CN105295952A - 液晶性化合物及其用途、液晶组合物及液晶显示元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶性化合物及其用途、液晶组合物及液晶显示元件。本发明提供的式(1)所表示的液晶性化合物，R1及R2独立地为碳数1～15的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-及-CH＝CH-等取代；环A1、环A2及环A3独立地为1，4-亚环己基及1，4-亚苯基等，环A1、环A2及环A3的至少一个为式(A)所表示的环，X1及X2独立地为氢或卤素；Z1、Z2及Z3独立地为单键及-(CH2)2-等；a、b及c独立地为0或1，a、b及c的和为1、2或3。本发明的液晶性化合物能够充分满足透明点高、介电常数各向异性大、与其他液晶性化合物的相容性优异等物性的至少一个。

Description

液晶性化合物及其用途、液晶组合物及液晶显示元件
技术领域
本发明涉及一种液晶性化合物及其用途、液晶组合物及液晶显示元件。更详细来说，本发明涉及一种含有在轴向(axial)位上具有氟原子的1,3-二恶烷(1,3-dioxane)骨架及键合在所述骨架上的环结构、且介电常数各向异性为负的化合物，含有所述化合物的液晶组合物以及含有所述组合物的液晶显示元件。
背景技术
液晶显示元件被广泛地用于个人电脑(personalcomputer)、电视(television)等的显示器中。该元件利用液晶性化合物的光学各向异性、介电常数各向异性等。关于液晶显示元件的工作模式，已知相变(phasechange，PC)模式、扭转向列(twistednematic，TN)模式、超扭转向列(supertwistednematic，STN)模式、双稳态扭转向列(bistabletwistednematic，BTN)模式、电控双折射(electricallycontrolledbirefringence，ECB)模式、光学补偿弯曲(opticallycompensatedbend，OCB)模式、共面切换(in-planeswitching，IPS)模式、垂直取向(verticalalignment，VA)模式、边缘场切换(fringefieldswitching，FFS)模式、聚合物稳定取向(polymersustainedalignment，PSA)等模式。
这些模式中，IPS模式、FFS模式及VA模式可改善作为TN模式、STN模式等工作模式的缺点的视角狭窄。具有这种模式的液晶显示元件中，主要使用具有负的介电常数各向异性的液晶组合物。为了进一步提高液晶显示元件的特性，较佳为该组合物所含的液晶性化合物满足下述(1)～(8)所示的物性。
(1)对热、光等的稳定性高，
(2)透明点高，
(3)液晶相的下限温度低，
(4)粘度小(η)，
(5)光学各向异性适当(Δn)，
(6)负的介电常数各向异性(Δε)大，
(7)弹性常数适当(K33：弯曲弹性常数)，
(8)与其他液晶性化合物的相容性优异。
液晶性化合物的物性对元件的特性所带来的效果如下。像(1)那样具有对热及光等的高稳定性的化合物增大元件的电压保持率。由此，元件的寿命延长。像(2)那样具有高透明点的化合物扩大元件的可使用的温度范围。像(3)那样具有向列相、层列相等般的液晶相的低下限温度、特别是向列相的低下限温度的化合物也可扩大元件的可使用的温度范围。像(4)那样粘度小的化合物缩短元件的响应时间。
像(5)那样具有适当的光学各向异性的化合物提高元件的对比度。根据元件的设计，需要具有大的光学各向异性或小的光学各向异性、即适当的光学各向异性的化合物。在通过减小元件的单元间隙(cellgap)来缩短响应时间的情况下，具有大的光学各向异性的化合物合适。像(6)那样具有大的负介电常数各向异性的化合物降低元件的临限电压。由此，元件的消耗电力变小。
关于(7)，具有大的弹性常数的化合物缩短元件的响应时间。具有小的弹性常数的化合物降低元件的临限电压。因此，根据欲提高的特性而需要适当的弹性常数。优选的是像(8)那样具有与其他液晶性化合物的优异相容性的化合物。其原因在于：将具有不同物性的液晶性化合物混合而调节组合物的物性。
迄今为止，已合成了各种具有负的介电常数各向异性的液晶性化合物(例如专利文献1及专利文献2、非专利文献1)。专利文献2及非专利文献1中，示出化合物(C-1)。然而，该化合物(C-1)与其他化合物的相容性不够高。
另外，专利文献1中示出化合物(C-2)。然而，该化合物(C-2)的透明点不高，未显示出负值足够大的介电常数各向异性。
根据这种状况，期望开发出关于所述物性(1)～物性(8)而具有优异的物性及适当的平衡的化合物、特别是与其他化合物的相容性高且显示出大的负介电常数各向异性的化合物。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]国际公开第1998/014418号手册
[专利文献2]日本专利特开平11-12271号公报
[非专利文献]
[非专利文献1]《欧洲有机化学期刊(Eur.J.Org.Chem.)》2006，4819-4824
发明内容
[发明所要解决的问题]
本发明的第一问题在于提供一种充分满足以下物性的至少一个的液晶性化合物：对热及光等的稳定性高、透明点高、液晶相的下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、负的介电常数各向异性大、弹性常数适当、与其他液晶性化合物的相容性优异等。尤其提供一种具有大的负介电常数各向异性、且透明点及与其他化合物的相容性高的化合物。第二问题在于提供一种含有所述液晶性化合物且充分满足以下物性的至少一个的液晶组合物：向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、负的介电常数各向异性大、及弹性常数适当等。该问题提供一种关于至少两个物性而具有适当的平衡的液晶组合物。第三问题在于提供一种含有所述组合物且元件的可使用温度范围广、响应时间短、电压保持率大、临限电压低、对比度大及寿命长的液晶显示元件。
[解决问题的技术手段]
本发明涉及一种式(1)所表示的液晶性化合物、含有该液晶性化合物的液晶组合物及含有该组合物的液晶显示元件。
式(1)中，
R1及R2独立地为碳数1～15的烷基，该烷基中，至少一个-CH2-可经-O-或-S-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代；
环A1、环A2及环A3独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、至少一个氢经卤素取代的1,4-亚苯基、四氢吡喃-2,5-二基或至少一个氢经卤素取代的四氢吡喃-2,5-二基，这些环中，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代，环A1、环A2及环A3的至少一个为式(A)所表示的环，
X1及X2独立地为氢或卤素；
Z1、Z2及Z3独立地为单键、-(CH2)2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-或-CF＝CF-；
a、b及c独立地为0或1，a、b及c的和为1、2或3。
式(1)所表示的液晶性化合物于在轴向位上具有氟原子的1,3-二恶烷骨架的氧原子侧具有环结构，由此负的介电常数各向异性大，透明点高。
[发明的效果]
本发明的第一优点在于提供一种充分满足以下物性的至少一个的液晶性化合物：对热及光等的稳定性高、透明点高、液晶相的下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、负的介电常数各向异性大、弹性常数适当、与其他液晶性化合物的相容性优异等。这些中，特征性的优点在于提供一种具有大的负介电常数各向异性、且透明点及与其他化合物的相容性高的液晶性化合物。本发明的第二优点在于提高一种含有所述液晶性化合物、且充分满足以下物性的至少一个的液晶组合物：向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、负的介电常数各向异性大及弹性常数适当等。本发明的第三优点在于提供一种含有所述组合物且元件的可使用温度范围广、响应时间短、电压保持率大、临限电压低、对比度大及寿命长的液晶显示元件。
具体实施方式
本说明书中的用语的使用方法如下。液晶性化合物为具有向列相、层列相等液晶相的化合物及不具有液晶相但作为液晶组合物的成分而有用的化合物的总称。有时将液晶性化合物、液晶组合物、液晶显示元件分别简称为化合物、组合物、元件。液晶显示元件为液晶显示面板及液晶显示模块的总称。透明点为液晶性化合物的液晶相-各向同相的转变温度。液晶相的下限温度为液晶性化合物的固体-液晶相(层列相、向列相等)的转变温度。向列相的上限温度为液晶组合物的向列相-各向同相的转变温度，有时简称为上限温度。有时将向列相的下限温度简称为下限温度。有时将式(1)所表示的液晶性化合物简称为化合物(1)。有时也将该简称应用于式(2)等所表示的化合物。式(1)、式(2)等中，由六边形包围的A1、D1等记号分别对应于环A1、环D1等。将多个环A1记载于一个式或不同的式中。这些化合物中，任意两个环A1所表示的两个基团可相同，或也可不同。该规则(rule)也可应用于环A2、Z2等记号。另外，也可应用于l为2时成为两个的环A1。以百分率表示的化合物的量为基于组合物的总重量的重量百分率(重量％)。
“至少一个“A”可经“B”取代”的表述是指当“A”为一个时，“A”的位置为任意，当“A”的个数为两个以上时，这些“A”的位置也可无限制地选择。“至少一个A可经B、C或D取代”的表述是指包括任意的A经B取代的情况、任意的A经C取代的情况及任意的A经D取代的情况，进而也包括多个A经B、C、D的至少两个取代的情况。例如至少一个-CH2-可经-O-或-CH＝CH-取代的烷基中，包括烷基、烯基、烷氧基、烷氧基烷基、烷氧基烯基、烯氧基烷基。此外，连续的2个-CH2-经-O-取代而成为-O-O-那样的情况欠佳。烷基等中，甲基部分(-CH2-H)的-CH2-经-O-取代而成为-O-H的情况也欠佳。
2-氟-1,4-亚苯基是指下述两个二价基。氟可向左，也可向右。该规则也可应用于四氢吡喃-2,5-二基那样的非对称环的二价基。
本发明包含下述第1项至第13项所记载的内容。
项1.一种式(1)所表示的液晶性化合物。
式(1)中，
R1及R2独立地为碳数1～15的烷基，该烷基中，至少一个-CH2-可经-O-或-S-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代；
环A1、环A2及环A3独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、至少一个氢经卤素取代的1,4-亚苯基、四氢吡喃-2,5-二基或至少一个氢经卤素取代的四氢吡喃-2,5-二基，这些环中，至少一个-(CH2)2-也可经-CH＝CH-取代，环A1、环A2及环A3的至少一个为式(A)所表示的环，
X1及X2独立地为氢或卤素；
Z1、Z2及Z3独立地为单键、-(CH2)2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-或-CF＝CF-；
a、b及c独立地为0或1，a、b及c的和为1、2或3。
项2.根据项1所记载的液晶性化合物，其是由式(1-1)～式(1-3)所表示。
式(1-1)～式(1-3)中，
R1及R2独立地为碳数1～15的烷基、碳数1～14的烷氧基、碳数2～15的烯基及碳数2～14的烯氧基；
环A1、环A2及环A3独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、至少一个氢经卤素取代的1,4-亚苯基、四氢吡喃-2,5-二基或二氢吡喃-2,5-二基，至少一个为式(A)所表示的环，
X1及X2独立地为氢或氟；
Z1、Z2及Z3独立地为单键、-(CH2)2-、-CH＝CH-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-或-OCF2-。
项3.根据项1所记载的液晶性化合物，其中R1及R2独立地为碳数1～15的烷基、碳数1～14的烷氧基、碳数2～15的烯基及碳数2～14的烯氧基，环A1、环A2及环A3独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、至少一个氢经氟取代的1,4-亚苯基、四氢吡喃-2,5-二基或二氢吡喃-2,5-二基，至少一个为式(A)所表示的环，X1及X2独立地为氢或氟，Z1、Z2及Z3独立地为单键、-(CH2)2-、-CH＝CH-、-CH2O-或-OCH2-。
项4.根据项1所记载的液晶性化合物，其中当环A1为式(A)所表示的环时，在X1及X2均为氟的情况下，Z1为-(CH2)2-、-CH＝CH-、-CH2O-或-OCH2-。
项5.根据项1所记载的液晶性化合物，其是由式(1-1-a)、式(1-1-b)、式(1-2-a)～式(1-2-k)、式(1-2-m)、式(1-3-a)～式(1-3-k)及式(1-3-m)～式(1-3-t)所表示。
式(1-1-a)、式(1-1-b)、式(1-2-a)～式(1-2-k)、式(1-2-m)、式(1-3-a)～式(1-3-k)及式(1-3-m)～式(1-3-t)中，
R1及R2独立地为碳数1～10的烷基、碳数1～9的烷氧基、碳数2～10的烯基及碳数2～9的烯氧基；
Y1～Y6独立地为氢或氟。
项6.一种根据项1至项5中任一项所记载的至少一种液晶性化合物的用途，将根据项1至项5中任一项所记载的至少一种液晶性化合物用作液晶组合物的成分。
项7.一种液晶组合物，含有至少一种根据项1至项5中任一项所记载的液晶性化合物。
项8.根据项7所记载的液晶组合物，进一步含有选自式(6)～式(12)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物。
式(6)～式(12)中，
R13为碳数1～10的烷基或碳数2～10的烯基，在该烷基及烯基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个氢可经氟取代；
R14为碳数1～10的烷基，在该烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个氢可经氟取代；
R15为氢、氟、碳数1～10的烷基或碳数2～10的烯基，在该烷基及烯基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个氢可经氟取代；
S11为氢或甲基；
X1、X2独立地为-CF2-、-O-或-CHF-；
环D1、环D2、环D3及环D4独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、至少一个氢可经氟取代的1,4-亚苯基、四氢吡喃-2,5-二基或十氢萘-2,6-二基；
环D5及环D6独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、四氢吡喃-2,5-二基或十氢萘-2,6-二基；
Z15、Z16、Z17及Z18独立地为单键、-CH2CH2-、-COO-、-CH2O-、-OCF2-或-OCF2CH2CH2-；
L15及L16独立地为氟或氯；
j、k、m、n、p、q、r及s独立地为0或1，k、m、n及p的和为1或2，q、r及s的和为0、1、2或3，t为1、2或3。
项9.根据项7或项8所记载的液晶组合物，进一步含有选自式(13)～式(15)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物。
式(13)～式(15)中，
R16及R17独立地为碳数1～10的烷基或碳数2～10的烯基，在该烷基及烯基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个氢可经氟取代；
环E1、环E2、环E3及环E4独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,5-二氟-1,4-亚苯基或嘧啶-2,5-二基；
Z19、Z20及Z21独立地为单键、-CH2CH2-、-CH＝CH-、-C≡C-或-COO-。
项10.根据项7至项9中任一项所记载的液晶组合物，进一步含有选自式(2)～式(4)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物。
式(2)～式(4)中，
R11为碳数1～10的烷基或碳数2～10的烯基，在该烷基及烯基中，至少一个氢可经氟取代，至少一个-CH2-可经-O-取代；
X11为氟、氯、-OCF3、-OCHF2、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCF2CHF2或-OCF2CHFCF3；
环B1、环B2及环B3独立地为1,4-亚环己基、至少一个氢可经氟取代的1,4-亚苯基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二恶烷-2,5-二基或嘧啶-2,5-二基；
Z11、Z12及Z13独立地为单键、-CH2CH2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-或-(CH2)4-；
L11及L12独立地为氢或氟。
项11.根据项7至项10中任一项所记载的液晶组合物，进一步含有选自式(5)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物。
式(5)中，
R12为碳数1～10的烷基或碳数2～10的烯基，在该烷基及烯基中，至少一个氢可经氟取代，至少一个-CH2-可经-O-取代；
X12为-C≡N或-C≡C-C≡N；
环C1为1,4-亚环己基、至少一个氢可经氟取代的1,4-亚苯基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二恶烷-2,5-二基或嘧啶-2,5-二基；
Z14为单键、-CH2CH2-、-C≡C-、-COO-、-CF2O-、-OCF2-或-CH2O-；
L13及L14独立地为氢或氟；
i为1、2、3或4。
项12.根据项7至项11中任一项所记载的液晶组合物，进一步含有至少一种光学活性化合物和/或可聚合的化合物。
项13.根据项7至项12中任一项所记载的液晶组合物，进一步含有至少一种抗氧化剂和/或紫外线吸收剂。
项14.一种液晶显示元件，含有根据项7至项13中任一项所记载的液晶组合物。
对本发明的化合物、液晶组合物、液晶显示元件依次进行说明。
1-1.液晶性化合物(1)
对本发明的化合物(1)进行说明。化合物(1)的末端基、环结构、结合基等的优选例及这些基团对物性所带来的效果也可应用于化合物(1)的下述式。
式(1)中，R1及R2独立地为碳数1～15的烷基，在该烷基中，至少一个-CH2-可经-O-或-S-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代。这些基团为直链或分支链，不包括环己基那样的环状基。该些基团中，直链优于分支链。
烯基中的-CH＝CH-的优选立体构型(configuration)依存于双键的位置。-CH＝CHCH3、-CH＝CHC2H5、-CH＝CHC3H7、-CH＝CHC4H9、-C2H4CH＝CHCH3及-C2H4CH＝CHC2H5那样的在奇数位上具有双键的烯基优选反式构型。-CH2CH＝CHCH3、-CH2CH＝CHC2H5及-CH2CH＝CHC3H7那样的在偶数位上具有双键的烯基优选顺式构型。具有优选立体构型的烯基化合物具有高透明点或液晶相的广的温度范围。在《分子晶体与液晶(Mol.Cryst.Liq.Cryst.)》(1985，131，P109)及《分子晶体与液晶(Mol.Cryst.Liq.Cryst.)》(1985，131，P327)中有详细说明。
R1及R2的优选例为烷基、烷氧基、烯基及烯氧基。R1及R2的更优选的例子为烷基、烷氧基及烯基。R1及R2的最优选的例子为烷基及烷氧基。
烷基的例子为-CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11、-C6H13、-C7H15、-C8H17、-C9H19、-C10H21、-C11H23、-C12H25、-C13H27、-C14H29及-C15H31。
烷氧基的例子为-OCH3、-OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、-OC5H11、-OC6H13、-OC7H15、-OC8H17、-OC9H19、-OC10H21、-OC11H23、-OC12H25、-OC13H27及-OC14H29。
烷氧基烷基的例子为-CH2OCH3、-CH2OC2H5、-CH2OC3H7、-(CH2)2-OCH3、-(CH2)2-OC2H5、-(CH2)2-OC3H7、-(CH2)3-OCH3、-(CH2)4-OCH3及-(CH2)5-OCH3。
烯基的例子为-CH＝CH2、-CH＝CHCH3、-CH2CH＝CH2、-CH＝CHC2H5、-CH2CH＝CHCH3、-(CH2)2-CH＝CH2、-CH＝CHC3H7、-CH2CH＝CHC2H5、-(CH2)2-CH＝CHCH3及-(CH2)3-CH＝CH2。
烯氧基的例子为-OCH2CH＝CH2、-OCH2CH＝CHCH3及-OCH2CH＝CHC2H5。
式(1)中，环A1、环A2及环A3独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、至少一个氢经卤素取代的1,4-亚苯基、四氢吡喃-2,5-二基或至少一个氢经卤素取代的四氢吡喃-2,5-二基，这些环中，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代，环A1、环A2及环A3的至少一个为式(A)所表示的环，X1及X2独立地为氢或卤素。
环A1、环A2及环A3的优选例为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、2,3-二氟-1,4-亚苯基、四氢吡喃-2,5-二基或二氢吡喃-2,5-二基，至少一个为式(A)所表示的环，X1及X2独立地为氢或氟。1,4-亚环己基中，存在顺式及反式的立体构型。从上限温度高的观点来看，优选反式构型。
至少一个氢经卤素取代的1,4-亚苯基的优选例为环(A-1)～环(A-17)。为了具有大的负介电常数各向异性，更优选环(A-1)、环(A-5)、环(A-6)、环(A-7)、环(A-8)、环(A-9)、环(A-10)及环(A-11)。至少一个氢经卤素取代的1,4-亚苯基的最优选的例子为环(A-1)及环(A-6)。
Z1、Z2及Z3独立地为单键、-(CH2)2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-或-CF＝CF-。Z1、Z2及Z3的优选例为单键、-(CH2)2-、-CH＝CH-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-或-OCF2-。更优选的例子为单键、-(CH2)2-、-CH＝CH-、-CH2O-或-OCH2-。Z1、Z2及Z3的最优选的例子为单键、-(CH2)2-、-CH2O-或-OCH2-。
当环A1为2,3-二氟-1,4-亚苯基时，Z1优选-(CH2)2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-或-CF＝CF-。
式(1)中，a、b及c独立地为0或1，a、b及c的和为1、2或3。a、b及c的优选组合为(a＝1、b＝0、c＝0)及(a＝1、b＝1、c＝0)。
1-2.化合物(1)的物性
化合物(1)中，通过适当选择R1、R2、环A1、环A2、Z1及Z2的种类以及a与b的组合，可任意地调整透明点、光学各向异性、介电常数各向异性等物性。由于化合物的物性并无较大差异，因此化合物(1)也可较天然存在比的量而更多地含有2H(氘)、13C等同位素。以下就R1等的种类对化合物(1)的物性所带来的主要效果加以说明。
当R1或R2为直链时，液晶相的温度范围广，而且粘度小。当R1或R2为分支链时，与其他液晶性化合物的相容性良好。R1或R2为光学活性的化合物而适合用作手性掺杂剂(chiraldopant)。通过将该化合物添加到组合物中，可防止液晶显示元件中产生的反向扭转域(reversetwisteddomain)。R1或R2并非为光学活性的化合物，因而适合用作组合物的成分。当R1或R2为烯基时，优选的立体构型依存于双键的位置。具有优选的立体构型的烯基化合物具有小的粘度、高的上限温度或液晶相的广的温度范围。当R1或R2为烷氧基时，具有高的上限温度。
当环A1、环A2及环A3的至少一个为1,4-亚苯基或至少一个氢经卤素取代的1,4-亚苯基时，光学各向异性相对较大，而且取向秩序参数(orientationalorderparameter)相对较大。当环A1、环A2及环A3为1,4-亚苯基、至少一个氢经卤素取代的1,4-亚苯基或这些基团的组合时，光学各向异性特别大。当环A1、环A2及环A3的至少一个为2-氟-1,4-亚苯基、2-氯-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基、2,3-二氯-1,4-亚苯基、2-氯-3-氟-1,4-亚苯基、四氢吡喃-2,5-二基或二氢吡喃-2,5-二基时，负的介电常数各向异性特别大。
当Z1、Z2及Z3的至少一个为单键、-CH2CH2-、-CH＝CH-或-CF2O-、-OCF2-时，粘度小。当Z1、Z2及Z3的至少一个为-CH＝CH-、-CH2O-或-OCH2-时，液晶相的温度范围广，而且弹性常数(K)大。当Z1、Z2及Z3的至少一个为单键、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-或-CF＝CF-时，透明点高。当Z1、Z2及Z3的至少一个为-CH＝CH-、-C≡C-或-CF＝CF-时，光学各向异性大。当Z1、Z2及Z3的至少一个为-CH2O-或-OCH2-时，负的介电常数各向异性大。当Z1、Z2及Z3均为单键、-CH2CH2-、-CH2O-或-OCH2-时，化学稳定性高。
当a、b及c的组合为(a＝1、b＝0、c＝0)、(a＝1、b＝1、c＝0)或(a＝1、b＝1、c＝1)，且环A1、环A2及环A3的至少一个为2-氟-1,4-亚苯基、2-氯-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基、2,3-二氯-1,4-亚苯基、2-氯-3-氟-1,4-亚苯基、四氢吡喃-2,5-二基或二氢吡喃-2,5-二基时，负的介电常数各向异性大。
当a、b及c的组合为(a＝1、b＝1、c＝0)或(a＝1、b＝1、c＝1)时，透明点高。
1-3.优选的化合物
优选的化合物(1)的例子可举出项2所记载的化合物(1-1)～化合物(1-3)。
式(1-1)～式(1-3)中，
R1及R2独立地为碳数1～15的烷基、碳数1～14的烷氧基、碳数2～15的烯基及碳数2～14的烯氧基；
环A1、环A2及环A3独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、至少一个氢经卤素取代的1,4-亚苯基、四氢吡喃-2,5-二基或二氢吡喃-2,5-二基，至少一个为式(A)所表示的环，
X1及X2独立地为氢或氟；
Z1、Z2及Z3独立地为单键、-(CH2)2-、-CH＝CH-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-或-OCF2-。
化合物(1)中，当环A1为式(A)所表示的环时，在X1及X2均为氟的情况下，Z1优选-(CH2)2-、-CH＝CH-、-CH2O-或-OCH2-。
化合物(1)的更优选的例子可举出项5所记载的化合物(1-1-a)、化合物(1-1-b)、化合物(1-2-a)～化合物(1-2-k)、化合物(1-2-m)、化合物(1-3-a)～化合物(1-3-k)及化合物(1-3-m)～化合物(1-3-t)。
化合物(1-1-a)、化合物(1-1-b)、化合物(1-2-a)～化合物(1-2-k)、化合物(1-2-m)、化合物(1-3-a)～化合物(1-3-k)及化合物(1-3-m)～化合物(1-3-t)中，
R1及R2独立地为碳数1～10的烷基、碳数1～9的烷氧基、碳数2～10的烯基及碳数2～9的烯氧基；
Y1～Y6独立地为氢或氟。
1-4.化合物(1)的合成
对化合物(1)的合成法进行说明。化合物(1)可通过将有机合成化学的方法适当组合而合成。在起始物质中导入目标末端基、环及结合基的方法是记载在《有机合成(OrganicSyntheses)》(约翰威利父子公司(JohnWiley&Sons,Inc))、《有机反应(OrganicReactions)》(约翰威利父子公司(JohnWiley&Sons,Inc))、《综合有机化学(ComprehensiveOrganicSynthesis)》(培格曼出版社(PergamonPress))、《新实验化学讲座》(丸善)等成书中。
1-4-1.结合基的生成
生成化合物(1)中的结合基的方法的例子如下述流程。在该流程中，MSG1(或MSG2)为具有至少一个环的一价有机基。多个MSG1(或MSG2)所表示的一价有机基可相同，或也可不同。化合物(1A)～化合物(1G)相当于化合物(1)或化合物(1)的中间体。
(I)单键的生成
使芳基硼酸(21)与化合物(22)在碳酸盐、四(三苯基膦)钯催化剂的存在下反应，合成化合物(1A)。也可使正丁基锂、然后氯化锌与化合物(23)反应，在二氯双(三苯基膦)钯催化剂的存在下使化合物(22)反应，而合成所述化合物(1A)。
(II)-COO-及-OCO-的生成
使正丁基锂、然后二氧化碳与化合物(23)反应，获得羧酸(24)。使该羧酸(24)与由化合物(21)所衍生的苯酚(25)在1,3-二环己基碳二亚胺(1,3-Dicyclohexylcarbodiimide，DCC)及4-二甲基氨基吡啶(4-Dimethylaminopyridine，DMAP)的存在下脱水，合成具有-COO-的化合物(1B)。通过该方法，也合成具有-OCO-的化合物。
(III)-CF2O-及-OCF2-的生成
利用劳森试剂(Lawesson'sreagent)将化合物(1B)硫化，获得化合物(26)。利用氟化氢吡啶错合物及N-溴丁二酰亚胺(N-bromosuccinimide，NBS)将化合物(26)氟化，合成具有-CF2O-的化合物(1C)。参照M.黑星(M.Kuroboshi)等人的《化学通讯(Chem.Lett.)》(1992，827)。也可利用(二乙基氨基)三氟化硫((Diethylamino)sulfurtrifluoride，DAST)将化合物(26)氟化而合成化合物(1C)。参照W.H.邦奈尔(W.H.Bunnelle)等人的《有机化学期刊(J.Org.Chem.)》(1990，55，768)。通过该方法，也合成具有-OCF2-的化合物。
(IV)-CH＝CH-的生成
使正丁基锂、继而N,N-二甲基甲酰胺(N,N-Dimethylformamide，DMF)与化合物(22)反应而获得醛(27)。使磷鎓盐(28)与叔丁氧化钾反应而产生磷内鎓盐(phosphorusylides)，使所产生的磷内鎓盐与醛(27)反应而合成化合物(1D)。视反应条件不同，有时生成顺式体，因此视需要利用众所周知的方法将顺式体异构化为反式体。
(V)-CH2CH2-的生成
在钯碳催化剂的存在下将化合物(1D)氢化，合成化合物(1E)。
(VI)-C≡C-的生成
在二氯钯及碘化铜的催化剂存在下使2-甲基-3-丁炔-2-醇与化合物(23)反应后，在碱性条件下脱保护而获得化合物(29)。在二氯双(三苯基膦)钯及卤化铜的催化剂存在下，使化合物(29)与化合物(22)反应，合成化合物(1F)。
(VII)-CH2O-及-OCH2-的生成
利用硼氢化钠将化合物(27)还原而获得化合物(30)。利用氢溴酸将其溴化而获得化合物(31)。在碳酸钾的存在下，使化合物(25)与化合物(31)反应，合成化合物(1G)。通过该方法，也合成具有-OCH2-的化合物。
(VIII)-CF＝CF-的生成
利用正丁基锂对化合物(23)进行处理后，使四氟乙烯反应而获得化合物(32)。利用正丁基锂对化合物(22)进行处理后使其与化合物(32)反应，合成化合物(1H)。
1-4-2.环A1、环A2及环A3的生成
关于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、2,3-二氟-1,4-亚苯基、四氢吡喃-2,5-二基等环，起始物质已有市售，或合成法广为人知。
1-4-3.合成例
合成化合物(1)的方法的例子如下。这些化合物中，R1、R2、环A1、环A2、环A3、Z1、Z2、Z3、a、b及c的定义与所述项1相同。
合成化合物(1)的方法的例子如下。使氢化钠、1-氯甲基-4-氟-1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷二(四氟硼酸)盐(Selectfluor)作用于已有市售或合成法广为人知的化合物(51)，由此获得化合物(52)。使硼氢化钠作用于化合物(52)，由此获得化合物(53)。使三乙胺、氯三甲基硅烷作用于化合物(53)，由此获得化合物(54)。另外，使三甲基硅烷基三氟甲磺酸酯、化合物(54)作用于通过众所周知的方法所合成的化合物(55)，由此可衍生出化合物(1)。
2.组合物(1)
对本发明的液晶组合物(1)加以说明。该组合物(1)含有至少一种化合物(1)作为成分A。组合物(1)也可含有两种以上的化合物(1)。液晶性化合物的成分可仅为化合物(1)。组合物(1)为了表现出优良的物性，优选的是以1重量％～99重量％的范围而含有化合物(1)的至少一种。介电常数各向异性为正的组合物中，化合物(1)的优选含量为5重量％～60重量％的范围。介电常数各向异性为负的组合物中，化合物(1)的优选含量为30重量％以下。组合物(1)也可含有化合物(1)、及本说明书中未记载的各种液晶性化合物。
优选的组合物含有选自以下所示的成分B、成分C、成分D及成分E中的化合物。在制备组合物(1)时，例如也可考虑化合物(1)的介电常数各向异性而选择成分。适当选择成分而成的组合物具有向列相的高上限温度、向列相的低下限温度、小的粘度、适当的光学各向异性、大的介电常数各向异性及适当的弹性常数。
成分B为化合物(2)～化合物(4)。成分C为化合物(5)。成分D为化合物(6)～化合物(12)。成分E为化合物(13)～化合物(15)。对这些成分依次进行说明。
成分B为在右末端具有卤素或含氟基团的化合物。成分B的优选例可举出化合物(2-1)～化合物(2-16)、化合物(3-1)～化合物(3-113)、化合物(4-1)～化合物(4-57)。
这些化合物(成分B)中，R11及X11的定义与项11中记载的式(2)～式(4)相同。
成分B的介电常数各向异性为正，且成分B对热、光等的稳定性非常优异，因此可用于制备TFT模式用或PSA模式用的组合物的情况。相对于组合物的总重量，成分B的含量合适的是1重量％～99重量％的范围，优选10重量％～97重量％的范围，更优选40重量％～95重量％的范围。该组合物可通过进一步添加化合物(12)～化合物(14)(成分E)而调整粘度。
成分C为右末端基为-C≡N或-C≡C-C≡N的化合物(5)。成分C的优选例可举出化合物(5-1)～化合物(5-64)。
这些化合物(成分C)中，R12及X12的定义与项12中记载的式(5)相同。
成分C的介电常数各向异性正，且其值大，因此主要可用于制备STN模式用、TN模式用或PSA模式用的组合物的情况。通过添加该成分C，可增大组合物的介电常数各向异性。成分C具有扩大液晶相的温度范围、调整粘度或调整光学各向异性的效果。成分C在调整元件的电压-透射率曲线的方面也有用。
在制备STN模式用或TN模式用的组合物的情况下，相对于组合物的总重量，成分C的含量合适的是1重量％～99重量％的范围，优选10重量％～97重量％的范围，更优选40重量％～95重量％的范围。该组合物通过添加成分E而可调整液晶相的温度范围、粘度、光学各向异性、介电常数各向异性等。
成分D为化合物(6)～化合物(12)。这些化合物具有像2,3-二氟-1,4-亚苯基那样侧向(lateral)位经两个卤素取代的苯环。成分D的优选例可举出化合物(6-1)～化合物(6-8)、化合物(7-1)～化合物(7-17)、化合物(8-1)、化合物(9-1)～化合物(9-3)、化合物(10-1)～化合物(10-11)、化合物(11-1)～化合物(11-3)及化合物(12-1)～化合物(12-3)。
这些化合物(成分D)中，R13、R14及R15的定义与项9中记载的式(6)～式(12)相同。
成分D为介电常数各向异性为负的化合物。成分D主要可用于制备VA模式用或PSA模式用的组合物的情况。成分D中，化合物(6)为二环化合物，因此主要具有调整粘度、调整光学各向异性或调整介电常数各向异性的效果。化合物(7)及化合物(8)为三环化合物，因此具有提高上限温度、增大光学各向异性或增大介电常数各向异性的效果。化合物(9)～化合物(12)具有增大介电常数各向异性的效果。
在制备VA模式用或PSA模式用的组合物的情况下，相对于组合物的总重量，成分D的含量优选40重量％以上，更优选50重量％～95重量％的范围。在将成分D添加到介电常数各向异性为正的组合物中的情况下，相对于组合物的总重量，成分D的含量优选30重量％以下。通过添加成分D，可调整组合物的弹性常数，调整元件的电压-透射率曲线。
成分E为两个末端基为烷基等的化合物。成分E的优选例可举出化合物(13-1)～化合物(13-11)、化合物(14-1)～化合物(14-19)及化合物(15-1)～化合物(15-7)。
这些化合物(成分E)中，R16及R17的定义与项10中记载的式(13)～式(15)相同。
成分E由于介电常数各向异性的绝对值小，因此为接近中性的化合物。化合物(13)主要具有调整粘度或调整光学各向异性的效果。化合物(14)及化合物(15)具有通过提高上限温度而扩大向列相的温度范围的效果、或调整光学各向异性的效果。
若增加成分E的含量，则组合物的粘度变小，但介电常数各向异性变小。因此，在满足元件的临限电压的要求值的范围内，含量越多越优选。因此，在制备VA模式用或PSA模式用的组合物的情况下，相对于组合物的总重量，成分E的含量优选30重量％以上，更优选40重量％以上。
组合物(1)的制备是通过使必要成分在高温下溶解等方法而进行。也可根据用途而在该组合物中添加添加物。添加物的例子为光学活性化合物、可聚合的化合物、聚合引发剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、热稳定剂、消泡剂等。这种添加物已为本领域技术人员所广泛知悉，且已记载在文献中。
组合物(1)也可进一步含有至少一种光学活性化合物。可添加众所周知的手性掺杂剂作为光学活性化合物。该手性掺杂剂具有以下效果：在液晶分子中诱发螺旋结构而赋予必要的扭转角，由此防止反向扭转。手性掺杂剂的优选例可举出下述化合物(Op-1)～化合物(Op-18)。化合物(Op-18)中，环J为1,4-亚环己基或1,4-亚苯基，R24为碳数1～10的烷基。
组合物(1)添加这种光学活性化合物而调整螺旋节距。关于螺旋节距，若为TFT模式用及TN模式用的组合物，则优选的是调整到40μm～200μm的范围内。若为STN模式用的组合物，则优选的是调整到6μm～20μm的范围内。BTN模式用的组合物的情况下，优选的是调整到1.5μm～4μm的范围内。为了调整螺旋节距的温度依存性，也可添加两种以上的光学活性化合物。
组合物(1)也可通过添加可聚合的化合物而用于PSA模式用。可聚合的化合物的例子为丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基化合物、乙烯基氧基化合物、丙烯基醚、环氧化合物(氧杂环丙烷、氧杂环丁烷)、乙烯基酮等，优选例可举出下述化合物(M-1)～化合物(M-12)。可聚合的化合物通过紫外线照射等而聚合。也可在光聚合引发剂等适当的引发剂的存在下聚合。用来进行聚合的适当的条件、引发剂的适当的类型及适当的量已为本领域技术人员所知，且已记载在文献中。
化合物(M-1)～化合物(M-12)中，R20为氢或甲基；s为0或1；t及u独立地为1～10的整数。括号内的记号F是指氢或氟。
为了维持大的电压保持率，抗氧化剂有效。抗氧化剂的优选例可举出：下述化合物(AO-1)及化合物(AO-2)；易璐诺斯(IRGANOX)415、易璐诺斯(IRGANOX)565、易璐诺斯(IRGANOX)1010、易璐诺斯(IRGANOX)1035、易璐诺斯(IRGANOX)3114及易璐诺斯(IRGANOX)1098(商品名：巴斯夫(BASF)公司)。为了防止上限温度的降低，紫外线吸收剂有效。紫外线吸收剂的优选例为二苯甲酮衍生物、苯甲酸酯衍生物、三唑衍生物等。具体例可举出：下述化合物(AO-3)及化合物(AO-4)；地奴彬(TINUVIN)329、地奴彬(TINUVIN)P、地奴彬(TINUVIN)326、地奴彬(TINUVIN)234、地奴彬(TINUVIN)213、地奴彬(TINUVIN)400、地奴彬(TINUVIN)328及地奴彬(TINUVIN)99-2(商品名：巴斯夫(BASF)公司)；及1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(1,4-diazabicyclo(2.2.2)octane，DABCO)。
为了维持大的电压保持率，优选的是具有空间位阻(sterichindrance)的胺那样的光稳定剂。光稳定剂的优选例可举出：下述化合物(AO-5)及化合物(AO-6)；地奴彬(TINUVIN)144、地奴彬(TINUVIN)765及地奴彬(TINUVIN)770DF(商品名：巴斯夫(BASF)公司)。为了维持大的电压保持率，热稳定剂也有效，优选例可举出易璐佛斯(IRGAFOS)168(商品名：巴斯夫(BASF)公司)。为了防止起泡，消泡剂有效。消泡剂的优选例为二甲基硅油(dimethylsiliconeoil)、甲基苯基硅油等。
化合物(AO-1)中，R25为碳数1～20的烷基、碳数1～20的烷氧基、-COOR26或-CH2CH2COOR26；R26为碳数1～20的烷基。化合物(AO-2)及化合物(AO-5)中，R27为碳数1～20的烷基。化合物(AO-5)中，环K及环L为1,4-亚环己基或1,4-亚苯基，v为0、1、或2，R28为氢、甲基或O·。
组合物(1)若添加部花青系、苯乙烯基系、偶氮系、甲亚胺系、氧偶氮基系、喹酞酮系、蒽醌系、四嗪系等的二色性色素，则也可用于宾主(guesthost，GH)模式用。
组合物(1)中，通过适当调整成分化合物的种类及比例，可将上限温度设定为70℃以上，且将下限温度设定为-10℃以下，因此向列相的温度范围广。因此，含有该组合物的液晶显示元件可在广的温度范围内使用。
组合物(1)中，通过适当调整成分化合物的种类及比例，可将光学各向异性设定为0.10～0.13的范围或0.05～0.18的范围。同样地，可将介电常数各向异性调整到-5.0～-2.0的范围内。优选的介电常数各向异性为-4.5～-2.5的范围。具有该范围的介电常数各向异性的组合物(1)可合适地用于以IPS模式、VA模式或PSA模式而工作的液晶显示元件。
3.液晶显示元件
组合物(1)可用于有源矩阵(ActiveMatrix，AM)元件。进而也可用于无源矩阵(PassiveMatrix，PM)元件。该组合物可用于具有PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、FFS、VA、PSA、FPA等模式的AM元件及PM元件。特别优选的是用于具有TN、OCB、IPS模式或FFS模式的AM元件。具有IPS模式或FFS模式的AM元件中，未施加电压的状态下的液晶分子的排列相对于面板基板可平行或垂直。这些元件可为反射式、透过式或半透过式。优选的是用于透过式的元件。也可用于非晶硅-薄膜晶体管(ThinFilmTransistor，TFT)元件或多晶硅-TFT元件。也使用将该组合物制成微胶囊(microcapsule)而制作的向列曲线排列相(nematiccurvilinearalignedphase，NCAP)型的元件、或在组合物中形成三维网状高分子的聚合物分散(polymerdispersed，PD)型的元件。
组合物(1)具有负的介电常数各向异性，因此可合适地用于具有VA模式、IPS模式或PSA模式等工作模式且以AM方式驱动的液晶显示元件。该组合物可特别合适地用于具有VA模式且以AM方式驱动的液晶显示元件。
以TN模式、VA模式等工作的液晶显示元件中，电场的方向相对于液晶层而垂直。另一方面，以IPS模式等工作的液晶显示元件中，电场的方向相对于液晶层而平行。以VA模式工作的液晶显示元件的结构已在K.大室(K.Ohmuro)、S.片冈(S.Kataoka)、T.佐佐木(T.Sasaki)及Y.小池(Y.Koike)的《SID97'国际会议技术论文辑要(SID'97DigestofTechnicalPapers)》(28，845(1997))中有所报告。以IPS模式工作的液晶显示元件的结构已在国际公开91/10936号手册(专利家族(family)：美国专利第5576867说明书)中有所报告。
[实施例]
通过实施例来更详细地说明本发明。本发明不受这些实施例的限制。
1-1.化合物(1-1)的实施例
化合物(1-1)是通过下述顺序而合成。所合成的化合物是通过核磁共振(NuclearMagneticResonance，NMR)分析等方法来鉴定。化合物的物性是通过下述记载的方法来测定。
NMR分析
测定装置是使用DRX-500(布鲁克-拜厄斯宾(BrukerBioSpin)(股)公司制造)。在1H-NMR的测定中，使试样溶解在CDCl3等氘化溶剂中，测定是在室温下以500MHz、累计次数16次的条件进行。使用四甲基硅烷作为内标准。19F-NMR的测定中，使用CFCl3作为内标准，以累计次数24次进行测定。在核磁共振光谱的说明中，s是指单峰，d是指双峰，t是指三重峰，q是指四重峰，quin是指五重峰(quintet)，sex是指六重峰(sextet)，m是指多重峰(multiplet)，br是指宽广。
测定试样
在测定相结构及转变温度时，使用液晶性化合物本身作为试样。在测定向列相的上限温度、粘度、光学各向异性、介电常数各向异性等物性时，使用将化合物混合到母液晶中而制备的组合物作为试样。
在使用将化合物与母液晶混合的试样的情况下，利用以下方法进行测定。将15重量％的化合物与85重量％的母液晶混合而制备试样。根据该试样的测定值，按照下式所表示的外推法来计算外推值，并记载该值。
＜外推值＞＝(100×＜试样的测定值＞-＜母液晶的重量％＞×＜母液晶的测定值＞)/＜化合物的重量％＞
在即便化合物与母液晶的比例为所述比例、也在25℃下析出结晶(或层列相)的情况下，将化合物与母液晶的比例依次变更为10重量％：90重量％、5重量％：95重量％、1重量％：99重量％，以在25℃下不析出结晶(或层列相)的比例来测定试样的物性。此外，只要无特别说明，则化合物与母液晶的比例为15重量％：85重量％。
母液晶是使用下述母液晶(i)。以重量％表示母液晶(i)的成分的比例。
测定方法
物性测定是利用下述方法来进行。这些方法大多为社团法人电子信息技术产业协会(JapanElectronicsandInformationTechnologyIndustriesAssociation；以下简称为JEITA)审议制定的JEITA标准(JEITA·ED-2521A)所记载的方法、或对其加以修饰的方法。测定中所用的TN元件上，未安装TFT。
(1)相结构
在具备偏光显微镜的熔点测定装置的加热板(梅特勒(Mettler)公司的FP-52型热平台(hotstage))上放置试样，一面以3℃/分钟的速度加热一面利用偏光显微镜来观察相状态及其变化，确定相的种类。
(2)转变温度(℃)
使用珀金埃尔默(PerkinElmer)公司制造的扫描热量计DSC-7系统或钻石(Diamond)差示扫描量热(Differentialscanningcalorimetry，DSC)系统，以3℃/分钟的速度进行升降温，通过外推来求出伴随着试样的相变化的吸热峰或发热峰的起始点，确定转变温度。有时将化合物由固体转变为层列相、向列相等液晶相的温度简称为“液晶相的下限温度”。有时将化合物由液晶相转变为液体的温度简称为“透明点”。
结晶是表示作C。在区分结晶种类的情况下，分别表示作C1或C2。层列相是表示作S，向列相是表示作N。层列相中，在区分层列A相、层列B相、层列C相或层列F相的情况下，分别表示作SA、SB、SC或SF。液体(各向同性)是表示作I。转变温度例如是像“C50.0N100.0I”那样来表述。这表示由结晶转变为向列相的转变温度为50.0℃，由向列相转变为液体的转变温度为100.0℃。
(3)低温相容性
制备以化合物的比例成为20重量％、15重量％、10重量％、5重量％、3重量％及1重量％的方式将母液晶与化合物混合而成的试样，将试样放入到玻璃瓶中。将该玻璃瓶在-10℃或-20℃的冷藏库(freezer)中保管一定期间后，观察结晶(或层列相)是否析出。
(4)向列相的上限温度(TNI或NI；℃)
在具备偏光显微镜的熔点测定装置的加热板上放置试样，以1℃/分钟的速度进行加热。对试样的一部分由向列相变化为各向同性液体时的温度进行测定。有时将向列相的上限温度简称为“上限温度”。当试样为化合物与母液晶的混合物时，以记号TNI来表示。当试样为化合物与成分B等的混合物时，以记号NI来表示。
(5)向列相的下限温度(TC；℃)
将具有向列相的试样在0℃、-10℃、-20℃、-30℃及-40℃的冷藏库中保管10天后，观察液晶相。例如，当试样在-20℃下保持向列相、且在-30℃下变化为结晶或层列相时，记载为TC≦-20℃。有时将向列相的下限温度简称为“下限温度”。
(6)粘度(块体粘度；η；在20℃下测定；mPa·s)
使用E型旋转粘度计来进行测定。
(7)粘度(旋转粘度；γ1；在25℃下测定；mPa·s)
测定是按照M.今井(M.Imai)等人的《分子晶体与液晶(MolecularCrystalsandLiquidCrystals)》(Vol.259，37(1995))中记载的方法。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为20μm的VA元件中加入试样。对该元件在30V(伏特，volt)～50V的范围内以1V为单位阶段性地施加电压。0.2秒未施加后，以仅一个矩形波(矩形脉冲；0.2秒)及未施加(2秒)的条件反复施加。对因所述施加而产生的暂态电流(transientcurrent)的峰电流(peakcurrent)及峰时间(peaktime)进行测定。根据这些测定值及M.今井等人的论文40页的计算式(8)而获得旋转粘度的值。该计算所必需的介电常数各向异性是使用下述介电常数各向异性的项中测定的值。
(8)光学各向异性(折射率各向异性；在25℃下测定；Δn)
测定是使用波长589nm的光，利用在目镜上安装着偏光板的阿贝折射计来进行。对主棱镜的表面朝一个方向进行摩擦后，将试样滴加到主棱镜上。折射率(n∥)是在偏光的方向与摩擦的方向平行时测定。折射率(n⊥)是在偏光的方向与摩擦的方向垂直时测定。光学各向异性(Δn)的值是根据Δn＝n∥-n⊥的式子而计算。
(9)介电常数各向异性(Δε；在25℃下测定)
介电常数各向异性的值是根据Δε＝ε∥-ε⊥的式子而计算。介电常数(ε∥及ε⊥)是像以下那样测定。
1)介电常数(ε∥)的测定：在经充分清洗的玻璃基板上涂布十八烷基三乙氧基硅烷(0.16mL)的乙醇(20mL)溶液。利用旋转器(spinner)使玻璃基板旋转后，在150℃下加热1小时。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为4μm的VA元件中加入试样，利用通过紫外线进行硬化的粘接剂将该元件密封。对该元件施加正弦波(0.5V、1kHz)，2秒后测定液晶分子的长轴方向的介电常数(ε∥)。
2)介电常数(ε⊥)的测定：在经充分清洗的玻璃基板上涂布聚酰亚胺溶液。对该玻璃基板进行煅烧后，对所得的取向膜进行摩擦处理。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为9μm、扭转角为80度的TN元件中加入试样。对该元件施加正弦波(0.5V、1kHz)，2秒后测定液晶分子的短轴方向的介电常数(ε⊥)。
(10)弹性常数(K11及K33；在25℃下测定；pN)
测定时使用东阳技术(ToyoTechnica)股份有限公司制造的EC-1型弹性常数测定器。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为20μm的垂直取向元件中加入试样。对该元件施加20V～0V电荷，测定静电电容及施加电压。使用《液晶元件手册》(日刊工业报社)75页中的式(2.98)、式(2.101)对静电电容(C)及施加电压(V)的值进行拟合(fitting)，由式(2.100)而获得弹性常数的值。
(11)临限电压(Vth；在25℃下测定；V)
测定时使用大冢电子股份有限公司制造的液晶显示器(LiquidCrystalDisplay，LCD)5100型亮度计。光源为卤素灯。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为4μm、摩擦方向为反平行(anti-parallel)的正常显黑模式(normallyblackmode)的VA元件中加入试样，使用通过紫外线进行硬化的粘接剂将该元件密封。对该元件施加的电压(60Hz、矩形波)是自0V起以0.02V为单位阶段性地增加至20V为止。此时，对元件自垂直方向照射光，测定透射元件的光量。制作该光量达到最大时为透射率100％、该光量达到最小时为透射率0％的电压-透射率曲线。临限电压为透射率成为10％时的电压。
(12)电压保持率(VHR-1；在25℃下测定；％)
测定时所用的TN元件具有聚酰亚胺取向膜，而且两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为5μm。该元件是在加入试样后利用通过紫外线进行硬化的粘接剂而密封。对该TN元件施加脉冲电压(5V、60微秒)而充电。利用高速电压计以16.7毫秒的期间来测定衰减的电压，求出单位周期的电压曲线与横轴之间的面积A。面积B为未衰减时的面积。电压保持率为面积A相对于面积B的百分率。
(13)电压保持率(VHR-2；在80℃下测定；％)
测定时所用的TN元件具有聚酰亚胺取向膜，而且两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为5μm。该元件是在加入试样后利用通过紫外线进行硬化的粘接剂而密封。对该TN元件施加脉冲电压(5V、60微秒)而充电。利用高速电压计以16.7毫秒的期间来测定衰减的电压，求出单位周期的电压曲线与横轴之间的面积A。面积B为未衰减时的面积。电压保持率为面积A相对于面积B的百分率。
原料
索米克斯(Solmix)(注册商标)A-11为乙醇(85.5％)、甲醇(13.4％)及异丙醇(1.1％)的混合物，是从日本醇销售(股)获得。
[实施例1]
化合物(1-1-1)的合成
第1工序
在氮气环境下，将氢化钠(3.24g)及四氢呋喃(Tetrahydrofuran，THF)(80ml)放入到反应器中，冷却到0℃。向其中缓慢添加化合物(S-1)(10.0g)的THF(20ml)溶液并搅拌2小时。将反应混合物升温到45℃后，在室温下搅拌18小时。将反应混合物冷却到0℃，添加1-氯甲基-4-氟-1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷二(四氟硼酸)盐(Selectfluor)(22.7g)的乙腈(100ml)悬浮液并搅拌2小时后，升温到室温。将反应混合物注入到水中，利用乙酸乙酯来萃取水层。利用水、1N的盐酸溶液、饱和碳酸氢钠水、饱和食盐水对合并的有机层进行清洗，利用无水硫酸镁进行干燥。将该溶液在减压下浓缩，利用硅胶柱色谱法(silicagelcolumnchromatography)(体积比，庚烷：乙酸乙酯＝4：1)将残渣纯化，获得化合物(S-2)(7.79g；72％)。
第2工序
在氮气环境下，将化合物(S-2)(7.29g)、甲醇(40ml)及THF(10ml)放入到反应器中，在室温下搅拌。向其中逐次少量添加硼氢化钠(6.26g)并搅拌2小时。将反应混合物注入到饱和氯化铵水溶液中，利用醚来萃取水层。利用饱和食盐水对合并的有机层进行清洗，利用无水硫酸镁进行干燥。将该溶液在减压下浓缩，获得化合物(S-3)(2.05g；67％)的粗产物。
第3工序
在氮气环境下，将化合物(S-3)(3.21g)、三乙胺(18.1ml)及N,N-二甲基甲酰胺(30ml)加入反应器中，在室温下搅拌。向其中缓慢添加氯三甲基硅烷(8.28ml)并搅拌1小时。将反应混合物注入到水中，利用醚来萃取水层。利用水、饱和食盐水对合并的有机层进行清洗，利用无水硫酸镁进行干燥。将该溶液在减压下浓缩，获得化合物(S-4)(3.12g；69％)的粗产物。
第4工序
在氮气环境下，将化合物(S-4)(2.88g)、三氟甲磺酸三甲基硅烷基酯(0.17ml)及二氯甲烷(15ml)加入反应器中，冷却到-70℃。缓慢添加利用众所周知的方法所合成的化合物(S-5)(1.73g)的二氯甲烷(5ml)溶液并搅拌2小时。向其中添加吡啶(1.08ml)后，升温到室温。将反应混合物注入到饱和碳酸氢钠水中，利用水、饱和食盐水对有机层进行清洗后，利用无水硫酸镁进行干燥。将该溶液在减压下浓缩，利用硅胶柱色谱法(体积比，庚烷：乙酸乙酯＝10：1)将残渣纯化。进而通过自庚烷与2-丙醇的混合溶剂(体积比，1：1)的再结晶来进行纯化，获得在轴向位上具有氟原子的立体的化合物(1-1-1)(1.31g；48％)。
化学位移δ(ppm；CDCl3):7.42(d,J＝8.1Hz,2H),7.18(d,J＝8.1,2H),5.45(s,1H),4.23(dd,J＝12.6,J＝11.6,2H),3.86(dd,J＝35.1,J＝12.6,2H),2.58(t,J＝7.7Hz,2H),1.65-1.41(m,6H),0.98-0.89(m,6H).
化合物(1-1-1)的物性如下。
转变温度：C82.7I.
上限温度(TNI)＝-7.4℃；光学各向异性(Δn)＝0.0657；介电常数各向异性(Δε)＝-3.98；粘度(η)＝57.4mPa·s.
[实施例2]
化合物(1-1-4)的合成
第1工序
在氮气环境下，将化合物(S-4)(2.42g)、三氟甲磺酸三甲基硅烷基酯(0.14ml)及二氯甲烷(15ml)加入反应器中，冷却到-70℃。缓慢添加利用众所周知的方法所合成的化合物(S-6)(1.65g)的二氯甲烷(10ml)溶液并搅拌2小时。向其中添加吡啶(0.91ml)后，升温到室温。将反应混合物注入到饱和碳酸氢钠水中，利用水、饱和食盐水对有机层进行清洗后，利用无水硫酸镁进行干燥。将该溶液在减压下浓缩，利用硅胶柱色谱法(体积比，甲苯：乙酸乙酯＝4：1)将残渣纯化。进而通过自庚烷与乙酸乙酯的混合溶剂(体积比，1：1)的再结晶来进行纯化，获得在轴向位上具有氟原子的立体的化合物(1-1-4)(0.86g；35％)。
化学位移δ(ppm；CDCl3):7.27(dd,J＝10.3Hz,J＝1.95,1H),7.21(d,J＝8.4,1H),6.93(t,J＝8.5Hz,1H),5.40(s,1H),4.22(dd,J＝12.7,J＝11.9,2H),4.10(q,J＝7.1Hz,2H),3.90-3.77(m,2H),1.54-1.41(m,7H),0.99-0.93(m,3H).
化合物(1-1-4)的物性如下。此外，上限温度、光学各向异性、介电常数各向异性及粘度的测定中，使用化合物与母液晶的比例为5重量％：95重量％的试样。
转变温度：C107.3I.
上限温度(TNI)＝24.6℃；光学各向异性(Δn)＝0.107；介电常数各向异性(Δε)＝-4.84；粘度(η)＝77.0mPa·s.
[实施例3]
化合物(1-2-1)的合成
第1工序
在氮气环境下，将化合物(S-4)(4.00g)、三氟甲磺酸三甲基硅烷基酯(0.23ml)及二氯甲烷(25ml)加入反应器中，冷却到-70℃。缓慢添加利用众所周知的方法所合成的化合物(S-7)(3.52g)的二氯甲烷(15ml)溶液并搅拌2小时。向其中添加吡啶(1.50ml)后，升温到室温为止。将反应混合物注入到饱和碳酸氢钠水中，利用水、饱和食盐水对有机层进行清洗后，利用无水硫酸镁进行干燥。将该溶液在减压下浓缩，利用硅胶柱色谱法(体积比，庚烷：乙酸乙酯＝10：1)将残渣纯化。进而通过自庚烷的再结晶来进行纯化，获得在轴向位上具有氟原子的立体的化合物(1-2-1)(0.95g；20％)。
化学位移δ(ppm；CDCl3):7.12(s,4H),4.25(d,J＝5.7,1H),4.09(dd,J＝12.5,J＝11.7,2H),3.63(dd,J＝35.3,J＝12.6,2H),2.61(q,J＝7.6Hz,2H),2.44(tt,J＝12.2,J＝3.4,1H),2.04-1.90(m,4H),1.73-1.64(m,1H),1.49-1.37(m,6H),1.29-1.18(m,5H),0.94(t,J＝6.6Hz,3H).
化合物(1-2-1)的物性如下。此外，上限温度、光学各向异性、介电常数各向异性及粘度的测定中，使用化合物与母液晶的比例为10重量％：90重量％的试样。
转变温度：C131.4I.
上限温度(TNI)＝97.6℃；光学各向异性(Δn)＝0.100；介电常数各向异性(Δε)＝-3.05；粘度(η)＝64.2mPa·s.
[实施例4]
化合物(1-2-30)的合成
第1工序
在氮气环境下，将化合物(S-4)(2.25g)、三氟甲磺酸三甲基硅烷基酯(0.13ml)及二氯甲烷(15ml)放入到反应器中，冷却到-70℃。缓慢添加利用众所周知的方法所合成的化合物(S-8)(2.25g)的二氯甲烷(5ml)溶液并搅拌2小时。向其中添加吡啶(0.84ml)后，升温到室温。将反应混合物注入到饱和碳酸氢钠水中，利用水、饱和食盐水对有机层进行清洗后，利用无水硫酸镁进行干燥。将该溶液在减压下浓缩，利用硅胶柱色谱法(体积比，庚烷：乙酸乙酯＝9：1)将残渣纯化。进而通过自庚烷与乙酸乙酯的混合溶剂(体积比，1：1)的再结晶来进行纯化，获得在轴向位上具有氟原子的立体的化合物(1-2-30)(1.38g；47％)。
化学位移δ(ppm；CDCl3):7.60(d,J＝8.3,2H),7.56-7.52(m,2H),7.11-7.06(m,1H),7.02-6.97(m,1H),5.53(s,1H),4.26(dd,J＝12.5,J＝11.7,2H),3.89(dd,J＝34.9,J＝12.7,2H),2.73(q,J＝7.6Hz,2H),1.57-1.43(m,4H),1.27(t,J＝7.6Hz,3H),1.00-0.94(m,3H).
化合物(1-2-30)的物性如下。此外，上限温度、光学各向异性、介电常数各向异性及粘度的测定中，使用化合物与母液晶的比例为10重量％：90重量％的试样。
转变温度：C119.3I.
上限温度(TNI)＝109℃；光学各向异性(Δn)＝0.157；介电常数各向异性(Δε)＝-4.87；粘度(η)＝97.5mPa·s.
[实施例5]
化合物(1-2-31)的合成
第1工序
在氮气环境下，将化合物(S-4)(2.12g)、三氟甲磺酸三甲基硅烷基酯(0.12ml)及二氯甲烷(15ml)放入到反应器中，冷却到-70℃。缓慢添加利用众所周知的方法所合成的化合物(S-9)(2.26g)的二氯甲烷(5ml)溶液并搅拌2小时。向其中添加吡啶(0.79ml)后，升温到室温为止。将反应混合物注入到饱和碳酸氢钠水中，利用水、饱和食盐水对有机层进行清洗后，利用无水硫酸镁进行干燥。将该溶液在减压下浓缩，利用硅胶柱色谱法(体积比，庚烷：甲苯＝1：2)将残渣纯化。进而，通过自庚烷与乙酸乙酯的混合溶剂(体积比，1：1)的再结晶来进行纯化，获得在轴向位上具有氟原子的立体的化合物(1-2-31)(1.06g；37％)。
化学位移δ(ppm；CDCl3):7.59(d,J＝8.3,2H),7.51(dd,J＝8.2,J＝1.5,2H),7.08(dt,J＝8.5,J＝2.5,1H),6.81-6.75(m,1H),5.52(s,1H),4.26(dd,J＝12.3,2H),4.16(q,J＝7.0Hz,2H),3.95-3.83(m,2H),1.56-1.44(m,7H),0.99-0.94(m,3H).
化合物(1-2-31)的物性如下。此外，上限温度、光学各向异性、介电常数各向异性及粘度的测定中，使用化合物与母液晶的比例为5重量％：95重量％的试样。
转变温度：C130N167I.
上限温度(TNI)＝163℃；光学各向异性(Δn)＝0.207；介电常数各向异性(Δε)＝-6.25；粘度(η)＝95.6mPa·s.
[实施例6]
化合物(1-1-15)的合成
第1工序
在氮气环境下，将化合物(S-4)(7.57g)、三氟甲磺酸三甲基硅烷基酯(3.56ml)及二氯甲烷(50ml)放入到反应器中，冷却到-70℃。缓慢添加利用众所周知的方法所合成的化合物(S-10)(4.44g)的二氯甲烷(10ml)溶液并搅拌2小时。向其中添加吡啶(2.07ml)。将反应混合物注入到饱和碳酸氢钠水中，利用水、饱和食盐水对有机层进行清洗后，利用无水硫酸镁进行干燥。将该溶液在减压下浓缩，利用硅胶柱色谱法(体积比，庚烷：乙酸乙酯＝5：1)将残渣纯化。进而，通过自庚烷的再结晶来进行纯化，获得在轴向位上具有氟原子的立体的化合物(1-1-15)(0.31g；4.7％)。
化学位移δ(ppm；CDCl3):6.82(dt,J＝8.5,J＝2.0,1H),6.67-6.62(m,1H),4.46(t,J＝5.3,1H),4.13-4.04(m,4H),3.63(dd,J＝35.4,J＝12.6,2H),2.73(t,J＝7.4,2H),1.99-1.93(m,2H),1.45-1.36(m,7H),0.93(t,J＝6.7,3H).
化合物(1-1-15)的物性如下。此外，上限温度、光学各向异性及介电常数各向异性的测定中，使用化合物与母液晶的比例为10重量％：90重量％的试样。
转变温度：C74.5(SA45.8)I.
上限温度(TNI)＝-20.4℃；光学各向异性(Δn)＝0.077；介电常数各向异性(Δε)＝-5.45.
[实施例7]
化合物(1-2-182)的合成
第1工序
在氮气环境下，将化合物(S-11)(8.00g)、化合物(S-12)(8.27g)、碳酸钠(7.40g)、乙酸钯(7.84mg)、SPhos配体(28.7mg)及2-丙醇(80ml)放入到反应器中并进行搅拌，加热回流9小时。将反应混合物注入到水中，利用甲苯来萃取水层。利用水、饱和食盐水对合并的有机层进行清洗后，利用无水硫酸镁进行干燥。将该溶液在减压下浓缩，利用硅胶柱色谱法(体积比，庚烷：乙酸乙酯＝4：1)将残渣纯化。进而通过自索米克斯(Solmix)的再结晶来进行纯化，获得化合物(S-13)(7.49g；82％)。
第2工序
在氮气环境下，将化合物(S-13)(3.17g)及THF(25ml)放入到反应器中，冷却到-70℃。向其中缓慢添加仲丁基锂(1.08M的环己烷溶液，13.4ml)并搅拌1小时后，缓慢添加碘(3.83g)的THF(7ml)溶液后，升温到室温。将反应混合物注入到水中，利用乙酸乙酯来萃取水层。利用亚硫酸钠水溶液、水、饱和食盐水对合并的有机层进行清洗，利用无水硫酸镁进行干燥。将该溶液在减压下浓缩，利用硅胶柱色谱法(甲苯)将残渣纯化，获得化合物(S-14)(3.79g；81％)。
第3工序
在氮气环境下，将化合物(S-14)(4.82g)、烯丙醇(1.69ml)、氯化四丁基铵(3.80g)、乙酸钯(55.8mg)、碳酸氢钠(3.13g)及N,N'-二甲基甲酰胺(50ml)放入到反应器中，升温到40℃并搅拌3小时。将反应混合物注入到水中，利用甲苯来萃取水层。利用水、饱和食盐水对合并的有机层进行清洗后，利用无水硫酸镁进行干燥。将该溶液在减压下浓缩，利用硅胶柱色谱法(体积比，庚烷：乙酸乙酯＝2：1)将残渣纯化，获得化合物(S-15)(3.43g；87％)。
第4工序
在氮气环境下，将溴化乙基三苯基磷鎓(5.20g)及THF(20ml)放入到反应器中，冷却到-20℃。向其中逐次少量添加叔丁氧化钾(1.57g)并搅拌1小时后，缓慢添加化合物(S-15)(3.71g)的THF(20ml)溶液，升温到室温。将反应混合物注入到水中，利用甲苯来萃取水层。利用水、饱和食盐水对合并的有机层进行清洗后，利用无水硫酸镁进行干燥。将该溶液在减压下浓缩，利用硅胶柱色谱法(洗脱液：甲苯)将残渣纯化，获得化合物(S-16)(3.05g；83％)。
第5工序
在氮气环境下，将化合物(S-16)(3.05g)、甲酸(0.93ml)及甲苯(8ml)放入到反应器中并进行搅拌，加热回流8小时。将反应混合物注入到水中，利用甲苯来萃取水层。利用水、饱和食盐水对合并的有机层进行清洗后，利用无水硫酸镁进行干燥。将该溶液在减压下浓缩，利用硅胶柱色谱法(体积比，庚烷：乙酸乙酯＝10：1)将残渣纯化，获得化合物(S-17)(2.16g；82％)。
第6工序
在氮气环境下，将化合物(S-4)(5.16g)、三氟甲磺酸三甲基硅烷基酯(1.55ml)及二氯甲烷(10ml)放入到反应器中，冷却到-70℃。缓慢添加化合物(S-17)(1.67g)的二氯甲烷(10ml)溶液并搅拌2小时。向其中添加吡啶(2.07ml)。将反应混合物注入到饱和碳酸氢钠水中，利用水、饱和食盐水对有机层进行清洗后，利用无水硫酸镁进行干燥。将该溶液在减压下浓缩，利用硅胶柱色谱法(甲苯)将残渣纯化。进而通过自庚烷与THF的混合溶剂(体积比，1：1)的再结晶来进行纯化，获得在轴向位上具有氟原子的立体的化合物(1-2-182)(0.70g；29％)。
化学位移δ(ppm；CDCl3):7.61(d,J＝8.3,2H),7.56-7.53(m,2H),7.11-7.07(m,1H),7.00-6.96(m,1H),5.91-5.82(m,1H),5.53(s,1H),5.09-5.00(m,2H),4.26(t,J＝12.0,2H),3.89(dd,J＝34.9,J＝12.7,2H),2.79(t,J＝7.6,2H),2.43-2.37(m,2H),1.56-1.43(m,4H),0.99-0.95(m,3H).
化合物(1-2-182)的物性如下。此外，上限温度、光学各向异性及介电常数各向异性的测定中，使用化合物与母液晶的比例为5重量％：95重量％的试样。
转变温度：C127(N120)I.
上限温度(TNI)＝122℃；光学各向异性(Δn)＝0.187；介电常数各向异性(Δε)＝-3.21.
可按照已记载的化合物(1)的合成法及实施例1～实施例5中记载的合成顺序来合成以下所示的化合物(1-1-1)～化合物(1-1-50)、化合物(1-2-1)～化合物(1-2-211)及化合物(1-3-1)～化合物(1-3-109)。
[比较例1]
为了进行本发明与现有技术的比较，合成化合物(C-1)作为比较化合物。该化合物是记载在日本专利特开平11-12271号公报中。
比较化合物(C-1)的合成
第1工序
在氮气环境下，将化合物(S-4)(2.00g)、三氟甲磺酸三甲基硅烷基酯(0.12ml)及二氯甲烷(10ml)放入到反应器中，冷却到-70℃。缓慢添加利用众所周知的方法所合成的化合物(S-20)(1.25g)的二氯甲烷(5ml)溶液并搅拌2小时。向其中添加吡啶(0.75ml)后，升温到室温。将反应混合物注入到饱和碳酸氢钠水中，利用水、饱和食盐水对有机层进行清洗后，利用无水硫酸镁进行干燥。将该溶液在减压下浓缩，利用硅胶柱色谱法(体积比，庚烷：乙酸乙酯＝20：1)将残渣纯化。进而，通过自庚烷的再结晶来进行纯化，获得在轴向位上具有氟原子的立体的化合物(C-1)(0.17g；8.8％)。
化学位移δ(ppm；CDCl3):4.18(d,J＝5.8,1H),4.07(dd,J＝12.3,2H),3.61(dd,J＝35.3,J＝12.8,2H),1.90-1.83(m,2H),1.79-1.72(m,2H),1.61-1.52(m,1H),1.46-1.35(m,4H),1.35-1.24(m,2H),1.22-1.11(m,3H),1.05(dq,J＝13.0，J＝3.4，2H),0.96-0.80(m,8H).
比较化合物(C-1)的物性如下。此外，上限温度、光学各向异性、介电常数各向异性及粘度的测定中，使用化合物与母液晶的比例为5重量％：95重量％的试样。
转变温度：C114I.
上限温度(TNI)＝28.6℃；光学各向异性(Δn)＝0.0510；介电常数各向异性(Δε)＝-4.01；粘度(η)＝53.3mPa·s.
若将实施例1中获得的化合物(1-1-1)与比较化合物(C-1)的物性比较，则得知化合物(1-1-1)与其他液晶性化合物的相容性更高，从这方面来看其为优异的化合物。
[比较例2]
合成化合物(C-2)作为比较化合物。该化合物(C-2)是记载在国际公开第1998/014418号手册中。
比较化合物(C-2)的合成
第1工序
在氮气环境下，将吡啶甲酸(4.50g)、碘化铜(I)(3.48g)、碳酸铯(59.6g)及THF(75ml)加入反应器中，在室温下搅拌。向其中缓慢添加利用众所周知的方法所合成的化合物(S-21)(15.0g)及丙二酸二乙酯(19.5g)并在70℃下搅拌6小时。将反应混合物注入到饱和氯化铵水溶液中，利用乙酸乙酯来萃取水层。利用水、饱和食盐水对有机层进行清洗后，利用无水硫酸镁进行干燥。将该溶液在减压下浓缩，利用硅胶柱色谱法(体积比，庚烷：乙酸乙酯＝4：1)将残渣纯化，获得化合物(S-22)(16.0g；94％)。
第2工序
在氮气环境下，将氢化钠(3.75g)及THF(100ml)加入反应器中，冷却到0℃。向其中缓慢添加化合物(S-22)(16.0g)的THF(10ml)溶液并搅拌2小时。使反应混合物升温到室温并搅拌1小时。将反应混合物升温到40℃并搅拌4小时。将反应混合物冷却到0℃，添加1-氯甲基-4-氟-1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷二(四氟硼酸)盐(Selectfluor)(20.3g)的乙腈(100ml)悬浮液，升温到室温。将反应混合物注入到水中，利用二乙醚来萃取水层。利用水、1N的盐酸溶液、饱和碳酸氢钠水、饱和食盐水对合并的有机层进行清洗，利用无水硫酸镁进行干燥。将该溶液在减压下浓缩，利用硅胶柱色谱法(体积比，庚烷：乙酸乙酯＝2：1)将残渣纯化，获得化合物(S-23)(15.7g；93％)。
第3工序
在氮气环境下，将化合物(S-23)(15.7g)、甲醇(90ml)及THF(15ml)放入到反应器中，在室温下搅拌。向其中逐次少量添加硼氢化钠(10.0g)并搅拌2小时。将反应混合物注入到冰水中，利用乙酸乙酯来萃取水层。利用饱和食盐水对合并的有机层进行清洗，利用无水硫酸镁进行干燥。将该溶液在减压下浓缩，获得化合物(S-24)(8.61g；76％)的粗产物。
第4工序
在氮气环境下，将化合物(S-24)(8.61g)、三乙胺(31.1ml)及N,N-二甲基甲酰胺(50ml)加入反应器中，在室温下搅拌。向其中缓慢添加氯三甲基硅烷(14.3ml)并搅拌1小时。将反应混合物注入到水中，利用甲苯来萃取水层。利用水、饱和食盐水对合并的有机层进行清洗，利用无水硫酸镁进行干燥。将该溶液在减压下浓缩，获得化合物(S-25)(14.5g；100％)的粗产物。
第5工序
在氮气环境下，将化合物(S-25)(14.5g)、三氟甲磺酸三甲基硅烷基酯(0.66ml)及二氯甲烷(90ml)加入反应器中，冷却到-70℃。缓慢添加丁醛(4.17ml)的二氯甲烷(20ml)溶液并搅拌2小时。向其中添加吡啶(4.27ml)后，升温到室温。将反应混合物注入到饱和碳酸氢钠水中，利用水、饱和食盐水对有机层进行清洗后，利用无水硫酸镁进行干燥。将该溶液在减压下浓缩，利用硅胶柱色谱法(体积比，庚烷：乙酸乙酯＝20：1)将残渣纯化。进而通过自庚烷的再结晶来进行纯化，获得在轴向位上具有氟原子的立体的化合物(C-2)(3.53g；33％)。
化学位移δ(ppm；CDCl3):7.29(d,J＝8.2Hz,2H),7.21(d,J＝8.2,2H),4.69(t,J＝5.2,1H),4.19-4.12(m,2H),4.08-3.96(m,2H),2.59(t,J＝7.5Hz,2H),1.77-1.71(m,2H),1.68-1.58(m,2H),1.54-1.44(m,2H),0.98-0.91(m,6H).
比较化合物(C-2)的物性如下。
转变温度：C42.6I.
上限温度(TNI)＝-81.4℃；光学各向异性(Δn)＝0.0217；介电常数各向异性(Δε)＝-0.82；粘度(η)＝47.4mPa·s.
若将实施例1中所得的化合物(1-1-1)与比较化合物(C-2)的物性加以比较，则得知化合物(1-1-1)显示出更高的透明点，且显示出负值更大的介电常数各向异性，从这方面来说，其为优异的化合物。
1-2.组合物(1)的实施例
通过实施例对本发明的液晶组合物(1)进行详细说明。本发明不受这些实施例的限制。本发明包含实施例6的组合物与实施例7的组合物的混合物。本发明也包含将实施例的组合物的至少两种混合而成的混合物。实施例中的化合物是根据下述表1的定义由记号来表示。表1中，关于1,4-亚环己基的立体构型为反式。实施例中，记号后的括号内的编号与化合物的编号相对应。(-)记号是指其他液晶性化合物。液晶性化合物的比例(百分率)为基于液晶组合物的总重量的重量百分率(重量％)。最后，将组合物的物性值汇总。物性是按照上文记载的方法来测定，且不将测定值外推而直接记载。
[实施例7]
NI＝87.3℃；Δn＝0.181；Δε＝7.6；η＝39.6mPa·s.
[实施例8]
NI＝95.6℃；Δn＝0.100；Δε＝4.1；η＝19.8mPa·s.
[实施例9]
NI＝110.5℃；Δn＝0.089；Δε＝3.1；η＝18.7mPa·s.
[实施例10]
NI＝92.6℃；Δn＝0.116；Δε＝8.4；η＝36.1mPa·s.
[实施例11]
NI＝88.5℃；Δn＝0.098；Δε＝3.7；η＝18.4mPa·s.
[实施例12]
NI＝74.6℃；Δn＝0.064；Δε＝5.0.
[实施例13]
[实施例14]
[实施例15]
[实施例16]
[实施例17]
NI＝76.9℃；Δn＝0.104；Δε＝-4.3；η＝22.8mPa·s.
[实施例18]
NI＝84.1℃；Δn＝0.129；Δε＝5.7；η＝13.9mPa·s.
[实施例19]
NI＝86.5℃；Δn＝0.111；Δε＝7.1；η＝20.1mPa·s.
[实施例20]
NI＝81.9℃；Δn＝0.103；Δε＝6.7；η＝12.9mPa·s.
[实施例21]
NI＝87.2℃；Δn＝0.093；Δε＝-3.4；η＝36.6mPa·s.
[工业上的可利用性]
本发明的液晶性化合物对热及光等的稳定性高、透明点高、液晶相的下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、负的介电常数各向异性大、弹性常数适当、与其他液晶化合物的相容性优异。本发明的液晶组合物含有该化合物，且向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、负的介电常数各向异性大及弹性常数适当。该组合物关于至少两个物性而具有适当的平衡。本发明的液晶显示元件含有该组合物，且元件的可使用温度范围广、响应时间短、电压保持率大、临限电压低、对比度大及寿命长。因此，该元件可广泛地用于个人电脑、电视等的显示器。

Claims (14)

1.一种液晶性化合物，其特征在于以下述式(1)表示：
式(1)中，
R1及R2独立地为碳数1～15的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-或-S-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代；
环A1、环A2及环A3独立地为1，4-亚环己基、1，4-亚苯基、至少一个氢经卤素取代的1，4-亚苯基、四氢吡喃-2，5-二基或至少一个氢经卤素取代的四氢吡喃-2，5-二基，所述环中，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代，环A1、环A2及环A3的至少一个为式(A)所表示的环，
X1及X2独立地为氢或卤素；
Z1、Z2及Z3独立地为单键、-(CH2)2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-或-CF＝CF-；
a、b及c独立地为0或1，a、b及c的和为1、2或3。
2.根据权利要求1所述的液晶性化合物，其特征在于：其是由式(1-1)～式(1-3)所表示，
式(1-1)～式(1-3)中，
R1及R2独立地为碳数1～15的烷基、碳数1～14的烷氧基、碳数2～15的烯基及碳数2～14的烯氧基；
环A1、环A2及环A3独立地为1，4-亚环己基、1，4-亚环己烯基、1，4-亚苯基、至少一个氢经卤素取代的1，4-亚苯基、四氢吡喃-2，5-二基或二氢吡喃-2，5-二基，至少一个为式(A)所表示的环，
X1及X2独立地为氢或氟；
Z1、Z2及Z3独立地为单键、-(CH2)2-、-CH＝CH-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-或-OCF2-。
3.根据权利要求1所述的液晶性化合物，其特征在于：R1及R2独立地为碳数1～15的烷基、碳数1～14的烷氧基、碳数2～15的烯基及碳数2～14的烯氧基，环A1、环A2及环A3独立地为1，4-亚环己基、1，4-亚环己烯基、1，4-亚苯基、至少一个氢经氟取代的1，4-亚苯基、四氢吡喃-2，5-二基或二氢吡喃-2，5-二基，至少一个为式(A)所表示的环，X1及X2独立地为氢或氟，Z1、Z2及Z3独立地为单键、-(CH2)2-、-CH＝CH-、-CH2O-或-OCH2-，
4.根据权利要求1所述的液晶性化合物，其特征在于：当环A1为式(A)所表示的环时，在X1及X2均为氟的情况下，Z1为-(CH2)2-、-CH＝CH-、-CH2O-或-OCH2-，
5.根据权利要求1所述的液晶性化合物，其特征在于：其是由式(1-1-a)、式(1-1-b)、式(1-2-a)～式(1-2-k)、式(1-2-m)、式(1-3-a)～式(1-3-k)及式(1-3-m)～式(1-3-t)所表示，
式(1-1-a)、式(1-1-b)、式(1-2-a)～式(1-2-k)、式(1-2-m)、式(1-3-a)～式(1-3-k)及式(1-3-m)～式(1-3-t)中，
R1及R2独立地为碳数1～10的烷基、碳数1～9的烷氧基、碳数2～10的烯基及碳数2～9的烯氧基；
Y1～Y6独立地为氢或氟。
6.一种根据权利要求1所述的至少一种液晶性化合物的用途，其特征在于：将根据权利要求1所述的至少一种液晶性化合物用作液晶组合物的成分。
7.一种液晶组合物，其特征在于：含有至少一种根据权利要求1所述的液晶性化合物。
8.根据权利要求7所述的液晶组合物，其特征在于：进一步含有选自式(6)～式(12)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物，
式(6)～式(12)中，
R13为碳数1～10的烷基或碳数2～10的烯基，所述烷基及烯基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个氢可经氟取代；
R14为碳数1～10的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个氢可经氟取代；
R15为氢、氟、碳数1～10的烷基或碳数2～10的烯基，所述烷基及烯基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个氢可经氟取代；
S11为氢或甲基；
X1、X2独立地为-CF2-、-O-或-CHF-；
环D1、环D2、环D3及环D4独立地为1，4-亚环己基、1，4-亚环己烯基、至少一个氢可经氟取代的1，4-亚苯基、四氢吡喃-2，5-二基或十氢萘-2，6-二基；
环D5及环D6独立地为1，4-亚环己基、1，4-亚环己烯基、1，4-亚苯基、四氢吡喃-2，5-二基或十氢萘-2，6-二基；
Z15、Z16、Z17及Z18独立地为单键、-CH2CH2-、-COO-、-CH2O-、-OCF2-或-OCF2CH2CH2-；
L15及L16独立地为氟或氯；
j、k、m、n、p、q、r及s独立地为0或1，k、m、n及p的和为1或2，q、r及s的和为0、1、2或3，t为1、2或3。
9.根据权利要求7所述的液晶组合物，其特征在于：进一步含有选自式(13)～式(15)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物，
式(13)～式(15)中，
R16及R17独立地为碳数1～10的烷基或碳数2～10的烯基，所述烷基及烯基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个氢可经氟取代；
环E1、环E2、环E3及环E4独立地为1，4-亚环己基、1，4-亚苯基、2-氟-1，4-亚苯基、2，5-二氟-1，4-亚苯基或嘧啶-2，5-二基；
Z19、Z20及Z21独立地为单键、-CH2CH2-、-CH＝CH-、-C≡C-或-COO-。
10.根据权利要求7所述的液晶组合物，其特征在于：进一步含有选自式(2)～式(4)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物，
式(2)～式(4)中，
R11为碳数1～10的烷基或碳数2～10的烯基，所述烷基及烯基中，至少一个氢可经氟取代，至少一个-CH2-可经-O-取代；
X11为氟、氯、-OCF3、-OCHF2、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCF2CHF2或-OCF2CHFCF3；
环B1、环B2及环B3独立地为1，4-亚环己基、至少一个氢可经氟取代的1，4-亚苯基、四氢吡喃-2，5-二基、1，3-二恶烷-2，5-二基或嘧啶-2，5-二基；
Z11、Z12及Z13独立地为单键、-CH2CH2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-或-(CH2)4-；
L11及L12独立地为氢或氟。
11.根据权利要求7所述的液晶组合物，其特征在于：进一步含有选自式(5)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物，
式(5)中，
R12为碳数1～10的烷基或碳数2～10的烯基，所述烷基及烯基中，至少一个氢可经氟取代，至少一个-CH2-可经-O-取代；
X12为-C≡N或-C≡C-C≡N；
环C1为1，4-亚环己基、至少一个氢可经氟取代的1，4-亚苯基、四氢吡喃-2，5-二基、1，3-二恶烷-2，5-二基或嘧啶-2，5-二基；
Z14为单键、-CH2CH2-、-C≡C-、-COO-、-CF2O-、-OCF2-或-CH2O-；
L13及L14独立地为氢或氟；
i为1、2、3或4。
12.根据权利要求7所述的液晶组合物，其特征在于：进一步含有至少一种光学活性化合物和/或可聚合的化合物。
13.根据权利要求7所述的液晶组合物，其特征在于：进一步含有至少一种抗氧化剂和/或紫外线吸收剂。
14.一种液晶显示元件，其特征在于：含有根据权利要求7所述的液晶组合物。
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