DE19957205A1 - Acetylen-Derivate und flüssigkristallines Medium - Google Patents
Acetylen-Derivate und flüssigkristallines MediumInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft Acetylen-Derivate der Formel I DOLLAR F1 worin n, m, R·1·, R·2·, X·1·, X·2·, X·3·, X·4·, Z·1·, Z·2·, A·1·, A·2·, Q, Y·1· und Y·2· die angegebene Bedeutung aufweisen.
Description
Die Erfindung betrifft neue Acetylen-Derivate der Formel I
worin
R1, R2 unabhängig voneinander H, -CN, -F, -OCHF2, -OCF3, -OCHFCF3, -OCH2CF3 oder -OCF2CF3, einen unsubsti tuierten, einen mindestens einfach durch Halogen oder CN substituierten Alkylrest mit 1-12 C-Atomen, worin auch eine oder mehrere CH2-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O- oder -CH=CH- so ersetzt sein können, daß Heteroatome nicht direkt verbunden sind.
X1, X2, X3, X4 jeweils unabhängig voneinander H oder -C∼C-R3 in axialer Position, wobei zumindest eine der Gruppen X1, X2, X3 und X4 nicht die Bedeutung H aufweist,
R3 H, Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen, Cl, CN, SF5 oder CF3, Q -CH2- oder -O-,
Y1, Y2 unabhängig voneinander C oder Si,
A1, A2 unabhängig voneinander einen unsubstituierten oder durch F oder CN substituierten trans-1,4-Cyclohexylenrest, worin auch eine oder mehrere nicht benachbarte CH2-Gruppen durch -O- und/oder -S- ersetzt sein können oder
R1, R2 unabhängig voneinander H, -CN, -F, -OCHF2, -OCF3, -OCHFCF3, -OCH2CF3 oder -OCF2CF3, einen unsubsti tuierten, einen mindestens einfach durch Halogen oder CN substituierten Alkylrest mit 1-12 C-Atomen, worin auch eine oder mehrere CH2-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O- oder -CH=CH- so ersetzt sein können, daß Heteroatome nicht direkt verbunden sind.
X1, X2, X3, X4 jeweils unabhängig voneinander H oder -C∼C-R3 in axialer Position, wobei zumindest eine der Gruppen X1, X2, X3 und X4 nicht die Bedeutung H aufweist,
R3 H, Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen, Cl, CN, SF5 oder CF3, Q -CH2- oder -O-,
Y1, Y2 unabhängig voneinander C oder Si,
A1, A2 unabhängig voneinander einen unsubstituierten oder durch F oder CN substituierten trans-1,4-Cyclohexylenrest, worin auch eine oder mehrere nicht benachbarte CH2-Gruppen durch -O- und/oder -S- ersetzt sein können oder
Z1, Z2 jeweils unabhängig voneinander -CO-O-, -O-CO-, -CH2O-,
-O-, -O-CH2-, -CH2CHr, -CH=CH- oder eine Einfachbindung
und
n, m unabhängig voneinander 0, 1, 2 oder 3,
wobei
m + n 1, 2, 3 oder 4
bedeutet.
und
n, m unabhängig voneinander 0, 1, 2 oder 3,
wobei
m + n 1, 2, 3 oder 4
bedeutet.
Die Erfindung betrifft außerdem die Verwendung der Verbindungen der
Formel 1 als Komponenten flüssigkristalliner Medien sowie Flüssigkristall-
und elektrooptische Anzeigeelemente, die die erfindungsgemäßen
flüssigkristallinen Medien enthalten.
Die Verbindungen der Formel I weisen häufig einen geringen positiven
oder negativen Wert der dielektrischen Anisotropie auf und können als
Komponenten flüssigkristalliner Medien verwendet werden, insbesondere
für Displays, die auf dem Prinzip der verdrillten Zelle, dem Guest-Host-
Effekt, dem Effekt der Deformation aufgerichteter Phasen DAP oder ECB
(Electrically controlled birefringence) oder dem Effekt der dynamischen
Streuung beruhen.
Die bisher für diesen Zweck eingesetzten Substanzen haben stets
gewisse Nachteile, beispielsweise zu geringe Stabilität gegenüber der
Einwirkung von Wärme, Licht oder elektrischen Feldern, ungünstige
elastische und/oder dielektrische Eigenschaften.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, neue stabile flüssigkristalline
oder mesogene Verbindungen mit besonders kleiner optischer
Anisotropie Δn und negativer oder positiver dielektrischen Anisotropie
aufzufinden, die als Komponenten flüssigkristalliner Medien,
insbesondere für TFT- und STN-Displays, geeignet sind.
Es wurde nun gefunden, daß die Verbindungen der Formel I vorzüglich
als Komponenten flüssigkristalliner Medien geeignet sind. Mit ihrer Hilfe
lassen sich stabile flüssigkristalline Medien, insbesondere geeignet für
TFT- oder STN-Displays, erhalten. Die neuen Verbindungen zeichnen
sich vor allem durch eine hohe thermische Stabilität aus, die für eine
hohe "holding ratio" vorteilhaft ist und zeigen günstige Werte der Klär
punkte. Die Verbindungen der Formel I weisen bei einer reduzierten
Temperatur von 0.9 und einer Wellenlänge von 589 nm einen Wert für
die optische Anisotropie Δn von < 0,03 vorzugsweise von < 0.02 auf,
der auf einen besonders großen Wert von n┴ zurückgeht.
Hierbei ist die reduzierte Temperatur wie folgt definiert:
Flüssigkristalline Medien mit sehr kleinen Werten der optischen Aniso
tropie sind insbesondere für reflektive und transflektive Anwendungen
von Bedeutung, d. h. solche Anwendungen, bei denen das jeweilige
LCD keine oder nur unterstützende Hintergrundbeleuchtung erfährt.
Geringe Werte des Δn werden durch Verwendung von Substituenten X1,
X2, X3 und/oder X4 mit möglichst hoher Polarisierbarkeit erreicht. Auf
grund des kleinen Volumens der Gruppen X1, X2, X3 und X4 werden die
übrigen LC-Eigenschaften wie Klärpunkt und Viskosität von flüssig
kristallinen Mischungen, die mit den erfindungsgemäßen Verbindungen
versetzt werden, nur relativ gering beeinträchtigt.
Mit der Bereitstellung von Verbindungen der Formel I 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 Anwendungs
bereich. In Abhängigkeit von der Auswahl der Substituenten können diese
Verbindungen als Basismaterialien dienen, aus denen flüssigkristalline
Medien 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 um dessen Schwellenspannung und/oder dessen
Viskosität zu optimieren. Durch Zusatz der Verbindungen der Formel I zu
flüssigkristallinen Dielektrika lassen sich Δn-Werte solcher Medien deutlich
reduzieren.
Die Bedeutung der Formel I schließt alle Isotope der in den Verbindungen
der Formel I gebundenen chemischen Elemente ein. In enantiomeren
reiner oder -angereicherter Form eignen sich die Verbindungen der Formel
I auch als chirale Dotierstoffe und generell zur Erzielung chiraler Meso
phasen.
Die Verbindungen der Formel I sind in reinem Zustand farblos und bilden
flüssigkristalline Mesophasen in einem für die elektrooptische Verwendung
günstig gelegenen Temperaturbereich. Chemisch, thermisch und gegen
Licht sind sie stabil.
Gegenstand der Erfindung sind somit die Verbindungen der Formel I sowie
die Verwendung dieser Verbindungen als Komponenten flüssigkristalliner
Medien. Gegenstand der Erfindung sind ferner flüssigkristalline Medien mit
einem Gehalt an mindestens einer Verbindung der Formel I sowie Flüssig
kristallanzeigeelemente, insbesondere elektrooptische Anzeigeelemente,
die derartige Medien enthalten.
Vor- und nachstehend haben n, m, R1, R2, R3, X1, X2, X3, X4, Z1, Z2, A1 A2,
Q, Y1 und Y2 die angegebene Bedeutung, sofern nicht ausdrücklich etwas
anderes vermerkt ist. Kommt der Rest X1 mehrfach vor, so kann er gleiche
oder verschiedene Bedeutungen annehmen. Dasselbe gilt für alle anderen
mehrfach auftretenden Gruppen.
Der Einfachheit halber bedeuten im folgenden Cyc einen Cyclohexan-
1,4-diylrest oder einen 1- oder 4-Silacyclohexan-1,4-diylrest, Dio einen 1,3-
Dioxan-2,5-diylrest, Dit einen 1,3-Dithian-2,5-diylrest, einen Bicyclo-(2,2,2)-
octylenrest, wobei Cyc unsubstituiert oder ein- oder mehrfach durch F oder
CN substituiert sein kann.
W bedeutet das folgende Strukturelement:
worin X1, X2, X3, X4, Q, Y1, Y2 und Z2 die oben angegebene Bedeutung
aufweisen und p 0, 1, 2 oder 3 bedeutet.
Bevorzugte Bedeutungen der Gruppe W geben die Teilformeln W1 bis W7
wieder:
worin Z2 und R3 die oben angegebene Bedeutung aufweisen.
Formel I umfaßt die bevorzugten Verbindungen der Teilformeln Ia1 bis
Ia12, die neben der Gruppe W einen sechsgliedrigen Ring enthalten:
R1-W-Cyc-R2 | Ia1 |
R1-W-CH2CH2-Cyc-R2 | Ia2 |
R1-W-COO-Cyc-R2 | Ia3 |
R1-W-Dio-R2 | Ia4 |
R1-W-CH2CH2-Dio-R2 | Ia5 |
R1-W-COO-Dio-R2 | Ia6 |
R1-Cyc-W-R2 | Ia7 |
R1-Dio-W-R2 | Ia8 |
R1-Cyc-CH2CH2-W-R2 | Ia9 |
R1-Dio-CH2CH2-W-R2 | Ia10 |
R1-Cyc-COO-W-R2 | Ia11 |
R1-Dio-COO-W-R2 | Ia12 |
ferner die ebenfalls bevorzugten Verbindungen der Teilformeln Ib1 bis
Ib72, die zusätzlich zur Gruppe W zwei sechsgliedrige Ringe enthalten:
R1-Cyc-Cyc-W-R2 | Ib1 |
R1-Dio-Cyc-W-R2 | Ib2 |
R1-Cyc-CH2CH2-Cyc-W-R2 | Ib3 |
R1-Dio-CH2CH2-Cyc-W-R2 | Ib4 |
R1-Cyc-COO-Cyc-W-R2 | Ib5 |
R1-Dio-COO-Cyc-W-R2 | Ib6 |
R1-Cyc-Dio-W-R2 | Ib7 |
R1-Dio-Dio-W-R2 | Ib8 |
R1-Cyc-CH2CH2-Dio-W-R2 | Ib9 |
R1-Dio-CH2CH2-Dio-W-R2 | Ib10 |
R1-Cyc-COO-Dio-W-R2 | Ib11 |
R1-Dio-COO-Dio-W-R2 | Ib12 |
R1-Cyc-Cyc-CH2CH2-W-R2 | Ib13 |
R1-Dio-Cyc-CH2CH2-W-R2 | Ib14 |
R1-Cyc-Dio-CH2CH2-W-R2 | Ib15 |
R1-Dio-Dio-CH2CH2-W-R2 | Ib16 |
R1-Cyc-Cyc-COO-W-R2 | Ib17 |
R1-Dio-Cyc-COO-W-R2 | Ib18 |
R1-Cyc-Dio-COO-W-R2 | Ib19 |
R1-Dio-Dio-COO-W-R2 | Ib20 |
R1-Cyc-W-Cyc-R2 | Ib21 |
R1-Dio-W-Cyc-R2 | Ib22 |
R1-Cyc-CH2CH2-W-Cyc-R2 | Ib23 |
R1-Dio-CH2CH2-W-Cyc-R2 | Ib24 |
R1-Cyc-COO-W-Cyc-R2 | Ib25 |
R1-Dio-COO-W-Cyc-R2 | Ib26 |
R1-Cyc-W-CH2CH2-Cyc-R2 | Ib27 |
R1-Dio-W-CH2CH2-Cyc-R2 | Ib28 |
R1-Cyc-W-COO-Cyc-R2 | Ib29 |
R1-Dio-W-COO-Cyc-R2 | Ib30 |
R1-Cyc-W-Dio-R2 | Ib31 |
R1-Dio-W-Dio-R2 | Ib32 |
R1-Cyc-CH2CH2-W-Dio-R2 | Ib33 |
R1-Dio-CH2CH2-W-Dio-R2 | Ib34 |
R1-Cyc-COO-W-Dio-R2 | Ib35 |
R1-Dio-COO-W-Dio-R2 | Ib36 |
R1-Cyc-W-CH2CH2 Dio-R2 | Ib37 |
R1-Dio-W-CH2CH2-Dio-R2 | Ib38 |
R1-Cyc-W-COO-Dio-R2 | Ib39 |
R1-Dio-W-COO-Dio-R2 | Ib40 |
R1-W-Cyc-Cyc-R2 | Ib41 |
R1-W-CH2CH2 Cyc-Cyc-R2 | Ib42 |
R1-W-COO-Cyc-Cyc-R2 | Ib43 |
R1-W-Dio-Cyc-R2 | Ib44 |
R1-W-CH2CH2-Dio-Cyc-R2 | Ib45 |
R1-W-COO-Dio-Cyc-R2 | Ib46 |
R1-W-Cyc-CH2CH2-Cyc-R2 | Ib47 |
R1-W-Dio-CH2CH2-Cyc-R2 | Ib48 |
R1-W-Cyc-COO-Cyc-R2 | Ib49 |
R1-W-Dio-COO-Cyc-R2 | Ib50 |
R1-W-Cyc-Dio-R2 | Ib51 |
R1-W-CH2CH2-Cyc-Dio-R2 | Ib52 |
R1-W-COO-Cyc-Dio-R2 | Ib53 |
R1-W-Dio-Dio-R2 | Ib54 |
R1-W-CH2CH2 Dio-Dio-R2 | Ib55 |
R1-W-COO-Dio-Dio-R2 | Ib56 |
R1-W-Cyc-CH2CH2-Dio-R2 | Ib57 |
R1-W-Dio-CH2CH2-Dio-R2 | Ib58 |
R1-W-Cyc-COO-Dio-R2 | Ib59 |
R1-W-Dio-COO-Dio-R2 | Ib60 |
R1-Cyc-CH2CH2-W-CH2CH2-Cyc-R2 | Ib61 |
R1-Dio-CH2CH2-W-CH2CH2-Cyc-R2 | Ib62 |
R1-Cyc-CH2CH2-W-CH2CH2-Dio-R2 | Ib63 |
R1-Dio-CH2CH2-W-CH2CH2-Dio-R2 | Ib64 |
R1-Cyc-CH2CH2-Cyc-CH2CH2-W-R2 | Ib65 |
R1-Dio-CH2CH2-Cyc-CH2CH2-W-R2 | Ib66 |
R1-Cyc-CH2CH2-Dio-CH2CH2-W-R2 | Ib67 |
R1-Dio-CH2CH2-Dio-CH2CH2-W-R2 | Ib68 |
R1-W-CH2CH2-Cyc-CH2CH2-Cyc-R2 | Ib69 |
R1-W-CH2CH2 Dio-CH2CH2-Cyc-R2 | Ib70 |
R1-W-CH2CH2-Cyc-CH2CH2-Dio-R2 | Ib71 |
R1-W-CH2CH2-Dio-CH2CH2-Dio-R2 | Ib72 |
sowie die bevorzugten Verbindungen der Teilformeln ic1 bis Ic55, die
neben der Gruppe W drei sechsgliedrige Ringe enthalten:
R1-W-Cyc-Cyc-Cyc-R2 | Ic1 |
R1-W-CH2CH2 Cyc-Cyc-Cyc-R2 | Ic2 |
R1-W-Dio-Cyc-Cyc-R2 | Ic3 |
R1-W-CH2CH2-Dio-Cyc-Cyc-R2 | Ic4 |
R1-W-Cyc-CH2CH2-Cyc-Cyc-R2 | Ic5 |
R1-W-Dio-CH2CH2-Cyc-Cyc-R2 | Ic6 |
R1-W-Cyc-Cyc-CH2CH2-Cyc-R2 | Ic7 |
R1-W-Dio-Cyc-CH2CH2-Cyc-R2 | Ic8 |
R1-W-Cyc-Dio-Cyc-R2 | Ic9 |
R1-W-CH2CH2-Cyc-Dio-Cyc-R2 | Ic10 |
R1-W-Dio-Dio-Cyc-R2 | Ic11 |
R1-W-CH2CH2-Dio-Dio-Cyc-R2 | Ic12 |
R1-W-Cyc-CH2CH2-Dio-Cyc-R2 | Ic13 |
R1-W-Dio-CH2CH2-Dio-Cyc-R2 | Ic14 |
R1-W Cyc-Dio-CH2CH2-Cyc-R2 | Ic15 |
R1-Cyc-Dio-CH2CH2-Cyc-W-R2 | Ic16 |
R1-Dio-Dio-CH2CH2-Cyc-W-R2 | Ic17 |
R1-Cyc-Cyc-Cyc-CH2CH2-W-R2 | Ic18 |
R1-Dio-Cyc-Cyc-CH2CH2-W-R2 | Ic19 |
R1-Cyc-Dio-Cyc-CH2CH2-W-R2 | Ic20 |
R1-Dio-Dio-Cyc-CH2CH2-W-R2 | Ic21 |
R1-Cyc-Cyc-Dio-W-R2 | Ic22 |
R1-Dio-Cyc-Dio-W-R2 | Ic23 |
R1-Cyc-CH2CH2-Cyc-Dio-W-R2 | Ic24 |
R1-Dio-CH2CH2-Cyc-Dio-W-R2 | Ic25 |
R1-Cyc-Dio-Dio-W-R2 | Ic26 |
R1-Dio-Dio-Dio-W-R2 | Ic27 |
R1-Cyc-CH2CH2-Dio-Dio-W-R2 | Ic28 |
R1-Dio-CH2CH2 Dio-Dio-W-R2 | Ic29 |
R1-Cyc-Cyc-CH2CH2 Dio-W-R2 | Ic30 |
R1-Dio-Cyc-CH2CH2-Dio-W-R2 | Ic31 |
R1-Cyc-CH2CH2 Dio-W-Dio-R2 | Ic32 |
R1-Dio-CH2CH2-Dio-W-Dio-R2 | Ic33 |
R1-Cyc-Cyc-CH2CH2-W-Dio-R2 | Ic34 |
R1-Dio-Cyc-CH2CH2-W-Dio-R2 | Ic35 |
R1-Cyc-Dio-CH2CH2-W-Dio-R2 | Ic36 |
R1-Dio-Dio-CH2CH2-W-Dio-R2 | Ic37 |
R1-Cyc-Cyc-W-CH2CH2-Dio-R2 | Ic38 |
R1-Dio-Cyc-W-CH2CH2-Dio-R2 | Ic39 |
R1-Cyc-Dio-W-CH2CH2-Dio-R2 | Ic40 |
R1-Dio-Dio-W-CH2CH2-Dio-R2 | Ic41 |
R1-Cyc-W-Dio-CH2CH2-Cyc-R2 | Ic42 |
R1-Dio-W-Dio-CH2OH2-Cyc-R2 | Ic43 |
R1-Cyc-W-Cyc-Dio-R2 | Ic44 |
R1-Dio-W-Cyc-Dio-R2 | Ic45 |
R1-Cyc-CH2CH2-W-Cyc-Dio-R2 | Ic46 |
R1-Dio-CH2CH2-W-Cyc-Dio-R2 | Ic47 |
R1-Cyc-W-CH2CH2-Cyc-Dio-R2 | Ic48 |
R1-Dio-W-CH2CH2-Cyc-Dio-R2 | Ic49 |
R1-Cyc-W-Cyc-CH2CH2-Dio-R2 | Ic50 |
R1-Dio-W-Cyc-CH2CH2-Dio-R2 | Ic51 |
R1-Cyc-W Dio-Dio-R2 | Ic52 |
R1-Dio-W-Dio-Dio-R2 | Ic53 |
R1-Cyc-CH2CH2-W-Dio-Dio-R2 | Ic54 |
R1-DioCH2CH2-W-Dio-Dio-R2 | Ic55 |
worin R1
, R2
, Cyc, Dio und W die oben angegebene Bedeutung aufweisen.
Verbindungen der Formel I sind bevorzugt, die keine isolierten oder
aromatischen C,C-Doppelbindungen aufweisen.
R1 und R2 bedeuten bevorzugt unabhängig voneinander -CN, F, OCF3,
CF3, geradkettiges Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 10 C-Atomen, insbesondere
F, OCF3, Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 7 C-Atomen.
In bevorzugten Verbindungen der Formel I nimmt X1, X2, X3 und/oder X4
die Bedeutung -C∼CH, -C∼C-Alkyl, -C∼C-Cl oder -C∼C-CN an.
In besonders bevorzugten Verbindungen der Formel I bedeuten X3 und X4
gleichzeitig H.
Weiterhin sind solche Verbindungen der Formel I bevorzugt, in denen nur
eine der Gruppen X1, X2, X3 oder X4 nicht die Bedeutung H aufweist.
-C∼C-Alkyl bedeutet bevorzugt -C∼C-CH3, oder -C∼C-C2H5, insbesondere
-C∼CH3.
A1 und/oder A2 bedeuten bevorzugt Cyc oder Dio.
Bevorzugt sind auch Verbindungen der Formel I sowie aller Teilformeln, in
denen A1 und/oder A2 ein- oder zweifach durch F oder CN substituiertes
Cyclohexan-1,4-diyl bedeutet.
Vorzugsweise bedeutet A1 und/oder A2
m und n sind vorzugsweise 0, 1 oder 2, insbesondere 0 oder 1. m + n ist
bevorzugt 1 oder 2.
Z1, und Z2 bedeuten unabhängig voneinander bevorzugt -CH2CH2-, -COO-,
-OOC- oder eine Einfachbindung, insbesondere bevorzugt eine
Einfachbindung oder -CH2-CH2-.
Verbindungen der Formel I sind bevorzugt, in denen R1 und R2 gleichzeitig
Alkyl oder Alkoxy mit 1 bis 10 C-Atomen bedeuten.
Weiterhin sind Verbindungen der Formel I bevorzugt, worin Y1 oder Y2 das
Kohlenstoffatom bedeuten. Verbindungen der Formel I, die nicht mehr als
einen Dioxanring enthalten, stellen ebenfalls eine bevorzugte
Ausführungsform der Erfindung dar.
Insbesondere sind ferner die Verbindungen der Formel I1 bis I21 der
folgenden Gruppe bevorzugt:
worin R1, R2, R3, Z1, und Z2 die oben angegebene Bedeutung aufweisen.
Falls R1 und/oder R2 in den vor- und nachstehenden Formeln einen
Alkylrest bedeutet, so kann dieser geradkettig oder verzweigt sein.
Vorzugsweise ist er geradkettig, hat 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 C-Atome und
bedeutet demnach bevorzugt Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl oder
Heptyl, ferner Methyl, Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl, Dodecyl, Tridecyl,
Tetradecyl oder Pentadecyl.
Falls R1 und/oder R2 einen Alkylrest bedeutet, in dem eine CH2-Gruppe
durch -O- ersetzt ist, so kann dieser geradketig oder verzweigt sein.
Vorzugsweise ist er geradkettig und hat 1 bis 10 C-Atome. Bevorzugt ist
die erste CH2 Gruppe dieses Alkylrestes durch -O- ersetzt, so daß der
Rest R1 die Bedeutung Alkoxy erhält und vorzugsweise Methoxy, Ethoxy,
Propoxy, Butoxy, Pentyloxy, Hexyloxy, Heptyloxy, Octyloxy, Nonyloxy
bedeutet.
Weiterhin kann auch eine CH2-Gruppe an anderer Stelle durch -O- ersetzt
sein, so daß der Rest R1 und/oder R2 vorzugsweise geradkettiges 2-Oxa
propyl (= Methoxymethyl), 2-(= Ethoxymethyl) oder 3-Oxabutyl
(= 2-Methoxyethyl), 2-, 3- oder 4-Oxapentyl, 2-, 3-, 4- oder 5-Oxahexyl, 2-,
3-, 4-, 5- oder 6-Oxaheptyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- oder 7-Oxaoctyl, 2-, 3-,4-, 5-,
6-, 7- oder 8-Oxanonyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- oder 9-Oxadecyl bedeutet.
Falls R1 und/oder R2 einen Alkenylrest bedeutet, so kann dieser gerad
kettig oder verzweigt sein. Vorzugsweise ist er geradkettig und hat 2 bis
10 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, Oct-1-,
2-, 3-, 4-, 5-, 6- oder Oct-7-enyl, Non-1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- oder
Non-8-enyl, Dec-1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- oder Dec-9-enyl.
Besonders bevorzugt bedeutet R1 und/oder R2 einen Alkenylrest aus der
folgenden Gruppe:
Falls R1 und/oder R2 einen Alkenyloxyrest bedeutet, so kann dieser
geradkettig oder verzweigt sein. Vorzugsweise ist er geradkettig und hat 2
bis 10 C-Atome. Er bedeutet besonders bevorzugt einen Rest der
folgenden Gruppe:
Falls R1 und/oder R2 einen Alkylrest bedeutet, in dem eine CH2-Gruppe
durch -O- und eine durch -CO- ersetzt ist, so sind diese bevorzugt
benachbart. Somit beeinhalten diese eine Acyloxygruppe -CO-O- oder
eine Oxycarbonylgruppe -O-CO-. Vorzugsweise sind diese geradkettig und
haben 2 bis 6 C-Atome.
Sie bedeuten demnach besonders Acetyloxy, Propionyloxy, Butyryloxy,
Pentanoyloxy, Hexanoyloxy, Acetyloxymethyl, Propionyloxymethyl,
Butyryloxymethyl, Pentanoyloxymethyl, 2-Acetyloxyethyl, 2-Propionyl
oxyethyl, 2-Butyryloxyethyl, 3-Acetyloxypropyl, 3-Propionyloxypropyl,
4-Acetyloxybutyl, Methoxycarbonyl, Ethoxycarbonyl, Propoxycarbonyl,
Butoxycarbonyl, Pentoxycarbonyl, Methoxycarbonylmethyl, Ethoxy
carbonylmethyl, Propoxycarbonylmethyl, Butoxycarbonylmethyl,
2-(Methoxycarbonyl)ethyl, 2-(Ethoxycarbonyl)ethyl, 2-(Propoxy
carbonyl)ethyl, 3-(Methoxycarbonyl)propyl, 3-(Ethoxycarbonyl)propyl,
4-(Methoxycarbonyl)butyl.
Falls R1 und/oder R2 einen mindestens einfach durch Halogen substi
tuierten Alkylrest bedeutet, so ist dieser Rest vorzugsweise geradkettig.
Halogen ist vorzugsweise F oder Cl. Bei Mehrfachsubstitution ist Halogen
vorzugsweise F. Die resultierenden Reste schließen auch perfluorierte
Reste ein. Bei Einfachsubstitution kann der Fluor- oder Chlorsubstituent in
beliebiger Position sein, vorzugsweise jedoch in ω-Position.
Verbindungen der Formel I mit verzweigter Flügelgruppe R1 und/oder R2
können gelegentlich wegen einer besseren Löslichkeit in den üblichen
flüssigkristallinen Basismaterialien von Bedeutung sein, insbesondere aber
als chirale Dotierstoffe, wenn sie optisch aktiv sind. Smektische Verbin
dungen dieser Art eignen sich als Komponenten für ferroelektrische
Materialien.
Verzweigte Gruppen dieser Art enthalten in der Regel nicht mehr als eine
Kettenverzweigung. Bevorzugte verzweigte Reste R1 und/oder R2 sind
Isopropyl, 2-Butyl (= 1-Methylpropyl), Isobutyl (= 2-Methylpropyl),
2-Methylbutyl, Isopentyl (= 3-Methylbutyl), 2-Methylpentyl, 3-Methylpentyl,
2-Ethylhexyl, 2-Propylpentyl, lsopropoxy, 2-Methylpropoxy, 2-Methyl
butoxy, 3-Methylbutoxy, 2-Methylpentyioxy, 3-Methyipentyloxy, 2-Ethyl
hexyloxy, 1-Methylhexyloxy, 1-Methylheptyloxy.
Formel I umfaßt sowohl die Racemate dieser Verbindungen als auch die
optischen Antipoden sowie deren Gemische.
Unter diesen Verbindungen der Formel I sowie den Unterformeln sind
diejenigen bevorzugt, in denen mindestens einer der darin enthaltenden
Reste eine der angegebenen bevorzugten Bedeutungen hat.
Einige ganz besonders bevorzugte kleinere Gruppen von Verbindungen
der Formel I sind diejenigen der Teilformeln I22 bis I36:
worin R1 die oben angegebene Bedeutung aufweist und R4 Alkyl oder
Alkoxy bedeutet.
Ganz besonders bevorzugte Verbindungen dieser Gruppe sind die der
Formeln I22, I23, I25, I26, I28 und I29.
Die Verbindungen der Formel I werden nach an sich bekannten Methoden
dargestellt, 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.
Die Ausgangsstoffe können gewünschtenfalls auch in situ gebildet werden,
derart, daß man sie aus dem Reaktionsgemisch nicht isoliert, sondern
sofort weiter zu den Verbindungen der Formel I umsetzt.
Die Synthese der Verbindungen der Formel I worin A1 und/oder A2 axial
fluoriertes Cyclohexan bedeutet, kann durch Anwendung von Fluorwasser
stoff unter Druck oder durch Amin-Fluorwasserstoff-Addukte bewirkt
werden (z. B. A. V. Grosse, C. B. Linn, J. Org. Chem. 3, (1938) 26; G. A.
Olah, M. Nojima, I. Kerekes, Synthesis, (1973) 779); G. A. Olah, X-Y. Li,
Q. Wang, G. K. S. Prakash, Synthesis (1993) 693).
Die erfindungsgemäßen Verbindungen können z. B. nach folgenden
Reaktionsschemata hergestellt werden:
worin R1 und R2 die oben angegebene Bedeutung aufweisen. Ester der
Formel I können auch durch Veresterung entsprechender Carbonsäuren
(oder ihrer reaktionsfähigen Derivate) mit Alkoholen bzw. Phenolen (oder
ihren reaktionsfähigen Derivaten) oder nach der DCC-Methode (DCC =
Diclyhexylcarbodiimid) erhalten werden.
Die entsprechenden Carbonsäuren und Alkohole sind bekannt oder
können in Analogie zu bekannten Verfahren hergestellt werden.
Als reaktionsfähige Derivate der genannten Carbonsäuren eignen sich
insbesondere die Säurehalogenide, vor allem die Chloride und Bromide,
ferner die Anhydride, Azide oder Ester, insbesondere Alkylester mit
1-4 C-Atomen in der Alkylgruppe.
Als reaktionsfähige Derivate der genannten Alkohole kommen insbe
sondere die entsprechenden Metallalkoholate, vorzugsweise eines
Alkalimetalls wie Na oder K, in Betracht.
Die Veresterung wird vorteilhaft in Gegenwart eines inerten Lösungsmittels
durchgeführt. Gut geeignet sind insbesondere Ether wie Diethylether,
Di-n-butylether, THF, Dioxan oder Anisol, Ketone wie Aceton, Butanon
oder Cyclohexanon, Amide wie DMF oder Phosphorsäurehexamethyl
triamid, Kohlenwasserstoffe wie Benzol, Toluol oder Xylol, Halogenkohlen
wasserstoffe wie Tetrachlorkohlenstoff oder Tetrachlorethylen und
Sulfoxide wie Dimethylsulfoxid oder Sulfolan. Mit Wasser nicht mischbare
Lösungsmittel können gleichzeitig vorteilhaft zum azeotropen Abdestil
lieren des bei der Veresterung gebildeten Wassers verwendet werden.
Gelegentlich kann auch ein Überschuß einer organischen Base, z. B.
Pyridin, Chinolin oder Triethylamin, als Lösungsmittel für die Veresterung
angewandt werden. Die Veresterung kann auch in Abwesenheit eines
Lösungsmittels, z. B. durch einfaches Erhitzen der Komponenten in
Gegenwart von Natriumacetat, durchgeführt werden. Die Reaktions
temperatur liegt gewöhnlich zwischen -50°C und +250°C, vorzugsweise
zwischen -20°C und +80°C. Bei diesen Temperaturen sind die Vereste
rungsreaktionen in der Regel nach 15 Minuten bis 48 Stunden beendet.
Im einzelnen hängen die Reaktionsbedingungen für die Veresterung
weitgehend von der Natur der verwendeten Ausgangsstoffe ab. So wird
eine freie Carbonsäure mit einem freien Alkohol in der Regel in Gegenwart
einer starken Säure, beispielsweise einer Mineralsäure wie Salzsäure oder
Schwefelsäure, umgesetzt. Eine bevorzugte Reaktionsweise ist die Um
setzung eines Säureanhydrids oder insbesondere eines Säurechlorids mit
einem Alkohol, vorzugsweise in einem basischen Milieu, wobei als Basen
insbesondere Alkalimetallhydroxide wie Natrium- oder Kaliumhydroxid,
Alkalimetallcarbonate bzw. -hydrogencarbonate wie Natriumcarbonat,
Natriumhydrogencarbonat, Kaliumcarbonat oder Kaliumhydrogencarbonat,
Alkalimetallacetate wie Natrium-oder Kaliumacetat, Erdalkalimetall
hydroxide wie Calciumhydroxid oder organische Basen wie Triethylamin,
Pyridin, Lutidin, Kollidin oder Chinolin von Bedeutung sind. Eine weitere
bevorzugte Ausführungsform der Veresterung besteht darin, daß man den
Alkohol zunächst in das Natrium- oder Kaliumalkoholat überführt, z. B.
durch Behandlung mit ethanolischer Natron- oder Kalilauge, dieses isoliert
und mit einem Säureanhydrid oder insbesondere Säurechlorid umsetzt.
Nitrile können durch Austausch von Halogenen mit Kupfercyanid oder
Alkalicyanid erhalten werden.
Ether der Formel I sind durch Veretherung entsprechender Hydroxyver
bindungen, erhältlich, wobei die Hydroxyverbindung zweckmäßig zunächst
in ein entsprechendes Metallderivat, z. B. durch Behandeln mit NaH,
NaNH2, NaOH, KOH, Na2CO3 oder K2CO3 in das entsprechende Alkali
metallalkoholat übergeführt wird. Dieses kann dann mit dem entsprechen
den Alkylhalogenid, -sulfonat oder Dialkylsulfat umgesetzt werden, zweck
mäßig in einem inerten Lösungsmittel wie z. B. Aceton, 1,2-Dimethoxythan,
DMF oder Dimethylsulfoxid oder auch mit einem Überschuß an wäßriger
oder wäßrigalkoholischer NaOH oder KOH bei Temperaturen zwischen
etwa 20°C und 100°C.
Die metallorganischen Verbindungen stellt man beispielsweise durch
Metall-Halogenaustausch (z. B. nach Org. React. 6, 339-366 (1951))
zwischen der entsprechenden Halogen-Verbindung und einer lithium
organischen Verbindung wie vorzugsweise tert-Butyllithium oder Lithium-
Naphthalenid oder durch Umsatz mit Magnesiumspänen her.
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. Bevorzugte
Ausgangsstoffe für die Reduktion sind Verbindungen entsprechend der
Formel I, die aber an Stelle eines Cyclohexanringes einen Cyclohexenring
oder Cyclohexanonring und/oder an Stelle einer -CH2CH2-Gruppe eine
-CH=CH-Gruppe und/oder an Stelle einer -CH2-Gruppe eine -CO-Gruppe
und/oder an Stelle eine H-Atoms eine freie oder eine funktionell (z. B. in
Form ihres p-Toluolsulfonats) abgewandelte OH-Gruppe enthalten.
Die Reduktion kann z. B. erfolgen durch katalytische Hydrierung bei Tem
peraturen 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 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.
Ketone können 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 Triethylen
glykol bei Temperaturen zwischen etwa 100 und 200°C) zu den entspre
chendenn 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.
Doppelbindungen können mit NaBH4 oder Tributylzinnhydrid in Methanol
hydriert werden.
Die 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
hexyibenzole, 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-Cyclohexylen, 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 ausgewähit 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 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); CH3(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 R1 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 erfindungsgemäßen Medien erfolgt in an sich üblicher
Weise. In der Regel werden die Komponenten ineinander gelöst, zweck
mäßig bei erhöhter Temperatur. Durch geeignete Zusätze können die
flüssigkristallinen Phasen nach der Erfindung so modifiziert werden, daß
sie in allen bisher bekannt gewordenen Arten von Flüssigkristallanzeige
elementen verwendet werden können. Derartige Zusätze sind dem Fach
mann 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 Orientierung der nematischen Phasen
zugesetzt werden.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu
begrenzen. Vor- und nachstehend bedeuten Prozentangaben Gewichts
prozent. Alle Temperaturen sind in Grad Celsius angegeben. Fp. bedeutet
Schmelzpunkt Klp. = Klärpunkt. Ferner bedeuten K = kristalliner Zustand,
N = nematische Phase, Sm = smektische Phase und (= isotrope Phase.
Die Angaben zwischen diesen Symbolen stellen die Übergangstempera
turen dar. Δn bedeutet optische Anisotropie (589 nm 20°C) und Δε die
dielektrische Anisotropie (1 kHz, 20°C).
Δn- und Δε-Werte der erfindungsgemäßen Verbindungen wurden durch
Extrapolation 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)
bestanden.
Die Viskosität (mm2/sec) wurde bei 20°C bestimmt.
"Übliche Aufarbeitung" bedeutet: man gibt gegebenenfalls Wasser hinzu,
extrahiert mit Methylenchlorid, Diethylether oder Toluol, trennt ab, trocknet
die organische Phase, dampft ein und reinigt das Produkt durch Destil
lation unter reduziertem Druck oder Kristallisation und/oder Chromato
graphie.
Folgende Abkürzungen werden verwendet:
THF Tetrahydrofuran
KOtBu Kalium-tert.-butylat
RT Raumtemperatur
MTB-Ether Methyl-tert.-butylether
THF Tetrahydrofuran
KOtBu Kalium-tert.-butylat
RT Raumtemperatur
MTB-Ether Methyl-tert.-butylether
61.00 g 4,4'-Dipentylbicyclohexyl-4-carbonitril (z. B. erhältlich nach EP
0107759) werden in 225 ml Toluol gelöst langsam zu einer 16.5%
igen Lösung von Diisobutylaluminiumhydrid in Hexan getropft. Die
Reaktionsmischung wird 2 h bei RT gerührt und anschließend auf
eine Mischung aus Eis und verdünnter Salzsäure gegossen. Das
entstandene Gemisch wird für 1 h gerührt, mit Toluol extrahiert und
wie üblich aufgearbeitet, wodurch 4,4'-Dipentylbicyclohexyl-4-
carbaldehyd erhalten wird.
Zu einer Suspension aus 53.20 g 4,4'-Dipentylbicyclohexyl-4-
carbaldehyd und 56.80 g Methyltriphenylphosphoniumbromid in
300 ml THF wird bei 0°C eine Lösung von 17.84 g KOtBu in 100 ml
THF getropft. Man rührt über Nacht bei RT, versetzt mit Wasser und
extrahiert mit MTB-Ether. Die vereinigten organischen Phasen
werden wie üblich aufgearbeitet, wodurch 4,4'-Dipentyl-4-vinyl
bicyclohexyl erhalten wird.
Zu 36.40 g 4,4'-Dipentyl-4-vinyl-bicyclohexyl in 120 ml Diethylether
werden bei 0°C bis -10°C 4.754 ml Brom getropft. Nach 1 h ohne
Kühlung wird die Reaktionsmischung mit Wasser versetzt und wie
üblich aufgearbeitet, wodurch 4-(1,2-Dibromethyl)-4,4'-dipentyl
bicyclohexyl erhalten wird.
Zu 47.50 g 4-(1,2-Dibromethyl)-4,4'-dipentylbicyclohexyl in 150 ml
tert-Butanol werden bei RT 32.48 g KOtBu gegeben. Man erhitzt auf
60°C und rührt bei dieser Temperatur über Nacht. Anschließend wird
die Reaktionsmischung mit Wasser versetzt, mit verdünnter Salz
säure angesäuert und wie üblich aufgearbeitet, wodurch 4-Ethinyl-
4,4'-dipentylbicyclohexyl erhalten wird (K 16 N 35 I, Δε -1.96,
Δn 0.021).
4.80 g 4-Ethinyi-4,4'-dipentylcyclohexyl in 40 ml THF wird bei -70°C
tropfenweise mit 9.66 ml einer 15%igen Lösung von n-Butyllithium in
Hexan versetzt und 15 min gerührt. Anschließend tropft man bei dieser
Temperatur eine Lösung von 0.99 ml Iodmethan und 1.914 ml 1,3-
Dimethyltetrahydro-2-pyrimidinon in 10 ml THF zur Reaktionslösung und
entfernt die Kühlung. Durch übliche Aufarbeitung wird 4,4'-Dipentyl-4-prop-
1-inylbicyclohexyl erhalten (K 35 N 35.4 I, Δε -1.54, Δn 0.01).
4.80 g 4-Ethinyl-4,4'-dipentylcyclohexyl in 40 ml THF wird bei -70°C
tropfenweise mit 9.66 ml einer 15%igen Lösung von n-Butyllithium in
Hexan versetzt und 15 min gerührt. Anschließend tropft man bei dieser
Temperatur eine Lösung von 2.49 g p-Toluolsulfonylcyanid in 10 ml THF
zur Reaktionslösung und entfernt die Kühlung. Durch übliche Aufarbeitung
wird (4,4'-Dipentylbicyclohexyl-4-yl)-propinnitril erhalten (K 55 I, Δε -7.98,
Δn -0.022).
Zu einer Lösung von 30.0 g 4'-Propylbicyclohexyl-4-on und 3.41 g
Tetrabutylammoniumfluorid-Trihydrat in 300 ml THF werden 24.32 ml
(Trimethylsilyl)acetylen bei -30°C getropft. Das Kühlbad wird nach 5
min. entfernt und die Reaktionsmischung für 2 h bei RT gerührt.
Anschließend gibt man eine Suspension von 39.2 g Kaliumfluorid in
Methanol hinzu und rührt für 3 Tage bei RT. Nach üblicher
Aufarbeitung wird 4-Ethinyl-4'-propylbicyclohexyl-4-ol erhalten.
Zu einer auf -30°C gekühlten Lösung von 13.0 g 4-Ethinyl-4'-propyl
bicyclohexyl-4-ol in 24 ml THF werden 28.85 ml einer 15%igen
Lösung von Butyllithium in Hexan getropft. Bei -5°C wird anschlie
ßend eine Lösung von 4.67 ml Iodmethan in 36 ml Dimethylsulfoxid
zur Reaktionsmischung getropft. Man rührt über Nacht bei RT und
arbeitet wie üblich auf, wodurch 4-Ethinyl-4-methoxy-4'-propyl
bicyclohexyl erhalten wird (K 45 I, Δε -3.72, Δn -0.022).
Analog werden unter Verwendung der entsprechenden Vorstufen die
folgenden erfindungsgemäßen Untersuchungen erhalten:
Man versetzt eine Lösung aus 16.00 g 4-Ethinyl-4'-propylbicyclohexyl-4-ol
und 11.51 g 4-Propylcyclohexancarbonsäure in 120 ml Dichlormethan mit
4.00 g 4-(Dimethylamino)pyridin. Anschließend wird bei RT 9.66 g
N,N-Dicyclohexylcarbodümid in 30 ml Methylenchlorid zugetropft und über
Nacht gerührt. Durch übliche Aufarbeitung wird 4-Propylcyclohexancarbon
säure-4-ethinyl-4'-propylbicyclohexyl-4-yl-ester erhalten (K 59 N 120 I,
Δε -1.57, Δn 0.04).
4.00 g 4-Propylcyclohexancarbonsäure-4-ethinyl-4'-propylbicyclohexyl-4-
yl-ester in 30 ml THF wird bei -70°C tropfenweise mit 5.10 ml einer
26%igen Lösung von Lithiumdiisopropylamid in THF versetzt und 15 min
gerührt. Anschließend tropft man bei dieser Temperatur eine Lösung von
1.89 g p-Toluolsulfonylcyanid in 10 ml THF zur Reaktionslösung und
entfernt die Kühlung. Durch übliche Aufarbeitung wird 4-Propylcyclohexan
carbonsäure-4-cyanoethinyl-4'-propylbicyclohexyl-4-yl-ester erhalten
(K 89 N (58) I, Δε -10.18, Δn 0.02).
Analog werden unter Verwendung der entsprechenden Vorstufen die
folgenden erfindungsgemäßen Verbindungen erhalten:
30.00 g Bicyclohexyl-4,4'-dion und 3.89 g Tetrabutylammonium
fluorid-Trihydrat werden in 350 ml THF gelöst und bei RT tropfen
weise mit 30.33 g Trimethylsilylacetylen versetzt. Man rührt die
Reaktionsmischung für 2 Tage, fügt anschließend eine Suspension
von 44.86 g Kaliumfluorid in 160 ml Methanol hinzu und rührt für
weitere 3 Tage. Durch übliche Aufarbeitung wird 4,4'-Diethinyl
bicyclohexyl-4,4'-diol erhalten.
37.5 g 4,4'-Diethinylbicyclohexyl-4,4'-diol und 51.83 g 4-Propylcyclo
hexancarbonsäure wird in 400 ml Dichlormethan gelöst und mit
37.19 g 4-(Dimethylamino)pyridin versetzt. Im Anschluß daran wird
eine Lösung von 78.52 g N,N-Dicyclohexylcarbodiimid in 300 ml
Dichlormethan zugetropft und über Nacht gerührt. Duch übliche
Aufarbeitung wird 4,4'-Bis(4"-propylcyclohexancarboxy)-4,4'-diethinyl
bicyclohexyl erhalten (K 158 N 176 I).
Analog werden unter Verwendung der entsprechenden Vorstufen die
folgenden erfindungegemäßen Verbindungen erhalten:
In analoger Weise zu den vorhergehenden Beispielen werden die
folgenden erfindungsgemäßen Verbindungen erhalten:
Claims (14)
1. Acetylen-Derivate der Formel I
worin
R1, R2 unabhängig voneinander H, -CN, -F, -OCHF2, -OCF3, -OCHFCF3, -OCH2CF3 oder -OCF2CF3, einen unsubstitu ierten, einen mindestens einfach durch Halogen oder CN substituierten Alkylrest mit 1-12 C-Atomen, worin auch eine oder mehrere nicht benachbarte CH2-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O- oder -CH=CH- so ersetzt sein können, daß Heteroatome nicht direkt verbunden sind.
X1, X2, X3, X4 jeweils unabhängig voneinander H oder -C∼C-R3 in axialer Position, wobei zumindest eine der Gruppen X1, X2, X3 und X4 nicht die Bedeutung H aufweist,
R3 H-Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen, Cl, CN, SF5 oder CF3,
Q -CH2- oder -O-,
Y1, Y2 unabhängig voneinander C oder Si,
A1, A2 unabhängig voneinander eine unsubstituierten oder durch F oder CN substituierten trans-1,4-Cyclohexylenrest, worin auch eine oder mehrere nicht benachbarte CH2-Gruppen durch -O- und/oder -S- ersetzt sein können,
worin
R1, R2 unabhängig voneinander H, -CN, -F, -OCHF2, -OCF3, -OCHFCF3, -OCH2CF3 oder -OCF2CF3, einen unsubstitu ierten, einen mindestens einfach durch Halogen oder CN substituierten Alkylrest mit 1-12 C-Atomen, worin auch eine oder mehrere nicht benachbarte CH2-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O- oder -CH=CH- so ersetzt sein können, daß Heteroatome nicht direkt verbunden sind.
X1, X2, X3, X4 jeweils unabhängig voneinander H oder -C∼C-R3 in axialer Position, wobei zumindest eine der Gruppen X1, X2, X3 und X4 nicht die Bedeutung H aufweist,
R3 H-Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen, Cl, CN, SF5 oder CF3,
Q -CH2- oder -O-,
Y1, Y2 unabhängig voneinander C oder Si,
A1, A2 unabhängig voneinander eine unsubstituierten oder durch F oder CN substituierten trans-1,4-Cyclohexylenrest, worin auch eine oder mehrere nicht benachbarte CH2-Gruppen durch -O- und/oder -S- ersetzt sein können,
oder
Z1, Z2 jeweils unabhängig voneinander -CO-O-, -O-CO-, -CH2O-, -O-, -O-CH2-, -CH2CHr, -CH=CH- oder eine Einfachbindung
und
n, m unabhängig voneinander 0, 1, 2 oder 3,
wobei
m + n 1, 2, 3 oder 4
bedeutet.
Z1, Z2 jeweils unabhängig voneinander -CO-O-, -O-CO-, -CH2O-, -O-, -O-CH2-, -CH2CHr, -CH=CH- oder eine Einfachbindung
und
n, m unabhängig voneinander 0, 1, 2 oder 3,
wobei
m + n 1, 2, 3 oder 4
bedeutet.
2. Acetylen-Derivate nach Anspruch 1 der Formel I, dadurch gekenn
zeichnet, daß sie bei einer reduzierten Temperatur von 0.9 und einer
Wellenlänge von 589 nm einen Wert für die optische Anisotropie Δn
von < 0,03 aufweisen.
3. Acetylen-Derivate nach Anspruch 1 oder 2 der Formel I, dadurch
gekennzeichnet, daß Y1 und Y2 C bedeuten.
4. Acetylen-Derivate nach Anspruch 1, 2 oder 3 der Formel I, dadurch
gekennzeichnet, daß m und n 0, 1 oder 2 bedeuten.
5. Acetylen-Derivate nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4 der Formel I, daß Z1
und Z2 unabhängig voneinander -CH2CH2, -COO-, -OOC- oder eine
Einfachbindung bedeuten.
6. Acetylen-Derivate nach Anspruch 1 bis 5 der Formel 1, dadurch
gekennzeichnet, daß R1 und R2 gleichzeitig geradkettiges Alkyl oder
Alkoxy mit 1 bis 10 C-Atomen bedeuten.
7. Acetylen-Derivate nach Anspruch 1 bis 6 der Formel I, dadurch ge
kennzeichnet, daß X1, X2, X3 und/oder X4 die Bedeutung -C∼CH,
-C∼C-Afkyl, -C∼C-CI oder C∼C-CN annimmt.
8. Acetylen-Derivate nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß X3 und X4 gleichzeitig H bedeuten.
9. Verwendung von Verbindungen der Formel I nach Anspruch 1 bis 8
als Komponenten flüssigkristalliner Medien.
10. Flüssigkristallines Medium mit mindestens zwei flüssigkristallinen
Komponenten, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens eine
Verbindung der Formel I enthält.
11. Flüssigkristall-Anzeigeelement, dadurch gekennzeichnet, daß es ein
flüssigkristallies Medium nach Anspruch 10 enthält.
12. Reflektives oder transflektives Flüssigkristall-Anzeigeelement,
dadurch gekennzeichnet, daß es als Dielektrikum ein
flüssigkristallines Medium nach Anspruch 10 enthält.
13. Elektrooptisches Anzeigeelement, dadurch gekennzeichnet, daß es
als Dielektrikum ein flüssigkristallines Medium nach Anspruch 10
enthält.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19957205A DE19957205A1 (de) | 1998-12-03 | 1999-11-27 | Acetylen-Derivate und flüssigkristallines Medium |
US09/452,166 US6303194B1 (en) | 1998-12-03 | 1999-12-01 | Acetylene derivatives, and liquid-crystalline medium |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19855756 | 1998-12-03 | ||
DE19957205A DE19957205A1 (de) | 1998-12-03 | 1999-11-27 | Acetylen-Derivate und flüssigkristallines Medium |
US09/452,166 US6303194B1 (en) | 1998-12-03 | 1999-12-01 | Acetylene derivatives, and liquid-crystalline medium |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19957205A1 true DE19957205A1 (de) | 2000-06-08 |
Family
ID=26050534
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19957205A Ceased DE19957205A1 (de) | 1998-12-03 | 1999-11-27 | Acetylen-Derivate und flüssigkristallines Medium |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19957205A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19958794B4 (de) * | 1998-12-19 | 2009-05-07 | Merck Patent Gmbh | Flüssigkristallines Medium und seine Verwendung in Flüssigkristallanzeigen |
-
1999
- 1999-11-27 DE DE19957205A patent/DE19957205A1/de not_active Ceased
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19958794B4 (de) * | 1998-12-19 | 2009-05-07 | Merck Patent Gmbh | Flüssigkristallines Medium und seine Verwendung in Flüssigkristallanzeigen |
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