DE102017010487A1 - MONOFLUORIZED CYCLOHEXANES - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft 1-Fluorcyclohexyl-methoxy-aryl-Verbindungen der Formel Iworin R, R, A, A, m und n wie in Anspruch 1 definiert sind, ihre Herstellung, ihre Verwendung als Komponenten in flüssigkristallinen Medien sowie elektrooptische Anzeigeelemente, die die erfindungsgemäßen flüssigkristallinen Medien enthalten. Die Verbindungen besitzen eine negative dielektrische Anisotropie.The present invention relates to 1-fluorocyclohexyl-methoxy-aryl compounds of the formula Iworin R, R, A, A, m and n are as defined in claim 1, their preparation, their use as components in liquid-crystalline media and electro-optical display elements, the contain liquid crystalline media according to the invention. The compounds have a negative dielectric anisotropy.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft 1-Fluorcyclohexyl-methoxy-aryl-Verbindungen, ein Verfahren zu ihrer Herstellung, flüssigkristalline Medien enthaltend diese Derivate sowie elektrooptische Anzeigeelemente enthaltend diese flüssigkristallinen Medien. Die Verbindungen besitzen eine negative dielektrische Anisotropie.The present invention relates to 1-fluorocyclohexyl-methoxy-aryl compounds, a process for their preparation, liquid-crystalline media containing these derivatives and electro-optical display elements containing these liquid-crystalline media. The compounds have a negative dielectric anisotropy.
Flüssigkristalle haben ein breites Anwendungsfeld gefunden, seitdem vor ca. 40 Jahren die ersten kommerziell anwendbaren flüssigkristallinen Verbindungen gefunden wurden. Bekannte Anwendungsgebiete heute sind einfache Digitalanzeigen, Displays von tragbaren und stationären Computern, Navigationssysteme und nicht zuletzt Fernsehgeräte. Insbesondere für videofähige Displays werden hohe Anforderungen an Schaltzeiten und den Kontrast der Abbildungen gestellt.Liquid crystals have found wide application since about 40 years ago the first commercially applicable liquid crystalline compounds were found. Known applications today are simple digital displays, displays of portable and stationary computers, navigation systems and not least TVs. Particularly for video-capable displays, high demands are placed on switching times and the contrast of the images.
Die räumliche Ordnung der Moleküle in einem Flüssigkristall bewirkt, dass viele seiner Eigenschaften richtungsabhängig sind. Von Bedeutung für den Einsatz in Flüssigkristallanzeigen sind dabei insbesondere die Anisotropien im optischen, dielektrischen und elasto-mechanischen Verhalten. Je nachdem, ob die Moleküle mit ihren Längsachsen senkrecht oder parallel zu den beiden Platten eines Kondensators orientiert sind, hat dieser eine andere Kapazität; die Dielektrizitätskonstante ε des flüssigkristallinen Mediums ist also für die beiden Orientierungen verschieden groß. Substanzen, deren Dielektrizitätskonstante bei senkrechter Orientierung der Moleküllängsachsen zu den Kondensatorplatten größer ist als bei paralleler Anordnung, werden als dielektrisch positiv bezeichnet. Mit anderen Worten: Ist die Dielektrizitätskonstante ε∥parallel zu den Moleküllängsachsen größer als die Dielektrizitätskonstante ε⊥ senkrecht zu den Moleküllängsachsen, so ist die dielektrische Anisotropie Δε = ε∥ - ε⊥ größer null. Die meisten Flüssigkristalle, die in herkömmlichen Displays Verwendung finden, fallen in diese Gruppe.The spatial ordering of molecules in a liquid crystal causes many of its properties to be directional. Of particular importance for use in liquid crystal displays are the anisotropies in the optical, dielectric and elasto-mechanical behavior. Depending on whether the molecules are oriented with their longitudinal axes perpendicular or parallel to the two plates of a capacitor, this has a different capacity; the dielectric constant ε of the liquid-crystalline medium is therefore different for the two orientations. Substances whose dielectric constant is greater when the molecular longitudinal axes are oriented perpendicular to the capacitor plates than in the case of a parallel arrangement are referred to as dielectrically positive. In other words: If the dielectric constant ε ∥ parallel to the longitudinal molecular axes is greater than the dielectric constant ε ⊥ perpendicular to the longitudinal molecular axes, the dielectric anisotropy Δε = ε ∥ - ε ⊥ is greater than zero. Most of the liquid crystals used in conventional displays fall into this group.
Für die dielektrische Anisotropie spielen sowohl die Polarisierbarkeit des Moleküls als auch permanente Dipolmomente eine Rolle. Beim Anlegen einer Spannung an das Display richtet sich die Längsachse der Moleküle so aus, dass die größere der dielektrischen Konstanten wirksam wird. Die Stärke der Wechselwirkung mit dem elektrischen Feld hängt dabei von der Differenz der beiden Konstanten ab.For the dielectric anisotropy both the polarizability of the molecule and permanent dipole moments play a role. When a voltage is applied to the display, the longitudinal axis of the molecules aligns to make the larger of the dielectric constants effective. The strength of the interaction with the electric field depends on the difference between the two constants.
Bei den in herkömmlichen Flüssigkristallanzeigen verwendeten flüssigkristallinen Molekülen ist das entlang der Moleküllängsachse orientierte Dipolmoment größer als das senkrecht zur Moleküllängsachse orientierte Dipolmoment.In the case of the liquid-crystalline molecules used in conventional liquid-crystal displays, the dipole moment oriented along the molecular longitudinal axis is larger than the dipole moment oriented perpendicular to the longitudinal molecular axis of the molecule.
Mit Flüssigkristallen, bei denen das größere Dipolmoment parallel zur Längsachse des Moleküls orientiert ist, sind bereits sehr leistungsfähige Displays entwickelt worden. Dabei kommen meist Mischungen von 5 bis 20 Komponenten zum Einsatz, um einen ausreichend breiten Temperaturbereich der Mesophase sowie kurze Schaltzeiten und niedrige Schwellenspannungen anzustreben. Schwierigkeiten bereitet jedoch noch die starke Blickwinkelabhängigkeit bei Flüssigkristallanzeigen, wie sie beispielsweise für Laptops verwendet werden. Die beste Abbildungsqualität lässt sich erreichen, wenn die Fläche des Displays senkrecht zur Blickrichtung des Betrachters steht. Wird das Display relativ zur Betrachtungsrichtung gekippt, verschlechtert sich die Abbildungsqualität unter Umständen drastisch. Für einen höheren Komfort ist man bemüht, den Winkel, um den das Display von der Blickrichtung eines Betrachters ohne wesentliche Minderung der Abbildungsqualität verkippt werden kann, möglichst groß zu gestalten. In jüngerer Zeit sind Versuche unternommen worden, zur Verbesserung der Blickwinkelabhängigkeit flüssigkristalline Verbindungen einzusetzen, deren Dipolmoment senkrecht zur Moleküllängsachse größer ist als parallel zur Längsachse des Moleküls. Die dielektrische Anisotropie Δε ist in diesem Fall negativ. Im feldfreien Zustand werden diese Moleküle mit ihrer Längsachse senkrecht zur Glasfläche des Displays orientiert. Durch Anlegen eines elektrischen Feldes orientieren sie sich mehr oder weniger parallel zu den Glasflächen. Auf diese Weise konnte eine Verbesserung der Blickwinkelabhängigkeit erreicht werden. Derartige Displays werden als VA-TFT-Displays bezeichnet (abgeleitet aus dem Englischen: „vertically aligned“).With liquid crystals in which the larger dipole moment is oriented parallel to the longitudinal axis of the molecule, very powerful displays have already been developed. Mixtures of 5 to 20 components are usually used to achieve a sufficiently broad temperature range of the mesophase as well as short switching times and low threshold voltages. However, the strong viewing angle dependence in liquid crystal displays, such as those used for laptops, causes difficulties. The best image quality can be achieved if the surface of the display is perpendicular to the viewing direction of the viewer. If the display is tilted relative to the viewing direction, the image quality may deteriorate drastically. For a higher comfort, it is endeavored to make as large as possible the angle by which the display can be tilted from the viewing direction of a viewer without significantly reducing the imaging quality. More recently, attempts have been made to improve the viewing angle dependence using liquid crystalline compounds whose dipole moment is greater perpendicular to the longitudinal molecular axis than parallel to the longitudinal axis of the molecule. The dielectric anisotropy Δε is negative in this case. In the field-free state, these molecules are oriented with their longitudinal axis perpendicular to the glass surface of the display. By applying an electric field, they orient themselves more or less parallel to the glass surfaces. In this way an improvement of the viewing angle dependency could be achieved. Such displays are referred to as VA-TFT displays (derived from the English: "vertically aligned").
Die Entwicklung auf dem Gebiet der flüssigkristallinen Materialien ist bei weitem noch nicht abgeschlossen. Zur Verbesserung der Eigenschaften flüssigkristalliner Anzeigeelemente ist man ständig bemüht, neue Verbindungen zu entwickeln, die eine Optimierung derartiger Displays ermöglichen.The development in the field of liquid crystalline materials is far from complete. To improve the properties of liquid-crystalline display elements, efforts are constantly being made to develop new compounds which make it possible to optimize such displays.
In den Druckschriften
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verbindungen mit vorteilhaften Eigenschaften für den Einsatz in flüssigkristallinen Medien zur Verfügung zu stellen. Insbesondere sollten sie über eine negative dielektrische Anisotropie verfügen, was sie besonders geeignet macht für den Einsatz in flüssigkristallinen Medien für VA-Displays. Unabhängig von der dem Displaytyp entsprechenden dielektrischen Anisotropie sind Verbindungen gewünscht, die eine günstige Kombination der anwendungstechnischen Parameter aufweisen. Unter diesen gleichzeitig zu optimierenden Parametern sind vor allem zu nennen ein hoher Klärpunkt, eine geringe Rotationsviskosität, eine optische Anisotropie im Anwendungsintervall, sowie die Eigenschaften, die zur Erzielung von Mischungen mit den gewünschten flüssigkristallinen Phasen über einen breiten Temperaturbereich dienen (niedriger Schmelzpunkt, gute Mischbarkeit mit anderen flüssigkristallinen Komponenten der gewünschten Art). Nicht zuletzt ist auch die chemische Stabilität der Verbindungen und der damit erzeugten Mischungen ein wichtiger Aspekt bei der Entwicklung von neuen Stoffen. An object of the present invention is to provide compounds with advantageous properties for use in liquid-crystalline media. In particular, they should have a negative dielectric anisotropy, which makes them particularly suitable for use in liquid-crystalline media for VA displays. Regardless of the type of dielectric anisotropy corresponding to the display type, compounds having a favorable combination of performance parameters are desired. These parameters to be optimized at the same time include, above all, a high clearing point, a low rotational viscosity, an optical anisotropy in the application interval, and the properties which serve to achieve mixtures with the desired liquid-crystalline phases over a broad temperature range (low melting point, good miscibility with other liquid crystalline components of the desired type). Not least, the chemical stability of the compounds and the mixtures produced with them is an important aspect in the development of new substances.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Verbindungen der allgemeinen Formel I
- m
- 0, 1 oder 2 ist, bevorzugt 1,
- n
- 1 oder 2 ist, bevorzugt 1,
- R1 und R2
- unabhängig voneinander einen Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1 bis 15 C-Atomen, wobei in diesen Resten auch eine oder mehrere CH2-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch -C≡C- -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-,
- A1
- jeweils unabhängig voneinander einen Rest ausgewählt aus folgenden Gruppen
- a) der Gruppe bestehend aus trans-1,4-Cyclohexylen und 1,4-Cyclohexenylen , worin auch eine oder mehrere nicht benachbarte CH2-Gruppen durch -O- und/oder -S- ersetzt sein können und worin auch ein oder mehrere H-Atome durch F oder Cl ersetzt sein können, und
- b) der Gruppe bestehend aus Tetrahydropyran-2,5-diyl, 1,3-Dioxan-2,5-diyl, Tetrahydrofuran-2,5-diyl,
- L
- bei jedem Auftreten unabhängig F, Cl, CN, SCN, SF5 oder geradkettiges oder verzweigtes, jeweils optional fluoriertes Alkyl, Alkoxy, Alkylcarbonyl, Alkoxycarbonyl, Alkylcarbonyloxy oder Alkoxycarbonyloxy mit 1 bis 12 C-Atomen, und
- A2
- jeweils unabhängig voneinander einen Rest ausgewählt aus folgenden Gruppen
- m
- 0, 1 or 2, preferably 1,
- n
- 1 or 2, preferably 1,
- R 1 and R 2
- independently of one another an alkyl or alkoxy radical having 1 to 15 C atoms, where in these radicals also one or more CH 2 groups are each independently of one another by -C≡C- -CF 2 O-, -OCF 2 -, -CH = CH-,
- A 1
- each independently a radical selected from the following groups
- a) the group consisting of trans-1,4-cyclohexylene and 1,4-cyclohexenylene, wherein also one or more non-adjacent CH 2 groups may be replaced by -O- and / or -S- and in which also one or more H atoms can be replaced by F or Cl, and
- b) the group consisting of tetrahydropyran-2,5-diyl, 1,3-dioxane-2,5-diyl, tetrahydrofuran-2,5-diyl,
- L
- each occurrence independently F, Cl, CN, SCN, SF 5 or straight-chain or branched, each optionally fluorinated alkyl, alkoxy, alkylcarbonyl, alkoxycarbonyl, alkylcarbonyloxy or alkoxycarbonyloxy having 1 to 12 carbon atoms, and
- A 2
- each independently a radical selected from the following groups
Merkmale der erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel I sind der trans-1,4-Cyclohexanring, der axial fluoriert ist und das angeschlossene Brückenglied -CH2O-, welches mit einem aromatischen Ringelement A2 verbunden ist. Die Verbindungen besitzen ein ausgeprägt negatives Δε und eignen sich daher insbesondere für eine Verwendung in Flüssigkristallmischungen für VA-TFT-Displays. Vorzugsweise besitzen die erfindungsgemäßen Verbindungen ein Δε ≤ -5, mehr bevorzugt Δε ≤ -6. Sie zeigen eine gute Mischbarkeit mit den üblichen, in Flüssigkristallmischungen für Displays verwendeten Substanzen, d. h. sie besitzen eine gute Löslichkeit darin. Die Rotationsviskositäten der Verbindungen und der resultierenden flüssigkristallinen Mischungen sind vorteilhaft klein.Characteristics of the compounds of the formula I according to the invention are the trans-1,4-cyclohexane ring, which is axially fluorinated and the attached bridge member -CH 2 O-, which is connected to an aromatic ring element A 2 . The compounds have a pronounced negative Δε and are therefore particularly suitable for use in liquid-crystal mixtures for VA-TFT displays. The compounds according to the invention preferably have a Δε ≦ -5, more preferably Δε ≦ -6. They show good miscibility with the usual substances used in liquid crystal mixtures for displays, ie they have good solubility therein. The rotational viscosities of the compounds and the resulting liquid-crystalline mixtures are advantageously small.
Auch die weiteren physikalischen, physikochemischen beziehungsweise elektrooptischen Parameter der erfindungsgemäßen Verbindungen sind für den Einsatz der Verbindungen in flüssigkristallinen Medien von Vorteil. Die flüssigkristallinen Medien, die diese Verbindungen enthalten, weisen insbesondere eine ausreichende Breite der nematischen Phase und eine gute Tieftemperatur- und Langzeitstabilität sowie ausreichend hohe Klärpunkte auf. Die niedrigen Schmelzpunkte der erfindungsgemäßen Verbindungen geben einen Hinweis auf das vorteilhafte Mischungsverhalten. Ferner weisen die erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel I sehr geeignete Werte der optischen Anisotropie Δn für die Verwendung in VA-TFT-Displays auf. Bevorzugt besitzen die erfindungsgemäßen Verbindungen ein Δn von größer als 0,05 und kleiner als 0,10. Außerdem sind die Verbindungen relativ einfach herzustellen und außerordentlich chemisch stabil. Die ausgewogene Kombination dieser vorteilhaften Eigenschaften stellt eine signifikante Bereicherung der für VA-Mischungen verfügbaren Mischungskomponenten dar.The further physical, physicochemical or electro-optical parameters of the compounds according to the invention are also advantageous for the use of the compounds in liquid-crystalline media. The liquid-crystalline media containing these compounds have in particular a sufficient width of the nematic phase and good low-temperature and long-term stability and sufficiently high clearing points. The low melting points of the compounds of the invention give an indication of the advantageous mixing behavior. Furthermore, the compounds of the formula I according to the invention have very suitable values of the optical anisotropy Δn for use in VA TFT displays. The compounds according to the invention preferably have a Δn of greater than 0.05 and less than 0.10. In addition, the compounds are relatively easy to prepare and extremely chemically stable. The balanced combination of these advantageous properties represents a significant enrichment of the mixture components available for VA blends.
Im Folgenden wird die Erfindung näher erläutert und die bevorzugten Ausführungsformen werden offenbart.In the following the invention will be explained in more detail and the preferred embodiments are disclosed.
Die Parameter m und n der Formel I besitzen in der Summe m + n bevorzugt einen Wert von 1, 2 oder 3, besonders bevorzugt 2. Somit ist m bevorzugt 0 oder 1, besonders bevorzugt 1, und n ist bevorzugt 1.The parameters m and n of the formula I in the sum m + n preferably have a value of 1, 2 or 3, more preferably 2. Thus, m is preferably 0 or 1, more preferably 1, and n is preferably 1.
Bevorzugt bedeutet R1 einen Alkoxyrest, Alkylrest oder Alkenylrest mit 1 bis 7 bzw. 2 bis 7 Kohlenstoffatomen.R 1 is preferably an alkoxy radical, alkyl radical or alkenyl radical having 1 to 7 or 2 to 7 carbon atoms.
Bevorzugt bedeutet R2 einen unsubstituierten Alkylrest, einen S-Alkylrest (Alkylsulfanylrest), einen S-Alkenylrest (Alkenylsulfanylrest) oder Alkoxyrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder einen Alkenyl-, Alkenyloxy- oder Alkinylrest mit 2 bis 10 C-Atomen, welche jeweils optional ein- oder mehrfach halogeniert sind. Besonders bevorzugt ist R2 in der allgemeinen Formel I ein Alkoxyrest oder Alkylsulfanylrest mit 1 bis 7 C-Atomen, besonders bevorzugt mit 2 bis 5 C-Atomen und ganz besonders mit 2 C-Atomen.R 2 is preferably an unsubstituted alkyl radical, an S-alkyl radical (alkylsulfanyl radical), an S-alkenyl radical (alkenylsulfanyl radical) or alkoxy radical having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl radical, Alkenyloxy or alkynyl radical having 2 to 10 carbon atoms, which are each optionally mono- or polyhalogenated. R 2 in the general formula I is particularly preferably an alkoxy radical or alkylsulfanyl radical having 1 to 7 C atoms, particularly preferably having 2 to 5 C atoms and very particularly 2 C atoms.
Die Summe der Anzahl der Kohlenstoffatome in R1 und R2 zusammen beträgt bevorzugt 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10, besonders bevorzugt 4, 5, 6, 7, 8 oder 9.The sum of the number of carbon atoms in R 1 and R 2 together is preferably 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10, particularly preferably 4, 5, 6, 7, 8 or 9.
Sofern R1 und R2 in Formel I jeweils unabhängig voneinander einen Alkylrest darstellen, sind diese geradkettig oder verzweigt. Vorzugsweise ist jeder dieser Reste geradkettig, und hat, soweit nicht anders angegeben, 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 C-Atome und ist demnach vorzugsweise Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl oder Heptyl.If R 1 and R 2 in formula I each independently represent an alkyl radical, these are straight-chain or branched. Preferably, each of these radicals is straight-chain and, unless otherwise indicated, has 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7 carbon atoms and is therefore preferably methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl or heptyl.
Sofern R1 und R2 in Formel I jeweils unabhängig voneinander einen Alkoxyrest darstellen, sind diese geradkettig oder verzweigt. Vorzugsweise ist jeder dieser Reste geradkettig, und hat soweit nicht anders angegeben 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 C-Atome und ist demnach vorzugsweise Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Butoxy, Pentoxy, Hexoxy oder Heptoxy.If R 1 and R 2 in formula I each independently represent an alkoxy radical, these are straight-chain or branched. Preferably, each of these radicals is straight-chain and, unless otherwise specified, has 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7 carbon atoms and is therefore preferably methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy, pentoxy, hexoxy or heptoxy.
Sofern R2 in Formel I jeweils unabhängig voneinander einen Alkylsulfanylrest darstellt (gleichbedeutend mit S-Alkylrest), ist dieser geradkettig oder verzweigt. Vorzugsweise ist dieser Rest geradkettig, und hat, soweit nicht anders angegeben, 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 C-Atome und ist demnach vorzugsweise Methylsulfanyl, Ethylsulfanyl, Propylsulfanyl, Butylsulfanyl, Pentylsulfanyl, Hexylsulfanyl oder Heptylsulfanyl.If R 2 in formula I in each case independently of one another represents an alkylsulfanyl radical (equivalent to S-alkyl radical), this is straight-chain or branched. Preferably, this radical is straight-chain, and has, unless stated otherwise, 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7 carbon atoms and is therefore preferably methylsulfanyl, ethylsulfanyl, propylsulfanyl, butylsulfanyl, pentylsulfanyl, hexylsulfanyl or heptylsulfanyl.
R1 und R2 in Formel I können ferner jeweils unabhängig voneinander ein Alkenylrest mit 2 bis 15 C-Atomen sein, der geradkettig oder verzweigt ist und wenigstens eine C-C-Doppelbindung aufweist. Vorzugsweise ist er geradkettig und hat 2 bis 7 C-Atome. Er ist demnach vorzugsweise Vinyl, Prop-1- oder Prop-2-enyl, But-1-, 2- oder But-3-enyl, Pent-1-, 2-, 3- oder Pent-4-enyl, Hex-1-, 2-, 3-, 4- oder Hex-5-enyl, Hept-1-, 2-, 3-, 4-, 5- oder Hept-6-enyl. Sind die beiden C-Atome der C-C-Doppelbindung substituiert, kann der Alkenylrest als E- und/oder Z-Isomer (trans/cis) vorliegen. Im Allgemeinen sind die jeweiligen E-Isomere bevorzugt. Unter den Alkenylresten sind besonders bevorzugt Prop-2-enyl, 2- oder But-3-enyl, und 3- oder Pent-4-enyl.In addition, R 1 and R 2 in formula I can each independently be an alkenyl radical having 2 to 15 C atoms which is straight-chain or branched and has at least one C-C double bond. It is preferably straight-chain and has 2 to 7 carbon atoms. It is therefore preferably vinyl, prop-1 or prop-2-enyl, but-1, 2- or but-3-enyl, pent-1, 2-, 3- or pent-4-enyl, hexyl 1-, 2-, 3-, 4- or hex-5-enyl, hept-1, 2-, 3-, 4-, 5- or hept-6-enyl. If the two carbon atoms of the CC double bond are substituted, the alkenyl radical can be present as an E and / or Z isomer (trans / cis). In general, the respective E isomers are preferred. Among the alkenyl radicals, particular preference is given to prop-2-enyl, 2- or but-3-enyl, and 3-or pent-4-enyl.
R1 und R2 in Formel I können unabhängig voneinander auch ein Alkinylrest mit 2 bis 15 C-Atomen sein, der geradkettig oder verzweigt ist und wenigstens eine C-C-Dreifachbindung aufweist. Bevorzugt ist ein Alkinrest ein 1- oder 2 Propinyl und 1-, 2- oder 3- Propinyl.R 1 and R 2 in formula I can independently of one another also be an alkynyl radical having 2 to 15 C atoms which is straight-chain or branched and has at least one C-C triple bond. An alkyne radical is preferably a 1- or 2-propynyl and 1-, 2- or 3-propynyl.
Die Gruppe A1 bedeutet unabhängig bevorzugt eine disubstituierte ringförmige Gruppe ausgewählt aus den Formeln
Die Gruppe A2 bedeutet bevorzugt, jeweils unabhängig, eine disubstituierte ringförmige Gruppe ausgewählt aus den Formeln
Die Gruppe L bedeutet bevorzugt F, Cl, -CF3 oder eine Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1, 2 oder 3 Kohlenstoffatomen.The group L preferably denotes F, Cl, -CF 3 or an alkyl or alkoxy group having 1, 2 or 3 carbon atoms.
Halogen bedeutet im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung Fluor, Chlor, Brom und lod, insbesondere Fluor oder Chlor.Halogen in the context of the present invention means fluorine, chlorine, bromine and iodine, in particular fluorine or chlorine.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet der Ausdruck „Alkyl“ - sofern er nicht an anderer Stelle dieser Beschreibung oder in den Ansprüchen abweichend definiert ist - einen geradkettigen oder verzweigten, gesättigten, aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 15 (d.h. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 oder 15) Kohlenstoffatomen.In the context of the present invention, the term "alkyl", unless otherwise defined elsewhere in this specification or in the claims, means a straight-chain or branched, saturated, aliphatic hydrocarbon radical of 1 to 15 (ie 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 or 15) carbon atoms.
Besonders bevorzugt sind erfindungsgemäße Verbindungen der Formel I ausgewählt aus den Unterformeln IA, IB, IC und ID
Bevorzugte Verbindungen der Formeln IA, IB, IC und ID sind die Verbindungen der folgenden Formeln,
Besonders bevorzugte Verbindungen der Formel I sind ausgewählt aus denen der Formeln:
Sofern Reste oder Substituenten der erfindungsgemäßen Verbindungen beziehungsweise die erfindungsgemäßen Verbindungen selbst als optisch aktive oder stereoisomere Reste, Substituenten beziehungsweise Verbindungen vorliegen, weil sie beispielsweise ein asymmetrisches Zentrum aufweisen, so sind diese von der vorliegenden Erfindung mit umfasst. Dabei ist es selbstverständlich, dass die erfindungsgemäßen Verbindungen der allgemeinen Formel I in isomerenreiner Form, zum Beispiel als reine Enantiomeren, Diastereomeren, E- beziehungsweise Z-Isomeren, transbeziehungsweise cis-Isomeren, oder als Gemisch mehrerer Isomeren in jedem beliebigen Verhältnis, zum Beispiel als Racemat, E-/Z-Isomerengemisch oder als cis/trans-Isomerengemisch, vorliegen können.If radicals or substituents of the compounds according to the invention or the compounds according to the invention themselves are present as optically active or stereoisomeric radicals, substituents or compounds because they have, for example, an asymmetric center, these are also encompassed by the present invention. It is understood that the compounds of the general formula I according to the invention in isomerically pure form, for example as pure enantiomers, diastereomers, E or Z isomers, trans- or cis isomers, or as a mixture of several isomers in any ratio, for example as Racemate, E / Z isomer mixture or as a cis / trans isomer mixture may be present.
Der 1,4-substituierte Cyclohexylring der Formel
Der 1,4-substituierte 1-Fluorcyclohexylring der Formel
Die Verbindungen der allgemeinen Formel I können nach an sich bekannten Methoden dargestellt werden, wie sie in der Literatur (z.B. in den Standardwerken wie Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart) beschrieben sind und zwar unter Reaktionsbedingungen, die für die genannten Umsetzungen bekannt und geeignet sind. Dabei kann man von an sich bekannten, hier nicht näher erwähnten Varianten Gebrauch machen.The compounds of general formula I can be prepared by methods known per se, as described in the literature (for example in the standard works such as Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, Georg Thieme Verlag, Stuttgart) under reaction conditions, which are known and suitable for the said reactions. One can make use of known per se, not mentioned here variants.
Die Ausgangsstoffe können gegebenenfalls auch in situ gebildet werden, derart, dass man sie aus dem Reaktionsgemisch nicht isoliert, sondern sofort weiter zu den Verbindungen der allgemeinen Formel I umsetzt.The starting materials may optionally also be formed in situ, such that they are not isolated from the reaction mixture, but immediately further reacted to the compounds of general formula I.
Die Synthesen erfindungsgemäßer Verbindungen der allgemeinen Formel I werden in den Beispielen exemplarisch beschrieben. Die Ausgangssubstanzen sind nach allgemein zugänglichen Literaturvorschriften oder käuflich zu erhalten.The syntheses of compounds of the general formula I according to the invention are described by way of example in the examples. The starting materials are available according to generally available literature or commercially available.
Besonders geeignete Synthesewege zu den erfindungsgemäßen Verbindungen werden im folgenden Schema erläutert. Die Substituenten R1, R2 und die Zähler m und n besitzen in den folgenden Schemata die Bedeutungen wie für die Formel I angegeben.Particularly suitable synthetic routes to the compounds of the invention are illustrated in the following scheme. The substituents R 1 , R 2 and the counters m and n have the meanings as given for the formula I in the following schemes.
Die Synthese der Verbindungen der Formel I erfolgt vorteilhafterweise durch Epoxidierung eines Cyclohexanons 5 mit Schwefelylid-Nucleophilen (Corey), Ringöffnung des Epoxids 6 mit HF und anschließende Veretherung des Alkohols 7 mit einer Phenolverbindung (vgl. Schema 1) zu den Titelverbindungen 8 (vgl. Formel I).
Die dargestellte Reaktion ist beispielhaft aufzufassen. Die Teilreaktionen sind dem Fachmann grundsätzlich vertraut. Verbindungen mit unterschiedlichen Ringen und Substituenten werden gemäß der skizzierten Synthese hergestellt. Der Rest R in Schema 1 steht für einen allgemeinen Rest gemäß -[A1]n-R1 der allgemeinen Formel I. Der Fachmann kann entsprechende Variationen der vorgestellte Synthese vornehmen, sowie auch andere geeignete Synthesewege beschreiten, um Verbindungen der Formel I zu erhalten. The reaction shown is to be considered as an example. The partial reactions are generally familiar to the person skilled in the art. Compounds with different rings and substituents are prepared according to the sketched synthesis. The radical R in Scheme 1 is a general radical according to - [A 1 ] n -R 1 of the general formula I. The person skilled in the art can carry out corresponding variations of the presented synthesis as well as other suitable synthetic routes to obtain compounds of the formula I. ,
Gemäß den zuvor dargestellten Synthesen umfasst die vorliegende Erfindung in einer Ausführungsform auch ein oder mehrere Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel I.According to the above-described syntheses, in one embodiment, the present invention also encompasses one or more processes for the preparation of compounds of the formula I.
Die Erfindung umfasst somit ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel I, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es einen Verfahrensschritt umfasst, wobei eine Verbindung der Formel (A)
- A2, n und R2 wie in Formel I definiert sind,
- A 2 , n and R 2 are as defined in formula I,
Die Umsetzung A mit B wird optional gefolgt von weiteren Verfahrensschritten, die schließlich zu einer Verbindung der Formel I führen. Die Umsetzung führt bevorzugt direkt zu einer Verbindung der Formel I.Reaction A with B is optionally followed by further process steps which ultimately lead to a compound of formula I. The reaction preferably leads directly to a compound of the formula I.
Eine Aspekt der vorliegenden Erfindung sind auch die Zwischenverbindungen der Formel (A). Bevorzugte Spezies der Verbindungen ergeben sich in Analogie zu den hier vor- und nachstehend offenbarten bevorzugten Ausführungsformen der Verbindungen der Formel I.One aspect of the present invention are also the intermediates of formula (A). Preferred species of the compounds are obtained analogously to the preferred embodiments of the compounds of the formula I disclosed hereinbefore and hereinafter.
Die Verbindungen der Formel (A) können vorteilhaft durch Epoxid-Ringöffnung mit HF aus entsprechenden Oxiranen hergestellt werden, die wiederum direkt aus Cyclohexanonen zugänglich sind. Die Zwischenverbindungen der Formel (A) lassen sich direkt in die Endverbindungen der Formel I überführen. Sie stellen daher ein wertvolles Intermediat dar.The compounds of the formula (A) can advantageously be prepared by epoxide ring opening with HF from corresponding oxiranes, which in turn are directly accessible from cyclohexanones. The intermediate compounds of the formula (A) can be converted directly into the end compounds of the formula I. They therefore represent a valuable intermediate.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die einfache und unabhängige Variation der Substituenten und Parameter A1, A2, m, n, R1 und R2, da die beiden Ringe A1 und A2 erst am Ende eine konvergenten Synthese in den Verbindungen der Formel I vereinigt werden.The inventive method allows the simple and independent variation of the substituents and parameters A 1 , A 2 , m, n, R 1 and R 2 , since the two rings A 1 and A 2 only at the end of a convergent synthesis in the compounds of formula I. to be united.
Das Verfahren, die vorangehenden Reaktionsschritte und die anschließende Aufarbeitung des Reaktionsgemisches kann grundsätzlich als Batch-Reaktion oder in kontinuierlicher Reaktionsweise durchgeführt werden. Die kontinuierliche Reaktionsweise umfasst z. B. die Reaktion in einem kontinuierlichen Rührkesselreaktor, einer Rührkesselkaskade, einem Schlaufen- oder Querstromreaktor, einem Strömungsrohr oder in einem Mikroreaktor. Die Aufarbeitung der Reaktionsgemische erfolgt wahlweise, je nach Bedarf, durch Filtration über feste Phasen, Chromatographie, Separation zwischen unmischbaren Phasen (z. B. Extraktion), Adsorption an festen Trägern, Abdestillieren von Lösungsmitteln und/oder azeotropen Gemischen, selektive Destillation, Sublimation, Kristallisation, Cokristallisation oder durch Nanofiltration an Membranen.The process, the preceding reaction steps and the subsequent work-up of the reaction mixture can in principle be carried out as a batch reaction or in a continuous reaction mode. The continuous reaction includes z. As the reaction in a continuous stirred tank reactor, a stirred tank cascade, a loop or cross-flow reactor, a flow tube or in a microreactor. The reaction mixtures are optionally worked up as required by filtration through solid phases, chromatography, separation between immiscible phases (eg extraction), adsorption on solid supports, distilling off of solvents and / or azeotropic mixtures, selective distillation, sublimation, Crystallization, cocrystallization or by nanofiltration on membranes.
Wie bereits erwähnt, können die Verbindungen der allgemeinen Formel I in flüssigkristallinen Medien verwendet werden. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch ein flüssigkristallines Medium mit mindestens zwei flüssigkristallinen Verbindungen, enthaltend mindestens eine Verbindung der allgemeinen Formel I.As already mentioned, the compounds of general formula I can be used in liquid-crystalline media. The present invention therefore also provides a liquid-crystalline medium having at least two liquid-crystalline compounds containing at least one compound of the general formula I.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch flüssigkristalline Medien enthaltend neben einer oder mehreren erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel I als weitere Bestandteile 2 bis 40, vorzugsweise 4 bis 30 Komponenten. Besonders bevorzugt enthalten diese Medien neben einer oder mehreren erfindungsgemäßen Verbindungen 7 bis 25 Komponenten. Diese weiteren Bestandteile werden vorzugsweise ausgewählt aus nematischen oder nematogenen (monotropen oder isotropen) Substanzen, insbesondere Substanzen aus den Klassen der Azoxybenzole, Benzylidenaniline, Biphenyle, Terphenyle, 1,3-Dioxane, 2,5-Tetrahydropyrane, Phenyl- oder Cyclohexylbenzoate, Cyclohexancarbonsäurephenyl-oder-cyclohexylester, Phenyl- oder Cyclohexylester der Cyclohexylbenzoesäure, Phenyl- oder Cyclohexylester der Cyclohexylcyclohexancarbonsäure, Cyclohexylphenylester der Benzoesäure, der Cyclohexancarbonsäure, bzw. der Cyclohexylcyclohexancarbonsäure, Phenylcyclohexane, Cyclohexylbiphenyle, Phenylcyclohexylcyclohexane, Cyclohexylcyclohexane, Cyclohexylcyclohexylcyclohexene, 1,4-Biscyclohexylbenzole, 4',4'-Biscyclohexylbiphenyle, Phenyl- oder Cyclohexylpyrimidine, Phenyl- oder Cyclohexylpyridine, Phenyl- oder Cyclohexyldioxane, Phenyl- oder Cyclohexyl-1,3-dithiane, 1,2-Diphenylethane, 1,2-Dicyclohexylethane, 1-Phenyl-2-cyclohexylethane, 1-Cyclohexyl-2-(4-phenylcyclohexyl)ethane, 1-Cyclohexyl-2-biphenylethane, 1-Phenyl-2-cyclohexylphenylethane, gegebenenfalls halogenierten Stilbene, Benzylphenylether, Tolane und substituierten Zimtsäuren. Die 1,4-Phenylengruppen in diesen Verbindungen können auch einfach oder mehrfach fluoriert sein. The present invention also liquid-crystalline media containing in addition to one or more compounds of the formula I according to the invention as further constituents 2 to 40, preferably 4 to 30 components. With particular preference, these media contain, in addition to one or more compounds according to the invention, 7 to 25 components. These further constituents are preferably selected from nematic or nematogenic (monotropic or isotropic) substances, in particular substances from the classes of azoxybenzenes, benzylideneanilines, biphenyls, terphenyls, 1,3-dioxanes, 2,5-tetrahydropyrans, phenyl- or cyclohexylbenzoates, cyclohexanecarboxylic acid phenyl- or cyclohexyl esters, phenyl or cyclohexyl esters of cyclohexylbenzoic acid, phenyl or cyclohexyl esters of cyclohexylcyclohexanecarboxylic acid, cyclohexylphenyl esters of benzoic acid, cyclohexanecarboxylic acid or of cyclohexylcyclohexanecarboxylic acid, phenylcyclohexanes, cyclohexylbiphenyls, phenylcyclohexylcyclohexanes, cyclohexylcyclohexanes, cyclohexylcyclohexylcyclohexenes, 1,4-biscyclohexylbenzenes, 4 ', 4 '-Cyclohexylbiphenyls, phenyl- or cyclohexylpyrimidines, phenyl- or cyclohexylpyridines, phenyl- or cyclohexyl-dioxanes, phenyl- or cyclohexyl-1,3-dithiane, 1,2-diphenylethane, 1,2-dicyclohexylethane, 1-phenyl-2-cyclohexylethane, 1-cyclohexyl-2- (4-phe nylcyclohexyl) ethanes, 1-cyclohexyl-2-biphenylethanes, 1-phenyl-2-cyclohexylphenylethanes, optionally halogenated stilbenes, benzylphenyl ethers, tolans and substituted cinnamic acids. The 1,4-phenylene groups in these compounds may also be mono- or polyfluorinated.
Die wichtigsten als weitere Bestandteile erfindungsgemäßer Medien in Frage kommenden Verbindungen lassen sich durch die Formeln (II), (III), (IV), (V) und (VI) charakterisieren:
In den Formeln (II), (III), (IV), (V) und (VI) bedeuten L und E, die gleich oder verschieden sein können, jeweils unabhängig voneinander einen bivalenten Rest aus der aus -Phe-, -Cyc-, -Phe-Phe-, -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -Pyr-, -Dio-, -Thp-, -G-Phe- und -G-Cyc- sowie deren Spiegelbilder gebildeten Gruppe, wobei Phe unsubstituiertes oder durch Fluor substituiertes 1,4-Phenylen, Cyc trans-1,4-Cyclohexylen oder 1,4-Cyclohexenylen, Pyr Pyrimidin-2,5-diyl oder Pyridin-2,5-diyl, Dio 1,3-Dioxan-2,5-diyl, Thp Tetrahydropyran-2,5-diyl und G 2-(trans-1,4-Cyclohexyl)-ethyl, Pyrimidin-2,5-diyl, Pyridin-2,5-diyl, 1,3-Dioxan-2,5-diyl oder Tetrahydropyran-2,5-diyl bedeuten.In the formulas (II), (III), (IV), (V) and (VI), L and E, which may be the same or different, each independently represents a bivalent radical selected from the group consisting of -Phe-, -Cyc- , -Phe-Phe, -Phe-Cyc, -Cyc-Cyc, -Pyr-, -Dio, -Thp-, -G-Phe- and -G-Cyc- and their mirror images formed group, wherein Phe unsubstituted or fluorine-substituted 1,4-phenylene, cyc trans-1,4-cyclohexylene or 1,4-cyclohexenylene, pyr pyrimidine-2,5-diyl or pyridine-2,5-diyl, dioxy-1,3-dioxane 2,5-diyl, Thp tetrahydropyran-2,5-diyl and G 2- (trans-1,4-cyclohexyl) -ethyl, pyrimidine-2,5-diyl, pyridine-2,5-diyl, 1,3- Dioxane-2,5-diyl or tetrahydropyran-2,5-diyl.
Vorzugsweise ist einer der Reste L und E Cyc oder Phe. E ist vorzugsweise Cyc, Phe oder Phe-Cyc. Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen Medien eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus den Verbindungen der Formeln (II), (III), (IV), (V) und (VI), worin L und E ausgewählt sind aus der Gruppe Cyc und Phe und gleichzeitig eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus den Verbindungen der Formeln (II), (III), (IV), (V) und (VI), worin einer der Reste L und E ausgewählt ist aus der Gruppe Cyc und Phe und der andere Rest ausgewählt ist aus der Gruppe -Phe-Phe-, -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -G-Phe- und -G-Cyc-, und gegebenenfalls eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus den Verbindungen der Formeln (II), (III), (IV), (V) und (VI), worin die Reste L und E ausgewählt sind aus der Gruppe -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -G-Phe- und -G-Cyc-.Preferably, one of L and E is Cyc or Phe. E is preferably Cyc, Phe or Phe-Cyc. The media according to the invention preferably comprise one or more components selected from the compounds of the formulas (II), (III), (IV), (V) and (VI) in which L and E are selected from the group consisting of Cyc and Phe and at the same time one or a plurality of components selected from the compounds of formulas (II), (III), (IV), (V) and (VI) wherein one of L and E is selected from the group consisting of Cyc and Phe and the other radical is selected from the group -Phe-Phe-, -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -G-Phe- and -G-Cyc-, and optionally one or more components selected from the compounds of the formulas (II), ( III), (IV), (V) and (VI), wherein the radicals L and E are selected from the group -Phe-Cyc, -Cyc-Cyc, -G-Phe and -G-Cyc-.
R' und R" bedeuten in einer kleineren Untergruppe der Verbindungen der Formeln (II), (III), (IV), (V) und (VI) jeweils unabhängig voneinander Alkyl, Alkenyl, Alkoxy, Alkoxyalkyl (Oxaalkyl), Alkenyloxy oder Alkanoyloxy mit bis zu 8 C-Atomen. Im folgenden wird diese kleinere Untergruppe Gruppe A genannt und die Verbindungen werden mit den Teilformeln (IIa), (IIIa), (IVa), (Va) und (VIa) bezeichnet. Bei den meisten dieser Verbindungen sind R' und R" voneinander verschieden, wobei einer dieser Reste meist Alkyl, Alkenyl, Alkoxy oder Alkoxyalkyl (Oxaalkyl) ist.R 'and R "in a smaller subgroup of the compounds of formulas (II), (III), (IV), (V) and (VI) each independently represent alkyl, alkenyl, alkoxy, alkoxyalkyl (oxaalkyl), alkenyloxy or alkanoyloxy Hereinafter, this smaller subgroup is called group A and the compounds are denoted by the subformulae (IIa), (IIIa), (IVa), (Va) and (VIa), in most of these compounds R 'and R "are different from each other, wherein one of these radicals is usually alkyl, alkenyl, alkoxy or alkoxyalkyl (oxaalkyl).
In einer anderen als Gruppe B bezeichneten kleineren Untergruppe der Verbindungen der Formeln (II), (III), (IV), (V) und (VI) bedeutet E
In den Verbindungen der Gruppe B, die mit den Teilformeln (IIb), (IIIb), (IVb), (Vb) und (VIb) bezeichnet werden, haben R' und R" die bei den Verbindungen der Teilformeln (IIa) bis (VIa) angegebene Bedeutung und sind vorzugsweise Alkyl, Alkenyl, Alkoxy oder Alkoxyalkyl (Oxaalkyl).In the compounds of group B, which are designated by the sub-formulas (IIb), (IIIb), (IVb), (Vb) and (VIb), R 'and R "have the meanings for the compounds of sub-formulas (IIa) to ( VIa) and are preferably alkyl, alkenyl, alkoxy or alkoxyalkyl (oxaalkyl).
In einer weiteren kleineren Untergruppe der Verbindungen der Formeln (II), (III), (IV), (V) und (VI) bedeutet R" -CN. Diese Untergruppe wird im Folgenden als Gruppe C bezeichnet und die Verbindungen dieser Untergruppe werden entsprechend mit Teilformeln (IIc), (IIIc), (IVc), (Vc) und (VIc) beschrieben. In den Verbindungen der Teilformeln (IIc), (IIIc), (IVc), (Vc) und (VIc) hat R' die bei den Verbindungen der Teilformeln (IIa) bis (VIa) angegebene Bedeutung und ist vorzugsweise Alkyl, Alkenyl, Alkoxy oder Alkoxyalkyl (Oxaalkyl).In a further smaller subgroup of the compounds of the formulas (II), (III), (IV), (V) and (VI), R "denotes -CN. This subgroup is referred to below as group C and the compounds of this subgroup become corresponding with sub-formulas (IIc), (IIIc), (IVc), (Vc) and (VIc) In the compounds of sub-formulas (IIc), (IIIc), (IVc), (Vc) and (VIc) R 'has the meaning given for the compounds of sub-formulas (IIa) to (VIa) and is preferably alkyl, alkenyl, alkoxy or alkoxyalkyl (oxaalkyl).
Neben den bevorzugten Verbindungen der Gruppen A, B und C sind auch andere Verbindungen der Formeln (II), (III), (IV), (V) und (VI) mit anderen Varianten der vorgesehenen Substituenten gebräuchlich. All diese Substanzen sind nach literaturbekannten Methoden oder in Analogie dazu erhältlich.In addition to the preferred compounds of the groups A, B and C, other compounds of the formulas (II), (III), (IV), (V) and (VI) with other variants of the substituents provided are also customary. All these substances are available by literature methods or by analogy.
Die erfindungsgemäßen Medien enthalten neben den erfindungsgemäßen Verbindungen der allgemeinen Formel I vorzugsweise eine oder mehrere Verbindungen aus den Gruppen A, B und/oder C. Die Massenanteile der Verbindungen aus diesen Gruppen an den erfindungsgemäßen Medien betragen:
- Gruppe A:
- 0 bis 90 %, vorzugsweise 20 bis 90 %, insbesondere 30 bis 90 %.
- Gruppe B:
- 0 bis 80 %, vorzugsweise 10 bis 80 %, insbesondere 10 bis 70 %.
- Gruppe C:
- 0 bis 80 %, vorzugsweise 5 bis 80 %, insbesondere 5 bis 50 %.
- Group A:
- 0 to 90%, preferably 20 to 90%, especially 30 to 90%.
- Group B:
- 0 to 80%, preferably 10 to 80%, especially 10 to 70%.
- Group C:
- 0 to 80%, preferably 5 to 80%, especially 5 to 50%.
Die erfindungsgemäßen Medien enthalten vorzugsweise 1 bis 40 %, besonders bevorzugt 5 bis 30 % an den erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel I. Die Medien enthalten vorzugsweise eine, zwei, drei, vier oder fünf erfindungsgemäße Verbindungen der Formel I.The media according to the invention preferably contain 1 to 40%, more preferably 5 to 30%, of the compounds of the formula I according to the invention. The media preferably comprise one, two, three, four or five compounds of the formula I according to the invention.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Medien erfolgt in an sich üblicher Weise. In der Regel werden die Komponenten ineinander gelöst, vorzugsweise bei erhöhter Temperatur. Durch geeignete Zusätze können die flüssigkristallinen Phasen der vorliegenden Erfindung so modifiziert werden, dass sie in allen bisher bekannt gewordenen Arten von Flüssigkristallanzeigeelementen verwendet werden können. Derartige Zusätze sind dem Fachmann bekannt und in der Literatur ausführlich beschrieben (H. Kelker/R. Hatz, Handbook of Liquid Crystals, Verlag Chemie, Weinheim, 1980). Beispielsweise können pleochroitische Farbstoffe zur Herstellung farbiger Guest-Host-Systeme oder Substanzen zur Veränderung der dielektrischen Anisotropie, der Viskosität und/oder der Orientierung der nematischen Phasen zugesetzt werden.The preparation of the media according to the invention is carried out in a conventional manner. In general, the components are dissolved in each other, preferably at elevated temperature. By means of suitable additives, the liquid-crystalline phases of the present invention can be modified so that they can be used in all types of liquid-crystal display elements known hitherto. Such additives are known to the person skilled in the art and are described in detail in the literature (H. Kelker / R. Hatz, Handbook of Liquid Crystals, Verlag Chemie, Weinheim, 1980). For example, pleochroic dyes can be added to produce colored guest-host systems or to modify the dielectric anisotropy, viscosity and / or orientation of the nematic phases.
Die Verbindungen der Formel I eignen sich wegen ihres negativen Δε insbesondere für eine Verwendung in VA-TFT-Displays oder passiven VA-Displays.Because of their negative Δε, the compounds of the formula I are particularly suitable for use in VA TFT displays or passive VA displays.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher auch elektrooptische Anzeigeelemente, enthaltend ein erfindungsgemäßes flüssigkristallines Medium. Bevorzugt ist das Anzeigeelement ein VA-TFT-Anzeigeelement (VA: vertical alignment; TFT: thin film transistor).The present invention therefore also provides electro-optical display elements comprising a liquid-crystalline medium according to the invention. The display element is preferably a VA TFT display element (VA: vertical alignment, TFT: thin film transistor).
Weitere Kombinationen der Ausführungsformen und Varianten der Erfindung gemäß der Beschreibung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus Kombinationen zweier oder mehrerer dieser Ansprüche.Further combinations of the embodiments and variants of the invention according to the description will become apparent from the claims and from combinations of two or more of these claims.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, ohne dadurch jedoch eingeschränkt werden zu sollen. Der Fachmann wird in der Lage sein, den Beispielen Details zur Durchführung zu entnehmen, die in der allgemeinen Beschreibung nicht im Einzelnen aufgeführt sind, sie nach allgemeinen Fachkenntnissen zu verallgemeinern und auf seine spezielle Problemstellung anzuwenden.The invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments, without, however, being restricted thereby. The person skilled in the art will be able to give details of the examples In the general description, to generalize them according to general knowledge and apply them to his specific problem.
Neben den üblichen und wohlbekannten Abkürzungen werden folgende Abkürzungen verwendet: Schmp.: Schmelzpunkt; K: Kristalline Phase; N: Nematische Phase; Sm: Smektische Phase (gegebenenfalls näher spezifiziert); I: Isotrope Phase. Die Zahlen zwischen diesen Symbolen geben die Übergangstemperaturen der betreffenden Substanz wieder.In addition to the usual and well-known abbreviations, the following abbreviations are used: m.p .: melting point; K: crystalline phase; N: nematic phase; Sm: smectic phase (if specified in more detail); I: Isotropic phase. The numbers between these symbols represent the transition temperatures of the substance in question.
Temperaturangaben sind, soweit nichts anderes angegeben, in °C (Celsius).Temperatures are, unless otherwise stated, in ° C (Celsius).
Die Bestimmung physikalischer, physikochemischer beziehungsweise elektrooptischer Parameter erfolgt nach allgemein bekannten Verfahren, wie sie unter anderem beschrieben sind in der Broschüre „Merck Liquid Crystals - Licristal® - Physical Properties of Liquid Crystals - Description of the Measurements Methods“, 1998, Merck KGaA, Darmstadt.The determination of physical, physicochemical or electro-optical parameters is carried out according to generally known methods, as described, inter alia, in the brochure "Merck Liquid Crystals - Licristal® - Physical Properties of Liquid Crystals - Description of the Measurements Methods", 1998, Merck KGaA, Darmstadt ,
Vor- und nachstehend bedeutet Δn die optische Anisotropie (589 nm, 20 °C) und Δε die dielektrische Anisotropie (1 kHz, 20 °C). Die dielektrische Anisotropie Δε wird bei 20°C und 1 kHz bestimmt. Die optische Anisotropie Δn wird bei 20°C und einer Wellenlänge von 589,3 nm bestimmt.Above and below Δn means the optical anisotropy (589 nm, 20 ° C) and Δε the dielectric anisotropy (1 kHz, 20 ° C). The dielectric anisotropy Δε is determined at 20 ° C and 1 kHz. The optical anisotropy Δn is determined at 20 ° C and a wavelength of 589.3 nm.
Die Δε- und An-Werte, der extrapolierte Klärpunkt (Klp.) sowie die Rotationsviskosität (γ1) der erfindungsgemäßen Verbindungen werden durch lineare Extrapolation aus flüssigkristallinen Mischungen erhalten, die zu 5 bis 10 % aus der jeweiligen erfindungsgemäßen Verbindung und zu 90-95 % aus der kommerziell erhältlichen Flüssigkristallmischung ZLI-2857 (für Δε, Klp.) bzw. ZLI-4792 (für Δn, γ1) bestehen (Mischungen Fa. Merck KGaA, Darmstadt).The Δε and An values, the extrapolated clearing point (clp) and the rotational viscosity (γ1) of the compounds according to the invention are obtained by linear extrapolation from liquid-crystalline mixtures containing from 5 to 10% of the respective compound according to the invention and to 90-95% from the commercially available liquid-crystal mixture ZLI-2857 (for Δε, Klp.) or ZLI-4792 (for Δn, γ1) exist (mixtures Fa. Merck KGaA, Darmstadt).
BeispieleExamples
Die Ausgangssubstanzen können nach allgemein zugänglichen Literaturvorschriften oder käuflich erhalten werden.The starting materials can be obtained according to generally available literature or commercially available.
Beispiel 1:Example 1:
Schritt 1Step 1
Zu einer Mischung aus Keton 9 (29.0 g, 130.4 mmol) und Trimethylsulfoxoniumiodid (43.0 g, 195.6 mmol) in Dimethylsulfoxid (210 ml) wird bei Raumtemperatur eine Lösung von Kalium-tert-butoxid (21.9 g, 195.6 mmol) in Dimethylsulfoxid (90 ml) zugetropft. Die resultierende Mischung wird 36 h gerührt, anschließend mit Heptan (500 ml) versetzt und weiter für 0,5 h gerührt. Die Heptanphase wird abgetrennt, über Celite® filtriert, mit Wasser gewaschen, über Na2SO4 getrocknet und im Vakuum eingeengt. Der Rückstand (16,7 g) wird mittels Puriflash (300 g SiO2, Heptan/Methyl-tert-butylether 9:1) aufgereinigt. Man erhält das Epoxid 10 (95,8 % HPLC) als farblose Kristalle.To a mixture of ketone 9 (29.0 g, 130.4 mmol) and trimethylsulfoxonium iodide (43.0 g, 195.6 mmol) in dimethyl sulfoxide (210 ml) at room temperature, a solution of potassium tert-butoxide (21.9 g, 195.6 mmol) in dimethyl sulfoxide (90 ml) was added dropwise. The resulting mixture is stirred for 36 h, then heptane (500 ml) is added and stirring is continued for 0.5 h. The heptane phase is separated, filtered through Celite®, washed with water, dried over Na 2 SO 4 and concentrated in vacuo. The residue (16.7 g) is purified by Puriflash (300 g SiO 2 , heptane / methyl tert-butyl ether 9: 1). The epoxide 10 (95.8% HPLC) is obtained as colorless crystals.
Schritt 2step 2
Zu einer Lösung des Epoxids 10 (15.6 g, 61.8 mmol, HPLC: 93,7%) in Dichlormethan (275 ml) wird bei -5 °C eine Lösung von HF in Pyridin (65%, 5.0 ml, 185.5 mmol) zugetropft. Die resultierende Mischung wird 1 h bei - 5 °C gerührt, anschließend über eine Schicht SiO2 filtriert (1 l, gewaschen mit Dichlormethan). Man erhält den Alkohol 11 (HPLC: 31,9%) als farbloses Öl.To a solution of epoxide 10 (15.6 g, 61.8 mmol, HPLC: 93.7%) in dichloromethane (275 ml) at -5 ° C, a solution of HF in pyridine (65%, 5.0 ml, 185.5 mmol) was added dropwise. The resulting mixture becomes Stirred for 1 h at - 5 ° C, then filtered through a pad of SiO 2 (1 l, washed with dichloromethane). The alcohol 11 (HPLC: 31.9%) is obtained as a colorless oil.
Schritt 3step 3
Diisopropylazodicarboxylat (DIAD, 10.9 ml, 55,5 mmol) wird bei 10 °C tropfenweise zu einer gerührten Lösung aus Alkohol 11 (10.2 g, 12.6 mmol, HPLC: 31.9%), Phenol 12 (6.9 g, 47.8 mmol) und Triphenylphosphin (12.5 g, 47.6 mmol) in Tetrahydrofuran (THF, 161 ml) zugegeben. Die resultierende Mischung wird 7 Tage bei Raumtemperatur und 1 Tag bei 45 °C gerührt, anschließend über eine Schicht SiO2 (100 g) filtriert und zweimal mit Flashchromatographie gereinigt (Heptan/Methyl-tert-butylether). Nach zweifacher Umkristallisation aus iso-Propanol erhält man die Endverbindung 2 (1.2 g, 25%, HPLC: 99.7%) als farblose Kristalle.Diisopropyl azodicarboxylate (DIAD, 10.9 mL, 55.5 mmol) is added dropwise at 10 ° C to a stirred solution of alcohol 11 (10.2 g, 12.6 mmol, HPLC: 31.9%), phenol 12 (6.9 g, 47.8 mmol) and triphenylphosphine ( 12.5 g, 47.6 mmol) in tetrahydrofuran (THF, 161 ml). The resulting mixture is stirred for 7 days at room temperature and for 1 day at 45 ° C, then filtered through a pad of SiO 2 (100 g) and purified twice by flash chromatography (heptane / methyl tert-butyl ether). After two recrystallizations from isopropanol, the final compound 2 (1.2 g, 25%, HPLC: 99.7%) is obtained as colorless crystals.
1H NMR: 0.81-1.87 (m, 24H), 2.03-2.15 (m, 2H), 2.25 (d, J = 2.1 Hz, 3H), 3.98 (d, J = 16.4 Hz, 2H), 6.68 (ddd, J = 8.7, 8.1, 1.9 Hz, 1H), 6.82 (ddd, J = 8.2, 8,2, 2.1 Hz, 1H); 19F NMR: -140.6 (ddt, J = 19.3, 7.8, 1.8 Hz, 1F), - 159.0 (ddd, J = 19.4, 7.4, 2.4 Hz, 1F), -165.8 (qt, J = 24.3, 9.3 Hz, 1F); EI-MS: 382.3
Phasen: K 91 N 118 I (Schmp. 91 °C),
Δε=-6,73, Δn=0.0792; γ1 =454 mPa·s. 1 H NMR: 0.81-1.87 (m, 24H), 2.03-2.15 (m, 2H), 2.25 (d, J = 2.1Hz, 3H), 3.98 (d, J = 16.4Hz, 2H), 6.68 (ddd, J = 8.7, 8.1, 1.9 Hz, 1H), 6.82 (ddd, J = 8.2, 8.2, 2.1 Hz, 1H); 19 F NMR: -140.6 (ddt, J = 19.3, 7.8, 1.8 Hz, 1F), - 159.0 (ddd, J = 19.4, 7.4, 2.4 Hz, 1F), -165.8 (qt, J = 24.3, 9.3 Hz, 1F); EI-MS: 382.3
Phases: K 91 N 118 I (mp 91 ° C),
Δε = -6.73, Δn = 0.0792; γ1 = 454 mPa · s.
Analog zu Beispiel 1 werden die folgenden Verbindungen hergestellt:
Δε=-6,25, Δn=0.0762; γ1 =433 mPa·s.
Δε=-8,23, Δn=0.0832; γ1 =706 mPa·s.
Δε=-8.25, Δn=0.0572; γ1 =71 mPa·sAnalogously to Example 1, the following compounds are prepared:
Δε = -6.25, Δn = 0.0762; γ1 = 433 mPa · s.
Δε = -8.23, Δn = 0.0832; γ1 = 706 mPa · s.
Δε = -8.25, Δn = 0.0572; γ1 = 71 mPa · s
Weitere Beispielverbindungen werden analog hergestellt:
Die Reste R1/2 sind geradkettig, d.h. unverzweigt, soweit nicht anders angegeben. Die Strukturen der einzelnen Verbindungen ergeben sich aus Tabelle 1. The radicals R 1/2 are straight-chain, ie unbranched, unless stated otherwise. The structures of the individual compounds are shown in Table 1.
Bei den Alkylresten der Formel CnH2n+1 handelt es sich um die unverzweigten Alkylreste.
Tabelle 1. Physikalische Daten:
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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