DE3102017C2 - Halogenierte Esterderivate und Flüssigkristallzusammensetzungen, welche diese enthalten - Google Patents
Halogenierte Esterderivate und Flüssigkristallzusammensetzungen, welche diese enthaltenInfo
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Abstract
Neue halogenierte Esterderivate und Flüssigkristallzusammensetzungen, welche diese enthalten. Die Derivate haben die allgemeine Formel (1. Formel) bedeutet und R eine Alkylgruppe oder Alkoxygruppe mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen und Y eine Carboxylgruppe ist. Die Derivate sind als eine oder mehrere Komponenten in Flüssigkristallzusammensetzungen, die höhere mesomorphe Temperaturbereiche, aber niedrigere Viskositäten aufweisen, und die auch niedrigere absolute Werte der dielektrischen Anisotropie haben und dennoch bei niedrigeren Spannungen angetrieben werden können, geeignet.
Description
Diese Erfindung wird durch halogenierte Esterderivate der allgemeinen Formel
worin X eine Gruppe ausgewählt aus
(D
■ο
darstellt oder der allgemeinen Formel
O
O
(ID
worin X für eine Gruppe
oder R-
steht, und R in beiden Formeln eine Alkyl- oder eine Alkoxygruppe mit jeweils 1 bis 15 Kohlenstoffatomen
bedeutet sowie die Verbindungen
worin R' Alkyl mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen bedeutet, gelöst.
Die Erfindung betrifft weiterhin auch Flüssigkristallzusammensetzungen,
die als wenigstens eine Komponente ein halogeniertes Esterderivat der allgemeinen
Formeln (I)1(II) und/oder (III) enthalten.
Die Verbindungen der allgemeinen Formeln (I), (II) und (III) haben einen geringen Wert der dielektrischen
Anisotropie in der Nähe von Δε =1,5, aber dennoch haben sie oder Flüssigkristallzusammensetzungen, in
denen sie als eine oder mehrere Komponenten enthalten sind, eine niedrige Ansprechspannung von
etwa 1,4 bis 2,0 V, so daß ein Antrieb bei niedrigeren Spannungen möglich wird. Es ist deshalb möglich.
Anzeigeelemente mit niedrigerem Energieverbrauch unter Verwendung dieser Verbindungen herzustellen.
Außerdem zeigen diese Verbindungen, die bei der Verwendung als Flüssigkristalle für Anzeigeelemente
benötigten Stabilitätseigenschaften gegenüber Wärme, Licht, Feuchtigkeit, Elektrizität und dergleichen.
Nachfolgend wird die Herstellung der erfindungsgemäßen
Verbindungen erläutert
4-F!uorphenylester von Carbonsäuren der allgemeinen Formel
worin X die vorher angegebenen Bedeutungen haben, erhält man durch Umsetzen von Thionylchlorid mit
einer Carbonsäure, entsprechend dem Substituenten X, unter Ausbildung eines Carbonsäureoxychlorids, das
dann in Gegenwart vcn Pyridin mit einem 4-Fluorphenol
umgesetzt wird.
Entsprechend werden die Verbindungen der Formel (IH) durch Umsetzung des entsprechenden Carbonsäureoxychlorids
mit 4-Chlorphenol erhalten.
Verbindungen der allgemeinen Formel
Verbindungen der allgemeinen Formel
X-O-C-/ \
(H)
worin X
oder
bedeutet und R die für Formel (I) angegebene Bedeutung hat, kann man erhalten, indem man zunächst
Thionylchlorid mit 4-Fluorbenzoesäure unter Bildung von 4-Fluorbenzoesäureoxychlorid umsetzt und dann
letzteres mit einem 4-substituierten Phenol oder einem trans-4-substituierten Cyclohexanol, entsprechend dem
erwünschten Produkt, in Gegenwart von Pyridin umsetzt.
Einige der so erhältlichen Produkte sind nematische Flüssigkristalle und andere sind smektische Flüssigkristalle
und wieder andere sind keine Flüssigkristalle.
Da sie jedoch eine geringe dielektrische Anisotropie aufweisen, ist es möglich, Flüssigkristall-Anzeigelemente herzustellen mit einer niedrigeren dielektrischen Anisotropie und einer niedrigeren Antriebsspannung, wenn man die vorerwähnten Verbindungen mit anderen Flüssigkristallverbindungen unter Ausbildung von Flüssigkristallzusammensetzungen vereint Solche anderen Flüssigkristallverbindungen können in geeigneter Weise in Abhängigkeit von der Art der Anzeigeelemente, der Anwendung und dergleichen ausgewählt werden. Da die vorerwähnten Verbindungen mit anderen Flüssigkristallverbindungen gut verträglich sind, besteht praktisch keine Beschränkung in dieser Hinsicht.
Da sie jedoch eine geringe dielektrische Anisotropie aufweisen, ist es möglich, Flüssigkristall-Anzeigelemente herzustellen mit einer niedrigeren dielektrischen Anisotropie und einer niedrigeren Antriebsspannung, wenn man die vorerwähnten Verbindungen mit anderen Flüssigkristallverbindungen unter Ausbildung von Flüssigkristallzusammensetzungen vereint Solche anderen Flüssigkristallverbindungen können in geeigneter Weise in Abhängigkeit von der Art der Anzeigeelemente, der Anwendung und dergleichen ausgewählt werden. Da die vorerwähnten Verbindungen mit anderen Flüssigkristallverbindungen gut verträglich sind, besteht praktisch keine Beschränkung in dieser Hinsicht.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen werden anhand der Herstellungsbeispiele näher erläutert, wobei
auch die charakteristischen Eigenschaften der so hergestellten erfindungsgemäßen Verbindungen und die
charakteristischen Eigenschaften von Flüssigkristallverbindungen, welche diese Verbindungen enthalten,
gezeigt werden.
Herstellung von 4'-Fluorphenylester von trans-4-substituierten Cyclohexancarbonsäuren der Formel
Toluolschicht wird mit 6N HCl und dann mit 2N NaOH iO und anschließend mit Wasser gewaschen, bis die Schicht
neutral ist Nach dem Filtrieren der Toluolschicht wird das Toluol unter vermindertem Druck abdestilliert Die
zurückbleibende ölige Substanz wird aus Ethanol umkristallisiert, wobei man den gewünschten 4'-Fluor-15
phenylester von trans-4-substituierter Cyclohexancarbonsäure erhält. Die physikalischen Eigenschaften
(Übergangspunkte) und die Werte der Elementaranalysen einer Reihe von so erhaltenen Verbindungen
werden in Tabelle 1 gezeigt.
20
20
10 ml Thionylchlorid gibt man zu 0,03 Mol trans-4-substituierter
Cyclohexancarbonsäure und erwärmt das Gemisch 4 Stunden auf einem Wasserbad bei 60 bis
80° C und anschließend wird das überschüssige Thionylchlorid unter vermindertem Druck vollständig
abdestilliert wobei trans-4-substituiertes Cyclohexancarbonsäureoxychiorid
als ölige Substanz zurückbleibt. Dieses Oxyciilorid gibt man dann unter kräftigem
Rühren zu einer Lösung von 3,3 g 4-Fluorphenol, gelöst
in 10 ml Pyridin. Das Reaktionsgemisch läßt man über
Nacht stehen und dann gibt man es zu 100 ml Wasser und extrahiert die ölige Substanz mit 101 ml Toluol. Die
R in Formel
(Ia)
(Ia)
Ausbeute
(g)
(g)
Ausbeute
Übergangspunkt F oder C-N-Punkt
N-I-Punkt (0C)
Elementaranalyse
gefunden berechnet
C3H7 | 6,1 | 77,0 | 48 -48,7 | — | C H |
72,5 7,8 |
72,8 8,C |
C4H9 | 3,1 | 37,2 | 30,8-31,1 | 23,1 | C H |
73,6 8,4 |
73,4 8,3 |
C5H11 | 3,6 | 41,1 | 25,9-26,0 | 24,3 | C H |
74,1 8,8 |
73,9 8,6 |
C6H13 | 4,5 | 49,0 | 29,7 - 30,0 | 33,2 | C H |
74,3 8,7 |
74,5 8,9 |
C?H]5 | 5,9 | 61,5 | 29,1-29,3 | 30,6 | C H |
75,2 9,3 |
75,0 9,1 |
C8H17 | 6,0 | 59,9 | 34,1-34,7 | - | C H |
75,6 9,1 |
75,4 9,3 |
C6H13O | 5,5 | 56,9 | 35,6 - 35,9 | C H |
70,5 8,8 |
70,8 8,4 |
|
Herstellung von 4'-Fluorphenylestern von 4-substituierten Benzoesäuren der Formel
/ V-C-O-/ S
(Ib)
Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch anstelle von Benzoesäuren erhielt. Die physikalischen Eigenschaften
trans-4-substituierten Cyclohexancarbonsäuren 4-sub- und die Werte der Elementaranalyse werden in Tabelle
stituierte Benzoesäuren (0,03 Mol) verwendet wurden 55 2 gezeigt,
und wobei man 4'-Fluorphenylester von 4-substituierten
Tabelle 2 | Ausbeute (g) |
Ausbeute (%) |
Übergangspunkt F oder C-N-Punkt (0C) |
Sm-I-Punkt (3C) |
Elementaranalyse gefunden (%) |
74,8 6,1 74,8 |
berechnet (%) |
R in Formel (Ib) |
4,5 4.7 |
58,1 57,6 |
48,1-49,4 37,2 - 38,0 |
- | C H C |
74,4 5,9 75,0 |
|
C3H7 CH. |
|||||||
Fortsetzung | Aufbeut |
Ιί in Formel | Ig) |
(IbI | 4,2 |
C5H11 | 4,9 |
C7H15 | 5,1 |
CgHn | 5,7 |
CH3O | 5,5 |
C2H5O | 5,9 |
C3H7O | 6,0 |
C4H9O | 6,0 |
C5H11O | 6,2 |
C6H13O | 7,0 |
C7H15O | 6,9 |
C8H17O | |
Ausbeute Ausbeute Übcrgangspunkl
1 -«) F oder C-N-Punkt
( C)
Sm-I ( C)
48,9 | 32,9 ~ 33,8 |
52,0 | 35,1-35,5 |
51,8 | 41,7-42,8 |
77,2 | 56,1-57,4 (60,8-61,6)*) |
70,5 | 70,5-71,3 (77,4)*) |
71,8 | 81,1-82,2 |
69,4 | 97,5 - 98,5 |
66,2 | 66,5-68,1 |
68,4 | 59,0 ~ 60,4 |
70,7 | 64,6-66,1 |
66,9 | 58,2 - 58,8 |
37,1 40,6 42,5
*) Wert einer unterschiedlichen kristallinen Form.
l'ilemcniarunalyse | gefunden berechnet | 75,5 |
75,8 | 6,7 | |
C | 6,5 | 76,4 |
H | 76,8 | 7,4 |
C | 7,2 | 76,8 |
H | 76,9 | 7,7 |
C | 7,1 | 68,3 |
H | 68,9 | 4,5 |
C | 4,7 | 69,2 |
H | 69,8 | 5,0 |
C | 5,1 | 70,1 |
H | 69,9 | 5,5 |
C | 5,3 | 70,8 |
H | 70,6 | 5,9 |
C | 6,2 | 71,5 |
H | 71,1 | 6,3 |
C | 6,5 | 72,1 |
H | 72,3 | 6,7 |
C | 6,9 | 72,7 |
H | 72,5 | 7,0 |
C | 6,9 | 73,2 |
H | 73,0 | 7,3 |
C | 7,5 | |
H |
Herstellung des 4"-Fluorpheny!esters von 4-(trans-4'-Pentylcyclohexyl)-benzoesäure der Formel
_y V-r.-o-X~ X-F
Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch 4-(trans-4'- gleichfalls einen nematischen Flüssigkristall darstellt
Pentylcyclohexyl)-benzoesäure (0,03 Mol) anstelle der und der einen C-N-Punkt von 91,0 bis 91,3°C und einen
trans-4-substituierten Cyclohexancarbonsäure des Bei- N-I-Punkt von 159,00C aufweist. Die Werte der
spiels 1 verwendet wurde und wobei man den Elementaranalyse sind C: 79,9% (theoretisch 78,2%) und
4"-Fluorphenylester von 4-(trans-4'-Pentylcyclohexyl)- 50 H: 7,8% (theoretisch 7,9%).
benzoesäure (7,5 g) (Ausbeute 67,9%) erhielt, der
Herstellung von 4'-Fluorphenylestern von 6-substituierten Naphthalin-2-carbonsäuren der Formel
Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch anstelle der 65 ester von 6-substituierter NaphihaIin-2-carbonsäure
trans-4-substituierten Cyclohexancarbonsäure des Bei- erhielt Die Werte und die physikalischen Eigenschaften
spiels 1 6-substituierte Naphthalin-2-carbonsäuren (0,03 werden in Tabelle 3 gezeigt.
MoH verwendet wurden und wobei man 4'-Fluorphenyl-
ίο
R in Formel
(Ic)
Ausbeute
(g)
Ausbeute
Schmelzpunkt
(0C)
Sm-I-Punkt
C5Hn | 5,1 |
CyH15 | 5,0 |
C5H11O | 6,2 |
C8H17O | 6,5 |
50,6
45,8
72,9
55,0
45,8
72,9
55,0
83,3 ~ 89,2
67,0 ~ 69,0
97,7 ~ 100,0
74,0 ~ 76,3
67,0 ~ 69,0
97,7 ~ 100,0
74,0 ~ 76,3
70,0
Herstellung von 4'-Fluorphenylestern von 6-substituierten l^^-Tetraliydronaphthalin^-carbonsäuren
der Formel
Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch anstelle der trans-4-substituierten Cyclohexancarbonsäuren
6-substituierte 1 ^,S^-Tetrahydronaphthalin^-carbonsäuren
(0,03 Mol) verwendet wurden und wobei man 4'-F!uorphenylester von 6-substituierten 1,23.4-Tetrahydronaphthalin-2-carbonsäuren
erhielt. Für den Fall. daß R = CsHu in der obigen Formel ist, wurde ein
Produkt in einer Ausbeute von 5,5 g (53,9%) mit einem Schmelzpunkt von 77,0 bis 78,6° C erhalten und für den
Fall, daß R = C7Hi5 bedeutet, ein Produkt in einer
Ausbeute von 6,1 g (55,3%) mit einem Schmelzpunkt von 58,6 bis 59,70C.
Herstellung von 4"-Halogenphenylestern von trans-4-(trans-4'-substituierten
CyclohexylJ-cyclohexancarbonsäuren der Formel
(Cl)
(Id) bzw. (III)
10 ml Thionylchlorid wurden zu trans-4-(trans-4'-substituierter
Cyclohexyl)-cyclohexancarbonsäure (0,02 Mol) gegeben und anschließend wurde auf 60 bis 800C
erwärmt. Es dauert etwa 1 Stunde bis die Mischung gleichmäßig vorliegt und dann erhitzt man weitere 30
Minuten bis 1 Stunde und destilliert dann anschließend den Oberschuß an Thionylchlorid unter vermindertem
Druck ab. Es bleibt trans-4-(trans-4'-substituiertes Cyclohexyl)-cyclohexancarbonsäureoxychlorid als ölige
Substanz zurück, zu dem man dann eine Lösung des 4-Halogenphenols (0,2 Mol) in Pyridin (10 ml) gibt. Das
Reaktionsgemisch wird ausreichend gerührt und über Nacht stehen gelassen und dann gibt man 100 ml Toluol
zu und wäscht die erhaltene Toluolschicht in einem Scheidetrichter zunächst mit 6N Chlorwasserstoffsäure
und dann mit 2N Natriumhydroxidlösung und schließlich mit Wasser, bis die Schicht neutral ist, und trocknet
dann über wasserfreiem Natriumsulfat und destilliert das Toluol unter vermindertem Druck ab. Die
ausgefallenen Kristalle werden aus 200 ml Ethanol umkristallisiert, wobei man die gewünschten Verbindungen
der Formeln (Id) bzw. (IH) erhält Die Ausbeuten, die physikalischen Eigenschaften (Übergangspunkte)
so und die Werte der Elementaranalyse werden in Tabelle 4 gezeigt.
Tabelle 4 | (Id) |
Menge der
als Aus gangs- material verwendeten Carbonsäure |
Menge des
verwendeten Halogen phenols |
Aus
beute |
Aus
beute |
Übergangspunkt
C-N-Punkt N-I- Punkt |
CO |
Elementaranalyse
gefun den |
(%) |
berech
net |
In Formel bzw. (III) |
Hai | (g) | (E) | (g) | (%) | CO | 183,1 | 76,1 8,8 |
(%) | |
R | F | 5 | 2,2 | 4,0 | 58 | 69,4 ~ 70,5 | 170,1 | C H |
77,2 9.9 |
76,3 9,0 |
C3H7 | F | 6,1 | 2,2 | 4,0 | 50 | 73,7 ~ 74,3 | C H |
77,6 9.8 |
||
C7H15 | ||||||||||
Fortsetzung
In Formel bzw. (Ill) |
(Id) | Menge der als Aus gangs- material verwendeten Carbonsäure |
Menge des verwendeten Halogen phenols |
Aus beute |
Aus beute |
Übergangspunkt C-N-Punkt N-I- Punkt |
( C) | Elementaranalyse gefun den |
(%) | berech net |
R | Hal | (g) | (g) | (g) | (%) | ( C) | 214,9 | 72,9 8,5 9,7 |
<%) | |
C3H7 | Cl | 5 | 2,6 | 4,5 | 62 | 82,4 - 82,8 | 196,8 | C H Cl |
74,4 9,6 8,5 |
72,8 8,6 9,8 |
C7H15 | Cl | 6,1 | 2,6 | 4,7 | 54 | 86,0 - 87,2 | C H Cl |
74,5 9,4 8,5 |
Beispiel 7 Herstellung von 4'-substituierten Phenylestern von 4-Fluorbenzoesäuren
(Ha)
7 ml Thionylchlorid werden zu 2,8 g (0,02 Mol) 4-Fluorbenzoesäure gegeben und das Gemisch wird auf
einem Wasserbad während 4 Stunden auf 60 bis 800C erwärmt und nachdem das Gemisch gleichmäßig
geworden ist, läßt man es 1 Stunde stehen und destilliert dann den Überschuß an Thionylchlorid vollständig ab.
Es bleibt 4-Fluorbenzoesäureoxychlorid als ölige Substanz
zurück, welches zu einer Lösung aus 4-substituiertem Phenol (0,02 Mol) in 7 ml Pyridin gegeben wird. Die
Reaktionsflüssigkeit läßt man dann über Nacht stehen
und gibt anschließend 100 ml Wasser zu und extrahiert
die gebildete ölige Substanz mit 100 ml Toluol. Die Toluolschicht wird mit 6N HCl und dann mit 2N NaOH
und schließlich mit Wasser bis zur Neutralität gewaschen und dann wird abfiltriert und Toluol unter
vermindertem Druck abdestilliert. Die ölige Substanz wird aus Ethanol umkristallisiert, wobei man den
4'-substituierten Phenylester von 4-FIuorbenzoesSure
erhält. Die Werte der physikalischen Eigenschaften und der Elementaranalyse werden in Tabelle 5 gezeigt.
Tabelle 5 | Ausbeute | Ausbeute | Schmelzpunkt | Elementaranalyse | gefunden | berechnet |
R in Formel | (%) | (%) | ||||
(g) | (%) | VO | 68,1 | 68,3 | ||
(Ha) | 3,6 | 73,2 | 86,6 - 87,0 | C | 4,2 | 4,5 |
CH3O | H | 70,0 | 69,2 | |||
3,9 | 75,0 | 84,8 - 85,3 | C | 4,8 | 5,0 | |
C2H5O | H | 69,9 | 70,1 | |||
3,6 | 65,7 | 73,3 - 74,0 | C | 5,6 | 5,5 | |
C3H7O | H | 70,5 | 70,8 | |||
4,2 | 72,9 | 73,0 - 73,2 | C | 6,0 | 5,9 | |
C4H9O | H | 71,1 | 71,5 | |||
4,1 | 67,9 | 67,0-67,5 | C | 6,4 | 6,3 | |
C5H11 | H | 72,3 | 72,1 | |||
4,9 | 77,5 | 64,8-65,1 | C | 6,6 | 6,7 | |
C6H13O | H | 72,5 | 72,7 | |||
5,3 | 80,3 | 74,8 - 75,7 | C | 7,1 | 7,0 | |
C7H15O | H | |||||
2,9 | 54,3 | 74,8-75,4 | ||||
CH3 | 3,1 | 63,5 | 51,1-52,1 | |||
C2H5 | 3,5 | 67,8 | 30,0-31,0 | |||
C3H7 | 3,7 | 55,1 | 46,7-47,7 | |||
C4H9 | 4,0 | 69,9 | 35,2-36,2 | |||
C5H11 | 4,3 | 71,7 | 42,3-42,8 | |||
C6H13 | 4.5 | 71.7 | 42.3-43.3 | |||
GrHi ς | ||||||
Herstellung von trans-4-substituierten Cyclohexylestern von 4-Fluorbenzoesäure
O —C—<f >-F
Beispiel 7 wurde wiederholt, wobei anstelle der io trans-4'-substituierte Cyclohexylester von 4-Fluorben-
4-substituierten Phenole trans-4-substituierte Cyclohexanole (0,02 Mol) verwendet wurden und wobei man
zoesäure erhielt. Die physikalischen Eigenschaften und die Elementaranalyse werden in Tabelle 6 gezeigt.
R in Formel | Ausbeute | Ausbeute | Schmelzpunkt | Elementaranalyse | gefunden (%) |
berechnet (%) |
(lib) | (g) | (%) | (X) | 72,9 7,9 |
72,7 8,0 |
|
C3H7 | 3,1 | 58,9 | 45,0 ~ 45,5 | C H |
73,5 7,9 |
73,4 8,3 |
C4H9 | 2,2 | 39,7 | 23,0 ~ 24,3 | C H |
75,2 9,3 |
75,0 9,1 |
C7H15 | 2,6 | 40,6 | 36,0-36,7 | C H |
||
Beispiel 9 (Anwendungsbeispiel 1) |
Eine Flüssigkristallzusammensetzung aus
4'-Fluorphenylester von
trans-4-pentylcyclohexancarbonsäure 1 Teil
4'-Fluorphenylester von
trans-4-nexylcyclohexancarbonsäure 1 Teil
4'-Fluorphenylester von
trans-4-heptylcyclohexancarbonsäure 3 Teile
trans-4-heptylcyclohexancarbonsäure 3 Teile
hat einen N-1-Punkt von 49,4°C und ein Δε von +1,4.
Die charakteristischen Eigenschaften dieser Zusammensetzung wurden bei 25° C in einer 10 μηι dicken
Zelle, die mit einer transparenten Zinnoxidelektrode, welche jeweils mit Siliziumoxid behandelt und anschließend
einer Reibbehandlung ausgesetzt worden war, ausgerüstet ist Die Ansprechspannung und die Sättigungsspannung
betrugen 1,8 V bzw. 2,6 V.
Beispiel 10
(Anwendungsbeispiel 2)
(Anwendungsbeispiel 2)
Eine Flüssigkristallzusammensetzung aus
4'-FIuorphenylester von
trans^-pentylcyclohexancarbonsäure 1 Teil
4'-Fluorphenylester von
trans-4-hexyI-cyclohexancarbonsäure 1 Teil
4'-Fluorphenylester von
trans^-heptyl-cyclohexancarbonsäure 4 Teile hat einen N-I-Punkt von 30,0°C und ein Δε von 1,51. Die charakteristischen Eigenschaften wurden in gleicher Weise wie im Anwendungsbeispiel 1 gemessen. Die Ansprechspannung und die Sättigungsspannung bei 25° C betrugen 1,44 V bzw. 2,12 V und die Zeit bis zum Ansprechen und Wiederabfallen bei 3 V und 32 Hz betrug 140msek. bzw. 160msek. Die Ansprechspannung und Sättigungsspannung bei 150C betrug 1,91 V bzw. 2,74 V.
trans^-heptyl-cyclohexancarbonsäure 4 Teile hat einen N-I-Punkt von 30,0°C und ein Δε von 1,51. Die charakteristischen Eigenschaften wurden in gleicher Weise wie im Anwendungsbeispiel 1 gemessen. Die Ansprechspannung und die Sättigungsspannung bei 25° C betrugen 1,44 V bzw. 2,12 V und die Zeit bis zum Ansprechen und Wiederabfallen bei 3 V und 32 Hz betrug 140msek. bzw. 160msek. Die Ansprechspannung und Sättigungsspannung bei 150C betrug 1,91 V bzw. 2,74 V.
Beispiel 11 (Anwendungsbeispiel 3)
Ein Flüssigkristallgemisch (A) aus
4-Pentyl-4'-cyanobiphenyl 45% 4-Heptyl-4'-cyanobiphenyl 29%
4-Octyloxy-4'-cyanobiphenyl 15% 4-Pentyl-4"-cyanoterphenyl 11%
hat einen N-1-Punkt von 63,30C, ein Δε von 12,4 und eine
Viskosität bei 20° C von 60 cps. Die Ansprechspannung und Sättigungsspannung bei 25° C wurde unter gleichen
Bedingungen wie im Anwendungsbeispiel 1 gemessen und betrugen 1,65 V bzw. 2,31 V. Eine Fiüssigkristallzu-
60 sammensetzung, die man erhält durch Zugabe von 4'-Fluorphenylester von 4-ButyIbenzoesäure (20 Teile)
(Mischung A) gemäß der vorliegenden Erfindung zu dem obigen Flüssigkristallgemisch (A) (80 Teile) hat einen erniedrigten
N-I-Punkt von 44° C und einen erniedrigten Δε von
11,6° C und dennoch eine erniedrigte Antriebsspannung
(Ansprechspannung 1,13 V, Sättigungsspannung 1,91 V), sowie eine erniedrigte Viskosität bei 20° C von 50 cps.
Beispiel 12 (Anwendungsbeispiel 4)
Ein Flüssigkristallgemisch, das erhalten wurde durch
Zugabe von 20 Teilen 4'-Fluoiphenylester von 4-Hexyloxybenzoesäure
zu 80 Teilen des Flüssigkristallgemisches (A) gemäß Anwendungsbeispiel 3, hat einen
N-I-Punkt von 48,6° C, ein Δε von 11,7 und eine
Viskosität bei 20° C von 45 cps. Die Ansprechspannung und die Sättigungsspannung wurden unter gleichen
Bedingungen wie im Anwendungsbeispiel 3 gemessen und betrugen 1,45 V bzw. 2,02 V und waren somit
niedriger als in der Mischung (A).
Beispiel 13 (Anwendungsbeispiel 5)
Eine Flüssigkristallzusammensetzung, erhalten durch Zugabe von 10 Teilen 4"-Fluorphenylester von 4-(trans-4-Pentylcyclohexyl)benzoesäure
zu dem im Anwendungsbeispiel 3 beschriebenen Flüssigkristallgemisch (A) (90 Teile) hat einen N-I-Punkt von 70,2° C, ein Δε von
12,1 und eine Viskosität bei 20°C von 60 cps. Die Ansprechspannung und die Sättigungsspannung, gemessen
unter den gleichen Bedingungen wie in Anwendungsbeispiel 3, betrugen 1,77 V bzw. 2,56 V.
Beispiel 14 (Anwendungsbeispiel 6)
Es wurde eine Flüssigkristallzusammensetzung hergestellt, bestehend aus:
trans-4-Propyl-(4'-cyanophenyI)-
cyclohexan 16%
trans-4-Pentyl-(4'-cyanophenyl)-
cyclohexan 16%
4'-Fluorphenylester von
trans-4-PentyIcyclohexancarbonsäure
(R=C5Hn in Formel(Ia)) 12%
4'-Fluorphenylester von
trans-4-Hexylcyclohexancarbonsäure
(R=C6Hi3inFormel(Ia)) 4%
4'-Fluorphenylester von
trans-4-heptylcyclohexancarbonsäure
(R = C7H|5inFormel(Ia)) 12%
4'-FluorphenyIester von
trans-4(trans-4'-Propylcyclohexyl)-
cyclohexancarbonsäure
(R-C3H7 in Formel (Id)) 20%
4'-Fluorphenylester von
trans-4-(trans-4'-Heptylcydohexyl)-
cyclohexancarbonsäure
(R = C7H15Jn Formel (Id)) 20%
Der nematische Temperaturbereich lag zwischen -5 und +81°C. Die Viskosität bei 20°C betrug 19,2 cps und
die dielektrische Anisotropie +6,4. Diese Flüssigkristallzusammensetzung wurde in eine Zelle aus zwei
Glasteilen eingeschlossen, von denen jedes Glasteil mit einer transparenten Zinnoxidelektrode, die mit Siliziumoxid
beschichtet war und die einer Reibbehandlung unterworfen worden war, ausgerüstet war, wobei die
Elektrodenentfernung 10 μηι betrug. Die Zusammensetzung
wurde dann auf ihre charakteristischen Eigenschaften bei 25° C geprüft, wobei man eine Ansprechspannung
von 1,96 V und eine Sättigungsspannung von 2,70 V feststellte. Die Zeit bis zum Ansprechen und zum
Wiederabfall bei 25° C wurde unter Anwendung einer Quadratwelle bei 32 Hz und 5 V gemessen und betrug
36 msek. bzw. 47 msek. Selbst bei 0°C betrug sie noch
94 msek. bzw. 220 msek.
Beispiel 15 (Anwendungsbeispiel 7)
Die am Anwendungsbeispiel 3 erwähnte Mischung (A), d. h. eine Flüssigkristallmischung aus
4-Pentyl-4'-cyanobiphenyl 45%
4-Heptyl-4'-cyanobiphenyl 29%
4-Octyloxy-4'-cyanobiphenyl 15%
4-Pentyl-4"-cyanoterphenyl 11 %
(N-f-Punkt 63,3°C, dielektrische Anisotropie +12,4) wurde in eine 10 μπι dicke Zelle eingeschlossen, die aus
zwei Platten bestand, von denen jede mit einer transparenten Ziniioxidelektrode ausgerüstet worden
war, die mit Siliziumdioxid beschichtet und dann einer Reibbehandlung unterworfen worden war. Die charakteristischen
Eigenschaften dieser Flüssigkristallzellen, gemessen bei 25° C, ergaben eine Ansprechspannung
von 1,65 V und eine Sättigungsspannung von 2,31 V. Ein Gemisch aus der Mischung (A) (80 Teile) mit
dem erfindungsgemäßeri trans-4-Heptylcyclohexylester von p-Fluorbenzoesäui:« (20 Teile) zeigte einen
erniedrigten N-I-Punkt von 51,5°C und eine erniedrigte dielektrische Anisotropie von +8,3. Außerdem waren
die Ansprechspannung und die Sättigungsspannung, gemessen unter den gleichen Bedingungen wie im
vorhergehenden Fall, ebenfalls vermindert und betrugen 1,54 V bzw. 2,15 V.
Beispiel 16 (Anwendungsbeispiel 8)
Ein Gemisch aus der Mischung (A) vom Anwendungsbeispiel 7 (80 Teile) mit 20 Teilen des erfindungsgemäßen
p-Pentyloxyphenylesters von p-Fluorbenzoesäure,
hatte einen N-I-Punkt von 54,70C und eine dielektrische
Anisotropie von +10,8. Unter den gleichen Bedingungen gemessen wie im Anwendungsbeispiel 7 betrug die
Ansprechspannung bzw. die Sättigungsspannung nur 1,52 V bzw. 2,10 V.
Beispiel 17 (Anwendungsbeispiel 9)
Ein Gemisch aus der Mischung (A) des Anwendungsbeispiels 7 (80 Teile) mit 20 Teilen des erfindungsgemäßen
p-Hexylphenylesters von p-Fluorbenzoesäure zeigte einen N-I-Punkt von 48,0°C und eine dielektrische
Anisotropie von +10,1. Unter den gleichen Bedingungen gemessen wie bei den vorhergehenden Fällen war
die Ansprechspannung bzw. die Sättigungsspannung auf 1,43 V bzw. 2,0 V verringert.
308 115/328
Claims (2)
1. Halogenierte Esterderivate der allgemeinen
Forme! 5
Forme! 5
worin X eine Gruppe ausgewählt aus
(D
darstellt oder der allgemeinen Formel
O
X—O—C—f
N=
worin X für eine Gruppe
oder
oder
10
15
20
25
30
35
(II)
45
steht, und R in beiden Formeln eine Alkyl- oder eine
Alkoxygruppe mit jeweils 1 bis 15 Kohlenstoffato- 50 men bedeutet sowie die Verbindungen
Alkoxygruppe mit jeweils 1 bis 15 Kohlenstoffato- 50 men bedeutet sowie die Verbindungen
(HD
worin R' Alkyl mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen 60 bedeutet.
2. Flüssigkristallzusammensetzungen, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens als eine Komponente
ein halogeniertes Esterderivat gemäß Anspruch 1 enthalten. 65
Die Erfindung betrifft halogenhaltige, insbesondere fluoihaltige Esterderivate mit einer positiven dielektrischen
Anisotropie, die als Verbindungen für Flüssigkristallzusammensetzungen
geeignet sind. Die Erfindung betrifft auch Flüssigkristallzusammensetzungen, welche
diese enthalten.
Anzeigeelemente, bei denen Flüssigkristalle verwendet werden, findet man in erheblichem Umfang in Uhren
und elektrischen Rechnern. Diese Flüssigkristall-Anzeigeelemente (LCD) machen Gebrauch von der optischen
Anisotropie von Flüssigkristallsubstanzen, wobei die Flüssigkristalle nematische, smektische und cholesterische
einschließen. Dabei werden in der Praxis für Anzeigeelemente am häufigsten nematische Flüssigkristalle
verwendet und darin eingeschlossen sind solche vom TN-Typ (gedrehter nematischer Typ), DS-Typ
(dynamisch gestreuter Typ), Gast-Wirt-Typ oder DAP-Typ.
Die jeweils für die Flüssigkristallsubstanzen geforderten Eigenschaften hängen von der Art des
jeweiligen Anzeigeelements ab. Vorzugsweise sollen jedoch die in solchen Anzeigevorrichtungen verwendeten
Flüssigkristallsubstanzen eine Flüssigkristallphase in einem möglichst breiten Bereich unter natürlichen
Umgebungsbedingungen aufweisen. Keine einzelne Substanz, die alle diese Bedingungen erfüllt, ist derzeit
bekannt, jedoch ist aus dem Stand der Technik bekannt, daß durch Vermischen von verschiedenen Arten von
Flüssigkristallsubstanzen oder nichtflüssigen Kristallsubstanzen Substanzen erhalten werden, die für die
praktischen Bedürfnisse ausreichen. Diese Substanzen müssen selbstverständlich außerdem gegenüber Feuchtigkeit,
Licht, Wärme, Luft stabil sein und außerdem sollen deren Ansprechspannungen und Sättigungsspannungen,
wie sie zum Antrieb der Elemente erforderlich sind, sowie auch die Viskositäten so niedrig wie möglich
sein, um die Ansprechzeit zu verringern. Um nun den mesomorphen Temperaturbereich in Richtung zu
höheren Temperaturen auszudehnen, ist es erforderlich, Flüssigkristallsubstanzen mit höheren Schmelzpunkten
bei einer oder mehreren Komponenten einer Flüssigkristallzusammensetzung zu verwenden, aber solche
Flüssigkristallsubstanzen mit höheren Schmelzpunkten haben im allgemeinen höhere Viskositäten und infolgedessen
haben Flüssigkeitskristallzusammensetzungen, welche eine oder mehrere solcher Komponenten
enthalten, auch höhere Viskositäten. Deshalb ist bei Flüssigkristall-Anzeigeelementen, die bei höheren Temperaturen,
z. B. bis zu etwa 8O0C1 verwendet werden
können, die Ansprechzeit verzögert, und zwar insbesondere bei niedrigeren Temperaturen. Es besteht deshalb
ein Bedürfnis an Flüssigkristallsubstanzen mit einem höheren mesomorphen Temperaturbereich und trotzdem
niedrigen Viskositäten. Durch die Verwendung von Flüssigkristallzusammensetzungen mit einem größeren
absoluten Bereich der dielektrischen Anisotropie ist es möglich, die Antriebsspannung für die Anzeigeelemente
zu erniedrigen und auch die Ansprecheigenschaften zu verbessern. Wenn nun Flüssigkristalle, die keine
größeren absoluten Werte der dielektrischen Anisotropie aufweisen und die trotzdem einen Antrieb bei
niedrigeren Spannungen bewirken können, gefunden würden, wäre es möglich, den Energieverbrauch für die
Anzeigeelemente weiter zu vermindern, und solche Flüssigkristalle sind deshalb ganz besonders wünschenswert.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, Verbindungen aufzuzeigen, die die vorerwähnten Eigenschaften
aufweisen.
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JP3920280A JPS56135445A (en) | 1980-03-27 | 1980-03-27 | 4"-halogenophenyl ester of trans-4-(trans-4'-substituted cyclohexyl)-cyclohexanecarboxylic acid |
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