CN101228251A - 包含氢化甘菊环结构的液晶分子 - Google Patents

包含氢化甘菊环结构的液晶分子 Download PDF

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CN101228251A CNA2006800223817A CN200680022381A CN101228251A CN 101228251 A CN101228251 A CN 101228251A CN A2006800223817 A CNA2006800223817 A CN A2006800223817A CN 200680022381 A CN200680022381 A CN 200680022381A CN 101228251 A CN101228251 A CN 101228251A
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Abstract

包含式(I)的氢化甘菊环结构化合物的液晶分子；R1 i－A1 i－(Z2 i－A2 i) m－(Z3 i－A3 i) n－(Z4 i－A4 i) o－R2 i (i)，其中二价基团Ai中的至少一个是衍生自至少部分氢化的甘菊环的基团，R1 i和R2 i为氢、任选地取代的烷基或烯基残基，R2 i还代表－CN、－N＝C＝S、－F、－Cl、－SF5、－CF3、－CHF2、－CH2F、－O－CF3、－O－CHF2、－O－CH2F、－O－CF2－CF2H或－O－C2F5，A1 i、A2 i、A3 i和A4 i是部分或全部氢化的2，6－亚甘菊环基、反式－1，4－亚环己基、1，4－亚环己烯基、1，4－亚苯基、2－氟－1，4－亚苯基、3－氟－1，4－亚苯基、2，3－和2，6－二氟－1，4－亚苯基和3，5－二氟－1，4－亚苯基、嘧啶－2，5－二基和1，4－二烷－2，5－二基，Z1 i、Z2 i、Z3 i和Z4 i是单键、－CH2－CH2－、－CF2－CF2－、酯键－CO－O－、反式－CH＝CH－、－C≡C－和－CF2－O－，m、n和o彼此独立地是0、1或2，包含这些化合物的液晶介质和用包含该新型化合物的混合物制备的液晶显示器。

Description

包含氢化甘菊环结构的液晶分子
本发明涉及基于氢化甘菊环结构的化合物、使用所述基于氢化甘菊环结构的化合物配制液晶介质的方法、包含至少一种所述化合物的液晶介质、包含至少两种液晶化合物的液晶介质-其中至少一种所述化合物是基于氢化甘菊环结构的化合物，并且涉及包含这些液晶介质的液晶显示器，优选光电显示器。
可以通过外部施加的电压改变包含表现出液晶特性的化合物的液晶和液晶介质的光学性能。因此，这类介质被特别用作显示设备中的电介质。基于液晶的光电器件已经被公知几十年。液晶介质的各种物理效应可用于显示目的，例如动态散射、DAP(排列相变形)、VA(垂直排列相)和MVA(多畴垂直排列相)、ECB(电控制的双折射)、TN(扭转向列)结构、STN(超扭转向列)结构、SBE(超双折射效应)、OMI(光学模式干涉)和IPS(面内转换)。
最常用的显示设备是TN或所谓的Schadt-Helfrich元件。两个透明片或板例如优选玻璃的内表面被结构透明电极层，通常是溅射到表面上的铟锡氧化物涂覆。电极层的结构对应于显示段。在这些层之间放置液晶混合物，该混合物的层厚度约为3μm-10μm。将具有脊形表面结构的聚合物层置于每一电极层与液晶介质之间以赋予较好的取向，与液晶材料接触的两个层中的脊相互垂直。排列指向矢(指向取向方向的矢量)因此在液晶介质中产生90°旋转(“扭转向列元件”)。更高程度的旋转例如180°或270°(“超扭转向列元件”)也是可以的并且是优选的，这类元件廉价并且在较低的视角和较慢的转换时间下提供了高分辨率。将正交偏振器板加到所述透明片的外表面上。由于排列指向矢旋转和因此光的偏振面通过该层排列，所以整个组件传输光。一旦外部电压被施加在电极上，就出现液晶的重新取向，指向矢指在与所述元件平面垂直的方向上。偏振的方向不再旋转，并且所述元件中电极之间的区域呈现黑色。
液晶介质通常包含至少一种液晶化合物，并且在本发明的上下文中也被称为液晶材料。液晶材料通常必须具有优良的化学和热稳定性以及对电场和电磁辐射优良的稳定性。此外，液晶材料应该具有低的粘度，尤其是旋转粘度，并且在元件中产生短的响应时间、低的阈电压和高的对比度。此外，它们应该在常规的工作温度，即在高于和低于室温的最宽可能范围内具有合适的液晶态，例如用于上述元件的向列型液晶态。由于液晶被通常作为多种组分的混合物使用，因此重要的是这些组分彼此容易混溶。另一些性能例如电阻率、介电和光学各向异性必须满足取决于元件类型和应用领域的各种要求。因此，用于扭转向列元件的材料必须具有正性介电各向异性和高电阻率。
例如，具有大的正性介电各向异性、宽的向列相温度范围、高电阻率以及优良的UV和温度稳定性的液晶介质被希望用于包含用于转换单个像素的集成非-线型元件的矩阵液晶显示器。这类矩阵液晶(MLC)显示器是已知的。可用于单个像素单独转换的非-线型元件可以是无源元件例如变阻器或二极管，或者有源元件例如晶体管。后一情形被称为“有源矩阵液晶显示器(AM-LCD)”。
在TFT(薄膜晶体管)显示器中，利用的光电效应通常是TN效应。区别在包括复合半导体例如CdSe的TFT与基于多晶或无定形硅的TFT之间产生。
TFT矩阵被施加在显示器的一个玻璃板的内侧，而另一个玻璃板在其内侧带有透明反电极。与像素电极的尺寸相比，TFT非常小并且基本对图像没有负面影响。该技术也可以扩展到其中红色、绿色和蓝色滤光器的嵌合体(mosaic)以使得每一滤光器元件位于可转换的像素对面的方式排列的全色相容的显示器。TFT显示器通常如同带有正交偏振器的TN元件那样工作并且是背光的。
这类MLC显示器被用作笔记本电脑、电视(袖珍TV)或者汽车或飞机结构中的显示器。除了与对比度和响应时间的视角相关性有关的问题之外，由于液晶混合物不充足的电阻率，因此在这些MLC显示器中还出现了困难。伴随着降低的电阻率，MLC显示器的对比度下降，并且可能出现“图像粘结”的问题。由于与显示器内表面的相互作用，在MLC显示器的使用寿命期间液晶混合物的电阻率通常下降，因此为了获得可接受的使用寿命，高的(初始)电阻率非常重要。特别地在具有低阈电压的混合物的情形中，迄今由于具有高的正性介电各向异性的液晶材料而因此难以获得非常高的电阻率。Δε大多数也具有增大的导电率。还希望的是伴随着增加的温度和在加热和/或UV曝光之后，电阻率尽可能少地降低。只有当液晶混合物具有小的旋转粘度时，才可能实现短的显示器响应时间。对于显示器的低温应用例如户外、汽车或飞机应用而言，需要即使在低温下也不会出现结晶或者转变为近晶相，并且粘度的温度相关性尽可能低。
为此，需要具有以下性能的液晶介质：
-为了即使在低温下也使用显示器，宽的向列相范围，特别地低至低温，和粘度的温度相关性低；
-为了显示器长的使用寿命，高的UV辐射抗性；
-为了低的阈电压Vth，高的正性介电各向异性Δε；
-为了短的响应时间，低的旋转粘度γ1，和
-低的光学各向异性Δn，其使光延迟dx Δn符合第一传输最小值-对于其而言，dx Δn为0.5μm，d为元件长度-，其为通过Gooch和Tarry计算的平行偏振器之间的扭转向列元件的特征，以实现低Δn扭转向列元件或与视角无关的板(VIP)，或者下面详细说明的IPS显示器所需的高光学双折射。没有表现出上述性能的结合或者仅仅较低程度结合的分子较少或者完全不优选。
一种特别有吸引力的显示器元件形式是所谓的IPS，或“面内转换”元件。尽管在传统的TFT液晶显示器中电极对一个位于另一个上地安置在单独的基材上并且仅仅下面的电极由薄膜晶体管转换，但在IPS显示器中，两个电极彼此平行地安置在底部基材上并且因此在同一平面内。在断路位置，正如传统TFT显示器中那样，液晶分子与玻璃基材平行排列并且彼此平行排列。它们还与元件的电极对平行排列。不像在常用STN液晶显示器中在链的一端上的分子那样，在IPS显示器的情形中没有任何一个分子被固定在底部基材上。因此，当施加电压穿过电极对时，液晶分子可以自由地旋转通过90°以使它们与电场一致，同时保持与基材平面、以及在它们的上方和下方的其它分子平行。IPS元件中的不同事实因此在于所有分子保持与基材平面平行，而在标准的TFT显示器中，分子进一步远离链的固定端，更多地尝试着使其本身与两个电极之间的电场一致。在不同元件深度下分子取向角度的这种变化限制了离开元件的光的视角。伴随着增加的视角，这些显示器的光学性能变化，使得其各向异性。在IPS显示器中，不会出现这类变化，因此视角极大地增加并且颜色保持相同，尽管伴随着增加的视角，亮度可能降低。
因此，本发明的一个目的是提供用于不同LCD类型例如IPS-、ECB-、AM-、TN-或STN显示器的液晶介质，该介质具有高的长期电阻率和化学稳定性、低的粘度、特制的双折射和介电各向异性，同时保持其它边界条件。
对于将IPS显示器中的层厚度降低至2μm-3μm而言，希望的是具有高的光学双折射Δn的液晶混合物。降低层厚度也降低了响应时间，并且因此使IPS显示器适合于显示视频。同时，新的显示器充填方法导致液晶混合物更高的UV曝光。
因此，本发明的又一个特殊目的是提供用于IPS显示器的具有高的双折射Δn和改进的UV稳定性的液晶混合物。
通过包含至少一种下式的化合物的液晶介质实现了该目的：
R1 i-A1 i-(Z2 i-A2 i)m-(Z3 i-A3 i)n-(Z4 i-A4 i)o-R2 i    (i)
二价基团A1 i、A2 i、A3 i和A4 i中的至少一个是在2-和6-位上带有键的衍生自至少部分氢化的甘菊环的基团。如下式中所示，A1 i、A2 i、A3 i和A4 i中的任一个可以是-7:5-或-5:7-类型的至少部分氢化的甘菊环二基。缩写“6，2-亚(全)氢化甘菊环基”将是指以下结构的在6-和2-位上带有键的(全)氢化甘菊环二基，
Figure S2006800223817D00051
并且缩写“2，6-亚(全)氢化甘菊环基”将是指以下结构的在2-和6-位上带有键的(全)氢化甘菊环二基，其为上述结构的镜像。
Figure S2006800223817D00052
R1 i和R2 i各自独立地选自氢，可以任选地被卤素、-CN或-CF3基团单取代的1-15个碳原子的烷基或烯基残基，其中在烷基或烯基残基中，一个或多个亚甲基-CH2-基团可以彼此独立地、但以没有两个氧原子彼此直接相连的方式被以下代替：-O-、-S-、1，3-亚环丁基、酮基-CO-、酯基-CO-O-或碳酸酯基团-O-CO-O-，
R2 i也可以选自-CN、-N＝C＝S、-S-CN、-F、-Cl、-SF5、-CF3、-CH2F、-CHF2、-O-CF3、-O-CF2-CF2H和-O-C2F5，
A1 i、A2 i、A3 i和A4 i各自独立地选自部分或全部氢化的2，6-亚甘菊环基、6，2-亚甘菊环基、反式-1，4-亚环己基、1，4-亚环己烯基、1，4-亚苯基、2-氟-1，4-亚苯基、3-氟-1，4-亚苯基、5-氟-1，4-亚苯基、2，3-、2，5-和2，6-二氟-1，4-亚苯基和3，5-二氟-1，4-亚苯基、4，4’-亚联苯基(4，4’-diphenylene)、4，4’-亚双环己基、亚四氢吡喃-2，5-或3，6-基、1，3-嘧啶-2，5-二基和1，3-二烷-2，5-二基，满足如上所述的条件：二价基团A1 i、A2 i、A3 i和A4 i中的至少一个是在2-和6-位，或者6-和2-位上带有键的衍生自至少部分氢化的甘菊环的基团，
Z2 i、Z3 i和Z4 i独立地选自单键、-CH2-CH2-、-CF2-CF2-、酯键-CO-O-、硫代酯键-CO-S-、反式-CH＝CH-、-C≡C-、-CH2-O-和-CF2-O-，满足条件：如果Aj-1 i是2，6-亚(全)氢化甘菊环基二基或者如果Aj i是6，2-亚(全)氢化甘菊环基二基的话，则Zj i不可以是酯键或硫代酯键，
m、n和o彼此独立地是0、1或2。
如果A4是亚环己基二基，则优选R2选自C1-C15-烷基、-CN、-CH＝CH2、-F、-O-CH-CF2和-CF3。同样，如果A4是亚苯基二基，则优选R2选自C1-C15烷基或烷氧基、-CN、-F、-CF3、-O-CF3、-O-CF2H、-O-CH2F和-SF5。在该情形下，m和n中的任一个或两个可以假定为0的值。对于其中A4是亚苯基二基的后一情形而言，优选的组合是3，4-二氟、3，4，5-三氟、2，3-二氟-4-烷基和2，3-二氟-4-烷氧基与每一情形下的C1-C15烷基、3-氟-4-三氟甲氧基、3，5-二氟-4-氰基以及3，5-二氟-4-二氟甲氧基取代基。
本发明因此涉及如上面解释的式(i)的化合物。
因此，本发明的另一个目的是使用式(i)的化合物作为液晶介质的组分的方法。
根据式(i)一其中(全)氢化甘菊环结构部分中存在至少一个氟取代基的以下结构特别可用作液晶介质的组分：
2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1-氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1-氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1-氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1-氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
4-氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
4-氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
4-氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
4-氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
5-氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
5-氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
5-氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
5-氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
9-氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
9-氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
9-氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
9-氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，3-二氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，3-二氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，3-二氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，3-二氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，4-二氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，4-二氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，4-二氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，4-二氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，5-二氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，5-二氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，5-二氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，5-二氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，8-二氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，8-二氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，8-二氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，8-二氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
4，8-二氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
4，8-二氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
4，8-二氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
4，8-二氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
4，5-二氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
4，5-二氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
4，5-二氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
4，5-二氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
4，7-二氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
4，7-二氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
4，7-二氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
4，7-二氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
5，7-二氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
5，7-二氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
5，7-二氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
5，7-二氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
9，10-二氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
9，10-二氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
9，10-二氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
9，10-二氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，9-二氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，9-二氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，9-二氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，9-二氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
3，9-二氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
3，9-二氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
3，9-二氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
3，9-二氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
4，9-二氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
4，9-二氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
4，9-二氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
4，9-二氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
5，9-二氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
5，9-二氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
5，9-二氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
5，9-二氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
7，9-二氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
7，9-二氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
7，9-二氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
7，9-二氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
8，9-二氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
8，9-二氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
8，9-二氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
8，9-二氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，4，7-三氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，4，7-三氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，4，7-三氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，4，7-三氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
3，4，7-三氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
3，4，7-三氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
3，4，7-三氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
3，4，7-三氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，3，4-三氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，3，4-三氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，3，4-三氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，3，4-三氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，3，5-三氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，3，5-三氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，3，5-三氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，3，5-三氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，4，5-三氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，4，5-三氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，4，5-三氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，4，5-三氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，4，7-三氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，4，7-三氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，4，7-三氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，4，7-三氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，4，8-三氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，4，8-三氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，4，8-三氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，4，8-三氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，5，7-三氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，5，7-三氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，5，7-三氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，5，7-三氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，3，9-三氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，3，9-三氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，3，9-三氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，3，9-三氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，4，9-三氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，4，9-三氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，4，9-三氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，4，9-三氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环
1，5，9-三氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，5，9-三氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，5，9-三氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，5，9-三氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，7，9-三氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，7，9-三氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，7，9-三氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，7，9-三氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，8，9-三氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，8，9-三氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，8，9-三氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，8，9-三氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，9，10-三氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，9，10-三氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，9，10-三氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，9，10-三氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
4，9，10-三氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
4，9，10-三氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
4，9，10-三氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
4，9，10-三氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
5，9，10-三氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
5，9，10-三氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
5，9，10-三氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
5，9，10-三氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，3，4，8-四氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，3，4，8-四氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，3，4，8-四氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，3，4，8-四氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，3，5，7-四氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，3，5，7-四氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，3，5，7-四氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，3，5，7-四氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，7，8，9-四氟-2-丙基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，7，8，9-四氟-2-丙基-6-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环、
1，7，8，9-四氟-6-丙基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环、
1，7，8，9-四氟-6-丙基-2-(2，3-二氟-4-乙氧基苯基)-全氢化甘菊环。
式(i)的化合物可以单独使用、与式(i)的其它化合物混合使用、或者与其它液晶材料组合使用以配制表现出液晶性能的混合物。正如本领域已知的，这类混合物通常表现出在其中显示液晶性能的较宽温度范围。混合物还可以提供具有较低粘度以及可以通过改变组成而改变介电性能和光电性能的液晶介质。
本发明的仍然另一个目的是液晶介质，该介质优选包含质量分数为1％-100％，特别优选2％-95％，并且尤其优选3％-85％的一种或多种式(i)的化合物。
优选的液晶介质包含以下质量分数的物质：
a)1％-100％的一种或多种式(i)化合物，
b)0％-99％的一种或多种形成液晶相的通式(ii)的化合物，
R1 ii-A1 ii-Z1 ii-(A2 ii-Z2 ii)n-A3 ii-R2 ii    (ii)
其中
A1 ii、A2 ii和A3 ii各自彼此独立地选自反式-1，4-亚环己基、1，4-亚环己烯基、1，4-亚苯基、2-氟-1，4-亚苯基、3-氟-1，4-亚苯基、5-氟-1，4-亚苯基、2，3-、2，5-和2，6-二氟-1，4-亚苯基和3，5-二氟-1，4-亚苯基、4，4’-亚联苯基、4，4’-亚双环己基、1，3-嘧啶-2，5-二基和1，3-二烷-2，5-二基，
-Z1 ii-和-Z2 ii-表示独立地选自单键、-CH2-CH2-、-CF2-CF2-、酯键-CO-O-、硫代酯键-CO-S-、反式-CH＝CH-、-C≡C-、-CH2-O-和-CF2-O-的连接基团，
R1 ii和R2 ii各自独立地选自氢，可以任选地被卤素、-CN或-CF3基团单取代的1-15个碳原子的烷基残基，其中在烷基或烯基残基中，一个或多个亚甲基-CH2-基团可以彼此独立地、但以没有两个氧原子彼此直接相连的方式被以下代替：-O-、-S-、1，3-亚环丁基、酮基-CO-、酯基-CO-O-或碳酸酯基团-O-CO-O-，
R2 ii也可以选自-CN、-N＝C＝S、-S-CN、-F、-Cl、-SF5、-CF3、-CH2F、-CHF2、-O-CF3、-O-CF2-CF2H和-O-C2F5，和
c)0％-15％的一种或多种另外的液晶化合物。
在本发明的一个特别优选的实施方案中，液晶介质包含以下质量分数的物质：
a)5％-50％的式(i)化合物，
b)50％-95％的通式(ii)的化合物，
c)0％-45％的另外的液晶化合物。
本发明的另一个目的是包含液晶混合物或介质的液晶显示器元件，该介质包含至少一种式(i)的化合物。
式(i)的化合物优选选自：具有a+I效应的取代基的2，6-二取代的氢化甘菊环，例如烷基在氢化甘菊环的2或6位，和用至少一个在氢化甘菊环的6或2位表现出a-I效应的基团取代的苯基或苯基环己基或者二苯基环己基体系。
优选这样的根据式(i)的物质，其中：
R1 i是1-15个碳原子的烷基残基或烷氧基残基，
R2 i选自-CN、-N＝C＝S、-F、-Cl、-CF3、-CHF2、-CH2F、-O-CHF2、-O-CH2F、-O-CF2-CF2H和-CH＝CH2，在每一情形下取代基R2 i是脂环族或芳族连接，并且如果R2 i是芳族连接的话，则其可另外选自-SF5、-O-CF3和-O-C2F5，
A1 i是二氢、四氢、六氢、八氢或十氢亚甘菊环基，优选四氢、六氢、八氢或十氢亚甘菊环基，
A2 i是1，4-亚环己基或1，4-亚苯基，或者如果n和o中的至少一个不等于0，则为亚1，3-二烷-2，5-基、亚四氢吡喃-2，5-或3，6-基，或者亚嘧啶-2，5-基，
A3 i是1，4-亚苯基、3-氟-1，4-亚苯基或3，5-二氟-1，4-亚苯基，
A4 i是1，4-亚苯基、3-氟-1，4-亚苯基、2，3-二氟-1，4-亚苯基或3，5-二氟-1，4-亚苯基，和
Z2 i-Z4 i独立地选自单键、酯基-CO-O-、亚乙基-CH2-CH2-、亚乙烯基-CH＝CH-和乙炔基-C≡C-，
选择方案是如果A4 i可以被选择为亚氢化甘菊环基二基，则R1 i和R2 i必须互换，并且相应地缩写A2 i-A4 i的含义与A3 i-A1 i互换。
本发明还涉及包含根据本发明的液晶介质的光电显示器，并且涉及这些介质用于光电显示器的应用。
与现有技术的混合物可获得的参数相比，根据本发明的液晶混合物具有更宽可用范围的参数例如温度范围、视角、旋转粘度值等。
因此，已经发现液晶态温度范围、旋转粘度、光学和介电各向异性、弹性常数和UV稳定性的组合比目前现有技术的材料更宽。
可根据本发明使用的液晶混合物以本身常规的方式制备。该电介质还可以包含本领域技术人员已知的以及在文献中描述的另外的添加剂。例如，可以加入多向色性染料和/或手性掺杂剂。尽管在(全)氢化甘菊环结构部分的6位上具有羧酸酯键或硫代羧酸酯键的化合物表现出不令人满意的LC性能，其作为纯化合物具有非常窄的液晶相范围，但已经惊奇地发现带有所述酯键但另外具有不同结构的至少两种这类化合物的混合物表现出宽的液晶温度范围。出于该原因，酯或硫代酯基团不应该直接与全氢化甘菊环结构部分中的6位相连的所述条件不适用于两种或更多种不同液晶化合物(它们中的至少一种包括(全)氢化甘菊环衍生的结构)的混合物。
在产生本发明的研究期间，发现以下化合物当作为二基引入到结构(i)的分子中时表现出特别有希望的性能：
2-烷基-6-(4-烷基苯基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-(4-烷基苯基)-全氢化甘菊环
2-烷基-6-(4-烷氧基苯基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-(4-烷氧基苯基)-全氢化甘菊环
2-烷基-6-(2，3-二氟-4-烷氧基苯基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-(2，3-二氟-4-烷氧基苯基)-全氢化甘菊环
2-烷基-6-(4-(2，3-二氟-4-烷氧基苯基)-环己基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-(4-(2，3-二氟-4-烷氧基苯基)-环己基)-全氢化甘菊环
2-烷基-6-(4-氰基苯基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-(4-氰基苯基)-全氢化甘菊环
2-烷基-6-(3，5-二氟-4-氰基苯基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-(3，5-二氟-4-氰基苯基)-全氢化甘菊环
2-烷基-6-(4-(4-氰基苯基)-苯基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-(4-(4-氰基苯基)-苯基)-全氢化甘菊环
2-烷基-6-(4-氟苯基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-(4-氟苯基)-全氢化甘菊环
2-烷基-6-(4-(4-氟苯基)-苯基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-(4-(4-氟苯基)-苯基)-全氢化甘菊环
2-烷基-6-(3，4-二氟苯基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-(3，4-二氟苯基)-全氢化甘菊环
2-烷基-6-(4-(3，4-二氟苯基)-苯基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-(4-(3，4-二氟苯基)-苯基)-全氢化甘菊环
2-烷基-6-(4-(3，4-氟苯基)-3，5-二氟苯基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-(4-(3，4-氟苯基)-3，5-二氟苯基)-全氢化甘菊环
2-烷基-6-(4-(3，4-二氟苯基)-环己基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-(4-(3，4-二氟苯基)-环己基)-全氢化甘菊环
2-烷基-6-(4-(4-(3，4-二氟苯基)-苯基)-环己基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-(4-(4-(3，4-二氟苯基)-苯基)-环己基)-全氢化甘菊环
2-烷基-6-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-(3，4，5-三氟苯基)-全氢化甘菊环
2-烷基-6-(4-(3，4，5-三氟苯基)-苯基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-(4-(3，4，5-三氟苯基)-苯基)-全氢化甘菊环
2-烷基-6-(4-(3，4，5-三氟苯基)-3-氟苯基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-(4-(3，4，5-三氟苯基)-3-氟苯基)-全氢化甘菊环
2-烷基-6-(4-(3，4，5-三氟苯基)-环己基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-(4-(3，4，5-三氟苯基)-环己基)-全氢化甘菊环
2-烷基-6-(4-(4-(3，4，5-三氟苯基)-3-氟苯基)-环己基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-(4-(4-(3，4，5-三氟苯基)-3-氟苯基)-环己基)-全氢化甘菊环
2-烷基-6-(4-三氟甲氧基苯基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-(4-三氟甲氧基苯基)-全氢化甘菊环
2-烷基-6-(4-三氟甲氧基苯基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-(4-三氟甲氧基苯基)-全氢化甘菊环
2-烷基-6-(4-(4-三氟甲氧基苯基)-苯基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-(4-(4-三氟甲氧基苯基)-苯基)-全氢化甘菊环
2-烷基-6-(4-(4-三氟甲氧基苯基)-环己基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-(4-(4-三氟甲氧基苯基)-环己基)-全氢化甘菊环
2-烷基-6-(4-(4-(3，4-二氟苯基)-苯基)-环己基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-(4-(4-(3，4-二氟苯基)-苯基)-环己基)-全氢化甘菊环
2-烷基-6-(3-氟-4-三氟甲氧基苯基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-(3-氟-4-三氟甲氧基苯基)-全氢化甘菊环
2-烷基-6-((3-氟-4-三氟甲氧基苯基)-环己基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-((3-氟-4-三氟甲氧基苯基)-环己基)-全氢化甘菊环
2-烷基-6-(3，5-二氟-4-二氟甲氧基苯基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-(3，5-二氟-4-二氟甲氧基苯基)-全氢化甘菊环
2-烷基-6-((3，5-二氟-4-三氟甲氧基苯基)-环己基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-((3，5-二氟-4-三氟甲氧基苯基)-环己基)-全氢化甘菊环
2-烷基-6-(4-五氟磺酰基(sulfanyl)苯基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-(4-五氟磺酰基苯基)-全氢化甘菊环
2-烷基-6-(4-烷基环己基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-(4-烷基环己基)-全氢化甘菊环
2-烷基-6-(4-三氟甲基环己基)-全氢化甘菊环
6-烷基-2-(4-三氟甲基环己基)-全氢化甘菊环
以及那些分子：其中如果至少两个连续的环与全氢化甘菊环衍生的结构部分的6或2位相连，则亚苯基或1，4-亚环己基环或者两者被亚3，5-二烷-1，4-基或亚嘧啶-2，5-基二基代替，
和上面提及的所有那些分子：其中一个或多个直接单键Z被选自-CH2-CH2-、-CH2O-、-CF2O-和-CO-O-的那些连接基团的任一个代替，满足条件：酯基-CO-O-不直接与亚(全)氢化甘菊环基二基的6位连接。
上面提及的在(全)氢化甘菊环衍生的结构部分的2或6位中的烷基残基和以烷基或烷氧基的形式与亚苯基或亚环己基环相连的那些可以不同或相同，并且独立地选自1-10，优选2-9，并且特别优选3-8个碳原子的烷基。
特别有用的化合物是在(全)氢化甘菊环结构部分、在1，3，4，5，7和8位中的至少一个上带有氟取代基，并且尤其优选在9和10位上带有氟取代基的那些。取决于(全)氢化甘菊环分子的构象，产生了表现出不寻常光电性能的高的局部偶极矩(相对于氟原子而言不对称的构象，例如在平面的同一侧)或者四极矩(相对于氟原子而言对称的构象，例如在平面的不同侧)。
如实施例1中解释的步骤是制备不同取代的全氢化甘菊环的通用步骤。用于制备根据上述通式的分子的其它合成路径如下：由羧基-或羧酸酯取代的(全)氢化甘菊环分子(参见下面的分子1和4)起始，使用HUNSDIECKER反应或类似反应脱羧以形成溴化物或氯化物，并且然后通过FRIEDEL-CRAFTS或类似反应或者通过WITTIG反应与如上提及的其它结构单元(building block)A偶联，其中氯化物转化成磷鎓盐，并且然后转化成内鎓盐或正膦，其与醛或酮中间体反应或者使用亚磷酸三乙酯代替膦通过WITTIG-HORNER反应而在如上提及的A结构部分之间形成类型A-CH＝CH-A’的烯键。成功地与本发明结合使用的另一种合成路径是将通过HUNS-DIECKER反应得到的卤化物转化成与其它A结构部分结合的GRIGNARD试剂。酯、酰基氯或羧酸基团(参见下面的结构1和4)还原成相应的醛或酮提供了可用于前面提及的WITTIG和WITTIG-HORNER反应中的中间体，以提供新的碳-碳键。
具有单位“％”的所有数量是质量分数(所考虑的物质B的质量mB除以混合物的总质量m)。当提及产率时，其是得到的物质的质量与化学计量转化在理论上所预期的质量的比例。
通过实施例进一步阐述本发明。
实施例1  2-烷基-6-(4-氰基苯基)-全氢化甘菊环(＝4-(2-烷基十氢甘菊环-6-基)苄腈)(5)的合成
以下方案示出了所概括的合成策略。还示出了用于合成具有各种烷基侧链的式2-5的化合物的通用步骤。
Figure S2006800223817D00191
实施例1.1  6-氯-2-丙基-十氢甘菊环(2)
将N-氯代琥珀酰亚胺(6.64g)和酸1(8.92mmol)溶于二甲基甲酰胺(20ml)和冰醋酸(4ml)中。通过重复抽气和允许氮气进入使溶液不含氧气。加入四乙酸铅(3.58g，用约15％乙酸稳定)并且再次将反应混合物脱气。从40℃加热至50℃引发了二氧化碳的放热排出，其在20分钟后结束。将溶液冷却并且用几份戊烷萃取。随后用水溶液将戊烷萃取物清洗，该水溶液在每一情形下包含20％高氯酸、10％含水碳酸钾和纯去离子水，并且用硫酸钠干燥。最后，在用戊烷洗脱的硅胶上通过柱色谱法将所需要的产品精制，提供作为清澈油的产率为68％的氯化物2(两种异构体的混合物)。
实施例1.2  6-苯基-2-丙基十氢甘菊环(3)
在置于水浴上的烧瓶中将10ml苯和1.7g无水AlCl3彻底混合。滴加如上所述获得的全氢化甘菊环的氯化物2(3.73mmol)。气态HCl放出并且将温度增至约35℃。将混合物加热4小时到45℃-50℃，然后将其冷却并且倒入冰中；将有机层分离并且用包含5％HCl的水溶液清洗，并且随后用去离子水清洗几次。通过在减压下蒸馏除去过量的苯，并且在用戊烷洗脱的硅胶上通过柱色谱法将产品精制，得到作为无色液体的产率为62％的3。
实施例1.3  4-(2-烷基-十氢甘菊环-6-基)苯甲酰氯(4)
将0.9g(6.81mmol)无水氯化铝与50ml二氯甲烷混合。在将溶液冷却至-10℃之后，滴加0.86g(6.81mmol)草酰氯于10ml二氯甲烷中的溶液。在-10℃下再将混合物搅拌10分钟。将反应物3加入悬浮液并且在相同温度下再继续搅拌5-10分钟。将反应混合物加入到100g冰-水混合物中，并且用3份、每份50ml的二氯甲烷萃取。在MgSO4上将合并的有机相干燥，并且在减压下除去溶剂得到粗制中间体，将该中间体溶于10ml氯苯中并且回流3小时。通过在减压下蒸馏除去溶剂，得到作为浅黄色液体的粗产品，在用相同体积的戊烷和二氯甲烷(1∶1)的混合物洗脱的硅胶上通过柱色谱法将其进一步精制，得到产率为75％-80％的浅黄色液体。
实施例1.4  4-(2-烷基-十氢-甘菊环-6-基)苄腈(5)
将酰基氯4(0.5mmol)用干燥的氨饱和30分钟，并且将反应混合物浓缩至干燥。将残余物用水清洗并且空气干燥。在用戊烷和戊烷/二氯甲烷几次清洗以除去杂质之后，得到作为无色固体的中间体酰胺。在通风良好的罩中，将氯甲酸三氯甲酯(0.1ml)滴加到所述酰胺于磷酸三甲酯(1ml)中的冷(0℃-5℃)搅拌的溶液中。将反应混合物缓慢加热至60℃持续10分钟以确保反应完成，并且还驱走任何产生的光气。在用冰水浴冷却之后，将反应混合物剧烈搅拌并且加入冰水(5g)以破坏任何微量的光气和氯甲酸酯。将混合物用三份二氯甲烷萃取并且用MgSO4干燥。在真空中将溶剂蒸发，并且在用戊烷并且然后用戊烷/二氯甲烷混合物洗脱的硅胶上通过柱色谱法将化合物精制，得到产率为55％的无色液体，其在0℃以下固化。
实施例2
用4-羟基苄腈将2-丙基-亚全氢化甘菊环基-6-羧酸酯化，得到4-氰基苯基-2-丙基-6-全氢化甘菊环羧酸酯(化合物A)。得到80℃的结晶到向列转变温度Tcn和107℃的向列到各向同性转变温度Tni的白色晶体。
以类似的反应，用4-正丁基苯酚将2-丙基-亚全氢化甘菊环基-6-羧酸酯化，得到4-丁基苯基-2-丙基-6-全氢化甘菊环羧酸酯(化合物B)。得到35℃的结晶到向列转变温度Tcn和80℃的向列到各向同性转变温度Tni的白色晶体。
由物质的量分数为19cmol/mol的A和81cmol/mol的B形成的共晶体具有29℃的结晶到向列转变温度Tcn和97℃的向列到各向同性转变温度Tni。
比较例3
由4-正丙基环己酸和4-羟基苄腈制备类似的液晶化合物(酯C，4-氰基苯基-4-丙基环己酸酯)，其具有55℃的结晶到向列转变温度Tcn和70℃的向列到各向同性转变温度Tni，并且由4-正丙基环己酸和4-正戊基苯酚制备类似的液晶化合物(酯D，4-正戊基苯基-4-丙基环己酸酯)，其具有32℃的结晶到向列转变温度Tcn和38℃的向列到各向同性转变温度Tni。
由物质的量分数为34％的C和66％的D制备的二元共晶体具有24℃的结晶到向列转变温度Tcn和46℃的向列到各向同性转变温度Tni。可以看出对于类似的化学结构而言，与相应的环己烷衍生结构相比，在基于全氢化甘菊环的结构的情形下可用的液晶范围明显更宽。此外，实施例3的混合物的旋转粘度仅为比较例4的混合物的40％。这两个发现是不可预期的并且产生令人惊奇地有用的材料。
比较例4
另一些类似的液晶化合物由4-(4-正丙基环己基)环己酸和4-羟基苄腈制备(酯E，4-氰基苯基-4-(4-丙基环己基)环己酸酯)，其具有93℃的结晶到向列转变温度Tcn和210℃的向列到各向同性转变温度Tni，并且由4-(4-正丙基环己基)环己酸和4-正戊基苯酚制备(酯F，4-正戊基苯基-4-(4-丙基环己基)环己酸酯)，其具有34℃的结晶到近晶转变温度Tcs、157℃的近晶到向列转变温度Tsn和188℃的向列到各向同性转变温度Tni。
由物质的量分数为85％的E和15％的F制备的二元共晶体具有90℃的结晶到向列转变温度Tcn和207℃的向列到各向同性转变温度Tni。可以看出对于基于类似化学结构的分子的共晶体混合物(其中氢化甘菊环衍生结构部分被双环己基衍生结构部分代替)而言，可用的液晶范围存在于不可用于环境温度应用的温度区域内。
实施例5
通过将上面描述的化合物(组分1、2和3)混合而制备三元共晶体混合物，以如下物质的量分数(以％表示＝cmol/mol)，和以K计的向列型温度范围ΔT如下所示：
表1
  混合物   组分1   组分2   组分3   Tcn   Tni   ΔT/K
  6.1   A，14％   B，56％   C，30％   18℃   89℃   71
  6.2   A，17％   B，70％   E，13％   25℃   111℃   86
  6.3   A，15％   B，40％   D，45％   12℃   84℃   72
  6.4   A，14％   C，28％   D，58％   17℃   67℃   50
  6.5   A，26％   C，56％   E，18％   35℃   135℃   100
  6.6(比较)   C，29％   D，62％   E，9％   20℃   63℃   43
可以看出，包含具有全氢化甘菊环衍生结构部分的分子的三元共晶体表现出较宽的向列型温度范围。
实施例6
通过将16cmol/mol的A、45cmol/mol的B、13cmol/mol的C和26cmol/mol的D混合而制备四-组分共晶体体系。该体系具有-2℃的结晶到向列转变温度Tcn和87℃的向列到各向同性转变温度Tni。
如所示的那样，本发明的2，6-亚(全)氢化甘菊环基二基是用于表现出液晶性能的分子的新型、高度nematogenic的结构单元。所发现的包括该新型结构单元的液晶材料的旋转粘度、双折射和介电各向异性的值处于基于亚环己基和亚双环己基结构部分的类似液晶体系的那些相同的范围内。由于该2，6-亚全氢化甘菊环基二基的分子尺寸，尤其是长径比，不同于1，4-亚环己基和4，4’-亚双环己基二基的那些，因此包括这些结构单元的液晶材料具有不同的弹性性能和不同的用于它们的光电性能的特征曲线。与基于环己酸酯的类似分子相比，极性和非极性全氢化甘菊环羧酸酯都表现出宽得多的向列型温度范围。参见实施例2和比较例3，将A与C作比较和将B与D作比较。与具有宽的近晶相的基于二烷基亚双环己基羧酸酯的体系(参见比较例4)不同，基于全氢化甘菊环的体系是完全向列型的(将化合物B和E比较)。
简单的二元和三元共晶体具有室温液晶相和宽的向列型温度范围。参见实施例5中的表1。

Claims (13)

1.式(i)的化合物
R1 i-A1 i-(Z2 i-A2 i)m-(Z3 i-A3 i)n-(Z4 i-A4 i)o-R2 i    (i)
其中二价基团A1 i、A2 i、A3 i和A4 i中的至少一个是衍生自至少部分氢化的甘菊环的基团，
R1 i和R2 i各自独立地选自氢，可以任选地被卤素、-CN或-CF3基团单取代的1-15个碳原子的烷基残基，其中在烷基或烯基残基中，一个或多个亚甲基-CH2-基团可以彼此独立地、但以没有两个氧原子彼此直接相连的方式被以下代替：-O-、-S-、1，3-亚环丁基、酮基-CO-、酯基-CO-O-或碳酸酯基团-O-CO-O-，
R2 i也可以选自-CN、-N＝C＝S、-S-CN、-F、-Cl、-SF5、-CF3、-CH2F、-CHF2、-O-CF3、-O-CF2-CF2H和-O-C2F5，
A1 i、A2 i、A3 i和A4 i各自独立地选自部分或全部氢化的2，6-亚甘菊环基、6，2-亚甘菊环基、反式-1，4-亚环己基、1，4-亚环己烯基、1，4-亚苯基、2-氟-1，4-亚苯基、3-氟-1，4-亚苯基、5-氟-1，4-亚苯基、2，3-、2，5-和2，6-二氟-1，4-亚苯基和3，5-二氟-1，4-亚苯基、4，4’-亚联苯基、4，4’-亚双环己基、亚四氢吡喃-2，5-或3，6-基、1，3-嘧啶-2，5-二基和1，3-二烷-2，5-二基，满足如上所述的条件：二价基团A1 i、A2 i、A3 i和A4 i中的至少一个是在2-和6-位，或者6-和2-位上带有键的衍生自至少部分氢化的甘菊环的基团，
Z2 i、Z3 i和Z4 i独立地选自单键、-CH2-CH2-、-CF2-CF2-、反式-CH＝CH-、-C≡C-、-CH2-O-和-CF2-O-，
m、n和o彼此独立地是0、1或2。
2.根据权利要求1的化合物，其中
R1 i是1-15个碳原子的烷基残基或烷氧基残基，
R2 i选自-CN、-N＝C＝S、-F、-Cl、-SF5、-CF3、-CHF2、-CH2F、-O-CF3、-O-CHF2、-O-CH2F、-O-CF2-CF2H、-O-C2F5，
A1 i是二氢、四氢、六氢、八氢或十氢亚甘菊环基，优选四氢、六氢、八氢或十氢亚甘菊环基，
A2 i是1，4-亚环己基或1，4-亚苯基，或者如果n和o中的至少一个不等于0，则为亚四氢吡喃-2，5-或3，6-基、1，3-二烷-2，5-二基或嘧啶-2，5-二基，
A3 i是1，4-亚苯基、3-氟-1，4-亚苯基或3，5-二氟-1，4-亚苯基，
A4 i是1，4-亚苯基、3-氟-1，4-亚苯基、2，3-二氟-1，4-亚苯基或3，5-二氟-1，4-亚苯基，
Z2 i-Z4 i独立地选自单键、乙烷1，2-二基-CH2-CH2-、乙烯1，2-二基-CH＝CH-和乙炔基-C≡C-。
3.根据权利要求1的化合物，其中
R1 i是1-15个碳原子的烷基残基或烷氧基残基，
R2 i选自-CN、-N＝C＝S、-F、-Cl、-SF5、-CF3、-CHF2、-CH2F、-O-CF3、-O-CHF2、-O-CH2F、-O-CF2-CF2H、-O-C2F5，在每一情形下是脂环族或芳族连接，
A4 i是二氢、四氢、六氢、八氢或十氢亚甘菊环基，优选四氢、六氢、八氢或十氢亚甘菊环基，
A3 i是1，4-亚环己基或1，4-亚苯基，或者如果n和o中的至少一个不等于0，则为1，3-二烷-2，5-二基或嘧啶-2，5-二基，
A2 i是1，4-亚苯基、3-氟-1，4-亚苯基或3，5-二氟-1，4-亚苯基，
A1 i是1，4-亚苯基、3-氟-1，4-亚苯基、2，3-二氟-1，4-亚苯基或3，5-二氟-1，4-亚苯基，
Z2 i-Z4 i独立地选自单键、酯基-CO-O-、乙烷1，2-二基-CH2-CH2-、乙烯1，2-二基-CH＝CH-和乙炔基-C≡C-。
4.式(i)的化合物
R1 i-A1 i-(Z2 i-A2 i)m-(Z3 i-A3 i)n-(Z4 i-A4 i)o-R2 i    (i)
其中二价基团A1 i、A2 i、A3 i和A4 i中的至少一个是衍生自至少部分氢化的甘菊环的基团，
R1 i和R2 i各自独立地选自氢，可以任选地被卤素、-CN或-CF3基团单取代的1-15个碳原子的烷基残基，其中在烷基或烯基残基中，一个或多个亚甲基-CH2-基团可以彼此独立地、但以没有两个氧原子彼此直接相连的方式被以下代替：-O-、-S-、1，3-亚环丁基、酮基-CO-、酯基-CO-O-或碳酸酯基团-O-CO-O-，
R2 i也可以选自-CN、-N＝C＝S、-S-CN、-F、-Cl、-SF5、-CF3、-CH2F、-CHF2、-O-CF3、-O-CF2-CF2H和-O-C2F5，
A1 i、A2 i、A3 i和A4 i各自独立地选自部分或全部氢化的2，6-亚甘菊环基、6，2-亚甘菊环基、反式-1，4-亚环己基、1，4-亚环己烯基、1，4-亚苯基、2-氟-1，4-亚苯基、3-氟-1，4-亚苯基、5-氟-1，4-亚苯基、2，3-、2，5-和2，6-二氟-1，4-亚苯基和3，5-二氟-1，4-亚苯基、4，4’-亚联苯基、4，4’-亚双环己基、亚四氢吡喃-2，5-或3，6-基、1，3-嘧啶-2，5-二基和1，3-二烷-2，5-二基，满足如上所述的条件：二价基团A1 i、A2 i、A3 i和A4 i中的至少一个是在2-和6-位，或者6-和2-位上带有键的衍生自至少部分氢化的甘菊环的基团，并且其中该至少部分氢化的甘菊环结构部分的至少一个在1、3、4、5、6、7、8、9和10位的至少一个上具有至少一个氟取代基，
Z2 i、Z3 i和Z4 i独立地选自单键、酯键-CO-O-、硫代酯键-CO-S-、-CH2-CH2-、-CF2-CF2-、反式-CH＝CH-、-C≡C-、-CH2-O-和-CF2-O-，
m、n和o彼此独立地是0、1或2。
5.一种使用根据权利要求1的化合物作为用于光电显示器元件的液晶介质的组分的方法，该方法包括制备包含至少一种权利要求1的化合物的混合物。
6.一种包含根据权利要求1的化合物的表现出液晶性能的混合物。
7.权利要求6的混合物，其包含多于一种的权利要求1的化合物。
8.一种包含至少两种式(i)化合物的表现出液晶性能的混合物：
R1 i-A1 i-(Z2 i-A2 i)m-(Z3 i-A3 i)n-(Z4 i-A4 i)o-R2 i    (i)
其中二价基团A1 i、A2 i、A3 i和A4 i中的至少一个是衍生自至少部分氢化的甘菊环的基团，
R1 i和R2 i各自独立地选自氢，可以任选地被卤素、-CN或-CF3基团单取代的1-15个碳原子的烷基残基，其中在烷基或烯基残基中，一个或多个亚甲基-CH2-基团可以彼此独立地、但以没有两个氧原子彼此直接相连的方式被以下代替：-O-、-S-、1，3-亚环丁基、酮基-CO-、酯基-CO-O-或碳酸酯基团-O-CO-O-，
R2 i也可以选自-CN、-N＝C＝S、-S-CN、-F、-Cl、-SF5、-CF3、-CH2F、-CHF2、-O-CF3、-O-CF2-CF2H和-O-C2F5，
A1 i、A2 i、A3 i和A4 i各自独立地选自部分或全部氢化的2，6-亚甘菊环基、6，2-亚甘菊环基、反式-1，4-亚环己基、1，4-亚环己烯基、1，4-亚苯基、2-氟-1，4-亚苯基、3-氟-1，4-亚苯基、5-氟-1，4-亚苯基、2，3-、2，5-和2，6-二氟-1，4-亚苯基和3，5-二氟-1，4-亚苯基、4，4’-亚联苯基、4，4’-亚双环己基、亚四氢吡喃-2，5-或3，6-基、1，3-嘧啶-2，5-二基和1，3-二烷-2，5-二基，满足如上所述的条件：二价基团A1 i、A2 i、A3 i和A4 i中的至少一个是在2-和6-位，或者6-和2-位上带有键的衍生自至少部分氢化的甘菊环的基团，
Z2 i、Z3 i和Z4 i独立地选自单键、酯键-CO-O-、硫代酯键-CO-S-、-CH2-CH2-、-CF2-CF2-、反式-CH＝CH-、-C≡C-、-CH2-O-和-CF2-O-，
m、n和o彼此独立地是0、1或2，
其中该至少两种化合物的R1 i、A1 i、Z2 i、A2 i、Z3 i、A3 i、Z4 i、A4 i、R2 i、m、n和o中的至少一个不同。
9.包含质量分数为1％-100％的一种或多种权利要求1的化合物的液晶介质。
10.液晶介质，其包含以下质量分数的物质：
a)1％-100％的一种或多种权利要求1的式(i)化合物，
b)0％-99％的一种或多种形成液晶相的通式(ii)的化合物，
R1 ii-A1 ii-Z1 ii-(A2 ii-Z2 ii)n-A3 ii-R2 ii    (ii)
其中
A1 ii、A2 ii和A3 ii各自彼此独立地选自反式-1，4-亚环己基、1，4-亚环己烯基、1，4-亚苯基、2-氟-1，4-亚苯基、3-氟-1，4-亚苯基、2，3-和2，6-二氟-1，4-亚苯基和3，5-二氟-1，4-亚苯基、嘧啶-2，5-二基和1，3-二烷-2，5-二基，
-Z1 ii-和-Z2 ii-表示独立地选自单键、-CH2-CH2-、-CF2-CF2-、酯键-CO-O-、反式-CH-CH-、-C≡C-和-CF2-O-的连接基团，
R2 ii代表-F、-Cl、-O-CF3或-CF2-CF3，优选-F或-CF3，和
R1 ii选自氢、可以任选地被-CN或-CF3基团单取代或者被至少一个卤原子取代的1-15个碳原子的烷基残基或者2-15个碳原子的烯基残基，其中在烷基或烯基残基中，一个或多个亚甲基-CH2-基团可以彼此独立地、但以没有两个氧原子彼此直接相连的方式被以下代替：-O-、-S-、环丁烷-1，3-二基、酮基-CO-、酯基-CO-O-或碳酸酯基团-O-CO-O-，和
c)0％-15％的一种或多种另外的液晶化合物。
11.包含液晶混合物或介质的液晶显示器，该介质包含至少一种权利要求1的化合物。
12.包含权利要求10的液晶混合物的液晶显示器。
13.包含权利要求8的液晶混合物的液晶显示器。
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20080723