DE4023493A1 - Neue oxazolidinon-derivate und ihre verwendung als dotierstoffe in fluessigkristallmischungen - Google Patents

Neue oxazolidinon-derivate und ihre verwendung als dotierstoffe in fluessigkristallmischungen

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Description

Flüssigkristalle haben insbesondere im letzten Jahrzehnt Eingang in verschiedene technische Gebiete gefunden, in denen elektrooptische und Anzeigevorrichtungs-Eigenschaften gefragt sind (z. B. in Uhren-, Taschenrechner- und Schreibmaschinenanzeigen). Diese Anzeigevorrichtungen beruhen auf den dielektrischen Ausrichtungseffekten in den nematischen, cholesterischen und/oder smektischen Phasen der flüssigkristallinen Verbindungen, wobei - verursacht durch die dielektrische Anisotropie - die molekulare Längsachse der Verbindungen eine bevorzugte Ausrichtung in einem angelegten elektrischen Feld einnimmt. Die üblichen Schaltzeiten bei diesen Anzeigevorrichtungen sind für viele andere potentielle Anwendungsgebiete von Flüssigkristallen, zu lang. Dieser Nachteil macht sich insbesondere dann bemerkbar, wenn eine große Anzahl von Bildpunkten angesteuert werden muß. Die Herstellungskosten von Geräten, die größere Bildschirmflächen enthalten, wie z. B. von Videogeräten sind dann im allgemeinen zu hoch.
Neben den nematischen und cholesterischen Flüssigkristallen haben seit einigen wenigen Jahren in zunehmendem Maß auch optisch aktive smektische Flüssigkristall-Phasen an Bedeutung gewonnen.
Clark und Lagerwall konnten zeigen, daß die Verwendung ferroelektrischer Flüssigkristallsysteme in sehr dünnen Zellen zu optoelektrischen Schalt- oder Anzeigeelementen führt, die im Vergleich zu den herkömmlichen TN ("twisted nematic")-Zellen um bis zu einem Faktor 1000 schnellere Schaltzeiten haben (vgl. z. B. Lagerwall et al. "Ferroelectric Liquid Crystals for Displays", SID Symposium, October Meeting 1985, San Diego, Ca., USA). Aufgrund dieser und anderer günstiger Eigenschaften, z. B. der bistabilen Schaltmöglichkeit und des nahezu blickwinkelunabhängigen Kontrasts, sind FLC′s grundsätzlich für die obengenannten Anwendungsgebiete, z. B. über eine Matrixansteuerung, gut geeignet.
Für elektrooptische Schalt- und Anzeigeelemente benötigt man entweder Verbindungen, die geneigte bzw. orthogonale smektische Phasen ausbilden und selbst optisch aktiv sind, oder man kann durch Dotierung von Verbindungen, die zwar solche smektischen Phasen ausbilden, selbst aber nicht optisch aktiv sind, mit optisch aktiven Verbindungen ferroelektrische smektische Phasen induzieren. Die gewünschte Phase soll dabei über einen möglichst großen Temperaturbereich stabil sein.
Zur Erzielung eines guten Kontrastverhältnisses in elektrooptischen Bauelementen ist eine einheitliche planare Orientierung der Flüssigkristalle nötig. Eine gute Orientierung in der S*A- und S*C-Phase läßt sich erreichen, wenn die Phasenfolge der Flüssigkristallmischung mit abnehmender Temperatur lautet:
Isotrop→N*→S*A→S*C
Voraussetzung ist, daß der Pitch (Ganghöhe der Helix) in der N*-Phase sehr groß (größer 10 µm) oder noch besser völlig kompensiert ist (siehe z. B. T. Matsumoto et al., p. 468-470, Proc. of the 6th Int. Display Research Conf., Japan Display, Sept. 30 - Okt. 2, 1986, Tokyo, Japan; M. Murakami et al., ibid. S. 344 - S. 347). Dies erreicht man, indem man zu der chiralen Flüssigkristallmischung, die in der N*-Phase z. B. eine linksdrehende Helix aufweist, einen weiteren optisch aktiven Dotierstoff, der eine rechtsdrehende Helix induziert, in solchen Mengen hinzugibt, daß die Helix gerade kompensiert wird.
Es wurde nun gefunden, daß optisch aktive Oxazolidinone als Dotierstoffe in geneigt smektischen Flüssigkristallphasen schon bei geringen Zumischungen zu einer starken Verdrillung in der cholesterischen Phase führen.
Diese in der N*-Phase induzierte Helix kann in Mischungen vorteilhaft zur gezielten Kompensation der Ganghöhe verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist dabei, daß die erfindungsgemäßen Dotierstoffe aufgrund ihres starken Verdrillungsvermögens schon in geringen Zusatzmengen den Pitch eines anderen Dotierstoffes kompensieren.
Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwendung von chiralen bzw. optisch aktiven Oxazolidinonen als Dotierstoffe in Flüssigkristallmischungen. Gegenstand der Erfindung sind weiterhin Flüssigkristallsysteme, die chirale bzw. optisch aktive Oxazolidinone enthalten, sowie neue chirale Oxazolidinone (sowohl als optisch aktive Verbindungen wie auch als racemische Gemische). Die gemäß der Erfindung einzusetzenden Oxazolidinone entsprechen den allgemeinen Formeln (I) oder (II)
in denen die Symbole und Indices folgende Bedeutung haben:
* chirales Zentrum
(*) gegebenenfalls chirales Zentrum
R¹ ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 16 C-Atomen oder ein geradkettiger oder verzweigter Alkenylrest mit 3 bis 16 C-Atomen, wobei diese Reste selbst asymmetrische C-Atome enthalten können, eine oder mehrere nicht benachbarte -CH₂-Gruppen durch -O-, -S-, -CO-, -O-CO- und/oder -CO-O- ersetzt sein können, und wobei ein oder mehrere H durch F, Cl, Br oder CN ersetzt sein können
-R², -R³ unabhängig voneinander -H, ein Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen, bei dem eine -CH₂-Gruppe auch durch -O- oder -S- ersetzt sein kann, und bei dem die terminale CH₃-Gruppe auch durch CH₂OR⁴, CH₂SH, CH₂COOR⁴, CH₂CONH₂ oder CH₂NH₂ ersetzt sein kann, wobei R⁴ gleich H oder Alkyl mit 1 bis 10 C-Atomen ist, -Phenyl oder -Cyclohexyl, die auch durch -OR⁴, -F oder -J substituiert sein können,
j und l Null, 1 oder 2,
k und m Null oder 1
n Null, 1 oder 2
mit folgender Maßgabe: wenn j und/oder l=Null sind, ist k=Null; wenn n=Null ist, ist m=Null; die Summe j+l=n ist minimal 1 und maximal 3,
-M¹, -M², -CO-O, -O-CO, -CH₂CH₂, -CH=CH, -CH₂O, -OCH₂
In einer bevorzugten Ausführungsform haben die Symbole in der allgemeinen Formel (I) die folgende Bedeutung:
R¹ ein geradkettiger oder verzweigter Alkyl- oder Alkenylrest mit 4 bis 14 C-Atomen, der ein asymmetrisches C-Atom enthalten kann, oder wobei eine -CH₂-Gruppe durch -O-, -CO- oder -CO-O- ersetzt sein kann, oder wobei ein oder mehrere H durch F ersetzt sein können
j, k, l, m Null oder 1.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden Oxazolidinone der allgemeinen Formel (I) eingesetzt, wobei
R¹ ein geradkettiger oder verzweigter Alkyl- oder Alkenylrest mit 6 bis 12 C-Atomen ist, der ein asymmetrisches C-Atom enthalten kann und wobei eine CH₂-Gruppe durch -O-, -CO-, oder -COO- ersetzt sein kann, und
die Gruppierung (-A¹)j(-M¹)k(-A²)l(-M²)m(-A³)n-
folgende Bedeutung hat:
Ebenfalls bevorzugt werden solche Oxazolidinone der allgemeinen Formel (I) oder (II), bei denen M gleich COO, OCO, CH₂O oder OCH₂ ist, und X eine Gruppe CH₂, OCH₂ oder CH₂O bedeutet.
Prinzipiell sind jedoch auch Oxazolidinone Gegenstand der Erfindung, bei denen die mesogene Gruppierung
(R¹(-A¹)(-M¹)k(-A²)l(-²)m(-A₃)n-)
in 5-Stellung am Oxazolidinring sitzt.
Die Oxazolidione der allgemeinen Formel (I) oder (II) lassen sich auf mehrstufigen Synthesewegen unter Verwendung von literaturbekannten Einzelreaktionen gewinnen. Auf die allgemeinen Darstellungsweisen wird im experimentellen Teil näher eingegangen.
Die genannten Oxazolidinone sind als Komponenten für Flüssigkristallmischungen geeignet. Dabei enthalten die LC-Mischungen vorzugsweise 0,01 bis 60, insbesondere 0,1 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 5 Gew.-% an Oxazolidinonen. Die anderen Bestandteile werden vorzugsweise ausgewählt aus den bekannten Verbindungen mit nematischen, cholesterischen und/oder smektischen Phasen; dazu gehören beispielsweise Schiffsche Basen, Biphenyle, Terphenyle, Phenylcyclohexane, Cyclohexylbiphenyle, N-, S- oder O-haltige Heterocyclen, z. B. Pyrimidine, Zimtsäureester, Cholesterinester oder verschieden überbrückte, terminalpolar mehrkernige Ester von p-Alkylbenzoesäuren. Im allgemeinen liegen die im Handel erhältlichen Flüssigkristallmischungen bereits vor der Zugabe von optisch aktiven Verbindung(en) als Gemische verschiedener Komponenten vor, von denen mindestens eine mesogen ist, d. h. als Verbindung, in derivatisierter Form oder im Gemisch mit anderen Komponenten eine Flüssigkristallphase zeigt, die mindestens eine enantiotrope (Klärtemperatur<Schmelztemperatur) oder monotrope (Klärtemperatur<Schmelztemperatur) Mesophasenbildung erwarten läßt.
Das hohe Verdrillungsvermögen der erfindungsgemäßen Verbindungen führt bereits in nematischen Phasen bei den eher "klassischen" Displaytechnologien zu vorteilhaften Einsatzmöglichkeiten. Hierbei steht jedoch häufig nicht die Kompensation, sondern die Erzielung einer Verdrillung durch eine möglichst geringe Zugabemenge an chiralem Dotierstoff im Vordergrund. Dies gilt sowohl für die TN ("twisted-nematic")-Technologie [siehe M. Schadt et al., Appl. Phys. Lett 18, (1971)] als auch für das sogenannte White-Taylor-Display [D. L. White et al., J. Appl. Phys. 45, 4718 (1974)] oder das SBE/STN ("supber-birefringence-effect"/"super-twisted-nematic")- Display [T. J. Scheffer et al., Appl. Phys. Lett. 45, 1012 (1984)] und seine verschiedenen Modifikationen wie ds OMI ("optical mode interference") Display [M. Schadt et al., Appl. Phys. Lett. 50, 236 (1987)].
Auch in der SC-Phase induzieren die erfindungsgemäßen Verbindungen eine Helix, so daß dieser Effekt benutzt werden kann, eine Verdrillung in der S*C-Phase zu kompensieren oder auf einen bestimmten Wert einzustellen, was für den praktischen Eisatz vorteilhaft ist [z. B. T. Tsuchiga et al-, Jpn. J. Appl. Phys. 25, L-27 (1986)].
Die Flüssigkristallmischungen können beispielsweise in elektrooptischen Schalt- und Anzeigevorrichtungen eingesetzt werden, die darüber hinaus u. a. folgende Komponenten enthalten: zwei Elektroden, zwei Trägerplatten sowie mindestens eine Orientierungsschicht. Allgemein wird der Aufbau von FLC-Displays in EP-B 00 32 362 beschrieben.
Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispielen näher erläutert.
Beispiele Allgemeiner Syntheseweg für die Oxazolidinone der allgemeinen Formel (I)
Ausgehend von einer (vorzugsweisen natürlichen) (chiralen) Aminosäure bzw. einem Aminoalkohol wird das Oxazolidinon-System in einer mehrstufigen Synthese aufgebaut. Die Ankopplung der mesogenen Gruppierung kann in einem Reaktionsschritt oder durch stufenweisen Aufbau des Mesogens am Oxazolidinon erfolgen.
a) Reduktion (z. B. Lithiumaluminiumhydrid)
b) Einbringen des Restes "R³", z. B. Oxidation mit PCC (Pyridiniumchlorochromat) danach Grignard-Reaktion
c) Cyclisierung mittels Phosgensynthons
d, e, f) Ankopplung bzw. schrittweiser Aufbau der mesogenen Seitenkette
(R¹(-A¹)j(-M¹)k(-A²)l(-M²)m(-A³)n-X-).
Als Beispiel sei schematisch die Synthese und Ankopplung eines Bisphenyl-Mesogens an das Oxazolidinon beschrieben:
g) Veresterung z. B. mit Dicyclohexylcarbodiimid (DCCI)
h) Reduktion mit z. B. Natriumborhydrid
i) Überführung ins Bromid mit PBr₃
j) Ankondensierung an den Oxazolidinonring
k) Hydrierung des Esters z. B. mit Pd/Kohle
l) siehe g).
Die Oxazolidinone der allgemeinen Formel (II) lassen sich beispielsweise nach folgendem Schema synthetisieren:
m) Kondensation mittels z. B. Diethylcarbonat (DEC)
n) Veretherung mit mesogenem Alkohol z. B. mit Triphenylphosphin (TPP), Diethylazodicarboxylat (DEAD)
p) N-Alkylierung mittels z. B. Alkyljodid/Natriumhydrid
q) Oxidation z. B. mit Natriumperjodat/Ruthenium-(III)- chlorid-Trihydrat
Die nachfolgenden Beispielverbindungen wurden nach den oben skizzierten Schemata unter Anwendung literaturbekannter Einzelreaktionen hergestellt.
Synthese der Ausgangsstoffe A. (2R)-(-)-2-Amino-2-phenyl-ethanol
Zu einer Suspension von 3,66 g (96 mmol) LAH in 130 ml abs. THF werden portionsweise 10 g (66 mmol) D-Phenylglycin gegeben. Destillation (Badtemperatur: 90°C bei 0,8 Torr) liefert eine farblose, zähe Flüssigkeit.
Ausbeute: 7,7 g (56 mmol)=85%(α) = -50,0°C = 3,22
Summenformel: C₈H₁₁NO (M=137,2)
B. (4R)-(-)-4-Phenyl-2-oxazolidinon
7,54 g (55 mmol) (2R)-(-)-2-Amino-2-phenyl-ethanol werden in 8 ml (61 mmol) DEC gelöst, mit 770 mg (5,5 mmol) K₂CO₃ versetzt und Ethanol über eine Kolonne abdestilliert. Das Rohprodukt wird aus Ether/Petrolether umkristallisiert.
Ausbeute: 6,2 g (38 mmol)=69% (farblose Kristalle)
Smp: 129°C
C. (4R)-(-)-3-(4-Benzyloxycarbonyl-phenylmethyl)-4-phenyl- 2-oxazolidinon
490 mg (3 mmol) (4R)-(-)-4-Phenyl-2-oxazolidinon werden in 9 ml abs. THF gelöst, zuerst mit 3,3 ml Natriumbistrimethylsilylamid (1 M in THF) und dann mit 1050 mg (3,45 mmol) 4-Brommethyl-benzoesäurebenzylester, gelöst in 2 ml abs. THF, versetzt. Das Rohprodukt wird chromatographisch (Laufmittel: CH₂Cl₂) gereinigt.
Ausbeute: 770 mg (2 mmol)=66% (farbloses Öl)(α) = -85,9°C = 1,70
THF = Tetrahydrofuran
D. (4R)-(-)-3-(4-Carboxy-phenylmethyl(-4-phenyl-2-oxazolidinon
710 mg (1,8 mmol) (4R)-(-)-3-(4-Benzyloxycarbonylphenyl­ methyl)-4-phenyl-2-oxazolidinon werden in 18 ml abs. Ethanol gelöst, mit 70 mg Pd/C 10% versetzt und hydriert.
Ausbeute: 540 mg (1,8 mmol)=99%(α) = -102,5°C = 2,85
IR: 3200-2300 (COOH); 1750, 1700 (C=O); 1615 (C=C); 1410; 1110
E. (2S)-(+)-2-Amino-1-propanol
Zu einer Suspension von 5,55 g (146 mmol) LAH in 200 ml abs. THF werden portionsweise 8,9 g (100 mmol) L- Alanin eingetragen. Destillation (Badtemperatur: 70°C bei 4 Torr) liefert ein farbloses Öl.
Ausbeute: 3,37 g (45 mmol)=45%
MeOH = Methanol(α) = +19,6°C = 1,20 (MeOH)
LAH = Lithiumaluminiumhydrid
Summenformel: C₃H₉NO (M=75,1)
F. (4S)-(+)-4-Methyl-2-oxazolidinon
3,2 g (42,5 mmol) (2S)-(+)-2-Amino-1-propanol werden in 5,6 g (47 mmol) DEC gelöst, mit 600 mg (4,3 mmol) K₂CO₃ versetzt und über eine Kolonne EtOH abdestilliert. Destillation (Badtemperatur: 160°C bei 0,1 Torr) liefert farblose Kristalle.
Ausbeute: 2,60 g (25,5 mmol)=60%
Smp.: 66°C(α) = +7,8°C = 3,63
IR: 3460, 3270 (NH); 1755 (C=O); 1460; 1040; 945
G.
In einem 50-ml-Kolben werden, 8,35 g (50 mmol) 1-Amin-3- phenyl-1,3-propandiol 7,2 ml (55 mmol) Diethylcarbonat und 700 mg (5 mmol) K₂CO₃ gegeben. Es wird eine Vigreux- Kolonne mit Destillationsbrücke aufgesetzt. Die Suspension wird ca. 4 h auf 130°C erhitzt, bis 2 Equivalente Ethanol abdestilliert sind. Die abgekühlte Mischung wird in Methanol aufgenommen und das K₂CO₃ über Cellite abfiltriert. Nach dem Einengen wird das Rohprodukt chromatographisch gereinigt (Kieselgel/Ether/Methanol). Nach NMR liegen die Verbindungen (I) und (II) im Verhältnis 9 : 1 im kristallinen Produkt vor. Eine weitere Trennung ist nicht erforderlich, da bei den nachfolgenden Reaktionen nur (I) umgesetzt wird.
Ausbeute: I+II: 9,26 g96%
Schmelzpunkt 55°C
H. Oxidation von G. zur Säure
In der angegebenen Reihenfolge werden 17,5 ml Tetrachlormethan, 17,5 ml CH₃CN, 27,3 ml H₂O, 2,0 g (10,5 mmol) (I), 6,7 g (31,5 mmol) NaIO₄ und 108 mg RuCl₃ · 3 H₂O zusammengesetzt und über Nacht bei 20°C gerührt. Der Ansatz wird eingeengt, in 70 ml ges. NaCl-Lsg. und 70 ml CH₂Cl₂ aufgenommen. Man trennt die Phasen, extrahiert die wäßrige zweimal mit CH₂Cl₂, trocknet über MgSO₄ und entfernt das Lösungsmittel in Vakuum. Das Rohprodukt wird mittels Säulenchromatographie gereinigt (CH₂Cl₂/ Et₂O)
Ausbeute 650 mg (45%)
Beispiel 1 (4S)-3-[4-(4′-Decyloxy-biphenyl-4-oxycarbonyl)benzyl]-4- isopropyl-2-oxazolidinon
Schmelzpunkt: 148°C(α) = -6,9°C (c=1,45, CHCl₃)
Beispiel 2 (4R)-3-[4-(4′-Decyloxy-biphenyl-4-oxycarbonyl)benzyl]-4- phenyl-2-oxazolidinon
Schmelzpunkt: 158°C
(α) = -90,2°C (c=3,6, CHCl₃)
505 mg (1,7 mmol) (4R)-(-)-3-(4-Carboxy-phenylmethyl)-4- phenyl-2-oxazolidinon und 555 mg (1,7 mmol) 4-Decyloxy- 4′-hydroxy-biphenyl und 31 mg DMAP werden in 17 ml abs. CH₂Cl₂ gelöst und mit 390 mg (1,7 mmol) DCCI versetzt. Die Reinigung des Rohproduktes erfolgt chromatographisch.
Ausbeute: 800 mg (1,3 mmol)=78% (farbloser Feststoff)
IR: 2930, 2860 (CH); 1740 (C=O); 1610, 1500 (C=C); 1410; 1270; 1080
Beispiel 3 (4S)-3-[4-(4′-Decyloxy-biphenyl-4-oxycarbonyl)benzyl]-4- methyl-2-oxazolidinon
Schmelzpunkt; 122°C
Phasenfolge: C 122 Sc* 134 J(α) = -15,5°C (c=1,55, CHCl₃)
Beispiel 4 (5S)-3-[4-(4′-Decyloxy-biphenyl-4-oxycarbonyl)benzyl]-5- methyl-2-oxazolidinon
Schmelzpunkt; 183°C(α) = -14,7°C (c=1,7, CHCl₃)
Beispiel 5 (4,5)-4-[4-(2-Octyl-pyrimidin-5-yl)phenyloxymethyl]-3- methyl-5-phenyl-2-oxazolidinon
Schmelzpunkt: 114°C
¹HNMR: 0,87 (t, 3H), 1,21-1,40 (m, 12H) 1,64 (2H), 2,60 (t, 7,5, 2H) 3,00 (S, 3H) 3,92 (t, 1H) 4,23 (dd, 1H) 4,26 (dd, 1H), 5,36 (d, 1H), 7,02-8,39 (9H, 4H), 7,35-7,45 (m, 5H) 8,58 (s, 2H)
Beispiel 6 (4,5)-4-[4-(2-Decyl-pyrimidin-5-yl)phenyloxymethyl]-5- phenyl-2-oxazolidinon
Schmelzpunkt: 131°C
¹HNMR: 0,87 (t, 3H), 1,20-1,40 (m, 16 Hz), 1,64 (q, 7,5 Hz, 2H), 2,60 (t, 7,5 Hz) 4,13-4,22 (m, 3H) 5,42 (dd, 1H), 5,80-5,87 (m, 1H) 6,98-8,37 (8,5 Hz) 7,37-7,47 (m, 5H) 8,59 (S, 2H)
In einem Kolben werden 583 mg (3 mmol) des Oxazolidinyl-methylalkohols, 786 mg (3 mmol) Triphenylphosphin und 984 mg (3 mmol) des Pyrimidinderivates (Phenols) in 50 ml abs. THF gelöst und mit 525 mg (3 mmol) DEAD versetzt. Die Lösung wird 1 Tag bei 20°C gerührt. Nach Abziehen des THF wird das Rohprodukt zweimal säulen­ chromatographisch gereinigt (Kieselgel/Methylenchlorid/ Ether)
Ausbeute: 750 mg (50%)
Schmelzpunkt 131°C
Beispiel 7
Schmelzpunkt: 158°C
¹HNMR: 0,89 (t, 7 Hz, 3H) 1,25-1,41 (m, 8H), 1,47 (quint, 1,81 (quint, 7 Hz, 2H) 3,00 (S, 3H), 3,93 (dt, 1H), 4,02 (t, 7 Hz, 2H) 4,22 (dd, 1H), 4,27 (dd, 1H), 5,36 (d, 6 Hz, 1H), 6,98/7,92 (8,5 Hz, 4H), 7,03/7,96 (8,5 Hz, 4H), 7,37- 7,46 (m, 5H)
Beispiel 8
Schmelzpunkt: 203°C
¹HNMR: 0,88 (t, 7 Hz, 3H), 1,23-1,39 (m, 8H), 1,47 (quint, 7 Hz, 1,81 (quint, 7 Hz, 2H), 4,02 (t, 7 Hz, 2H), 4,13 (td, 1H), 4,17 (dd, 1H), 4,20 (dd, 1H), 5,36 (d, 5 Hz, 1H), 6,89/7,78 (9 Hz, 4H) 6,94/7,92 (9 Hz, 4H), 7,37-7,46 (m, 5H)
Beispiel 9
Schmelzpunkt: 143°C
¹HNMR: 0,89 (t, 7 Hz, 3H), 1,24-1,42 (m, 12H), 1,47 (quintbr, 7 Hz, ZM), 1,81 (quint, 7 Hz, 2H), 3,01 (S, 3H), 3,94 (t, 6 und 4,5 Hz, 1H), 4,00 (t, 7 Hz, 2H), 4,25, (dd, 10 und 4,5 Hz, 1H), 5,37 (d, 6Hz, 1H), 6,97/7,51 (AA′BB′, 8,5 Hz, 4H), 7,04/8,21 (AA′BB′, 8,5 Hz, 4H), 7,37-7,47 (m, 5H)
Beispiel 10
Schmelzpunkt: 190°C
¹HNMR: 0,87 (t, 7 Hz, 3H), 1,19-1,35 (m, 12H), 1,46 (quintbr, 7 Hz, 2H), 1,79 (quint, 7 Hz, 2H), 4,03 (t, 7 Hz, 2H, 4,36 (td, 5,5 und 5 Hz) 4,43 (dd, 9,5 und 5,5 Hz, 1H), 4,46 (dd, 9,5 und 5,5 Hz, 1H), 5,73 (d, 5 Hz, 1H), 7,21/7,70 (AA′BB′, 9 Hz, 4H), 7,21/8,33 (AA′BB′, 9 Hz), 7,51/7,78 (AA′BB′, 9 Hz, 4H), 7,60-7,68 (m, 5H)
Anwendungsbeispiele Meßmethoden
Die spontane Polarisation (Ps) wird in einer 10 µ Zelle nach der Methode von Diamant et al. (Rev. Sci. Instr., 28, 30, 1957) gemessen. Bei einer Zellenschichtdicke von ca. 2 µm wird durch Orientierungsschichten eine einheitliche planare Orientierung der Flüssigkristalle in der S*C-Phase erreicht [siehe SSFLC-Technik, Clark et al, Appl. Phys. Lett. 36, 899 (1980)]. Zur Bestimmung von τ und R wird die Meßzelle auf dem Drehtisch eines Polarisationsmikroskops zwischen gekreuztem Analysator und Polarisator befestigt. Der Schaltwinkel (2R) wird bei an der Meßzelle angelegtem statischen eleketrischen Feld gemessen. Für positive und negative Polarität dieses Feldes wird die Meßzelle jeweils so lang gedreht bis minimaler Lichtdurchgang auftritt. Der Winkelunterschied zwischen den beiden so ermittelten Orientierungen ergibt den Schaltwinkel. Mit Hilfe einer Photodiode erfolgt die Bestimmung der Schaltzeit (τ) indem die Anstiegszeit des Lichtsignals von 10 auf 90% Signalhöhe gemessen wird. Die Schaltspannung beträgt ±10 V/µm. Neben den Werten für Ps, τ und 2R ist der S*C-Bereich der jeweiligen Mischung angegeben; die Werte in den Klammern geben dabei die unterkühlbare untere Temperaturgrenze des SC-Bereichs an.
Die Bestimmung des Pitches (Z) und der Verdrillungskraft (HTP) in der cholesterischen Phase erfolgt, wie z. B. bei P. Kassubek et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst., Vol. 8, 305-314, 1969 beschrieben, in einer Keilzelle mit Orientierungsschicht durch Ausmessen der Versetzungslinien unter dem Polarisationsmikroskop.
Anwendungsbeispiel A1
a) Eine ferroelektrische flüssigkristalline Mischung bestehend aus 6 Komponenten
5-Octyloxy-2-(4-butyloxy-phenyl)-pyrimidin
26,1 Mol-%
5-Octyloxy-2-(4-hexyloxy-phenyl)-pyrimidin 24,8 Mol-%
5-Octyloxy-2-(4-octyloxy-phenyl)-pyrimidin 11,4 Mol-%
5-Octyloxy-2-(4-decyloxy-phenyl)-pyrimidin 20,9 Mol-%
trans-4-Pentyl-cyclohexancarbonsäure-[4-(5-decyl-pyrimidin-2-yl)]-phenylester 14,8 Mol-%
(5S)-3-[4-(4′-Decyloxy-biphenyl-4-oxycarbonyl]benzyl-5-methyl-2-oxazolidinon 2 Mol-%
zeigt folgende flüssigkristalline Phasenbereiche:
X 9 Sc* 81,3 SA* 91 N* 102,5 I
Die Mischung weist bei 25°C keine Polarisation auf. Die HTP des Dotierstoffes ist in folgender Tabelle wiedergegeben.
b) Im Vergleich dazu weist die, in DE 38 31 226.3 beanspruchte flüssigkristalline Mischung, die sich von der obengenannten Mischung nur dadurch unterscheidet, daß sie keinen Dotierstoff enthält, folgende Phasenbereiche auf:
X 9 Sc 84 SA 93 N 105 I
Anwendungsbeispiel A2
a) Eine ferroelektrische flüssigkristalline Mischung bestehend aus 6 Komponenten
5-Octyloxy-2-(4-butyloxy-phenyl)-pyrimidin
26,1 Mol-%
5-Octyloxy-2-(4-hexyloxy-phenyl)-pyrimidin 24,8 Mol-%
5-Octyloxy-2-(4-octyloxy-phenyl)-pyrimidin 11,4 Mol-%
5-Octyloxy-2-(4-decyloxy-phenyl)-pyrimidin 20,9 Mol-%
trans-4-Pentyl-cyclohexancarbonsäure-[4-(5-decyl-pyrimidin-2-yl)]-phenylester 14,8 Mol-%
(4R)-3-[4-(4′-Decyloxy-biphenyl-4-oxycarbonyl]benzyl-4-phenyl-2-oxazolidinon 2 Mol-%
zeigt folgende flüssigkristalline Phasenbereiche:
X 9 Sc* 76 SA* 89 N* 101 I
Die Mischung weist bei 25°C keine Polarisation auf. Die HTP des Dotierstoffes ist in folgender Tabelle wiedergegeben.
Im Vergleich dazu weisen andere ferroelektrische Mischungen, die sich von der obengenannten dadurch unterscheiden, daß sie andere Dotierstoffe (ebenfalls zu 2 Mol-% in der Gesamtmischung) enthalten, folgendes in Tabelle 1 genanntes Verdrillungsvermögen auf:
Tabelle 1
Die HTP-Werte von Vergleichsmischungen verschiedener Dotierstoffe in der Grundmischung Beispiel A1 wurden bei einer Temperatur von 95°C ermittelt
Anhand der Tabelle 1 erkennt man, daß der erfindungsgemäße Dotierstoff in der Basis-Mischung aus A1 eine überraschend große HTP aufweist und daher in besonderem Maße zur Kompensation der Pitches anderer Dotierstoffe geeignet ist.
Anwendungsbeispiel A3 a) eine ferroelektrische flüssigkristalline Mischung bestehend aus 6 Komponenten
5-Octyloxy-2-(4-butyloxy-phenyl)-pyrimidin
26,1 Mol-%
5-Octyloxy-2-(4-hexyloxy-phenyl)-pyrimidin 24,8 Mol-%
5-Octyloxy-2-(4-octyloxy-phenyl)-pyrimidin 11,4 Mol-%
5-Octyloxy-2-(4-decyloxy-phenyl)-pyrimidin 20,9 Mol-%
trans-4-Pentyl-cyclohexancarbonsäure-[4-(5-decyl-pyrimidin-2-yl)]-phenylester 14,8 Mol-%
(4S)-3-[4-(4′-Decyloxy-biphenyl-4-oxycarbonyl]benzyl-4-isopropyl-2-oxazolidinon 2 Mol-%
zeigt folgende flüssigkristalline Phasenbereiche:
X 9 Sc* 79 SA* 90 N* 102,5 I
Die Mischung weist bei 25°C keine Polarisation auf. Die HTP des Dotierstoffes ist in folgender Tabelle wiedergegeben.
Auch dieser Dotierstoff weist eine HTP auf, die wesentlich höher liegt als bei den in der Tabelle 1 aufgeführten Vergleichsdotierstoffen. Somit ist auch dieser Dotierstoff sehr zur Kompensation eines Pitches geeignet.

Claims (13)

1. Chirales Oxazolidin gemäß den allgemeinen Formeln (I) oder (II) wobei die Symbole folgende Bedeutung haben:
R¹ ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 16 C-Atomen oder ein geradkettiger oder verzweigter Alkenylrest mit 3 bis 16 C-Atomen, wobei diese Reste selbst asymmetrische C-Atome enthalten können, eine oder mehrere nicht benachbarte -CH₂-Gruppen durch -O-, -S-, -CO-, -O-CO- und/oder -CO-O- ersetzt sein können, und wobei ein oder mehrere H durch F, Cl, Br oder CN ersetzt sein können
-R², -R³ unabhängig voneinander -H, ein Alkyl mit 1 bis 12 C-Atomen, bei dem eine -CH₂-Gruppe auch durch -O- oder -S- ersetzt sein kann, und bei dem die terminale CH₃-Gruppe auch durch CH₂OR⁴, CH₂SH, CH₂CONH₂ oder CH₂NH₂ ersetzt sein kann, wobei R⁴ gleich H oder Alkyl 1 bis 10 C-Atomen ist, -Phenyl oder -Cyclohexyl, die auch durch -OR⁴, -F oder -J substituiert sein können,
j und l Null, 1 oder 2
k und m Null oder 1
n Null, 1 oder 2mit folgender Maßgabe: wenn j und/oder l=Null sind, ist k=Null; wenn n=Null ist, ist m=Null; die Summe j+l+n ist minimal 1 und maximal 3, -M¹, -M² -CO-O, -O-CO, -CH₂CH₂, -CH=CH, CH₂O, -OCH₂
2. Oxazolidinon der allgemeinen Formel (I) oder (II) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
R¹ ein geradkettiger oder verzweigter Alkyl- oder Alkenylrest mit 4 bis 14 C-Atomen ist, der ein asymmetrisches C-Atom enthalten kann, und wobei eine -CH₂-Gruppe durch -O-, -CO- oder -CO-O- ersetzt sein kann, und sowie j, k, l, m, n Null oder 1 bedeuten.
3. Oxazolidinon der allgemeinen Formel (I) oder (II) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
R¹ ein geradkettiger oder verzweigter Alkyl- oder Alkenylrest mit 6 bis 12 C-Atomen ist, der ein asymmetrisches C-Atom enthalten kann und wobei eine CH₂-Gruppe durch -O-, -S-, -CO-, -O-CO- oder -COO- ersetzt sein kann, und
die Gruppierung (-A¹)j(-M¹)k(-A²)l(-M²)m(-A³)n- folgende Bedeutung hat:
4. Flüssigkristallmischungen bestehend aus mindestens zwei Komponenten, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens ein chirales Oxazolidinon gemäß Anspruch 1 enthält.
5. Ferroelektrische Flüssigkristallmischung bestehend aus mindestens zwei Komponenten, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Dotierstoff ein Oxazolidinon gemäß Anspruch 1 enthält.
6. Ferroelektrische Flüssigkristallmischung bestehend aus mindestens zwei Komponenten, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Dotierstoff ein Oxazolidinon gemäß Anspruch 2 enthält.
7. Ferroelektrische Flüssigkristallmischung bestehend aus mindestens zwei Komponenten, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Dotierstoff ein Oxazolidinon gemäß Anspruch 3 enthält.
8. Ferroelektrische Flüssigkristallmischung bestehend aus zwei Komponenten, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0,1 bis 20 Gew.-% eines Oxazolidinons gemäß Anspruch 1 enthält.
9. Verwendung von chiralen Oxazolidinonen der allgemeinen Formel (I) oder (II) gemäß Anspruch 1 als Dotierstoff in Flüssigkristallmischungen.
10. Verwendung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallmischung eine smektische Phase besitzt.
11. Elektrooptische Schalt- und Anzeigevorrichtung enthaltend eine ferroelektrische Flüssigkristallmischung, zwei Elektroden, zwei Trägerplatten sowie mindestens eine Orientierungsschicht, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine ferroelektrische Flüssigkristallmischung enthält, die als eine Komponente ein Oxazolidinon der Formel (I) oder (II) nach Anspruch 1 enthält.
12. Verfahren zur Herstellung von chiralen Oxazolidinonen der Formel (I) gemäß Anspruch 1.
13. Verfahren zur Herstellung von chiralen Oxazolidinonen der Formel (II) gemäß Anspruch 1.
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