, O.-B.; Lee, J.-S.; Kang, K.-M.; Shin, J.-C.; Kim, K.-H.; Kim, H.-J.; Lee, C. J.; So, B.-K.; Lee, S.-M. Korean Chem. Eng. Res. 2005, 43(1), 176.
Armarego, W. L. F.; Peron, D. D. Purification of Laboratory Chemicals, 4th Ed.; Butterworth-Heinmann, Oxford, 1996.
Brand. H. R.; Cladis. P. E. J. De Phys. Lett. 1984, 45, 127.

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Terashima. K.; Ichihash. M.; Kituta. M.; Furukawa. K.; Inukai. T. Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1986, 141, 237.

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So, B.-K., Ph. D. Thesis. Hannam University, Daejeon, Korea, 2001.
Demus, D.; Richter, L. Textures of Liquid Crystals, Verlag Chemie, Weinheim, New York, 1978.
Dierking, I. Textures of Liquid Crystals, Wiley-VCH GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2003.
Gray. G. W.; Goodby, J. W. G. Smectic Liquid Crystals - Textures and Structures, Leonard Hill, Glasgow and London, 1984.

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표제어: PCR

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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