DE3201721A1 - Disubstituierte aethane - Google Patents
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Description
.,-. .-j !"...i.-.iioii -JO ι ί * ι ·; ·..* · ;
Llicil.-C.-hri-Mr. .u, .οι. (oaSi) 472947 .' !'Ii-J
F.Hoffmann-La Roche & Co.AktiengeeeAl-sehaift, ·ϊ
2 1. Jan. 19!
RAN 6220/02
Disubstituierte Aethane
Die vorliegende Erfindung betrifft neue (trans-4-Alkylcyclohexyl)äthane
der allgemeinen Formel
-CH2-CH2
worin K' eine der Gruppen -R , -OR , -CO-R , -CO-OR
3 13
oder -O-CO-R darstellt, R und R geradkettige
Alkylgruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeuten
und η für eine der Zahlen 1 oder 2 steht.
Die Erfindung betrifft ferner die Herstellung der Verbindungen der obigen Formel I, flüssigkristalline Mischungen,
welche solche Verbindungen enthalten, sowie die Verwendung in elektro-optischen Vorrichtungen.
Der obige Ausdruck "geradkettige Alkylgruppe" umfasst die Gruppen Methyl, Aethyl, Propyl , Butyl·, Pentyl, Hexyl,
Heptyl, Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl und Dodecyl.
Zim/26.10.81
Die erfindungsgemässen Verbindungen sind besonders wertvoll
als Komponenten von flüssigkristallinen Mischungen und besitzen zum grössten Teil selbst flüssigkristalline
(nematische und/oder smektische) Eigenschaften.
Die erfindungsgemässen Verbindungen sind mit allen bekannten Flüssigkristallen mischbar und können in allen
gebräuchlichen elektro-optischen Vorrichtungen verwendet werden, wobei die Auswahl der Mischungskomponenten im
allgemeinen vom speziellen Verwendungszweck abhängt. Vorzugsweise werden die erfindungsgemässen Verbindungen jedoch
zur Herstellung nematischer und cholesterischer Mischungen mit positiver Anisotropie der Dielektrizitätskonstanten
(ε^ > ε:. , wobei ε^ die Dielektrizitätskonstante entlang der
Moleküllängsachse und ε, die Dielektrizitätskonstante senkrecht dazu bedeuten)verwendet.
Solche Mischungen orientieren sich in einem elektrischen Feld mit der Richtung ihrer grössten Dielektrizitätskonstante,
d.h. mit ihren Längsachsen parallel zur Feldrichtung. Dieser Effekt wird u.a. in der von J.H. Heilmeier
und L.A. Zanoni [Applied Physics Letters JL3, 91 (1968)3
bzw. von D.L. White und G.N. Taylor [J. Appl. Phys. £5_,
4718 (1974)] beschriebenen Wechselwirkung zwischen eingelagerten Molekülen und den flüssigkristallinen Molekülen
(Guest-Host interaction) ausgenützt. Eine weitere interessante Anwendung der dielektrischen Feldvorrichtung liegt in
der von M. Schadt und W. Helfrich [Applied Physics Letters 18 , 127 (1971)] gefundenen Drehzelle sowie bei der in MoIecular
Crystals and Liquid Crystals j/7, 355 (1972) beschriebenen
Kerrzelle vor.
Bei dieser elektro-optischen Drehzelle handelt es sich im wesentlichen um einen Kondensator mit lichtdurchlässigen
Elektroden, dessen Dielektrikum von einem nematischen Kristall mit ε;>ε gebildet wird. Die Moleküllängsachsen des
flüssigen Kristalles sind im feldfreien Zustand schraubenförmig zwischen den Kondensatorplatten angeordnet, wobei die
Schraubenstruktur durch die vorgegebene Wandorientierung der Moleküle bestimmt ist. Nach dem Anlegen einer elektrischen
Spannung an die Kondensatorplatten stellen sich die Moleküle mit ihren Längsachsen in Peldrichtung (d.h. senkrecht
zur Plattenoberfläche) ein, wodurch linear polarisiertes
Licht im Dielektrikum nicht mehr gedreht wird (der flüssige Kristall wird senkrecht zur Oberfläche der Platten
einachsig). Dieser Effekt ist reversibel und kann dazu verwendet werden, die optische Transparenz des Kondensators
elektrisch zu steuern.
Ferner ist bekannt, dass die Zugabe von cholesterischen Substanzen (oder allgemeiner löslichen, optisch aktiven
Substanzen, solange die Gesamtmischung flüssigkristallin bleibt) zu einer Matrix nematischer Flüssigkristalle mit
positiver Anisotropie der Dielektrizitätskonstanten zu einem cholesterischen Gemisch führt, welches durch Anlegen
eines elektrischen Feldes einen cholesterisch-nematischen Phasenübergang erfährt (Phase-Change-Effekte). Bei geeigneter
Wahl der Konzentration von cholesterischen Zusätzen können solche Gemische auch zur Verbesserung der
elektro-optischen Eigenschaften von.Drehzellenanzeigen
verwendet werden.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass die erfindungsgemässen Verbindungen flüssigkristalline Verbindungen
mit niederen. Viskositäten darstellen. Die Verbindungen der Formel I, worin η = 1 ist, besitzen besonders
niedrige Viskositäten und relativ niedrige Schmelzpunkte.
Zudem sind die Schmelzpunkte oft stark unterkühlbar. Diese Verbindungen sind deshalb vor allem dazu geeignet, die Viskositäten
und die Schmelzpunkte von flüssigkristallinen Mischungen zu senken. Die Verbindungen der Formel I, worin
η = 2 ist, weisen demgegenüber grössere Mesophasenbereiche und höhere Klärpunkte nuf. Diese Verbindungen sind vor
allom zur Klärpunktserhohung niedervisko.ser Mischungen
qecsj'cjnet , woboi die Viskosität nicht oder nur unwesentlich
erhöht wird.
Die erfindungsgemässen Verbindungen zeichnen sich
ferner durch gute chemische Stabilität, Farblosigkeit und hohe UV-Stabilität aus.
Von den Verbindungen der obigen Formel I sind die-
2 -33
jenigen bevorzugt, worin R eine der Gruppen -R , -OR oder -CO-OR bedeutet. Besonders bevorzugt sind die-
2 jenigen Verbindungen der Formel I, worin R eine Alkyl-gruppe
-R oder eine Alkoxygruppe -OR darstellt. Weiterhin sind diejenigen Verbindungen der Formel I bevorzugt,
worin η für die Zahl 1 steht. Die Reste R bedeuten vorzugsweise geradkettige Alkylgruppen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen
und insbesondere geradkettige Alkylgruppen mit bis 7 Kohlenstoffatomen. Ferner sind die Reste R mit 2
bis 10 Kohlenstoffatomen bevorzugt und solche mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen besonders bevorzugt.
Als Beispiele von bevorzugten Verbindungen der Formel können folgende genannt werden:
2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-l-(p-propylphenyl)äthan,
2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-1-(p-pentylphenyl)äthan,
2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-1-(p-hexylphenyl)äthan,
2-(trans-4-Butylcyclohexyl)-l-(p-propylphenyl)äthan,
2-(trans-4-Butylcyclohexyl)-1-(p-pentylphenyl)äthan,
2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-1-(p-propylphenyl)äthan,
2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-l-(p-pentylphenyl)äthan,
2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-1-(p-hexylphenyl)äthan,
2-(trans-4-Heptylcyclohexyl)-1-(p-propylphenyl)äthan,
2-(trans-4-Heptylcyclohexyl)-1-(p-butylphenyl)äthan,
2-(trans-4-Heptylcyclohexyl)-1-(p-pentylphenyl)äthan,
2-(trans-4-Aethylcyclohexyl)-1-(p-äthoxyphenyl)äthan,
2-(trans-4-Aethylcyclohexyl)-l-(p-butyloxyphenyl)äthan,
2-(trans-4-Aethylcyclohexyl)-1-(p-hexyloxyphenyl)äthan,
2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-1-(p-methoxyphenyl)äthan,
2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-1 -(p-ä thnxyphenyl )äthnn ,
2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-l-(p-propyloxyphcnyI)-äthan,
2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-1-(p-butyloxyphenyl)äthan,
2-(trans-4-Butylcyclohexyl)-1-(p-methoxyphenyl)äthan,
2-(trans-4-Butylcyclohexyl)-1-(p-äthoxyphenyl)äthan,
2-(trans-4-Butylcyclohexyl)-1-(p-butyloxyphenyl)äthan,
2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-1-(p-methoxyphenyl)äthan,
2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-1-(p-äthoxyphenyl)äthan,
2- (trans-4-Pentylcyclohexyl)-1-(p-propyloxyphenyl)-äthan,
2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-1-(p-butyloxyphenyl)äthan,
2-(trans-4-Heptylcyclohexyl)-l-(p-methoxyphenyl)äthan,
2- ( t:rans-4-Heptylcyclohexyl) -l-.( p-äthoxyphenyl ■) äthan ,
2- ( trans-'l-Heptylcyclohexyl )-l- (p-butyloxyphenyl) äthan ,
p-[2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-l-äthyl]phenyl acetat,
ρ- [ 2- (trans-4-Propylcyclohexyl )'-l-äthyl ]phenylbutyrat,
p-[2r (-trans-4-Butylcyclohexyl )-l-äthyl ]phenylacetat,
p_[2-(trans-4-Butylcyclohexyl)-1-athylDphenylbutyrat,
p_[2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-1-äthylJphenylacetat,
p-C2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-l-äthylDphenylbutyrat,
p_ [2- (trans-4-Heptylcyclohexyl )-l-äthyl ]pheny.lacetat,
p-[2-(trans-4-Aethylcyclohexyl)-1-äthyl]benzoesäuremethylester,
p- [ 2- (trans-4-Aethylcyclohexyl) -1-äthyl J'benzoesäureäthylester,
p-[2*(trans-4-Propylcyclohexyl)-1-äthyl]benzoesäuremethylester,
p-[2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-1-äthylJbenzoesäureäthylester,
p-[2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-1-äthyljbenzoesäurepropylester,
p-[2-(trans-4-Butylcyclohexyl)-1-äthyl]benzoesäuremethylester,
p-[2-(trans-4-Butylcyclohexyl)-1-äthyl]benzoesäureäthylester,
p-12-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-1-äthyl]benzoesäuremethylester,
p-[2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-1-äthyl]benzoesäureäthylester,
ρ-[2-(trans-4-Hqxylcyclohexyl)-1-äthyl]benzoesäuremethylester,
p-[2-(trans-4-Hexylcyclohexyl)-1-äthyl]benzoesäure-,
äthylester, p-[2-(trans-4-Heptylcyclohexyl)-1-äthyl!benzoesäuremethylester,
p-[2-(trans-4-Heptylcyclohexyl)-1-äthyl]benzoesäureäthylester,
p-[2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-1-äthylIpropiophenon,
p_[2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-l-äthyl]valerophenon,
p-[2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-1-äthyl]propiophenon,
p-[2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-1-äthyl]valerophenon,
p-[2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-1-äthylIhexanophenon,
2-(trans-4-Aethylcyclohexyl)-l-(4'-propyl-4-biphenylyl)-äthan,
2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-1-(4'-äthyl-4-biphenylyl)-äthan,
2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-1-(4'-propyl-4-biphenylyl)-äthan,
2-{trans-4-Propylcyclohexyl)-!-(4'-pentyl-4-biphenylyl)-äthan,
2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-1-(4'-äthyl-4-biphenylyl)-äthan,
2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-l-(4'-propyl-4-biphenylyl)-äthan,
2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)—1—(4·-pentyl-4-biphenylyl)-äthan,
2-(trans-4-AeLhylcyclohexyl)—1—(4'-buty]oxy-4-biphenylyl)äthan,
2-(trans-4-Propylcyclohexyl) — 1—(4'-äthoxy-4-biphenylyl)-äthan,
2-(trans-4-Propylcyclohexyl)—1—(4'-butyloxy-4-biphenylyl)äthan,
2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-l-(4'-äthoxy-4-biphenylyl)-äthan,
2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)—1—(4'-butyloxy-4-biphenylyl)äthan,
■♦· »β
4'-[2—(trans-4-Propylcyclohexyl)-1-athyl]-4-biphenylylacetat,
4' — C 2—(trans-^-Propylcyclohexyl)-1-athyl]-4-biphenylylbutyrat,
' 4 ' -[2- (trans-4-Propylcyclohexyl )-l-äthyl]--4-biphenylcarbonsäure-raethylester,
4'-[2- (trans-4-PropylcyclQhexyl)-1-äthyl]-4-biphenylcarbonsäure-äthylester,
41-[2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-l-athyl]-4-biphenylcarbonsäure-propylester,
4'-[2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-1-athyl]-4-biphenylcarbonsäure-methylester,
4'-[2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-1-athyl]-4-biphenylcarbonsäure-äthylester,
2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-1-(4'-butyryl-4-biphenylyl)-äthan.
Die Verbindungen der Formel I können erfindungsgemäss
dadurch hergestellt werden, dass man eine Verbindung der allgemeinen Formel
worin R Wasserstoff, Hydroxy, Halogen oder eine der
3 3 13
Gruppen -R oder -OR darstellt und R , R und η die obigen Bedeutungen haben,
reduziert und die erhaltene Vorbindung der allgemeinen Formel
" "
III
IT
1 4
worin R , R und η die obigen Bedeutungen haben,
worin R , R und η die obigen Bedeutungen haben,
4
sofern R Wasserstoff bedeutet, acyliert oder die erhaltene
sofern R Wasserstoff bedeutet, acyliert oder die erhaltene
4 Verbindung der Formel III, sofern R Hydroxy bedeutet, mit einer Carbonsäure der Formel R COOH oder einem reaktionsfähigen
Derivat hiervon verestert oder die erhaltene Ver-
4 '
bindung der Formel III, sofern R Halogen bedeutet, mit Magnesium und anschliessend mit Kohlendioxid umsetzt, hydrolysiert und die erhaltene Säure oder ein reaktionsfähiges Derivat hiervon mit einem Alkohol der Formel R OH verestert.
bindung der Formel III, sofern R Halogen bedeutet, mit Magnesium und anschliessend mit Kohlendioxid umsetzt, hydrolysiert und die erhaltene Säure oder ein reaktionsfähiges Derivat hiervon mit einem Alkohol der Formel R OH verestert.
Die Reduktion einer Verbindung der Formel II kann nach an sich bekannten Methoden durchgeführt werden. Vorzugsweise
wird eine Verbindung der Formel II mit Hydrazin in Gegenwart einer Base, z.B. Kaliumhydroxid, Natriumäthylat,
Kalium-t-butylat und dergleichen, in einem inerten organischen
Lösungsmittel, wie Dimethylsulfoxid oder einem Alkohol, beispielsweise Aethanol, Di- oder Triathylenglykol
und dergleichen, umgesetzt und anschliessend das gebildete Hydrazon zersetzt. Im allgemeinen wird das gebildete
Hydrazon erst bei erhöhter Temperatur, beispielsweise etwa 200°C, zersetzt. Wird jedoch Dimethylsulfoxid als Lösungsmittel
verwendet, so erfolgt die Zersetzung oft srhon boi
Raumtemperatur. Die bevorzugte Variante ist die Umsetzuncj
nach dem Huang-Minlon-Verfahren, d.h. Erhitzen des Ketons
unter Rückfluss in einem hochsiedenden mit Wasser mischbaren Lösungsmittel, beispielsweise Di- oder Triäthylenglykol,
zusammen mit Hydrazinhydrat und Kaliutfthydroxid,
anschliessendes Abdestillieren des Wassers bis zur Zersetzung des Hydrazons, und weiteres Kochen unter Rückfluss,
bis die Reduktion beendet ist.
Eine weitere bevorzugte Methode zur Reduktion einer Verbindung der Formel II ist die Clemmensen-Reduktion. Gemäss
diesem Verfahren wird das Keton mit amalgamiertem Zink und Salzsäure erwärmt. Gewünschtenfalls kann ein organisches
Lösungsmittel, wie Aethanol, Essigsäure, D'ioxan, Toluol und
dergleichen, zugesetzt werden.
Weiterhin kann eine Verbindung der Formel II, worin R
Wasserstoff oder eine Alkylgruppe bedeutet, durch katalytische Hydrierung reduziert werden. Diese Hydrierung kann
mit gebräuchlichen Hydrierkatalysatoren, beispielsweise Palladium, Platin, Raney-Nickel und dergleichen, gegebenenfalls
auf einem inerten Trägermaterial, beispielsweise Kohle, durchgeführt werden. Bevorzugte Katalysatoren sind Palladium
und Platin. Als Lösungsmittel können irgendwelche inerte organische Lösungsmittel, wie gesättigte Alkohole,
Aether, Ester, Carbonsäuren, Kohlenwasserstoffe und dergleichen,
beispielsweise Aethanol, Dioxan, Essigsäureäthylester, Eisessig oder Hexan, verwendet werden. Temperatur
und D.ruck sind keine kritischen Aspekte in dieser Reaktion. Zweckmässigerweise werden eine Temperatur zwischen
Raumtemperatur und Siedetemperatur des Reaktionsgemisches und ein Druck von etwa 1 bis etwa 5 Atmosphären angewendet.
Die Reduktion einer Verbindung der Formel II, worin ■ 4
R Wasserstoff oder eine Alkylgruppe bedeutet, kann ferner durch Umsetzung des Ketons mit einem Alkanthiol oder -dithiol, wie Aethanthiol, 1,3-Propandithiol, Aethandithiol
R Wasserstoff oder eine Alkylgruppe bedeutet, kann ferner durch Umsetzung des Ketons mit einem Alkanthiol oder -dithiol, wie Aethanthiol, 1,3-Propandithiol, Aethandithiol
30. und dergleichen, und anschliessende Spaltung des erhaltenen Thioketals durch katalytische Hydrierung mit Raney-Nickel
erfolgen. Bevorzugte Thiole sind 1,3-Propandithiol und insbesondere
Aethandithiol, welche cyclische Thioketale ergeben. Die Bildung des Thioketals kann beispielsweise mit
Bortrifluorid-Aetherat katalysiert werden. Zweckmässigerweise werden die Thioketal-Herstellung und die Hydrierung
in einem inerten organischen Lösungsmittel, 'wie z.B. Diäthyläther, Dioxan, Methylenchlorid, Chloroform und der-
gleichen durchgeführt; sofern das verwendete Thiol flüssig
ist, kann jedoch auch dieses zugleich als Lösungsmittel dienen. Druck und Temperatur sind nicht kritisch; zweckmässigerweise
werden Atmosphärendruck und Raumtemperatur angewendet.
4 Die Verbindungen der Formel II, worin R eine der
Gruppen -R oder -OR bedeutet, werden durch obige Reduktion direkt in die entsprechenden Verbindungen der Formel
I übergeführt (d.h. die Verbindungen der Formel III sind in diesem Falle Endprodukte). Diejenigen Verbindungen der
Formel II, worin R Wasserstoff, Hydroxy oder Halogen bedeutet, müssen hingegen nach der Reduktion zu Verbindungen
der Formel III noch weiter umgesetzt werden. 15
Die Acylierung einer Verbindung der Formel III, worin
4 '
R Wasserstoff bedeutet, kann durch Umsetzung mit einem Carbonsäurechlorid, -bromid oder -anhydrid, vorzugsweise
dem entsprechenden Carbonsäurechlorid, in Gegenwart einer Lewis-Säure, wie beispielsweise Aluminiumtrichlorid, Zinntetrachlorid,
Bortrifluorid und dergleichen, vorzugsweise Aluminiumtrichlorid, nach den an sich bekannten Methoden
der Friedel-Crafts-Acylierung erfolgen. Die Reaktion wird
in einem inerten organischen Lösungsmittel, beispielsweise Schwefelkohlenstoff oder einem chlorierten Kohlenwasserstoff,
vorzugsweise Methylenchlorid oder Chloroform durchgeführt. Die Reaktionstemperatur liegt zweckmässigerweise
zwischen etwa 0°C und der Rückflusstemperatur des Reaktionsgemisches.
Der Druck ist nicht kritisch und die Reaktion wird mit Vorteil bei Atmosphärendruck und Raumtemperatur
durchgeführt.
Die Veresterung einer Verbindung der Formol ItI, worin
4
R Hydroxy bedeutet, mit einer Alkancarbonsäure dor Formel R COOH oder einem reaktionsfähigen Derivat hiervon, beispielsweise einem Anhydrid oder Säurehalogenid, kann in an sich bekannter Weise ausgeführt werden. Die Reaktion eines Alkohols mit einer Carbonsäure wird zweckmässig in Gegen-
R Hydroxy bedeutet, mit einer Alkancarbonsäure dor Formel R COOH oder einem reaktionsfähigen Derivat hiervon, beispielsweise einem Anhydrid oder Säurehalogenid, kann in an sich bekannter Weise ausgeführt werden. Die Reaktion eines Alkohols mit einer Carbonsäure wird zweckmässig in Gegen-
wart einer katalytischen Menge einer starken Säure, beispielsweise
Schwefelsäure oder Halogenwasserstoffsäure, mit
oder ohne inertem organischem Lösungsmittel durchgeführt. Sie kann aber auch in Gegenwart von N,N'-Dicyclohexylcarbodiimid
und 4-(Dimethylamino)-pyridin erfolgen. Die bevorzugte Methode ist jedoch die Umsetzung des erhaltenen Alkohols mit einem Säurechlorid. Diese Umsetzung wird zweckmässig
in einem inerten organischen Lösungsmittel, beispielsweise einem Aether, wie Diäthyläther oder Tetrahydro-Ί0
furan, oder Dimethylformamid, Benzol, Toluol, Cyclohexan, Tetrachlorkohlenstoff und dergleichen durchgeführt. Um den '
bei der Reaktion frei werdenden Chlorwasserstoff zu binden,
benützt man zweckmässig ein Säurebindemittel, beispiels- !
weise tertiäre Amine, Pyridine und dergleichen. Vorzugs- . ,
weise wird das Säurebindemittel in grossem Ueberschuss
verwendet, so dass es gleichzeitig als Lösungsmittel '■
dienen kann. Temperatur und Druck sind nicht kritisch und "
im allgemeinen wird diese Reaktion bei- Atmosphärendruck
' ■ und einer Temperatur zwischen Raumtemperatur und der Siedetemperatur des Reaktionsgemisches durchgeführt. Die · (
4
Verbindungen der Formel III, worin R Hydroxy bedeutet, können statt aus entsprechenden Verbindungen der Formel II
Verbindungen der Formel III, worin R Hydroxy bedeutet, können statt aus entsprechenden Verbindungen der Formel II
auch nach den an sich bekannten Methoden der' Aetherspal- i,
4 '
tung aus Verbindungen der Formel III, worin R Alkoxy be- ,
& 25 deutet, erhalten werden. · ;
4 '
Die Verbindungen der Formel III, worin R Halogen be- I
deutet, können in an sich bekannter Weise mit Magnesium in ';
die entsprechenden Grignardverbindungen übergeführt wer- ;·
den. Als Lösungsmittel werden zweckmässigerweise Aether, \-
vorzugsweise Diäthyläther oder Tetrahydrofuran, verwendet. ;
Druck und Temperatur sind keine kritischen Aspekte in ' ϊ
dieser Reaktion. Im allgemeinen werden Atmosphärendruck ' ■
und eine Temperatur zwischen etwa 00C und der Rückfluss- .;
temperatur des Reaktionsgemisches, vorzugsweise ungefähr
Raumtemperatur, angewendet. Der obige Ausdruck "Halogen" ■
bedeutet Chlor, Brom oder Jod, insbesondere Brom.
Die erhaltenen Grignard-Verbindungen können in an sich bekannter Weise mit Kohlendioxid zu entsprechenden
Carboxylaten umgesetzt und anschliessend zu Carbonsäuren hydrolysiert werden. Die Umsetzung mit Kohlendioxid erfolgt
zweckmässig durch Einleiten von CO„-Gas in die oben
erhaltene Lösung der Grignard-Verbindung bei etwa 00C oder
indem man die erhaltene Lösung auf Trockeneis giesst. Die Hydrolyse des Carboxylates kann mit einer starken Säure,
vorzugsweise einer verdünnten anorganischen Säure, wie Halogenwasserstoffsäure, Schwefelsäure und dergleichen,
durchgeführt werden.
Die Veresterung der erhaltenen Säuren oder der entsprechenden Säurehalogenide oder -anhydride mit einem
Alkanol der Formel R OH kann in analoger Weise zur oben beschriebenen Veresterung durchgeführt werden. Die Säurehalogenide
und -anhydride können in an sich bekannter Weise hergestellt werden; beispielsweise werden Säurechloride
erhalten durch Umsetzung der Säure mit Phosphortrichlorid, phosphorpentachlorid, Thionylchlorid und dergleichen und
Anhydride durch Umsetzung mit Acetanhydrid, Acetylchlorid, Chlorameisensäureäthylester und dergleichen. Methylester
können ausserdem durch Umsetzung der entsprechenden Carbonsäure mit Diazomethan in einem inerten organischen Lösungsmittel,
vorzugsweise Diäthyläther, erhalten werden.
Die als Ausgangsmaterialien verwendeten Verbindungen der Formel II können dadurch hergestellt werden, dass man
eine Verbindung der allgemeinen Formel
4 IV
4
worin R und η die obigen Bedeutungen haben, mit dem Säurechlorid einer Verbindung der allgemeinen Formel
worin R und η die obigen Bedeutungen haben, mit dem Säurechlorid einer Verbindung der allgemeinen Formel
Ri-/ W-CH2-COOH
worin R die obige Bedeutung hat,
acyliert. Diese Reaktion kann nach den an sich bekannten Methoden der Friedel-Crafts-Acylierung (und insbesondere
in analoger Weise zur oben beschriebenen Friedel-Crafts-Acylierung)
durchgeführt werden. Die Säurechloride können beispielsweise durch Erhitzen der entsprechenden Säuren der
Formol V mit Thionylchlorid hergestellt werden.
Die Verbindungen der Formeln IV und V sind bekannte oder Analoge bekannter Verbindungen.
Die Verbindungen der Formel I können in Form ihrer Gemische mit anderen flüssigkristallinen oder nicht flüssigkristallinen Substanzen verwendet werden, wie z.B. mit
Substanzen aus den Klassen der Schiffsehen Basen, Azo-
oder Azoxybenzole, Phenylbenzoate, Cyclohexancarbonsäürephenylester,
Bi- und Terphenyle, Phenylcyclohexane, Zimtsäurederivate,
Phenyl- und Diphenylpyrimidine, Phenyldioxane, Cyclohexylphenylpyrimidine, Cyclohexyläthane und
dergleichen. Derartige Verbindungen sind dem Fachmann geläufig und bekannt, z.B. aus den deutschen Offenlegungsschriften
2 306 738, 2 306 739, 2 429 093, 2 356 085, 2 636 684, 2 459 374, 2 547 737, 2 641 724, 2 708 276,
2 811 001, 2 922 236, aus den DDR-Patentschriften 139 852,
139 86 7 und aus der Europäischen Patentanmeldung veröffentlicht unter Nummer 0014885. Viele derartige Substanzen sind
zudem im Handel erhältlich.
Die erfindungsgemässen Mischungen können ausserdem
hydrierte Naphthaline der allgemeinen Formel
ι*
XXI
worin Ring B gesättigt oder aromatisch ist und ein gegebenenfalls vorhandener gesättigter Ring B mit dem
13 zweiten Ring trans-verknüpft ist; R eine geradkettige
Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 11 Kohlenstoff-
14
atomen bezeichnet; R Cyano, eine geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 11 Kohlenstoffatomen, eine Estergruppe der allgemeinen Formel
atomen bezeichnet; R Cyano, eine geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 11 Kohlenstoffatomen, eine Estergruppe der allgemeinen Formel
XXII
oder, sofern Ring B gesättigt ist-, zusätzlich eine geradkettige Alkoxygruppe mit 1 bis 11 Kohlenstoffatomen
bedeutet; in der Estergruppe der Formel XXII Ring A entweder aromatisch ist und X Sauc?rstoff odrr
Schwefel und R Cyano oder eine .geradkettig« Alkyl oder
Alkoxygruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt,
oder Ring A einen trans-1,4-disubstituierten
15 Cyclohexanring und X Sauerstoff und R Cyano oder eine geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen
bedeutet; und die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome in den vorhandenen Alkyl- und/oder Alkoxygruppen
höchstens 12 beträgt,
und/oder Benzdioxane der allgemeinen Formel
und/oder Benzdioxane der allgemeinen Formel
XXIII
worin R eine geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 11
17 Kohlenstoffatomen bezeichnet; R Cyano, eine gerad-
kettige Alkylgruppe mit 1 bis 11 Kohlenstoffatomen
oder eine Estergruppe der obigen Formel XXII, worin X, A und R die oben gegebene Bedeutung haben, darstellt;
und die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome in den vorhandenen Alkyl- und Alkoxygruppen höchstens 12
beträgt,
und/oder trans-(4-Alkylcyclohexyl)pyrimidine der allgemeinen
Formel γ__2
worin die Symbole Y für Stickstoff und Z für =CH- oder
1R Z für Stickstoff und Y für =CH- stehen, R Alkyl und
19
R Cyano, Alkyl, p-Alkylphenyl oder trans-4-Alkylcyclohexyl darstellen, der Ausdruck Alkyl geradkettiges Alkyl mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen oder in einem der Reste R oder R auch eine verzweigte Alkylgruppe C„H,--CH(CH-)-(CH„ ) - bedeutet, m eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist, und die Summe der Kohlenstoffatome in den
R Cyano, Alkyl, p-Alkylphenyl oder trans-4-Alkylcyclohexyl darstellen, der Ausdruck Alkyl geradkettiges Alkyl mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen oder in einem der Reste R oder R auch eine verzweigte Alkylgruppe C„H,--CH(CH-)-(CH„ ) - bedeutet, m eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist, und die Summe der Kohlenstoffatome in den
vorhandenen Alkylgruppen höchstens 14 beträgt, und/oder äquatorial substituierte trans-Decaline der allgemeinen
Formel
.24 25
XXXVIII
worin Ring A aromatisch ist oder einen trans-1,4-disub-
24 stituierten Cyclohexanring darstellt; R Methyl oder eine der Gruppen -CH9R', -OR1, -CO-R1, -CN, -COOH,
23
-CO-OR1, -CO-SR' oder -O-CO-R' bezeichnet; R Wasserstoff,
Methyl oder eine der Gruppen -CH0R, -OR,
24
-CH„OR oder, sofern R Methyl oder eine der Gruppen
-CH„OR oder, sofern R Methyl oder eine der Gruppen
-CHpR1, -OR' oder -CO-R1 bezeichnet, zusätzlich -CN,
-COOH, -CO-OR, -CO-SR oder -O-CO-R bedeutet; R und R1
für geradkettige oder verzweigte Alkylgruppen stehen;
73 24 und die Zahl der Kohlenstoffatome in R" bzw. R bis
23 24
zu 12.und in R und R zusammen höchstens 14 beträgt,
enthalten.
enthalten.
Die Verbindungen der Formeln XXI, XXIII, XXIV und
XXXVIII sind neu. Diejenigen Verbindungen der Formel XXI,
14
worin R Cyano, geradkettiges Alkyl oder geradkettiges Alkoxy bedeutet, und die Verbindungen der Formel XXIII,
worin R Cyano, geradkettiges Alkyl oder geradkettiges Alkoxy bedeutet, und die Verbindungen der Formel XXIII,
17
worin R Cyano oder geradkettiges Alkyl bedeutet, sind vor allem als Dotierungsmittel in Flüssigkristallmischungen geeignet und im allgemeinen nicht selbst flüssigkristall in. Bei Mischungen, die solche Dotierungsmittel enthalten, muss deshalb darauf geachtet werden, dass sie zusätzlich mindestens eine Verbindung mit flüssigkristallinen Eigenschaften in ausreichender Menge enthalten, so dass auch die Gesamtmischung flüssigkristalline Eigenschaften besitzt. Die übrigen Verbindungen der Formeln XXI und XXIII sowie die Verbindungen der Formeln XXIV und XXXVIII sind hingegen zum grössten Teil selbst flüssigkristallin.
worin R Cyano oder geradkettiges Alkyl bedeutet, sind vor allem als Dotierungsmittel in Flüssigkristallmischungen geeignet und im allgemeinen nicht selbst flüssigkristall in. Bei Mischungen, die solche Dotierungsmittel enthalten, muss deshalb darauf geachtet werden, dass sie zusätzlich mindestens eine Verbindung mit flüssigkristallinen Eigenschaften in ausreichender Menge enthalten, so dass auch die Gesamtmischung flüssigkristalline Eigenschaften besitzt. Die übrigen Verbindungen der Formeln XXI und XXIII sowie die Verbindungen der Formeln XXIV und XXXVIII sind hingegen zum grössten Teil selbst flüssigkristallin.
Die Verbindungen der Formel XXI können dadurch hergestellt werden, dass man
25
a) zur Herstellung der Verbindungen der Formel XXT, worin
R eine Estergruppe der Formel XXIJ bedeutet, pi.no Verbindung
der allgemeinen Formel
30
XXVI
13
worin R und B die obige Bedeutung haben, oder ein reaktionsfähiges Derivat hiervon, beispielsweise das entsprechende Säurechlorid, mit einer Verbindung der allgemeinen Formel
worin R und B die obige Bedeutung haben, oder ein reaktionsfähiges Derivat hiervon, beispielsweise das entsprechende Säurechlorid, mit einer Verbindung der allgemeinen Formel
HX
XXV
worin X, A und R die obige Bedeutung haben, verestert,
b) zur Herstellung der Verbindungen der Formel XXI,
14
worin R Cyano bedeutet, eine Verbindung der allgemeinen
worin R Cyano bedeutet, eine Verbindung der allgemeinen
10 Formel
XXVII .
13
worin R und B die obige Bedeutung haben,
worin R und B die obige Bedeutung haben,
dehydratisiert,
c) zur Herstellung der Verbindungen der Formel XXI,
14
worin R eine geradkettige Alkylgruppe bedeutet, eine
worin R eine geradkettige Alkylgruppe bedeutet, eine
20 Verbindung der allgemeinen Formel
CO(CH-I H
2 H1
2 H1
XXVIII
worin U1 eine ganze Zahl von 0 bis 1Ö bezeichnet
13
und R und B die obige Bedeutung haben,
und R und B die obige Bedeutung haben,
mit Hydrazin in Gegenwart einer Base umsetzt,
d) zur Herstellung der Verbindungen der Formel XXI,
14 worin Ring B gesättigt ist und R eine geradkettige Alkoxy-
gruppe darstellt, eine Verbindung der allgemeinen Formel
XXIX
13 worin R die obige Bedeutung hat,
veräthert.
Die Verbindungen der Formel XXV sind bekannte oder Analoge bekannter Verbindungen. Die Herstellung der obigen
Verbindungen der Formeln XXVI-XXIX wird anhand der folgenden
13 Reaktionsschemata A-C veranschaulicht, worin R , B und
n. die obige Bedeutung haben, n„ eine ganze Zahl von
bis 10 bezeichnet, das Symbol (/\/v\) angibt, dass der betreffende
Substituent in α- oder ß-Stellung (unter oder über der Zeichenebene) stehen kann, und die unterbrochene
Linie ( ) angibt, dass eine der bezeichneten Bindungen
eine Doppelbindung ist, hergestellt werden.
τι
Schema A
1) 2)
CH-CHCOCH3 CH3COOH/CH3COONa
1) Li/NH.
2) NH4Cl
NaCN
LiAlH,
13
XXIX
POCl.
KOH
COOH
COOH
XXVI A
_«er Schema b
LiAlH4
(C-H-),PCH-(CH )
6 5 3 2 2 Xl1
H(CH.) CH
2 ηι
NaH
CH-(CH.) Br
2 η.-
H2/Pd
CH3COC1/A1C13
OCHr
1) NaOBr
2) H+
COOH
XXVI B
ZH-
Schema c
,ca
COOH
XXVI
H2/Kat. R (Rosenmund)
SOCl.
COCI
C6H5SO2Cl
XXI b
1) H(CH.) MgBr
2) HCl .
3) H2O
XXVIII a
zs
t» ι ·
Die Verbindungen der Formel XXIII.können dadurch herqe
stellt werden, dass man
a) zur Herstellung der Verbindungen der Formel XXIII,
17
worin R eine Estergruppe der Formel XXII bedeutet, eine
worin R eine Estergruppe der Formel XXII bedeutet, eine
Verbindung der allgemeinen Formel
OOH
XXX
worin R die obige Bedeutung hat, mit· einer Verbindung der obigen Formel XXV verestert,
b) zur Herstellung der Verbindungen der Formel XXIII,
17
worin R Cyano bedeutet, eine Verbindung der allgemeinen
worin R Cyano bedeutet, eine Verbindung der allgemeinen
Formel . .
XXXI
worin R die obige Bedeutung hat, 25 dehydr at i s i er t,
c) zur Herstellung der Verbindungen der Formel XXTTT,
17 ■
worin R eine geradkettig« Alkylgruppe mit. 2 b i κ 1.1 Kohlenstoffatomen
bedeutet, eine Verbindung der allgemeinem
Formel
XXXII
worin n_, eine ganze Zahl von 0 bis 9 bezeichnet und
R die obige Bedeutung hat,
katalytisch hydriert,
katalytisch hydriert,
3ΖΌ I U
• *
d) zur Herstellung der Verbindungen der Formel XXIII,
17 worin R Methyl bedeutet, eine Verbindung der allgemeinen Formel
XXXIII
worin R die obige Bedeutung hat, mit Hydrazin in Gegenwart einer Base umsetzt.
Die als Ausgangsmaterialien verwendeten Verbindungen der Formeln XXX-XXXIII können nach folgendem Schema D,
worin R und n., die obige Bedeutung haben, hergestellt
werden.
th
Schema D
HOCH
1) ClCOOC2H5,
N(C2H5J
2) NH3
CONH2
.COOH
XXXI
COOH
XXX
LiAlH
H2OH
CHO
XXXIII
CH=CH-(CH2) n H
XXXII
Die Verbindungen der Formel XXIV können dadurch hergestellt werden, dass man
a) zur Herstellung der Verbindungen der Formel XXIV,
1 Q
worin R Alkyl, p-Alkylphenyl oder trans-4-Alkylcyclohexyl
darstellt, eine Verbindung der allgemeinen Formel
.,CH-OR2 X R20- K^ XXXIV
\:ho
■ mit einem Säureadditionssalz, vorzugsweise dem Hydrochlorid,
einer Verbindung der allgemeinen Formel'■
HlSU
^s. 22
^ R c XXXV
20 22 ■ worin einer der Reste R und R trans-4-Alkylcyclohoxyl
und der andere Alkyl, p-Alkylphenyl oder trans-
21 ··
4-Alkylcyclohexyl darstellt und R Niederalkyl bedeutet,
in Gegenwart einer Base, vorzugsweise einem Alkoholat,
umsetzt,
25
25
b) zur Herstellung der Verbindungen der Formel XXIV,
19
worin R Cyano bedeutet, eine Verbindung der allgemeinen Formel
worin R Cyano bedeutet, eine Verbindung der allgemeinen Formel
leAA // V
Ri°/ V—( ) CONH2 XXXVI
1 R
worin R , Y und Z die obige Bedeutung haben, dehydratisiert,
worin R , Y und Z die obige Bedeutung haben, dehydratisiert,
c) zur Herstellung der Verbindungen der Formel XXXIV, worin die Symbole Y für =CH- und Z für Stickstoff stehen
19 und R Cyano darstellt, eine Verbindung der allgemeinen Formel
,18
f/ W
.CH=N-OH
XXXVII
18 worin R die obige Bedeutung hat,
dehydratisiert. ·
Der Ausdruck "Niederalkyl" umfasst Alkylgruppen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen.
Die Verbindungen der Formeln XXXIV und XXXV sind bekannte oder Analoge bekannter Verbindungen [Z. Naturforsch,
33 b, 433 (1978) und 34 b, 1535 (1979)].
Die Herstellung der Ausgangsstoffe der Formeln XXXVI
und XXXVII wird anhand der nachstehenden Reaktionsschemata
18 E und F veranschaulicht, worin R die obige Bedeutung hat.
CH-OCH.
E | ZO |
« ·
• • |
320 . «· · |
1 | • | 72 • · |
|
Vf _ |
• ·
• |
||||||
Schema | HCl · | H\\ | |||||
+ | >— CH2OH | ||||||
1) NaOCH31 CH3OH
2) H3O
CH2OH
MnO
1) KMnO4,
K2CO3, H2O
2) H3O+
CHO
NH2OH -HCl
Pyridin
Pyridin
1) SOCl.
2) NH-
XXXVII
' ^ CONH2
XXXVI a
XXXV a
ι* * ·♦
COOH
Schema F 1) SOCl.
2) NH.
NH C · HCl
1) HCl,C2H5OH
2) NH3,C2H5OH
1)
H5C2OOC
. /C-COOC2H5
C2H5ONa, C2H5OH
2) H3O CONH.
C6H5SO2Cl
Pyridin
CH3COOK
COOC2H5
1) ClCOOC2H5,
N(C2H5)3, CHCl3
,2) NH3
CONH,
XXXVI b
Die in den Schemata E und F verwendeten Ausgangssubstan/en
oder Analoge dieser Verbindungen sind beispielsweise in Z. Naturforsch. 34b, 1535 (1979) und in Mol. Cryst. Liq.
Cryst. 31_, 189 (1976) bzw. _42, 215 (1977) beschrieben.
Die Verbindungen der Formel XXXVIII können anhand der folgenden Reaktionsschemata G-M hergestellt werden. In
diesen Schemata haben A, R und R1 die oben gegebenen Bett
deutungen; R stellt eine leicht abspaltbare Alkoholschutz-25
gruppe dar; R bedeutet Wasserstoff, Methyl oder eine der Gruppen -CH9R, -OR, -OR , -CH9OR oder -CH9OR"; R be-
deutungen; R stellt eine leicht abspaltbare Alkoholschutz-25
gruppe dar; R bedeutet Wasserstoff, Methyl oder eine der Gruppen -CH9R, -OR, -OR , -CH9OR oder -CH9OR"; R be-
27
zeichnet Wasserstoff oder Alkyl; R umfasst die für R genannten Reste und die Gruppen -CO-OR und -O-CO-R; R
25
stellt einen der für R genannten .Reste oder eine der Gruppen -CO-OR, -O-CO-R oder -COOH dar; X steht für Sauerstoff oder Schwefel; X bedeutet Brom oder Jod; Ts bezeichnet die p-Tosylgruppe; das Symbol ΛΛΛ gibt an, dass die betreffende Bindung unter oder über der Zeichenebene liegen kann, d.h. dass die Cyanogruppe in der Verbindung der Formel XXXIX in axialer oder äquatorialer Stellung stehen kann bzw. der. Cyclohexanring in der Verbindung der Formel XLIII trans- oder cis-disubstitui'ert sein kann; in den übrigen Fällen ist die verwendete Darstellung des (gesättigten) Decalingerüstes als trans-Decalin mit äquatorialer Stellung der Substituenten zu verstehen.
stellt einen der für R genannten .Reste oder eine der Gruppen -CO-OR, -O-CO-R oder -COOH dar; X steht für Sauerstoff oder Schwefel; X bedeutet Brom oder Jod; Ts bezeichnet die p-Tosylgruppe; das Symbol ΛΛΛ gibt an, dass die betreffende Bindung unter oder über der Zeichenebene liegen kann, d.h. dass die Cyanogruppe in der Verbindung der Formel XXXIX in axialer oder äquatorialer Stellung stehen kann bzw. der. Cyclohexanring in der Verbindung der Formel XLIII trans- oder cis-disubstitui'ert sein kann; in den übrigen Fällen ist die verwendete Darstellung des (gesättigten) Decalingerüstes als trans-Decalin mit äquatorialer Stellung der Substituenten zu verstehen.
Schema G
2) CH »CHCOCH 3) CH3COOHZCH3CCXiNa
1) Li/ , NH /(CH3)3COH
XL
Einführung der Schutzgruppe ^s^ R"
1) KH,
2) RJ
t · ■
3Λ
Schema H
1) Γ (C6H5)3
OHC
HOCHj
FTOCH2'
führung Schutzgruppe
ROCH2
KH 2) RJ
Jones-Oxidation oder
Pyridiniumdichromat/Dimethylformamid
TsCl,
Pyridin
Pyridin
LiAlH,
RMgBr,
Li2CuCl4(Kat.)
Li2CuCl4(Kat.)
RCH2
1)
2) KOH,
HOOC
•CH3
ROC
XLI
Schema I
XXXIX
I chromat.
I Trennung
I Trennung
CH3OC
1) \ OH
2) f rakt Λν Kristallisation
XXXIX a
)Jc
1) NH
2)
OHC
Pyridin
Rosenmund-
Reduktion HOOi
ClOC
1) I NaOBr
XLI
SOCl2-
XLII
RXH
RXOC
CH3
Schema J
R1COCl AlCl „
(gegebenenfalls für
R27 = -CO-OR) OH ^ oder
OR'
XLIIJ
28
1) Pyridiniumdichromat oder Pyridiniumchlorochromat
2) KOHZCH3OH, O0C
3) gegebenenfalls Veresterung einer aus
2 8
R = -CO-OR oder -0-CO-R erhaltenen
R = -CO-OR oder -0-CO-R erhaltenen
Gruppe -COOH oder -OH
OR'
1) Carbonyl/diimidazol
2) RSH
0Rr
1) ClCOOC2H5,
2) NH3
3) C-H-SOnCl, Pyridin
b b Z
OR'
NC
Schema K
OC Η3
NaOBr
2)J H3O
KMnO
OXR
Pyridiniumchlorochromat /
NaBH4/CH3OH R"
1) TsCl/Pyridin
2) LiAlH,.
ι ic
Schema L
Br2/Fe bzw.
J-/HJO,/CH,COOH/CC1
2 3 3 r25
CO + HCl,
Cu Cl2-AlCl3
Cu Cl2-AlCl3
(Gattermann-Koch)
OH
/(CH3) 2CHCH2
CuCN,
Dimethylformamid
Dimethylformamid
26
OR I)HSCH CH2SH/BF3
OR I)HSCH CH2SH/BF3
2)Raney-Ni
25
Cfür R => -OR")
Cfür R => -OR")
1) Abspaltung der-^schutz
2) RCOCl s' gruppe R
-CH2OR")
1)Abspaltung der Schutzgruppe R"
2)Jones-Oxidation oder Pyridiniumdichromat,
Dimethylformamid
.26
HOOi
U/S0C1 2) RXH
I)ClCCOC2H5,
2) NH3
3)C H SO Cl, Pyridin
26
'CH0R a 1 2
Schema M
3-Chlorperbenzoesäure _2
B1COCl
1) Abepaltung\äer Schutzgruppe R"
2} RCOCl,
LiAlH oder KOH
1) Base
2) R1J
HOOC
(für R25= -CH-OR")
1)Abspaltung der . Schutzgruppe R"
2)Jones-Oxidation R oder PyridiniUmdichromat/Dlmethylformamid
1) ClCOOC2H51N(C2H5) 3
3) C.HcSO„Cl,Pyridin
DD 2.
RXOC
m ψ ο «β ■ wo <··»
• · · β · WW
P
■ · · « MWWW W
Das Diastereomerengemisch der Verbindung der Formel
XXXIX kann chromatographisch getrennt werden. Geeigneter ist jedoch die Umsetzung zur Säure der Formel XLI, Trennung
durch fraktionierte Kristallisation und Ueberführung in das Nitril der Formel XXXIXa. Wird hingegen das Nitril der
Formel XXXIX zu einer Verbindung der Formel XL weiter umgesetzt, so erfolgt die Trennung mit Vorteil erst nach der
Grignard-Reaktion und der anschliessenden equilibrierenden Hydrolyse durch Kristallisation der Verbindungen der Formel
XL.
Die Säure der Formel XLI kann beispielsweise ebenfalls aus dem Aldehyd der Formel XLII durch Oxidation mit Kaliumpermanganat
erhalten werden.
Das Racemat der Säure der Formel XLI kann, gewünschten-'falls,
in die optischen Antipoden gespalten werden. Zweckmässigerweise
wird dabei die Säure der Formel XLI mit einer optisch aktiven Base, wie optisch aktivem Phenyläthylamin,
Ephedrin, Cinchonidin, Naphthyläthylamin, Methylbenzylamin
und dergleichen, umgesetzt, das erhaltene Gemisch der diastereomeren
Salze durch Kristallisation getrennt, und das erhaltene optisch aktive Salz hydrolysiert. Ausgehend von
einer optisch aktiven Säure der Formel XLI können sodann alle Verbindungen der Formel XXXVIII in optisch aktiver
Form erhalten werden.
Der für die Gruppen R" verwendete Ausdruck, "leicht abspaltbare
Alkoholschutzgruppe" umfasst diejenigen Alkoholschutzgruppen, welche unter Bedingungen, die eine Alkoxygruppe
nicht angreifen, abgespalten werden können. Bevorzugte Beispiele solcher Gruppen -K" sind die Benzyl- und
die Tetrahydropyranylgruppe (Adv. Org. Chem. ^3 (1963) 216),
Gruppen' der Formein -CH0OCH- (J. Amer. Chem. Soc. 99, 1275
(1977)) und -CH2OCH2CH2OCH3 (Tetrahedron Letters 1976, 809),
die t-Butyl-dimethyl-silylgruppe (J. Amer. Chem. Soc'. 94,
6190 (1972)) und dergleichen. Die Benzylgruppe kann z.B. durch katalytische Hydrierung abgespalten werden; bevor-
zugter Katalysator ist Palladium/Kohle. Die Gruppe -CH2OCH3,
die Tetrahydropyranylgruppe und die t-Butyl-dimethyl-si1yl~
gruppe können durch Umsetzung mit einer starken Säure, wie
Schwefelsäure, Salzsäure, p-Toluolsulfonsäure und dergleichen,
entfernt werden. Die Entfernung der Gruppe -CH7OCH-CH-OCH.- kann beispielsweise durch Umsetzung mit
Zink-(II)-bromid oder Titan-(IV)-chlorid in Methylenchlorid
bei Raumtemperatur erreicht werden. Die t-Butyl-dimethylsilylgruppe
kann ebenfalls durch Umsetzung mit einem Fluorid, vorzugsweise einem Alkalimetallfluorid oder Tetraalkylammoniumfluorid,
wie Kaliumfluorid, Tetrabutylammoniumfluorid
und dergleichen, abgespalten werden. Die Einführung solcher Schutzgruppen kann z.B. durch Umsetzung des
zu schützenden Alkohols mit Benzylchlorid, Dihydropyran,
Chlormethyl-methyläther, ß-Methoxyäthoxy-methylchlorid,
t-Butyl-dimethyl-silylchlorid und dergleichen, gegebenem- .
falls in Gegenwart einer Base, erfolgen. Eine ausführlichere Beschreibung der Einführung und Abspaltung von Alkoholschutzgruppen
findet sich in den oben erwähnten Literaturstellen.
Die erfindungsgemässen Flüssigkristallmischungen enthalten,
zusätzlich zu einer oder mehreren Verbindungen der Formel I, vorzugsweise eine oder mehrere der folgenden Verbindungen:
4-Cyanobiphenyle der allgemeinen Formel R2L-T/ Vy-(' M-CN XXXXIV
29
worin R eine geradkettige Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 2 bis 7 Kohlenstoffatomen bedeutet, trans-p-(4-Alkylcyclohexyl)benzonitrile der allgemeinen Formel
worin R eine geradkettige Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 2 bis 7 Kohlenstoffatomen bedeutet, trans-p-(4-Alkylcyclohexyl)benzonitrile der allgemeinen Formel
ΟΔΌ I /
ΨΙ
30
-CN
VL
worin R eine geradkettige Alkylgruppe mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen bedeutet,
p-(5-Alkyl-2-pyrimidinyl)benzonitrile der allgemeinen
p-(5-Alkyl-2-pyrimidinyl)benzonitrile der allgemeinen
Formel
-N.
3O_7/ Vu-// ^1S—CN VLi
.30
worin R die obige Bedeutung hat, p-( trans-5-Alkyl-m-dioxan-2-yl) benzonitri.le der allgemeinen
Formel
VLII
worin R die obige Bedeutung hat,
p-Alkylbenzoesäure-p'-cyanophenylester der allgemeinen
Formel
COO
VLIII
worin R' eine; geradkettige Alkylgruppe mit 2 bis
7 KoIi I <Mi,'i l-of fiiLomt'n bedeutet,
'trans-4-Alkylcyclohexancarbonsäure-phenylester der allgemeinen
Formel
IL
worin R die obiqe Bedeutung hat und R Cyano oder
eine geradkettige Alkoxygruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen bedeutet,
trans-p-[5-(4-Alkylcyclohexyl)-2-pyrimidinyl]benzonitrile
der allgemeinen Formel
.31
worin R die obige Bedeutung hat, und p-[2-(trans-4-Alkylcyclohexyl)äthyl]benzonitrile der
allgemeinen Formel ·
>30' ν .CH2_CH2
worin R die obige Bedeutung hat.
Das Gewichtsverhältnis der Mischungskomponenten entspricht vorzugsweise der eutektischen Zusammensetzung.
Der Anteil der Verbindungen der Formel I in den erfindungsgemässen Flüssigkristallmischungen beträgt jedoch im allgemeinen
etwa 1 bis etwa 90 Molprozente, vorzugsweise etwa bis etwa 85 Molprozente. Die Mischungen müssen jodoch
mindestens eine Flüssigkristallverbindung in ausrcLclinnicr
Menge- enthalten, so dass auch die GesamlmiKchunq Γ IUk κ i qkristalline
Eigenschaften besitzt.·
■Die erfindungsgemässen Mischungen können ferner optisch
aktive Verbindungen, beispielsweise optisch aktive Biphenyle, und/oder dichroitische Farbstoffe, beispielsweise
Azo-, Azoxy- und Anthrachinon-Farbstoffe, enthalten. Der Anteil solcher Verbindungen wird durch die Löslichkeit
und die gewünschte Ganghöhe (pitch), Farbe, Extinktion und dergleichen bestimmt.
υ ι /11
■* m * · « w
-VL-
Die Herstellung der erfindungsgemässen flüssigkristallinen
Mischungen kann in an sich bekannter Weise erfolgen, z.B. durch Erhitzen einer Mischung der Komponenten auf eine
Temperatur knapp oberhalb des Klärpunktes und anschliessendes Abkühlen.
Die Herstellung einer elektro-optischen Vorrichtung enthaltend eine oder mehrere Verbindungen der Formel ι
kann ebenfalls in an sich bekannter Weise erfolgen, z.B. durch Evakuieren einer geeigneten Zelle und Einbringen der
entsprechenden Verbindung oder Mischung in die evakuierte
Zelle.
Die Erfindung betrifft ferner alle neuen Verbindungen, Mischungen, Verfahren, Verwendungen und Vorrichtungen wie
hierin beschrieben.
Beispiele bevorzugter Mischungen sind die folgenden Mischungsbeispiele 1-12, worin η die Viskosität (bulk
viscosity) und Δε die dielektrische Anisotropie bezeichnen. Die Verbindungen der Formeln XXI und XXXVIir wurden
jeweils als Racemat der beiden äquatorial-2,6-disubstituierten
Isomere eingesetzt.
Mischungsbeispiel 1
5 Mol-% p-(5-Pentyl-2-pyrimidinyl)benzonitril,
9 Mol-% p-(5-Heptyl-2-pyrimidinyl)benzonitril,
16 Mol-% trans-4-Pentylcyclohexancarbonsäure-p-methoxy-3Q
phenylester,
25 Mol-% trans-4-Pentylcyclohexancarbonsäure-p-propyloxy-
phenylester,
G MoI-1X, p- [ 5- (trans-4-Pentylcycloliexyl) -2-pyrimidinyl ]-benssoni tr il,
G MoI-1X, p- [ 5- (trans-4-Pentylcycloliexyl) -2-pyrimidinyl ]-benssoni tr il,
Ü Mol-% Ρ-Γ. ( 4aalI,8aßH)-Decahydro-i)ß-propyl-/!a-naphthyl]-benzonitril,
6 Mol-% p-[(4aaH,8aßH)-Decahydro-6ß-pentyl-2a-naphthyl]-
benzoni-tril,
25 Mol-% 2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-l-(p-äthoxyphenyl)-
äthan;
Smp. <0°C, KIp. 69°C, 7 (22°C) = 28,2 ep, nematisch
Smp. <0°C, KIp. 69°C, 7 (22°C) = 28,2 ep, nematisch
Mischungsbeispiel 2
6 Mol-% p-(5-Pentyl-2-pyrimidinyl)benzonitril,
12 Mol-% p-(5-Heptyl-2-pyrimidinyl)benzonitril,
2 0 Mol-% trans-4-Pentylcyclohexancarbonsäure-p-methoxyphenylester,
26 Mol-% trans-4-Pentylcyclohexancarbonsäure-p-propyloxy-
phenyloster,
8 Mol-% ρ-[(4aaH,8aßH)-Decahydro-63-äthyl-2a-naphthy] lbenzonitril,
8 Mol-% p-C (4actH, 8aßH)-Decahydro-6ß-propyl-2a-naphthyl ]-
8 Mol-% ρ-[(4aaH,8aßH)-Decahydro-63-äthyl-2a-naphthy] lbenzonitril,
8 Mol-% p-C (4actH, 8aßH)-Decahydro-6ß-propyl-2a-naphthyl ]-
benzonitril,
8 Mol-% p-C(4aaH,8a3H)-Decahydro-6ß-pentyl-2a-naphthyl]-
8 Mol-% p-C(4aaH,8a3H)-Decahydro-6ß-pentyl-2a-naphthyl]-
benzonitril,
12 Mol-% 2-(trans-4-Heptylcyclohexyl)-l-(p-äthoxyphenyl)-äthän;
Smp.<0°C, KIp. 63,5°C, η (22°C) = 32,5 ep, nematisch
7 Mol-% p-( 5-Pen I yl-2-pyrimidinyl )ben/,onit r i 1 ,
13 Mol-% p-(5-Heptyl-2-pyrimidinyl)benzonitril,
21 Mol-% trans-4-PentylcyclohexancarbonsäurG-p-mei-hoxy-
phenylester,
27- Mol-% trans-4-Pentylcyclohexancarbonsäure-p-propyloxy-
^O phenylester,
11 Mol-% p-C5-(trans-4-Aethylcyclohexyl)-2-pyrimidinyl]-
benzonitril,
8 Mol-% p-C5-( trans-i4-Pentylcyclohexyl )-2-pyrimidinyl]-benzonitril,
13 Mol-% 2-(trans-4-Heptylcyclohexyl)-l-(p-äthoxyphenyl)-
8 Mol-% p-C5-( trans-i4-Pentylcyclohexyl )-2-pyrimidinyl]-benzonitril,
13 Mol-% 2-(trans-4-Heptylcyclohexyl)-l-(p-äthoxyphenyl)-
äthan;
Smp.<0°C, KIp. 800C, nematisch
Smp.<0°C, KIp. 800C, nematisch
3201VZl
5 Mol-% ρ-(5-Pentyl-2-pyrimidinyl)benzonitril,
8 Mol-% p-(5-Heptyl-2-pyrimidinyl)benzonitril,
14 Mol-% trans-4-Pentylcyclohexancarbonsäure-p-methoxy-
phenylester,
2.1 Mol-% trans-4-Pentylcyclohexancarbonsäure-p-propyloxyphenylester,
9 Mol-% p-[5-(trans-4-Aethylcyclohexyl)-2-pyrimidinyl3-benzonitril,
6 Mol-% p-[5-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-2-pyrimidinyl]-
benzonitril, 37 Mol-% 2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-l-(p-äthoxyphenyl)-äthari;
Smp.<0°C, KIp. 700C, η (22°C) =.26,3 cp, nematisch
17 Mol-% trans-4-Butylcyclohexancarbonsäure-p-äthoxyphenylester,
19 Mol-% l.rimiri-4-Uutylcyclohexancarbonsäure-p-pentyloxy-
phenylester, 16 Mol-% trans-4-Pentylcyclohexancarbonsäure-p-methoxyphenylester,
22 Mol-% trans-4-Pentylcyclohexancarbonsäure-p-propylöxy-
phenylester, 26 Mol-% 2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-l-(p-äthoxyphenyl)-äthan;
Smp. <0°C, KIp. 62,2°C, ν (22°C) = 21,0 cp, Δε = -1,09,
nematisch
MischungsbeispJG.1 6
G Mo I -% μ- ( 5-l)C'ntyl-2-pyrimidinyl ) bonzonitr :i 1,
12 Mol-% p-(5-Heptyl-2-pyrimidinyl)benzonitril,
19 Mol-% trans-4-Pentylcyclohexancarbonsäure-p-methoxyphenylester,
12 Mol-% p-[5-(trans-4-Aethylcyclohexyl)-2-pyrimidinyl]-
benzonitr Ll, 7 Mol-% p-[5-( traiis-4-Pentylcyclohexyl )-2-pyrimidinyl ]-
benzonitril, 12 Mol-% p-[2-(trans-4-Heptylcyclohexyl)äthyl]benzonitril,
32 Mol-% 2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-l-(p-butyloxyphenyl)
äthan; Smp. <0°C, KIp. 69°C, η (22°C) = 28,5 ep, nematisch
Mischunqsbeispiel 7
5 Mol-% p-(5-Pentyl-2-pyrimidinyl)benzonitril,
9 Mol-% p-(5-Heptyl-2-pyrimidinyl)benzonitril,
16 Mol-% trans-4-ButylcyclohexancarbOnsäure-p-äthoxyphenylester,
15 Mol-% trans-4-Pentylcyclohexancarbonsauro-p-meirhoxy-
phenylester, 11 Mol-% p-[5-(trans-4-Äethylcyclohexyl )-2-pyrimidiny.l ]-benzonitril,
7 Mol-% p-[5-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-2-pyrimidinyl3-
benzonitril, 37 Mol-% 2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-l-(p-äthoxyphenyl)-
äthan;
Smp. <00C, KIp. 71°C, η (22°C) = 28,2 ep, nematisch
25
5 Mol-% p-Butylbenzoesäure-p'-cyanophenylester,
5 Mol-% p-( 5-Pentyl-2-pyrimidinyl )benzonitri I. , 9 Mol-% p-(5-Heptyl-2-pyrimidinyl)benzonitril,
10 Mol-% p-[5-(trans-4-Aethylcyclohexyl)-2-pyrimidinyl]-
benzonitril,
34 Mol-% p-[2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)äthyl]benzonitril,
37 Mol-% 2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-l-(p-athoxyphenyl)-äthan;
Smp. <-10°C, KIp. 54°C, η (22°C) = 27,0 ep, nematisch
Mol-% p-(5-Pentyl-2-pyrimidinyl)benzonitril,
Mol-% p-(5-Heptyl-2-pyrimidinyl)benzonitril,
12 Mol-% trans-4-Butylcyclohexancarbonsäure-p-äthoxyphenylester,
Uol-% trans-4-Pentylcyclohexancarbonsäure-p-methoxy-
phenylester, Uol-% p-[5-(trans-4-Aethylcyclohexyl)-2-pyrimidinyl]-benzonitril·,
Uol-% e-Pentyl-trans-decalin-2-carbonsäure-p-äthylphenylester,
Uol-% e-Butyl-trans-decalin-^-carbonsäure-trans-^-pentyl-
1-cyclohexylester,
27 Uol-% pT[2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)äthyl]benzonitril, Uol-% 2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-l-(p-butyloxyphenyl)-
äthan;
Smp. -C-IO0C, KIp. 63°C, η (22°C) = 27,0 cp, nematisch
Smp. -C-IO0C, KIp. 63°C, η (22°C) = 27,0 cp, nematisch
Mischunqsbeispiel 10
,3 Uol-% p-(5-Pentyl-2-pyrimidinyl)benzonitril,
Uol-% p-(5-Heptyl-2-pyrimidinyl)benzonitril,
Mol-% trans-4-Butylcyclohexancarbonsäure-p-ätho'xyphenyl-'
ester,
. 9 Uol-% trans-4-Pentylcyclohexancarbonsäure-p-methoxyphenylester,
Mol-^ trans-4-Pentylcyclohexancarbonsäure-p-rpropyloxyphonylester,
7 Uol-% p-L5-(trans-4-Aethylcyclohoxyl)-2-pyrimidinyl]-bonzcm'itri
1, Uol-% p-[5-(trans-4-Heptylcyclohexyl)-2-pyrimidinyl]-benzonitril,
Uol-% 2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-l-(p-äthoxyphenyl)-äthan;
Uol-% 2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-l-(p-butyloxyphenyl)-
äthan;
Smp. <-10°C, KIp. 690C, η (22°C) = 25,8 cp, nematisch
Smp. <-10°C, KIp. 690C, η (22°C) = 25,8 cp, nematisch
4 Mol-% p-(5-Pentyl-2-pyrimidinyl)benzonitril,
6 Mol-% p-(5-Heptyl-2-pyrimidinyl)benzonitril,
13 Mol-% trans-4-Butylcyclohexancarbonsäure-p-äthoxy-
phenylester, 12 Mol-% trans-4-Pentylcyclohexancarbonsäure-p-methoxyphenylester,
8 Mol-% p-[5-(trans-4-Aethylcyclohexyl)-2-pyrimidinyl]-benzonitril,
10 Mol-% p-[5-(trans-4-Heptylcyclohexyl)-2-pyrimidinyl]-
benzonitril,
29 Mol-% p-[2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)äthyl]-benzonitril,
18 Mol-% 2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-l-(p-butyloxyphenyl)-äthan;
Smp.<-10°C, KIp. 74°C, -η (22°C) = 28,3 ep,-nematisch
Mischungsbeispiel 12 . ' '
8 Mol-% p-(5-Pentyl-2-pyrimidinyl)benzonitril,
14 Mol-% p-(5-Heptyl-2-pyrimidinyl)benzonitril,
23 Mol-% trans-4-Pentylcyclohexancarbonsäure-p-methoxyphenylester,
29 Mol-% trans-4-Pentylcyclohexancarbonsäure-p-propyloxyphenylester,
11 Mol-% trans-4-(p-Pentylphenyl)cyclbhexancarbonsäure-
trans-4-propylcyclohexylester,
15 Mol-% 2-(trans-4-Heptylcyclohexyl)-l-(p-äthoxyphenyl. )-
äthan; Smp.<0°C, KIp. 60,30C, j? (22°C) = 30,0 ep, nematisch
Die Herstellung der erfindungsgemässen Verbindungen
der Formel I wird anhand der folgenden Beispiele veranschaulicht. Die für Phasenübergänge verwendeten Abkürzungen
haben folgende Bedeutungen: C steht für kristalline, S für smektische A, Sn für smektische B, N für nematische
und I für isotrope Phase (somit bezeichnet beispielsweise S-N einen Phasenübergang smektisch B-nematisch)
ΟΔΌ I I Δ
SO
vr -
Ein Gemisch von 9,7 g 4-Aethoxy-a-(trans-4-pentylcy-C.1
ohexyl ) acetophenon , 125 ml Diäthylenglykol, 50 ml Aetha-.
nol , 6,2 g Hydrazinhydrat und 8,2 g Kaliumhydroxid wird
.4 Stunden bei einer Badtemperatur von 1100C zum Sieden erhitzt.
Danach erhöht man die Badtemperatur auf 2200C und lässt das Aethanol und das überschüssige Hydrazinhydrat
abdestlllieren. Anschliessend erhitzt man noch 4,5 Stunden
auf eine Innentemperätur von 1800C, lässt über Nacht
stehen, giesst das Gemisch auf Eiswasser und nimmt das Produkt in dreimal 150 ml Aether auf. Die vereinigte organische
Phase wird mit Wasser neutral gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet, eingedampft und im Kugelrohr bei 1800C/
ca.' 1 Torr destilliert. Die erhaltenen 7,4 g 2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-l-(p-äthoxyphenyl)äthan
(Reinheit ca. 98,5%) werden je einmal aus Isopropanol und Diisopropyläther
bei ca. -20°C umkristallisiert; Smp. (C-N) 18°C bzw. 27°C (2 Modifikationen), Umwandlung S-N 8°C (monotrop),
KIp. (N-I) 47°C.
Das als Ausgangsmaterial verwendete 4-Aethoxy-a-(trans-4-pentylcyclohexyl)acetophenon
kann wie folgt hergestellt werden:
· .
In Inertgasatmosphäre wird ein Gemisch von 8,7g
trans-4-Pentylcyclohexylessigsäurechlorid (hergestellt durch
2-stündiges Kochen von 8,0g trans-4-Pentylcyclohexylessigsäuro
mit 4,1 ml Thionylchlorid in 75 ml Benzol und ansch I i os.sondo» Eindampfen des Produktes) und 4,6 g Phenetol
in \'A0 in I I) i i'hlorint! I Ii an portionenweise mit 5,5 g Aluminiumchlorid
versetzt. Man rührt 5 Stunden bei Raumtemperatur und giesst das Reaktionsgemisch auf Eiswasser, welches
50 ml konzentrierte Salzsäure enthält. Die organische Phase wird abgetrennt und die wässrige Phase mit 300 ml Dichlormethan
nachextrahiert. Die vereinigte organische Phase wird der Reihe nach mit Wasser, 3N Natronlauge, Wasser und
gesättigter Kochsalzlösung gewaschen, über Natriumsulfat
getrocknet, filtriert und eingedampft. Man erhält 9,7g
rohes, öliges 4-Aethoxy-a-(trans-4-pentylcyclohexyl)acetophenon.
In analoger Weise können folgende Verbindungen hergestellt werden:
2-(trans-4-Aethylcyclohexyl)-l-(p-athoxyphenyl)äthan;
Smp. (C-I) 20,50C, KIp. (S13-I) 3°C (monotrop).
2-(trans-4-Aethylcyclohexyl)-l-(p-butyloxyphenyl)-äthan;
Smp. (C-N) 4°C, Umwandlung S-N 00C (monotrop),
KIp. (N-I) 6,50C. ·
2-(trans-4-Aethylcyclohexyl)-l-(p-hexyloxyphenyl)-äthan;
Snip. (C-N) 100C, Umwandlung S-N 1°C (monotrop),
KLp. (N-I) 13°C.
2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-l-(p-äthoxyphenyl)äthan;
Smp. (C-N) 21°C, KIp. (N-I) 34°C.
2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-1-(p-propyloxyphenyl)-äthan;
Smp. (C-I) 20,5°C, Umwandlung Sn-N 13,5°C (mono-
SD
trop), KIp. (N-I) 19,5°C (monotrop).
2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-l-(p-butyloxyphenyl)-äthan;
Smp. (C-N) 20,50C, Umwandlung Sn-N 200C (monotrop),
KIp. (N-I) 33"C.
2-(trans-4-Butylcyclohexyl)-l-(p-methoxyphenyl)äthan;
Smp. (C-I.) 28°C, KIp. (N-I) 16,5°C (monotrop).
2-(trans-4-Butylcyclohexyl)-l-(p-äthoxyphenyl)äthan;
Smp. (C-SQ) 100C, Umwandlung S0-N 11°C, KIp. (N-I) 32°C.
2-(trans-4-Butylcyclohexyl)-l-(p-butyloxyphenyl)-äthan;
Smp. (C-Sn) 11°C, KIp. (Sn-I) 37°C.
2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-l-(p-methoxyphenyl)-äthan;
Smp. (C-N) 31°C, KIp. (N-I) 33°C.
2- (trans-4-Pentylcyclohexyl )-l- ( p-propyl oxyphc:ny 1 ) äthan;
Smp. (C-S ) 2 4,5°C, Umwandlung S-N 32,5°C, KIp.
(N-I) 33,5°C.
2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-l-(p-butyloxyphenyl)-äthan;
Smp. (C-Sß) 25,5°C, Umwandlung S-N 44°C, KIp.
(N-I) 45°C.
2-(trans-4-Heptylcyclohexyl)-1-(p-methoxyphenyl)äthan;
Smp. (C-N) 28,5°C, Umwandlung Sß-N 17°C (monotrop), KIp.
(N-I) 400C.
2-(trans-4-Heptylcyclohexyl)-1-(p-äthoxyphenyl)äthan;
Smp. (C-N) 36°C, Umwandlung Sß-N 300C (monotrop), KIp.
(N-I) 51"C.
2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-1-(p-pentylphenyl)äthan;
Smp. (C-Sn) 3°C, KIp. (Sn-I) 6°C.
2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-1-(p-propylphenyl)äthan;
smp. (C-SB) 4,5°C, KIp. (Sg-I) 18°C.
2-(trans-4-Penty1cyclohexyl)-1-(p-pentylphenyl)äthan;
Smp. (C-Sß) 9,5°C, KIp. (S3-I) 300C.
2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-1-(p-hexylphenyl)äthan;.
Smp. (C-Sg) 11°C, KIp. (Sg-I) 34°C.
2-(trans-4-Heptylcyclohexyl)-1-(p-butylphenyl)äthan;
Smp. (C-S13) 3,5°C, KIp. (Sß-I) 30,5°C; Kristallisation
aus der S„-Phase konnte auch bei Abkühlung auf -240C nicht
erreicht werden.
Ein Gemisch von 4,3 g 4-(4'-Pentylphenylj-a-(trans-4-propylcyclohexyl
) acetophenon , 75 ml Diäthylenglykol, 25 ml Aethanol, 2,2 g Hydrazinhydrat und 7,0 g Kaliumhydroxid
wird 4 Stunden bei einer Badtemperatur von 110"C
zum Sieden erhitzt. Danach erhöht man die Badtemperatur auf 2200C und lässt das Aethanol und das überschüssige
Hydrazinhydrat abdestillieren. Anschliessend erhitzt man noch 5 Stunden auf eine Innentemperatur von 1800C, lässt
erkalten, verdünnt das Gemisch mit Wasser und extrahiert mit Diäthyläther. Die organische Phase wird mit'Wasser
neutralgewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und eingedampft.
Der erhaltene gelbe Schaum (3,9 g) wird einmal aus Isopropanol und einmal aus Aethanol"umkristallisiert".
Man erhält 2,7g vermutlich bei Raumtemperatur smektisches
2-(trans-4-Propylcyclohexyl)—1-(4'-pentyl-4-biphenylyl)-äthan;
Phasenumwandlungen bei 43,.50C und 1300C, Umwandlung
SA-N 132,5°C, KIp. (N-I) 141,5°C.
Das als Ausgangsmaterial verwendete 4-(4'-Pentylphenyl)-a-(trans-4-propylcyclohexyl)acetophenon
kann wit>
folgt hergestellt werden:
Ein Gemisch von 3,5 g trans-4-Propylcyclohexylessigsäurechlorid
und 4,0 g 4-Pentylbiphenyl in 125 ml Dichlormethan wird innert 15 Minuten portionenweise mit 2,6 g
Aluminiumchlorid versetzt. Das Reaktionsgemisch wird bei Raumtemperatur 5 Stunden gerührt und dann auf 25 0 ml 2N Salzsäure gegossen. Die organische Phase wird abgetrennt und die wässrige Phase mit zweimal 15 0 ml Dichlormethan nachextrahiert. Die vereinigte organische Phase wird der Reihe nach mit Wasser, IN Natronlauge und Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und eingedampft.
Aluminiumchlorid versetzt. Das Reaktionsgemisch wird bei Raumtemperatur 5 Stunden gerührt und dann auf 25 0 ml 2N Salzsäure gegossen. Die organische Phase wird abgetrennt und die wässrige Phase mit zweimal 15 0 ml Dichlormethan nachextrahiert. Die vereinigte organische Phase wird der Reihe nach mit Wasser, IN Natronlauge und Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und eingedampft.
Das Rohprodukt wird in siedendem Aceton gelöst und heiss mit etwas Ak.tivkohle filtriert. Beim "Erkalten kristallisiert
4—{4'-Pentylphenyl)-α-(trans-4-propylcyclohexyl)-acetophenon
aus. Ausbeute 4,3 g; Smp. (C-S-) 1000C, KIp-.
(Sn-I) 143°C.
In analoger Weise können folgende Verbindungen hergestellt werden:
2-(trans-4-Aethylcyclohexyl)-1-(4'-propyl-4-biphenylyl)-äthan;
Smp. ca. 550C, Umwandlung S-Sn 51,50C, Umwandlung
Sn-N 98,5°C, KIp. (N-I) 121,5°C.
2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-1-(4'-butyloxy-4-bilyl)äthan;
Smp. (C-S) 84,5°C, Umwandlun
Umwandlung S.-N 152,5°C, KIp. (N-I) 172,5°C.
Umwandlung S.-N 152,5°C, KIp. (N-I) 172,5°C.
phenylyl)äthan; Smp. (C-S) 84,5°C, Umwandlung S-S, .139,50C,
a) In analoger Weise zu Beispiel 1 wird p-[2-(trans-4-Butylcyclohexyl)äthyl]phenol
hergestellt (Lösungsmittel. bei der Friedel-Crafts-Acylierung von Phenol: Nitrobenzol
oder Nitromethan ) ; Smp. 101,5-102,50C.
b) Zu einer Lösung von 1,6 g ρ-[2-(trans-4-Butylcyclohexyl)äthyl!phenol
in 5 ml trockenem Pyridin wird unter Rühren eine Lösung von 0,68 g Buttersäurechlorid in 3 ml
Benzol getropft. Man lässt das Reaktionsgemisch über Nacht stehen, giesst dann auf Eis/Wasser und extrahiert mit
Diäthyläther. Die organische Phase wird mehrmals mit 3N Salzsäure gewaschen, mit Wasser neutral gewaschen, über
Natriumsulfat getrocknet und eingedampft. Das smektische Rohprodukt (2,05 g) wird zur Reinigung an Kieselgel mit
Hexan/Diäthyläther 19:1 chromatographier.t. Die naGh Dünn-•
schichtchromatographie reinen Fraktionen (1,9 g) werden
einmal aus Isopropanol und einmal'aus Aethanol bei -200C
umkristallisiert. Man erhält 0,8 g·analysenreines p-[2-(trans-4-Butylcyclohexyl)-1-äthyl]phenylbutyrat;
Smp.
-13°C bzw. +40C (2 Modifikationen), KIp. (S0-I) 45°C.
p-[2-(trans-4-Butylcyclohexyl)äthyl]phenol kann ebenfalls
auf folgende Weise erhalten werden:
'Au einer Lösung von 6,9 g Alum.i.niumchlorid in 100 ml
Dichlormethan und 10 ml Aethylmercaptan tropft man eine
Losung von 4,7 g 2-(trans-4-Butylcyclohexyl)-1-(p-methoxyphenyl)äthan
(hergestellt nach Beispiel 1) in 50 ml Dichlormethan, rührt das Gemisch 4 Stunden bei Raumtemperatür,
giesst dann auf Eis/Wasser, trennt die organische· Phase ab und extrahiert die wässrige Phase zweimal mit
je 100 ml Dichlormethan. Die vereinigte organische Phase wird mit gesättigter Kochsalzlösung neutral gewaschen,
über Natriumsulfat getrocknet und eingedampft. Das erhaltene
rohe p-[2-(trans-4-Butylcyclohexyl)äthyl]phenol [A ,A cj) wird aus Hexan umkristallisiert. Ausbeute 3,8 g;
Hm μ. 101 , r>~ 102 ,5 0C. ·
In analoger Weise können folgende Verbindungen hergestellt werden:
SS
. Ä-S _
ρ-[2-(trans-4-Butylcyclohexyl)-1-äthyl]phenylacetat;
Smp. (C-I) 32,50C, KIp. (N-I) 230C (monotrop).
p-[2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-1-äthyl]phenylacetafc;
Srap. (C-I) 41,5°C, KIp. (N-I) 40,50C (monotrop).
p-[2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-1-äthylIphenylbutyrat;
Smp. (C-Sn) 31°C, KIp. (Sn-I) 52°C.
Unter Inertgasatmosphäre wird ein Gemisch von 4,6 g 2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-1-phenyläthan (Herstellung
analog zu Beispiel 1 durch Friedel-Crafts-Äcylierung von
Benzol und Reduktion des erhaltenen Ketrons) und 1,94 q
Propionsäurechlorid in 100 ml Dichlormethan portionenweise
mit 3,2 g Aluminiumchlorid vorsetzt. Man rührt;
5 Stunden bei Raumtemperatur und giesst das Reaktionsgemische auf Eis/Wasser, welchem 25 ml konzentrierte Salzsäure
beigemischt sind. Die organische Phase wird abgetrennt und die wässrige Phase zweimal mit je 100 ml
Dichlormethan nachextrahiert. Die vereinigte organische Phase wird mit IN Natronlauge gewaschen, mit Wasser neutralgewaschen,
über Natriumsulfat getrocknet und eingedampft. Das erhaltene p-[2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-1-äthyl]propiophenon
(5,5 g) wird zweimal aus Aethanol umkristallisiert; Smp. (C-N) 400C, KIp. (N-I) 56°C.
In analoger Weise können folgende Verbindunqen hergestellt werden:
p-[2-(trans-4-Propylcyclohexyl)-1-äthyl]valerophenon;
Smp. (C-I) 47,5°C, Umwandlung Sn-N 300C (monotrop), KIp.
JD
(N-I) 46°C (monotrop).
p-[2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-l-äthyl]valerophenon;
Smp. (C-N) 48,5°C, Umwandlung SB~SÄ 33°C (monotrop), Um-Wandlung
Sft-N 39°C (monotrop), KIp. (N-I) 57°C.
I Il I
54 ·": ·: :": :
a) Ein Gemisch von 182,3 g trans-4-Pentylcyclohexancarboxaldchyd,
2 1 Methylenchlorid und 589,6 g (p-Methoxycarbonylphenyl)methyl-triphenylphosphoniumbromid
wird auf 0-5°C abgekühlt und anschliessehd die kalte Lösung bei 0-5°C innert ca. 1 Stunde mit einer Lösung von 27,6 g
Natrium in 276 ml Methanol (1,2 Mol Natriummethylat) versetzt. Man rührt die erhaltene, braunrote Lösung noch
15 Minuten bei 0-5 C und lässt dann die Temperatur auf Raumtemperatur ansteigen. Die Lösung wird noch 1 Stunde
bei Raumtemperatur gerührt, dann iri ein Ausrührgefäss gegossen und mit 1 Liter 5%-iger Natriumbicarbonatlösung
gewaschen. Die überstehende, farblose Phase wird mit 250 ml Methylenchlorid nachextrahiert. Die vereinigten
Methylenchlorid-Phasen werden über Natriumsulfat getrocknet,
filtriert und teilweise abgedampft, wobei man durch einen Tropftrichter laufend insgesamt 5 1 Methanol zufliessen
lässt. Wenn ein Reaktionsvolumen· von 4 1 und eine Destillationstemperatur von 63 C erreicht ist, wird das
Reaktionsgemisch auf -20 C abgekühlt und bei dieser Temperatur unter Rühren innert 30 Minuten mit 400 ml
Wasser versetzt. Der auskristallisierte p-[2-(trans-4-pentylcyclohexyl)äthenyl]benzoesäure-methylester
wird abgenutscht, mit 1 Liter 90%-igem Methanol bei· -20 C gewaschen
und gut abgepresst.
b) Die erhaltene kristalline Masse wird in 1,5 1 Methylenchlorid gelöst und mit 750 ml Wasser gewaschen.
Die wässrige Phase wird mit 250 ml Methylenchlorid nachextrahiert, und dann werden die vereinigten Methylen- ■
chlorid-Phasen über Natriumsulfat getrocknet, filtriert
und auf ein Volumen von 1,5 1 eingeengt. 5 ml Triäthylamin und 5 g Palladium/Kohle (5%) werden zugegeben und die
Mischung nach zweimaligem Spülen des Hydrierkolbens mit Wasserstoff unter Schütteln bei Raumtemperatur hydriert.
Nach 2 Stunden kommt die Wasserstoffaufnahme zum Stillstand
und der Katalysator wird abfiltriert und mit 250 ml Methylenchlorid gewaschen. Das Piltrat wird mit Aktivkohle
verrührt und filtriert. Der Filterrückstand wird mit 250 ml Methylenchlorid nachgewaschen und das Filtrat am Rotationsverdampfer
eingedampft. Der farblose, ölige Rückstand wird unter Rühren auf dem Dampfbad mit 1 Liter Methanol, zum
Rückfluss erhitzt, wobei das OeI fast vollständig in l.ösiinq
geht. Die Mischung wird unter Rühren abgekühlt und das Produkt während 2 Stunden bei -25°C kristallisieren gelassen,
Das kristalline Produkt wird abfiltriert, bei -25 C mit 250 ml Methanol gewaschen und gut abgepresst. Nach
Trocknung bei Raumtemperatur in einem Stickstoffstrom
bei vermindertem Druck werden 252 g kristalliner p-[2-(trans-4-Pentylcyclohexyl)-1-äthyl]benzoesäuremethylester
erhalten, welcher durch Chromatographie an Kieselgel mit Toluol und Umkristallisation aus Pentan weiter
gereinigt werden kann; Smp. (C-N) 36,7°C, KIp. (N-I) 48,7°C.
In analoger Weise können folgende Verbindungen hergestellt
werden:
p-[2-(trans-4-Aethylcyclohexyl)-1-äthyl]benzoesäureniethylester;
Smp. (C-I) 34,2°C
p-[2- (trans-4-Propylcyclohexyl)-1-äthyl]benzoesäuremethylester;
Smp. (C-I) 38,3°C, KIp. (N-I) 37,7°C
p-[2-( trans-4-Butylcyclohexyl)-1-äthyl]benzoesäuremethylester;
Smp. (C-I) 39,6°C, Kip. (N-I) 32°C
p-[2- (trans-4-Heptylcyclohexyl)-1-äthyl]benzoesäurcmethylester;
Smp. (C-N) 33,5°C, KIp. (N-I) 53°C
Claims (10)
- Θ'
Verbindungen der allgemeinen FormelCH2-CH2worin R eine der Gruppen -R , -OR , -CO-R , -CO-OR oder -O-CO-R darstellt, R und R geradkettige Alkylgruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeuten und η für eine der Zahlen 1 oder ? steht. - 2. Verbindungen nach Anspruch 1, dadurch gr-knnn-2 3 Ί 1zeichnet, dass R eine der Gruppen -R , -OR" oder -CO-OR , darstellt.
- 3. Verbindungen nach Anspruch 2, dadurch gekenn-2 3 3zeichnet, dass R eine der Gruppen -R oder -OR darstellt.
- 4. Verbindungen nach einem der Ansprüche 1 bis· 3, dadurch gekennzeichnet, dass η für die Zahl 1 steht.
- 5. Verbindungen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass R eine gorndkettige Alkyl gruppe mit 1 bi.c; 10, vorzugsweise mit 1 bi.s 7 Kohl onst ο I i atomen bedeutet.
- .6. Verbindungen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass R eine geradkettige Alkylgruppe mit 2 bis 10, vorzugsweise mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen bedeutet.
- 7. Verbindungen der Formel I als flüssigkristalline Substanzen.
- 8. Flüssigkristallines Gemisch mit mindestens 2 Komponenten, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Komponente eine Verbindung der in Anspruch 1 definierten Formel I ist.
- 9. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der allgemeinen FormelCH2-CH2-OR3,-CO-R'2 3worin R eine der Gruppen -R ,3 13oder -O-CO-R · darstellt, R und R geradkettige-CO-OR"Alkylgrupperi mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutenund η für eine der Zahlen 1 oder 2 steht,dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der allgemeinen Formelworin R Wasserstoff, Hydroxy, Halogen oder eine der Gruppen -R oder -OR darstellt und R , R und η die obigen Bedeutungen haben,reduziert und die erhaltene Verbindung der allgemeinenFormelCH2-CH2IIIworin R .4R und η die obigen Bedeutungen haben,sofern R Wasserstoff bedeutet, acyliert oder die erhaltene4 Verbindung der Formel III, sofern R Hydroxy bedeutet, mit einer Carbonsäure der Formel R COOH oder einem reaktionsfähigen Derivat hiervon verestert oder die erhaltene Verbindung der Formel III, sofern R Halogen bedeutet, mit Magnesium und anschliessend mit Kohlendioxid umsetzt,hydrolysiert und die erhaltene Säure oder ein reaktionsfähiges De verestert.fähiges Derivat hiervon mit einem Alkohol der Formel R OH5
- 10. Verwendung der Verbindungen der in Anspruch definierten Formel I für elektro-optische Zwecke.*** 10
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