Une nouvelle mésophase en colonnes

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Une nouvelle mésophase en colonnes

L. Mamlok, J. Malthete, Nguyen Huu Tinh, C. Destrade, A.M. Levelut

To cite this version:

L. Mamlok, J. Malthete, Nguyen Huu Tinh, C. Destrade, A.M. Levelut.

Une nouvelle

mé-sophase en colonnes.

Journal de Physique Lettres, Edp sciences, 1982, 43 (17), pp.641-647.

�10.1051/jphyslet:019820043017064100�. �jpa-00232105�

Une nouvelle

_mésophase

en

colonnes

L.

_Mamlok,

J. Malthete

Laboratoire de Chimie des Interactions Moléculaires, Collège de _France, 75231 Paris _Cedex, France

Nguyen

Huu

_Tinh,

C. Destrade

Centre de Recherche Paul-Pascal, Domaine Universitaire, 33405 Talence Cedex, France

et A. M. Levelut

Laboratoire de

_Physique

des Solides _(*), Bâtiment 510, 91405 _Orsay, France -(Re~u le 24 mai _{1982, accepte} le 6 _{juillet 1982)}

Résumé. 2014 Nous décrivons

un _{composé (2c) appartenant} à une nouvelle famille de _mésogènes

discoïdes : les

_{hexaalcanoyloxy-2,3,7,8,12,13-benzo [1,2-b : 3,4-b’ : 5,6-b"]}

trisbenzofurannes. On observe la

_séquence

de

_phases

suivante :

K

_ND

_{Dob.d Drd Dhd}

I.

La _{phase Dob.d} constitue le

_{premier exemple}

d’une _{mésophase thermotrope} en colonnes à réseau bidimensionnel oblique.

Abstract. 2014 A

compound

(2c) of a new

_family

of disc-like mesogens :

2,3,7,8,12,13-hexaalkanoyl-oxybenzo [1,2-b : 3,4-b’ :

5,6-b"]

trisbenzofurans is described with the

_phase

_{sequence :} K

_{ND Dob.d Drd Dhd}

I.

The

_{Dob.d phase}

is the first _example of a

_thermotropic

columnar

_mesophase

with an

_oblique

bidi-mensional lattice. Classification

Physics Abstracts 61.30E - 64.70E

1. Introduction. - On

a montre

depuis

_{peu que} des

_{composes discoides,}

derives hexasubsti-tues du benzene

[1],

du

_{triphenylene [2-4]}

ou du truxene

_{[5, 6]}

_{pouvaient presenter}

deux

_types

de

_{phases mesomorphes :}

une

_phase

_nematique

_{(ND) [5-8]}

-

et sa variante chirale

cholestérique

(N~)

[9, 10]

et

_{plusieurs phases}

en colonnes notees D

_[11].

Ces dernieres

_presentent

un

_{polymorphisme}

tres diversifié

_{[4, 12, 13] :}

reseau bidimensionnel

hexagonal

de colonnes

constituecs

d’un

_empilement

ordonne

_(Dho)

[14]

ou desordonne des molecules

_{(Dhd )}

_[15],

reseau bidimensionnel

_rectangle

avec

_empilement

désordonné des mole-cules

_(Drd)

_{[15] ;}

_enfin,

il existe une

_phase

en colonnes ou les molecules sont fortement inclinées

(~ 55~)

par

rapport

a 1’axe de la colonne

_[16].

(*) Associe au C.N.R.S.

642 JOURNAL DE PHYSIQUE - LETTRES

Jusqu’a

present,

pour un meme

compose discoide,

on ne _rencontre, au

_plus,

_que deux

_phases

en colonnes différentes

_[4-6,

_{8, 11-13, 17,}

_18].

Nous decrivons ici un

reprcsentant

_d’une

nouvelle serie de molecules discoides :

1’hexa-n-tetradecanoyloxy-2,3,7,8,~12,13-benzo [1,2-b :

3,4-b’ :

5,6-~]

trisbenzofuranne

₍₁₎

2c. 11

_presente

un

polymorphisme plus complexe :

une

_{phase nematique ND}

et trois

_phases

en

_colonnes,

dont une inconnue

_jusque-la.

2.

_Preparation.

Le

_compose

2a est obtenu _par reaction dans le

_{polyphosphate d’ethyle}

de la

_{dimethoxy-5,6}

2H-benzofurannone-3 1

_preparee

elle-meme _par action du PPA sur l’acide

_{diméthoxy-3,4}

phenoxyacetique correspondant.

Par

_{demethylation}

de 2a dans le

_chlorhydrate

de

_pyridine,

on accede a 2b

_qui,

condense

imme-diatement

_après

son obtention avec le chlorure d’acide

_approprié,

_par

_exemple

le chlorure de

n-tetradecanoyle,

dans la

_{pyridine anhydre,}

donne l’hexaester 2c que l’on isole sur couche mince de silice

_(R.M.N.

1 H

_(CDCI3)

6

_{0,85(t, 18H), 1,3(~ 120H), 1,84(~ 12H),}

_2,65(2~,

_12H),

_7,61(,

_3H),

8,08(s,

3H); I.R.(nujol)

1765-1615-1150-1105 cm-1).

3. Résultats. - Le

compose

2c

_presente

les

_phases

et les transitions suivantes :

Les

_{phases ND}

et

_Drd

ont été identifiees _par examen de leurs textures au

microscope polarisant

et _par

_isomorphie

avec des substances de reference. Les chaleurs de transition ont ete deter-minees au calorimetre

_{(DUPONT 990).}

En 1’absence d’une substance

_presentant

une

_phase

Dhd

dans un domaine de

_{temperature compatible}

avec le derive decrit

ici,

la methode de

l’iso-morphie

n’a pu etre utilisee pour confirmer la nature de la

_phase

_Dhd

du

_compose

2c. Et c’est seulement l’etude des

diagrammes

de diffraction des rayons X

qui

a

_permis

d’elucider la structure

de la nouvelle

_phase

en colonnes

_Dx.

4. Textures. - Par refroidissement du

liquide isotrope,

la

_{phase Dhd germine}

a

_partir

d’un

petit

nombre de

_points

de la

_preparation,

_puis

se _propage

_rapidement

dans tout l’echantillon

pour donner des

figures

en tous

_points

semblables .4 celles obtenues dans le cas de la

_phase

_Dhd

des

_{hexaalcanoyloxytriphcnylenes}

a

_longues

chaines

_{(Fig. la).}

En

_poursuivant

le

refroidisse-e)

Le benzo

_{[1,2-b : 3,4-b’ : 5,6-b"]}

trisbenzofuranne est

_l’analogue

du truxene dont les trois

_methylenes

C-5, C-10 et C-15 sont

_remplaces

par trois atomes

_d’oxygene.

Par _commodite, nous avons

_adopte

la

B Fig. 1. - Textures

optiques

du derive 2c. a : Phase en colonnes

Dhd

a 163 °C. b : Phase en colonnes

_Drd

a 144 ~c. c : Phase en colonnes _Dta a 75 ~C. ~ : Phase en colonnes

_{D~ d}

a 63 OC. e Phase

_{nematique No}

a 55oC.

[Optical

textures of the

_compound

2c. a :

_Dhd

columnar

_phase

at 163 °C. b :

_Dd

columnar _phase at 144 °C.

c :

_Dra

columnar _phase at 75 °C. d : _Dob.d columnar _phase at 63 °C. e :

_Np

nematic

_phase

at 55 _°C.]

ment, le passage de la

phase Dhd

a la

_{phase Dra}

se traduit _par

_{1’apparition}

de stries

_{concentriques}

caracteristiques

de ce

_type

de

_{phases (Fig.}

_lb).

Dans d’autres

_domaines,

on

_peut

observer des

textures differentes

_(Fig.

_lc).

A

_{temperature plus}

basse

_apparait

la

_{phase Dx}

avec une texture

semblable a celle de la

_{phase Drd (Fig.}

_lc),

mais avec une striation tres nette des domaines

deve-loppables

et une

_{birefringence plus marquee (Fig. ld).}

_Enfin,

a

_partir

de 59 °C une

_phase

tres fluide a textures a fils est observée : c’est une

_{phase nematique ND (Fig.}

_le)

_qui,

comme dans le cas des truxènes

_[5,

_6],

_apparait

a

_plus

basse

_temperature

_{que les}

_phases

en colonnes. 11

s’agit

donc, ici,

d’une nouvelle famille de

_mésogènes

discoides ou l’on

_peut

observer une

_sequence

inverse.

5. Diffraction des _{rayons X.} - Comme a 1’accoutumee

[15],

nous avons realise deux

_types

de

_{diagramme :}

- On

observe,

a 1’aide d’un faisceau

_{monochromatique ponctuel,}

les

_{caractéristiques}

com-munes a toutes les

_phases

en colonnes

(precisons

_que les echantillons restent non

_{orientes) :}

quelques

anneaux fins

_apparaissent

aux

_petits

_angles

et caracterisent le reseau bidimensionnel

des colonnes. En outre, un anneau

_large

est observe _pour une distance _moyenne de

_4,5

A :

il

peut etre relie a la structure

_«liquide»

des chaines

_{paraffiniques.}

Enfin,

il faut noter, dans les

trois

_phases,

1’absence d’un anneau fin

_qui

traduirait un

_{empilement regulier}

des molecules

dans les colonnes

_[14].

- Pour determiner

avec certitude le reseau bidimensionnel formé _par les

colonnes,

nous avons utilise des

diagrammes

de

_poudre

en chambre de Guinier : on retrouve

_{respectivement}

646 JOURNAL DE _{PHYSIQUE -} LETTRES

Fig.

2. -

Representation schematique

des reseaux des

_phases

en colonnes : A

_hexagonal;

B rectangu-laire ; C

_oblique.

[Schematic picture

of the three columnar lattices : A

_hexagonal;

B

_rectangular;

C

_oblique.]

Le cliche obtenu dans la

_{phase Dx}

s’indexe. dans un reseau

oblique

(a

=

49,7

A,

b =

28,0

A,

y =

97,5o).

Le tableau I donne une liste des distances reticulaires observees _pour les deux

mesophases

en colonnes

apparaissant

a basses

temperatures. Remarquons

que, dans la

phase oblique,

nous n’observons _pas de raies ho d’ordre

_impair,

ce

_qui

semblerait

_indiquer

la

_presence

d’un miroir situe dans le

_plan

du reseau avec

_{glissement parallele}

a a.

_Cependant,

il est

_plus

_{vraisemblable}

de supposer que la maille

oblique qui

contient deux colonnes s’obtient par deformation de la

maille

_rectangle

dont la surface est sensiblement

_{identique :}

les colonnes _que nous _pouvons considerer de section

_elliptique

seraient situees au sommet et au centre de la

_maille,

les axes des

_ellipses

faisant le même

_angle

en valeur absolue avec la direction b

(Fig.

2).

Tableau I. - Distances

reticulaires

observees et calculees

pour les deux

mesophases

en colonnes

apparaissant

a basse

_temperature.

[Observed

and calculated reticular distances in the two

_{low-temperature}

columnar

_mesophases.]

Remarques.

- La raie 10 de la

phase hexagonale

est observee à

25,95

A

pour T = 160°C.

dis-tances reticulaires inferieures a 14

_A;

_par

_exemple

_41,

03 et 42. Mais

_beaucoup

d’autres ne sont

pas visibles dans le meme domaine

angulaire.

6. Conclusion. - Nous

avons mis en evidence le

premier exemple

de reseau bidimensionnel

oblique

dans une

_phase

en colonnes sur un nouveau motif

mésogène

discoïde.

Compte

tenu du desordre des molecules dans les colonnes et du reseau bidimensionnel

_oblique,

nous _proposons de noter cette nouvelle

_{phase Dob.d’}

Remerciements. - Nous remercions M. P. Foucher

qui

a determine _pour nous les

_enthalpies

de transition.

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