CN101029015A

CN101029015A - 3,4－二氟硫酚酯类液晶化合物

Info

Publication number: CN101029015A
Application number: CN 200710090537
Authority: CN
Inventors: 安忠维; 杜渭松; 李建; 杜宏章; 杨波; 龚方
Original assignee: Xian Modern Chemistry Research Institute
Current assignee: Xi'an Caijing Opto-Electrical Science & Technology Co., Ltd.
Priority date: 2007-04-11
Filing date: 2007-04-11
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2027-04-11
Also published as: CN101029015B

Abstract

本发明涉及一种3，4－二氟硫酚酯液晶化合物，结构通式如(1)所示，其中R为碳数1～9的直链烷烃，n为整数0或1。本发明化合物具有粘度低、与其它液晶化合物相溶性好的优点，主要用于液晶显示器。

Description

3，4-二氟硫酚酯类液晶化合物

技术领域

本发明是一种3，4-二氟硫酚酯类液晶化合物，属于液晶材料，主要用于液晶显示器。

背景技术

液晶显示器具有平板化、功耗低、重量轻、无辐射等优点，在信息显示领域发展迅速。液晶显示器利用液晶材料的光学各向异性和介电各向异性的特性来实现显示功能。按照显示模式分类，有扭曲向列式(TN)、超扭曲向列式(STN)、动态散射模式(DSP)等。液晶显示所用的液晶材料在使用环境温度范围内，一般是-40℃～80℃具有向列相；同时必须具用高度的化学稳定性，较低的粘度，以及适合用途的双折射率、介电各向异性、电阻率等液晶物理性质。用一种液晶化合物是无法满足全部的使用条件，必须混合10～20种液晶化合物形成混合液晶。

显示用液晶材料是由多种小分子有机化合物组成的，这些小分子的主要结构特征是棒状分子结构。现已发展成很多种类，例如各种联苯腈、酯类、环己基(联)苯类，含氧杂坏苯类、嘧啶环类、二苯乙炔类、乙撑桥键类和烯端基类以及各种含氟苯环类等。酯类液晶具有相变温度区间宽、介电各向异性值大、易于制备的特点，在扭曲向列型(TN)、超扭曲向列型(STN)、薄膜晶体管型(TFT)液晶显示领域的得到广泛应用。

JP60163858公开了一种硫酚酯类液晶化合物，结构通式如(2)所示：

(2)

该硫酚酯类液晶化合物的液晶相变区间窄；而且分子中的氰基使液晶的电阻率下降，其应用受到限制。

在合成化学，2003，11，341～345，题目为“3，4-二氟硫酚酯类液晶化合物的合成及性能”的论文中公开了结构通式为如下(3)、(4)所示的液晶化合物，含有3，4-二氟硫酚酯结构，具有液晶相区宽的特点，可以在扭曲向列式(TN)、超扭曲向列式(STN)型液晶显示中应用。

(3)

(4)

其中R为正丙基，正戊基。

但是这类液晶化合物相溶性较差，并且化合物粘度较大。

发明内容

本发明的目的就是为了克服背景技术中的不足，设计一种相溶性好，粘度低的液晶化合物。

为了实现上述目的，本发明构思为在液晶化合物中用饱和的环己烷替代不饱和的苯环，降低了分子的共轭程度，减弱了分子的极性，以提高该液晶化合物与其他液晶化合物的相溶性，同时降低液晶化合物本身的粘度。

本发明是一种3，4-二氟硫酚酯类液晶化合物，其特点是结构通式如(1)所示：

(1)

其中R为碳数1～9的直链烷烃，n为0或1的整数。

本发明的第二特点在于R优选碳数为2～7的直链烷基。

本发明的第三特点在于如下结构式所示：

其中R为碳数5的直链烷烃，n为0的整数。

本发明的第四特点在于结构式如以下所示：

其中R为碳数3的直链烷烃，n为1的整数。

本发明的第五特点在于结构式如以下所示：

其中R为碳数5的直链烷烃，n为1的整数。

本发明的优点：本发明涉及的化合物具有粘度低、与其它液晶化合物相溶性好的优点，主要用于液晶显示器。

本发明采用如下路线合成：

本发明涉及的液晶化合物的制备采用(反式-4-烷基环己基)甲酸，或[反式-4-(反式-4-烷基环己基)环己基]甲酸与氯化亚砜回流制备(反式-4-烷基环己基)甲酰氯或[反式-4-(反式-4-烷基环己基)环己基]甲酰氯，再与3，4-二氟硫酚在有机碱，如吡啶、二甲胺基吡啶等的催化下，在惰性溶剂如苯、甲苯、二甲苯中回流反应制备。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明所用原料(反式-4-烷基环己基)甲酸、[反式-4-(反式-4-烷基环己基)环己基]甲酸购自西安瑞联近代电子材料有限责任公司，3，4-二氟硫酚来自浙江寿而福化工有限责任公司。

实施例1(反式-4-正戊基环己基)甲酸-3，4-二氟硫酚酯的制备

在250mL三口烧瓶中，加入0.04mol(反式-4-正戊基环己基)甲酸，30mL氯化亚砜，回流反应8小时。蒸除过量的氯化亚砜，得(反式-4-正戊基环己基)甲酰氯。

在上述反应瓶内再加入100mL甲苯，3，4-二氟硫酚0.04mol，吡啶3mL，回流反应4小时。冷却后水洗至中性，硫酸镁干燥。减压蒸除甲苯，得到浅黄色固体。乙醇重结晶得白色晶体8.5g，气相色谱纯度99.5％，收率64.3％。

结构鉴定：

IR(KBr，cm^-1)：2950，2926，2853，1701，1603，1503，1272，1203，944，906，800，771。¹HNMR(500MHz，CDCl₃，δ)：0.884(3H，t)；0.900～0.988(2H，m)；1.176～1.320(9H，m)；1.466～1.543(2H，m)；1.861(2H，q)；2.017～2.050(2H，m)；2.528(1H，m)；7.116～7.133(1H，m)；7.158～7.211(1H，m)；7.223～7.263(1H，m)。

元素分析：C₁₈H₂₄F₂OS，理论值C 66.23 H 7.41 O 4.90 F 11.64 S 9.82；

实测值C 66.25 H 7.39 O 4.92 F 11.66 S 9.78。

以上结构鉴定数据证明了上述反应所得到的化合物确实是(反式-4-正戊基环己基)甲酸-3，4-二氟硫酚酯。

用甲基、乙基、正丙基、正丁基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基替代(反式-4-正戊基环己基)甲酸中的正戊基(R)，同样的方法合成出下列化合物：

(反式-4-甲基环己基)甲酸-3，4-二氟硫酚酯；

(反式-4-乙基环己基)甲酸-3，4-二氟硫酚酯；

(反式-4-正丙基环己基)甲酸-3，4-二氟硫酚酯；

(反式-4-正丁基环己基)甲酸-3，4-二氟硫酚酯；

(反式-4-正己基环己基)甲酸-3，4-二氟硫酚酯；

(反式-4-正庚基环己基)甲酸-3，4-二氟硫酚酯；

(反式-4-正辛基环己基)甲酸-3，4-二氟硫酚酯；

(反式-4-正壬基环己基)甲酸-3，4-二氟硫酚酯。

实施例2[反式-4-(反式-4-正丙基环己基)环己基]甲酸-3，4-二氟硫酚酯的制备

在500mL三口烧瓶中，加入0.05mol[反式-4-(反式-4-正丙基环己基)环己基]甲酸，50mL氯化亚砜，回流反应8小时。蒸除过量的氯化亚砜，得[反式-4-(反式-4-正丙基环己基)环己基]甲酰氯。

在上述反应瓶内再加入100mL甲苯，3，4-二氟硫酚0.05mol，吡啶3mL，回流反应4小时。冷却后水洗至中性，硫酸镁干燥。减压蒸除甲苯，得到浅黄色固体。乙醇重结晶得白色晶体9.0g，气相色谱纯度99％，收率46.9％。

结构鉴定：

IR(KBr，cm^-1)：2924，2848，1702，1600，1504，1445，1404，1274，1205，1118，802，774。¹HNMR(500MHz，CDCl₃，δ)：0.809～0.885(2H，m)；0.870(3H，t)；0.929～1.093(6H，m)；1.128(3H，t)；1.230～1.339(2H，m)；1.449～1.524(2H，q)；1.696(2H，d)；1.753(2H，d)；1.839(2H，d)；2.057(2H，d)；2.480～2.534(1H，m)；7.103～7.131(1H，m)；7.158～7.211(1H，m)；7.221～7.259(1H，m)。

元素分析：C₂₂H₃₀F₂OS，理论值C 69.44 H 7.95 O 4.20 F 9.99 S 8.43；

实测值C 69.47 H 7.99 O 4.18 F 9.93 S 8.41。

以上结构鉴定数据证明了上述反应所得到的化合物确实是[反式-4-(反式-4-正丙基环己基)环己基]甲酸-3，4-二氟硫酚酯。

实施例3[反式-4-(反式-4-正戊基环己基)环己基]甲酸-3，4-二氟硫酚酯的制备

在500mL三口烧瓶中，加入0.05mol[反式-4-(反式-4-正戊基环己基)环己基]甲酸，50mL氯化亚砜，回流反应8小时。蒸除过量的氯化亚砜，得[反式-4-(反式-4-正戊基环己基)环己基]甲酰氯。

在上述反应瓶内再加入100mL甲苯，3，4-二氟硫酚0.05mol，吡啶3mL，回流反应4小时。冷却后水洗至中性，硫酸镁干燥。减压蒸除甲苯，得到浅黄色固体。乙醇重结晶得白色晶体10.4g，气相色谱纯度99％，收率51.5％。

结构鉴定：

IR(KBr，cm^-1)：2955，2921，2850，1696，1606，1508，1409，1276，1208，940，865，824，808，774。¹HNMR(500MHz，CDCl₃，δ)：0.810(3H，t)；0.737～0.810(2H，m)；0.857～1.089(9H，m)；1.123～1.259(6H，m)；1.416(2H，m)；1.624(2H，d)；1.687(2H，d)；1.771(2H，d)；1.986(2H，d)；2.410～2.473(1H，m)；7.152～7.191(1H，m)；7.088～7.141(1H，m)；7.034～7.061(1H，m)。

元素分析：C₂₄H₃₄F₂OS，实测值C 70.58 H 8.41 O 3.93 F 9.27 S 7.82；

理论值C 70.55 H 8.39 O 3.92 F 9.30 S 7.85。

以上结构鉴定数据证明了上述反应所得到的化合物确实是[反式-4-(反式-4-正戊基环己基)环己基]甲酸-3，4-二氟硫酚酯。

用甲基、乙基、正丁基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基替代[反式-4-(反式-4-正戊基环己基)环己基]甲酸中的正戊基(R)，同样的方法合成出下列化合物：

[反式-4-(反式-4-甲基环己基)环己基]甲酸-3，4-二氟硫酚酯；

[反式-4-(反式-4-乙基环己基)环己基]甲酸-3，4-二氟硫酚酯；

[反式-4-(反式-4-正丁基环己基)环己基]甲酸-3，4-二氟硫酚酯；

[反式-4-(反式-4-正己基环己基)环己基]甲酸-3，4-二氟硫酚酯；

[反式-4-(反式-4-正庚基环己基)环己基]甲酸-3，4-二氟硫酚酯；

[反式-4-(反式-4-正辛基环己基)环己基]甲酸-3，4-二氟硫酚酯；

[反式-4-(反式-4-正壬基环己基)环己基]甲酸-3，4-二氟硫酚酯。