CN102827139A - 一种液晶单体侧向含氟的环己烷噁烷类化合物及其合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶单体侧向含氟的环己烷噁烷类化合物，该化合物结构是

Description

一种液晶单体侧向含氟的环己烷噁烷类化合物及其合成方法

技术领域

本发明涉及精细化工技术领域，尤其是涉及一种液晶单体侧向含氟的环己烷噁烷类化合物的合成方法，该种侧向含氟的环己烷噁烷类化合物可以用于液晶显示。

背景技术

液晶显示技术已广泛应用于日常生活中，其核心材料—液晶单体的合成一直是化学家关注的重点，目前随着液晶显示技术的更新，3D显示技术越来越为人们所关注，3D显示的主流技术类型，包含了眼镜式3D技术以及裸眼式3D技术，其中眼镜式3D技术包含色差式3D技术、偏光式3D技术和主动快门式3D技术；裸眼式3D技术包含视差屏障式3D技术、柱状透镜式3D技术、指向光源式3D技术等。上述各种类型的3D显示技术由于其显示的原理和方式存在不同的差异，目前能够用液晶面板实现3D显示的主要是偏光式、主动快门式、视差屏障式、柱状透镜式和指向光源式，对于面板厂家而言，无论准备应用的是哪一种3D显示方式，降低液晶的响应时间暨使液晶面板拥有更快的刷新频率也是厂家不断追求的重要目标。而减少液晶材料的旋转黏度、增大液晶材料的介电各向异性系数是降低液晶响应时间的关键。但这与液晶材料的本身结构特性相关，目前任何单一的液晶材料都不能独立满足，只能通过单体混配来满足显示需要，因此开发低旋转黏度、高介电各向异性系数的液晶材料是单体研发者不断探索的领域，在此领域新的化合物也不断被开发出来。

发明内容

本发明的目的在于改进已有侧向含氟液晶性能的不足，在分子骨架中引入噁烷结构，增加分子的柔性，以改变分子的相变温度及螺距，这样既可以保持侧向含氟液晶低粘度的特点，同时可以发挥噁烷类液晶相变温度宽、螺距长的特点，进而提供一种用于液晶显示、满足3D显示技术的需要、降低液晶材料的旋转黏度、提高液晶材料的介电各向异性系数的液晶单体侧向含氟的环己烷噁烷类化合物及其合成方法。

本发明的目的是这样实现的，一种液晶单体侧向含氟的环己烷噁烷类化合物，其特点是该化合物结构如下：  

                                                       

   

式中R为氟、氯、H、C1-C5的直链烷基、C1-C5的直链烷氧基之一，R’为氟、氯、H、C1-C5的直链烷基、C1-C5的直链烷氧基、氰基之一，该类化合物可以单独或混合用于各种显示形式的液晶显示。

为了实现本发明的目的，上述液晶单体侧向含氟的环己烷噁烷类化合物使用如下合成路线：

   

         Ⅰ                            Ⅱ                                         Ⅲ

以结构如Ⅰ所示的4-（2’,3’-二氟-4’-烷基）苯基环己基甲醛和结构如Ⅱ所示的2-对烷基苯基丙二醇为原料，其中化合物Ⅰ、Ⅱ中R、R’与侧向含氟的环己烷噁烷类化合物Ⅲ中的R、R’相同，采用对甲苯磺酸做催化剂，以有机溶剂为反应介质，在温度35-200℃，反应2-12h，得到相应的侧向含氟的环己烷噁烷类化合物Ⅲ，反应完后，经水洗 ，萃取，重结晶，其经纯化ωⅢ〉99%，反应总收率大于70%。

为了进一步实现本发明的目的，可以是使用的催化剂对甲苯磺酸的质量是原料化合物Ⅰ的质量的1%-20%。

为了进一步实现本发明的目的，可以是是所述的有机溶剂为甲苯、二甲苯、正庚烷、正己烷中的一种。

为了进一步实现本发明的目的，可以是是反应温度为60-110℃，反应时间3-8h。

本发明在设计化合物结构时，选择了侧向含氟的苯环、环己烷和噁烷作为化合物的主体骨架，可以增加分子的宽度、调整分子的热稳定性，降低液晶分子粘度，降低阈值电压，目的使其可以作为液晶单体使用，而且此类化合物的合成路线简单易行。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1 ，一种液晶单体侧向含氟的环己烷噁烷类化合物，该化合物结构如下：  

        

   

式中R为氟、氯、H、C1-C5的直链烷基、C1-C5的直链烷氧基之一，R’为氟、氯、H、C1-C5的直链烷基、C1-C5的直链烷氧基、氰基之一，该类化合物可以单独或混合用于各种显示形式的液晶显示，是使用如下合成路线：

 

Ⅰ                                       Ⅱ                                             Ⅲ

以结构如Ⅰ所示的4-（2’,3’-二氟-4’-烷基）苯基环己基甲醛和结构如Ⅱ所示的2-对烷基苯基丙二醇为原料，其中化合物Ⅰ、Ⅱ中R、R’与侧向含氟的环己烷噁烷类化合物Ⅲ中的R、R’相同，采用对甲苯磺酸做催化剂，以有机溶剂为反应介质，在温度35-200℃，反应2-12h，得到相应的侧向含氟的环己烷噁烷类化合物Ⅲ，反应完后，经水洗 ，萃取，重结晶，其经纯化ωⅢ〉99%，反应总收率大于70%，使用的催化剂对甲苯磺酸的质量是原料化合物Ⅰ的质量的1%-20%，有机溶剂为甲苯、二甲苯、正庚烷、正己烷中的一种，最佳反应温度为60-110℃、反应时间3-8h；

本实施例液晶单体侧向含氟的环己烷噁烷类化合物具体为5-对乙基苯基-2-（4’-（2’’,3’’-二氟-4’’-乙氧基）苯基）环己基-1,3-二噁烷，以Ⅲa表示；

向装有机械搅拌、回流冷凝管、加料漏斗的250mL三口反应烧瓶中依次加入4-（2’,3’-二氟-4’-乙氧基）苯基环己基甲醛27g，2-对乙基苯基丙二醇20g，催化剂对甲苯磺酸3g，甲苯110mL，开始搅拌加热，108-110℃回流反应3-8h，取样分析，根据气相分析结果确定反应终止，冷却，然后向反应液中加入水50mL，分液，水相用甲苯20mL萃取，合并有机相，水洗至中性，用无水硫酸镁5g干燥8h，过滤，再用甲苯10mL淋洗滤饼两次，取样分析确定粗产品品质ω（Ⅲa）：76%，蒸馏除溶剂后，纯化，得产品（Ⅲa）30.7g，ω（Ⅲa）：99.5%，得率：70.1%。产品质谱结果：ES-MS  m/z：430[M]+。

实施例2 ，一种液晶单体侧向含氟的环己烷噁烷类化合物及其合成方法，本实施例液晶单体侧向含氟的环己烷噁烷类化合物具体为5-对乙基苯基-2-（4’-（2’’,3’’-二氟-4’’-正丁氧基）苯基）环己基-1,3-二噁烷，以Ⅲb表示；

向装有机械搅拌、回流冷凝管、加料漏斗的250mL三口反应烧瓶中依次加入4-（2’,3’-二氟-4’-正丁氧基）苯基环己基甲醛30g，2-对乙基苯基丙二醇20g，催化剂对甲苯磺酸4g，甲苯110mL，开始搅拌加热，108-110℃回流反应3-8h，其他条件同实施例1，纯化,得产品（Ⅲb）33.2g，ω（Ⅲb）：99.5%，得率：71.5%。产品质谱结果：ES-MS  m/z：458[M]+。

本发明选择了侧向含氟的苯环、环己烷和噁烷作为分子骨架，设计出侧向含氟的环己烷噁烷类液晶化合物Ⅲ，并以4-（2’,3’-二氟-4’-烷基）苯基环己基甲醛结构如Ⅰ所示，和2-对烷基苯基丙二醇结构如Ⅱ所示为原料，其中化合物Ⅰ、Ⅱ中R、R’与侧向含氟的环己烷噁烷类化合物Ⅲ中的R、R’相同，采用对甲苯磺酸做催化剂，以有机溶剂为反应介质，在35-200℃，反应2-12h，得到相应的侧向含氟的环己烷噁烷类化合物Ⅲ，对其中的结构进行了确认，确定了采用对甲苯磺酸作催化剂与原料化合物Ⅰ的质量比为1%-20%，最好是1%-10%，以有机溶剂为反应介质，有机溶剂最好是甲苯、二甲苯、正庚烷、正己烷等溶剂，在35-200℃反应2-12h。反应体系温度最好是60-110℃，体系反应时间最好是3-8h，得到相应的侧向含氟的环己烷噁烷类化合物Ⅲ，经水洗、萃取、重结晶，其经纯化含量大于99%，反应总收率大于70%。

仪器与试剂

北京分析仪器厂SY25000型高压液相色谱仪(甲醇为流动相,C218为固定相,流速1mL/min)；日本岛津LC-10ATvp型高压液相色谱仪(甲醇：乙腈＝2：1，流速1mL/min)；日本岛津GC－14C、GC－17A气相色谱仪（DB-1型柱子）；1102型气相色谱仪（上海分析仪器厂）；美国HP公司HP5989B型质谱仪；Hewlett-Packard HP 5989B型质谱仪。

对甲苯磺酸，分析纯（上海化学试剂采购站）；甲苯,分析纯（上海试剂一厂）；无水硫酸镁,分析纯(天津市四通化工厂)；4-（2’,3’-二氟-4’-乙氧基）苯基环己基甲醛、4-（2’,3’-二氟-4’-正丁氧基）苯基环己基甲醛和2-对乙基苯基丙二醇按公开文献制备。

本发明不仅仅局限于采用上述的仪器与试剂。

Claims (5)

1.一种液晶单体侧向含氟的环己烷噁烷类化合物，其特征是该化合物结构如下：  

                                                        

   

式中R为氟、氯、H、C1-C5的直链烷基、C1-C5的直链烷氧基之一，R’为氟、氯、H、C1-C5的直链烷基、C1-C5的直链烷氧基、氰基之一，该类化合物可以单独或混合用于各种显示形式的液晶显示。

2.一种权利要求1所述液晶单体侧向含氟的环己烷噁烷类化合物的合成方法，其特征是使用如下合成路线：

 

          Ⅰ                             Ⅱ                                  Ⅲ

以结构如Ⅰ所示的4-（2’,3’-二氟-4’-烷基）苯基环己基甲醛和结构如Ⅱ所示的2-对烷基苯基丙二醇为原料，其中化合物Ⅰ、Ⅱ中R、R’与侧向含氟的环己烷噁烷类化合物Ⅲ中的R、R’相同，采用对甲苯磺酸做催化剂，以有机溶剂为反应介质，在温度35-200℃，反应2-12h，得到相应的侧向含氟的环己烷噁烷类化合物Ⅲ，反应完后，经水洗 ，萃取，重结晶，其经纯化ωⅢ〉99%，反应总收率大于70%。

3.根据权利要求2所述一种液晶单体侧向含氟的环己烷噁烷类化合物的合成方法，其特征是使用催化剂对甲苯磺酸的质量是原料化合物Ⅰ的质量的1%-20%。

4.根据权利要求2所述的一种液晶单体侧向含氟的环己烷噁烷类化合物的合成方法，其特征所述的有机溶剂为甲苯、二甲苯、正庚烷、正己烷中的一种。

5.根据权利要求2所述的一种液晶单体侧向含氟的环己烷噁烷类化合物的合成方法，其特征是反应温度为60-110℃，反应时间3-8h。