DE4023493A1 - Neue oxazolidinon-derivate und ihre verwendung als dotierstoffe in fluessigkristallmischungen - Google Patents
Neue oxazolidinon-derivate und ihre verwendung als dotierstoffe in fluessigkristallmischungenInfo
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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,
(*) 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
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.
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.
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
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).
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
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.
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)
Ausbeute: 7,7 g (56 mmol)=85%(α) = -50,0°C = 3,22
Summenformel: C₈H₁₁NO (M=137,2)
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
Ausbeute: 6,2 g (38 mmol)=69% (farblose Kristalle)
Smp: 129°C
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
Ausbeute: 770 mg (2 mmol)=66% (farbloses Öl)(α) = -85,9°C = 1,70
THF = Tetrahydrofuran
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
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
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)
Ausbeute: 3,37 g (45 mmol)=45%
MeOH = Methanol(α) = +19,6°C = 1,20 (MeOH)
LAH = Lithiumaluminiumhydrid
Summenformel: C₃H₉NO (M=75,1)
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
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
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
Ausbeute: I+II: 9,26 g96%
Schmelzpunkt 55°C
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%)
Ausbeute 650 mg (45%)
Schmelzpunkt: 148°C(α) = -6,9°C (c=1,45, CHCl₃)
Schmelzpunkt: 158°C
(α) = -90,2°C (c=3,6, CHCl₃)
(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
Ausbeute: 800 mg (1,3 mmol)=78% (farbloser Feststoff)
IR: 2930, 2860 (CH); 1740 (C=O); 1610, 1500 (C=C); 1410; 1270; 1080
Schmelzpunkt; 122°C
Phasenfolge: C 122 Sc* 134 J(α) = -15,5°C (c=1,55, CHCl₃)
Phasenfolge: C 122 Sc* 134 J(α) = -15,5°C (c=1,55, CHCl₃)
Schmelzpunkt; 183°C(α) = -14,7°C (c=1,7, CHCl₃)
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)
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)
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)
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
Ausbeute: 750 mg (50%)
Schmelzpunkt 131°C
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)
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)
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)
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)
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)
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)
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)
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)
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.
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
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:
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.
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
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.
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:
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.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904023493 DE4023493A1 (de) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | Neue oxazolidinon-derivate und ihre verwendung als dotierstoffe in fluessigkristallmischungen |
EP91112046A EP0471201A1 (de) | 1990-07-21 | 1991-07-18 | Neue Oxazolidinon-Derivate und ihre Verwendung als Dotierstoffe in Flüssigkristallmischungen |
US07/732,626 US5310499A (en) | 1990-07-21 | 1991-07-19 | Oxazolidinone derivatives, and the use thereof as dopes in liquid-crystal mixtures |
JP3181305A JPH04234378A (ja) | 1990-07-21 | 1991-07-22 | オキサゾリジノン及び液晶混合物へのその利用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19904023493 DE4023493A1 (de) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | Neue oxazolidinon-derivate und ihre verwendung als dotierstoffe in fluessigkristallmischungen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE4023493A1 true DE4023493A1 (de) | 1992-04-30 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19904023493 Withdrawn DE4023493A1 (de) | 1990-07-21 | 1990-07-24 | Neue oxazolidinon-derivate und ihre verwendung als dotierstoffe in fluessigkristallmischungen |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE4023493A1 (de) |
-
1990
- 1990-07-24 DE DE19904023493 patent/DE4023493A1/de not_active Withdrawn
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