DE3928267A1 - 5-oxy-2-phenylpyrimidine und fluessigkristallines medium - Google Patents
5-oxy-2-phenylpyrimidine und fluessigkristallines mediumInfo
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Description
Die Erfindung betrifft 5-Oxy-2-phenylpyrimidine der
Formel I
worin
R H, Alkyl, Alkenyl oder Oxaalkyl mit bis zu 12 C-Atomen,
A unsubstituiertes oder durch Fluor substituiertes 1,4-Phenylen, trans-1,4-Cyclohexylen oder 1,3-Cyclobutylen,
Z′ -CH₂CH₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CO-O-, -O-CO- oder eine Einfachbindung,
Q -CH₂- oder -CO-,
L H oder F,
E -CH₂CH₂-, -C≡C- oder eine Einfachbindung,
n 0 oder 1,
m 0, 1 - oder im Falle n=0 - auch 2,
X und Z jeweils unabhängig voneinander H oder F, und
Y -CN, -NCS, F, Cl, -CF₃, -CHF₂, -OCHF₂ oder -OCF₃ bedeutet.
R H, Alkyl, Alkenyl oder Oxaalkyl mit bis zu 12 C-Atomen,
A unsubstituiertes oder durch Fluor substituiertes 1,4-Phenylen, trans-1,4-Cyclohexylen oder 1,3-Cyclobutylen,
Z′ -CH₂CH₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CO-O-, -O-CO- oder eine Einfachbindung,
Q -CH₂- oder -CO-,
L H oder F,
E -CH₂CH₂-, -C≡C- oder eine Einfachbindung,
n 0 oder 1,
m 0, 1 - oder im Falle n=0 - auch 2,
X und Z jeweils unabhängig voneinander H oder F, und
Y -CN, -NCS, F, Cl, -CF₃, -CHF₂, -OCHF₂ oder -OCF₃ bedeutet.
Die Verbindungen der Formel I können als Komponenten
flüssigkristalliner Medien verwendet werden, insbesondere
für Displays, die auf dem Prinzip der verdrillten
Zelle, dem Guest-Host-Effekt, dem Effekt der Deformation
aufgerichteter Phasen oder dem Effekt der dynamischen
Streuung beruhen.
Verbindungen der Formel I sind vorzugsweise auch geeignet
für die Verwendung als Komponenten in flüssigkristallinen
Medien für TN-Displays mit hoher Verdrillung
(z. B. 180°-270°), d. h. für STN-Displays.
Ähnliche Verbindungen sind z. B. aus der DOS 33 15 295
bekannt.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, neue stabile
flüssigkristalline oder mesogene Verbindungen mit relativ
hoher Doppelbrechung aufzufinden, die als Komponenten
flüssigkristalliner Phasen geeignet sind. Diese Aufgabe
wurde durch die Bereitstellung der Verbindungen der
Formel I gelöst
Es wurde gefunden, daß die Verbindungen der Formel I als
Komponenten flüssigkristalliner Medien vorzüglich geeignet
sind. Insbesondere sind mit ihrer Hilfe stabile flüssigkristalline
Medien mit relativ großer optischer Anisotropie
und positiv dielektrischer Anisotropie herstellbar.
Die Substanzen der Formel I sind beispielsweise besonders
bevorzugt für die Verwendung in Mischungen für STN-Displays.
Überraschend zeigte sich, daß der Zusatz von Verbindungen
der Formel I flüssigkristalline Medien liefert, die eine
geringe Temperaturabhängigkeit der Schwellenspannung,
hohen elektrischen Widerstand, gute Mischbarkeit mit
anderen Flüssigkristallen und gute Tieftemperatur-Stabilität
aufweisen. Darüber hinaus wird das für STN-Displays
wichtige d/p-Fenster positiv beeinflußt.
Mit der Bereitstellung der Verbindungen der Formel I wird
außerdem ganz allgemein die Palette der flüssigkristallinen
Substanzen, die sich unter verschiedenen anwendungstechnischen
Gesichtspunkten zur Herstellung nematischer
Gemische eignen, erheblich verbreitert.
Die Verbindungen der Formel I besitzen einen breiten Anwendungsbereich.
In Abhängigkeit von der Auswahl der Substituenten
können diese Verbindungen als Basismaterialien
dienen, aus denen flüssigkristalline Medien zum überwiegenden
Teil zusammengesetzt sind; es können aber auch Verbindungen
der Formel I flüssigkristallinen Basismaterialien
aus anderen Verbindungsklassen zugesetzt werden, um
beispielsweise die dielektrische und/oder optische Anisotropie
eines solchen Mediums zu optimieren. Die Verbindungen
der Formel I eignen sich ferner als Zwischenprodukte
zur Herstellung anderer Substanzen, die sich als Bestandteile
flüssigkristalliner Medien verwenden lassen.
Die Verbindungen der Formel I sind in reinem Zustand farblos
und bilden flüssigkristalline Mesophasen in einem für
die elektrooptische Verwendung günstig gelegenen Temperaturbereich.
Chemisch, thermisch und gegen Licht sind sie
sehr stabil.
Gegenstand der Erfindung sind somit die Verbindungen der
Formel I sowie die Verwendung dieser Verbindungen als Komponenten
flüssigkristalliner Medien. Weiterhin sind Gegenstand
der Erfindung flüssigkristalline Medien mit einem
Gehalt an mindestens einer Verbindung der Formel I, sowie
Flüssigkristall-Anzeigen, die derartige Medien enthalten.
Vor- und nachstehend haben R, A, Z′, Q, L, E, n, m, X, Y
und Z die angegebene Bedeutung, sofern nicht ausdrücklich
etwas anderes vermerkt ist.
Die Verbindungen der Formel I umfassen dementsprechend
die bevorzugten Verbindungen der folgenden Teilformeln:
In Formel Ia bedeutet Q vorzugsweise -CH₂-. Besonders bevorzugt
sind Verbindungen der Formel Ia, worin Y F, Cl
-OCF₃ oder CF₃ bedeutet.
Falls die Gruppe R Alkylreste bedeuten, in denen auch
eine ("Oxaalkyl") CH₂-Gruppe durch O-Atome ersetzt sein
kann, so können sie geradkettig oder verzweigt sein. Vorzugsweise
sind sie geradkettig, haben 2, 3, 4, 5, 6 oder
7 C-Atome und bedeuten demnach bevorzugt Ethyl, Propyl,
Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl, Ethoxy, Propoxy, Butoxy,
Pentoxy, Hexoxy, Heptoxy, 2-Oxapropyl (=Methoxymethyl),
2- (=Ethoxymethyl) oder 3-Oxabutyl (=2-Methoxyethyl),
2-, 3- oder 4-Oxapentyl, 2-, 3-, 4- oder 5-Oxahexyl, 2-,
3-, 4-, 5- oder 6-Oxaheptyl, ferner Methyl, Octyl, Nonyl,
Decyl, Undecyl, Dodecyl, Tridecyl, Tetradecyl, Pentadecyl,
Methoxy, Octoxy, Nonoxy, Decoxy, Undecoxy, Dodecoxy, Tridecoxy,
Tetradecoxy, Pentadecoxy, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- oder
7-Oxaoctyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- oder 8-Oxanonyl, 2-,
3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- oder 9-Oxadecyl, 1,3-Dioxabutyl
(=Methoxymethoxy), 1,3-, 1,4- oder 2,4-Dioxapentyl, 1,3-,
1,4-, 1,5-, 2,4-, 2,5- oder 3,5-Dioxahexyl, 1,3-, 1,4-,
1,5-, 1,6-, 2,4-, 2,5-, 2,6-, 3,5-, 3,6- oder 4,6-Dioxaheptyl.
Besonders bevorzugt sind auch Alkylreste in denen eine
CH₂-Gruppe durch eine -CH=CH-Gruppe ersetzt ist.
m ist vorzugsweise 0 oder 1.
Verbindungen der Formel I mit verzweigten Flügelgruppen R
können gelegentlich wegen einer besseren Löslichkeit in
den üblichen flüssigkristallinen Basismaterialien von Bedeutung
sein, insbesondere aber als chirale Dotierstoffe,
wenn sie optisch aktiv sind.
Verzweigte Gruppen dieser Art enthalten in der Regel
nicht mehr als eine Kettenverzweigung. Bevorzugte verzweigte
Reste sind Isopropyl, 2-Butyl (=1-Methylpropyl),
Isobutyl (=2-Methylpropyl), 2-Methylbutyl, Isopentyl
(=3-Methylbutyl), 2-Methylpentyl, 3-Methylpentyl,
2-Ethylhexyl, 2-Propylpentyl, 2-Octyl, Isopropoxy,
2-Methylpropoxy, 2-Methylbutoxy, 3-Methylbutoxy,
2-Methylpentoxy, 3-Methylpentoxy, 2-Ethylhexoxy,
1-Methylhexoxy, 1-Methylheptoxy (=2-Octyloxy), 2-Oxa-
3-methylbutyl, 3-Oxa-4-methylpentyl, 4-Methylhexyl,
2-Nonyl, 2-Decyl, 2-Dodecyl, 6-Methyloctoxy, 6-Methyloctanoyloxy,
5-Methylheptyloxycarbonyl, 2-Methylbutyryloxy,
3-Methylvaleryloxy, 4-Methylhexanoyloxy,
2-Methyl-3-oxapentyl, 2-Methyl-3-oxahexyl.
Bei Verbindungen mit verzweigten Flügelgruppen umfaßt
Formel I sowohl die optischen Antipoden als auch Racemate
sowie deren Gemische.
Besonders bevorzugte kleinere Gruppen von erfindungsgemäßen
Verbindungen sind diejenigen der folgenden Teilformeln:
A ist vorzugsweise trans-1,4-Cyclohexylen. Z′ ist vorzugsweise
eine Einfachbindung oder -CH₂CH₂-. Q ist vorzugsweise
CH₂. n ist vorzugsweise O. L ist vorzugsweise H.
Y ist vorzugsweise -CN, F, Cl, -CF₃ oder -OCF₃.
Im folgenden sind einige besonders bevorzugte Kombinationen
von X, Y und Z angegeben:
Unter den Verbindungen der Formel I und deren Unterformeln
sind diejenigen bevorzugt, in denen mindestens
einer der darin enthaltenen Reste eine der angegebenen
bevorzugten Bedeutungen hat.
Die Verbindungen der Formel I werden nach an sich bekannten
Methoden hergestellt, wie sie in der Literatur (z. B.
in den Standardwerken wie Houben-Weyl, Methoden der Organischen
Chemie, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart) beschrieben
sind, und zwar unter Reaktionsbedingungen, die für
die genannten Umsetzungen bekannt und geeignet sind. Dabei
kann man auch von an sich bekannten, hier nicht näher erwähnten
Varianten Gebrauch machen.
Die Ausgangsstoffe können gewünschtenfalls auch in situ
gebildet werden, derart, daß man sie aus dem Reaktionsgemisch
nicht isoliert, sondern sofort weiter zu den Verbindungen
der Formel I umsetzt.
So können die Verbindungen der Formel I hergestellt werden,
indem man eine Verbindung der Formel II
mit einem Säurechlorid der Formel R-(A-Z′)m-COCl verestert
oder mit einem Halogenid z. B. der Formel R-(A-Z′)m-CH₂Br
verethert. Die entsprechenden Säurechloride bzw. Bromide
sind bekannt oder können in völliger Analogie zu bekannten
Verbindungen hergestellt werden. Die Veretherungen bzw.
Veresterungen erfolgen nach Standardverfahren.
Die Verbindungen der Formel II sind nach folgendem Syntheseschema
erhältlich:
Die Umsetzung von Benzyloxy-acetaldehyddiethylacetal
mit dem Vilsmeyer-Reagenz aus POCl₃ und
DMF und anschließende Kondensation des Rohproduktes
mit den entsprechenden Amidinen in Gegenwart
geeigneter Basen (Triethylamin, Na-Alkohola
liefert die erfindungsgemäßen Benzylether).
Die Verbindungen der Formel I können weiterhin durch
Kreuzkopplungen nach DOS 36 08 502, DOS 36 32 410 oder
DOS 37 36 489 oder durch Wolff-Kishner-Reduktion entsprechender
Methylenketone hergestellt werden, die ihrerseits
leicht durch Friedel-Crafts-Acylierungen aus den
entsprechenden Arylessigsäurechloriden und entsprechenden
Benzol- oder Biphenyl-Vorstufen zugänglich sind.
Die erfindungsgemäßen flüssigkristallinen Phasen bestehen
aus 2 bis 25, vorzugsweise 3 bis 12 Komponenten,
darunter mindestens einer Verbindung der Formel I. Die
anderen Bestandteile werden vorzugsweise ausgewählt aus
den nematischen oder nematogenen Substanzen, insbesondere
den bekannten Substanzen, aus den Klassen der Azoxybenzole,
Benzylidenaniline, Biphenyle, Terphenyle, Phenyl-
oder Cyclohexylbenzoate, Cyclohexan-carbonsäurephenyl-
oder -cyclohexyl-ester, Phenylcyclohexane, Cyclohexylbiphenyle,
Cyclohexylcyclohexane, Cyclohexylnaphthaline,
1,4-Bis-cyclohexylbenzole, 4,4′-Bis-cyclohexylbiphenyle,
Phenyl- oder Cyclohexylpyrimidine, Phenyl- oder Cyclohexyldioxane,
Phenyl- oder Cyclohexyl-1,3-dithiane, 1,2-
Diphenylethane, 1,2-Dicyclohexylethane, 1-Phenyl-2-cyclohexylethane,
gegebenenfalls halogenierten Stilbene, Benzylphenylether
und substituierten Zimtsäuren.
Die wichtigsten als Bestandteile derartiger flüssigkristalliner
Phasen in Frage kommenden Verbindungen lassen
sich durch die Formel IV charakterisieren,
R⁶-L-G-E-R⁷ (IV)
worin L und E je ein carbo- oder heterocyclisches Ringsystem
aus der aus 1,4-disubstituierten Benzol- und
Cyclohexanringen, 4,4′-disubstituierten Biphenyl-,
Phenylcyclohexan- und Cyclohexylcyclohexansystemen, 2,5-
disubstituierten Pyrimidin- und 1,3-Dioxanringen, 2,6-
disubstituiertem Naphthalin, Di- und Tetrahydronaphthalin,
Chinazolin und Tetrahydrochinazolin gebildeten
Gruppe,
G -CH=CH-
-CH=CY-
-C≡C-
-CO-O-
-CO-S-
-CH=N-
-N(O)=N-
-CH=N(O)-
-CH₂-CH₂-
-CH₂-O-
-CH₂-S-
-COO-Phe-COO-
-CH=CY-
-C≡C-
-CO-O-
-CO-S-
-CH=N-
-N(O)=N-
-CH=N(O)-
-CH₂-CH₂-
-CH₂-O-
-CH₂-S-
-COO-Phe-COO-
oder eine C-C-Einfachbindung,
Y Halogen, vorzugsweise Chlor, oder -CN, und R⁶ und R⁷ Alkyl, Alkoxy, Alkanoyloxy oder Alkoxycarbonyloxy mit bis zu 18, vorzugsweise bis zu 8 Kohlenstoffatomen, oder eine dieser Reste durch CN, NC, NO₂, CF₃, F, Cl oder Br bedeuten.
Y Halogen, vorzugsweise Chlor, oder -CN, und R⁶ und R⁷ Alkyl, Alkoxy, Alkanoyloxy oder Alkoxycarbonyloxy mit bis zu 18, vorzugsweise bis zu 8 Kohlenstoffatomen, oder eine dieser Reste durch CN, NC, NO₂, CF₃, F, Cl oder Br bedeuten.
Bei den meisten dieser Verbindungen sind R⁶ und R⁷ voneinander
verschieden, wobei einer dieser Reste meist eine
Alkyl- oder Alkoxygruppe ist. Auch andere Varianten
der vorgesehenen Substituenten sind gebräuchlich. Viele
solcher Substanzen oder auch Gemische davon sind im Handel
erhältlich. Alle diese Substanzen sind nach literaturbekannten
Methoden erhältlich.
Die erfindungsgemäßen Phasen enthalten etwa 0,1 bis 99
vorzugsweise 10 bis 95%, einer oder mehrerer Verbindungen
der Formel I. Weiterhin bevorzugt sind erfindungsgemäße
flüssigkristalline Phasen, enthaltend 0,1-40, vorzugsweise
0,5-30% einer oder mehrerer Verbindungen der Formel
I.
Die Verbindungen der Formel I können auch als Komponenten
smektischer oder chiral getilteter smektischer flüssigkristalliner
Phasen verwendet werden. Diese Phasen sind
bevorzugt chiral getiltete smektische flüssigkristalline
Phasen, deren achirale Basismischung neben Verbindungen
der Formel I mindestens eine andere Komponente mit negativer
oder betragsmäßig kleiner positiver dielektrischen
Anisotropie enthält. Diese weitere(n) Komponente(n) der
achiralen Basismischung kann (können) zu 1 bis 50%,
vorzugsweise 10 bis 25%, der Basismischung ausmachen.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Phasen erfolgt in
an sich üblicher Weise. In der Regel werden die Komponenten
ineinander gelöst, zweckmäßig bei erhöhter Temperatur.
Durch geeignete Zusätze können die flüssigkristallinen
Phasen nach der Erfindung so modifiziert werden, daß sie
in allen bisher bekannten gewordenen Arten von Flüssigkristallanzeigeelementen
verwendet werden können.
Derartige Zusätze sind dem Fachmann bekannt und in der
Literatur ausführlich beschrieben. Beispielsweise können
Leitsalze, vorzugsweise Ethyl-dimethyl-dodecyl-ammonium-
4-hexyloxybenzoat, Tetrabutylammonium-tetraphenylboranat
oder Komplexsalze von Kronenethern (vgl. z. B. I. Haller
et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst. Band 24, Seiten 249-258
(1973)) zur Verbesserung der Leitfähigkeit, dichroitische
Farbstoffe zur Herstellung farbiger Guest-Host-Systeme
oder Substanzen zur Veränderung der dielektrischen Anisotropie,
der Viskosität und/oder der Orientierung der
nematischen Phasen zugesetzt werden. Derartige Substanzen
sind z. B. in den DE-OS 22 09 127, 22 40 864, 23 21 632,
23 38 281, 24 50 088, 26 37 430, 28 53 728 und 29 02 177
beschrieben.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern,
ohne sie zu begrenzen. F.=Schmelzpunkt, K.=Klärpunkt.
Vor- und nachstehend bedeuten Prozentangaben Gewichtsprozent;
alle Temperaturen sind in Grad Celsius angegeben.
"Übliche Aufarbeitung" bedeutet: man gibt Wasser
hinzu, extrahiert mit Methylenchlorid, trennt ab; trocknet
die organische Phase, dampft ein und reinigt das
Produkt durch Kristallisation und/oder Chromatographie.
Ein Gemisch von 5,6 g 2-p-Fluorphenyl-5-hydroxypyrimidin,
4,9 g K₂CO₃, 4,4 g 1-Brompentan und 220 ml Methylethylketon
wird über Nacht am Rückfluß gekocht. Nach üblicher
Aufarbeitung erhält man 2-p-Fluorphenyl-5-n-pentoxypyrimidin,
F. 80°, K. -10°, Δε +14,9
Durch Veretherung bzw. Veresterung entsprechender 5-
Hydroxypyrimidine erhält man die folgenden Verbindungen
der Formel Ia:
Durch Veretherung bzw. Veresterung entsprechender Hydroxypyrimidine
erhält man die folgenden Verbindungen der
Formel Ib:
Claims (7)
1. 5-Oxy-2-phenylpyrimidine der Formel I
worin
R H, Alkyl, Alkenyl oder Oxaalkyl mit bis zu 12 C-Atomen,
A unsubstituiertes oder durch Fluor substituiertes 1,4-Phenylen, trans-1,4-Cyclohexylen oder 1,3-Cyclobutylen,
Z′ -CH₂CH₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CO-O-, -O-CO- oder eine Einfachbindung,
Q -CH₂- oder -CO-,
L H oder F,
E -CH₂CH₂-, -C≡C- oder eine Einfachbindung,
n 0 oder 1,
m 0, 1 - oder im Falle n=0 - auch 2,
X und Z jeweils unabhängig voneinander H oder F, und
Y -CN, -NCS, F, Cl, -CF₃, -CHF₂, -OCHF₂ oder -OCF₃ bedeutet.
R H, Alkyl, Alkenyl oder Oxaalkyl mit bis zu 12 C-Atomen,
A unsubstituiertes oder durch Fluor substituiertes 1,4-Phenylen, trans-1,4-Cyclohexylen oder 1,3-Cyclobutylen,
Z′ -CH₂CH₂-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CO-O-, -O-CO- oder eine Einfachbindung,
Q -CH₂- oder -CO-,
L H oder F,
E -CH₂CH₂-, -C≡C- oder eine Einfachbindung,
n 0 oder 1,
m 0, 1 - oder im Falle n=0 - auch 2,
X und Z jeweils unabhängig voneinander H oder F, und
Y -CN, -NCS, F, Cl, -CF₃, -CHF₂, -OCHF₂ oder -OCF₃ bedeutet.
2. 5-Oxy-2-phenylpyrimidine nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch die Formel Ia
worin R, Q, X, Y und Z die angegebene Bedeutung
haben.
3. 5-Oxy-2-phenylpyrimidine nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch die Formel Ib
worin R, A, Q, X, Y und Z die angegebene Bedeutung
haben.
4. 5-Oxy-2-phenylpyrimidine nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch die Formel Ic
worin R, A, Q, X, Y und Z die angegebene Bedeutung
haben.
5. Verwendung der Verbindungen der Formel I nach Anspruch
1 als Komponenten flüssigkristalliner Medien.
6. Flüssigkristallines Medium mit mindestens zwei flüssigkristallinen
Komponenten, dadurch gekennzeichnet,
daß sie mindestens eine Verbindung der Formel I
enthält.
7. Flüssigkristallanzeige, dadurch gekennzeichnet, daß
sie ein flüssigkristallines Medium nach Anspruch 6
enthält.
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DE19893928267 DE3928267A1 (de) | 1989-08-26 | 1989-08-26 | 5-oxy-2-phenylpyrimidine und fluessigkristallines medium |
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EP19900912908 EP0440771A1 (de) | 1989-08-26 | 1990-08-18 | 5-oxy-2-phenylazine und flüssigkristallines medium |
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DE3928267A1 true DE3928267A1 (de) | 1991-02-28 |
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