CN114350379A - 一种新型液晶化合物及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液晶材料技术领域，尤其涉及一种新型液晶化合物及其制备方法与应用。所述液晶化合物具有如通式I所示结构；该液晶化合物具有较大的垂直介电各向异性和更低的光学各向异性，并且具有较低的旋转粘度以及良好的液晶互溶性等特点，可广泛用于液晶显示领域，能够达到低功耗和宽视角、高对比度的应用目的，有效改善显示品质，具有重要的应用价值。

Description

一种新型液晶化合物及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及液晶材料技术领域，尤其涉及一种新型液晶化合物及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，液晶显示装置发展越来越迅速，也发展出不同类型，如车载小型液晶显示装置、便携式液晶显示装置、超薄型液晶显示装置等等。以电视为例，其特点是重量轻、占据空间小、移动方便等，此外还有笔记本型个人电脑、手机等。

液晶材料作为环境材料在信息显示材料、有机光电子材料等领域中具有极大的研究价值和美好的应用前景。目前，TFT-LCD产品技术已经成熟，成功地解决了视角、分辨率、色饱和度和亮度等技术难题，大尺寸和中小尺寸TFT-LCD显示器在各自的领域已逐渐占据平板显示器的主流地位。但是对显示技术的要求一直在不断的提高，要求液晶显示器实现更快速的响应，降低驱动电压以降低功耗等，也就要求液晶材料具有低电压驱动、快速响应、宽的温度范围和良好的低温稳定性。

液晶材料本身对改善液晶显示器的性能发挥着重要的作用，为了改善材料的性能使其适应新的要求，新型结构液晶化合物的合成及结构-性能关系的研究成为液晶领域的一项重要工作。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型结构的液晶化合物，该液晶化合物具有较大的垂直介电各向异性和更低的光学各向异性，并且具有较低的旋转粘度以及良好的液晶互溶性等特点，可广泛用于液晶显示领域，能够达到低功耗和宽视角、高对比度的应用目的，有效改善显示品质，具有重要的应用价值；本发明的另一目的在于，提供该液晶化合物的制备方法与应用。

具体地，本发明提供以下技术方案：

本发明提供一种液晶化合物，其具有如通式I所示结构：

式I中，

X¹选自O、S或C(R⁵R⁶)；

R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶各自相同或不同地选自由氢、氘、氟、腈基、具有C₁-C₄₀的直链烷基、具有C₁-C₄₀的直链烷氧基、具有C₁-C₄₀的直链杂烷基、具有C₁-C₄₀的直链杂烷氧基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的烷基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的烷氧基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的杂烷基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的杂烷氧基、具有C₂-C₄₀的烯基或炔基、具有5～80个，优选5～60个碳原子的芳基或具有2～60个碳原子的杂芳基组成的群组，并且R¹和R²不同时为氟，R³和R⁴不同时为氟。

本发明意义上的芳基含有5-60个碳原子，在本发明意义上的杂芳基含有2-60个碳原子和至少一个杂原子，其条件是碳原子和杂原子的总和至少是5；所述杂原子优选选自N、O或S。此处的芳基或杂芳基被认为是指简单的芳族环，即苯、联苯等，或简单的杂芳族环，如吡啶、嘧啶、噻吩等，或稠合的芳基或杂芳基，如蒽、菲、喹啉、异喹啉等。芳基或杂芳基上的氢通过简单的替换或取代形成取代的芳基或取代的杂芳基，例如氟苯、二氟苯、三氟苯、四氟苯、环己基苯、环己基氟苯等，被称为芳基或杂芳基。

对于本发明意义上的含有1-40个碳原子的烷基、烯基或炔基优选被认为是指如下基团：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、2-甲基丁基、正戊基、仲戊基、新戊基、环戊基、正己基、新己基、环己基、正庚基、环庚基、正辛基、环辛基、2-乙基己基、环己烯基、庚烯基、环庚烯基、辛烯基、环辛烯基、乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基、庚炔基或辛炔基。烷氧基优选具有1～40个碳原子的烷氧基被认为是指甲氧基、三氟甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基、仲戊氧基、2-甲基丁氧基、正己氧基、环己氧基、正庚氧基、环庚氧基、正辛氧基、环辛氧基、2-乙基己氧基、五氟乙氧基和2,2,2-三氟乙氧基。杂烷基优选具有1～40个碳原子的烷基，是指其中单独的氢原子或-CH₂-基团可被氧、硫、卤素原子取代的基团，被认为是指烷氧基、烷硫基、氟代的烷氧基、氟代的烷硫基，特别是指甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、甲硫基、乙硫基、正丙硫基、异丙硫基、正丁硫基、异丁硫基、仲丁硫基、叔丁硫基、三氟甲硫基、三氟甲氧基、五氟乙氧基、五氟乙硫基、2,2,2-三氟乙氧基、2,2,2-三氟乙硫基、乙烯氧基、乙烯硫基、丙烯氧基、丙烯硫基、丁烯硫基、丁烯氧基、戊烯氧基、戊烯硫基、环戊烯氧基、环戊烯硫基、己烯氧基、己烯硫基、环己烯氧基、环己烯硫基、乙炔氧基、乙炔硫基、丙炔氧基、丙炔硫基、丁炔氧基、丁炔硫基、戊炔氧基、戊炔硫基、己炔氧基、己炔硫基。

一般来说，根据本发明的环烷基、环烯基可为环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环丁烯基、环戊烯基、环己烯基、环庚基、环庚烯基，其中一个或多个-CH₂-基团可被上述基团代替；此外，一个或多个氢原子还可被氘原子、卤素原子或腈基代替。

作为优选，所述液晶化合物包括以下所示结构中的一种或多种：

其中，

R¹、R²、R³、R⁴各自相同或不同地选自由氢、氘、腈基、具有C₁-C₄₀的直链烷基、具有C₁-C₄₀的直链烷氧基、具有C₁-C₄₀的直链杂烷基、具有C₁-C₄₀的直链杂烷氧基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的烷基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的烷氧基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的杂烷基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的杂烷氧基、具有C₂-C₄₀的烯基或炔基、具有5～80个，优选5～60个碳原子的芳基或具有2～60个碳原子的杂芳基组成的群组，所述取代基中，一个或多个氢原子可被氟原子代替；并且在式I-2、I-3、I-6、I-7、I-10、I-11中R¹和R²不同时为氟，R³和R⁴不同时为氟；

R⁵、R⁶各自相同或不同地选自由氢、氘、甲基或乙基。

进一步地，所述液晶化合物选自式I-1、I-2、I-3、I-4、I-5、I-6、I-7、I-8、I-10、I-11、I-12中的一种或多种。

作为优选，R¹、R⁴各自相同或不同地选自由氢、氘、腈基、具有C₁-C₄₀的直链烷基、具有C₁-C₄₀的直链烷氧基、具有C₁-C₄₀的直链杂烷基、具有C₁-C₄₀的直链杂烷氧基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的烷基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的烷氧基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的杂烷基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的杂烷氧基、具有C₂-C₄₀的烯基或炔基组成的群组；

R²、R³各自相同或不同地选自由氢、氘、氟、腈基、具有C₁-C₄₀的直链烷基、具有C₁-C₄₀的直链烷氧基、具有C₁-C₄₀的直链杂烷基、具有C₁-C₄₀的直链杂烷氧基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的烷基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的烷氧基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的杂烷基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的杂烷氧基、具有C₂-C₄₀的烯基或炔基组成的群组；

R⁵、R⁶各自相同或不同地选自由氢、氘、甲基或乙基。

作为优选，当R¹、R⁴各自相同或不同地选自由具有C₁-C₄₀的直链烷基、具有C₁-C₄₀的直链烷氧基、具有C₁-C₄₀的直链杂烷基、具有C₁-C₄₀的直链杂烷氧基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的烷基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的烷氧基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的杂烷基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的杂烷氧基、具有C₂-C₄₀的烯基或炔基组成的群组时，R²、R³各自相同或不同地选自氢、氟、腈基或甲基；

当R¹、R⁴各自相同或不同地选自由氢、氘、氟或腈基组成的群组时，R²、R³各自相同或不同地选自由具有C₁-C₄₀的直链烷基、具有C₁-C₄₀的直链烷氧基、具有C₁-C₄₀的直链杂烷基、具有C₁-C₄₀的直链杂烷氧基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的烷基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的烷氧基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的杂烷基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的杂烷氧基、具有C₂-C₄₀的烯基或炔基组成的群组。

进一步地，R⁵、R⁶为氢或甲基；R¹和R²或R³和R⁴不同时为氢或氟，各自独立地选自由氟、具有C₁-C₄₀的直链烷基、具有C₁-C₄₀的直链烷氧基、具有C₁-C₄₀的直链杂烷基、具有C₁-C₄₀的直链杂烷氧基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的烷基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的烷氧基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的杂烷基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的杂烷氧基、具有C₂-C₄₀的烯基或炔基组成的群组。

作为优选，所述液晶化合物包括如下所示结构LS01-LS294中的一种或多种：

本发明还提供以上所述的液晶化合物的制备方法，其中：

X¹为O的合成路线如下：

X¹为S的合成路线如下：

X¹为CR⁵R⁶的合成路线如下：

其中，R¹-R⁶的含义与上述定义相同，R为丙基乙酸甲酯或丙基乙酸乙酯，X为Cl、Br、I或OD；所述强酸选自浓硫酸、多聚磷酸、甲烷磺酸、三氟甲磺酸、三氟化硼乙醚中的一种或多种；所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、碳酸钾、碳酸钠、碳酸铯、叔丁醇钠、叔丁醇钾、丁基锂、氢化钠、氢化钾、氨基钠、氨基钾、六甲基二硅胺基锂、六甲基二硅胺基钠、六甲基二硅胺基钾中的一种或多种。

合成式I所示化合物的原料可通过商业途径购买而得，也可参考Org.Biomol.Chem.,2003,P1609-1624中提供的相似化合物的合成方法制备获得，此类方法原理、操作过程、常规后处理、过柱纯化、重结晶提纯等手段是本领域合成从员所熟知的，完全可以实现合成过程，得到目标产物。

上述所有方法的所有步聚的反应均在溶剂中进行；所述溶剂选自四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、1-甲基吡咯烷-2-酮、乙醇、甲醇、二氯甲烷、丙酮、甲苯和去离子水中的至少一种。

本发明同时提供一种液晶介质，其包含一种或多种以上所述的液晶化合物。

作为优选，所述液晶介质还包含一种或多种结构式为II的化合物，作为第二组份：

其中，

R⁷、R⁸各自独立地选自由以下A、B、C所定义的基团组成的群组：

A：具有C₁-C₇的直链烷基或具有C₁-C₇的直链烷氧基；

B：所述A中的任一基团中的一个或多个*-CH₂-*被*-O-*、*-COO-*、*-OOC-*或*-CH＝CH-*代替后形成的基团；

C：所述A中的任一基团中的一个或多个氢原子被F、Cl、*-CH＝CH₂或*-CH＝CH-CH₃代替后形成的基团；

环B、环C、环D、环E各自独立地选自由如下基团组成的群组：

并且在所述环B、环C、环D、环E中至少有一个选自

中的一种；

m、n、o各自独立地为0或1；

Z¹、Z²、Z³各自独立地选自由单键、*-C₂H₄-*、*-CH＝CH-*、

*-COO-*、*-OOC-*、*-CH₂O-*、*-OCH₂-*、*-CF₂O-*和*-OCF₂-*组成的群组，其中任意的H可以被F代替；

*—和—*指示取代基键合的位置；

作为优选，所述液晶介质还包含一种或多种结构式为III的化合物：

其中，

R⁹、R¹⁰各自独立地选自由具有C₁-C₁₀的烷基或具有C₂-C₁₀的烯基组成的群组，其中任意的-CH₂-可以被-CH₂O-、-OCH₂-、

代替，任意的H原子可以被F代替；

环F、环G、环I、环J各自独立地选自由如下基团组成的群组：

p、q、r各自独立地为0或1；

Z⁴、Z⁵、Z⁶各自独立地选自由单键、*-C₂H₄-*、*-CH＝CH-*、

*-COO-*、*-OOC-*、*-CH₂O-*、*-OCH₂-*、*-CF₂O-*和*-OCF₂-*组成的群组，其中任意的H可以被F代替；

*—和—*指示取代基键合的位置。

作为优选，所述液晶介质中，所述液晶化合物的质量百分含量为1-24％，结构式为II的化合物的质量百分含量为35-58％，结构式为III的化合物的质量百分含量为30-46％。

进一步地，所述结构式为II的化合物包括如下式II-1～式II-15所示的化合物：

其中，

R⁷、R⁸各自独立地选自由以下A、B、C所定义的基团组成的群组：

A：具有C₁-C₇的直链烷基或具有C₁-C₇的直链烷氧基；

B：所述A中的任一基团中的一个或多个*-CH₂-*被*-O-*、*-COO-*、*-OOC-*或*-CH＝CH-*代替后形成的基团；

C：所述A中的任一基团中的一个或多个氢原子被F、Cl、*-CH＝CH₂或*-CH＝CH-CH₃代替后形成的基团；

上述环H₁、环H₂各自独立地选自由如下基团组成的群组：

进一步地，所述结构式为III的化合物包括如下式III-1～式III-16所示的化合物：

其中，R⁹、R¹⁰各自独立地选自由具有C₁-C₁₀的烷基或具有C₂-C₁₀的烯基组成的群组，其中任意的-CH₂-可以被-CH₂O-、-OCH₂-、

代替，任意的H原子可以被F代替；(F)各自独立地表示F或H。

作为优选，所述液晶介质还包含一种或多种功能性添加剂；所述功能性添加剂包含抗氧化剂、手性剂、光稳定剂或紫外线吸收剂。

本发明还提供一种消费型产品，其包含以上所述的液晶介质。

所述的消费型产品包括但并不限于平板显示器、计算机监视器、医疗监视器、电视机、告示牌、用于内部或外部照明和/或发信号的灯、平视显示器、全透明或部分透明的显示器、柔性显示器、激光打印机、电话、蜂窝电话、平板电脑、平板手机、个人数字助理(PDA)、可佩戴装置、膝上型计算机、数码相机、摄像机、取景器、对角线小于2英寸的微型显示器、3-D显示器、虚拟现实或增强现实显示器、交通工具、包含多个平铺在一起的显示器的视频墙、剧院或体育馆屏幕、光疗装置和指示牌。

如无特殊说明，本发明中所用原料均可通过市售商购获得，本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。

本发明的有益效果如下：

由于4,6-二氟取代的或4-氟取代的或6-氟取代的二苯并呋喃、或二苯噻吩或芴分子内刚性结构，液晶分子在氟取代的一侧向内弯曲，使此类化合物的响应速度和溶解性较差，限制其应用。令人惊奇的是，当在二苯并呋喃或二苯并噻吩的1,9位引入二氟，或在芴的4,5位引入二氟后，由于氟原子处于外侧，使得液晶化合物表现出更好的互溶性和更快的响应速度，故利用本发明提供的式I所示化合物可改善液晶化合物的互溶性和响应速度，改善混晶低温稳定性，拓展液晶混合物的应用范围，具有重要的应用价值。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。

本发明中，制备方法如无特殊说明则均为常规方法。所用的原料如无特别说明均可从公开的商业途径获得，所述百分比如无特殊说明均为质量百分比。本发明提供的一系列新型液晶化合物，所有的反应都是在众所周知的适合条件下进行，有些涉及到简单的有机制备，例如苯硼酸的制备均能通过熟练的操作技能合成，在本发明中没有详细描述。

实施例1

化合物LS05的制备方法，包括如下步骤：

第一步：化合物Int-1的制备

50.0mmol的1,3-二氟-2-碘-5-(4-丙基环己基)苯溶于80mL的甲苯中，加入55.0mmol的4-环戊基-2,3-二氟苯基硼酸，再加入1.5mol的无水碳酸钠、0.2mmol的Pd(PPh₃)₄、40mL的乙醇和40mL的水，搅拌升温回流反应10小时，降到室温，加入50mL的水稀释，用乙酸乙酯萃取，收集有机相，干燥，过滤，滤液减压浓缩干，用硅胶柱分离纯化，得到中间体Int-1，白色固体，收率：92％。

第二步：化合物Int-2的制备

20.0mmol的Int-1溶于80mL干燥的THF中，在氮气保护下，降温至-100℃，滴加入22.0mmol的2.5M正丁基锂正己烷溶液，搅拌反应1小时，再滴加入25.0mmol的硼酸三异丙酯，搅拌升到室温，加入20mL的30％双氧水饱和氯化铵溶液，于室温搅拌反应12小时，用乙酸乙酯萃取，收集有机相，干燥，过滤，滤液减压浓缩干，用硅胶柱分离纯化，得到中间体Int-2，白色固体，收率：87％。

第三步：化合物LS05的制备

在氮气保护下，20.0mmol的Int-2、50.0mmol的叔丁醇钾溶解于50mL的DMF中，升温到120℃，搅拌反应12小时，降到室温，加入250mL的水，用乙酸乙酯萃取，收集有机相再用饱和盐水洗，有机相干燥，过滤，滤液减压浓缩干，用硅胶柱分离纯化，乙醇重结晶，得到化合物LS05，白色固体，收率：90％，HRMS，m/z：414.2159[M⁺]，¹HNMR(δ、CDCl₃)：7.16～7.14(2H,d)；7.09～7.07(1H,d)；3.78～3.68(1H,m)；2.72～2.63(1H,m)；1.97～1.48(13H,m)；1.46～1.17(8H,m)；0.89(3H,s)。

参照上述的合成方法，制备以下表1所示液晶化合物：

表1

实施例2

化合物LS41的制备，包括以下步骤：

第一步：化合物Int-4的制备

0.11mol的实施例1第一和第二步中制备的Int-3溶于300mL干燥的二氯甲烷中，加入0.22mol的三乙胺，再加入0.17mol的N,N-二甲胺基硫代甲酰氯，于室温搅拌反应12小时，加入500.0mL的饱和盐水溶液，用二氯甲烷萃取，收集有机相，干燥，过滤，滤液减压浓缩干，用硅胶柱分离纯化，石油醚中重结晶，得到中间体Int-4，收率：85％。

第二步：化合物Int-5的制备

取40.0mmol中间体Int-4溶解于150mL的甲苯中，在氮气保护下，加入0.4mmol的Pd(P^tBu₃)₂催化剂，升温至100℃搅拌反应10小时，冷却到室温，加入200.0mL的饱和盐水溶液，用甲苯萃取，收集有机相，干燥，过滤，滤液减压浓缩干，用硅胶柱分离纯化，石油醚中重结晶，得到中间体Int-5，收率：82％。

第三步：化合物LS41的制备

取80.0mmol中间体Int-5溶解于100mL的二甲基亚砜中，在氮气保护下，加入0.22mol的60％氢化钠，升温至100℃搅拌反应5小时，冷却到室温，将反应液倒入300mL的冰水中，过滤，滤饼用水洗，用硅胶柱分离纯化，甲苯和石油醚中重结晶，得到化合物LS41，白色固体，收率：65％，HRMS，m/z：418.1766[M⁺]，¹HNMR(δ、CDCl₃)：7.59(2H,s)；7.22(1H,s)；4.22～4.13(1H,m)；4.08～4.05(2H,m)；1.96～1.88(4H,m)；1.82～1.42(9H,m)；1.33～1.19(3H,m)；0.95(3H,s)；0.92(3H,s)。

参照上述的合成方法，制备以下表2所示液晶化合物：

表2

实施例3

化合物LS53的制备，包括以下步骤：

第一步：化合物Int-7的制备

50.0mmol的Int-6、5.0mmol的醋酸钯、125.0mmol的NIS和250mL的二氯乙烷搅拌溶解，再加入0.5mol的三氟乙酸和20.0mmol的2,5-二(三氟甲基)苯胺，升温至60℃搅拌反应24小时，降到室温，过滤(硅藻土)，加入100mL的饱和碳酸氢钠水溶液，分出有机层，水层用二氯甲烷萃取，合并有机层，干燥，减压浓缩干，残余物用硅胶柱分离纯化，得中间体Int-7，黄色固体，收率：60％。

第二步：化合物Int-8的制备

50.0mmol的Int-7溶于80mL的甲苯中，加入55.0mmol的4-乙基-2-氟苯硼酸，再加入1.5mol的无水碳酸钠、0.2mmol的Pd(PPh₃)₄、40mL的乙醇和40mL的水，搅拌升温回流反应10小时，降到室温，加入50mL的水稀释，用乙酸乙酯萃取，收集有机相，干燥，过滤，滤液减压浓缩干，用硅胶柱分离纯化，得到中间体Int-8，黄色固体，收率：89％。

第三步：化合物Int-9的制备

60.0mmol的亚氯酸钠和60.0mmol的水合磷酸二氢钠溶于50mL的水中，室温下滴加入20.0mmol的Int-8溶于50mL叔丁醇的溶液，搅拌反应2小时，加入50mL的水稀释，用乙酸乙酯萃取，收集有机相，用饱和盐水洗，干燥，过滤，滤液减压浓缩干，用硅胶柱分离纯化，得到中间体Int-9，白色固体，收率：87％。

第四步：化合物Int-10的制备

向50mL的浓硫酸中加入20.0mmol的硼酸，降温至0℃，分批加入20.0mmol的Int-9，搅拌反应2小时，升温至55℃搅拌反应2小时，降到室温，将反应液倒入250mL的冰水中，过滤，滤饼用水洗，用硅胶柱分离纯化，得到中间体Int-10，黄色固体，收率：85％。

第五步：化合物LS53的制备

取20.0mmol中间体Int-10溶解于100mL的二氯甲烷中，加入5mL的三氟乙酸和60.0mmol的三乙基硅氢，搅拌反应16小时，减压浓缩干，用硅胶柱分离纯化，用乙醇重结晶，得到化合物LS53，白色固体，收率：95％，HRMS，m/z：340.1985[M⁺]，¹HNMR(δ、CDCl₃)：7.34(1H,s)；7.22(1H,s)；7.07(1H,s)；6.71(1H,s)；3.79(2H,s)；2.45～2.34(3H,m)；1.85～1.78(4H,m)；1.64～1.23(5H,m)；1.19～1.07(5H,m)；0.86(3H,s)。

参照上述的合成方法，制备以下表3所示液晶化合物：

表3

混合物实施例

实施例4-11：

实施例4-11列出了不同液晶介质的制备方法，其中，各实施例具体化合物的单体结构、用量(重量百分含量)、所得的液晶介质的性能参数测试结果分别如下表4-11所示。

各实施例中所涉及的温度单位为℃，其他符号的具体意义及测试条件如下：

c.p.表示液晶的清亮点(℃)，测试仪器：Mettler-Toledo-FP System显微热分析仪；

γ1为旋转粘度(mPa·s)，测试条件为：25℃、INSTEC:ALCT-IR1、18微米垂直盒；

K₁₁为扭曲弹性常数，K₃₃为展曲弹性常数，测试条件为：25℃、INSTEC:ALCT-IR1、18微米垂直盒；

Δε表示介电各向异性，Δε＝ε∥-ε⊥，其中，ε∥为平行于分子轴的介电常数，ε⊥为垂直于分子轴的介电常数，测试条件：25℃、INSTEC:ALCT-IR1、18微米垂直盒；

Δn表示光学各向异性，Δn＝n_o-n_e，其中，n_o为寻常光的折射率，n_e为非寻常光的折射率，测试条件：589nm、25±0.2℃。

本发明中，分别按比例称取通式I、II和III的化合物，制备得到液晶介质，其中液晶介质的制备所用的设备和仪器为：

(1)电子精密天平(精确度0.1mg)；

(2)不锈钢烧杯：用于称量化合物原料；

(3)勺子：用于加入原料；

(4)磁力转子：用于搅拌；

(5)控温电磁搅拌器。

液晶介质的制备方法包括以下步骤：

(1)将所用原料按顺序摆放整齐；

(2)把不锈钢烧杯放置在天平上，用小勺将式I的化合物盛入不锈钢烧杯中；

(3)依次按所需重量添加其他化合物原料；

(4)把加好料的不锈钢烧杯放置在磁力搅拌仪器上加热融化；

(5)待不锈钢烧杯中混合物大部份融化后，往不锈钢烧杯中加入一颗磁力转子，将液晶混合物搅拌均匀，冷却到室温后即得液晶介质。

将所得的液晶介质填充于液晶显示器两基板间进行性能测试。

实施例4的液晶介质的组分配比及其性能参数表4；

表4

实施例5的液晶介质的组分配比及其性能参数表5；

表5

实施例6的液晶介质的组分配比及其性能参数表6；

表6

实施例7的液晶介质的组分配比及其性能参数表7；

表7

实施例8的液晶介质的组分配比及其性能参数表8；

表8

实施例9的液晶介质的组分配比及其性能参数表9；

表9

实施例10的液晶介质的组分配比及其性能参数表10；

表10

实施例11的液晶介质的组分配比及其性能参数表11；

表11

对比例1

配方如下表12所示，其组分中不包含结构式为式I的化合物，而包含式为IV的化合物。

表12

由实施例9与对比例1的对比可知，本发明的化合物与IV相比表现出良好的互溶性和极大的负性介电常数，并且低温稳定性提高。

对比例2

配方如下表13所示，其组分中不包含结构式为式I的化合物，而包含式为V的化合物。

表13

由实施例9与对比例2的对比可知，本发明的化合物与传统的氟原子在内侧的液晶相比表现出良好的互溶性和极大的负性介电常数，并且低温稳定性提高。

结论：由实施例4至实施例11的液晶组合物的性能参数可知，本发明提供的液晶组合物具有良好的互溶性和较大的负性介电常数，由对比例1和对比例2对比可知，将4,6-二氟二苯并呋喃或4,6-二氟二苯并噻吩液晶的氟原子移至1,9位或将9,9-二氟芴或1,8-二氟芴的氟原子移至4,5位后得到的液晶表现出良好的互溶性和低温稳定性，并且具有更大的负性介电常数，故利用本发明提供的式I所示的化合物可改善液晶化合物的互溶性，拓展液晶混合物的应用范围，具有重要的应用价值。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种液晶化合物，其特征在于，其具有如通式I所示结构：

式I中，

X¹选自O、S或C(R⁵R⁶)；

R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶各自相同或不同地选自由氢、氘、氟、腈基、具有C₁-C₄₀的直链烷基、具有C₁-C₄₀的直链烷氧基、具有C₁-C₄₀的直链杂烷基、具有C₁-C₄₀的直链杂烷氧基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的烷基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的烷氧基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的杂烷基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的杂烷氧基、具有C₂-C₄₀的烯基或炔基、具有5～80个，优选5～60个碳原子的芳基或具有2～60个碳原子的杂芳基组成的群组，并且R¹和R²不同时为氟，R³和R⁴不同时为氟。

2.根据权利要求1所述的液晶化合物，其特征在于，所述液晶化合物包括以下所示结构中的一种或多种：

其中，

R¹、R²、R³、R⁴各自相同或不同地选自由氢、氘、腈基、具有C₁-C₄₀的直链烷基、具有C₁-C₄₀的直链烷氧基、具有C₁-C₄₀的直链杂烷基、具有C₁-C₄₀的直链杂烷氧基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的烷基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的烷氧基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的杂烷基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的杂烷氧基、具有C₂-C₄₀的烯基或炔基、具有5～80个，优选5～60个碳原子的芳基或具有2～60个碳原子的杂芳基组成的群组，所述取代基中，一个或多个氢原子可被氟原子代替；并且在式I-2、I-3、I-6、I-7、I-10、I-11中R¹和R²不同时为氟，R³和R⁴不同时为氟；

R⁵、R⁶各自相同或不同地选自由氢、氘、甲基或乙基。

3.根据权利要求1或2所述的液晶化合物，其特征在于，R¹、R⁴各自相同或不同地选自由氢、氘、腈基、具有C₁-C₄₀的直链烷基、具有C₁-C₄₀的直链烷氧基、具有C₁-C₄₀的直链杂烷基、具有C₁-C₄₀的直链杂烷氧基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的烷基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的烷氧基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的杂烷基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的杂烷氧基、具有C₂-C₄₀的烯基或炔基组成的群组；

R²、R³各自相同或不同地选自由氢、氘、氟、腈基、具有C₁-C₄₀的直链烷基、具有C₁-C₄₀的直链烷氧基、具有C₁-C₄₀的直链杂烷基、具有C₁-C₄₀的直链杂烷氧基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的烷基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的烷氧基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的杂烷基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的杂烷氧基、具有C₂-C₄₀的烯基或炔基组成的群组；

R⁵、R⁶各自相同或不同地选自由氢、氘、甲基或乙基。

4.根据权利要求1-3任一项所述的液晶化合物，其特征在于，当R¹、R⁴各自相同或不同地选自由具有C₁-C₄₀的直链烷基、具有C₁-C₄₀的直链烷氧基、具有C₁-C₄₀的直链杂烷基、具有C₁-C₄₀的直链杂烷氧基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的烷基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的烷氧基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的杂烷基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的杂烷氧基、具有C₂-C₄₀的烯基或炔基组成的群组时，R²、R³各自相同或不同地选自氢、氟、腈基或甲基；

当R¹、R⁴各自相同或不同地选自由氢、氘、氟或腈基组成的群组时，R²、R³各自相同或不同地选自由具有C₁-C₄₀的直链烷基、具有C₁-C₄₀的直链烷氧基、具有C₁-C₄₀的直链杂烷基、具有C₁-C₄₀的直链杂烷氧基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的烷基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的烷氧基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的杂烷基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的杂烷氧基、具有C₂-C₄₀的烯基或炔基组成的群组。

5.根据权利要求4所述的液晶化合物，其特征在于，R⁵、R⁶为氢或甲基；R¹和R²或R³和R⁴不同时为氢或氟，各自独立地选自由氟、具有C₁-C₄₀的直链烷基、具有C₁-C₄₀的直链烷氧基、具有C₁-C₄₀的直链杂烷基、具有C₁-C₄₀的直链杂烷氧基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的烷基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的烷氧基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的杂烷基、具有C₃-C₄₀的支链或环状的杂烷氧基、具有C₂-C₄₀的烯基或炔基组成的群组。

6.根据权利要求1-5任一项所述的液晶化合物，其特征在于，所述液晶化合物包括如下所示结构LS01-LS294中的一种或多种：

7.一种液晶介质，其特征在于，其包含一种或多种如权利要求1-6任一项所述的液晶化合物；

优选地，所述液晶介质还包含一种或多种结构式为II的化合物：

其中，

R⁷、R⁸各自独立地选自由以下A、B、C所定义的基团组成的群组：

A：具有C₁-C₇的直链烷基或具有C₁-C₇的直链烷氧基；

B：所述A中的任一基团中的一个或多个*-CH₂-*被*-O-*、*-COO-*、*-OOC-*或*-CH＝CH-*代替后形成的基团；

C：所述A中的任一基团中的一个或多个氢原子被F、Cl、*-CH＝CH₂或*-CH＝CH-CH₃代替后形成的基团；

环B、环C、环D、环E各自独立地选自由如下基团组成的群组：

并且在所述环B、环C、环D、环E中至少有一个选自

中的一种；

m、n、o各自独立地为0或1；

Z¹、Z²、Z³各自独立地选自由单键、*-C₂H₄-*、*-CH＝CH-*、

*-COO-*、*-OOC-*、*-CH₂O-*、*-OCH₂-*、*-CF₂O-*和*-OCF₂-*组成的群组，其中任意的H可以被F代替；

*—和—*指示取代基键合的位置；

更优选地，所述液晶介质还包含一种或多种结构式为III的化合物：

其中，

R⁹、R¹⁰各自独立地选自由具有C₁-C₁₀的烷基或具有C₂-C₁₀的烯基组成的群组，其中任意的-CH₂-可以被-CH₂O-、-OCH₂-、

代替，任意的H原子可以被F代替；

环F、环G、环I、环J各自独立地选自由如下基团组成的群组：

p、q、r各自独立地为0或1；

Z⁴、Z⁵、Z⁶各自独立地选自由单键、*-C₂H₄-*、*-CH＝CH-*、

*-COO-*、*-OOC-*、*-CH₂O-*、*-OCH₂-*、*-CF₂O-*和*-OCF₂-*组成的群组，其中任意的H可以被F代替；

*—和—*指示取代基键合的位置。

8.根据权利要求7所述的液晶介质，其特征在于，所述液晶介质中，所述液晶化合物的质量百分含量为1-24％，结构式为II的化合物的质量百分含量为35-58％，结构式为III的化合物的质量百分含量为30-46％。

9.根据权利要求7或8所述的液晶介质，其特征在于，所述液晶介质还包含一种或多种功能性添加剂；所述功能性添加剂包含抗氧化剂、手性剂、光稳定剂或紫外线吸收剂。

10.一种消费型产品，其特征在于，其包含权利要求7-9任一项所述的液晶介质。