DE10218975A1 - 4-Alk-3-enyl-biphenyl-Derivate - Google Patents
4-Alk-3-enyl-biphenyl-DerivateInfo
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- C07C15/40—Cyclic hydrocarbons containing only six-membered aromatic rings as cyclic parts substituted by unsaturated carbon radicals
- C07C15/50—Cyclic hydrocarbons containing only six-membered aromatic rings as cyclic parts substituted by unsaturated carbon radicals polycyclic non-condensed
Abstract
Die Erfindung betrifft 4-Alk-3-enyl-biphenyl-Derivate der Formel I DOLLAR F1 in der DOLLAR A R·1· Alkyl mit 1 bis 15 C-Atomen oder Alkenyl mit 2 bis 15 C-Atomen bedeutet und DOLLAR A p den Wert 0, 1 oder 2 hat. DOLLAR A Ferner betrifft die Erfindung flüssigkristalline Medien, optische und elektrooptische Anzeigeelemente.
Description
Die Erfindung betrifft 4-Alk-3-enyl-biphenyl-Derivate der Formel I
in der
R1 Alkyl mit 1 bis 15 C-Atomen oder Alkenyl mit 2 bis 15 C-Atomen bedeutet und
p den Wert 0, 1 oder 2 hat.
R1 Alkyl mit 1 bis 15 C-Atomen oder Alkenyl mit 2 bis 15 C-Atomen bedeutet und
p den Wert 0, 1 oder 2 hat.
Weiterhin betrifft die Erfindung flüssigkristalline Medien sowie
Flüssigkristall- und elektrooptische Anzeigeelemente, die die
erfindungsgemäßen flüssigkristallinen Medien enthalten.
4'-Alkyl-4-but-3-enyl-biphenyl-Verbindungen werden in der JP 09208503 A
als Komponenten flüssigkristalliner Mischungen mit positiven Werten der
dieelektrischen Anisotropie beschrieben. Nachteilig sind jedoch die
vergleichsweise niedrigen Klärpunkte.
Es besteht allgemein und insbesondere bei aktiv adressierten
Flüssigkristallmatrixanzeigen (AM-LCD) ein großer Bedarf an
Verbindungen und Medien mit hoher optischer Anisotropie, insbesondere
an solchen mit sehr niedriger Rotationsviskosität und guter Stabilität, die
zusätzlich ausreichend hohe Klärpunkte aufweisen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, neue stabile, flüssigkristalline
oder mesogene Verbindungen mit hoher optischer Anisotropie
bereitzustellen, die vergleichsweise hohe Klärpunkte aufweisen und als
Komponenten flüssigkristalliner Medien geeignet sind.
Weitere Aufgaben der Erfindung betreffen die Bereitstellung
flüssigkristalliner Medien sowie optischer und elektrooptischer
Anzeigeelemente.
Die erstgenannte Aufgabe wird mit 4-Alk-3-enyl-biphenyl-Derivaten der
Formel I gelöst. Es wurde gefunden, dass die erfindungsgemäßen
Verbindungen vorzüglich als Komponenten flüssigkristalliner Medien
geeignet sind. Mit ihrer Hilfe lassen sich stabile flüssigkristalline Medien
erhalten, die sich besonders für elektrooptische FK-Anzeigen eignen. Die
erfindungsgemäßen Verbindungen weisen eine hohe optische Anisotropie
auf. In der Regel liegen diese Werte höher als die Werte vergleichbarer
4-Pentyl-biphenyl-Derivate und 4-But-3-enyl-biphenyl-Derivate. Darüber
hinaus weisen die erfindungsgemäßen 4-Alk-3-enyl-biphenyl-
Verbindungen relativ hohe Klärpunkte auf, die deutlich über den Werten
der zuvor genannten bekannten Verbindungen liegen. Ferner sind die
erfindungsgemäßen Verbindungen durch vorteilhaft niedrige
Rotationsviskositäten gekennzeichnet. Des weiteren sind diese
Verbindungen auch chemisch, thermisch und gegen Lichteinwirkung sehr
stabil sowie gut mit anderen flüssigkristallinen Substanzen mischbar.
Mit der Bereitstellung der erfindungsgemäßen 4-Alk-3-enyl-biphenyl-
Derivate wird ganz allgemein die Palette der flüssigkristallinen
Substanzen, die sich unter verschiedenen anwendungstechnischen
Gesichtspunkten zur Herstellung flüssigkristalliner Gemische eignen,
erheblich verbreitert.
Die Verbindungen der Formel I besitzen einen breiten
Anwendungsbereich. In Abhängigkeit von der Auswahl der Substituenten
können diese Verbindungen als Basismaterialien dienen, aus denen
flüssigkristalline Phasen zum überwiegenden Teil zusammengesetzt sind;
es können aber auch Verbindungen der Formel I flüssigkristalline
Basismaterialien aus anderen Verbindungsklassen zugesetzt werden, um
beispielsweise die dielektrische und/oder optische Anisotropie eines
solchen Dielektrikums zu beeinflussen und/oder dessen
Schwellenspannung und/oder dessen Viskosität zu optimieren.
Darüber hinaus hat die Erfindung ein flüssigkristallines Medium mit zwei
oder mehreren flüssigkristallinen Komponenten zum Gegenstand, wobei
das Medium mindestens ein erfindungsgemäßes 4-Alk-3-enyl-biphenyl-
Derivat aufweist. Durch den Einsatz solcher Verbindungen lässt sich die
Doppelbrechung solcher Medien gezielt in Richtung größerer Werte
beeinflussen, wobei vorteilhaft niedrige Viskositäten erzielt werden
können. Darüber hinaus ist es aber auch möglich, ein oder mehrere
erfindungsgemäße Verbindungen flüssigkristallinen Medien zuzusetzen,
um die dielektrische Anisotropie und/oder die optische Anisotropie und/oder
die Viskosität und/oder die Mesophasenbereiche und/oder den
Neigungswinkel (tilt angle) solcher Medien gezielt zu beeinflussen.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen können als Komponenten
flüssigkristalliner Medien verwendet werden, insbesondere für Anzeigen,
die auf dem Prinzip der verdrillten Zelle, dem Guest-Host-Effekt, dem
DAP- (Deformation aufgerichteter Phasen), ECB- (electrically controlled
birefringence), CSH- (colour super homeotropic), VA- (vertically aligned),
oder IPS-Effekt (In Plane Switching) oder dem Effekt der dynamischen
Streuung beruhen. Besonders vorteilhaft sind die Verbindungen der
Formel I in aktiv adressierten Flüssigkristall-Matrixanzeigen (AM-LCD),
insbesondere TFT-LCD, einsetzbar.
Weitere Gegenstände der Erfindung sind ein optisches Anzeigeelement,
das ein erfindungsgemäßes flüssigkristallines Medium enthält, sowie ein
elektrooptisches Anzeigeelement, das als Dielektrikum ein erfindungs
gemäßes flüssigkristallines Medium enthält. Hierbei sind die zuvor
genannten Anzeigeelemente bevorzugt.
Vor- und nachstehend hat der Rest R1 die zu Formel I angegebene
Bedeutung, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes vermerkt ist.
Die Bedeutung der Formel I schließt alle Isotope der in den Verbindungen
der Formel I gebundenen chemischen Elemente ein. Weisen
Verbindungen der Formel I ein oder mehrere chirale Zentren auf, so
umfasst die Formel I neben den Racematen auch enantiomerenreine und
-angereicherte Formen. In enantiomerenreiner oder -angereicherter Form
eignen sich die Verbindungen der Formel I auch als chirale Dotierstoffe
und generell zur Erzielung chiraler Mesophasen.
Von den Verbindungen der Formel I sind diejenigen besonders bevorzugt,
in denen p den Wert 0 oder 1 besitzt. Hiervon sind die Verbindungen mit
p = 0 und damit die 4-Pent-3-enyl-biphenyl-Derivate ganz besonders
bevorzugt.
Im Falle der Bedeutung Alkyl in der Gruppe R1 kann der Alkyl-Rest linear
oder verzweigt sein. Bevorzugt besitzt er 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 C-Atome.
Bevorzugt ist er linear und bedeutet daher besonders Methyl, Ethyl,
Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl oder Octyl. Hiervon besonders
bevorzugt sind Methyl und Propyl. Ferner kann R1 auch mehr als 8 C-
Atome aufweisen und bedeuten daher besonders Nonyl, Decyl, Undecyl,
Dodecyl, Tridecyl, Tetradecyl, Pentadecyl.
Falls R1 einen Alkenylrest bedeutet, so kann dieser geradkettig oder ver
zweigt sein. Vorzugsweise ist er geradkettig und hat 2 bis 8 C-Atome. Er
bedeutet demnach besonders 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 oder Oct-1-, 2-, 3-, 4-,
5-, 6- oder Oct-7-enyl. Hiervon besonders bevorzugt sind die Alk-3-enyle
und Alk-5-enyle. Ganz besonders bevorzugt sind But-3-enyl und Pent-3-
enyl. Von den genannten Alkenylresten sind die in E-Konfiguration
vorliegenden Reste bevorzugt.
Bevorzugt sind ebenfalls diejenigen erfindungsgemäßen Verbindungen, in
denen die Alk-3-enyl-Gruppe in 4-Position am Biphenyl-Gerüst in
E-Konfiguration vorliegt.
Verbindungen der Formel I mit verzweigter Flügelgruppe R1 können
gelegentlich wegen einer besseren Löslichkeit in den üblichen flüssig
kristallinen Basismaterialien von Bedeutung sein, insbesondere aber als
chirale Dotierstoffe, wenn sie optisch aktiv sind. Smektische Verbindungen
dieser Art eignen sich besonders als Komponenten für ferroelektrische
Materialien.
Verzweigte Gruppen dieser Art enthalten in der Regel nicht mehr als eine
Kettenverzweigung. Bevorzugte chirale verzweigte Reste R1 sind 2-Butyl
(= 1-Methylpropyl), 2-Methylbutyl, 2-Methylpentyl, 3-Methylpentyl, 2-
Ethylhexyl, 2-Propylpentyl, 2-Octyl, besonders 2-Methylbutyl, 4-
Methylhexyl, 2-Nonyl, 2-Decyl, 2-Dodecyl.
Bevorzugte achirale verzweigte Reste R1 sind Isopropyl, Isobutyl
(= 2-Methylpropyl), Isopentyl (= 3-Methylbutyl), lsopropoxy,
2-Methylpropoxy, 3-Methylbutoxy.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen erfolgt nach an sich
literaturbekannten Methoden, wie sie in Standardwerken zur organischen
Synthese, beispielsweise Houben-Weyl, Methoden der Organischen
Chemie, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, beschrieben werden. Die
Herstellung erfolgt dabei unter Reaktionsbedingungen, die für die
genannten Umsetzungen bekannt und geeignet sind. Dabei können auch
an sich bekannte, hier nicht näher erwähnte Synthesevarianten zum
Einsatz kommen. Die Ausgangs- und/oder Zwischenprodukte können bei
Bedarf auch in situ gebildet werden, d. h. diese werden aus dem
Reaktionsgemisch nicht isoliert, sondern unmittelbar weiter umgesetzt.
Beispielhaft wird anhand der Reaktionsschemata 1 bis 3 die Synthese der
erfindungsgemäß bevorzugten 4-Pent-3-enyl-Derivate aufgezeigt, wobei
die Schemata 1 und 2 die Alkyl-substituierten Verbindungen und Schema
3 die Alkenyl-substituierten Verbindungen betrifft. Die Synthese der
übrigen Verbindungen der Formel I, insbesondere mit p = 1 oder p = 2,
erfolgt in analoger Weise.
Die bei den genannten Umsetzungen einzuhaltenden Reaktions
bedingungen sind dem Fachmann an sich bekannt. In der Regel erfolgt die
Umsetzung bei einer Temperatur von -100 bis +50°C. Als Lösungsmittel
finden inerte polare Lösungsmittel oder deren Gemische Verwendung,
beispielsweise Ether oder Halogenalkane, wie Diethylether,
Tetrahydrofuran oder Dichlormethan.
In den vorstehenden Formeln bedeutet Alkyl einen Alkyl-Rest mit 1 bis 15
C-Atomen.
Geeignete Synthesen der Ausgangsverbindungen mit dem Biphenyl-
Grundgerüst sind dem Fachmann wohl bekannt.
So können allgemein zur Kopplung von Aromaten Arylhalogenide mit Aryl
zinnverbindungen umgesetzt werden. Bevorzugt werden diese Reaktionen
unter Zusatz eines Katalysators wie z. B. eines Palladium(0)komplexes in
inerten Lösungsmitteln wie Kohlenwasserstoffen bei hohen Temperaturen,
z. B. in siedendem Xylol, unter Schutzgas durchgeführt.
Die Verknüpfung zweier aromatischer Ringe erfolgt auch durch Friedel-
Crafts-Alkylierung oder Acylierung dadurch, indem man die
entsprechenden aromatischen Verbindungen unter Lewis-Säure-Katalyse
umsetzt. Geeignete Lewis-Säuren sind z. B. SnCl4, ZnCl2, AlCl3 und TiCl4.
Weiterhin lässt sich die Verknüpfung zweier aromatischer Ringe durch die
Ullmann-Reaktion (z. B. Synthesis 1974, 9) zwischen Aryliodiden mit
Kupferiodid, vorzugsweise aber zwischen einer Aryl-Kupfer-Verbindung
und einem Aryliodid, oder durch die Gomberg-Bachmann-Reaktion
zwischen einem Aryl-Diazoniumsalz und der entsprechenden aroma
tischen Verbindung (z. B. Org. React. 2, 224 (1944)) durchführen.
Darüberhinaus können die Verbindungen der Formel I hergestellt werden,
indem man eine Verbindung, die sonst der Formel I entspricht, aber an
Stelle von H-Atomen eine oder mehrere reduzierbare Gruppen und/oder
C-C-Bindungen enthält, reduziert.
Als reduzierbare Gruppen kommen vorzugsweise Carbonylgruppen in
Betracht, insbesondere Ketogruppen, ferner z. B. freie oder veresterte
Hydroxygruppen oder aromatisch gebundene Halogenatome.
Die Reduktion kann z. B. erfolgen durch katalytische Hydrierung bei
Temperaturen zwischen etwa 0°C und etwa 200°C sowie Drucken
zwischen etwa 1 und 200 bar in einem inerten Lösungsmittel, z. B. einem
Alkohol wie Methanol, Ethanol oder Isopropanol, einem Ether wie
Tetrahydrofuran (THF) oder Dioxan, einem Ester wie Ethylacetat, einer
Carbonsäure wie Essigsäure oder einem Kohlenwasserstoff wie
Cyclohexan. Als Katalysatoren eignen sich zweckmäßig Edelmetalle wie Pt
oder Pd, die in Form von Oxiden (z. B. PtO2, PdO), auf einem Träger (z. B.
Pd auf Kohle, Calciumcarbonat oder Strontiumcarbonat) oder in
feinverteilter Form eingesetzt werden können.
Hierzu können Ketone auch nach den Methoden von Clemmensen (mit
Zink, amalgamiertem Zink oder Zinn und Salzsäure, zweckmäßig in
wässrig-alkoholischer Lösung oder in heterogener Phase mit
Wasser/Toluol bei Temperaturen zwischen etwa 80 und 120°C) oder
Wolff-Kishner (mit Hydrazin, zweckmäßig in Gegenwart von Alkali wie
KOH oder NaOH in einem hochsiedenden Lösungsmittel wie
Diethylenglykol oder Triethylenglykol bei Temperaturen zwischen etwa 100
und 200°C) zu den entsprechenden Verbindungen der Formel I, die
Alkylgruppen und/oder -CH2CH2-Brücken enthalten, reduziert werden.
Weiterhin sind Reduktionen mit komplexen Hydriden möglich. Beispiels
weise können Arylsulfonyloxygruppen mit LiAlH4 reduktiv entfernt werden,
insbesondere p-Toluolsulfonyloxymethylgruppen zu Methylgruppen redu
ziert werden, zweckmäßig in einem inerten Lösungsmittel wie Diethylether
oder THF bei Temperaturen zwischen etwa 0 und 100°C. Doppelbin
dungen können mit NaBH4 oder Tributylzinnhydrid in Methanol hydriert
werden.
Die hierzu einzusetzenden Ausgangsmaterialien sind entweder bekannt
oder können in Analogie zu bekannten Verbindungen hergestellt werden.
Die erfindungsgemäßen flüssigkristallinen Medien enthalten vorzugsweise
neben einer oder mehreren erfindungsgemäßen Verbindungen als weitere
Bestandteile 2 bis 40, insbesondere 4 bis 30 Komponenten. Ganz beson
ders bevorzugt enthalten diese Medien neben einer oder mehreren erfin
dungsgemäßen 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, Phenyl- oder Cyclohexylbenzoate, Cyclohexan
carbonsäure-phenyl- oder cyclohexylester, Phenyl- oder Cyclohexylester
der Cyclohexylbenzoesäure, Phenyl- oder Cyclohexylester der Cyclo
hexylcyclohexancarbonsäure, Cyclohexyl-phenylester der Benzoesäure,
der Cyclohexancarbonsäure, bzw. der Cyclohexylcyclohexancarbonsäure,
Phenylcyclohexane, Cyclohexylbiphenyle, Phenylcyclohexylcyclohexane,
Cyclohexylcyclohexane, Cyclohexylcyclohexylcyclohexene, 1,4-Bis-cyclo
hexylbenzole, 4,4'-Bis-cyclohexylbiphenyle, Phenyl- oder Cyclohexyl
pyrimidine, Phenyl- oder Cyclohexylpyridine, Phenyl- oder Cyclohexyl
dioxane, Phenyl- oder Cyclohexyl-1,3-dithiane, 1,2-Diphenylethane,
1,2-Dicyclohexylethane, 1-Phenyl-2-cyclohexylethane, 1-Cyclohexyl-2-(4-
phenyl-cyclohexyl)-ethane, 1-Cyclohexyl-2-biphenylylethane, 1-Phenyl-2-
cyclohexyl-phenylethane, gegebenenfalls halogenierten Stilbene, Benzyl
phenylether, Tolane und substituierten Zimtsäuren. Die 1,4-Phenylen
gruppen in diesen Verbindungen können auch fluoriert sein.
Die wichtigsten als weitere Bestandteile erfindungsgemäßer Medien in
Frage kommenden Verbindungen lassen sich durch die Formeln 1, 2, 3, 4
und 5 charakterisieren:
R'-L-E-R" 1
R'-L-COO-E-R" 2
R'-L-OOC-E-R" 3
R'-L-CH2CH2-E-R" 4
R'-L-C∼C-E-R" 5
In den Formeln 1, 2, 3, 4 und 5 bedeuten L und E, die gleich oder ver
schieden sein können, jeweils unabhängig voneinander einen bivalenten
Rest aus der aus -Phe-, -Cyc-, -Phe-Phe-, -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -Pyr-,
-Dio-, -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 und G 2-(trans-1,4-Cyclo
hexyl)-ethyl, Pyrimidin-2,5-diyl, Pyridin-2,5-diyl oder 1,3-Dioxan-2,5-diyl
bedeuten.
Vorzugsweise ist einer der Reste L und E Cyc, Phe oder Pyr. E ist vor
zugsweise Cyc, Phe oder Phe-Cyc. Vorzugsweise enthalten die erfin
dungsgemäßen Medien eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus
den Verbindungen der Formeln 1, 2, 3, 4 und 5, worin L und E ausgewählt
sind aus der Gruppe Cyc, Phe und Pyr und gleichzeitig eine oder mehrere
Komponenten ausgewählt aus den Verbindungen der Formeln 1, 2, 3, 4
und 5, worin einer der Reste L und E ausgewählt ist aus der Gruppe Cyc,
Phe und Pyr 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 1, 2, 3, 4 und 5, worin die Reste L und E ausgewählt sind aus der
Gruppe -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -G-Phe- und -G-Cyc-.
R' und/oder R" bedeuten jeweils unabhängig voneinander Alkyl, Alkenyl,
Alkoxy, Alkoxyalkyl, Alkenyloxy oder Alkanoyloxy mit bis zu 8 C-Atomen,
-F, -Cl, -CN, -NCS, -(O)iCH3-(k+l)FkCll, wobei i 0 oder 1 und k und l 1, 2 oder
3 sind.
R' und R" bedeuten in einer kleineren Untergruppe der Verbindungen der
Formeln 1, 2, 3, 4 und 5 jeweils unabhängig voneinander Alkyl, Alkenyl,
Alkoxy, Alkoxyalkyl, Alkenyloxy oder Alkanoyloxy mit bis zu 8 Kohlenstoff
atomen. Im folgenden wird diese kleinere Untergruppe Gruppe A genannt
und die Verbindungen werden mit den Teilformeln 1a, 2a, 3a, 4a und 5a
bezeichnet. Bei den meisten dieser Verbindungen sind R' und R" vonein
ander verschieden, wobei einer dieser Reste meist Alkyl, Alkenyl, Alkoxy
oder Alkoxyalkyl ist.
In einer anderen als Gruppe B bezeichneten kleineren Untergruppe der
Verbindungen der Formeln 1, 2, 3, 4 und 5 bedeutet R" -F, -Cl, -NCS oder
-(O)iCH3-(k+l)FkCll, wobei i 0 oder 1 und k und l 1, 2 oder 3 sind; die Ver
bindungen, in denen R" diese Bedeutung hat, werden mit den Teilformeln
1b, 2b, 3b, 4b und 5b bezeichnet. Besonders bevorzugt sind solche Ver
bindungen der Teilformeln 1b, 2b, 3b, 4b und 5b, in denen R" die Bedeu
tung -F, -Cl, -NCS, -CF3, -OCHF2 oder -OCF3 hat.
In den Verbindungen der Teilformeln 1b, 2b, 3b, 4b und 5b hat R' die bei
den Verbindungen der Teilformeln 1a-5a angegebene Bedeutung und ist
vorzugsweise Alkyl, Alkenyl, Alkoxy oder Alkoxyalkyl.
In einer weiteren kleineren Untergruppe der Verbindungen der Formeln 1,
2, 3, 4 und 5 bedeutet R" -CN; diese Untergruppe wird im folgenden als
Gruppe C bezeichnet und die Verbindungen dieser Untergruppe werden
entsprechend mit Teilformeln 1c, 2c, 3c, 4c und 5c beschrieben. In den
Verbindungen der Teilformeln 1c, 2c, 3c, 4c und 5c hat R' die bei den
Verbindungen der Teilformeln 1a-5a angegebene Bedeutung und ist
vorzugsweise Alkyl, Alkoxy oder Alkenyl.
Neben den bevorzugten Verbindungen der Gruppen A, B und C sind auch
andere Verbindungen der Formeln 1, 2, 3, 4 und 5 mit anderen Varianten
der vorgesehenen Substituenten gebräuchlich. Alle diese Substanzen sind
nach literaturbekannten Methoden oder in Analogie dazu erhältlich.
Die erfindungsgemäßen Medien enthalten neben erfindungsgemäßen
Verbindungen der Formel I vorzugsweise eine oder mehrere Verbin
dungen, welche ausgewählt werden aus der Gruppe A und/oder Gruppe B
und/oder Gruppe C. Die Massenanteile der Verbindungen aus diesen
Gruppen an den erfindungsgemäßen Medien sind vorzugsweise:
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 65%
Gruppe C: 0 bis 80%, vorzugsweise 5 bis 80%, insbesondere 5 bis 50%
wobei die Summe der Massenanteile der in den jeweiligen erfindungs gemäßen Medien enthaltenen Verbindungen aus den Gruppen A und/oder B und/oder C vorzugsweise 5%-90% und insbesondere 10% bis 90% beträgt.
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 65%
Gruppe C: 0 bis 80%, vorzugsweise 5 bis 80%, insbesondere 5 bis 50%
wobei die Summe der Massenanteile der in den jeweiligen erfindungs gemäßen Medien enthaltenen Verbindungen aus den Gruppen A und/oder B und/oder C vorzugsweise 5%-90% und insbesondere 10% bis 90% beträgt.
Die erfindungsgemäßen Medien enthalten vorzugsweise 1 bis 40%,
insbesondere vorzugsweise 5 bis 30% der erfindungsgemäßen Verbin
dungen. Weiterhin bevorzugt sind Medien, enthaltend mehr als 40%,
insbesondere 45 bis 90% an erfindungsgemäßen Verbindungen. Die
Medien enthalten vorzugsweise drei, vier oder fünf erfindungsgemäße
Verbindungen.
Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendbaren Flüssigkristall
mischungen erfolgt in an sich üblicher Weise. In der Regel wird die ge
wünschte Menge der in geringerer Menge verwendeten Komponenten in
der den Hauptbestandteil ausmachenden Komponenten gelöst, zweck
mäßig bei erhöhter Temperatur. Es ist auch möglich, Lösungen der Kom
ponenten in einem organischen Lösungsmittel, z. B. in Aceton, Chloroform
oder Methanol, zu mischen und das Lösungsmittel nach Durchmischung
wieder zu entfernen, beispielsweise durch Destillation. Weiterhin ist es
möglich, die Mischungen auf andere herkömmliche Arten, z. B. durch Ver
wendungen von Vormischungen, z. B. Homologen-Mischungen oder unter
Verwendung von sogenannten "Multi-Bottle"-Systemen herzustellen.
Die Dielektrika können auch weitere, dem Fachmann bekannte und in der
Literatur beschriebene Zusätze enthalten. Beispielsweise können 0-15%,
vorzugsweise 0-10%, pleochroitische Farbstoffe und/oder chirale Dotier
stoffe zugesetzt werden. Die einzelnen zugesetzten Verbindungen werden
in Konzentrationen von 0,01 bis 6%, bevorzugt von 0,1 bis 3% einge
setzt. Dabei werden jedoch die Konzentrationsangaben der übrigen Be
standteile der Flüssigkristallmischungen also der flüssigkristallinen oder
mesogenen Verbindungen, ohne Berücksichtigung der Konzentration
dieser Zusatzstoffe angegeben.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu begren
zen. Vor- und nachstehend bedeuten Prozentangaben Gewichtsprozent. Alle
Temperaturen sind in Grad Celsius angegeben.
Δε bedeutet dielektrische Anisotropie (1 kHz, 20°C), mit Δε = ε|| - ε┴, wobei
ε|| die Dielektrizitätskonstante parallel zu den Moleküllängsachsen und ε┴
die Dielektrizitätskonstante senkrecht hierzu bezeichnet. Δn bedeutet
optische Anisotropie (589 nm, 20°C) und n0 den Brechungsindex. Die
Rotationsviskosität γ1 (mPa.s) wurden jeweils bei 20°C bestimmt.
γ1, Δn, Δε sowie die Klärpunkte (Klp) werden in der Regel durch Extra
polation aus flüssigkristallinen Mischungen erhalten, die zu 10% aus der
jeweiligen erfindungsgemäßen Verbindung und zu 90% aus dem
kommerziell erhältlichen Flüssigkristall ZLI 4792 (Fa. Merck, Darmstadt)
bestehen.
"Übliche Aufarbeitung" bedeutet: man gibt gegebenenfalls Wasser hinzu,
stellt, falls erforderlich, je nach Konstitution des Endprodukts auf pH-Werte
zwischen 1 und 11 ein, extrahiert mit einem geeigneten Lösungsmittel,
beispielsweise Dichlormethan, Diethylether, Methyl-tert.-butylether oder
Toluol, trennt ab, trocknet die organische Phase, dampft ein und reinigt das
Produkt durch Destillation unter reduziertem Druck oder Kristallisation und/oder
Chromatographie.
Vorstehend und nachfolgend werden folgende Abkürzungen verwendet:
BuLi = n-Butyllithium
dppf = 1,1'-Bisdiphenylphosphino-ferrocen
LDA = Lithiumdiisopropylamid
THF = Tetrahydrofuran
TMEDA = N,N,N',N'-Tetramethylethylendiamin
BuLi = n-Butyllithium
dppf = 1,1'-Bisdiphenylphosphino-ferrocen
LDA = Lithiumdiisopropylamid
THF = Tetrahydrofuran
TMEDA = N,N,N',N'-Tetramethylethylendiamin
0,441 mol 4,4'-Dimethylbiphenyl (1) und 0,529 mol TMEDA werden
bei 20°C mit 0,529 mol Butyllithium (als 15%ige Lösung in Pentan)
versetzt.
Das Reaktionsgemisch wird anschließend solange unter Rückfluss
bedingungen erwärmt, bis kein Butan mehr entweicht. Nach dem
Abkühlen auf 20°C werden 400 ml THF zugegeben und danach bei
-40°C 0,662 mol Crotylbromid (2) unter ständiger Kühlung
zugetropft. Anschließend wird das Gemisch auf 0°C erwärmt, mit
Wasser versetzt und wie üblich aufgearbeitet.
0,053 mol Ethyl-triphenylphosphoniumbromid (5) werden in 90 ml
THF suspendiert. Zu dieser Suspension werden bei 0 bis 5°C
0,052 mol LDA zugetropft. Anschließend wird hierzu eine Lösung von
0,050 mol der Biphenyl-aldehyd-Verbindung (4) in 180 ml THF bei 0
bis 5°C zugetropft. Nach zweistündigem Rühren bei 20°C wird das
Reaktionsgemisch mit Wasser und halbkonzentrierter Salzsäure
versetzt und wie üblich aufgearbeitet.
0,033 mol des so erhaltenen E/Z-Isomerengemisches des Produkts
(6) werden in 40,7 ml Butyronitril gelöst und 0,016 mol Benzolsulfin
säure-Natriumsalz sowie 16,3 ml Salzsäure (1N) hinzugegeben. Das
Reaktionsgemisch wird über Nacht bei 90°C unter Rückflussbe
dingungen erwärmt. Nach dem Abkühlen wird Heptan und Wasser
zugegeben und wie üblich aufgearbeitet unter Erhalt eines im
wesentlichen E-isomerenreinen Produkts (6).
Folgende Werte werden für Produkt (6) gemessen:
Klp = 40,1°C, Δε = 2,2, Δn = 0,1990, γ1 = 27
Klp = 40,1°C, Δε = 2,2, Δn = 0,1990, γ1 = 27
Klp = 1,0°C, Δε = 1,4, Δn = 0,1805, γ1 = 19
Klp = -19,3°C, Δε = 0,1, Δn = 0,1570, γ1 = 18
Die erfindungsgemäße Verbindung (6) weist gegenüber den Verbindungen
(1V) und (2V) einen wesentlich höheren Klärpunkt bei gleichzeitig
vorteilhaft höheren Werten für die optische und die dielektrische
Anisotropie auf.
In analoger Anwendung der Ausführungsbeispiele sowie der in den
Reaktionsschemata 1 bis 3 dargestellten Synthesewege werden folgende
erfindungsgemäße Verbindungen erhalten.
Claims (7)
1. 4-Alk-3-enyl-biphenyl-Derivate der Formel I
in der
R1 Alkyl mit 1 bis 15 C-Atomen oder Alkenyl mit 2 bis 15 C- Atomen bedeutet und
p den Wert 0, 1 oder 2 hat.
in der
R1 Alkyl mit 1 bis 15 C-Atomen oder Alkenyl mit 2 bis 15 C- Atomen bedeutet und
p den Wert 0, 1 oder 2 hat.
2. Verbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass R1
Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl oder Heptyl ist.
3. Verbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass R1
3-Butenyl, 3-Pentenyl, 3-Hexenyl, 3-Heptenyl, 5-Hexenyl oder
5-Heptenyl ist.
4. Verbindungen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass p den Wert 0 hat.
5. Flüssigkristallines Medium mit zwei oder mehreren flüssigkristallinen
Komponenten, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine
Verbindung der Formel I nach einem der Ansprüche 1 bis 4 enthält.
6. Optisches Anzeigeelement, dadurch gekennzeichnet, dass es ein
flüssigkristallines Medium nach Anspruch 5 enthält.
7. Elektrooptisches Anzeigeelement, dadurch gekennzeichnet, dass es
als Dielektrikum ein flüssigkristallines Medium nach Anspruch 5
enthält.
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- 2002-04-27 DE DE10218975.7A patent/DE10218975B4/de not_active Expired - Lifetime
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