DE19510892A1 - New liq. crystalline cpds. with nematic, smectic and cholesteric phases - Google Patents
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Abstract
Description
Es ist eine große Anzahl flüssigkristalliner Verbindungen bekannt. Diese erstarren jedoch in der Regel nicht glasartig. Definierte, glasartig erstarrende Verbindungen mit flüssig kristallinen Eigenschaften werden z. B. in der DE-A 37 03 640, der DE-A 38 27 603, der DE-A 38 30 968 sowie in der EP-A-504 660 beschrieben. Gemeinsam ist den in den ersten drei Anmeldungen be schriebenen Verbindungen, daß sie auch aus dem Glaszustand heraus leicht kristallisieren und somit die Orientierung im eingefrore nen Zustand nicht stabil ist. Auch sind im Falle der Kristalli station eventuell eingesetzte Mischungen nicht mehr stabil, da im Kristall die Anforderung an die Moleküle zum Aufbau von Misch kristallen sehr viel strenger ist als die Anforderungen zur Mischbarkeit in einem anisotropen Fluid.It is a large number of liquid crystalline compounds known. As a rule, however, these do not solidify glassy. Defined, glassy solidifying connections with liquid crystalline properties are e.g. B. in DE-A 37 03 640, DE-A 38 27 603, DE-A 38 30 968 and EP-A-504 660 described. Common to those in the first three registrations wrote connections that they also out of the glass state easily crystallize and thus the orientation in the frozen is not stable. Also in the case of the crystalli any mixtures used are no longer stable because Crystallize the demands on the molecules to build mix crystals is much more stringent than the requirements for Miscibility in an anisotropic fluid.
Die in der EP-A-504 660 beschriebenen Verbindungen bilden stabile Gläser aus. Sie weisen ein hohes Dipolmoment parallel zur Mole küllängsachse auf und bilden nematische oder smektische A-Phasen. Aufgrund des Dipolmomentes entlang der Moleküllängsachse orien tieren sich diese Materialien im elektrischen Feld parallel dazu, so daß sie weder ferroelektrische Eigenschaften aufweisen noch eventuell vorhandene helicale Überstrukturen im elektrischen Feld stabil sind.The compounds described in EP-A-504 660 form stable Glasses out. They have a high dipole moment parallel to the mole longitudinal axis and form nematic or smectic A phases. Due to the dipole moment along the molecular axis orien these materials coexist in the electric field, so that they have neither ferroelectric properties nor any helical superstructures in the electrical field are stable.
Es sind weiterhin flüssigkristalline Systeme bekannt, die eine definierte Struktur aufweisen und bei denen mesogene Gruppen über einen Spacer an eine zentrale Einheit gebunden sind z. B. DE-A-40 11 811). Diese Materialien erstarren jedoch nicht glasartig, sondern kristallisieren aufgrund ihrer hohen Symmetrie sehr leicht. Ferner werden in Liquid Crystals 11 (5), 779 (1992) ferroelektrische Flüssigkristalle beschrieben, die über einen Spacer an eine zentrale Einheit gebunden sind. Diese Materialien weisen mesogene Strukturen auf, die gegen thermische Einflüsse sowie auch gegen schwache Säuren oder Basen und gegenüber Wasser instabil sind.Liquid-crystalline systems are also known, the one have defined structure and in which mesogenic groups are bound to a central unit via a spacer e.g. B. DE-A-40 11 811). However, these materials do not solidify glassy, but crystallize due to their high symmetry very easy. Furthermore, in Liquid Crystals 11 (5), 779 (1992) ferroelectric liquid crystals described above a Spacers are bound to a central unit. These materials have mesogenic structures that are resistant to thermal influences as well as against weak acids or bases and against water are unstable.
Wünschenswert für die Anwendung als flüssigkristalline ferro elektrische Materialien wären Verbindungen, die ein Phasenverhal ten aufweisen, bei dem beim Abkühlen die Phasenfolge nematisch, smektisch A und smektisch C durchlaufen wird. Ferner sollten die Materialien, um die Druckempfindlichkeit eines Displays zu ver mindern, hohe Fließviskositäten aufweisen und vor allem auch ge gen schwache Säuren und Basen stabil sein. Erwünscht ist weiter hin auch eine gute Mischbarkeit mit anderen flüssigkristallinen Verbindungen.Desirable for use as a liquid crystalline ferro electrical materials would be connections that have a phase behavior ten, in which the phase sequence nematic during cooling, through smectic A and smectic C. Furthermore, the Materials for verifying the pressure sensitivity of a display reduce, have high flow viscosities and above all ge be stable against weak acids and bases. Further is desired also good miscibility with other liquid crystalline Links.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, neue, flüssig kristalline, glasartig erstarrende Verbindungen zur Verfügung zu stellen, die smektische und nematische Phasen aufweisen, unempfindlich gegen Temperatur- und pH-Schwankungen und gegen Wasser sind und eine hohe Fließviskosität haben.The object of the present invention is therefore to make new, fluid crystalline, glass-like solidifying compounds are available to provide smectic and nematic phases, insensitive to temperature and pH fluctuations and to Are water and have a high flow viscosity.
Die Erfindung betrifft nun entsprechende Verbindungen der all gemeinen Formel IThe invention now relates to corresponding connections of all general formula I
X(-Y-A-Y-M-Y-B)n I,X (-YAYMYB) n I,
in der
X ein aliphatischer, aromatischer Alkenyl-, Alkinyl-, oder
cycloaliphatischer Rest
n eine der Zahlen von 2, 4 oder 5, die Symbole
Y unabhängig voneinander eine direkte Bindung, -COO-, -OCO-,
-O-, -CONH-, oder -CON(R)- mit R = C₁ bis C₄ Alkyl,
A ein Spacer,
M eine mesogene Gruppe und
B eine Seitenkette sind.in the
X is an aliphatic, aromatic alkenyl, alkynyl or cycloaliphatic radical
n one of the numbers 2, 4 or 5, the symbols
Y independently of one another a direct bond, -COO-, -OCO-, -O-, -CONH-, or -CON (R) - with R = C₁ to C₄ alkyl,
A a spacer,
M is a mesogenic group and
B are a side chain.
Reste X sind beispielsweise:
alkylen,Residues X are for example:
alkylene,
oder gegebenenfalls durch O, NH oder NR unterbrochener alkylen; einzelne alkylen-Reste sind z. B.or alkylene optionally interrupted by O, NH or NR; individual alkylene residues are e.g. B.
mit p = 1 bis 20, vorzugsweise 1 bis 10. R hat dabei die ange ebene Bedeutung.with p = 1 to 20, preferably 1 to 10. R has the level meaning.
Von den Resten Y sind insbesondere -OCO-, -O- und -COO- bevor zugt.Of the radicals Y are in particular -OCO-, -O- and -COO- before moves.
Als Spacer können alle für diesen Zweck bekannten Gruppen ver wendet werden; üblicherweise sind die Spacer über Ester- oder Ethergruppen oder eine direkte Bindung mit X verknüpft. Die Spacer enthalten in der Regel 2 bis 30, vorzugsweise 2 bis 12 und insbesondere 6 bis 12 C-Atome und können in der Kette z. B. durch O, D, S, NH oder NCH₃ unterbrochen sein. Als Substituenten für die Spacerkette kommen dabei noch Fluor, Chlor, Brom, Cyan, Methyl oder Ethyl in Betracht.All groups known for this purpose can be used as spacers be applied; The spacers are usually via ester or Ether groups or a direct bond linked to X. The Spacers generally contain 2 to 30, preferably 2 to 12 and especially 6 to 12 carbon atoms and can in the chain, for. B. by O, D, S, NH or NCH₃ be interrupted. As a substituent for the Spacer chains come with fluorine, chlorine, bromine, cyan, methyl or ethyl.
Repräsentative Spacer sind beispielsweise:Representative spacers are for example:
wobei
m 1 bis 3 und
p 1 bis 12 sind.in which
m 1 to 3 and
p are 1 to 12.
Als Reste M können wiederum die bekannten mesogenen Gruppen ver wendet werden. Insbesondere kommen aromatische oder hetero aromatische Gruppen enthaltende Reste in Betracht. Die mesogenen Reste entsprechen insbesondere der Formel IIIThe known mesogenic groups can in turn be used as residues M. be applied. In particular come aromatic or hetero radicals containing aromatic groups into consideration. The mesogenic Residues correspond in particular to formula III
(-T-Y¹)r-T III,(-T-Y¹) r -T III,
in der die Reste
unabhängig voneinander ein Aromat oder Heteroaromat,
Y¹ unabhängig voneinander O, COO, OCO, CH₂O, OCH₂, CH=N oder N=CH
oder eine direkte Bindung und
r 1 bis 3 sind.
in which the leftovers
independently of one another an aromatic or heteroaromatic,
Y¹ are independently O, COO, OCO, CH₂O, OCH₂, CH = N or N = CH or a direct bond and
r are 1 to 3.
Vorzugsweise ist r 1 oder 2.R is preferably 1 or 2.
Die Reste T sind in der Regel aromatisch carbocyclische oder heterocyclische, gegebenenfalls durch Fluor, Chlor, Brom, Cyan, Hydroxy oder Nitro substituierte Ringsysteme, die z. B. folgenden Grundstrukturen entsprechen:The radicals T are generally aromatic or carbocyclic heterocyclic, optionally by fluorine, chlorine, bromine, cyano, Hydroxy or nitro substituted ring systems which, for. B. following Basic structures correspond to:
Besonders bevorzugt sind als mesogene Gruppen M z. B.:Particularly preferred as mesogenic groups M z. B .:
Seitenketten B sind beispielsweise C₂- bis C₃₀-Alkyl oder -Alkenyl, vorzugsweise C₂- bis C₁₁-Alkyl, wobei die Reste linear oder verzweigt, ein- oder mehrfach durchSide chains B are, for example, C₂ to C₃₀ alkyl or -Alkenyl, preferably C₂ to C₁₁ alkyl, the radicals being linear or branched through one or more times
unterbrochen und durch Phenyl, Fluor, Chlor, Brom, Dyan oder Hydroxy substituiert sein können.interrupted and by phenyl, fluorine, chlorine, bromine, Dyan or hydroxy can be substituted.
Einzelne Reste B sind z. B. C₂H₅, C₃H₇, C₄H₉, C₅H₁₁, C₆H₁₃, C₇H₁₅, C₈H₁₇, C₉H₁₉, C₁₀H₂, C₁₁H₂₃, C₁₂H₂₅,Individual residues B are z. B. C₂H₅, C₃H₇, C₄H₉, C₅H₁₁, C₆H₁₃, C₇H₁₅, C₈H₁₇, C₉H₁₉, C₁₀H₂, C₁₁H₂₃, C₁₂H₂₅,
Chirale Seitenketten B sind z. B.:Chiral side chains B are e.g. B .:
wobei R¹ ein C₁- bis C₁₂-Alkylrest, der chiral oder achiral sein kann und R² ein Rest R¹, Fluor oder Chlor sind.wherein R¹ is a C₁ to C₁₂ alkyl radical, the chiral or achiral can and R² is a radical R¹, fluorine or chlorine.
Bevorzugte Reste R¹ sind z. B.:Preferred radicals R 1 are e.g. B .:
p ist dabei 1 bis 12.p is 1 to 12.
Zur Herstellung der Verbindungen der Formel I mit dem X benach bartenTo prepare the compounds of formula I with the X adj beard
kann man z. B. Carbonsäurechloride der Formelcan you e.g. B. carboxylic acid chlorides of the formula
X(COCl)w X (COCl) w
mit einer Verbindung der Formelwith a compound of the formula
nach an sich bekannten Methoden umsetzen. Für den dem X benach barten Rest Y=OCO kann man Verbindungen der Formelimplement according to known methods. For the next to the X Beard rest Y = OCO can be compounds of the formula
X(OH)w X (OH) w
mit Verbindungen der Formelwith compounds of the formula
ClOC-A-Y-M-Y-BClOC-A-Y-M-Y-B
analog reagieren lassen. Für Y=O bietet sich die Umsetzung von Hydroxyl mit Halogenalkyl an.react analogously. For Y = O the implementation of Hydroxyl with haloalkyl.
Prinzipielle Herstellungsmethoden sind aus der Literatur bekannt, beispielsweise sei die Umsetzung mit Dicyclohexylcarbodiimid (DCC) zur Herstellung von Estern genannt. Einzelheiten der Umset zungen können den Beispielen entnommen werden, in denen sich An gaben über Teile und Prozente, sofern nichts anderes vermerkt, auf das Gewicht beziehen.Basic manufacturing methods are known from the literature, for example, the reaction with dicyclohexylcarbodiimide (DCC) for the production of esters. Details of implementation tongues can be found in the examples in which An gave about parts and percentages, unless otherwise noted refer to the weight.
Die Verbindungen der Formel I sind flüssigkristallin und können in Abhängigkeit von der Struktur smektische, nematische oder cholesterische Phasen ausbilden. Sie sind für alle Zwecke geeignet, bei denen man üblicherweise flüssigkristalline Ver bindungen verwendet.The compounds of formula I are liquid crystalline and can depending on the structure smectic, nematic or Form cholesteric phases. They are for all purposes suitable, in which usually liquid-crystalline Ver bindings used.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen nehmen eine Zwischenstellung zwischen niedermolekularen und polymeren flüssigkristallinen Ver bindungen ein. Sie sind im Gegensatz zu den Polymeren reprodu zierbar herzustellen, weisen weitgehend einheitliche Struktur auf und haben trotzdem Viskositäten wie die Polymeren.The compounds according to the invention take an intermediate position between low molecular weight and polymeric liquid crystalline Ver bindings. In contrast to the polymers, they are reprodu producible, have largely uniform structure and still have viscosities like the polymers.
Zur Einstellung gewünschter Eigenschaften kann es zweckmäßig sein, Mischungen von Verbindungen der Formel I zu verwenden, wobei diese Mischungen in situ oder durch mechanisches Mischen hergestellt werden können.It can be useful for setting desired properties be to use mixtures of compounds of formula I these mixtures being in situ or by mechanical mixing can be produced.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen eignen sich insbesondere für die Verwendung in Displays sowie zur Herstellung licht reflektierender Schichten. The compounds according to the invention are particularly suitable for use in displays and for producing light reflective layers.
Im folgenden seien einige in den Beispielen durchgängig benutzte Abkürzungen aufgeführt:In the following, some are used throughout the examples Abbreviations listed:
K kristalline Phase
I isotrope Phase
Sc Smektische C-Phase mit ferroelektrischer Anordnung der
Mesogene
Sa Smektische A-Phase
* so gekennzeichnete flüssigkristalline Phasen sind chiral
Z Zentrale Einheit, besteht aus den Resten X und Y
S nicht näher charakterisierte smektische Phase.K crystalline phase
I isotropic phase
S c Smectic C phase with ferroelectric arrangement of the mesogens
S a Smectic A phase
* Liquid-crystalline phases marked in this way are chiral
Z Central unit, consists of the residues X and Y
S unspecified smectic phase.
Die Phasenumwandlungstemperaturen wurden polarisationsmikro skopisch aufgenommen. Die Temperaturkontrolle erfolgte in einem Mettler Mikroskopheiztisch FP80/82. Die spontane Polarisation wurde nach dem Verfahren von Miyasato et al. Jpn. J. Appl. Phys. 22, L230 (1986) bestimmt.The phase transition temperatures became polarization micro scopically recorded. The temperature control was carried out in one Mettler microscope heating table FP80 / 82. The spontaneous polarization was carried out according to the method of Miyasato et al. Jpn. J. Appl. Phys. 22, L230 (1986).
0,02 mal 1,4-Benzoldicarbonsäurechlorid wurden in 150 ml Toluol gelöst und zum Sieden erhitzt. Dann
wurde eine Lösung aus 0,022 mol 2-Heptyl-5-[4-8-Hydroxyoctoxy)-Phenyl-1,3,4-thiadiazol, gelöst in
einem Gemisch aus 50 ml Toluol und 0,2 mol Pyridin innerhalb von einer Stunde zugetropft. Nach erfolg
ter Reaktion wurde zur Trockne eingeengt und säulenchromatografisch gereinigt (Kieselgel, Toluol/Es
sigester:3/1). Anschließend wurde aus Toluol/Ethanol umkristallisiert.
Ausbeute: 13,2 g, 70%
Phasenverhalten: K 117 l.0.02 times 1,4-benzenedicarboxylic acid chloride were dissolved in 150 ml of toluene and heated to boiling. A solution of 0.022 mol of 2-heptyl-5- [4-8-hydroxyoctoxy) phenyl-1,3,4-thiadiazole, dissolved in a mixture of 50 ml of toluene and 0.2 mol of pyridine, was then added dropwise over the course of one hour . After the reaction had taken place, the mixture was concentrated to dryness and purified by column chromatography (silica gel, toluene / ethyl acetate: 3/1). The mixture was then recrystallized from toluene / ethanol.
Yield: 13.2 g, 70%
Phase behavior: K 117 l.
Analog Beispiel 1 wurden die Beispiel 2 bis 14 hergestellt.Examples 2 to 14 were prepared analogously to Example 1.
21,8 g (0,1 mol) Pyremellithsäureanhydrid werden in 150 ml
Dimethylformamid gelöst und auf 110°C temperiert. Unter Rühren
wird eine Lösung von 84.8 g (0.21 mol) 2-Heptyl-5-[4-(8-hydro
xyoctoxy)-phenyl-1,3,4-thiadiazol, gelöst in 50 ml Dimethylform
amid, innerhalb einer halben Stunde zugetropft. Es wird weitere
zwei Stunden bei 110°C gerührt. Danach wird die Reaktionsmischung
vorsichtig unter Rühren mit Wasser gefällt. Das Reaktionsprodukt
wird abgesaugt und in gesättigter Natriumcarbonatlösung aufgenom
men. Ungelöste Bestandteile werden abfiltriert. Das Reaktionspro
dukt wird dann mit verdünnter HCl gefällt, abgesaugt und mit
Ethanol gewaschen. Anschließend wird aus Toluol/Ethanol um
kristallisiert.
Ausbeute: 66,7 g (65%)21.8 g (0.1 mol) of pyremellitic anhydride are dissolved in 150 ml of dimethylformamide and heated to 110 ° C. A solution of 84.8 g (0.21 mol) of 2-heptyl-5- [4- (8-hydro xyoctoxy) phenyl-1,3,4-thiadiazole, dissolved in 50 ml of dimethylform amide, is added dropwise with stirring over the course of half an hour . The mixture is stirred at 110 ° C for a further two hours. The reaction mixture is then carefully precipitated with water while stirring. The reaction product is filtered off and taken up in saturated sodium carbonate solution. Undissolved components are filtered off. The reaction product is then precipitated with dilute HCl, suction filtered and washed with ethanol. It is then recrystallized from toluene / ethanol.
Yield: 66.7 g (65%)
Zur Herstellung des Bissäurechlorides wurden 51,3 g (0,05 mol)
des Reaktionsproduktes aus 15 a mit 100 ml Thionylchlorid ver
setzt und drei Stunden bei 50°C gerührt. Nach Beendigung der Ga
sentwicklung wurde das Thionylchlorid im Vakuum abgezogen und der
Feststoff mit Petrolether gewaschen. Das Säurechlorid wurde an
schließend bei 40°C im Vakuum getrocknet.
Ausbeute: 50,5 g (95%)To prepare the bis acid chloride, 51.3 g (0.05 mol) of the reaction product from 15 a were mixed with 100 ml of thionyl chloride and stirred at 50 ° C. for three hours. After completion of gas development, the thionyl chloride was removed in vacuo and the solid was washed with petroleum ether. The acid chloride was then dried at 40 ° C in a vacuum.
Yield: 50.5 g (95%)
0, 53 g (0,0005 mol) des Säurechlorides werden in 50 ml absolutem
Toluol dispergiert und auf 40°C erwärmt. Zu dieser Lösung wird
eine Lösung aus 0, 44 g (0,0011 mol) 2-Heptyl-5-[4-(8-hydroxyoc
toxy)-phenyl-1,3,4-thiadiazol in 50 ml Toluol und 30 ml Pyridin
zugetropft. Die Reaktion wird dünnschichtchromatografisch ver
folgt. Nach Beendigung der Reaktion wird auf Wasser gefällt und
das Reaktionsgemisch säulenchromatografisch (Kieselgel 60, Tolu
ol/Essigester: 4 : 1) gereinigt.
Ausbeute: 0,57 g (64%)
Phasenverhalten: Sa 87 I (keine Kristallisation bis Raumtemperatur).0.53 g (0.0005 mol) of the acid chloride are dispersed in 50 ml of absolute toluene and heated to 40.degree. A solution of 0.44 g (0.0011 mol) of 2-heptyl-5- [4- (8-hydroxyoxoxy) phenyl-1,3,4-thiadiazole in 50 ml of toluene and 30 ml of pyridine is added to this solution dripped. The reaction is followed by thin layer chromatography. After the reaction has ended, the mixture is precipitated in water and the reaction mixture is purified by column chromatography (silica gel 60, toluene / ethyl acetate: 4: 1).
Yield: 0.57 g (64%)
Phase behavior: S a 87 I (no crystallization up to room temperature).
Analog wurden die folgenden Verbindungen hergestellt:The following connections were made analogously:
Claims (11)
X ein aliphatischer, aromatischer oder Alkenyl-Alkinyl oder cycloaliphatischer Rest,
n eine der Zahlen 2, 4 oder 5, die Symbole
Y unabhängig voneinander eine direkte Bindung, -COO-, -OCO-, -O-, -CONH-, oder -CON(R)- mit R = C₁ bis C₄ Alkyl,
A ein Spacer,
M eine mesogene Gruppe und
B eine Seitenkette sind.1. Liquid-crystalline compounds of the general formula I X (-YAYMYB) n I, in which
X is an aliphatic, aromatic or alkenyl alkynyl or cycloaliphatic radical,
n one of the numbers 2, 4 or 5, the symbols
Y independently of one another a direct bond, -COO-, -OCO-, -O-, -CONH-, or -CON (R) - with R = C₁ to C₄ alkyl,
A a spacer,
M is a mesogenic group and
B are a side chain.
T unabhängig voneinander ein Aromat oder Heteroaromat,
Y¹ unabhängig voneinander O, COO, OCO, CH₂O, OCH₂, CH=N oder N=CH oder eine direkte Bindung und
r 1 bis 3 sind.5. Liquid crystalline compounds of general formula I according to claim 1 with M equal to (T-Y¹) r -T, in which the radicals
T independently of one another an aromatic or heteroaromatic,
Y¹ are independently O, COO, OCO, CH₂O, OCH₂, CH = N or N = CH or a direct bond and
r are 1 to 3.
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1995110892 Withdrawn DE19510892A1 (en) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | New liq. crystalline cpds. with nematic, smectic and cholesteric phases |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19510892A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006347893A (en) * | 2005-06-13 | 2006-12-28 | Hirosaki Univ | New t type compound and liquid crystal composition containing the same compound |
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1995
- 1995-03-24 DE DE1995110892 patent/DE19510892A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006347893A (en) * | 2005-06-13 | 2006-12-28 | Hirosaki Univ | New t type compound and liquid crystal composition containing the same compound |
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Legal Events
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8130 | Withdrawal |