CN102050708B - 液晶化合物 - Google Patents

液晶化合物 Download PDF

Info

Publication number
CN102050708B
CN102050708B CN201010531423.8A CN201010531423A CN102050708B CN 102050708 B CN102050708 B CN 102050708B CN 201010531423 A CN201010531423 A CN 201010531423A CN 102050708 B CN102050708 B CN 102050708B
Authority
CN
China
Prior art keywords
compound
liquid crystal
group
represent
formula
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
CN201010531423.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102050708A (zh
Inventor
L·利曹
W·宾德尔
真边笃孝
H·亨泽尔
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.)
Merck Patent GmbH
Original Assignee
Merck Patent GmbH
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Merck Patent GmbH filed Critical Merck Patent GmbH
Publication of CN102050708A publication Critical patent/CN102050708A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102050708B publication Critical patent/CN102050708B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/10Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
    • C09K19/20Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a chain containing carbon and oxygen atoms as chain links, e.g. esters or ethers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/10Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
    • C09K19/20Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a chain containing carbon and oxygen atoms as chain links, e.g. esters or ethers
    • C09K19/2007Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a chain containing carbon and oxygen atoms as chain links, e.g. esters or ethers the chain containing -COO- or -OCO- groups
    • C09K19/2014Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a chain containing carbon and oxygen atoms as chain links, e.g. esters or ethers the chain containing -COO- or -OCO- groups containing additionally a linking group other than -COO- or -OCO-, e.g. -CH2-CH2-, -CH=CH-, -C=C-; containing at least one additional carbon atom in the chain containing -COO- or -OCO- groups, e.g. -(CH2)m-COO-(CH2)n-
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/42Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K2019/0444Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a linking chain between rings or ring systems, a bridging chain between extensive mesogenic moieties or an end chain group
    • C09K2019/0466Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a linking chain between rings or ring systems, a bridging chain between extensive mesogenic moieties or an end chain group the linking chain being a -CF2O- chain
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001Cyclohexane rings
    • C09K19/3003Compounds containing at least two rings in which the different rings are directly linked (covalent bond)
    • C09K2019/3016Cy-Ph-Ph
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001Cyclohexane rings
    • C09K19/3003Compounds containing at least two rings in which the different rings are directly linked (covalent bond)
    • C09K2019/3021Cy-Ph-Ph-Cy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/30Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing saturated or unsaturated non-aromatic rings, e.g. cyclohexane rings
    • C09K19/3001Cyclohexane rings
    • C09K19/3028Cyclohexane rings in which at least two rings are linked by a carbon chain containing carbon to carbon single bonds
    • C09K2019/3037Cy-Cy-C2H4-Ph
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2219/00Aspects relating to the form of the liquid crystal [LC] material, or by the technical area in which LC material are used
    • C09K2219/11Aspects relating to the form of the liquid crystal [LC] material, or by the technical area in which LC material are used used in the High Frequency technical field
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2323/00Functional layers of liquid crystal optical display excluding electroactive liquid crystal layer characterised by chemical composition

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Liquid Crystal Substances (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及包含以线型方式排列的五个或更多个苯环以及在这些环之间的两个桥接单元的液晶化合物,其中这些单元的至少一个表示-CF2O-桥。本发明另外涉及液晶介质和包含这些介质的高频元件,特别是天线,尤其是用于千兆赫范围的。

Description

液晶化合物
技术领域
本发明涉及包含五个或更多个苯环以及在这些环之间的两个桥接单元的新型化合物,其中这些单元的至少一个表示-CF2O-桥。本发明另外涉及液晶介质和包括这些介质的高频元件,特别是天线,特别是用于千兆赫范围的。该液晶介质用于例如用于可谐调的“相控阵”天线的微波的相移。 
液晶介质已有一段时间被用于电光学显示器(液晶显示器-LCD)以显示信息。已经提出将包含五个环和-CF2O-桥的化合物用于显示设备,例如在文献JP 2009-074050和WO 2008/105286中。 
然而,近来,也已提出将液晶介质用在用于微波技术的元件中,例如在DE 102004029429A和JP 2005-120208(A)中。 
液晶介质在高频技术中的工业上有价值的应用是基于它们的介电性质能通过可变电压得以控制的性能,特别是对于千兆赫的范围。这使得能够构造不包含任何活动部件的可谐调天线(A.Gaebler,A.Moessinger,F.Goelden,等,“Liquid Crystal-ReconfigurableAntenna Concepts for Space Applications at Microwave andMillimeter Waves”,International Journal of Antennas andPropagation,2009卷,论文号876989,7页,2009,doi:10.1155/2009/876989)。 
DE 102004029429A描述了常规的液晶介质在微波技术中,特别是在相移器(phase shifter)中的应用。该文件已经研究了液晶介质关于它们在相应的频率范围内的性质。 
然而,迄今已知的组合物或单独化合物通常存在着缺点。除了其它缺陷外,它们中的大多数产生不利的高损耗率和/或不充分的相移或者不够的材料品质(material quality)。 
对于在高频技术中的应用,要求具有特别的、迄今为止相当不平常、罕有的性质或性质组合的液晶介质。 
因此需要具有改善性质的液晶介质的新型元件。特别是,在微波范围的损耗率必须减小以及材料品质(η)必须改善。 
此外,存在着改善元件的低温行为的需要。操作性质和货架寿命的改善在此都是必需的。 
因此,存在着对于相应实际应用具有合适的性质的液晶介质的相当大的需求。 
发明内容
令人惊奇地,现在已经发现,使用根据本发明的化合物来获得具有合适的向列相范围和高Δn的液晶介质是可能的,其中该液晶介质不具有现有技术材料的缺点,或至少仅以显著降低的程度具有这样的缺点。 
本发明涉及式I的化合物 
其中 
B1表示-CF2O-、-CH2O-、-CH2-CH2-、-CF2CF2-、-CH2CF2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-C≡C-、-(CO)O-,优选-CF2O-, 
B2表示-CF2O-, 
Z表示F、Cl、SCN、NCS、CN、OCN、NCO、三氟甲基或三氟甲氧基, 
X1-4彼此独立地表示F、Cl或H,优选F或H, 
Y1-6彼此独立地表示H、F、Cl或T, 
L1-6彼此独立地表示H或T, 
T表示具有最多6个碳原子,优选具有1到3个碳原子的烷基、烷氧基、链烯基、链烯氧基或炔基,优选烷基, 
R表示具有1到15个C原子的未取代的烷基,此外,在该基团中的一个或多个CH2基可以各自彼此独立地被-C≡C-、-CH=CH-、-CF=CF-、 -CF=CH-、-CH=CF-、-(CO)O-、-O(CO)-、-(CO)-或-O-以使得O原子不直接彼此相连的方式代替,表示F、Cl、Br、CN、CF 3、OCF3、SCN、NCS或SF5, 
m表示2、3或4,优选2,以及 
n、o彼此独立地表示0、1或2,优选0或1, 
其中m+n+o=3或4,优选4, 
并且其中,在一个优选的具体实施方案中,如果n=1、m=2和o=0,特别是对于n+m+o=3,则至少一个Y或L表示基团T。L3或L4特别优选表示基团T。 
根据本发明的化合物具有相对高的清亮点、极高的介电各向异性(Δε)、高光学各向异性(Δn)和有利地高的关于分子纵轴的旋转粘度,特别是对于T≠H的情况。单独或与其他的介晶组分混合地,它们具有在宽温度范围内的向列相。这些性质使得它们特别适用于用于高频技术的元件中,特别是在液晶相移器中。 
基团R优选表示具有1到15个C原子的烷基,其中此外,在该基团中的一个或多个CH2基可各自彼此独立地被-C≡C-、-CH=CH-、-(CO)O-、-O(CO)-、-(CO)-或-O-以使得O原子不直接彼此连接的方式代替。 
因此本发明示例性的具体实施方案为以下结构: 
其中可变的基团如上定义。 
式I的化合物可以有利地如下面可以看到的示例性的合成路线(示意式1)制备: 
示意式1.式I的化合物的示例性的合成。R1/R1=C1-6-烷基或一起地任选为烷基化的亚烷基。 
苯环之间的连接通常通过Suzuki偶联由相应的取代的芳基卤化物和硼酸衍生物形成。若苯环通过-CF2O-基团连接,则该单元通常通过二硫代原酸酯(dithioorthoesters)的氧化氟化作用制备,而该原酸酯由双(烷基硫代)碳鎓盐与苯酚衍生物的反应形成(参见例如EP 1259503B1)。 
根据本发明的液晶介质包含一种或多种式I的化合物以及任选至少一种其他化合物,优选介晶化合物。因此该液晶介质优选包含两种或更多种化合物。优选的介质包含式I的优选化合物。 
液晶介质的其他组分优选选自式II的化合物: 
其中 
L11表示R11或X11, 
L12表示R12或X12, 
R11和R12彼此独立地表示具有1到17、优选3到10个C原子的未氟化的烷基或未氟化的烷氧基或者具有2到15、优选3到10个C原子的未氟化链烯基、未氟化链烯氧基或未氟化烷氧基烷基,优选烷基或未氟化链烯基, 
X11和X12彼此独立地表示F、Cl、Br、-CN、-NCS、-SCN、-SF5、具有1到7个C原子的氟化烷基或氟化烷氧基或者具有2到7个C原子的氟化链烯基、氟化链烯氧基或氟化烷氧基烷基,优选氟化烷氧基、氟化链烯氧基、F或Cl, 
p表示0或1, 
Z11到Z13彼此独立地表示反式-CH=CH-、反式-CF=CF-、-C≡C-或单键,以及 
表示 
a)1,4-亚苯基,其中一个或多个、优选一个或两个CH基可被N代替, 
b)反式-1,4-亚环己基或亚环己烯基,其中另外地,一个或两个不相邻的CH2基团可被-O-和/或-S-代替,以及其中H可被F代替, 
c)1,4-亚萘基, 
以及其中,在基团a)和b)中,一个或多个H原子也可被Br、Cl、F、CN、-NCS、-SCN、SF5、C1-C10烷基、C3-C6环烷基、C1-C10烷氧基或单或多氟化的C1-C10烷基或烷氧基代替, 
优选彼此独立地表示, 
其中R13表示Cl、C1-7-烷基或C3-6环烷基。 
在本发明的一个优选的具体实施方案中,该液晶介质包含一种或多种式I的化合物和一种或多种式II的化合物。 
根据本申请的液晶介质优选包含总计5到95%、优选10到90%以及特别优选15到80%的式I的化合物。 
根据本发明的液晶介质优选包含10%或更少、优选5%或更少、特别优选2%或更少、非常特别优选1%或更少以及特别是完全不包含具有仅两个或更少的五-和/或六元环的化合物。 
根据本申请的液晶介质优选包含总计10到100%、优选20到95%以及特别优选25到90%的式I和II的化合物。 
根据本发明,该式II的化合物优选以占混合物整体10%到90%、更优选15%到85%、甚至更优选25%到80%以及非常优选30%到75%的总浓度使用。 
此外,该液晶介质可包含进一步的添加剂,如稳定剂、手性掺杂剂和纳米颗粒。各个所加入的化合物以0.01到6%、优选0.1到3%的浓度使用。然而液晶混合物的剩余成分,即液晶或介晶化合物的浓度数据在不考虑这些添加剂的浓度的情况下来表示。 
液晶介质优选包含0到10wt%,特别是0.01到5wt%以及特别优选0.1到3wt%的稳定剂。该介质优选包含一种或多种选自2,6-二叔丁基苯酚、2,2,6,6-四甲基哌啶或2-苯并三唑-2-基苯酚的稳定剂。这些助剂对本领域技术人员是已知的且可商购获得,例如作为光稳定剂。 
因此,本发明的具体实施方案还在于一种制备液晶介质的方法,其特征在于将一种或多种式I的化合物与一种或多种选自如上所述式I I化合物的化合物,以及任选地一种或多种其他的化合物以及任选地与一种或多种添加剂混合。 
在本申请中,术语“介电正性”描述的是其中Δε>3.0的化合物或组分,“介电中性”描述的是其中-1.5≤Δε≤3.0的那些以及“介电负性”描述的是其中Δε<-1.5的那些。各种化合物的介电各向异性由10%的分别各个化合物在向列相主体混合物中溶解的结果而测定。若各种化合物在主体混合物中的溶解度小于10%,则浓度降低为5%。测试混合物的电容在具有垂面配向的盒以及在具有沿面配向的盒中测定。两类盒的盒厚度为大约20μm。施加的电压为频率1kHz以及有效值一般0.5V到1.0V的矩形波,但总是选定使得低于各个测试混合物的电容阈值。 
Δε定义为(ε||),而ε平均为(ε||+2ε)/3。 
用于介电正性化合物的主体混合物是混合物ZLI-4792,以及用于介电中性和介电负性的化合物的为混合物ZLI-3086,二者均来自MerckKGaA(德国)。化合物的介电常数的绝对值由加入所研究的化合物时主体混合物的各值的变化而测定。将这些值外推到所研究化合物的100%浓度处。 
在20℃的测量温度下具有向列相的组分这样测定,所有其他的类似于化合物进行处理。 
在本申请中的术语“阈值电压”指的是光学阈值并且是对于10%相对对比度(V10)而言的,以及术语“饱和电压”指的是光学饱和并且是对于90%相对对比度(V90)而言的,在两种情况下除非另有说明。若明确提及,仅使用电容性阈值电压(V0),也称作Freedericks阈值(VFr)。 
在本申请中指出的参数范围均包括极限值,除非另有明确指出。 
表示性质的不同范围的不同上下限值彼此组合产生另外的优选范围。 
在本申请全文中,除非另有明确指出,采用以下条件和定义。所有的浓度以重量百分比描述并以各混合物整体来计,所有的温度以摄氏温度描述并且所有温度差以差示度来描述。所有对于液晶而言典型的物理性质根据“Merck Liquid Crystals,Physical Properties of LiquidCrystals”,Status 1997年11月,Merck KGaA(德国)测定并且是对于20℃的温度而言的,除非另有说明。光学各向异性(Δn)在589.3nm的波长下测定。介电各向异性(Δε)在1kHz的频率下测定。阈值电压以及所有其他电光学性质采用Merck KGaA(德国)生产的测试盒测定。用于测定Δε的测试盒具有大约20μm的盒厚度。电极是具有1.13cm2的面积和保护环的环形ITO电极。取向层,对于垂面取向(ε||)是来自Nissan Chemicals(日本)的SE-1211,对于沿面取向(ε)来自JapanSynthetic Rubber(日本)的聚酰亚胺AL-1054。电容采用使用具有0.3Vrms电压的正弦波的Solatron 1260频率响应分析器来测定。用于电光学测量的光为白光。在这里使用采用可商购得到的来自Autronic-Melchers(德国)的DMS仪器的配置(set-up)。特征电压在垂直观测下测定。分别对于10%、50%以及90%相对对比度测定阈值(V10)、中灰(V50)以及饱和(V90)电压。 
如在A.Penirschke,S.Müller,P.Scheele,C.Weil,M.Wittek,C.Hock和R.Jakoby:“Cavity Perturbation Method forCharacterization of Liquid Crystals up to 35GHz”,34th EuropeanMicrowave Conference-Amsterdam,第545-548页中所述的,研究液晶介质关于在微波频率范围内它们的性质。 
在这方面还与A.Gaebler F. S.Müller,A.Penirschke和R.Jakoby“Direct Simulation of Material Permittivites...”,12MTC2009-International Instrumentation and Measurement TechnologyConference,Singapore,2009(IEEE),第463-467页,和DE 102004029429A(其中类似地详细描述了测量方法)进行比较。 
将液晶引入聚四氟乙烯(PTFE)毛细管中。毛细管具有180μm的内半径和350μm的外半径。有效长度是2.0cm。将充满的毛细管引入具有30GHz的共振频率的腔的中心。该腔具有6.6mm的长度、7.1mm的宽度和3.6mm的高度。然后施加输入信号(源)并使用商业的矢量网络分析器记录输出信号的结果。 
在采用填充有液晶的毛细管的测量以及没有填充有液晶的毛细管的测量之间的共振频率以及Q因子的变化,借助于如描述在A.Penirschke,S.Müller,P.Scheele,C.Weil,M.Wittek,C.Hock和R.Jakoby:“Cavity Perturbation Method for Characterizationof Liquid Crystals up to 35GHz”,34th European MicrowaveConference-Amsterdam,第545-548页中的等式10和11而用来确定在相应目标频率下的介电常数以及损耗角。 
垂直以及平行于液晶指向矢的该性质的分量值通过在磁场中液晶的配向而获得。为此,采用永磁体的磁场。磁场的浓度是0.35特斯拉。相应地设定磁铁的配向,然后相应地旋转过90°。 
在所述微波范围中的介电各向异性定义为Δεr≡(εr,||r,⊥)。 
可调制性(modulatability)或可谐调性(tuneability)(τ)定义为 
τ≡(Δεrr,||
材料品质(η)定义为 
η≡(τ/tanδεr,max.), 
且最大介电损耗因子tan δεr,max.: 
tan δεr,max.≡max.{tanδεr,⊥;tanδεr,||
其由tanδεr的测量值的最大值产生。 
优选的液晶材料的材料品质(η)为5或更多,优选6或更多,优选8或更多,优选10或更多,优选15或更多,优选17或更多,特别优选20或更多以及非常特别优选25或更多。 
在相应的元件中,优选的液晶材料具有15°/dB或更多、优选20°/dB或更多、优选30°/dB或更多、优选40°/dB或更多、优选50°/dB或更多、特别优选80°/dB或更多以及非常特别优选100°/dB或更多的相移器品质。 
在本申请中,术语“化合物”既指一种化合物也指多种化合物,除非另有说明。 
根据本发明的液晶介质优选在各种情况下具有至少从-20℃到80℃、优选从-30℃到85℃以及非常特别优选-40℃到100℃的向列相。该相特别优选扩展到120℃或更高、优选140℃或更高以及非常特别优选到180℃或更高。这里术语“具有向列相”指的是一方面在相应温度下在低温下观察不到近晶相以及结晶,另一方面从向列相起加热没有出现澄清。低温下的研究在相应温度下在流量式粘度计中进行,以及通过在具有盒厚度5μm的测试盒中储存至少100小时来检验。在高温下,通过常规方法在毛细管中测量清亮点。 
根据本发明的液晶介质优选具有90℃或更高、更优选100℃或更高、甚至更优选120℃或更高、特别优选150℃或更高以及非常特别优选170℃或更高的清亮点。 
根据本发明的液晶介质的在1kHz和20℃下的Δε优选为1或更多、更优选2或更多以及非常优选3或更多。 
根据本发明的液晶介质在589nm(NaD)以及20℃下的Δn优选在从0.20或更多到0.90或更少的范围,更优选在0.25或更多到0.90或更少的范围,甚至更优选在0.30或更多到0.85或更少的范围,以及非常特别优选在0.35或更多到0.80或更少的范围。 
在本申请的一个优选具体实施方案中,根据本发明的液晶介质的Δn优选为0.50或更多,更优选0.55或更多。 
此外,根据本发明的液晶介质特征在于在微波范围内的高各向异 性。双折射率是例如在大约8.3GHz下优选0.14或更多,特别优选0.15或更多,特别优选0.20或更多,特别优选0.25或更多以及非常特别优选0.30或更多。此外,双折射率优选为0.80或更少。 
然而,在一些具体实施方案中,还可以有利地使用具有负值介电各向异性的液晶。 
所用的液晶是单独的物质或混合物,它们优选具有向列相。 
包含液晶介质或至少一种根据本发明的化合物的优选元件是相移器、变容二极管、天线阵(例如用于无线电、移动通信、微波/雷达及其它数据传输的)、‘匹配电路自适应滤波器’等。优选用于如上定义的高频技术的元件。还优选可通过不同的施加电压来调制的元件。非常特别优选的元件是相移器。在优选的具体实施方案中,将多个相移器功能上连接,产生例如相控的分组天线。分组天线采用排列在矩阵中的发射或接受元件的相移以通过干涉获得波束。成行或栅格形式的相移器的平行排列使得能构成所谓的“相控阵”,其能用作用于高频(例如千兆赫范围)的可谐调的发射或接收天线。根据本发明的相控阵天线具有非常宽的可使用的接受锥体。 
优选的应用是在来自汽车、船舶、飞行器、空间旅行以及卫星技术领域的有人或无人驾驶运载工具上的雷达装置以及数据传输设备。 
对于生产合适的元件、特别是相移器而言,一般将根据本发明的液晶介质引入具有小于1mm的横截面以及几厘米的长度的矩形腔内。该腔具有沿两个长侧面安装的相反的电极。这样的配置是本领域技术人员熟悉的。通过施加可变电压,可在后面的操作中谐调液晶介质的介电性质以设定不同的天线频率或方向。 
术语“烷基”优选包括具有1到15个碳原子的直链和支化烷基,特别是直链基团甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基和庚基。通常优选具有2到10个碳原子的基团。 
术语“链烯基”优选包括具有2-15个碳原子的直链和支化的链烯基,特别是直链基团。特别优选的链烯基是C2-C7-1E-链烯基、C4-C7-3E-链烯基、C5-C7-4-链烯基、C6-C7-5-链烯基和C7-6-链烯基,特别是 C2-C7-1E-链烯基、C4-C7-3E-链烯基和C5-C7-4-链烯基。其他优选的链烯基的实例是乙烯基、1E-丙烯基、1E-丁烯基、1E-戊烯基、1E-己烯基、1E-庚烯基、3-丁烯基、3E-戊烯基、3E-己烯基、3E-庚烯基、4-戊烯基、4Z-己烯基、4E-己烯基、4Z-庚烯基、5-己烯基、6-庚烯基等。通常优选具有最多5个碳原子的基团。 
术语“烷氧基”优选包括式CnH2n+1-O-的直链基团,其中n表示1到10。n优选为1到6。优选的烷氧基是例如甲氧基、乙氧基、正丙氧基、正丁氧基、正戊氧基、正己氧基、正庚氧基、正辛氧基、正壬氧基、正癸氧基。 
术语“氧杂烷基”或“烷氧基烷基”优选包括式CnH2n+1-O-(CH2)m的直链基团,其中n和m彼此独立地表示1到10。优选,n为1以及m为1到6。 
术语“氟化烷基”优选包括单或多氟化的基团。包括全氟化基团。特别优选CF3、CH2CF3、CH2CHF2、CHF2、CH2F、CHFCF3和CF2CHFCF3。 
术语“氟化烷氧基基团”优选包括单或多氟化的基团。包括全氟化基团。特别优选OCF3。 
在本申请中,高频技术指的是具有在1MHz到1THz、优选从1GHz到500GHz、更优选2GHz到300GHz、特别优选从5到150GHz范围的频率的应用。 
根据本发明的液晶介质可以通常的浓度包含进一步的添加剂和手性掺杂剂。这些进一步的组分的总浓度在基于全部混合物0%到10%、优选0.1%到6%的范围内。所用的各个化合物的浓度各自优选在0.1%到3%的范围内。当论及在本申请中的液晶介质的液晶组分以及液晶化合物的值和浓度范围时,不考虑这些和类似的添加剂的浓度。 
根据本发明的液晶介质由多种化合物组成,优选3至30种,更优选4至20种,以及非常优选4至16种的化合物。这些化合物以常规方式混合。通常,将以较少的量使用的所需量的化合物溶解于以较大的量使用的化合物中。如果温度高于以较高浓度使用的化合物的清亮点,则可特别容易观察到溶解过程的进行完全。然而,还可以以其它 常规方式制备所述介质,例如,使用所谓的预混合(其例如可以是化合物的同系混合物或低共熔混合物),或者使用所谓的“多瓶”体系制备(其组分是本身待用的混合物)。 
在本申请中给出的所有温度值,例如熔点T(C,N)或T(C,S),从近晶相(S)到向列相(N)的转变T(S,N)和液晶的清亮点T(N,I),都以摄氏度(℃)给出,并且所有的温度差都是差示度。 
在本申请中,高频技术指的是具有在从1MHz到1THz、优选从1GHz到500GHz、优选2GHz到300GHz、特别优选从约5到150GHz范围的频率的应用。该应用优选是在其中‘相控阵’模块可用于收发天线中的适于通讯传输的微波频谱或相邻范围内。 
在本申请和以下实施例中,液晶化合物的结构通过缩写标明,其中按照下面的表A和B转换为化学式。所有基团CnH2n+1和CmH2m+1是分别具有n和m个C原子的直链烷基;n、m和k是整数并优选表示0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12。表B中的编码是一目了然的。在表A中,仅指出了母结构的缩写。在每种情况下,母结构的缩写之后接着用破折号隔开的取代基R1*、R2*、L1*和L2*的编码。 
优选的混合物组分列于表A和B中。 
表A
表B
以下实施例用来说明本发明,而不以任何方式限制它。 
然而,从物理性质出发所属技术领域的技术人员能够清楚能获得什么样的性质以及它们能在什么范围内改变。特别的,能优选获得的各种性质的组合因此对所属技术领域技术人员而言是明确的。 
实施例
所用的炔烃若不能商购获得则通过标准实验方法合成。 
合成实施例 
1.1) 
将120g(430mmol)的联苯2溶于500ml的THF中,并且在-70℃下加入188ml(470mmol)的2.5M正丁基锂在正己烷中的溶液。在此温度下30min后,使CO2通入设备,以及将批料用冷却的THF稀释,将内部温度保持低于60℃。在反应平息后,将反应混合物与水-30℃搅拌并采用盐酸酸化。将有机相蒸发,以及将残余物从异丙醇中结晶。 
在氮气氛下,将111g(370mmol)的酸3、47ml(480mmol)的丙二硫醇、42ml(480mmol)的三氟甲磺酸、145ml的甲苯以及145ml的异辛烷归并在一起,并将其在水分离器上加热沸腾。当水的形成完成时,将400ml的二丁醚在80℃下加入该批料,并在室温下加入1000ml的二乙醚。接着将混合物冷却到0℃。抽吸过滤所沉淀的固体并将其干燥。 
1.2) 
将溶于200ml二氯甲烷的39ml(280mmol)的三乙胺和54g(280 mmol)的苯酚5的混合物在20℃下加至124g(240mmol)的三氟甲磺酸(triflate)4在400ml二氯甲烷中的悬浮液,将该混合物再搅拌60min。接着将77g(480mmol)的三乙胺三氟化氢在-70℃下加入该批料。在于-70℃下60min后,加入溶于30ml二氯甲烷中的15ml(600mmol)的溴。在30min后,将批料在75min的过程中温热至-30℃,并加入41ml(480mmol)的吗啉。在0℃下1小时后,将150ml的47%氢氧化钾溶液加入到在600g的冰/水混合物上的反应混合物中。将有机相用二氯甲烷萃取,以及将归并的有机相干燥及蒸发。将残余物用正庚烷萃取,以及将萃取物通过硅胶过滤。 
1.3)化合物9类似于上述方法制备。 
在氮气氛下,将75g(160mmol)溴化物9溶于580ml的二噁烷中, 并加入49g(190mmol)双(频那醇酯基(pinacolato))二硼。接着将43g(440mmol)的乙酸钾和3.4g的PdCl2-dppf加至混合物,然后将其在100℃下加热6h。将1000ml的MTB醚和300ml的水在室温下加至批料。用MTB醚萃取水相,将归并的有机相用水和氯化钠溶液洗涤、干燥和蒸发。将残余物通过硅胶,得到的产物从乙醇中结晶。 
1.5) 
将6g(20mmol)的偏硼酸钠八水合物首先引入15ml的水中,并加入30ml的THF、286mg(0.4mmol)的双(三苯基膦)钯(II)氯化物以及0.05ml(0.4mmol)的肼氢氧化物,并在室温下搅拌混合物5min。接着加入溶于70ml的THF中的10g(20mmol)溴化物6和10.6g(20mmol)硼酸酯(boronic ester)10。将批料在回流下加热8h。冷却后,将批料用200ml的MTB醚稀释。将有机相蒸发,以及将残余物从正庚烷/甲苯(9∶1)和丙酮中结晶。 
Δε=+42.5 
Δn=0.211 
γ1=5890mPa·s 
C 86 N 236 I 
2.1) 
在氮气氛下,在-20℃下将35ml(55mmol)的丁基锂在己烷中的15%溶液加入8.6ml(50mmol)的2,2,6,6-四甲基哌啶在THF中的溶液中,并将混合物搅拌20min。在-70℃下将溶液加到24g(50mmol)的溴化物9的溶液。在1小时之后,加入溶于30ml的THF中的5.6ml(50mmol)的N-甲酰哌啶。接着除去冷却。将批料在-10℃下水解以及使用盐酸酸化。将有机相用碳酸氢钠溶液洗涤、干燥以及蒸发。使残余物通过硅胶(氯丁烷)。 
2.2) 
在氮气氛下,将5.4g(14mmol)的乙基三苯基溴化鏻悬浮在100ml的THF中,以及在0℃下加入1.5g(13mmol)的叔丁醇钾。在30min后,加入6.1g(12mmol)的醛12的溶液。将混合物在室温下搅拌60h。接着将水加入批料,接着将其用盐酸酸化并用庚烷稀释。将有机相用碳酸氢钠溶液洗涤、干燥以及蒸发。使残余物通过硅胶(庚烷)。 
2.3) 
将2.2g(4.2mmol)的苯乙烯13溶于20ml的THF中并在铂催化剂上氢化。将溶液蒸发并通过硅胶(庚烷)。 
2.4)硼酸酯15的合成类似上述方法1.4进行。 
2.5)16的合成类似11的制备(实施例1.5)进行。 
Δε=+35.5 
Δn=0.159 
γ1=8584mPa·s 
C 80 SmA(39)N 101 I 
混合物实施例1
制备具有如下表所示的组成和性质的液晶混合物。组分(16)是来自合成实施例2.5)的化合物。 
将该液晶混合物用于在微波领域的应用,特别是用于相移器(‘相控阵’)。 
根据说明书的本发明的具体实施方案和变量的进一步的组合还由以下权利要求得到。 

Claims (15)

1.式I的化合物
其中
B1表示-CF2O-、-CH2O-、-CH2-CH2-、-CF2CF2-、-CH2CF2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-C≡C-、-(CO)O-,
B2表示-CF2O-,
Z表示F、Cl、SCN、NCS、CN、OCN、NCO、三氟甲基或三氟甲氧基,
X1-4彼此独立地表示F、Cl或H,
Y1-6彼此独立地表示H、F、Cl或T,
L1-6彼此独立地表示H或T,
T表示具有最多6个碳原子的烷基、烷氧基、链烯基、链烯氧基或炔基,
R表示具有1到15个C原子的未取代的烷基,其中另外地,该基团中的一个或多个CH2基团可以各自彼此独立地被-C≡C-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-(CO)O-、-O(CO)-、-(CO)-或-O-以使得O原子不直接彼此相连的方式代替,F、Cl、Br、CN、CF3、OCF3、SCN、NCS或SF5
m表示2、3或4,以及
n表示0、1或2而o表示1,
其中m+n+o=3或4。
2.根据权利要求1的化合物,其特征在于B1表示-CF2O-基团。
3.根据权利要求1或2的化合物,其特征在于m=2。
4.根据权利要求1或2的化合物,其特征在于n和o均为1。
5.根据权利要求1或2的化合物,其特征在于如果n+m+o=3,则至少一个Y或L表示基团T。
6.液晶介质,其特征在于其包含一种或多种根据权利要求1到5任一项的式I的化合物。
7.根据权利要求6的液晶介质,其特征在于其另外包含一种或多种选自式II化合物的化合物:
其中
L11表示R11或X11
L12表示R12或X12
R11和R12彼此独立地表示具有1到17、优选3到10个C原子的未氟化的烷基或未氟化的烷氧基或者具有2到15、优选3到10个C原子的未氟化链烯基、未氟化链烯氧基或未氟化烷氧基烷基,
X11和X12彼此独立地表示F、Cl、Br、-CN、-NCS、-SCN、-SF5、具有1到7个C原子的氟化烷基或氟化烷氧基或者具有2到7个C原子的氟化链烯基、氟化链烯氧基或氟化烷氧基烷基,
p表示0或1,
Z11到Z13彼此独立地表示反式-CH=CH-、反式-CF=CF-、-C≡C-或单键,并且
彼此独立地表示
a)1,4-亚苯基,其中一个或多个,优选一个或两个CH基团可被N代替,
b)反式-1,4-亚环己基或亚环己烯基,其中另外地,一个或两个不相邻的CH2基团可被-O-和/或-S-代替,并且其中H可被F代替,
c)1,4-亚萘基,
以及其中,在基团a)和b)中,
一个或多个H原子也可被Br、Cl、F、CN、-NCS、-SCN、SF5、C1-C10烷基、C3-C6环烷基、C1-C10烷氧基或单或多氟化的C1-C10烷基或烷氧基代替。
8.根据权利要求6或7的液晶介质,其特征在于在介质中式I的化合物的浓度在总计从5%到95%的范围。
9.根据权利要求1到5的任一项所述的式I化合物在液晶混合物中的用途。
10.根据权利要求1到5的任一项所述的式I化合物在用于高频技术的元件中的用途。
11.制备根据权利要求6到8的任一项所述的液晶介质的方法,其特征在于将一种或多种式I的化合物与一种或多种选自如权利要求6所示的式II的化合物的化合物,以及任选地与一种或多种其他的化合物以及任选地与一种或多种添加剂混合。
12.用于高频技术的元件,其特征在于它包含根据权利要求6到8的任一项所述的液晶介质。
13.根据权利要求12的元件,其特征在于它是一种或多种功能上连接的相移器。
14.根据权利要求6到8的任一项所述的液晶介质在用于高频技术的元件中的用途。
15.相控阵天线,其特征在于它包含一个或多个根据权利要求12或13所述的元件。
CN201010531423.8A 2009-11-04 2010-11-04 液晶化合物 Active CN102050708B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009051904.1 2009-11-04
DE102009051904 2009-11-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102050708A CN102050708A (zh) 2011-05-11
CN102050708B true CN102050708B (zh) 2015-01-14

Family

ID=43385753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010531423.8A Active CN102050708B (zh) 2009-11-04 2010-11-04 液晶化合物

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8197709B2 (zh)
EP (1) EP2319897B1 (zh)
JP (1) JP5951178B2 (zh)
KR (1) KR101787747B1 (zh)
CN (1) CN102050708B (zh)
DE (1) DE102010048235A1 (zh)
TW (1) TWI512086B (zh)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5763084B2 (ja) * 2009-11-04 2015-08-12 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングMerck Patent Gesellschaft mit beschraenkter Haftung 液晶媒体のための化合物および高周波構成要素のためのその使用
DE102011117048A1 (de) * 2010-11-23 2012-05-24 Merck Patent Gmbh Verbindungen für ein flüssigkristallines Medium und deren Verwendung für Hochfrequenzbauteile
JP6140160B2 (ja) * 2011-09-05 2017-05-31 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングMerck Patent Gesellschaft mit beschraenkter Haftung 液晶媒体およびそれを含む高周波コンポーネント
CN102618296B (zh) * 2012-02-17 2013-09-11 北京八亿时空液晶科技股份有限公司 一种液晶化合物及其制备方法
CN103576399B (zh) * 2013-09-26 2016-06-01 西安空间无线电技术研究所 一种液晶光学相控阵天线实现方法
DE102014015267A1 (de) * 2014-10-16 2016-04-21 Merck Patent Gmbh Substituierte Polyphenyle
CN108130101B (zh) 2014-11-20 2021-05-25 北京八亿时空液晶科技股份有限公司 一种含有二氟甲氧基桥键的液晶化合物及其应用
CN104479688B (zh) * 2014-11-27 2016-06-29 北京八亿时空液晶科技股份有限公司 一种含有二氟甲氧基桥键的液晶化合物、组合物及其应用
CN104498053B (zh) 2014-11-27 2016-05-11 北京八亿时空液晶科技股份有限公司 一种含有二氟甲氧基桥键的液晶化合物、组合物及其应用
CN104610983B (zh) 2015-01-21 2017-01-11 北京八亿时空液晶科技股份有限公司 含2-甲基-3,4,5-三氟苯液晶化合物的液晶组合物及其应用
CN104774623B (zh) * 2015-03-13 2017-03-01 北京八亿时空液晶科技股份有限公司 一种液晶组合物及其应用
EP3303519B1 (en) * 2015-05-23 2021-01-27 Merck Patent GmbH Liquid-crystalline medium and high-frequency components comprising same
JP6603804B2 (ja) * 2016-07-15 2019-11-06 シャープ株式会社 走査アンテナ
JP6782586B2 (ja) * 2016-08-31 2020-11-11 日本放送協会 自己組織化単分子膜材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置、照明装置、有機薄膜太陽電池、有機薄膜トランジスタ
CN112342032A (zh) * 2020-10-28 2021-02-09 华南理工大学 一类棒状极性液晶分子及其制备方法与棒状极性向列型液晶

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050067605A1 (en) * 2003-07-11 2005-03-31 Georg Lussem Components for high-frequency technology
JP2005120208A (ja) * 2003-10-16 2005-05-12 Dainippon Ink & Chem Inc 可変機能デバイス
WO2008105286A1 (ja) * 2007-02-28 2008-09-04 Chisso Corporation Cf2o結合基を有する5環液晶化合物、液晶組成物および液晶表示素子

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW538117B (en) 2000-03-03 2003-06-21 Merck Patent Gmbh Preparation of liquid crystals having a CF2O bridge
JP4539022B2 (ja) * 2003-03-19 2010-09-08 Dic株式会社 可変機能デバイス
US7879413B2 (en) * 2007-08-29 2011-02-01 Chisso Corporation Optically isotropic liquid crystal medium and optical device
JP5470757B2 (ja) 2007-08-29 2014-04-16 Jnc株式会社 光学的に等方性の液晶媒体及び光素子

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050067605A1 (en) * 2003-07-11 2005-03-31 Georg Lussem Components for high-frequency technology
JP2005120208A (ja) * 2003-10-16 2005-05-12 Dainippon Ink & Chem Inc 可変機能デバイス
WO2008105286A1 (ja) * 2007-02-28 2008-09-04 Chisso Corporation Cf2o結合基を有する5環液晶化合物、液晶組成物および液晶表示素子

Also Published As

Publication number Publication date
EP2319897B1 (de) 2012-06-20
TW201132746A (en) 2011-10-01
US20110101271A1 (en) 2011-05-05
DE102010048235A1 (de) 2011-05-05
TWI512086B (zh) 2015-12-11
JP5951178B2 (ja) 2016-07-13
KR101787747B1 (ko) 2017-10-18
JP2011098963A (ja) 2011-05-19
KR20110049713A (ko) 2011-05-12
CN102050708A (zh) 2011-05-11
US8197709B2 (en) 2012-06-12
EP2319897A1 (de) 2011-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102050708B (zh) 液晶化合物
CN102574754B (zh) 用于液晶介质的化合物和用于高频组件的应用
CN103492530B (zh) 液晶介质的化合物以及其用于高频组件的用途
TWI571505B (zh) 用於液晶介質之化合物及其於高頻構件之用途
KR101780516B1 (ko) 고주파 기술용 컴포넌트, 액정 매질 및 화합물
CN103298910B (zh) 液晶介质的化合物及其用于高频组件的用途
CN105473686B (zh) 炔基二苯乙炔、包含其的液晶混合物和用于高频技术的组件
CN104870611A (zh) 液晶介质、用于高频技术的组件和介晶化合物
TWI512085B (zh) 用於液晶介質之化合物及其作為高頻構件之用途
TWI545180B (zh) 用於液晶介質之化合物及其於高頻構件之用途
TWI644885B (zh) 含c-c參鍵之化合物
TWI589684B (zh) 用於液晶介質之化合物及其於高頻構件之用途
TWI607983B (zh) 含有c-c參鍵的化合物及其在液晶混合物中的用途
CN109863225A (zh) 液晶介质
TWI760358B (zh) 液晶介質

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant