CN103710030A - 一种氰基取代二苯乙烯型液晶材料及其制备工艺及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种氰基取代二苯乙烯型液晶材料及其制备工艺。该液晶荧光显示器件采用一种新型的氰基取代二苯乙烯型液晶材料，该材料是一种良好的液晶材料，具备荧光发光性质，同时在紫外光照射下可以发生光致异构。本发明将氰基取代二苯乙烯型液晶材料与向列相液晶掺杂制备荧光分子分散液晶，将此混合物注入液晶盒中。此液晶盒中的混合物在紫外光照射下发生光致异构行为，导致氰基取代二苯乙烯型液晶材料与向列相液晶发生相分离；在液晶盒两端加上交流电压，通过开关电源，制备了动态可逆可调的电控液晶荧光显示器件。基于上述性质，该电控液晶荧光显示器件在现代显示及光电领域具有广阔的应用前景。

Description

一种氰基取代二苯乙烯型液晶材料及其制备工艺及应用
技术领域
本发明涉及液晶材料领域，具体涉及一种氰基取代二苯乙烯型液晶材料及其制备工艺及其在电控液晶荧光显示器件的应用。
背景技术
近年来，液晶材料由于其良好的光学性质和电学性质，被广泛用于显示领域，用来制作各种显示器件，成为科学研究的热点。目前用于显示领域的液晶材料主要有TN-LCD液晶材料，STN-LCD液晶材料，TFT-LCD液晶材料。TN-LCD液晶材料主要是联苯类、苯基环己烷类和酯类有机液晶化合物；STN-LCD液晶材料主要是酯类、乙烷类、双环己烷类、嘧啶类、二苯乙炔类和链烯基类有机液晶化合物；TFT-LCD液晶材料主要是含氟及卤素类有机液晶化合物。这些小分子液晶化合物只能作为液晶显示用主体材料，液晶显示器件目前还需要使用发光二极管作为背光源，无法做到自发光，因此，设计一种自发光材料用来作为背光源，将会大大节约成本，简化工艺。而在上述液晶材料中，能够兼容发光性质的液晶材料却很少，特别是能够在紫外光照下发生光致异构的、并且可以用于荧光显示领域液晶材料更是甚少。
发明内容
本发明旨在提供一种具有自发光性质的液晶材料及制备工艺，并制备了电控液晶荧光显示器件。本发明的氰基取代二苯乙烯型液晶材料具有良好的液晶性和发光性，能够在紫外光照射下发生光致异构。将其与向列相液晶掺杂，注入液晶盒中，利用紫外诱导相分离的方法，制备了电控液晶荧光显示器件。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种氰基取代二苯乙烯型液晶材料，其特征在于，所述材料的结构式为：
Figure BDA0000424167130000011
其中R为C4-C12直链烷烃。
所述的氰基取代二苯乙烯型液晶材料的制备方法，其特征在于：以对硝基苯乙腈，对羟基苯甲醛为原料，采用Knoevenagel反应、亲核取代反应、还原反应得到氰基取代二苯乙烯型液晶材料，合成反应路线为：
Figure BDA0000424167130000021
具体合成步骤如下：
（1）中间体T1的制备
称取161-163mg对硝基苯乙腈、121-123mg对羟基苯甲醛，将二者溶于24-26mL的乙醇中，再滴加4-5滴哌啶，控制反应温度75-80℃，回流3-4h，反应结束后冷却至室温，滤除固体，用乙醇洗涤3-4次，重结晶得到228-230mg棕色中间体T1；
（2）中间体T2的制备
称取步骤（1）制得的中间体T11.13-1.15g,用35-45mL二氧六环溶解，再加入5.15-5.17g Na2S·9H2O,控制反应温度为89-91℃并回流反应3.5-4.5h，反应结束后冷却至室温，用NaHCO3调节PH至7.5-8.5，用乙酸乙酯萃取，经柱层析，得到中间体T2；
（3）目标产物的制备
称取步骤（2）制得的中间体T2795-805mg，用8-10mL DMF溶解，再称取NaOH270-274mg,加入烧瓶中搅拌15-18min，再加入溴代十二烷1.68-1.70g,控制反应温度75-80℃，反应11-13h，反应结束，冷却至室温，经水洗，二氯甲烷萃取,Na2SO4干燥，柱层析，重结晶得到黄色固体目标产物即氰基取代二苯乙烯型液晶材料。
所述的氰基取代二苯乙烯型液晶材料在液晶荧光显示器件上的应用，其特征在于：将其与向列相液晶掺杂，注入液晶盒中，利用紫外诱导相分离的方法，制备了电控液晶荧光显示器件。
一种动态电控调节液晶荧光分子显示器件的制备方法，其特征在于：
在上述制备的液晶荧光分子显示器件两端加上交流电压，测试其荧光强度随电压的变化，在不加电状态，液晶荧光分子显示器件的荧光强度较大，在加电状态，液晶荧光分子显示器件的荧光强度很弱，且这两种状态是可逆实现。
第一方面，本发明涉及一种氰基取代二苯乙烯型液晶材料，其结构式为：
其中R为C4-C12直链烷烃。
第二方面，本发明涉及一种制备前述氰基取代二苯乙烯型液晶材料的方法，包括以下步骤：以对硝基苯乙腈，对羟基苯甲醛为原料，采用Knoevenagel反应、亲核取代反应、还原反应得到所述的氰基取代二苯乙烯型液晶材料。
第三方面，本发明涉及一种氰基取代二苯乙烯型液晶材料的液晶荧光显示器件，氰基取代二苯乙烯型液晶材料与向列相液晶掺杂注入液晶盒中，通过紫外诱导相分离的方法，制备了液晶荧光显示器件。
第四方面，本发明涉及一种制备前述氰基取代二苯乙烯型液晶材料的方法，主要通过在液晶荧光显示器件两端加上交流电压，开关电源，动态可逆调节液晶荧光显示器件。
本发明具有如下的有益效果：
本发明披露的氰基取代二苯乙烯型液晶材料，相比其他显示用液晶材料，具有良好的相容性和自发光特性，且具有光致异构特性；将其掺杂于向列相液晶中，通过紫外诱导相分离的方法制备了液晶荧光分子显示器件，其制备工艺简单、高效；在器件两端加上交流电压，调节电压大小，实现荧光强度的动态调节，简单易操作，这在现代显示、传感器等光电领域中具有广泛地应用。
附图说明：
图1为氰基取代二苯乙烯型液晶材料的光谱图；
图2为氰基取代二苯乙烯型液晶材料的荧光图；
图3为氰基取代二苯乙烯型液晶材料的液晶荧光显示器件图；
图4为氰基取代二苯乙烯型液晶材料的液晶荧光显示器件的荧光强度-电压图；
图5为氰基取代二苯乙烯型液晶材料的液晶荧光显示器件的动态可逆调节图。
具体实施方案如下：
实施例：
1、氰基取代二苯乙烯型液晶材料的制备，合成路线为：
Figure BDA0000424167130000041
1.1中间体T1的制备
称取对硝基苯乙腈(162mg,1mmol)，对羟基苯甲醛(122mg,1mmol)，溶于25mL乙醇，（）滴加4滴哌啶，控制反应温度78℃回流3.5h，反应结束后冷却至室温，滤除固体，乙醇洗涤三次，重结晶得到产物棕色晶体物T1(229mg,0.861mmol)，产率为86.1%。
1.2中间体T2的制备
称取中间体T1(1.14g,4.286mmol)用40mL二氧六环溶解，加Na2S·9H2O(5.16g,0.0215mol),控制反应温度90℃并回流反应4h，反应结束后冷却至室温，用NaHCO3调节PH至8左右，用乙酸乙酯萃取，经柱层析（石油醚:乙酸乙酯=6:1）得到发光为黄绿色的化合物T2，产率为78.9%；
1.3目标产物的制备
称取中间体T2(800mg,3.84mmol)用8mL DMF溶解，称取NaOH(272mg,7.86mmol)加入烧瓶中搅拌15min后，加入溴代十二烷(1.69g,6.78mmol)控制反应温度78℃，反应12h，反应结束后冷却至室温，水洗，二氯甲烷萃取,Na2SO4干燥，柱层析（石油醚:乙酸乙酯=6:1），重结晶得到黄色固体目标产物(2.43mmol)。
图1给出了氰基取代二苯乙烯型液晶材料的光谱图，主要包括紫外吸收光谱、荧光光谱谱图、核磁图；图2给出了氰基取代二苯乙烯型液晶材料的荧光图，此材料在365nm紫外光下发出绿色光。
2、液晶荧光分子显示器件的制备
将氰基取代二苯乙烯型液晶材料与向列相液晶掺杂注入液晶盒中，利用紫外诱导相分离（PIPS）的方法，即用365nm紫外光照射液晶盒，照射一定时间后，氰基取代二苯乙烯型液晶材料与向列相液晶发生相分离，在偏光显微镜下呈现为球形亮斑，形貌类似聚合物分散液晶的形貌。通过PIPS方法制备了液晶荧光分子显示器件。
3、动态电控调节液晶荧光分子显示器件
在上述制备的液晶荧光分子显示器件两端加上交流电压，测试其荧光强度随电压的变化。在不加电状态，液晶荧光分子显示器件的荧光强度较大，在加电状态，液晶荧光分子显示器件的荧光强度很弱，且这两种状态是可逆实现。
上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种氰基取代二苯乙烯型液晶材料，其特征在于，所述材料的结构式为：
Figure FDA0000424167120000011
其中R为C4-C12直链烷烃。
2.如权利要求1所述的氰基取代二苯乙烯型液晶材料的制备方法，其特征在于：以对硝基苯乙腈，对羟基苯甲醛为原料，采用Knoevenagel反应、亲核取代反应、还原反应得到氰基取代二苯乙烯型液晶材料，合成反应路线为：
Figure FDA0000424167120000012
具体合成步骤如下：
（1）中间体T1的制备
称取161-163mg对硝基苯乙腈、121-123mg对羟基苯甲醛，将二者溶于24-26mL的乙醇中，再滴加4-5滴哌啶，控制反应温度75-80℃，回流3-4h，反应结束后冷却至室温，滤除固体，用乙醇洗涤3-4次，重结晶得到228-230mg棕色中间体T1；
（2）中间体T2的制备
称取步骤（1）制得的中间体T11.13-1.15g,用35-45mL二氧六环溶解，再加入5.15-5.17g Na2S·9H2O,控制反应温度为89-91℃并回流反应3.5-4.5h，反应结束后冷却至室温，用NaHCO3调节PH至7.5-8.5，用乙酸乙酯萃取，经柱层析，得到中间体T2；
（3）目标产物的制备
称取步骤（2）制得的中间体T2795-805mg，用8-10mL DMF溶解，再称取NaOH270-274mg,加入烧瓶中搅拌15-18min，再加入溴代十二烷1.68-1.70g,控制反应温度75-80℃，反应11-13h，反应结束，冷却至室温，经水洗，二氯甲烷萃取,Na2SO4干燥，柱层析，重结晶得到黄色固体目标产物即氰基取代二苯乙烯型液晶材料。
3.一种如权利要求1所述的氰基取代二苯乙烯型液晶材料在液晶荧光显示器件上的应用，其特征在于：将其与向列相液晶掺杂，注入液晶盒中，利用紫外诱导相分离的方法，制备了电控液晶荧光显示器件。
4.一种动态电控调节液晶荧光分子显示器件的制备方法，其特征在于：
在上述权利要求3所制备的液晶荧光分子显示器件两端加上交流电压，测试其荧光强度随电压的变化，在不加电状态，液晶荧光分子显示器件的荧光强度较大，在加电状态，液晶荧光分子显示器件的荧光强度很弱，且这两种状态是可逆实现。
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