DE19958154A1 - Cyanotetrafluorsulfanylderivate - Google Patents
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Abstract
Cyanotetrafluorsulfanylderivate der Formel I DOLLAR F1 worin DOLLAR A R·1·, A·1·, A·2·, Z·1·, Z·2·, L·1·, L·2· und m die in Anspruch 1 angegebenen Bedeutungen haben, eignen sich als Komponenten flüssigkristalliner Medien.
Description
Die Erfindung betrifft partiell fluorierte Cyanotetrafluorsulfanylderivate
worin
R1 H, einen unsubstituierten, einen einfach durch CN oder CF3 oder einen mindestens einfach durch Halogen substituierten Alkyl- oder Alkenylrest mit 1 bis 15 C-Atomen, wobei in diesen Resten auch eine oder mehrere CH2-Gruppen jeweils unab hängig voneinander durch -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O- so ersetzt sein können, daß O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind,
A1 und A2 jeweils unabhängig voneinander
R1 H, einen unsubstituierten, einen einfach durch CN oder CF3 oder einen mindestens einfach durch Halogen substituierten Alkyl- oder Alkenylrest mit 1 bis 15 C-Atomen, wobei in diesen Resten auch eine oder mehrere CH2-Gruppen jeweils unab hängig voneinander durch -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- oder -O-CO-O- so ersetzt sein können, daß O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind,
A1 und A2 jeweils unabhängig voneinander
- a) trans-1,4-Cyclohexylenrest, worin auch eine oder mehrere nicht benachbarte CH2-Gruppen durch -O- und/oder -S- ersetzt sein können,
- b) 1,4-Cyclohexenylenrest,
- c) 1,4-Phenylenrest, worin auch eine oder zwei CH-Gruppen durch N ersetzt sein können,
- d) Rest aus der Gruppe 1,4-Bicyclo(2,2,2)-octylen, Piperidin- 1,4-diyl, Naphthalin-2,6-diyl, Decahydronaphthalin-2,6-diyl und 1,2,3,4-Tetrahydronaphthalin-2,6-diyl,
wobei die Reste (a) bis (c) durch ein oder zwei Fluor oder CN substituiert
sein können,
Z1
Z1
und Z2
jeweils unabhängig voneinander -CO-O-, -O-CO-, -CH2
O-,
-OCH2
-, -CH2
CH2
-, -CH=CH-, -C∼C-, -(CH2
)4
-, -OCF2
-, -CF2
O-,
-C2
F4
, -CH=CH-CH2
CH2
-, oder eine Einfachbindung,
m 0, 1 oder 2, und
L1
m 0, 1 oder 2, und
L1
und L2
jeweils unabhängig voneinander H, F oder Cl
bedeuten.
bedeuten.
Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung dieser Verbindungen als
Komponenten flüssigkristalliner Medien sowie Flüssigkristall- und elektro
optische Anzeigeelemente, die die erfindungsgemäßen flüssigkristallinen
Medien enthalten.
Die Verbindungen der Formel I 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 oder dem Effekt der dynamischen Streuung
beruhen.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, neue stabile flüssigkristalline
oder mesogene Verbindungen aufzufinden, die als Komponenten flüssig
kristalliner Medien geeignet sind und insbesondere gleichzeitig eine ver
gleichsweise geringe Viskosität besitzen sowie eine relativ hohe dielek
trische Anisotropie.
Es wurde nun gefunden, daß Verbindungen der Formel I als Komponenten
flüssigkristalliner Medien vorzüglich geeignet sind. Insbesondere verfügen
sie über vergleichsweise niedrige Viskositäten. Mit ihrer Hilfe lassen sich
stabile flüssigkristalline Medien mit breiten Mesophasenbereich und vor
teilhaften Werten für die optische und dielektrische Anisotropie erhalten.
Diese Medien weisen ferner ein sehr gutes Tieftemperaturverhalten auf.
Im Hinblick auf die verschiedensten Einsatzbereiche derartiger Verbin
dungen mit hohem Δε war es jedoch wünschenswert, weitere Verbin
dungen mit hoher Nematogenität zur Verfügung zu haben, die auf die
jeweiligen Anwendungen genau maßgeschneiderte Eigenschaften
aufweisen.
Mit der Bereitstellung von Verbindungen der Formel I wird außerdem ganz
allgemein die Palette der flüssigkristallinen Substanzen, die sich unter ver
schiedenen 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 flüssigkristallinen 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.
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
Flüssigkristallanzeigeelemente, insbesondere elektroopische
Anzeigeelemente, die derartige Medien enthalten.
Der Einfachheit halber bedeuten im folgenden A3 einen Rest der Formel
Cyc einen 1,4-Cyclohexylrest, Che einen 1,4-Cyclohexenylen
rest, Dio einen 1,3-Dioxan-2,5-diylrest, Dit einen 1,3-Dithian-2,5-diylrest,
Phe einen 1,4-Phenylenrest, Pyd einen Pyridin-2,5-diylrest, Pyr einen
Pyrimidin-2,5-diylrest und Bi einen Bicyclo(2,2,2)-octylenrest, wobei Cyc
und/oder Phe unsubstituiert oder ein- oder zweifach durch F oder CN
substituiert sein können.
A1 und A2 sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe Cyc, Che, Phe,
Pyr, Pyd und Dio.
Die Verbindungen der Formel I umfassen dementsprechend Verbindungen
mit zwei Ringen der Teilformeln 1a und 1b:
R1-A2-A3-SF4-CN Ia
R1-A2-Z2-A3-SF4-CN Ib
Verbindungen mit drei Ringen der Teilformeln Ic bis Ig
R1-A1-A2-A3-SF4-CN Ic
R1-A1-A2-Z2-A2-A3-SF4-CN Id
R1-A1-A2-Z2-A3-SF4-CN Ie
R1-A1-A3-SF4-CN If
R1-A1-Z1-A3-SF4-CN Ig
sowie Verbindungen mit vier Ringen der Teilformeln Ih bis Ik:
R1-A1-A2-A3-SF4-CN Ih
R1-A1-Z1-A2-A3-SF4-CN Ii
R1-A1-A2-Z2-A3-SF4-CN Ij
R1-A1-Z1-A2-Z2-A3-SF4-CN Ik
Bevorzugt sind auch Verbindungen der Formel I sowie aller Teilformeln, in
denen A1, A2 und A3 ein- oder zweifach durch F substituiertes
1,4-Phenylen bedeutet. Insbesondere sind dies 2-Fluor-1,4-phenylen,
3-Fluor-1,4-phenylen und 3,5-Difluor-1,4-phenylen.
A1 und A2 sind vorzugsweise
Z1 und Z2 bedeuten bevorzugt eine Einfachbindung, -CO-O-, -O-CO- und
-CH2CH2-, in zweiter Linie bevorzugt -CH2O-, -OCH2-, -C2F4, -OCF2- und
-CF2O-. Falls einer der Reste Z1 und Z2 -(CH2)4- oder -CH=CH-CH2CH2
bedeutet, so ist der andere Rest Z1 oder Z2 (falls vorhanden) vorzugsweise
eine Einfachbindung.
m bedeutet vorzugsweise 1 oder 0.
L1 und/oder L2 bedeuten vorzugsweise Fluor.
R1 ist vorzugsweise ein geradkettiger Alkylrest mit 1-6 C-Atomen oder ein 1-E- bzw. 3E-Alkenylrest mit 2-8 C-Atomen.
m bedeutet vorzugsweise 1 oder 0.
L1 und/oder L2 bedeuten vorzugsweise Fluor.
R1 ist vorzugsweise ein geradkettiger Alkylrest mit 1-6 C-Atomen oder ein 1-E- bzw. 3E-Alkenylrest mit 2-8 C-Atomen.
Falls R1 einen Alkylrest und/oder einen Alkoxyrest 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, Heptyl, Ethoxy, Propoxy, Butoxy, Pentoxy,
Hexoxy oder Heptoxy, ferner Methyl, Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl,
Dodecyl, Tridecyl, Tetradecyl, Pentadecyl, Methoxy, Octoxy, Nonoxy,
Decoxy, Undecoxy, Dodecoxy, Tridecoxy oder Tetradecoxy.
Oxaalkyl bedeutet vorzugsweise geradkettiges 2-Oxapropyl (= Methoxy
methyl), 2- (= Ethoxymethyl) oder 3-Oxabutyl (= 2-Methoxyethyl), 2-, 3-
oder 4-Oxapentyl, 2-, 3-, 4- oder 5-Oxahexyl, 2-, 3-, 4-, 5- oder 6-Oxa
heptyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- oder 7-Oxaoctyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- oder 8-Oxa
nonyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- oder 9-Oxadecyl.
Falls R1 einen Alkylrest bedeutet, in dem eine CH2-Gruppe durch -CH=CH-
ersetzt ist, so kann dieser geradkettig oder verzweigt sein. Vorzugsweise
ist er geradkettig und hat 2 bis 10 C-Atome. Er bedeutet demnach beson
ders 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.
Falls R1 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 Oxycarbonyl
gruppe -O-CO-. Vorzugsweise sind diese geradkettig und haben 2 bis
6 C-Atome.
Sie bedeuten demnach besonders Acetyloxy, Propionyloxy, Butyryloxy,
Pentanoyloxy, Hexanoyloxy, Acetyloxymethyl, Propionyloxymethyl, Buty
ryloxymethyl, Pentanoyloxymethyl, 2-Acetyloxyethyl, 2-Propionyloxyethyl,
2-Butyryloxyethyl, 3-Acetyloxypropyl, 3-Propionyloxypropyl, 4-Acetyl
oxybutyl, Methoxycarbonyl, Ethoxycarbonyl, Propoxycarbonyl, Butoxy
carbonyl, Pentoxycarbonyl, Methoxycarbonylmethyl, Ethoxycarbonyl
methyl, Propoxycarbonylmethyl, Butoxycarbonylmethyl, 2-(Methoxy
carbonyl)ethyl, 2-(Ethoxycarbonyl)ethyl, 2-(Propoxycarbonyl)ethyl,
3-(Methoxycarbonyl)propyl, 3-(Ethoxycarbonyl)propyl, 4-(Methoxy
carbonyl)-butyl.
Falls R1 einen Alkylrest bedeutet, in dem eine CH2-Gruppe durch unsub
stituiertes oder substituiertes -CH=CH- und eine benachbarte CH2-Gruppe
durch CO oder CO-O oder O-CO ersetzt ist, so kann dieser geradkettig
oder verzweigt sein. Vorzugsweise ist er geradkettig und hat 4 bis
13 C-Atome. Er bedeutet demnach besonders Acryloyloxymethyl, 2-Acryl
oyloxyethyl, 3-Acryloyloxypropyl, 4-Acryloyloxybutyl, 5-Acryloyloxypentyl,
6-Acryloyloxyhexyl, 7-Acryloyloxyheptyl, 8-Acryloyloxyoctyl, 9-Acryloyl
oxynonyl, 10-Acryloyloxydecyl, Methacryloyloxymethyl, 2-Methacryloyloxy
ethyl, 3-Methacryloyloxypropyl, 4-Methacryloyloxybutyl, 5-Methacryloyl
oxypentyl, 6-Methacryloyloxyhexyl, 7-Methacryloyloxyheptyl, 8-Methacryl
oyloxyoctyl, 9-Methacryloyloxynonyl.
Falls R1 einen einfach durch CN oder CF3 substituierten Alkyl- oder
Alkenylrest bedeutet, so ist dieser Rest vorzugsweise geradkettig und die
Substitution durch CN oder CF3 in ω-Position.
Falls R1 einen mindestens einfach durch Halogen substituierten Alkyl- oder
Alkenylrest bedeutet, so ist dieser Rest vorzugsweise geradkettig und
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, die über für Polymerisationsreaktionen geeig
nete Flügelgruppen R verfügen, eignen sich zur Darstellung flüssigkristal
liner Polymerer.
Verbindungen der Formel I mit verzweigten Flügelgruppen 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 als Komponenten für ferroelektrische Materialien.
Verbindungen der Formel I mit SA-Phasen eignen sich beispielsweise für
thermisch adressierte Displays.
Verzweigte Gruppen dieser Art enthalten in der Regel nicht mehr als eine
Kettenverzweigung. Bevorzugte verzweigte Reste R 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-Methylbutoxy, 3-Methyl
butoxy, 2-Methylpentoxy, 3-Methylpentoxy, 2-Ethylhexoxy, 1-Methyl
hexoxy, 1-Methylheptoxy.
Falls R1 einen Alkylrest darstellt, in dem zwei oder mehr CH2-Gruppen
durch -O- und/oder -CO-O- ersetzt sind, so kann dieser geradkettig oder
verzweigt sein. Vorzugsweise ist er verzweigt und hat 3 bis 12 C-Atome.
Er bedeutet demnach besonders Bis-carboxy-methyl, 2,2-Bis-carboxyethyl,
3,3-Bis-carboxy-propyl, 4,4-Bis-carboxy-butyl, 5,5-Bis-carboxy-pentyl,
6,6-Bis-carboxy-hexyl, 7,7-Bis-carboxy-heptyl, 8,8-Bis-carboxyoctyl,
9, 9-Bis-carboxy-nonyl, 10,10-Bis-carboxy-decyl, Bis-(methoxycarbonyl)-
methyl, 2,2-Bis-(methoxycarbonyl)-ethyl, 3,3-Bis-(methoxycarbonyl)-propyl,
4,4-Bis-(methoxycarbonyl)-butyl, 5,5-Bis-(methoxycarbonyl)-pentyl,
6,6-Bis-(methoxycarbonyl)-hexyl, 7,7-Bis-(methoxycarbonyl)-heptyl,
8,8-Bis-(methoxycarbonyl)-octyl, Bis-(ethoxycarbonyl)-methyl, 2,2-Bis-
(ethoxycarbonyl)-ethyl, 3,3-Bis-(ethoxycarbonyl)-propyl, 4,4-Bis-
(ethoxycarbonyl)-butyl, 5,5-Bis-(ethoxycarbonyl)-hexyl.
Verbindungen der Formel I, die über für Polykondensationen geeignete
Flügelgruppen R1 verfügen, eignen sich zur Darstellung flüssigkristalliner
Polykondensate.
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.
In den Verbindungen der Formel I sind diejenigen Stereoisomeren bevor
zugt, in denen die Ringe Cyc und Piperidin trans-1,4-disubstituiert sind.
Diejenigen der vorstehend genannten Formeln, die eine oder mehrere
Gruppen Pyd, Pyr und/oder Dio enthalten, umschließen jeweils die beiden
2,5-Stellungsisomeren.
Bevorzugte kleinere Gruppen von Verbindungen sind diejenigen der
Teilformeln I1 bis I32:
(L1, L2, L3: H oder F)
(L1, L2, L3: H oder F)
Die 1,4-Cyclohexenylen-Gruppe hat vorzugsweise folgende Strukturen:
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 auch von an sich bekannten, hier nicht näher erwähnten
Varianten Gebrauch machen.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen können z. B. wie folgt hergestellt
werden:
Gegenstand der Verbindung sind auch die Zwischenprodukte der Formel
worin Hal Cl, Br oder F bedeuten und L1 und L2 die in Anspruch 1 ange
gebenen Bedeutungen haben.
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 cyclohexyl-ester, Phenyl- oder Cyclohexyl-ester
der Cyclohexylbenzoesäure, Phenyl- oder Cyclohexyl-ester der Cyclo
hexylcyclohexancarbonsäure, Cyclohexyl-phenylester der Benzoesäure,
der Cyclohexancarbonsäure, bzw. der Cyclohexylcyclohexancarbonsäure,
Phenylcyclohexane, Cyclohexylbiphenyle, Phenylcyclohexylcyclohexane,
Cyclohexylcyclohexane, Cyclohexylcyclohexylcyclohexene, 1,4-Biscyclo
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-phenylcyclohexyl)-ethane, 1-Cyclohexyl-2-biphenylylethane,
1-Phenyl-2-cyclohexyl-phenylethane, gegebenenfalls halogenierten
Stilbene, Benzylphenylether, Tolane und substituierten Zimtsäuren. Die
1,4-Phenylengruppen 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-Cyclohexyl)-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 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)i CH3-(k+1) FkCl1, wobei i 0 oder 1 und k+1 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 vor
zugsweise 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 Ver
bindungen der Formel I vorzugsweise eine oder mehrere Verbindungen,
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%
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 bis 90% und insbesondere 10 bis 90%
beträgt.
Die erfindungsgemäßen Medien enthalten vorzugsweise 1 bis 40%, ins
besondere vorzugsweise 5 bis 30% an erfindungsgemäßen Verbindun
gen. Weiterhin bevorzugt sind Medien, enthaltend mehr als 40%, insbe
sondere 45 bis 90% an erfindungsgemäßen Verbindungen. Die Medien
enthalten vorzugsweise drei, vier oder fünf erfindungsgemäße Verbin
dungen.
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 der Orientierung der nematischen
Phasen zugesetzt werden.
In der vorliegenden Anmeldung und in den folgenden Beispielen sind die
Strukturen der Flüssigkristallverbindungen durch Acronyme angegeben,
wobei die Transformation in chemische Formeln gemäß folgender
Tabellen A und B erfolgt. Alle Reste CnH2n+1 und CmH2m+1 sind gerad
kettige Alkylreste mit n bzw. m C-Atomen, wobei n und m vorzugsweise 1
bis 10 bedeuten. Die Codierung gemäß Tabelle B versteht sich von selbst.
In Tabelle A ist nur das Acronym für den Grundkörper angegeben. Im
Einzelfall folgt getrennt vom Acronym für den Grundkörper mit einem
Strich ein Code für die Substituenten R1, R2, L1 und L2:
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, Kp. = Klärpunkt. Ferner bedeuten K = kristalliner Zustand,
N = nematische Phase, S = smektische Phase und I = isotrope Phase. Die
Angaben zwischen diesen Symbolen stellen die Übergangstemperaturen
dar. Δn bedeutet optische Anisotropie (589 nm, 20°C) und die
Fließviskosität (mm2/sec) wurde bei 20°C bestimmt.
"Übliche Aufarbeitung" bedeutet: man gibt gegebenenfalls Wasser hinzu,
extrahiert mit 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. Folgende Abkürzungen werden verwendet:
DAST Diethylaminoschwefeltrifluorid
DMEU 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon
KOT Kalium-tertiär-butanolat
THF Tetrahydrofuran
pTsOH p-Toluolsulfonsäure
DAST Diethylaminoschwefeltrifluorid
DMEU 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon
KOT Kalium-tertiär-butanolat
THF Tetrahydrofuran
pTsOH p-Toluolsulfonsäure
Durch eine Lösung von 100 mmol A in 500 ml trockenem Acetonitril wird
bei 0°C ein Strom von 10% Fluor in Stickstoff geleitet (E. Lieber, T. Enkoji,
J. Org. Chem. 1969, 26, 4472-4479). Nach beendeter Reaktion
wird die Lösung zur Trockene eingeengt und der Rückstand aus wenig
Acetonitril umkristallisiert.
100 mmol B in 300 ml THF werden bei 0°C zuerst mit 2 g 10% Pd-C und
dann mit 400 mmol NaBH4 versetzt. Man läßt auf RT kommen und rührt
bis zur vollständigen Reduktion. Die Lösung wird mit 2 N HCl auf pH = 6
eingestellt, filtriert, mit 200 ml Wasser verdünnt und mit Dichlormethan
extrahiert. Die vereinigten organischen Extrakte werden getrocknet und
einrotiert. Das Rohprodukt wird in 1,5 mol halbkonzentrierter HBr suspen
diert. Dann werden bei 0-5°C erst 100 mmol NaNO2 eingetragen, dann
150 mmol CuBr. Man läßt den Ansatz auf Raumtemperatur kommen und
erwärmt dann auf 80°C. Die Lösung wird wie üblich aufgearbeitet.
Eine Lösung von 18 mmol Na2CO3 in 4.3 ml H2O wird mit einer Lösung von
9 mmol C in 15 ml Toluol versetzt. Nach Zugabe von 100 mg Pd(PPh3)4
wird eine Lösung von 11 mmol 4-Propylbenzolboronsäure zugesetzt. Man
erhitzt 4 h auf 75°C und arbeitet dann wie üblich auf. Δε = +22,1, Δn =
+0,112.
Analog werden die folgenden Verbindungen der Formel
hergestellt:
Durch eine Lösung von 100 ml E (R. Pohloudek-Fabini, W. Weuffen, Arch.
Pharma. Dtsch. Pharm. Ges. 1960, 293, 333-342) in 500 ml trockenem
Acetonitril wird bei 0°C ein Strom von 10% Fluor in Stickstoff geleitet.
Nach beendeter Reaktion wird die Lösung zur Trockene eingeengt und der
Rückstand aus wenig Acetonitril umkristallisiert.
Eine Lösung von 20 mmol F und 20 mmol 2-Propyl-1,3-bis(trimethylsiloxy)-
propan in 100 ml CH2Cl2 wird bei -80°C mit 2 mmol Trimethylsilyltriflat ver
setzt. Man rührt 0,5 h, setzt dann 3 mmol Pyridin zu, läßt auf Raumtempe
ratur erwärmen und arbeitet wie üblich auf. Δε = +32,6, Δn = +0,115.
Analog werden die folgenden Verbindungen der Formel
hergestellt:
Claims (12)
1. Partiell fluorierte Cyanotetrafluorsulfanylderivate der Formel I
worin
R1 H, einen unsubstituierten, einen einfach durch CN oder CF3 oder einen mindestens einfach durch Halogen substituierten Alkyl- oder Alkenylrest mit 1 bis 15 C-Atomen, wobei in diesen Resten auch eine oder mehrere CH2-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch -O-, -S-, -O-CO- oder -O-CO-O so ersetzt sein können, daß O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind,
A1 und A2 jeweils unabhängig voneinander
Z1 und Z2 jeweils unabhängig voneinander -CO-O-, -O-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CH2CH2-, -CH=CH-, -C∼C-, -(CH2)4-, -OCF2-, -CF2O-, -C2F4, -CH=CH-CH2CH2-, oder eine Einfachbindung,
m 0, 1 oder 2 und
L1 und L2 jeweils unabhängig voneinander H, F oder Cl
bedeuten.
worin
R1 H, einen unsubstituierten, einen einfach durch CN oder CF3 oder einen mindestens einfach durch Halogen substituierten Alkyl- oder Alkenylrest mit 1 bis 15 C-Atomen, wobei in diesen Resten auch eine oder mehrere CH2-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch -O-, -S-, -O-CO- oder -O-CO-O so ersetzt sein können, daß O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind,
A1 und A2 jeweils unabhängig voneinander
- a) trans-1,4-Cyclohexylenrest, worin auch eine oder mehrere nicht benachbarte CH2-Gruppen durch -O- und/oder -S- ersetzt sein können,
- b) 1,4-Phenylenrest, worin auch eine oder zwei CH-Gruppen durch N ersetzt sein können,
- c) 1,4-Cyclohexyenylenrest,
- d) Rest aus der Gruppe 1,4-Bicyclo(2,2,2)-octylen, Piperidin-1,4-diyl, Naphthalin-2,6-diyl, Decahydro naphthalin-2,6-diyl und 1,2,3,4-Tetrahydronaphthalin- 2,6-diyl,
Z1 und Z2 jeweils unabhängig voneinander -CO-O-, -O-CO-, -CH2O-, -OCH2-, -CH2CH2-, -CH=CH-, -C∼C-, -(CH2)4-, -OCF2-, -CF2O-, -C2F4, -CH=CH-CH2CH2-, oder eine Einfachbindung,
m 0, 1 oder 2 und
L1 und L2 jeweils unabhängig voneinander H, F oder Cl
bedeuten.
2. Verbindungen der Formel I1
worin R1, L1 und L2 die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung haben.
worin R1, L1 und L2 die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung haben.
3. Verbindungen der Formel I3
worin R1, L1 und L2 die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung haben.
worin R1, L1 und L2 die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung haben.
4. Verbindungen der Formel
worin R1, L1 und L2 die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung haben.
worin R1, L1 und L2 die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung haben.
5. Verbindungen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß L1 und/oder L2 Fluor bedeutet.
6. Verbindungen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß R1 ein geradkettiger Alkylrest mit 1-6 C-Atomen oder
ein 1E- bzw. 3E-Alkenylrest mit 2 bis 8 C-Atomen bedeutet.
7. Verbindungen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß Z1 und Z2 jeweils unabhängig voneinander
-CO-O-, -O-CO-, -CH2CH2, -C2F4, -OCF2-, -CF2O-, -CH2O-, -OCH2-
oder eine Einfachbindung bedeuten.
8. Verbindungen der Formel
worin
X -CHO, -NH2, -OH, -Cl, -Br oder -I und
L1 und L2 jeweils unabhängig voneinander H, Cl oder F bedeuten.
worin
X -CHO, -NH2, -OH, -Cl, -Br oder -I und
L1 und L2 jeweils unabhängig voneinander H, Cl oder F bedeuten.
9. Verwendung von Verbindungen der Formel I als Komponenten
flüssigkristalliner Medien.
10. Flüssigkristallines Medium mit mindestens zwei flüssigkristallinen
Komponenten, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens eine
Verbindung der Formel I gemäß Anspruch 1 enthält.
11. Flüssigkristall-Anzeigeelement, dadurch gekennzeichnet, daß es ein
flüssigkristallines Medium nach Anspruch 10 enthält.
12. Elektrooptisches Anzeigeelement, dadurch gekennzeichnet, daß es
als Dielektrikum ein flüssigkristallines Medium nach Anspruch 10
enthält.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19958154A DE19958154A1 (de) | 1998-12-11 | 1999-12-03 | Cyanotetrafluorsulfanylderivate |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19857197 | 1998-12-11 | ||
DE19958154A DE19958154A1 (de) | 1998-12-11 | 1999-12-03 | Cyanotetrafluorsulfanylderivate |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19958154A1 true DE19958154A1 (de) | 2000-06-15 |
Family
ID=7890748
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19958154A Withdrawn DE19958154A1 (de) | 1998-12-11 | 1999-12-03 | Cyanotetrafluorsulfanylderivate |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19958154A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1310474A1 (de) * | 2001-11-09 | 2003-05-14 | MERCK PATENT GmbH | Fluorierte Biphenylverbindungen und ihre Verwendung in flüssigkristallinen Medien |
-
1999
- 1999-12-03 DE DE19958154A patent/DE19958154A1/de not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1310474A1 (de) * | 2001-11-09 | 2003-05-14 | MERCK PATENT GmbH | Fluorierte Biphenylverbindungen und ihre Verwendung in flüssigkristallinen Medien |
EP1746079A2 (de) * | 2001-11-09 | 2007-01-24 | Merck Patent GmbH | Fluorierte Biphenylverbindungen zur Verwendung in Flüssigkristallmischungen |
EP1746079A3 (de) * | 2001-11-09 | 2007-02-07 | Merck Patent GmbH | Fluorierte Biphenylverbindungen zur Verwendung in Flüssigkristallmischungen |
KR100851079B1 (ko) * | 2001-11-09 | 2008-08-08 | 메르크 파텐트 게엠베하 | 액정 매질 |
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