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CN103880814A - 二氧杂环庚烷衍生物 - Google Patents

二氧杂环庚烷衍生物 Download PDF

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CN103880814A
CN103880814A CN201410107774.4A CN201410107774A CN103880814A CN 103880814 A CN103880814 A CN 103880814A CN 201410107774 A CN201410107774 A CN 201410107774A CN 103880814 A CN103880814 A CN 103880814A
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CN
China
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formula
liquid crystal
compound
group
alkyl
Prior art date
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Pending
Application number
CN201410107774.4A
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韩耀华
史正
尚洪勇
殷科
张少勃
华瑞茂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shijiazhuang Chengzhi Yonghua Display Material Co Ltd
Original Assignee
Shijiazhuang Chengzhi Yonghua Display Material Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

本发明公开了一种含有二氧杂环庚烷衍生物。该化合物的结构通式如式Ⅰ所示。所述的化合物结构较稳定,具有宽的液晶态温度范围,较好的低温互溶性,较大的介电各向异性△ε,光学器件使用时可实现较低的阈值电压,和低旋转粘度γ1,可以改善液晶组合物材料和显示器性能,对实现显示器的快速响应具有重要意义。含有此类化合物的液晶组合物可应用于制备驱动电压低,宽温度范围,响应速度快的液晶显示器。

Description

二氧杂环庚烷衍生物
技术领域
本发明属于液晶化合物合成及应用领域,涉及一种二氧杂环庚烷衍生物。
背景技术
使用液晶组合物的液晶显示器广泛用于仪表、电脑、电视等显示器中,对于液晶显示技术领域,近年来市场虽然已经非常巨大,技术也逐渐成熟,但人们对显示技术的要求也在不断的提高,尤其是在实现快速响应,降低驱动电压以及降低功耗等方面。液晶材料作为液晶显示器重要的光电子材料之一,对改善液晶显示器的性能发挥重要的作用。
液晶显示元件根据显示方式分为下列模式:扭曲向列相(TN)模式、超扭曲向列相(STN)模式、共面模式(IPS)、垂直配向(VA)模式。无论何种显示模式均需要液晶组合物有以下特性。
(1)化学,物理性质稳定。
(2)粘度低。
(3)具有合适的△ε。
(4)合适的拆射率△n。
(5)与其他液晶化合物的相溶性好。
作为显示用的液晶材料得到了很大发展,出现了大量的液晶化合物。从联苯腈、酯类、含氧杂环类、嘧啶环类液晶化合物发展到环己基苯类、苯乙炔类、乙基桥键类、端烯基液晶和各种含氟芳环类液晶化合物等,不断满足TN、STN、TFT-LCD等显示性能要求。
任何的显示用液晶组合物都要求有较宽的液晶态温度,较高的稳定性,比较适合的粘度,对电场有较快的响应速度。但是目前为止还没有任何单一的液晶单体单独用在液晶显示器中,而不用与其它化合物组合就能够满足性能要求。如果把两种或两种以上的液晶单体混合在一起,就可以持续不断地改变液晶的各类性质,一般的商品液晶组合物基本上也都是由多种单体液晶混合而成的。
发明内容
本发明的目的是提供一种二氧杂环庚烷衍生物。
本发明提供的二氧杂环庚烷衍生物,其结构通式如式I所示,
Figure BDA0000480146110000011
所述式I中,R1和R2相同或不同,均选自如下基团a、b或c:
a、选自H、Cl、F、-CN、-OCN、-OCF3、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCHF2、-SCN、-NCS、-SF5、C1-C15的烷基、C1-C15的烷氧基、C2-C15的烯基和C2-C15的烯氧基中的至少一种;
b、含有-CH2-的所述基团a中至少一个-CH2-被如下基团中的至少一种取代且氧原子不直接相连而得的基团:-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、环丁基、-O-和-S-;
c、所述基团a或b中至少一个氢被氟或氯或氘取代而得的基团;
Figure BDA0000480146110000012
均选自单键和下述基团中的至少一种:
Figure BDA0000480146110000021
Z1和Z2均选自单键、-CH2-、-CH2-CH2-、-(CH23-、-(CH2)4-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-CF2O-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-C2F4-和-CF=CF-中的至少一种;
a、b和c均为0-3的整数,且a+b+c≤5;
a或b为2或3时,
Figure BDA0000480146110000022
表示的基团相同或不同,
Figure BDA0000480146110000023
表示的基团相同或不同,
Figure BDA0000480146110000024
表示的基团可相同可不同。
所述式I中R1和R2的定义中,所述C1-C15的烷基具体选自C2-C15的烷基、C3-C15的烷基、C4-C15的烷基、C5-C15的烷基、C6-C15的烷基、C1-C7的烷基、C2-C7的烷基、C3-C7的烷基、C4-C7的烷基、C5-C7的烷基、C6-C7的烷基、C1-C6的烷基、C2-C6的烷基、C3-C6的烷基、C4-C6的烷基、C5-C6的烷基、C1-C5的烷基、C2-C5的烷基、C3-C5的烷基、C4-C5的烷基、C1-C4的烷基、C2-C4的烷基、C3-C4的烷基、C1-C3的烷基、C1-C10的烷基、C2-C10的烷基、C3-C10的烷基、C1-C10的烷基、C1-C2的烷基和C2-C3的烷基中的至少一种;
所述C1-C15的烷氧基具体选自C2-C15的烷氧基、C3-C15的烷氧基、C4-C15的烷氧基、C5-C15的烷氧基、C6-C15的烷氧基、C1-C7的烷氧基、C2-C7的烷氧基、C3-C7的烷氧基、C4-C7的烷氧基、C5-C7的烷氧基、C6-C7的烷氧基、C1-C6的烷氧基、C2-C6的烷氧基、C3-C6的烷氧基、C4-C6的烷氧基、C5-C6的烷氧基、C1-C5的烷氧基、C2-C5的烷氧基、C3-C5的烷氧基、C4-C5的烷氧基、C1-C4的烷氧基、C2-C4的烷氧基、C3-C4的烷氧基、C1-C3的烷氧基、C1-C10的烷氧基、C2-C10的烷氧基、C3-C10的烷氧基、C1-C10的烷氧基、C1-C2的烷氧基和C2-C3的烷氧基中的至少一种;
所述C2-C15的烯基具体选自C3-C15的烯基、C4-C15的烯基、C5-C15的烯基、C6-C15的烯基、C1-C6的烯基、C2-C6的烯基、C3-C6的烯基、C4-C6的烯基、C5-C6的烯基、C2-C5的烯基、C3-C5的烯基、C4-C5的烯基、C2-C4的烯基、C3-C4的烯基、C2-C10的烯基、C3-C10的烯基、C2-C8的烯基和C2-C3的烯基中的至少一种;
所述C2-C15的烯氧基具体选自C3-C15的烯氧基、C4-C15的烯氧基、C5-C15的烯氧基、C6-C15的烯氧基、C2-C6的烯氧基、C3-C6的烯氧基、C4-C6的烯氧基、C5-C6的烯氧基、C2-C5的烯氧基、C3-C5的烯氧基、C4-C5的烯氧基、C2-C4的烯氧基、C3-C4的烯氧基、C2-C10的烯氧基、C3-C10的烯氧基、C2-C8的烯氧基和C2-C3的烯氧基中的至少一种;
具体的,所述式I所示化合物为式I-1至式I-7所示化合物中的任意一种:
Figure BDA0000480146110000025
Figure BDA0000480146110000031
所述式I-1至式I-4中,R1、R2、Z1的定义分别与前述式I中R1、R2、Z1、c、的定义相同;
所述
Figure BDA0000480146110000034
的定义与
Figure BDA0000480146110000035
的定义相同。
所述式Ⅰ所示化合物更具体为式Ⅰ-8至Ⅰ-16所示化合物中的任意一种:
Figure BDA0000480146110000036
Figure BDA0000480146110000041
所述式I-8至式I-16中,R1为氢或C1-C10的直链烷基;
R2为Cl、F、-OCF3、-CF3或-OCHF2
L1至L8均选自氢和氟中的任意一种。
上述本发明提供的式I所示化合物,可按照如下方法一至三制备而得:
方法一
Figure BDA0000480146110000042
方法二
方法三
Figure BDA0000480146110000052
另外,上述包含前述式I所示任一化合物的液晶混合物,也属于本发明的保护范围。
该液晶混合物中,还可包含式II至式IV所示化合物;
当然,该液晶混合物也可只由式I至式IV所示化合物组成;
Figure BDA0000480146110000053
所述式II至式IV中,R1、R2和R3均选自氢、卤素、-CN、C1-C7的烷基、C1-C7的烷氧基、C2-C7的烯基和C1-C5的氟代烷氧基中的至少一种;
所述Z1选自单键、-CH2-CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-OCH2-、-CH2O-、-CF2O-和-OCF2-中的至少一种;
所述均选自单键和下述基团中的任意一种:
Figure BDA0000480146110000061
X、Y、U和V均选自H和F中的任意一种;
d为0-3的整数。
所述式II至式IV中,C1-C7的烷基具体选自C2-C7的烷基、C3-C7的烷基、C4-C7的烷基、C5-C7的烷基、C6-C7的烷基、C1-C6的烷基、C2-C6的烷基、C3-C6的烷基、C4-C6的烷基、C5-C6的烷基、C1-C5的烷基、C2-C5的烷基、C3-C5的烷基、C4-C5的烷基、C1-C4的烷基、C2-C4的烷基、C3-C4的烷基、C1-C3的烷基、C1-C2的烷基和C2-C3的烷基中的至少一种;
所述C1-C7的烷氧基具体选自C2-C7的烷氧基、C3-C7的烷氧基、C4-C7的烷氧基、C5-C7的烷氧基、C6-C7的烷氧基、C1-C6的烷氧基、C2-C6的烷氧基、C3-C6的烷氧基、C4-C6的烷氧基、C5-C6的烷氧基、C1-C5的烷氧基、C2-C5的烷氧基、C3-C5的烷氧基、C4-C5的烷氧基、C1-C4的烷氧基、C2-C4的烷氧基、C3-C4的烷氧基、C1-C3的烷氧基、C1-C2的烷氧基和C2-C3的烷氧基中的至少一种;
所述C2-C7的烯基具体选自C3-C7的烯基、C4-C7的烯基、C5-C7的烯基、C6-C7的烯基、C2-C6的烯基、C3-C6的烯基、C4-C6的烯基、C5-C6的烯基、C2-C5的烯基、C3-C5的烯基、C4-C5的烯基、C2-C4的烯基、C3-C4的烯基和C2-C3的烯基中的至少一种;
所述C1-C5的氟代烷氧基具体选自C1-C4的氟代烷氧基、C1-C3的氟代烷氧基、C3-C5的氟代烷氧基、C4-C5的氟代烷氧基、C2-C4的氟代烷氧基、C3-C4的氟代烷氧基和C2-C3的氟代烷氧基中的至少一种;
具体的,所述液晶混合物也可为由如下质量比的式I至式IV所示化合物组成:
其中,所述式I至式IV所示化合物的质量比为0-30:5-60:5-60:3-45,具体为14:18:45:23、14:30:11:45、14:15:32:39、14:20:30:36、17:35:21:27、9:22:32:37或9-17:15-35:11-45:23-45;且所述式I所示化合物的质量不为0。
上述液晶组合物具体为如下液晶组合物a、b、c、d、e或f:
所述液晶混合物a包括如下各质量份的组分或由如下各质量份的组分组成:
Figure BDA0000480146110000062
Figure BDA0000480146110000071
所述液晶混合物a具体包括如下各质量份的组分或由如下各质量份的组分组成:
Figure BDA0000480146110000072
Figure BDA0000480146110000081
所述液晶混合物b包括如下各质量份的组分或由如下各质量份的组分组成:
Figure BDA0000480146110000082
Figure BDA0000480146110000091
所述液晶混合物b具体包括如下各质量份的组分或由如下各质量份的组分组成:
Figure BDA0000480146110000092
Figure BDA0000480146110000101
所述液晶混合物c包括如下各质量份的组分或由如下各质量份的组分组成:
Figure BDA0000480146110000102
Figure BDA0000480146110000111
所述液晶混合物c具体包括如下各质量份的组分或由如下各质量份的组分组成:
Figure BDA0000480146110000112
Figure BDA0000480146110000121
所述液晶混合物d包括如下各质量份的组分或由如下各质量份的组分组成:
Figure BDA0000480146110000122
所述液晶混合物d具体包括如下各质量份的组分或由如下各质量份的组分组成:
Figure BDA0000480146110000132
Figure BDA0000480146110000141
所述液晶混合物e包括如下各质量份的组分或由如下各质量份的组分组成:
Figure BDA0000480146110000142
Figure BDA0000480146110000151
所述液晶混合物e具体包括如下各质量份的组分或由如下各质量份的组分组成:
Figure BDA0000480146110000152
Figure BDA0000480146110000161
另外,上述本发明提供的式I所示化合物或液晶混合物在制备液晶显示器件材料或电光学显示材料或电光学液晶显示器中的应用及包含式I所示化合物或所述液晶混合物的液晶显示器件材料或电光学显示材料或电光学液晶显示器,也属于本发明的保护范围。其中,所述电光学液晶显示器均为TN型显示器、VA型显示器、IPS型显示器或PDLC型显示器。
本发明提供的液晶混合物可通常利用已知的方法进行制备,例如将在高温下溶解的方法等,另外,可以根据用途添加本发明所属技术领域中专业人员熟知的添加剂,如,光学活性物质,染料,抗氧剂,紫外吸收剂,抗静电剂等。
本发明提供的式I所示液晶化合物,具有化合物所必需的一般物理性质:对光、热稳定,较宽的向列相,与其他化合物相溶性好,尤其是此化合物具有低旋转粘度γ1和大介电各向异性(△ε>0)的特性。合成此类化合物对于低旋转粘度γ1和高介电各向异性△ε的单体液晶化合物的开发具有重要意义。含有式I所示化合物的液晶组合物,其液晶相的温度范围广,粘度小,具有合适的折射率各向异性以及低启动电压,具有重要的应用价值。
具体实施方式
下面实施例用于解释本发明,但本发明不仅限于下面实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。下面实施例中GC表示气相色谱纯度,HPLC表示液相色谱纯度,MP表示熔点,MS表示质谱,1H-NMR表示核磁氢谱,△ε表示介电各向异性,△n表示光学各向异性。
下述实施例所得式Ⅰ所示产物均利用气相色谱、液相色谱、GC-MS所得质谱图和1H-NMR鉴定证实结构正确性。GC由安捷伦公司的HP6820型气相色谱分析仪进行测定,GC-MS分析测定装置为安捷伦公司的MS5975C型,1H-NMR由Bruker.Biospin公司的DRX-500分析装置进行测定,熔点测定使用WRX-1S显微热分析仪,设定升温速率为3℃/min。
下述实施例所得式Ⅰ所示产物的物性均使用两种方式进行测定:将化合物本身作为试样进行测定和将化合物与母体液晶混合作为试样进行测定。将化合物与母体液晶混合作为试样测定化合物物性的方式为:首先将15%的液晶化合物与85%的母体液晶混合来制作试样,然后根据所得试样的测定值,按照下述式中所示的外推法来计算外推值,
外推值=[100×(试样的测定值)-(母体液晶的重量百分率)×(母体液晶的测定值)]/化合物的重量百分率,从而得出单体液晶化合物的物性。
所用母体液晶组成如下:
Figure BDA0000480146110000171
Figure BDA0000480146110000181
液晶化合物的物理性质测定方法按照本行业的规范进行,参见《液晶器件手册》航空工业出版社出版化合物的物性测定方法:
1.相结构以及传递温度(℃)的测定
①在具备偏光显微镜熔点仪[梅特勒(Mettler)公司FP-52型],加热板上放置化合物,一边以3℃/min速度加热,一边利用偏光显微镜来观察相态变化,从而确定相态种类。
②利用梅特勒公司差示量热扭扫描仪DSC822e,以1℃/min的速度升温或降温,利用外推法求出伴随试样的相变化的吸热波峰或发热波峰的起始点,从而确定转移温度。
结晶表示为C,近晶相为S,向列相为N,液体为I。
2.粘度:(γ1在20℃下测定),使用Toyo6254综合测试仪。
3.光学各向异性(折射率各向异性在25℃下测定△n),测定在25℃下,用波长589nm的光,使用阿贝折射仪进行测定△n。在一个方向对主棱镜(Pri3m)的表面进行摩擦后,将试样滴加到主棱镜上。折射率(n11)是在偏光方向与摩擦方向平行时测定所得数值,折射率(n⊥)是在偏光方向与摩擦方向垂直时测定所得数值,光学各向异性(△n)的值由△n=n11-n⊥来计算。
4.介电常数各向异性(△ε,在25℃下测定)由惠普公司HP4284a精密LCR测试仪进行测定。测定液晶分子在长轴方向的介电常数ε‖,测定液晶分子在短轴方向的介电常数(ε),介电各向异性△ε通过△ε=ε来计算。
测定值中,当以液晶化合物本身作为试样时,记录所得值作为实验值,当以液晶化合物与母液晶的混合物作为试样时,记录由外推法得到的值作为实验值。
实施例1、化合物Ⅰ-17的合成(合成路线1)
Figure BDA0000480146110000182
步骤1:
Figure BDA0000480146110000183
1L三口瓶中加入44.4g(0.24mol)对溴苯甲醛(反应物),1,4-丁二醇21.6g(0.24mol)(反应物)400ml干燥的甲苯(溶剂),对甲苯磺酸2g,加热回流4小时,分出生成的水,冷却至室温,100ml水洗,蒸干溶剂,得(Ⅰ-17-a)55.5g,收率90%,气相色谱纯度98%。
步骤2
在反应瓶中加入25.7g(0.1mol)(Ⅰ-17-a)(反应物),150ml四氢呋喃(溶剂),通氮气保护,降温至-60℃,滴加0.2mol正丁基锂(反应物)的石油醚(溶剂)溶液,1小时内滴加完毕,在-50℃搅拌反应30分钟。然后降温至-60℃,在1小时内滴加13g(0.13mol)硼酸三甲酯(反应物)的70ml四氢呋喃(溶剂)溶液,加完后,继续控温搅拌反应1小时,升温至室温,加入0.2mol盐酸搅拌20分钟,加水洗涤后,乙酸乙酯50ml(溶剂)提取并分液,水洗有机相至中性,蒸干溶剂后,得化合物(I-17-b)17.8g,收率80%,液相色谱纯度97%。
步骤3的合成
在反应瓶中加入24.4g(0.11mol)(Ⅰ-17-b)(反应物),38.9g(0.1mol)P2(反应物)(按照Peer.Kirschet al.,Angew.Chem.Int.Ed.2001.40.1480.合成),四三苯基膦钯0.3g(催化剂),碳酸钠15g(催化剂),甲苯100ml(溶剂),水100ml,乙醇100ml(溶剂),加热回流4小时,加入100ml水,分液,有机相蒸干,经柱层析,重结晶得产品I-17,34g收率70%
该产物的结构确认数据如下:
GC:99.9%
MP:68℃
MS:m/s%486(1.7),339(100),267(7.9),239(4.8),
1H-NMR:δ(ppm)1.54(m,4H),3.65(m,4H)5.48(s,1H),6.89(m,2H),7.22(d,1H),7.40(m,4H);
由上可知,该产物结构正确,为归属式I的式I-17所示化合物。
该产物的液晶性能如下所示:
△ε:21.3(20℃,589nm)
△n:0.119(20℃,1000Hz)
由上可知,该单晶有较大的介电常数,适当的折射率,可应用与混合液晶中。
实施例2、化合物Ⅰ-18的合成(合成路线2)
步骤1
Figure BDA0000480146110000192
反应瓶中加入0.1mol(Ⅰ-17-a),0.12mol间氟苯硼酸(反应物),0.13mol碳酸钠(反应物),80ml甲苯(溶剂),60ml乙醇(溶剂),60ml水(溶剂),通氮气保护下,加入0.4g四(三苯基膦)钯(催化剂),搅拌加热至回流反应3小时。降温至室温,分液,用50ml甲苯(溶剂)提取水相,有机相合并水洗至中性。蒸干溶剂,所得物溶于100ml甲苯,过硅胶柱脱色,用甲苯(溶剂)洗脱,收集洗脱液并蒸干溶剂,用3倍石油醚溶解后-20℃冷冻重结晶,吸滤,得到白色晶体24.5g(Ⅰ-18-a)。收率90%,气相色谱纯度99.5%。
步骤3
Figure BDA0000480146110000201
在反应瓶中加入27.2g(0.1mol)(Ⅰ-18-a)(反应物),0.11mol叔丁醇钾,80ml四氢呋喃(溶剂),通氮气保护,降温至-90℃,滴加0.12mol正丁基锂(反应物)的石油醚(溶剂)溶液,1小时内滴加完毕,在-90℃搅拌反应30分钟。仍控温至-90℃,在1小时内滴加0.11mol硼酸三甲酯(反应物)的70ml四氢呋喃(溶剂)溶液,加完后,继续控温搅拌反应1小时,升温至0℃,加入100ml水和20ml浓盐酸,搅拌20分钟,分液,石油醚(溶剂)提取并分液,水洗有机相至中性,蒸干溶剂后,用2倍石油醚加热溶解后-20℃冷冻重结晶,吸滤,得到白色晶体19g(Ⅰ-18-b)。收率60%,液相色谱纯度99.5%。
步骤4化合物Ⅰ-18的合成
在反应瓶中加入34.8g(0.11mol)Ⅰ-18-b(反应物),38.9g(0.1mol)gP2(反应物)(按照Peer.Kirschet al.,Angew.Chem.Int.Ed.2001.40.1480.合成),四三苯基膦钯0.3g(催化剂),碳酸钠15g(催化剂),甲苯100ml(溶剂),水100ml,乙醇100ml(溶剂),加热回流4小时,加入100ml水,分液,有机相蒸干,经柱层析,重结晶得产品Ⅰ-18,40.6g收率70%,
该产物的结构确认数据如下:
MS:m/s%333(5.3)361(8.9)433(100)580(1.4)
1H-NMR:δ(ppm)1.54(m,4H),3.65(m,4H)5.48(s,1H),6.89(m,2H),7.02(d,1H)7.22(d,2H),7.40(m,4H),7.58(d,1H)7.83(m,1H);
由上可知,该产物结构正确,为归属式I的式I-18所示化合物。
该产物的液晶性能如下所示:
CP:158℃;
△ε:20.6(20℃,589nm)
△n:0.145(20℃,1000Hz)
由上可知,该单晶有较大的介电常数,适当的折射率,可应用于混合液晶中。
实施例3、化合物Ⅰ-19的合成
步骤1
Figure BDA0000480146110000203
反应瓶中加入步骤得到的25.7g(0.1mol)(Ⅰ-17-a)(反应物),120ml四氢呋喃(溶剂),安装密封搅拌,通氮气置换空气,降温至-70℃,滴加0.1mol浓度为2.5M的丁基锂(反应物),加完后20分钟,通入干燥的二氧化碳气体(反应物),至饱和,在此温度下反应2小时,将此反应液倒入有20ml浓盐酸(调节pH值)和100ml水的烧杯中水解,分液,50ml乙酸乙酯(溶剂)提取水相一次,合并有机相,饱和食盐水洗至中性,无水硫酸钠(干燥剂)干燥,浓缩除尽溶剂,得到浅黄色固体,用2倍甲苯和1倍乙酸乙酯(溶剂)重结晶一次,得到白色晶体20g(Ⅰ-19-a)。收率90%,液相色谱纯度98.0%。
步骤2
Figure BDA0000480146110000211
反应瓶中加入22.2g(0.1mol)(Ⅰ-19-a),冰乙酸100ml,5%Pt/C10g,搅拌下常压加氢6小时,过滤除去催化剂,蒸干溶剂,加入50ml甲苯重结晶,收率50%得11.3g(Ⅰ-19-b)
步骤3
Figure BDA0000480146110000212
反应瓶中加入22.6g(0.1mol)(Ⅰ-19-b),30ml甲苯(溶剂)和30ml异辛烷(溶剂),加入14g1,3-丙二硫醇(反应物),搅拌下将上述悬浮液加热至50℃,在30分钟内加入三氟甲磺酸(反应物)19.2g,加完后升温至回流,分出生成的水,待分净水后,冷却降温至90℃,在70-90℃之间45分钟内加入甲基叔丁基醚(溶剂)100ml,继续降温,析出晶体,在氮气保护下过滤,得到的晶体用甲基叔丁基醚(溶剂)(25ml×4)洗涤,真空干燥得到橙色晶体(二噻烷三氟甲磺酸盐)31.5g(Ⅰ-19-c)。收率70%
步骤4
Figure BDA0000480146110000213
在反应瓶中加入24.2g(0.1mol)2,3’,4’,5’-四氟联苯-4-酚(反应物),0.12mol三乙胺(反应物)和130ml二氯甲烷(溶剂)的混合溶液并冷却至-70℃,滴加上述45g(0.1mol)(Ⅰ-19-c)晶体(反应物)的120ml二氯甲烷(溶剂)的溶液,45分钟加完,在此温度搅拌一小时后,5分钟内加入0.4mol NEt3·3HF(反应物)。然后在-70℃下,一小时内加入0.4mol液溴(反应物)的30ml二氯甲烷(溶剂)溶液,然后在-70℃下继续反应一小时,升温至0℃,将反应液倒入32%的160ml氢氧化钠水溶液(调节PH值)和300g冰中,通过滴加大约45g32%氢氧化钠水溶液来调节反应液的PH值至5~8。分液后水相用80ml二氯甲烷(溶剂)提取,合并有机相用4g硅藻土(脱色剂)过滤,水洗,减压下蒸干溶剂。得到的粗产物柱层析后石油醚(溶剂)重结晶,得到白色晶体产品21.3g(Ⅰ-19),收率45%,GC:99.8%。
该产物的结构确认数据如下:
MP:56℃
MS:m/s%69(78.5)83(89.4)232(100)474(76.8)
1H-NMR:δ(ppm)1.28(m,4H),1.54(m,8H),2.08(m,1H),2.48(m,1H),3.65(m,4H)4.18(d,1H),6.83(m,2H),7.27(m,2H)7.66(m,1H);
由上可知,该产物结构正确,为归属式I的式I-19所示化合物。
该产物的液晶性能如下所示:
△ε:18.0(20℃,589nm)
△n:0.18(20℃,1000Hz)
由上可知,该单晶有较大的介电常数,适当的折射率,可应用与混合液晶中。
参考上述实施例1-3的方法,仅根据产物中取代基的定义替换相应反应物中的取代基,得到如下式I所示各化合物:
Figure BDA0000480146110000231
Figure BDA0000480146110000241
Figure BDA0000480146110000251
Figure BDA0000480146110000271
实施例4、液晶混合物a
按照如下重量份将各组分混匀,得到本发明提供的液晶混合物a:
Figure BDA0000480146110000272
Figure BDA0000480146110000281
该液晶混合物a的性能参数如下:
CP:97℃;△n:0.110;△ε:6.5;γ1:68;
由上可知,该组合物具有高的清亮点,适当的光学各向异性,低的旋转粘度和较快的响应速度,可适用于液晶显示器中;
按照上述组成,仅不加入两个归属式I化合物的组分,也即按照如下重量份将各组分混匀,得到作为对照的液晶混合物g:
Figure BDA0000480146110000282
Figure BDA0000480146110000291
该液晶混合物g的性能参数如下:
CP:88℃;△n:0.105;△ε:4.2;γ1:65;
与液晶混合物a对比,如果不加入本发明提供的式I所示化合物,液晶混合物的Δε明显降低。
实施例5、液晶混合物b
按照如下重量份将各组分混匀,得到本发明提供的液晶混合物b:
Figure BDA0000480146110000301
该液晶混合物b的性能参数如下:
CP:85℃;△n:0.100;△ε:6.5;γ1:66;
由上可知,该混合物具有高的清亮点,适当的光学各向异性,低的旋转粘度和较快的响应速度,可适用于液晶显示器中。
实施例6、液晶混合物c
按照如下重量份将各组分混匀,得到本发明提供的液晶混合物c:
Figure BDA0000480146110000302
Figure BDA0000480146110000311
该液晶混合物c的性能参数如下:
CP:95℃;△n:0.085;△ε:6.0;γ1:75;
由上可知,该混合物具有高的清亮点,适当的光学各向异性,低的旋转粘度和较快的响应速度,可适用于液晶显示器中。
实施例7、液晶混合物d
按照如下重量份将各组分混匀,得到本发明提供的液晶混合物d:
Figure BDA0000480146110000312
Figure BDA0000480146110000321
该液晶混合物d的性能参数如下:
CP:95℃;△n:0.100;△ε:7.8;γ1:58;
由上可知,该混合物具有高的清亮点,适当的光学各向异性,低的旋转粘度和较快的响应速度,可适用于液晶显示器中。
实施例8、液晶混合物e
按照如下重量份将各组分混匀,得到本发明提供的液晶混合物e:
Figure BDA0000480146110000322
Figure BDA0000480146110000331
该液晶混合物e的性能参数如下:
CP:103℃;△n:0.0105;△ε:7.2;γ1:68;
由上可知,该混合物具有高的清亮点,适当的光学各向异性,低的旋转粘度和较快的响应速度,可适用于液晶显示器中。
实施例9、液晶混合物f
按照如下重量份将各组分混匀,得到本发明提供的液晶混合物f:
Figure BDA0000480146110000332
Figure BDA0000480146110000341
Figure BDA0000480146110000351
该液晶混合物f的性能参数如下:
CP:90℃;△n:0.110;△ε:7.6;γ1:65;
由上可知,该混合物具有高的清亮点,适当的光学各向异性,低的旋转粘度和较快的响应速度,可适用于液晶显示器中。

Claims (8)

1.式I所示化合物,
Figure FDA0000480146100000011
所述式I中,R1和R2相同或不同,均选自如下基团a、b或c:
a、选自H、Cl、F、-CN、-OCN、-OCF3、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCHF2、-SCN、-NCS、-SF5、C1-C15的烷基、C1-C15的烷氧基、C2-C15碳原子的烯基和C2-C15的烯氧基中的至少一种;
b、含有-CH2-的所述基团a中至少一个-CH2-被如下基团中的至少一种取代且氧原子不直接相连而得的基团:-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、环丁基、-O-和-S-;
c、所述基团a或b中至少一个氢被氟或氯或氘取代而得的基团;
Figure FDA0000480146100000012
均选自单键和下述基团中的至少一种:
Figure FDA0000480146100000013
Z1和Z2均选自单键、-CH2-、-CH2-CH2-、-(CH23-、-(CH2)4-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-CF2O-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-C2F4-和-CF=CF-中的至少一种;
a、b和c均为0-3的整数,且a+b+c≤5;
a或b为2或3时,
Figure FDA0000480146100000014
表示的基团相同或不同,
Figure FDA0000480146100000015
表示的基团相同或不同,
Figure FDA0000480146100000016
表示的基团相同或不同。
2.根据权利要求1所述的化合物,其特征在于:所述式I所示化合物为式I-1至式I-7所示化合物中的任意一种:
Figure FDA0000480146100000017
Figure FDA0000480146100000021
所述式I-1至式I-4中,R1、R2、Z1
Figure FDA0000480146100000022
的定义分别与权利要求1中R1、R2、Z1
Figure FDA0000480146100000023
的定义相同;
所述
Figure FDA0000480146100000024
的定义与
Figure FDA0000480146100000025
的定义相同;
所述式Ⅰ所示化合物具体为式Ⅰ-8至Ⅰ-16所示化合物中的任意一种:
Figure FDA0000480146100000026
Figure FDA0000480146100000031
所述式I-8至式I-16中,R1为氢或C1-C10的直链烷基;
R2为Cl、F、-OCF3、-CF3或OCHF2
L1至L8均选自氢和氟中的任意一种。
3.包含权利要求1-2任一所述化合物的液晶混合物。
4.由权利要求1-2任一所述化合物和式II至式IV所示化合物组成的液晶混合物:
Figure FDA0000480146100000032
Figure FDA0000480146100000041
所述式II至式IV中,R1、R2和R3均选自氢、卤素、-CN、C1-C7的烷基、C1-C7的烷氧基、C2-C7的烯基和C1-C5的氟代烷氧基中的至少一种;
所述Z1均选自单键、-CH2-CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-OCH2-、-CH2O-、-CF2O-和-OCF2-中的至少一种;
所述均选自单键和下述基团中的任意一种:
X、Y、U和V均选自H和F中的任意一种;
d为0-3的整数。
5.根据权利要求4所述的液晶混合物,其特征在于:所述式I至式IV所示化合物的质量比为0-30:5-60:5-60:3-45;且所述式I所示化合物的质量不为0。
6.权利要求1-2任一所述液晶化合物或权利要求3-5任一所述液晶混合物在制备液晶显示材料或电光学显示材料或电光学液晶显示器中的应用。
7.包含权利要求1-2所述液晶化合物或权利要求3-5任一所述液晶混合物中的至少一种的液晶显示材料或电光学显示材料或电光学液晶显示器。
8.根据权利要求6所述的应用或权利要求7所述的显示器,其特征在于:所述电光学液晶显示器均为TN型显示器、VA型显示器、IPS型显示器或PDLC型显示器。
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