CN1786109A - 四环酯类液晶化合物 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种四环酯类液晶化合物，属于液晶材料，为了解决四环酯类液晶化合物粘度高和相溶性差的问题，在四环酯类液晶化合物的主链上引入具有柔性的乙撑桥键，其结构式如图，其中R1、R2表示碳数为1～10的直链烷基；环A为苯环或环己烷。本发明主要用于液晶显示。

Description

四环酯类液晶化合物
技术领域
本发明是一种四环酯类液晶化合物，属于液晶材料，主要用于液晶显示。
背景技术
液晶显示具有平板化、功耗低、重量轻、无辐射等优点，在信息显示领域发展迅速。液晶显示利用液晶材料的光学各向异性和介电各向异性的特性来实现显示功能。按照显示模式分类，有扭曲向列式(TN)、超扭曲向列式(STN)、动态散射模式(DSP)等。液晶显示所用的液晶材料在使用环境温度范围内，一般是-40℃～80℃具有向列相；同时必须具用高度的化学稳定性，较低的粘度，以及适合用途的双折射率、介电各向异性、电阻率等液晶物理性质。用一种液晶化合物是无法满足全部的使用条件，必须混合10～20种液晶化合物形成混合液晶。通常为了提高液晶混合物的上限使用温度，需要在一些液晶混合物中添加一定比例的具有高清亮点的液晶化合物。
显示用液晶材料是由多种小分子有机化合物组成的，这些小分子的主要结构特征是棒状分子结构。现已发展成很多种类，例如各种联苯腈、酯类、环己基(联)苯类，含氧杂环苯类、嘧啶环类、二苯乙炔类、乙撑桥键类和烯端基类以及各种含氟苯环类等。酯类液晶具有相变温度区间宽、介电各向异性值大、易于制备的特点，在扭曲向列型(TN)、超扭曲向列型(STN)显示领域的得到广泛应用。
众所周知，随着液晶分子骨架中六元环数目的增加，如三环、四环等，可以显著提高液晶材料的清亮点，但是随着环数目的增加，粘度也急剧增加。日本专利公开JP5865251中报道了以下结构式的酯类液晶化合物：
上述液晶化合物具有液晶相区宽，清亮点高的特点(＞300℃)。但是这类化合物粘度高，与其它液晶化合物的相溶性差，添加到配方中易导致晶析，限制了其在液晶显示器中的应用。
发明内容
本发明的目的就是为了克服背景技术中的不足，设计一种既具有高清亮点，又具有低粘度的液晶化合物。
本发明的构思：为了实现上述目的，在液晶化合物的主链上苯环与环己烷之间插入具用柔性的乙撑桥键，使分子具有柔软性，降低了化合物的粘度，并提高与其他液晶的相溶性。
本发明是一种四环酯类液晶化合物，其特点在于分子链中具有乙撑桥键，其结构式如下：
其中R1、R2表示碳数为1～10的直链烷基；环A为苯环或环己烷。
本发明的另一特点在于结构式如下：
本发明的第三特点在于结构式如下：
Figure A20051010275800043
本发明的第四特点在于结构式如下：
本发明的第五特点在于结构式如下：
Figure A20051010275800045
本发明涉及的化合物的制备采用4-取代苯甲酸与氯化亚砜回流制备出4-取代苯甲酰氯，再与4-取代苯酚或4-取代环己基醇在有机碱(吡啶)催化下，在惰性溶剂如苯、甲苯、二甲苯等中回流反应制备。
本发明涉及的化合物采用如下方法合成：
Figure A20051010275800046
其中4-[2-(反式-4-烷基环己基)乙基]苯甲酸根据文献US4558151中所述方法制备，而4-(反式-4-烷基环己基)苯酚国内采购。
本发明设计的液晶化合物具有高清亮点、低粘度、相溶性好的优点。
具体实施方式
1、发明参照如下结构式实施：
在500mL三口烧瓶中，加入0.05mol 4-[2-(反式-4-丙基环己基)乙基]苯甲酸，50mL氯化亚砜，回流反应8小时。蒸除过量的氯化亚砜，得4-[2-(反式-4-丙基环己基)乙基]苯甲酰氯。
加入100mL甲苯，4-(反式-4-丙基环己基)苯酚0.05mol，吡啶3mL，回流反应4小时。冷却后水洗至中性，硫酸镁干燥。减压蒸除甲苯，得到浅黄色固体。乙醇重结晶得白色晶体17g，液相色谱纯度99.8％，收率69％。
结构鉴定：MS：474(M+，16)
IR(波数，cm-1)：1715(s)
H1NMR(δ)：0.96(t，6H)；1.25～1.73(m，29H)；2.55(t，2H)；2.72(m，1H)；7.07(d，2H)；7.20(d，2H)；7.27(d，2H)；8.09(d，2H)。
相变温度：熔点：134℃；清亮点：272℃
2、本发明参照如下结构式实施：
Figure A20051010275800052
制备方法同实施例1，用4-(反式-4-戊基环己基)苯酚替代4-(反式-4-丙基环己基)苯酚。反应得白色晶体16g，液相色谱纯度99.9％，收率64％。
MS：502(M+，12)
IR(波数，cm-1)：1715(s)
NMR(δ)：0.96(t，6H)；1.24～1.76(m，33H)；2.55(t，2H)；2.72(m，1H)；7.10(d，2H)；7.19(d，2H)；7.27(d，2H)；8.09(d，2H)。
相变温度：熔点：139℃；清亮点：268℃。
3.本发明参照如下结构式实施：
将0.5mol4-[4-(反式-丙基环己基)]苯酚加入到高压釜中，10％钯/碳催化剂10g，120℃、6MPa下催化氢化8小时，得到4-[4-(反式-4-丙基环己基)]环己醇顺、反构型混合物。乙醇重结晶得到纯反式-4-[反式-(4-丙基环己基)]环己醇52.5g，收率48％。
用反式-4-(反式-4-丙基环己基)环己醇替代实施例1中的4-(反式-4-丙基环己基)]苯酚，反应得白色晶体17.5g，液相色谱纯度99.8％，收率73％。
MS：480(M+，24)
IR(波数，cm-1)：1725(s)
NMR(δ)：0.96(t，6H)；1.25～1.86(m，39H)；2.55(t，3H)；3.91(m，1H)；7.23(d，2H)；7.94(d，2H)
相变温度：熔点：74℃；清亮点：240℃。
4.本发明参照如下结构式实施：
制备方法同实施例3，用反式-4-(反式-4-戊基环己基)环己醇替代反式-4-(反式-4-丙基环己基)环己醇，反应得白色晶体16.4g，液相色谱纯度99.5％，收率64％。
MS：508(M+，22)，
IR(波数，cm-1)：1725(s)
NMR(δ)：0.96(t，6H)；1.25～1.86(m，43H)；2.55(t，3H)；3.91(m，1H)；7.23(d，2H)；7.94(d，2H)。
相变温度：熔点：54℃；清亮点：249℃。
对比例：
为了进一步阐明本发明化合物的特性，在下列液晶化合物组成的配方A中，
                                        质量分数％
                     配方A
分别添加5％的本发明化合物(1)、(2)和已知化合物(3)：
Figure A20051010275800071
测定清亮点、粘度，并将其置于冰柜中-20℃保存3天观察其晶析点，结果如下表所示：
序号   清亮点℃   -20℃保存3天   粘度(mPs)
配方A   54   未见晶析   28
配方A+(1)   63   未见晶析   29
配方A+(2)   62   未见晶析   29
配方A+(3)   63   晶析   32
从表中可以看出，在配方中少量添加本发明中化合物(1)、(2)即可起到提高配方清亮点的作用。在-20℃保存3天未发生晶析，而结构相似的化合物(3)发生晶析。添加化合物(1)、(2)后，配方的粘度小幅增加，而添加化合物3的配方粘度则大幅增加。对比以上数据可以看出，本发明液晶化合物既具用高清亮点、又具有低粘度、与其它液晶化合物相溶性好的优点。

Claims (5)

1、一种四环酯类液晶化合物，其特征在于分子链上具有乙撑桥键，其结构式如下：
其中R1，R2表示碳数为1～10的直链烷基，环A为苯环或环己烷，化合物中所涉及的环己烷均为反式构型。
2、根据权力要求1所述的液晶化合物，其特征在于结构式如下：
3、权力要求1所述的液晶化合物，其特征在于结构式如下：
Figure A2005101027580002C3
4、据权力要求1所述的液晶化合物，其特征在于结构式如下：
Figure A2005101027580002C4
5、据权力要求1所述的液晶化合物，其特征在于结构式如下：
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