CN107573948B - 一种环己烷噁烷类液晶单体化合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种环己烷噁烷类液晶单体化合物及其制备方法，所述化合物的结构式为：
Figure 862510DEST_PATH_IMAGE001
，其中，R为氟、氯、H、氰基、C1～C5的直链烷基、C1～C5的直链烷氧基中的任意一种。本发明提供的环己烷噁烷类液晶单体化合物侧向含有磺酰基，可以改变分子的相变温度，制备得到的单体混合物不仅具有低粘度的优点，而且具有相变温度宽、螺距长的特点，作为液晶材料的原料有助于降低液晶材料的旋转粘度，提高介电各项系数。

Description

一种环己烷噁烷类液晶单体化合物及其制备方法
技术领域
本发明属于有机光电材料领域，具体涉及一种环己烷噁烷类液晶单体化合物及其制备方法。
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人们的关注重点，目前随着液晶显示技术的更新，显示技术越来越为人们所关注，无论哪一种液晶显示方式，降低液晶的响应时间即使液晶面板拥有更快的刷新频率一直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。但是，这些性能与液晶材料的本身结构特性相关，目前的液晶材料都不能独立满足需求，必须混合复配使用,只能通过单体混配来满足显示需要，比如，目前的含氟液晶材料虽然具有低粘度的优点，但是其介电各向异性系数并不能独立满足液晶显示的需求。因此开发低旋转黏度、高介电各向异性系数的液晶单体化合物具有重大意义。
发明内容
本发明提供一种环己烷噁烷类化合物及其制备方法，该类化合物是潜在的新型液晶单体化合物。
一种环己烷噁烷类液晶单体化合物，所述化合物的结构式为：
Figure GDA0002444221150000011
其中，R为氟、氯、H、氰基、C1-C5的直链烷基、C1-C5的直链烷氧基中的任意一种。
所述环己烷噁烷类液晶单体化合物的结构式为下述结构式中的任意一种：
Figure GDA0002444221150000012
化合物V1，
Figure GDA0002444221150000021
化合物V2，
Figure GDA0002444221150000022
化合物V3，
Figure GDA0002444221150000023
化合物V4，
Figure GDA0002444221150000024
化合物V5，
Figure GDA0002444221150000025
化合物V6，
Figure GDA0002444221150000026
化合物V7，
Figure GDA0002444221150000027
化合物V8。
所述环己烷噁烷类液晶单体化合物的制备方法，包含以下步骤：
(1)称取格氏试剂、浓度为0.52g/mL的4-(5-(4-R基苯基)-1,3-噁烷基-2-基)环己酮的THF溶液，在60-70℃下回流反应2h，得到中间体1；
(2)称取二氯乙烷、中间体1、对甲苯磺酸、30％质量浓度的双氧水，在70-80℃下反应8h，得到中间体2；
(3)称取中间体2、二氯乙烷、DDQ(二氯二氰基苯醌)，在70-80℃下反应24h，即可得到权利要求1所述的化合物，
其中，4-(5-(4-R基苯基)-1,3-噁烷基-2-基)环己酮的结构式为：
Figure GDA0002444221150000031
中间体1的结构式为：
Figure GDA0002444221150000032
中间体2的结构式为：
Figure GDA0002444221150000033
R为氟、氯、H、氰基、C1-C5的直链烷基、C1-C5的直链烷氧基中的任意一种。
优选地，所述步骤(1)中格氏试剂和4-(5-(4-R基苯基)-1,3-噁烷基-2-基)环己酮的THF溶液的添加体积比例为：(15-18)：5。
优选地，所述步骤(2)中二氯乙烷、中间体1、对甲苯磺酸、双氧水的添加比例为：(24-25)mL：4g：(2-3)g：2mL。
优选地，所述步骤(3)中二氯乙烷、中间体2、DDQ的添加比例为：50mL：(8-10)g：5g。
优选地，所述步骤(1)中格氏试剂的结构式为：
Figure GDA0002444221150000034
优选地，所述格氏试剂的制备方法为：按照100mL：24g：0.3g：(3.5-4)g称取四氢呋喃、镁粉、碘、2-溴-4,5-二氟-苯甲基硫醚，搅拌，在20-25℃下静置30min，然后加入浓度为0.33g/mL的2-溴-4,5-二氟-苯甲基硫醚的四氢呋喃溶液，在60-70℃下回流反应1h，其中，四氢呋喃和2-溴-4,5-二氟-苯甲基硫醚的四氢呋喃溶液的体积比为5:3。
2-溴-4,5-二氟-苯甲基硫醚的结构式为：
Figure GDA0002444221150000041
上述合成反应的反应路线为：
(1)
Figure GDA0002444221150000042
(2)
Figure GDA0002444221150000043
(3)
Figure GDA0002444221150000044
本发明的优点：
本发明提供的环己烷噁烷类液晶单体化合物侧向含有磺酰基，可以改变分子的相变温度，制备得到的单体混合物不仅具有低粘度的优点，而且具有相变温度宽、螺距长的特点，作为液晶材料的原料有助于降低液晶材料的旋转粘度，提高介电各项系数。
附图说明
图1化合物V1的H1NMR谱图。
具体实施方式
实施例1
格氏试剂的制备：
称取100mL四氢呋喃、24g镁粉、0.3g碘、3.9g 2-溴-4,5-二氟-苯甲基硫醚，搅拌，在20-25℃下静置30min，然后加入浓度为0.33g/mL的2-溴-4,5-二氟-苯甲基硫醚的四氢呋喃溶液60mL，在66℃下回流反应1h，即可生成格氏试剂，结构式为：
Figure GDA0002444221150000051
其中，2-溴-4,5-二氟-苯甲基硫醚的结构式为：
Figure GDA0002444221150000052
实施过程中，只要按照100mL：24g：0.3g：(3.5-4)g的比例称取四氢呋喃、镁粉、碘、2-溴-4,5-二氟-苯甲基硫醚，四氢呋喃和2-溴-4,5-二氟-苯甲基硫醚的四氢呋喃溶液的体积比为5:3，采用上述方法都可制备得到格氏试剂。
实施例2
1.一种环己烷噁烷类液晶单体化合物，所述化合物的结构式为：
Figure GDA0002444221150000053
其中，R为H，所述环己烷噁烷类液晶单体化合物的结构式为：
Figure GDA0002444221150000054
为化合物V1。
2.所述环己烷噁烷类液晶单体化合物的制备方法，包含以下步骤：
(1)称取150mL实施例1制备得到的格氏试剂、50mL浓度为0.52g/mL的4-(5–苯基-1,3-噁烷基-2-基)环己酮的THF溶液，在66℃下回流反应2h，得到中间体1，转化率为73.3％，收率为57.2％，高效液相色谱检测纯度为97％；
(2)称取250mL二氯乙烷、40g中间体1、20g对甲苯磺酸、20mL 30％质量浓度的双氧水，在75℃下反应8h，得到中间体2，转化率73.3％，收率62.1％，纯度HPLC＝98％；
(3)称取250mL二氯乙烷、43.4g中间体2、25g DDQ(二氯二氰基苯醌)，在75℃下反应24h，即可，转化率73.3％，收率62.1％，纯度HPLC＝99％。
其中，4-(5–苯基-1,3-噁烷基-2-基)环己酮的结构式为：
Figure GDA0002444221150000061
中间体1的结构式为：
Figure GDA0002444221150000062
中间体2的结构式为：
Figure GDA0002444221150000063
3.表征
核磁：采用Varian Mercury 400兆核磁共振谱仪(13C:75.49MHz)对化合物V1检测其在氘代氯仿中的H1NMR谱图，结果如图1所示。
由图1可知：NMR(400M,CDCl3)，δ(ppm):8.02-7.79(m,1H)，
δ(ppm):7.37-7.40(m,4H)，
δ(ppm):7.10(s,1H)，
δ(ppm):4.68(d,1H)，
δ(ppm):4.21(d,2H)，
δ(ppm):3.32(m,3H)，
δ(ppm):2.96-2.72(m,2H)，
δ(ppm):2.07-1.53(m,5H)，
可知，该产物为
Figure GDA0002444221150000064
实施例3
1.一种环己烷噁烷类液晶单体化合物，所述化合物的结构式为：
Figure GDA0002444221150000071
其中，R为氟，所述环己烷噁烷类液晶单体化合物的结构式为：
Figure GDA0002444221150000072
为化合物V3。
2.所述环己烷噁烷类液晶单体化合物的制备方法，包含以下步骤：
(1)称取180mL实施例1制备得到的格氏试剂、50mL浓度为0.52g/mL的4-(5-(4-氟苯基)-1,3-噁烷基-2-基)环己酮的THF溶液，在60℃下回流反应2h，得到中间体1，高效液相色谱检测纯度为97％；
(2)称取240mL二氯乙烷、40g中间体1、30g对甲苯磺酸、20mL 30％质量浓度的双氧水，在70℃下反应8h，得到中间体2，纯度HPLC＝99％；
(3)称取250mL二氯乙烷、40g中间体2、25g DDQ(二氯二氰基苯醌)，在70℃下反应24h，即可，纯度HPLC＝99％。
其中，4-(5-(4-氟苯基)-1,3-噁烷基-2-基)环己酮的结构式为：
Figure GDA0002444221150000073
中间体1的结构式为：
Figure GDA0002444221150000074
中间体2的结构式为：
Figure GDA0002444221150000075
实施例4
1.一种环己烷噁烷类液晶单体化合物，所述化合物的结构式为：
Figure GDA0002444221150000081
其中，R为C5H9-，所述环己烷噁烷类液晶单体化合物的结构式为：
Figure GDA0002444221150000082
为化合物V6。
2.所述环己烷噁烷类液晶单体化合物的制备方法，包含以下步骤：
(1)称取168mL实施例1制备得到的格氏试剂、50mL浓度为0.52g/mL的4-(5-(4-戊基苯基)-1,3-噁烷基-2-基)环己酮的THF溶液，在70℃下回流反应2h，得到中间体1，高效液相色谱检测纯度为97％；
(2)称取246mL二氯乙烷、40g中间体1、25g对甲苯磺酸、20mL 30％质量浓度的双氧水，在80℃下反应8h，得到中间体2，纯度HPLC＝99％；
(3)称取250mL二氯乙烷、45g中间体2、25g DDQ(二氯二氰基苯醌)，在80℃下反应24h，即可，纯度HPLC＝99％。
其中，4-(5-(4-戊基苯基)-1,3-噁烷基-2-基)环己酮的结构式为
Figure GDA0002444221150000083
中间体1的结构式为：
Figure GDA0002444221150000084
中间体2的结构式为：
Figure GDA0002444221150000085
实施例5
1.一种环己烷噁烷类液晶单体化合物，所述化合物的结构式为：
Figure GDA0002444221150000091
其中，R为乙氧基：CH3CH2O-，所述环己烷噁烷类液晶单体化合物的结构式为：
Figure GDA0002444221150000092
为化合物V7。
制备方法同实施例2，仅将实施例2中的(4-(5–苯基-1,3-噁烷基-2-基)环己酮),替换为4-(5-(4-乙氧基苯基)-1,3-噁烷-2-基)环己酮，即可以实现化合物V7的制备，其中，4-(5-(4-乙氧基苯基)-1,3-噁烷-2-基)环己酮的结构式为：
Figure GDA0002444221150000093
实施例6
1.一种环己烷噁烷类液晶单体化合物，所述化合物的结构式为：
Figure GDA0002444221150000094
其中，R为-CN，所述环己烷噁烷类液晶单体化合物的结构式为：
Figure GDA0002444221150000095
为化合物V8。
制备方法同实施例2，仅将实施例2中的(4-(5–苯基-1,3-噁烷基-2-基)环己酮),替换为4-(5-(4-氰基苯基)-1,3-噁烷-2-基)环己酮，即可以实现化合物V8的制备，其中，4-(5-(4-氰基苯基)-1,3-噁烷-2-基)环己酮的结构式为：
Figure GDA0002444221150000101
实施例7
将实施例2中的(4-(5–苯基-1,3-噁烷基-2-基)环己酮),分别替换为4-(5-(4-甲苯基)-1,3-噁烷基-2-基)环己酮、4-(5-(4-氯苯基)-1,3-噁烷基-2-基)环己酮、4-(5-(4-丁苯基)-1,3-噁烷基-2-基)环己酮，其他同实施例2，即可制备得到化合物V2、V4、V5，化合物V2、V4、V5的结构式分别为：
Figure GDA0002444221150000102
化合物V2、
Figure GDA0002444221150000103
化合物V4，
Figure GDA0002444221150000104
化合物V5。

Claims (8)

1.一种环己烷噁烷类液晶单体化合物，所述化合物的结构式为：
Figure FDA0002444221140000011
其中，R为氟、氯、H、氰基、C1～C5的直链烷基、C1～C5的直链烷氧基中的任意一种。
2.根据权利要求1所述环己烷噁烷类液晶单体化合物，其特征在于：所述化合物的结构式为下述结构式中的任意一种：
Figure FDA0002444221140000012
Figure FDA0002444221140000021
3.权利要求1所述环己烷噁烷类液晶单体化合物的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：
(1)称取格氏试剂、浓度为0.52g/mL的4-(5-(4-R基苯基)-1,3-噁烷基-2-基)环己酮的THF溶液，在60-70℃下回流反应2h，得到中间体1；
(2)称取二氯乙烷、中间体1、对甲苯磺酸、30％浓度的双氧水，在70-80℃下反应8h，得到中间体2；
(3)称取中间体2、二氯乙烷、DDQ，在70-80℃下反应24h，即可得到权利要求1所述的化合物，
其中，4-(5-(4-R基苯基)-1,3-噁烷基-2-基)环己酮的结构式为：
Figure FDA0002444221140000022
中间体1的结构式为：
Figure FDA0002444221140000023
中间体2的结构式为：
Figure FDA0002444221140000024
4.根据权利要求3所述环己烷噁烷类液晶单体化合物的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中格氏试剂和4-(5-(4-R基苯基)-1,3-噁烷基-2-基)环己酮的THF溶液的添加体积比例为：(15-18)：5。
5.根据权利要求3所述环己烷噁烷类液晶单体化合物的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中二氯乙烷、中间体1、对甲苯磺酸、双氧水的添加比例为：(24-25)mL：4g：(2-3)g：2mL。
6.根据权利要求3所述环己烷噁烷类液晶单体化合物的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中二氯乙烷、中间体2、DDQ的添加比例为：50mL：(8-10)g：5g。
7.根据权利要求3所述环己烷噁烷类液晶单体化合物的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中格氏试剂的结构式为：
Figure FDA0002444221140000031
8.根据权利要求7所述环己烷噁烷类液晶单体化合物的制备方法，其特征在于：所述格氏试剂的制备方法为：按照100mL：24g：0.3g：(3.5-4)g称取四氢呋喃、镁粉、碘、2-溴-4,5-二氟-苯甲基硫醚，搅拌，在20-25℃下静置30min，然后加入浓度为0.33g/mL的2-溴-4,5-二氟-苯甲基硫醚的四氢呋喃溶液，在60-70℃下回流反应1h，其中，四氢呋喃和2-溴-4,5-二氟-苯甲基硫醚的四氢呋喃溶液的体积比为5:3。
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