CN106146250A

CN106146250A - 一种液晶化合物、组合物及其应用

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Publication number: CN106146250A
Application number: CN201510266592.6A
Authority: CN
Inventors: 田会强; 姜天孟; 储士红; 谭小玉; 班全志; 高立龙; 苏学辉; 陈海光
Original assignee: Beijing Bayi Space LCD Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Bayi Space LCD Technology Co Ltd
Priority date: 2015-05-22
Filing date: 2015-05-22
Publication date: 2016-11-23
Anticipated expiration: 2035-05-22
Also published as: CN106146250B

Abstract

本发明涉及液晶显示材料领域，特别涉及一种液晶化合物、组合物及其应用。本发明的液晶化合物，具有如下结构：

Description

一种液晶化合物、组合物及其应用

技术领域

本发明涉及液晶显示材料领域，特别涉及一种液晶化合物、组合物及其应用。

背景技术

液晶材料作为环境材料在信息显示材料、有机光电子材料等领域中的应用具有极大的研究价值和美好的应用前景。液晶材料作为新型显示材料有许多优势，如功耗极低，驱动电压低。同时与其他材料相比，还具有体积小、重量轻、长寿命、显示信息量大、无电磁辐射等优点，几乎可以适应各种信息显示的要求，尤其在TFT-LCD产品方面。

目前，TFT-LCD产品技术已经成熟，成功地解决了视角、分辨率、色饱和度和亮度等技术难题，其显示性能已经接近或超过CRT显示器。大尺寸和中小尺寸TFT-LCD显示器在各自的领域已逐渐占据平板显示器的主流地位。但是因受液晶材料本身的限制，TFT-LCD仍然存在着响应不够快、电压不够低、电荷保持率不够高等诸多缺陷。

由此可见，为了改善材料的性能使其适应新的要求，新型液晶化合物的合成及结构-性能关系的研究成为液晶领域的一项重要工作。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种新型的负介电各向异性的液晶化合物，该化合物具有低的旋转粘度、良好的负介电各向异性、同时具有互溶性好、性能稳定等特点。

本发明所述的液晶化合物，具有如下结构：

在通式I中，R₁表示具有1-10个碳原子的烷基，R₂表示-F、具有1-10个碳原子的烷基或烷氧基，环A表示1,4-亚苯基、1,4-亚环己基或1-4个氢原子被氟原子取代的1,4-亚苯基。

优选地，在通式I中，R₁表示具有1-5个碳原子的烷基，R₂表示-F、具有1-5个碳原子的烷基或烷氧基，环A表示1,4-亚苯基、1,4-亚环己基或1-4个氢原子被氟原子取代的1,4-亚苯基。

作为更优选的技术方案，在通式I中，R₁表示甲基，R₂表示-F、具有1-5个碳原子的烷基或烷氧基，环A表示1,4-亚苯基、1,4-亚环己基或1-4个氢原子被氟原子取代的1,4-亚苯基。

在通式I中，环A优选的技术方案为：环A表示1,4-亚苯基、1,4-亚环己基或1-2个氢原子被氟原子取代的1,4-亚苯基。

作为进一步优选的技术方案，在通式I中，R₁表示甲基，R₂表示-F、具有1-5个碳原子的烷基或烷氧基，环A表示1,4-亚苯基、1,4-亚环己基或1-2个氢原子被氟原子取代的1,4-亚苯基。

具体的，所述液晶化合物选自如下化合物的一种：

在I-1～I-5中，R₂表示-F或具有1-5个碳原子的烷基或烷氧基。

优选地，在I-1～I-5中，R₂表示具有1-4个碳原子的烷基或烷氧基。

作为本发明的最佳实施方式，所述液晶化合物选自如下化合物的一种：

本发明提供的液晶化合物具有较低的旋转粘度，应用至液晶组合物后可有效降低器件的响应速度。

本发明的第二目的是提供所述液晶化合物的制备方法。

所述方法的合成路线如下：

具体包括以下步骤：

(1)与正丁基锂反应形成锂试剂，再与硼酸酯反应，得到

(2)以和为原料，以四三苯基膦钯为催化剂，反应得到通式I的化合物；

其中，各步骤所涉及化合物中的R₁、R₂、环A与所得液晶化合物产物中R₁、R₂、环A代表的基团相对应。

本发明所述常规后处理具体是指：用二氯甲烷、乙酸乙酯或甲苯萃取，分液，水洗，干燥，真空旋转蒸发仪蒸发，所得产物用减压蒸馏或重结晶和/或色谱分离法提纯，即可。

采用上述制备方法能够稳定、高效地得到本发明所述的液晶化合物。

本发明的第三目的是保护含有所述液晶化合物的组合物。所述液晶化合物在组合物中的质量百分比为1～60％，优选为3～50％，进一步优选为8～25％。

本发明的第四目的是保护所述液晶化合物以及含有所述液晶化合物的组合物在液晶显示领域的应用，优选为在液晶显示装置中的应用。所述的液晶显示装置包括但并不限于TN、ADS、VA、FFS或IPS液晶显示器。使用了所述液晶化合物或含有所述液晶化合物的组合物的液晶显示装置旋转粘度低，从而提高了液晶显示装置的响应速度，同时具有光学各向异性数值适中、电荷保持率高等特点。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

所述原材料如无特别说明，均能从公开商业途径获得。

实施例1

液晶化合物的结构式为：

实施例2

液晶化合物的结构式为：

实施例3

液晶化合物的结构式为：

实施例4

液晶化合物的结构式为：

实施例5

液晶化合物的结构式为：

实施例6

液晶化合物的结构式为：

实施例7

液晶化合物的结构式为：

实施例8

液晶化合物的结构式为：

实施例9

液晶化合物的结构式为：

实施例10

液晶化合物的结构式为：

实施例11

液晶化合物的结构式为：

实施例12

按照以下步骤合成实施例1提供的液晶化合物BYLC-01：

具体步骤如下：

(1)化合物BYLC-01-2的合成：

氮气保护下，向反应瓶中加入44.8g化合物BYLC-01-1和250ml四氢呋喃，控温-70～-80℃滴加0.24mol正丁基锂的正己烷溶液，滴毕保温反应1小时，控温-70～-80℃滴加56.4g硼酸三异丙酯，然后自然回温至-30℃。加入2M盐酸水溶液200ml进行酸化，进行常规后处理，石油醚重结晶得到浅黄色固体(化合物BYLC-01-2)39.6g，HPLC：94.7％，收率74％；

(2)化合物BYLC-01的合成：

氮气保护下，向反应瓶中加入20.0g化合物BYLC-01-2，13.8g化合物BYLC-01-3，100ml N,N-二甲基甲酰胺，30ml去离子水，0.2g四三苯基膦钯，加热回流反应3小时。进行常规后处理，经色谱纯化，正己烷洗脱，乙醇+乙酸乙酯重结晶，得20.4g白色晶体BYLC-01，GC：99.8％，收率：83％。

采用GC-MS对所得白色晶体BYLC-01进行分析，产物的m/z为328.20(M+)。

¹H-NMR(300MHz,CDCl₃):0.9-1.8(m,14H)，2.0-2.8(m,7H),6.8-7.2(m,5H)。

由上述可知，所得产物为本发明所述BYLC-01结构。

实施例13

按照以下步骤合成实施例4提供的液晶化合物BYLC-04：

具体步骤如下：

(1)化合物BYLC-04-2的合成：

氮气保护下，向反应瓶中加入46.4g化合物BYLC-04-1和300ml四氢呋喃，控温-70～-80℃滴加0.26mol正丁基锂的正己烷溶液，滴毕保温反应1小时，控温-70～-80℃滴加56.4g硼酸三异丙酯，然后自然回温至-30℃。加入2M盐酸水溶液200ml进行酸化，进行常规后处理，石油醚重结晶得到浅黄色固体(化合物BYLC-04-2)50.2g，HPLC：98.2％，收率91％；

(2)化合物BYLC-04的合成：

氮气保护下，向反应瓶中加入15.0g化合物BYLC-04-2，10.0g化合物BYLC-04-3，80ml N,N-二甲基甲酰胺，20ml去离子水，0.15g四三苯基膦钯，加热回流反应3小时。进行常规后处理，经色谱纯化，正己烷洗脱，乙醇+甲苯重结晶，得14.1g白色晶体BYLC-04，GC：99.9％，收率：78％。

采用GC-MS对所得白色晶体BYLC-04进行分析，产物的m/z为336.14(M⁺)。

¹H-NMR(300MHz,CDCl₃):0.9-1.7(m,5H),2.0-2.6(m,8H),7.0-7.5(m,9H)。

由上述可知，所得产物为本发明所述BYLC-04结构。

实施例2、实施例3、实施例5～实施例11液晶化合物的制备方法与实施例1和实施例4的制备方法相似，本领域的技术人员完全可以掌握，在此不再赘述。

实施例14

含有实施例1所述液晶化合物BYLC-01的组合物，具体组成如表1所示。

表1：组合物的成分和用量

实施例15

与实施例14相比，区别仅在于，用实施例4提供的液晶化合物BYLC-04代替液晶化合物BYLC-01。

对比例1

不含有本发明所述液晶化合物的组合物，具体组成如表2所示。

表2：组合物的成分和用量

对比例2

与实施例14相比，区别仅在于，用传统的负介电各向异性化合物BYLC-12代替本发明所述液晶化合物BYLC-01；所述化合物BYLC-12的结构式为：

对比例3

与实施例14相比，区别仅在于，用传统的负介电各向异性化合物BYLC-13代替本发明所述液晶化合物BYLC-01；所述化合物BYLC-13的结构式为：

实验例1

按照本领域的常规检测方法，检测实施例14～15和对比例1～3所得组合物的性能。检测结果如表3所示；其中，各性能参数的具体含义如下：

△n代表光学各向异性(25℃)；△ε代表介电各向异性(25℃，1000Hz)；γ1代表旋转粘度(mPa.s，25℃)；Cp代表液晶组合物的清亮点(℃)；K11、K22、K33分别代表展曲、扭曲和弯曲弹性常数(pN，25℃)。

表3：组合物的性能检测结果

	△n	△ε	γ1	Cp(℃)	K₁₁[pN]	K₃₃[pN]
							实施例14	0.101	-4.6	199.2	93	15.1	18.5
实施例15	0.108	-4.8	201.5	90	14.7	17.5
							对比例1	0.092	-4.9	210.6	90	15.0	18.1
对比例2	0.101	-4.6	204.5	94	15.2	18.3
							对比例3	0.108	-4.7	206.7	91	14.7	17.8

由表3的结果可以看出，与对比例1～3相比，本发明提供的液晶化合物具有更低的旋转粘度γ1，其余性能与传统的负介电各向异性液晶化合物基本一致。负介电各向异性液晶组合物相应时间与γ1/K₃₃成正比，本发明所提供的液晶化合物与传统的负介电各向异性液晶化合物K值基本一致，但具有更低的旋转粘度γ1，从而得到响应速度更快的液晶组合物。

实验例2

根据表3得到的液晶组合物的测试结果，通过线性拟合得到液晶化合物的各项性能参数，见表4。

表4：液晶化合物的性能检测结果

BYLC-01和对比例BYLC-12结构相似，BYLC-04和对比例BYLC-13结构相似，由表4的结果可以看出，本发明所提供的液晶化合物具有更低的旋转粘度γ1，Δε与传统的负介电各向异性液晶化合物相等或更大，且其余性能与传统的负介电各向异性液晶化合物基本一致，从而可以得到响应速度更快的液晶组合物。

除了实施例中列举的组合物外，添加本发明提供的其它液晶化合物所获得的液晶组合物，具有同样优异的光学和电学性能。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种液晶化合物，其特征在于，具有如下结构：

2.根据权利要求1所述的液晶化合物，其特征在于，R₁表示具有1-5个碳原子的烷基，R₂表示-F、具有1-5个碳原子的烷基或烷氧基。

3.根据权利要求2所述的液晶化合物，其特征在于，R₁表示甲基。

4.根据权利要求1-3任一项所述的液晶化合物，其特征在于，环A表示1,4-亚苯基、1,4-亚环己基或1-2个氢原子被氟原子取代的1,4-亚苯基。

5.根据权利要求1所述的液晶化合物，其特征在于，所述液晶化合物选自如下化合物的一种：

在I-1～I-5中，R₂表示-F或具有1-5个碳原子的烷基或烷氧基。

6.根据权利要求5所述的液晶化合物，其特征在于，R₂表示具有1-4个碳原子的烷基或烷氧基。

7.根据权利要求1所述的液晶化合物，其特征在于，所述液晶化合物选自如下化合物的一种：

8.权利要求1-7任一项所述液晶化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)与正丁基锂反应形成锂试剂，再与硼酸酯反应，得到

其中，R₁、R₂和环A表示的基团与权利要求1～7相同。

9.一种液晶组合物，其特征在于，权利要求1～7所述的液晶化合物在液晶组合物中的质量百分比为1～60％。

10.权利要求1～7任一项所述的液晶化合物或权利要求9所述的液晶组合物在液晶显示领域的应用。