CN103571498A - 含有cf2s桥键的液晶单体化合物及合成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明属于液晶技术领域,涉及一类含有-CF2S-桥键的液晶单体化合物及其合成方法,适用于高速响应及低电压阈值的TFT液晶混合物的一种关键组分。
背景技术
对于TFT-LCD使用的液晶材料,除了要求低阈值、快速响应以及高的液晶稳定性之外,还要求高的电压保持率。低阈值的液晶材料应具有大的介电各向异性(△ε),而快速响应的性能要求液晶有小的旋转黏度(γ1)。其中关键的桥键连接有乙烷类、酯类、炔类、-CH2O-、-OCH2-、-CH2CF2-、-CF2CH2-和-CF2O-等。由于酯类液晶粘度小,得到了广泛的应用,但是其不稳定,接触空气容易分解,从而影响液晶性能。
德国Merck公司的研究人员于1989年首先报道了具有-CF2O-桥键的化合物(DE4006921)。20世纪90年代该类液晶化合物得到了系统的研究(EP0844229A1)。研究发现有些-CF2O-液晶不仅具有低黏度而且具有良好的溶解性。从1995年Merck公司申请发明专利以后(DE19531165A1),日本Chisso公司也开始申请发明专利(WO9611995).特别是21世纪前10年,研究工作突飞猛进,出现了大批专利和科学论文,为液晶显示在电视技术上的应用做出重要贡献。申请人在该化合物的基础上进行进一步的扩展,设计了具有-CF2S-桥键液晶分子,不仅继承了-CF2O-桥键液晶的优良性能,其制备上更加的容易和简便。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种含有CF2S桥键的液晶单体化合物及合成方法。
为了实现上述任务,本发明采取如下的技术解决方案:
一种含有CF2S桥键的液晶单体化合物,其特征在于,该液晶单体化合物的结构通式如下:
其中,R为C1~C10的直链烷基,X1、X2、X3、X4为H或F,Y为H、F、CF3或OCF3中的一种。
进一步的,R优选为C3~C7的直链烷基;X1、X2、X3、X4优选为F;Y优选为F、CF3或OCF3。
更为优选的是,R优选为C3~C5的直链烷基;X1、X3优选为F;X2、X4为H;Y优选为F或CF3。
所述液晶单体化合物的结构具体表示如下:
其中R为C1~C7直链烷基。
本发明还提供了上述含-CF2S-桥键的液晶单体化合物的合成方法,其特征在于,该方法的反应过程如下所示:
化合物(a)与化合物(b)在碱性条件下得到化合物(c);
其中X为Cl、Br或I;R为C1~C10的直链烷基,X1~X4为H或F,Y为H、F、CF3或OCF3中的一种。
进一步的,X优选为Cl或Br;R优选为C3~C7的直链烷基;X1~X4优选为F;Y优选为F、CF3或OCF3。
更为优选的是,X优选为Br;R优选为C3~C5的直链烷基;X1、X3优选为F;X2、X4优选为H;Y优选为F或CF3。
本发明的含-CF2S-桥键的液晶单体化合物,原料易得,合成路线简单,适宜规模化生产。
附图说明
图1是化合物3',5'-二氟-4''-丙基联苯-二氟亚甲基-3,4-二氟苯硫酚的MS分析数据图;
图2、图3和图4分别是化合物3',5'-二氟-4''-丙基联苯-二氟亚甲基-3,4-二氟苯硫酚的1HNMR,13CNMR以及FTIR图谱。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
具体实施方式
需要是说明的是,以下给出的实施例将有助于理解本发明,本发明不限于这些实施例。
实施例1:
化合物3',5'-二氟-4''-丙基联苯-二氟亚甲基-3,4-二氟苯硫酚的合成路线如下:
步骤1:3,5-二氟-4'-丙基联苯的合成:
在10L三口瓶上,依次装上搅拌器、温度计,氮气置换体系后,在氮气保护下加入4-丙基苯硼酸:764g,3,5-二氟溴苯:855.8g,碳酸钾:1224g,TBAB:355.8g,Pd(PPh3)2Cl2:15.6g,乙醇:2L,甲苯:2L,水:2L,搅拌,加热,反应1小时,停止反应,降温至室温。
向10L的反应瓶内加入甲苯、水各2L,搅拌15min,静置,分液,水相用甲苯萃取,有机相合并,水洗至中性,水相弃去,有机相干燥,过滤,浓缩得到粗品,经纯化后,得3,5-二氟-4'-丙基联苯产品1010g,GC:99%。
步骤2:4-(二氟溴甲基)3,5-二氟-4'-丙基联苯的合成:
10L的三口瓶上,装上搅拌器、低温温度计、恒压滴液漏斗,氮气置换体系,在氮气保护下加入3,5-二氟-4'-丙基联苯:533g,THF:5.3L,搅拌,用液氮降温至-78℃,开始滴加n-BuLi:1.26L;滴加完毕后,保温(-78℃)反应1h,滴加1900g50%二氟二溴甲烷的THF溶液,滴加完毕后,自然升至室温。
反应液浓缩,向浓缩液中加入石油醚,搅拌30min,水洗至中性,静置,分液,有机相干燥,过滤,浓缩,得到4-(二氟溴甲基)3,5-二氟-4'-丙基联苯粗品788g。
步骤3:3',5'-二氟-4''-丙基联苯-二氟亚甲基-3,4-二氟苯硫酚的合成:
10L的三口瓶上,装上搅拌、温度计、冷凝管,氮气置换体系,在氮气保护下加入4-(二氟溴甲基)-3,5-二氟-4'-丙基联苯:788g,3,4-二氟苯硫酚:267.42g,碳酸钾:563.5g,DMF:5.63L搅拌,加热,体系温度为100℃,保温反应2h,降温,冷却至室温。
过滤,将滤液及淋洗液合并,浓缩,得到粗品815g。用乙醇重结晶,得3',5'-二氟-4''-丙基联苯-二氟亚甲基-3,4-二氟苯硫酚精品270g,GC>99.9%。
实验结果如下:
1)产品的MS分析数据(图1):
分子式:C22H16F6S
特征离子及丰度:101.24(10%),145.29(6.5%),183.43(7.8%),201.45(7.8%),252.51(35%),281.35(100%),426.19(0.4%)。
2)元素分析:
元素分析,理论计算值:C:61.97;H:3.78;F:26.73;S:7.52;
实测值:C:61.94;H:3.85;F:26.65;S:7.45。
3)核磁氢谱、碳谱以及红外光谱分析:
产品的1HNMR,13CNMR以及FTIR见附图2-4。
实施例2:
化合物的4'-丙基联苯-二氟亚甲基-3,4-二氟苯硫酚的合成:
步骤1:4'-丙基-4-二氟溴甲基联苯的合成:
1L的三口瓶上,装上搅拌器、低温温度计、恒压滴液漏斗,氮气置换体系,在氮气保护下加入4'-丙基-4-溴代联苯:52g,THF:500mL,搅拌,用液氮降温至-78℃,开始滴加n-BuLi:100mL,滴加完毕后,保温(-78℃)反应1h,滴加160g50%二氟二溴甲烷的THF溶液,滴加完毕后,自然升至室温。
反应液浓缩,向浓缩液中加入石油醚,搅拌30min,水洗至中性,静置,分液,有机相干燥,过滤,浓缩,得到4'-丙基-4-二氟溴甲基联苯粗品50g。
步骤2:4'-丙基联苯-二氟亚甲基-3,4,5-三氟苯硫酚的合成:
1L三口瓶上,装上搅拌、温度计、冷凝管,氮气置换体系,在氮气保护下加入4'-丙基-4-二氟溴甲基联苯:80g,3,4,5-三氟苯硫酚:50g,碳酸钾:60g,DMF:500mL,搅拌,加热,体系温度为100℃,保温反应2h,降温,冷却至室温。
过滤,将滤液及淋洗液合并,浓缩,得到粗品70g。用乙醇重结晶,得4'-丙基联苯-二氟亚甲基-3,4,5-三氟苯硫酚精品35g,GC>99.9%。
实验结果如下:
1)MS分析数据:
分子式:C22H17F5S
特征离子及丰度:195.08(7.8%),245.09(100%),408.19(0.4%)。
2)元素分析:
元素分析,理论计算值:C:64.70;H:4.20;F:23.26;S:7.85;
实验值:C:64.50;H:4.60;F:23.23;S:7.82。
实施例3~6:
参照实施例1,将步骤1中4-丙基苯硼酸分别换为4-甲基苯硼酸、4-乙基苯硼酸、4-正丁基苯硼酸和4-正戊基苯硼酸,其他原料与操作相同,得到以下化合物:
实施例7~10:
参照实施例2,将步骤1中4'-丙基-4-溴代联苯分别换为4'-甲基-4-溴代联苯、4'-乙基-4-溴代联苯、4'-丁基-4-溴代联苯和4'-戊基-4-溴代联苯,其他原料于操作相同,得到以下化合物:
实施例11:
参照实施例1,将步骤1中3,5-二氟溴苯换为间氟溴苯,通过同样的操作可以得到中间体4-(二氟溴甲基)-3-氟-4'-丙基联苯,其他原料于操作相同,得到以下化合物:
实施例12~20:
参照实施例1,将步骤3中3,4-二氟苯硫酚分别替换为3-氟苯硫酚、3,5-二氟苯硫酚、3,4,5-三氟苯硫酚、4-三氟甲基苯硫酚、4-三氟甲氧基苯硫酚、3-氟-4-三氟甲基苯硫酚、3-氟-4-三氟甲氧基苯硫酚、3,5-二氟-4-三氟甲基苯硫酚和3,5-二氟-4-三氟甲氧基苯硫酚,其他原料于操作相同,得到以下化合物:
实施例21~29:
参照实施例1,将步骤1中3,5-二氟溴苯换为间氟溴苯,将步骤3中3,4-二氟苯硫酚分别替换为3-氟苯硫酚、3,5-二氟苯硫酚、3,4,5-三氟苯硫酚、4-三氟甲基苯硫酚、4-三氟甲氧基苯硫酚、3-氟-4-三氟甲基苯硫酚、3-氟-4-三氟甲氧基苯硫酚、3,5-二氟-4-三氟甲基苯硫酚和3,5-二氟-4-三氟甲氧基苯硫酚,其他原料于操作相同,得到以下化合物:
实施例30~38:
参照实施例2,将步骤2中3,4,5-三氟苯硫酚分别替换为3-氟苯硫酚、3,4-二氟苯硫酚、3,5-二氟苯硫酚、4-三氟甲基苯硫酚、4-三氟甲氧基苯硫酚、3-氟-4-三氟甲基苯硫酚、3-氟-4-三氟甲氧基苯硫酚、3,5-二氟-4-三氟甲基苯硫酚和3,5-二氟-4-三氟甲氧基苯硫酚,其他原料于操作相同,得到以下化合物:
实施例39:
对于烷基改变化合物的合成方法,可以参考上述实施例3~10的方法,可合成相应的不同烷基的化合物,这对于本领域的技术人员是公知的,这里不再一一描述。
Claims (7)
2.如权利要求1所述的含-CF2S-桥键的液晶单体化合物,其特征在于,所述的R为C3~C7的直链烷基;X1、X2、X3、X4为F;Y为F、CF3或OCF3。
3.如权利要求2所述的含-CF2S-桥键的液晶单体化合物,其特征在于,所述R为的C3~C5的直链烷基;X1、X3为F,X2、X4为H;Y为F或CF3。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述的X为Br,R为C3~C5的直链烷基;X1、X2、X3、X4为F,Y为F、CF3或OCF3。
7.如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述的X为Br,R为C3~C5的直链烷基;X1、X3优选为F;X2、X4优选为H;Y为F或CF3。
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