$It\{trans}$-Polypentenamers with thermotropic liquid-crystalline cholesteryl and cyanobiphenyl side chains were prepared by ring-opening polymerization of vinylcyclopropane monomers with proper substituents. The monomers prepared were di-6-(cholest-5-en-3β-yloxy)hexyl-2- vinylcyclopropane-1,1-dicarboxylate, VCP-$DCh_6$ (5a), di-6-(4'-cyano-4-biphenyloxy)hexyl-2-vinylcyclopropane-1,1-dicarboxylate, VCP-$DBC_6$ (5b), 6-(cholest-5-en-3β-yloxy)hexyl-1-cyano-2- vinylcyclopropane-1-carboxylate, VCP-$ChC_6$ (6a) and 6-(4'-cyano-4-biphenyloxy) hexyl-1-cyano-2-vinylcyclopropane-1-carboxylate, VCP-$CBC_6$ (6b). The number-average molecular weights were in the range of 25,000-80,100 and $M_w$/$M_n$ values were 3.35-3.80. The conversions were 60-95% yield. The copolymerization behavior of the poly($CBC_6$-co-$ChC_6$) (10) is similar to the poly($DBC_6$-co-$DCh_6$) (9) but more reactive than the bimesogenic copolymers. The obtained PVCP-$DCh_6$, PVCP-$ChC_6$, PVCP-$CBC_6$ and PVCP-ChC are completely soluble in various organic solvents such as chloroform, methylene chloride, benzene but PVCP-$DBC_6$, PVCP-DCh are dissolved only in strong solvents such as DMF and chlorobenzene.
Whereas, monomers VCP-$DCh_6$ (5a) and VCP-$DBC_6$ (5b) present cholesteric and smectic mesomorphism, respectively. On the other hand, polymers PVCP-$DCh_6$ (7a) and PVCP-$DBC_6$ (7b) present only a smectic mesophase. 1-Cyano-1-mesogenic monomer VCP-$ChC_6$ (6a) shows a melting at -20℃ and appear 3 phase transitions at 23, 27, 53℃ owing to smectic mesophases and shows a cholesteric phase in the 53-55℃ temperature range. The polymer PVCP-$ChC_6$ (8a) shows a smectic C phase in the 18-151℃ range. The liquid crystalline texture of the PVCP-$CBC_6$ (8b), having two polar cyano groups onto the backbone and terminal of the mesogen, was not developed well for normal samples. As expected, copolymer poly($DBC_6$-co-$DCh_6$) forms a cholesteric mesophase, the structure of which is retained for all temperatures below the isotropic temperature (123℃) and even below the glass transition temperature (31℃). On the other hand, poly($CBC_6$-co-$ChC_6$) does not form liquid crystalline phase for normal film samples.
X-ray diffraction pattern of the PVCP-$DBC_6$ (7b) is indicated an interplanar spacing of $4.0Å(d_4)$. In the region of small angle, two X-ray interferences are observed, corresponding to interplanar spacing $d_3=14.5Å$ and $d_2=30.8Å$. From the X-ray diffraction study of the polymer 8a, the distance ($d_2=25Å$) from the center of the main-chain to the end of the side group is half of the d1 spacing (51.3Å) with interdigitation smectic C phase.
콜레스테릴과 시아노비페닐을 액정성분으로 하고, 트랜스-폴리펜테나머를 주쇄로 하는 측쇄형 액정고분자를 적절한 치환체를 갖는 비닐시클로프로판을 라디칼 개환중합시켜 합성하였다. 이들은 수평균 분자량이 25,000-80,100이고 분자량 분포가 3.35-3.80인 고분자가 60-95%의 수율로 얻어졌다. 공중합체 poly($CBC_6$-co-$ChC_6$) (10)의 공중합 특성은 반복단위당 2개의 액정성분을 갖는 공중합체 poly($DBC_6$-co-$DCh_6$) (9)와 유사하나 좀더 큰 중합반응 특성을 보였다. 고분자 PVCP-$DCh_6$, PVCP-$ChC_6$, PVCP-$CHC_6$ 그리고 PVCP ChC 등은 클로로포름, 메틸렌클로라이드 벤젠 등과 같은 여러 유기용매에 가용특성을 보였다. 그러나 PVCP-$DBC_6$와 PVCP-DCh는 디메틸포름아미드와 클로로벤젠 등과 같은 강한 일부 유기용매에만 녹았다. 단량체, VCP-$DCh_6$(5a)와 VCP-$DBC_6$(5b)는 각각 콜레스테릭과 스메틱의 액정상을 나타내었다.
반면, 그의 고분자 PVCP-$DCh_6$(7a)와 PVCP-$DBC_6$(7b)는 단지 스메틱 액정상만을 나타내었다. 1-시아노-1-메소게닉 단량체 VCP-$ChC_6$(6a)는 -20℃에서 융점이 나타나고, 23, 27 그리고 53℃에서 스메틱 액정상에 기인한 3개의 상전이가 나타났고, 53-55℃의 좁은 온도 범위에서 콜레스테릭 액정상이 나타나 온도에 따라 다양한 액정상이 형성됨을 볼 수 있었다. 그의 고분자 PVCP-$ChC_6$(8a)는 18-151℃의 넓은 온도 범위에서 스메틱 C의 액정상을 보였다.
고분자 주쇄와 메소겐의 양말단에 극성이 큰 시아노기가 있는 고분자 PVCP-$CBC_6$(8b)의 일반 시료들에 대하여는 액정구조가 잘 형성되지 않았다. 이는 아마도 큰 극성의 두 시아노기 사이의 상호 반발에 의해 액정형성이 방해되는 것으로 예측된다. 기대했던 바대로 공중합체 poly($DBC_6$-co-$DCh_6$)(9)는 등방성온도(123℃) 이하에서 콜레스테릭 액정상을 나타냈고, 그 상은 유리전이온도(31℃) 이하에서도 유지되었다.
반면에 공중합체 poly($CBC_6$-co-$ChC_6$)(8)의 일반 필름시료는 액정상을 형성하지 않았다. 공중합체 PVCP-$DBC_6$(7b)의 X-선 회절패턴 사진 확인 결과 $d_4$의 층가 간격이 $4.0Å, d_3=14.5Å$ 그리고 $d_2$=30.8Å이었다. 고분자 8a는 $d_2$=25.0Å(주쇄의 중심에서 측쇄 말단까지의 거리)로 $d_1$=51.3Å(스메틱 C상의 서로 끼어 맞물려있는 구조)의 반값과 일치하였다.
