KR100354582B1 - 불소치환된액정화합물,액정조성물및액정표시소자 - Google Patents

불소치환된액정화합물,액정조성물및액정표시소자 Download PDF

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노리히사 하치야
에쓰오 나카가와
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Abstract

본 발명은 고도의 유전 이방성, 임계 전압의 감소된 온도 의존도 및 저온에서 다른 액정 화합물에의 개선된 용해성을 갖는 화학식 1의 신규한 액정 화합물 및 당해 화합물을 사용하는 액정 조성물 및 액정 표시소자에 관한 것이다.
Figure pct00173
상기식에서,
R은 C1-C10알킬 그룹, 알콕시 그룹 등이고,
m 및 n은 독립적으로 0 또는 1이며,
A1, A2및 A3은 독립적으로 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹, 1,4-페닐렌 그룹(여기서, 이 환에서 하나 이상의 수소원자는 불소원자 등에 의해 치환될 수 있다) 등이고,
Z1, Z2및 Z3은 서로 독립적으로 -COO-, -OCO-, -(CH2)2-, -CH2O- 또는 -OCH2-이거나, Z1, Z2및 Z3중의 하나 이상이 에스테르 결합, -CH2O- 또는 -OCH2-인 경우, 이중 결합이며,
X는 CF3, CF2H 등이고,
Y는 H 또는 F이다.

Description

불소 치환된 액정 화합물, 액정 조성물 및 액정 표시소자
액정 화합물을 포함하는 액정 표시소자는 시계, 탁상용 계산기, 워드 프로세서 및 기타의 디스플레이에 광범위하게 사용되어 왔다. 이들 표시소자는 액정 화합물의 광학 이방성 및 유전 이방성을 사용한다.
액정 상은 네마틱(nematic) 액정 상, 스멕틱(smectic) 액정 상 및 콜레스테릭(cholesteric) 액정 상을 포함하지만, 네마틱 액정 상을 사용하는 표시소자가 가장 널리 사용되어 왔다. 이들의 디스플레이 방식으로서는, 동적 산란(DS)형, 정렬상의 변형(DAP)형, 게스트-호스트(GH)형, 트위스티드 네마틱(TN)형, 수퍼트위스티드 네마틱(STN)형 및 박막 트랜지스터(TFT)형이 공지되어 있다.
이들 디스플레이 방식에 사용되는 액정 화합물은 중간값이 실온인 넓은 온도범위에서 액정 상을 나타내고, 액정 화합물이 사용되는 조건하에 충분히 안정되고, 표시소자를 구동하기에 충분한 특성을 가져야 하지만, 그 자체로 이들 필요조건을만족시키는 화합물은 전혀 없다. 따라서, 수 종류 내지 수십 종류의 액정 화합물을, 경우에 따라, 비액정 화합물과 혼합하여 필요로 하는 특성을 제공하는 액정 조성물을 생성시키는 것이 현재 상황이다. 이들 액정 조성물은 표시소자를 사용하는 조건하에 통상적으로 존재하는 수분, 빛, 열 및 공기에 대해 안정적이고, 전기장 및 전자기 방사선에 대해 안정적이고, 또한 혼합될 화합물에 대해 화학적으로 안정적이어야 한다. 또한, 액정 조성물은 디스플레이 방식 및 표시소자의 형태에 따라 달라지는 광학 이방성 값(Δn) 및 유전 이방성 값(Δε)과 같은 적합한 물리적 파라미터를 가져야 한다. 또한, 액정 조성물에서 각각의 성분은 서로에 대해 우수한 용해도를 가지는 것이 중요하다.
특히, 액정 표시소자의 스크린을 확대시키는 데 필요한 고속 반응에 크게 기여하는 임계 전압을 보다 더 저하시키고자 하는 요구가 증가되고 있다. 이러한 목적을 위해, Δε 값이 큰 액정 화합물이 필요하다[참조: E. Jakeman et al., Phys. Lett., 39A. 69(1972)].
또한, 온도에 따라 달라지는 임계 전압의 변화도가 적은 액정 화합물이 필요한 것으로 사료된다.
이들 목적을 성취하기 위해, 화학식 a, b 또는 c의 화합물은 문헌[참조: 일본 공개특허공보 제(소)55-40660호, 일본 공개특허공보 WO 제(평)2-501311호 또는 일본 공개특허공보 WO 제(평)3-500413호]에 기술되어 있다. 그러나, 이들 화합물의 Δε값은 아직 충분히 크지 않으며 온도 변화에 따른 이들의 임계 전압의 변화도는작다고 말할 수는 없다.
Figure pct00001
또한, 화학식 d 또는 e의 화합물은 일본 공개특허공보 WO 제(평)3-503637호 또는 일본 공개특허공보 제(평)4-279560호를 통해 공지되어 있다. 그러나, 이들 화합물은, Δε값이 큰 반면에 액정 상의 온도 범위가 좁거나 저온에서 다른 액정물질에 대한 용해도가 충분하지 않다는 문제점을 갖는다.
Figure pct00174
Figure pct00003
본 발명은 액정 화합물 및 액정 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 3-플루오로-4-치환된 페닐 그룹 또는 3,5-디플루오로-4-치환된 페닐 그룹을 갖는 신규한 불소 치환된 화합물, 이를 함유하는 액정 조성물 및 이 액정 조성물을 포함하는 액정 표시소자에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 상기 선행 기술에서의 결점을 해결하고, 특히 큰 Δε를 가지고 온도에 따른 임계 전압의 변화도가 작고, 안정성면에서 우수하며, 저온에서 기타 액정 물질에 대한 용해도 면에서 개선된 불소 치환된 화합물을 제공하며, 당해 화합물을 함유하는 액정 조성물을 제공하고, 당해 액정 조성물을 포함하는 액정표시소자를 제공하는 것이다.
위의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 다음과 같이 기술된다:
(1) 화학식 1의 액정 화합물.
Figure pct00004
상기 화학식 1에서,
R은 탄소수 1 내지 10의 알킬 그룹 또는 알콕시 그룹이거나, 탄소수 2 내지 10의 알케닐 그룹(여기서, 알케닐 그룹 중의 메틸렌 그룹(-CH2-)은 산소원자(-O-)로치환될 수 있으며, 단 2개 이상의 메틸렌 그룹이 산소원자로 연속적으로 치환되지는 않는다)이고,
m 및 n은 독립적으로 0 또는 1이며,
A1, A2및 A3은 독립적으로 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹, 1,4-페닐렌 그룹(여기서, 이 환에서 하나 이상의 수소원자는 F로 치환될 수 있다), 피리미딘-2,5-디일 그룹, 피리딘-2,5-디일 그룹 또는 1,3-디옥산-2,5-디일 그룹이고,
Z1, Z2및 Z3은 독립적으로 -COO-, -OCO-, -(CH2)2-, -CH2O-, -OCH2- 또는 공유결합이며, 단 Z1, Z2및 Z3중의 하나 이상은 에스테르 결합, -CH2O- 또는 -OCH2-이며,
X는 CF3, CF2H, CFH2, OCF3또는 OCF2H이고,
Y는 H 또는 F이다.
(2) m 및 n이 0인 위의 (1)에서 언급된 액정 화합물.
(3) m이 1이고, n이 0인 위의 (1)에서 언급된 액정 화합물.
(4) m과 n이 둘 다 1인 위의 (1)에서 언급된 액정 화합물.
(5) A1이 1,4-페닐렌 그룹(여기서, 이 환에서 하나 이상의 수소원자는 F로 치환될 수 있다)인 위의 (2)에서 언급된 액정 화합물.
(6) A1이 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹인 위의 (2)에서 언급된 액정 화합물.
(7) A2가 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹인 위의 (3)에서 언급된 액정 화합물.
(8) A2및 A3이 둘 다 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹이고, Z3이 공유결합인 위의 (4)에서 언급된 액정 화합물.
(9) A1이 1,4-페닐렌 그룹(여기서, 이 환에서 하나 이상의 수소원자는 F로 치환될 수 있다)이고, Z2가 공유결합인 위의 (7)에서 언급된 액정 화합물.
(10) A1이 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹이고, Z2가 공유결합인 위의 (7)에서 언급된 액정 화합물.
(11) A1이 1,4-페닐렌 그룹(여기서, 이 환에서 하나 이상의 수소원자는 F로 치환될 수 있다)이고, Z2가 공유결합인 위의 (8)에서 언급된 액정 화합물.
(12) A1이 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹 또는 1,4-페닐렌 그룹(여기서, 이 환에서 하나 이상의 수소원자는 F로 치환될 수 있다)이고, Z1이 공유결합인 위의 (8)에서 언급된 액정 화합물.
(13) 위의 (1) 내지 (12) 중의 어느 하나에 언급된 액정 화합물 중 하나 이상을 함유하는 액정 조성물.
(14) 위의 (1) 내지 (12) 중의 어느 하나에 언급된 액정 화합물 하나 이상을 제1 성분으로서 함유하고, 하기 화학식 2, 3 및 4의 화합물 중의 어느 하나의 화합물들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 화합물 하나 이상을 제2 성분으로서 함유하는 액정 조성물.
Figure pct00175
위의 화학식 2, 3 및 4에서,
R1은 탄소수 1 내지 10의 알킬 그룹이고,
X1은 F, Cl, OCF3, OCF2H, CF3, CF2H 또는 CFH2이며,
L1, L2, L3및 L4는 독립적으로 H 또는 F이고,
Z4및 Z5는 독립적으로 -(CH2)2-, -CH=CH- 또는 공유결합이며,
a는 1 또는 2이다.
(15) 위의 (1) 내지 (12) 중의 어느 하나에 언급된 액정 화합물 하나 이상을 제1 성분으로서 함유하고 하기 화학식 5, 6, 7, 8 및 9의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 화합물 하나 이상을 제2 성분으로서 함유하는 액정 조성물.
Figure pct00006
Figure pct00007
위의 화학식 5, 6, 7, 8 및 9에서,
R2는 F, 탄소수 1 내지 10의 알킬 그룹 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐 그룹(여기서, 알케닐 그룹 중의 메틸렌 그룹(-CH2-)은 산소원자(-0-)로 치환될 수 있으며, 단 2개 이상의 메틸렌 그룹이 산소원자로 연속적으로 치환되지는 않는다)이고,
환 A는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹, 1,4-페닐렌 그룹 또는 1,3-디옥산-2,5-디일 그룹이며,
환 B는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹, 1,4-페닐렌 그룹 또는 피리미딘-2,5-디일 그룹이고,
환 C는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹 또는 1,4-페닐렌 그룹이며,
Z6은 -(CH2)2-, -COO- 또는 공유결합이고,
L5및 L6은 독립적으로 H 또는 F이며,
b 및 c는 독립적으로 0 또는 1이고,
R3은 탄소수 1 내지 10의 알킬 그룹이며,
L7은 H 또는 F이고,
d는 0 또는 1이며,
R4는 탄소수 1 내지 10의 알킬 그룹이고,
환 D 및 E는 독립적으로 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹 또는 1,4-페닐렌 그룹이며,
Z7및 Z8은 독립적으로 -COO- 또는 공유결합이고,
Z9는 -COO- 또는
Figure pct00008
이며,
L8및 L9는 독립적으로 H 또는 F이고,
X2는 F, OCF3, OCF2H, CF3, CF2H 또는 CFH2(단, X2가 OCF3, OCF2H, CF3, CF2H 또는 CFH2인 경우, L8및 L9는 둘 다 H이다)이고,
e, f 및 g는 독립적으로 0 또는 1이며,
R5및 R6은 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬 그룹 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐 그룹(여기서, 알킬 그룹 또는 알케닐 그룹 중의 메틸렌 그룹(-CH2-)은 산소원자(-O-)로 치환될 수 있으며, 단 2개 이상의 메틸렌 그룹이 산소원자로 연속적으로 치환되지는 않는다)이고,
환 G는 트랜스-1,4사이클로헥실렌 그룹, 1,4-페닐렌 그룹 또는 피리미딘-2,5-디일 그룹이며,
환 H는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹 또는 1,4-페닐렌 그룹이고,
Z10은
Figure pct00176
또는 공유결합이며,
Z11은 -COO- 또는 공유결합이고,
R7및 R8은 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬 그룹 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐 그룹(여기서, 알킬 그룹 또는 알케닐 그룹 중의 메틸렌 그룹(-CH2-)은 산소원자(-O-)로 치환될 수 있으며, 단 2개 이상의 메틸렌 그룹이 산소원자로 연속적으로 치환되지는 않는다)이며,
환 I는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹, 1,4-페닐렌 그룹 또는 피리미딘-2,5-디일 그룹이고,
환 J는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹, 1,4-페닐렌 그룹(이 환에서 하나 이상의 수소원자는 F로 치환될 수 있다) 또는 피리미딘-2,5-디일 그룹이며,
환 K는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹 또는 1,4-페닐렌 그룹이고,
Z12및 Z14는 독립적으로 -COO-, -(CH2)2- 또는 공유결합이며,
Z13은 -CH=CH-,
Figure pct00010
, -COO- 또는 공유결합이고,
h는 0 또는 1이다.
(16) 위의 (1) 내지 (12) 중의 어느 하나에 언급된 액정 화합물 하나 이상을 제1 성분으로서 함유하고, 위의 (14)에 언급된 화학식 2, 3 및 4의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 액정 화합물 하나 이상을 제2 성분 중의 일부로서 함유하고, 위의 (15)에 언급된 화학식 5, 6, 7, 8 및 9의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 액정 화합물 하나 이상을 제2 성분 중의 또다른 일부로서 함유하는 액정 조성물.
(17) 위의 (13) 내지 (16) 중의 어느 하나에 언급된 액정 조성물을 포함하는 액정 표시소자.
본 발명의 화학식 1의 액정 화합물은 큰 Δε 및 온도에 따론 임계 전압의 적은 변화를 가진다. 이들 액정 화합물은, 표시소자를 통상적으로 사용하는 조건하에 충분한 범위까지 물리 및 화학적으로 안정하고, 저온에서 우수한 용해도를 가진다. 또한, 분자를 형성하는 원소의 그룹으로부터 6원 환, 치환체 및/또는 결합그룹을 적합하게 선택함으로써, 이들을 바람직한 물리적 파라미터의 화합물로 유도할 수 있다. 따라서, 본 발명의 화합물을 액정 조성물의 성분으로서 사용하는 경우, 바람직한 특성을 갖는 신규한 액정 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 화학식 1의 화합물은 하기와 같이 분류한다:
하기 화학식 에서,
Q는 화학식
Figure pct00011
의 그룹이고,
Cyc는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹이며,
Phe는 1,4-페닐렌 그룹(여기서, 하나 이상의 수소원자는 F로 치환될 수 있다)이고,
Pyr은 피리미딘-2,5-디일 그룹이며,
Pyd는 피리딘-2,5-디일 그룹이고,
Dio는 1,3-디옥산-2,5-디일 그룹이며,
A1, A2및 A3는 Cyc, Phe, Pyr, Pyd 및 Dio로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 바람직하게는 두 개 이상의 Pyr, Pyd 또는 Dio는 한 분자내에 함유되지 않는다.
2개의 6원 환을 갖는 화합물:
Figure pct00012
Figure pct00013
Figure pct00014
또한, 화학식 1a의 화합물을 하기 화학식 1aa 내지 1ae의 화합물 중 하나로나타낸다:
Figure pct00015
이들 화합물 중에서, 특히 화학식 1aa 또는 1ab의 화합물이 바람직하다.
또한, 화학식 1b의 화합물을 하기 화학식 1ba 내지 1be의 화합물 중 하나로나타낸다:
Figure pct00016
Figure pct00017
이들 화합물 중에서, 특히 화학식 1ba 또는 1bb의 화합물이 바람직하다.
또한, 화학식 1c의 화합물을 하기 화학식 1ca 내지 1ce의 화합물 중 하나로나타낸다:
Figure pct00018
이들 화합물 중에서, 특히 화학식 1ca, 1cb 또는 1ce의 화합물이 바람직하다.
또한, 화학식 1d의 화합물을 하기 화학식 1da 내지 1de의 화합물 중 하나로나타낸다:
Figure pct00019
이들 화합물 중에서, 특히 화학식 1da 또는 1db의 화합물이 바람직하다.
또한, 화학식 1e의 화합물을 하기 화학식 1ea 내지 1ej의 화합물 중 하나로나타낸다:
Figure pct00020
Figure pct00021
이들 화합물 중에서, 특히 화학식 1ea 내지 1ee의 화합물 중 하나 또는 화학식 1ej의 화합물이 바람직하다.
또한, 화학식 1f의 화합물을 하기 화학식 1fa 내지 1fn의 화합물 중 하나로나타낸다:
Figure pct00177
Figure pct00022
Figure pct00023
이들 화합물 중에서, 특히 화학식 1fa, 1fb, 1fe 또는 1ff의 화합물이 바람직하다.
또한, 화학식 1g의 화합물을 하기 화학식 1ga 내지 1gj의 화합물 중 하나로나타낸다:
Figure pct00024
Figure pct00025
이들 화합물 중에서, 특히 화학식 1ga 내지 1ge의 화합물 중 하나 또는 1gi의 화합물이 바람직하다.
또한, 화학식 1h의 화합물을 하기 화학식 1ha 내지 1hn의 화합물 중 하나로나타낸다:
Figure pct00026
Figure pct00027
Figure pct00028
이들 화합물 중에서, 특히 화학식 1ha, 1hb, 1he 또는 1hf의 화합물이 바람직하다.
또한, 화학식 1i의 화합물을 하기 화학식 1ia 내지 1ik의 화합물 중 하나로나타낸다:
Figure pct00029
Figure pct00030
이들 화합물 중에서, 특히 화학식 1ia 내지 1id의 화합물 중 하나가 바람직하다.
또한, 화학식 1j의 화합물을 하기 화학식 1ja 내지 1jk의 화합물 중 하나로나타낸다:
Figure pct00031
Figure pct00032
이들 화합물 중에서, 특히 화학식 1ja 내지 1jd의 화합물 중 하나가 바람직하다.
또한, 화학식 1k의 화합물을 하기 화학식 1ka 내지 1kj의 화합물 중 하나로나타낸다:
Figure pct00033
Figure pct00178
이들 화합물 중에서, 특히 화학식 1ka 내지 1ke의 화합물 중 하나 또는 화학식 1ki의 화합물이 바람직하다.
또한, 화학식 1l의 화합물을 하기 화학식 1la 내지 1ln의 화합물 중 하나로나타낸다:
Figure pct00035
Figure pct00036
이들 화합물 중에서, 특히 화학식 1la, 1lb, 1le 또는 1lf의 화합물이 바람직하다.
또한, 화학식 1m의 화합물을 하기 화학식 1ma 내지 1mj의 화합물 중 하나로나타낸다:
Figure pct00037
Figure pct00038
이들 화합물 중에서, 특히 화학식 1ma 내지 1me의 화합물 중 하나 또는 1mi의 화합물이 바람직하다.
또한, 화학식 1n의 화합물을 하기 화학식 1na 내지 1nn의 화합물 중 하나로나타낸다:
Figure pct00039
Figure pct00040
Figure pct00041
이들 화합물 중에서, 특히 화학식 1na, 1nb, 1ne 또는 1nf의 화합물이 바람직하다.
또한, 화학식 1o의 화합물을 하기 화학식 1oa 내지 1ok의 화합물 중 하나로나타낸다:
Figure pct00042
Figure pct00043
이들 화합물 중에서, 특히 화학식 1oa 내지 1od의 화합물 중 하나가 바람직하다.
또한, 화학식 1p의 화합물을 하기 화학식 1pa 내지 1pk의 화합물 중 하나로나타낸다:
Figure pct00044
Figure pct00045
이들 화합물 중에서, 특히 화학식 1pa 내지 1pd의 화합물 중 하나가 바람직하다.
또한, 화학식 1q의 화합물을 하기 화학식 1qa 내지 1qh의 화합물 중 하나로 나타낸다:
Figure pct00046
이들 화합물 중에서, 특히 화학식 1qb, 1qc, 1qf 또는 1qh의 화합물이 바람직하다.
또한, 화학식 1r의 화합물을 하기 화학식 1ra 내지 1rh의 화합물 중 하나로 나타낸다:
Figure pct00047
이들 화합물 중에서, 특히 화학식 1rb, 1rc 또는 1rd의 화합물이 바람직하다.
또한, 화학식 1s의 화합물을 하기 화학식 1sa 내지 1sh의 화합물 중 하나로나타낸다:
Figure pct00048
이들 화합물 중에서, 특히 화학식 1sa 또는 1sb의 화합물이 바람직하다.
또한, 화학식 1x의 화합물을 하기 화학식 1xa 내지 1xh의 화합물 중 하나로나타낸다:
Figure pct00049
이들 화합물 중에서, 특히 화학식 1xb, 1xe 또는 1xd의 화합물이 바람직하다.
또한, 화학식 1z의 화합물을 하기 화학식 1za 내지 1zh의 화합물 중 하나로나타낸다:
Figure pct00050
이들 화합물 중에서, 특히 화학식 1zb, 1zc 또는 1zd의 화합물이 바람직하다.
위에서 언급된 모든 화합물에 있어서, R9는 알킬 그룹 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시 그룹 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐 그룹(여기서, 알케닐 그룹 중의 메틸렌 그룹(-CH2-)은 산소원자(-O-)에 의해 치환될 수 있으며, 단 2개 이상의 메틸렌 그룹이 산소원자로 연속적으로 치환되지는 않는다)이다. 이들 중에서, 가장 바람직한 그룹은 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 데실, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜틸옥시, 헥실옥시, 헵틸옥시, 노닐옥시, 에테닐, 1-프로페닐, 2-프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 4-펜테닐, 1-헥세닐, 3-헥세닐, 5-헥세닐, 1-헵테닐, 3-헵테닐, 5-헵테닐, 6-헵테닐, 2-프로페닐옥시, 3-부테닐옥시, 3-메톡시프로페닐, 2-프로페닐옥시메틸 및 6-메톡시-3-헥세닐 그룹이다.
위에서 언급된 바와 같이, 하기 화학식의 화합물 중 하나가 특히 바람직한 예로 간주될 수 있다:
(1aa), (1ab), (1ba), (1bb), (1ca), (1cb), (1ce), (1da), (1db), (1ea) 내지 (1ee), (1ej), (1fa), (1fb), (1fe), (1ff), (1ga) 내지 (1ge), (1gi), (1ha), (1hb), (1he), (1hf), (1ia) 내지 (1id), (1ja) 내지 (1jd), (1ka) 내지 (1ke), (1ki), (1la), (1lb), (1le), (1lf), (1ma) 내지 (1me), (1mi), (1na), (1nb), (1ne), (1nf), (1oa) 내지 (1od), (1pa) 내지 (1pd), (1qb), (1qc), (1qf), (1qh), (1rb) 내지 (1rd), (1sa), (1sb), (1xb), (1xc), (1za), (1zb) 및 (1zd).
이들 중에서, 하기 화학식 1-1 내지 1-43의 화합물 중 하나를 보다 바람직한화합물로서 언급할 수 있다:
Figure pct00051
Figure pct00052
Figure pct00053
Figure pct00054
Figure pct00055
Figure pct00056
Figure pct00057
본 발명의 화학식 1의 화합물을 유기 합성의 공지된, 일반적 방법, 예를 들어 하기 방법에 의해 용이하게 제조할 수 있다:
Figure pct00058
우선, 에스테르 결합을 갖는 화합물의 경우, 톨루엔 및 벤젠과 같은 용매 속에서 또는 용매의 부재하에 티오닐 클로라이드와 같은 할로겐화제를 사용하여 카복실산 유도체(1)를 산 할라이드(2)로 전환시킨다. 상기 산 할라이드를 톨루엔 및 벤젠과 같은 용매 속에서 페놀 유도체(3)와 반응시킴으로써 표제 화합물(4)을 수득한다. 일련의 반응을 바람직하게는 실온 내지 용매의 비점의 온도에서, 피리딘[참조: E. J. Corey et al., The Journal of Organic Chemistry, 38, 3223(1973)], 트리에틸아민[참조: B. Iselin et al., Helvetica Chimica Acta, 40, 373(1957)], 디메틸 아닐린[참조: C. Raha, Organic Synthesis, IV, 263(1963)] 또는 테트라메틸우레아[참조: M. S. Newman et al., Tetrahedron Letters, 3267(1967)]과 같은 염기의 존재하에 수행한다.
또한, 카복실산 유도체(1)를 디사이클로헥실카보디이미드(DCC) 또는 4-디메틸아미노피리딘(DMAP)[참조: B. Neises et al., Organic Synthesis, 63, 183(1985)]의 존재하에 디클로로메탄 및 클로로포름과 같은 용매 속에서 페놀 유도체(3)와 반응시킴으로써 표제 화합물(4)을 수득할 수도 있다.
-CH2O- 또는 -OCH2- 결합을 갖는 화합물의 경우에, α-할로게노메틸 화합물(5)을 염기, 예를 들어 나트륨 아미드[참조: J. B. Wright et al., Journal of American Chemical Society, 70, 3098(1948)], 탄산칼륨[참조: W. T. Olson et al., Journal of American Chemical Society, 69, 2451(1947)], 트리에틸아민[참조: R. L. Merker et al., The Journal of Organic Chemistry, 26, 5180(1961)], 수산화나트륨[참조: C. Wilkins, Synthesis, 156(1973)], 수산화칼륨[참조: J. Rebek et al., The Journal of Organic Chemistry, 44, 1485(1979)], 산화바륨[참조: N. Kawabe et al., The Journal of Organic Chemistry, 37, 4210(1972)] 또는 수소화나트륨[참조: C. J. Stark, Tetrahedron Letters, 22, 2089(1981) 및 K. Takai et al., Tetrahedron Letters, 21, 1657(1980)]의 존재하에 디메틸 설폭사이드, 디메틸 포름아미드(DMF), 1,2-디메톡시에탄, 테트라하이드로푸란, 헥사메틸인산 트리아미드 및 톨루엔과 같은 용매 속에서 상응하는 알콜 유도체, 페놀 유도체 (3) 또는 사이클로헥산올 유도체와 반응시킴으로써 표제 화합물(6)을 제조할 수 있다.
또한, 설폰산 에스테르[참조: T. Gramstad et al., Journal of the Chemical Society, 4069(1957) 및 P. M. Dewick, Synthetic Communications, 11 853(1981)], 카본산 에스테르[참조: D. Grobelny et al., Tetrahedron Letters, 2639(1979), M. Lissel et al., Synthesis, 382(1986) 및 R. Lakhmiri et al., Tetrahedron Letters, 30, 4669(1989)] 및 인산 에스테르[참조: Y. Kashman, The Journal of Organic Chemistry, 37, 912(1972)]와 같은 에스테르 유도체(7)를 상응하는 알콜유도체, 페놀 유도체(3) 또는 사이클로헥산올 유도체와 반응시킴으로써 표제 화합물(6)을 제조할 수 있다.
원료로서의 카복실산 유도체를 유기 합성의 공지된, 일반적 방법 또는 이를 조합하여 제조할 수 있다. 예를 들어, 유도체는 니트릴 유도체의 가수분해[참조: R. C. Fuson et al., Organic Synthesis, III, 557(1955) 및 P. G. Baraldi et al., The Journal of Organic Chemistry, 50, 23(1985)], 그리냐드 시약 또는 리튬 화합물과 이산화탄소와의 반응[참조: H. Gilman et al., Organic Synthesis, I,361(1941) 및 Y. Fukuyama et al., Synthesis, 443(1974)], 할라이드의 가수분해[참조: N. O. V. Sonntag, Chemistry Review, 52, 237(1953)] 및 알킬, 알콜 또는 알데히드 유도체의 산화[참조: L. Friedman, Organic Synthesis, V, 810(1973), E. Turos et al., Journal of the American Chemical Society, 111, 8231(1989), R. L. Shriner et al., Organic Synthesis II, 538(1943), D. Vakentine. Jr. et al., The Journal of Organic Chemistry, 45, 3698(1980), E. Dalcanale et al., The Journal of Organic Chemistry, 51, 567(1986) 및 E. J. Corey et al., Tetrahedron Letters, 399(1979)]와 같은 방법에 의해 용이하게 제조할 수 있다. 실시예를 참조로 하는 보다 구체적인 예에서, 카복실산 유도체(8)는 4-알킬할로게노벤젠의 그리냐드 시약을 제조한 다음, 이를 이산화탄소와 반응시킴으로써 수득할 수 있다.
불소 치환된 화합물(9)은, 예를 들어 1,3-디옥소란 또는 1,3-디옥산으로 보호된 화합물로 전환시킨 다음, 문헌[참조: L. Friedman et al., Journal of the American Chemical Society, 96, 7101(1974) 또는 M. Tiecco et al., Tetrahedron Letters, 23, 4629(1982)]의 방법에 의해 알킬화시킨다. 후속적으로, 이를 탈보호시켜 수득한 알데히드(10)를 산화크롬, 이크롬산, 활성 이산화망간, 산화은 및 아염소산나트륨과 같은 산화제로 산화시켜 카복실산 유도체(11)를 수득한다.
또한, 또 다른 불소 치환된 화합물(12)을 위에서 언급된 방법에 의해 알킬화시킨 다음, n-부틸 리튬과 같은 유기 리튬 시약 및 이산화탄소와 반응시켜 카복실산 유도체(13)를 수득한다.
Figure pct00059
페놀 유도체는, 예를 들어 하기 방법에 의해 제조할 수 있다:
Figure pct00060
즉, 치환된 페놀(14)을 테트라하이드로피라닐 그룹과 같은 보호 그룹으로 에테르(15)로 전환시킨 다음, n-부틸 리튬과 같은 유기 리튬 시약 및 요오드와 반응시켜 요오드화물(16)을 형성시킨다.
위에서 언급한 요오드화물(16)을 나트륨 트리플루오로아세테이트/요오드화구리(I)[참조: G. E. Carr et al., Journal of the Chemical Society, Perkin Trans Reactions I. 921(1988)] 또는 메틸 플루오로설포닐 디플루오로아세테이트/요오드화구리(I)[참조: Q. Y. Chen et al., Journal of the Chemical Society, Chemical Communications, 705(1989)]와 반응시켜 메틸 트리플루오라이드(18)를 형성시킨 다음 불소를 탈보호시킴으로써 페놀 유도체(19)를 수득할 수 있다.
위에서 언급한 에테르(15)를 n-부틸 리튬 또는 페닐 리튬과 같은 유기 리튬시약 및 N-포르밀피페리딘[참조: G. A. Olah et al., Angewandte Chemie, International Edition in English, 20, 878(1981)], N-포르밀모르폴린[참조: G. A. Olah et al., The Journal of Organic Chemistry, 49, 385(1984)] 및 DMF[참조: G. Boss et al., Chemische Berichte, 1199(1989)]와 같은 포르밀화제와 반응시켜 알데히드(20)를 형성시킨 다음, 상기 알데히드를 디에틸아미노-황 트리플루오라이드(DAST)[참조: W. J. Middleton et al., The Journal of Organic Chemistry, 40, 574(1975), S. Rozen et al., Tetrahedron Letters, 41, 111(1985), M. Hudlicky, Organic Reactions, 35, 513(1988) 및 P. A. Messina et al., Journal of Fluorine Chemistry, 42, 137(1989)]와 같은 불소화제와 반응시켜 디플루오로메틸 화합물 (21)을 형성시킨다. 화합물(21)을 탈보호시켜 페놀 유도체(22)를 수득할 수 있다.
알데히드(20)를 붕소화수소나트륨(SBH), 수소화알루미늄리튬(LAH), 디이소부틸 수소화알루미늄(DIBAL) 및 나트륨 비스(2-메톡시에톡시)수소화알루미늄(SEMEA)와 같은 환원제에 의해 환원시켜 알콜(23)을 형성시키고, 상기 알콜을 DAST와 같은 불소화제와 반응시켜 모노플루오로메틸 화합물(24)을 형성시킨다. 상기 화합물(24)을 탈보호시킴으로써 페놀 유도체(25)를 수득할 수 있다.
Figure pct00061
또 다른 치환된 페놀(26)을 질산 및 황산의 존재하에 처리하여 니트로 화합물(27)을 형성시킨 다음, 문헌[참조: Albert et al., Synthetic Communications, 19, 547(1989)]의 방법에 의해 크산테이트로 전환시킨다. 상기 크산테이트를 문헌[참조: Kurohoshi et al., Tetrahedron Letters, 33, 29, 4173(1992)]의 방법에 의해 불소화시킨 다음, 백금 촉매의 존재하에 촉매적으로 환원시켜 이를 화합물(28)로 전환시킨다. 화합물(28)을 염산에 이어 아질산나트륨과 반응시켜 수득한 디아조늄 염을 가수분해시킴으로써 페놀 유도체(29)를 수득할 수 있다.
니트로 화합물(27)을 클로로디플루오로메탄/수산화나트륨의 시스템[참조: 일본 특허 공개 공보 WO 제(평)3-500413호] 속에서 반응시켜 불소화시키고, 백금 촉매의 존재하에 수소를 사용하여 촉매적으로 환원시켜 이를 화합물(30)로 전환시킨다. 화합물(30)을 염산에 이어 아질산나트륨과 반응시켜 수득한 디아조늄 염을 가수분해시킴으로써 페놀 유도체(31)를 수득할 수 있다.
또한, α-할로게노메틸 화합물을 당해 분야에 공지된 유기 합성의 일반적 방법에 따라 용이하게 제조할 수 있다.
Figure pct00062
예를 들어, 4-알킬벤조산 또는 4-알킬벤즈알데히드를 SBH, LAH, DIBAL, SBMEA 또는 보란과 같은 환원제와 반응시키거나, 4-알킬벤즈할라이드의 그리냐드시약을 포름알데히드[참조: H. Gilman et al., Organic Synthesis, I, 188(1941)]와 반응시킴으로써 알콜(32)을 수득할 수 있다. 알콜(32)을 티오닐 클로라이드, 브롬화수소산, 요오드화수소산 또는 요오드화칼륨과 같은 할로겐화제와 반응시킴으로써 α-할로게노메틸 화합물(33)을 수득할 수 있다.
유사하게, 상응하는 불소 치환된 화합물에 대해서는, 위에서 언급된 카복실산 유도체(11) 및 (13)의 환원 반응 및 할로겐화 반응에 의해 불소 치환된 α-할로게노메틸 화합물을 수득할 수 있다.
위에서 언급한 바와 같은 방법에 의해 수득된 본 발명의 액정 화합물은 Δε 값이 크고, 온도에 따라 임계 전압의 변화가 적으며, 안정성이 우수하고, 각종 액정 물질과 용이하게 혼합되고, 저온에서도 우수한 용해성을 갖는다. 따라서, 본 화합물은 네마틱 액정 조성물에 대한 성분으로서 대단히 우수하다.
본 발명의 화합물은 통상의 주류를 이루는 TFT 방식, TN 방식 및 STN 방식의 액정 조성물 중 어느 하나의 성분으로서도 사용할 수 있지만, X가 CN인 화학식 1의 화합물이 TN 및 STN에 대한 성분으로서 특히 바람직하며, X가 불소로 치환된 그룹인 화학식 1의 화합물이 이들의 현저히 우수한 안정성으로 인해 TN 및 TFT용 성분으로서 특히 바람직하다.
본 화합물이 네마틱 액정 조성물에 대한 성분으로서 사용될 경우, 저점도의 액정 조성물을 제조하기 위해서는 2 또는 3개의 환을 갖는 화합물을 사용하는 것으로 충분하고, 광범위한 온도에서 액정 상을 나타내는 액정 조성물을 제조하기 위해서는 3 또는 4개의 환을 갖는 화합물을 사용하는 것이 충분하다.
Δn에 관해서는, 방향족 환을 갖는 화합물을 사용할 경우, Δn값이 큰 액정조성물을 제조할 수 있고, 사이클로헥산 환을 갖는 화합물을 사용할 경우, 적은 Δn값이 작은 액정 조성물을 제조할 수 있다.
3-플루오로-4-치환된 페닐 그룹 또는 3,5-디플루오로-4-치환된 페닐 그룹을 갖는 본 발명의 화합물이 Δε 값이 크지만, 다른 환 구조에서 수소원자를 불소원자로 대체할 경우 보다 큰 Δε 값을 제공할 수 있다.
이런 사실을 기초로 하여, 목적하는 물리적 특성을 갖는 액정 조성물은 화합물을 적합하게 선택함으로써 수득할 수 있다.
본 발명에 따라 제공되는 액정 조성물은 화학식 1의 액정 화합물을 하나 이상 함유하는 제1 성분만으로도 구성되긴 하지만, 화학식 2, 3 및 4의 화합물 중 어느 하나로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물(이후 제2의 A 성분이라 언급함) 및/또는 화학식 5, 6, 7, 8 및 9의 화합물 중 어느 하나로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물(이후 제2의 B 성분이라 언급함)을 이에 혼합하는 것이 바람직하다. 또한, 공지된 화합물을 임계 전압, 액정 상의 온도 범위, 광학적 이방성, 유전적 이방성 및 액정 조성물의 점도를 조정하기 위한 목적으로 제3 성분으로서 혼합시킬 수 있다.
위에서 언급된 제2의 A 성분 중에서, 하기 화학식 2-1 내지 2-15를 화학식 2에 포함되는 바람직한 화합물의 예로서 언급할 수 있고, 화학식 3-1 내지 3-48을 화학식 3에 포함되는 바람직한 화합물의 예로서 언급할 수 있으며; 화학식 4-1 내지 4-55를 화학식 4에 포함되는 바람직한 화합물의 예로서 각각 언급할 수 있다:
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화학식 2 내지 4의 화합물은 유전적 이방성이 양의 값을 나타내고, 열 안정성 및 화학적 안정성이 매우 우수하다.
사용할 화합물의 양은, 액정 조성물의 총량을 기준으로 하여, 적합하게는 1 내지 99중량%, 바람직하게는 10 내지 97중량%, 보다 바람직하게는 40 내지 95중량%의 범위내이다.
다음, 제2의 B 성분 중에서, 하기 화학식 5-1 내지 5-24, 화학식 6-1 내지 6-3 및 화학식 7-1 내지 7-17을 화학식 5, 6 또는 7에 포함되는 바람직한 화합물의예로서 언급할 수 있다:
Figure pct00080
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Figure pct00084
Figure pct00085
Figure pct00086
화학식 5 내지 7의 화합물은 유전 이방성이 큰 양의 값이고, 특히 임계 전압을 낮추기 위한 목적으로 액정 조성물의 성분으로서 사용된다. 또한, 이들은 점도를 조정하고, 광학 이방성을 조정하고, 액정 상의 온도 범위를 넓히기 위한 목적 및 경사도를 개선시키기 위한 목적으로도 사용된다.
제2의 B성분 중에서, 하기 화학식 8-1 내지 8-8 및 9-1 내지 9-12를 화학식8 또는 9에 포함되는 바람직한 화합물의 예로서 언급할 수 있다:
Figure pct00087
Figure pct00088
Figure pct00089
화학식 8 또는 9의 화합물은 유전 이방성이 음 또는 적은 양의 값이다. 이들 중에서, 화학식 8의 화합물은 점도를 감소시키고 광학 이방성을 조정하기 위한 목적으로 액정 조성물의 성분으로서 사용되는 반면, 화학식 9의 화합물은 액정 상의 온도 범위를 넓히고/거나 광학 이방성을 조정하기 위한 목적으로 사용된다.
화학식 5 내지 9의 화합물은, 특히 STN 디스플레이 방식 또는 통상의 TN 디스플레이 방식용 액정 조성물을 제조하는 경우에 필요불가결하다. STN 디스플레이방식 또는 통상의 TN 방식용 액정 조성물을 제조하는 경우, 사용할 화합물의 양은, 액정 조성물의 총량을 기준으로 하여, 적합하게는 1 내지 99중량%, 바람직하게는 10 내지 97중량%, 보다 바람직하게는 40 내지 95중량%이다.
본 발명에 따라 제공되는 액정 조성물은 바람직하게는 화학식 1의 액정 화합물 하나 이상을 0.1 내지 99중량%의 양으로 함유하여 우수한 특성을 발현시킨다.
액정 조성물은 일반적으로 당해 분야에 이미 공지된 방법, 예를 들어 각종 성분을 고온에서 서로 용해시키는 방법으로 제조된다. 또한, 이들은 목적된 용도에 따라 적합한 첨가제를 가함으로써 개선되어 최대한 활용된다. 상기 첨가제는 당해 분야에 익히 공지되어 있고 문헌에 상세히 기술되어 있다. 통상적으로, 키랄 도판트(dopant) 등을 가하여 액정 조성물의 나선 구조를 유도하도록 하여 목적하는 트위스트 각을 조정하고, 역-트위스트를 방지한다.
또한, 메로시아닌계, 스티릴계, 아조계, 아조메틴계, 아조옥시계, 퀴노프탈론계, 안트라퀴논계 및 테트라진계 염료와 같은 이색성 염료를 첨가하여 당해 액정조성물을 게스트-호스트(GH) 방식용 액정 조성물로서 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 액정 조성물은, 네마틱 액정을 마이크로캡슐로 성형시켜 제조된 NCAP의 형태로 사용하거나, 중합체를 액정 디스플레이에 3차원 망상 구조의 형태로 형성시켜 제조된 중합체 분산형 액정 표시소자(PDLCD)용, 예를 들어 중합체 망상 액정 표시소자(PNLCD) 및 전기적으로 제어되는 복굴절(ECB) 방식 또는 동적 산란(DS) 방식용으로도 사용할 수 있다.
본 발명의 화합물을 함유하는 액정 조성물의 예로서는, 이후 실시예에 나타낸 것과 동일한 번호의 하기 화합물을 언급할 수 있다 (이 중 조성물 예 15, 33,39 내지 41, 43 내지 45는 대조화합물이다):
Figure pct00090
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Figure pct00138
Figure pct00139
이제, 발명은 하기 실시예를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
실시예 각각에 있어서, Cr은 결정을 나타내고, SA는 스멕틱 A 상, SB는 스멕틱 B 상, SC는 스멕틱 C 상, SX는 아직 분석되지 않은 스멕틱 상 구조, Iso는 등방성 액체이고, 모든 상 전이 온도의 단위는 ℃이다.
실시예 1
3,5-디플루오로-4-트리플루오로메틸페닐 4-펜틸벤조에이트(R이 C5H11이고, m과 n이 둘 다 0이며, A1이 1,4-페닐렌 그룹이고, Z1이 -COO-이며, X가 CF3이고, Y가F인 화학식 1의 화합물, 화합물 번호 1)의 제조
먼저, 4-펜틸벤조산 1.2g(6.1mmol)을 티오닐 클로라이드 1.1g(9.1mmol), 피리딘 0.1ml 및 톨루엔 3ml와 혼합한 다음, 80℃에서 2시간 동안 반응시킨다. 과량의 티오닐 클로라이드와 톨루엔을 감압에서 증류 제거하여 조악한 4-펜틸벤조일 클로라이드를 수득한다.
이어서, 3,5-디플루오로-4-트리플루오로메틸페놀 1.2g(6.1mmol), 피리딘 0.7ml 및 톨루엔 2ml를 혼합한다. 이 혼합물에 4-펜틸벤조일 클로라이드 6.1mmol을 함유하는 톨루엔 용액 3ml를 실온에서 10분 내에 적가한다. 적하를 완료한 후에, 이를 50℃에서 2시간 동안 반응시킨다. 반응 완료 후에, 물 10ml을 반응 생성물에 가한 다음, 톨루엔 30ml로 추출한다. 이와 같이 수득한 유기 층을 6N-염산으로 3회, 2N-수산화나트륨으로 3회 및 물로 3회 세척한 다음, 무수 황산마그네슘으로 건조시킨다. 용매를 감압에서 증류 제거한 다음, 잔사를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(용출제: 톨루엔)하여 조악한 3,5-디플루오로-4-트리플루오로메틸페닐-4-펜틸벤조에이트를 2.1g 수득한다. 이러한 조 생성물을 헵탄/에테르(1/1)의 혼합용매로부터 재결정화하여 표제 화합물을 1.5g(수율: 65.2%) 수득한다.
질량 스펙트럼의 데이터로 이의 구조를 충분히 확인한다.
질량 분석: 373(M+1)
하기 화합물(2번 내지 65번)을 실시예 1의 방법에 따라 제조한다.
하기 화합물에 있어서, 각각의 화합물은 파라미터 R,-(A3-Z3)n-(A2-Z2)m-A1-Z1-인 A, X, 및 화학식 1의 화합물에서 Y를 뽑아냄으로써 나타내고, 동일한 방식은 실시예 2등에서도 적용한다.
Figure pct00140
Figure pct00141
Figure pct00142
실시예 2
3,5-디플루오로-4-트리플루오로메틸페닐 2-플루오로-4-프로필벤조에이트(R이 C3H)이고, m과 n이 둘 다 0이며, A1이 2-플루오로-1,4-페닐렌 그룹이고, Z1이 -COO-이며, X가 CF3이고, Y가 F인 화학식 1의 화합물, 화합물 번호 66)의 제조
먼저, 2-플루오로-4-프로필벤조산 1.1g(6.1mmol)을 티오닐 클로라이드 1.1g(9.1mmol). 피리딘 0.1ml 및 톨루엔 3ml과 혼합한 다음, 80℃에서 2시간 동안 반응시킨다. 과량의 티오닐 클로라이드와 톨루엔을 감압에서 증류 제거하여 조 2-플루오로-4-프로필벤조일 클로라이드를 수득한다.
이어서, 3,5-디플루오로-4-트리플루오로메틸페놀 1.2g(6.1mmol), 피리딘 0.7ml 및 톨루엔 2ml을 혼합한다. 이 혼합물에 2-플루오로-4-프로필벤조일 클로라이드 6.1mmol을 함유하는 톨루엔 용액 3ml를 실온에서 10분 내에 적가한다. 적하를 완료한 후에, 이를 50℃에서 2시간 동안 반응시킨다. 반응 완료 후에, 물 10ml을 반응 생성물에 가한 다음, 톨루엔 30ml로 추출한다. 이와 같이 수득된 유기 층을 6N-염산으로 3회, 2N-수산화나트륨으로 3회 및 물로 3회 세척한 다음, 무수 황산마그네슘으로 건조시킨다. 용매를 감압에서 증류 제거한 다음, 잔사를 실리카겔 칼럼 크로마토그래피(용출제: 톨루엔)하여 조악한 3,5-디플루오로-4-트리플루오로메틸페닐 2-플루오로-4-프로필벤조에이트를 2.0g 수득한다. 이 생성물을 헵탄/에테르 (1/1)의 혼합 용매로부터 재결정화하여 표제 화합물을 1.1g(수율 : 50.2%) 수득한다. 질량 스펙트럼의 데이터로 이의 구조를 충분히 확인한다.
질량 분석: 363(M+1)
하기 화합물(67번 내지 107번)을 실시예 2의 방법에 따라 제조한다:
Figure pct00143
Figure pct00144
Figure pct00145
실시예 3
3-플루오로-4-트리플루오로메톡시페닐 트랜스-4-에틸사이클로헥실카복실레이트(R)이 C2H5이고, m과 n이 둘 다 0이며, A1이 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹이고, Z1이 -COO-이며, X가 OCF3이고, Y가 H인 화학식 1의 화합물, 화합물 번호 108)의 제조
먼저, 트랜스-4-에틸사이클로헥산 카복실산 1.0g(6.1mmol)을 티오닐 클로라이드 1.1g(9.2mmol), 피리딘 0.1ml 및 톨루엔 3ml과 혼합한 다음, 60℃에서 4시간동안 반응시킨다. 과량의 티오닐 클로라이드 및 톨루엔을 감압에서 증류 제거하여 조 트랜스-4-에틸사이클로헥실카보닐클로라이드를 수득한다.
다음, 3-플루오로-4-트리플루오로메톡시페놀 1.2g(6.1mmol), 피리딘 0.7ml 및 톨루엔 2ml을 혼합한다. 이 혼합물에 트랜스-4-에틸사이클로헥실카보닐클로라이드 6.1mmol을 함유하는 톨루엔 용액 3ml를 실온에서 5분 내에 적가한다. 적하를 완료한 후에, 이를 50℃에서 2시간 동안 반응시킨다. 반응의 완료 후에, 물 10ml을 반응 생성물에 가한 다음, 톨루엔 30ml로 추출한다. 이와 같이 수득한 유기 층을 6N-염산으로 3회, 2N-수산화나트륨으로 3회 및 물로 3회 세척한 다음, 황산마그네슘으로 건조시킨다. 용매를 감압에서 증류 제거한 다음, 잔사를 실리카 겔 칼럼크로마토그래피(용출제: 톨루엔)하여 조 3-플루오로-4-트리플루오로메톡시페닐 트랜스-4-에틸사이클로헥실카복실레이트 2.0g을 수득한다. 이 생성물을 헵탄/에테르 (1/1)의 혼합 용매로부터 재결정화시켜 표제 화합물 1.6g(수율: 78.0%)을 수득한다.
질량 스펙트럼의 데이터로 이의 구조를 충분히 확인한다.
질량 분석: 335(M+1)
하기 화합물(109번 내지 172번)을 실시예 3의 방법에 따라 제조한다:
Figure pct00146
Figure pct00147
Figure pct00148
실시예 4
3-플루오로-4-트리플루오로메톡시페닐 4-(트랜스-4-프로필사이클로헥실)벤조에이트(R이 C3H7이고, m이 1이고, n이 0이며, A1이 1,4-페닐렌 그룹이고, A2가 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹이며, Z1이 -COO-이고, Z2가 공유결합이며, X가 OCF3이고, Y가 H인 화학식 1의 화합물, 화합물 번호 173)의 제조
먼저, 4-(트랜스-4-프로필사이클로헥실)벤조산 1.6g(6.5mmol)을 티오닐 클로라이드 1.2g(9.7mmol), 피리딘 0.1ml 및 톨루엔 4ml과 혼합한 다음, 60℃에서 4시간 동안 반응시킨다. 과량의 티오닐 클로라이드와 톨루엔을 감압에서 증류 제거하여 조악한 4-(트랜스-4-프로필사이클로헥실)벤조일 클로라이드를 수득한다.
이어서, 3-플루오로-4-트리플루오로메톡시페놀 1.3g(6.5mmol), 피리딘 0.8ml 및 톨루엔 3ml을 혼합한다. 이 혼합물에 4-(트랜스-4-프로필사이클로헥실)벤조일클로라이드 6.5mmol을 함유하는 톨루엔 용액 3ml를 실온에서 5분 내에 적가한다. 적하를 완료한 후에, 이를 50℃에서 3시간 동안 반응시킨다. 반응 완료 후에, 물 15ml을 반응 생성물에 가한 다음, 톨루엔 40ml로 추출한다. 이와 같이 수득한 유기 층을 6N-염산으로 3회, 2N-수산화나트륨으로 3회 및 물로 3회 세척한 다음, 무수 황산마그네슘으로 건조시킨다. 용매를 감압에서 증류 제거한 다음, 잔사를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(용출제: 톨루엔)하여 조악한 3-플루오로-4-트리플루오로메톡시페닐 4-(트랜스-4-프로필사이클로헥실)벤조에이트를 2.6g 수득한다. 이 생성물을 헵탄/에테르(1/1)의 혼합 용매로부터 재결정화하여 표제 화합물을 2.4g(수율: 85.6%) 수득한다.
질량 스펙트럼의 데이터로 이의 구조를 충분히 확인한다.
질량 분석: 425(M+1)
하기 화합물(174번 내지 212번)을 실시예 4의 방법에 따라 제조한다 (이 중화합물 205번 내지 212번은 대조화합물이다):
Figure pct00149
Figure pct00150
실시예 5
3,5-디플루오로-4-트리플루오로메톡시페닐 트랜스-4-(트랜스-4-프로필사이클로헥실)사이클로헥실카복실레이트(R이 C3H7이고, m이 1이며, n이 0이고, A1및 A2가 둘다 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹이며, Z1이 -COO-이고, Z2가 공유결합이며, X가 OCF3이고, Y가 F인 화학식 1의 화합물, 화합물 번호 213)의 제조
먼저, 트랜스-4-(트랜스-4-프로필사이클로헥실)사이클로헥산카복실산 1.5g(6.1mmol), 3,5-디플루오로-4-트리플루오로메톡시페놀 1.3g(6.1mmol), DMAP 0.2g(1.8mmol) 및 디클로로메탄 15ml을 혼합한다. 이 혼합물에 DDC 1.5g(7.3mmol)을 함유하는 디클로로메탄 용액 5ml을 실온에서 5분 내에 적가한 다음, 이를 12시간 동안 교반하면서 반응시킨다. 이로써 침전된 결정을 여과 제거한다. 톨루엔 20ml을 여액에 가하고, 2N-수산화나트륨으로 5회 및 물로 3회 세척한 다음, 무수황산마그네슘으로 건조시킨다. 용매를 감압에서 증류 제거한 다음, 잔사를 실리카겔 칼럼 크로마토그래피(용출제: 톨루엔)하여 조악한 3,5-디플루오로-4-트리플루오로메톡시페닐 트랜스-4-(트랜스-4-프로필사이클로헥실)사이클로헥실카복실레이트를 2.7g 수득한다. 이 생성물을 헵탄/에테르(1/1)의 혼합 용매로부터 재결정화하여 표제 화합물을 1.6g(수율: 58.8%) 수득한다.
질량 스펙트럼의 데이터로 이의 구조를 충분히 확인한다.
질량 분석: 449(M+1)
하기 화합물(214번 내지 248번)을 실시예 5의 방법에 따라 제조한다:
Figure pct00151
Figure pct00152
실시예 6
3,5-디플루오로-4-시아노페닐 2-플루오로-4-(2-(트랜스-4-펜틸사이클로헥실)에틸) 벤조에이트(R이 C5H11이고, m이 1이며, n이 1이고, A1이 2-플루오로-1,4-페닐렌 그룹이며, A2가 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹이고, Z1이 -COO-이며, Z2가 -(CH2)2-이고, X가 CN이며, Y가 F인 화학식 1의 화합물, 화합물번호 249)의 제조
먼저, 2-플루오로-4-(2-(트랜스-4-펜틸사이클로헥실)에틸)벤조산 2.1g(6.4mmol)을 티오닐 클로라이드 1.1g(9.6mmol), 피리딘 0.1ml 및 톨루엔 3ml과 혼합한 다음, 80℃에서 3시간 동안 반응시킨다. 과량의 티오닐 클로라이드와 톨루엔을 감압에서 증류 제거하여 조악한 2-플루오로-4-(2-(트랜스-4-펜틸-사이클로헥실)에틸)벤조일 클로라이드를 수득한다.
이어서, 2,6-디플루오로-4-하이드록시벤조니트릴 1.1g(6.4mmol), 피리딘 0.8ml 및 톨루엔 2ml을 혼합한다. 이 혼합물에 2-플루오로-4-(2-(트랜스-4-펜틸사이클로헥실)에틸)벤조일 클로라이드 6.4mol을 함유하는 톨루엔 용액 3ml을 실온에서 5분 내에 적가한다. 적하를 완료한 후에, 이를 50℃에서 2시간 동안 반응시킨다. 반응 완료 후에, 물 10ml을 반응 생성물에 가한 다음, 톨루엔 30ml로 추출한다. 이와 같이 수득한 유기 층을 6N-염산으로 3회, 2N-수산화나트륨으로 3회 및 물로 3회 세척한 다음, 무수 황산마그네슘으로 건조시킨다. 용매를 감압에서 증류 제거한 다음, 잔사를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(용출제: 톨루엔)하여 조악한 3,5-디플루오로-4-시아노페닐 2-플루오로-4-(2-(트랜스-4-펜틸사이클로헥실)에틸)벤조에이트를 2.8g 수득한다. 이 생성물을 헵탄/에테르(1/1)의 혼합 용매로부터 재결정화하여 표제 화합물을 2.4g(수율: 81.6%) 수득한다.
질량 스펙트럼의 데이터로 이의 구조를 충분히 확인한다.
질량 분석: 458(M+1)
하기 화합물(250번 내지 275번, 286번 내지 307번)을 실시예 6의 방법에 따라 제조한다(이 중 화합물 276번 내지 285번은 대조화합물이다):
Figure pct00153
Figure pct00154
Figure pct00155
실시예 7
3'-플루오로-4'-디플루오로메톡시비페닐-4-일 트랜스-4-메틸사이클로헥실카복실레이트(R이 CH3이고, m이 1이며, n이 0이고, A1이 1,4-페닐렌 그룹이며, A2가 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹이고, Z1이 공유결합이며, Z2가 -COO-이고, X가 OCF2H이며, Y가 H인 화학식 1의 화합물, 화합물 번호 308)의 제조
먼저, 트랜스-4-메틸사이클로헥산 카복실산 0.9g(6.7mmol), 3'-플루오로-4'-디플루오로메톡시-4-하이드록시비페닐 1.7g(6.7mmol), DMAP 0.2g(2.0mmol) 및 디클로로메탄 15ml을 혼합한다. 이 혼합물에 DDC 1.7g(8.0mmol)을 함유하는 디클로로메탄 용액 5ml을 실온에서 5분 내에 적가한 다음, 이를 12시간 동안 교반하면서 반응시킨다. 이로써 침전된 결정을 여과 제거한다. 톨루엔 15ml을 여액에 가하고, 2N-수산화나트륨으로 5회 및 물로 3회 세척한 다음, 무수 황산마그네슘으로 건조시킨다. 용매를 감압에서 증류 제거한 다음, 잔사를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(용출제: 톨루엔)하여 조악한 3'-플루오로-4'-디플루오로메톡시비페닐-4-일 트랜스-4-메틸사이클로헥실카복실레이트를 2.5g 수득한다. 이 생성물을 헵탄/에테르(1/1)의 혼합 용매로부터 재결정화하여 표제 화합물을 2.1g(수율: 83.0%) 수득한다.
질량 스펙트럼의 데이터로 이의 구조를 충분히 확인한다.
질량 분석: 379(M+1)
하기 화합물(309번 내지 348번)을 실시예 7의 방법에 따라 제조한다:
Figure pct00156
Figure pct00157
실시예 8
3,5-디플루오로-4-플루오로메틸페닐 4-(트랜스-4-(트랜스-4-에틸사이클로헥실)사이클로헥실)벤조에이트(R이 C2H5이고, m과 n이 둘 다 1이며, A1이 1,4-페닐렌 그룹이고, A2및 A3가 둘 다 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹이며, Z1이 -COO-이고, Z2및 Z3가 둘 다 공유결합이며, X가 CFH2이고, Y가 F인 화학식 1의 화합물, 화합물 번호 349)의 제조
먼저, 4-(트랜스-4-(트랜스-4-에틸사이클로헥실)사이클로헥실)벤조산 1.5g(4.8mmol), 3,5-디플루오로-4-플루오로메틸페놀 0.8g(4.8mmol), DMAP 0.2g(1.4mmol) 및 디클로로메탄 25ml와 혼합한다. 이 혼합물에 DDC 1.2g(5.7mmol)을 함유하는 디클로로메탄 용액 5ml를 실온에서 5분 내에 적가한 다음, 이를 12시간 동안 교반하면서 반응시킨다. 이로써 침전된 결정을 여과 제거한다. 톨루엔 30ml을 여액에 가하고, 2N-수산화나트륨으로 5회 및 물로 3회 세척한 다음, 무수 황산마그네슘으로 건조시킨다. 용매를 감압에서 증류 제거한 다음, 잔사를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(용출제: 톨루엔)하여 조악한 3,5-디플루오로-4-플루오로메틸페닐 4-(트랜스-4-(트랜스-4-에틸사이클로헥실)사이클로헥실)벤조에이트를 2.1g 수득한다. 이 생성물을 헵탄/에테르(1/1)의 혼합 용매로부터 재결정화하여 표제화합물을 1.9g(수율: 86.3%) 수득한다.
질량 스펙트럼의 데이터로 이의 구조를 충분히 확인한다.
질량 분석: 459(M+1)
하기 화합물(350번 내지 376번)을 실시예 8의 방법에 따라 제조한다:
Figure pct00158
Figure pct00159
실시예 9
(4-프로필페닐)메틸 3,5-디플루오로-4-트리플루오로메틸페닐에테르(R이 C3H7이고, m 및 n이 둘 다 0이며, A1이 1,4-페닐렌 그룹이고, Z1이 -CH2O-이며, X가 CF3이고, Y가 F인 화학식 1의 화합물, 화합물 번호 377)의 제조
먼저, 3,5-디플루오로-4-트리플루오로메틸페놀 1.8g(9.1mmol)을 함유하는 테트라하이드로푸란(THF) 18ml을 수소화나트륨 0.22g(9.1mmol)과 THF 4ml의 혼합물에 실온에서 20분 내에 적가한 다음, 실온에서 1시간 동안 반응시킨다.
이어서, 촉매량의 요오드화칼륨을 상기 혼합물에 가한 다음, 4-프로필벤질브로마이드 2.1g(10.0mmol)을 함유하는 THF 용액 5ml을 실온에서 5분 내에 적가한다. 적하를 완료한 후에, 이를 60℃에서 3시간 동안 반응시킨다. 반응 완료 후에, 물 5ml을 반응 생성물에 가한 다음, 에틸 아세테이트 20ml로 추출한다. 이와 같이 수득된 유기 층을 2N-염산으로 3회, 2N-중탄산나트륨으로 3회 및 물로 3회 세척한 다음, 무수 황산마그네슘으로 건조시킨다. 용매를 감압에서 증류 제거한 다음, 잔사를 실리카 겔 칼럼 크로마토그패피(용출제: 헵탄/에틸 아세테이트)하여 조악한(4-프로필페닐)메틸 3,5-디플루오로-4-트리플루오로메틸페닐에테르를 2.7g 수득한다. 이 생성물을 에탄올/에틸 아세테이트(1/1)의 혼합 용매로부터 재결정화하여 표제 화합물을 1.7g(수율: 56.7%) 수득한다.
질량 스펙트럼의 데이터로 이의 구조를 충분히 확인한다.
질량 분석: 331(M+1)
하기 화합물(378번 내지 399번)을 실시예 9의 방법에 따라 제조한다:
Figure pct00160
실시예 10
(트랜스-4-펜틸사이클로헥실)메틸 3-플루오로-4-트리플루오로메톡시페닐에테르(R이 C5H11이고, m 및 n이 둘 다 0이며, A1이 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹이고, Z1이 -CH2O-이며, X가 OCF3이고, Y가 H인 화학식 1의 화합물, 화합물 번호 400)의 제조
먼저, 3-플루오로-4-트리플루오로메톡시페놀 1.4g(7.1mmol)을 함유하는 디메틸 포름아미드(DMF) 14ml을 수소화나트륨 0.17g(7.1mmol)과 DMF 3ml의 혼합물에 실온에서 25분 내에 적가한 다음, 실온에서 1시간 동안 반응시킨다.
다음, 촉매량의 요오드화칼륨을 상기 혼합물에 가한 다음, 트랜스-4-펜틸-브로모메틸사이클로헥산 1.9g(7.9mmol)을 함유하는 DMF 용액 5ml을 상기 혼합물에 실온에서 5분 내에 적가한다. 적하를 완료한 후에, 이를 80℃에서 5시간 동안 반응시킨다. 반응 완료 후에, 물 10ml을 반응 생성물에 가한 다음, 에틸 아세테이트 30ml로 추출한다. 이와 같이 수득한 유기 층을 2N-염산으로 3회, 2N-중탄산나트륨으로 3회 및 물로 3회 세척한 다음, 무수 황산마그네슘으로 건조시킨다. 용매를 감압에서 증류 제거한 다음, 잔사를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(용출제: 헵탄/에틸 아세테이트)하여 조악한(트랜스-4-펜틸사이클로헥실)메틸 3-플루오로-4-트리플루오로메톡시페닐에테르를 2.4g 수득한다. 이 생성물을 에탄올/에틸 아세테이트(1/1)의 혼합 용매로부터 재결정화하여 표제 화합물을 1.8g(수율: 69.2%) 수득한다.
질량 스펙트럼의 데이터로 이의 구조를 충분히 확인한다.
질량 분석: 363(M+1)
하기 화합물(401번 내지 423번)을 실시예 10의 방법에 따라 제조한다:
Figure pct00161
실시예 11
(트랜스-4-(트랜스-4-프로필사이클로헥실)사이클로헥실)메틸 3,5-디플루오로-4-트리플루오로메틸페닐에테르(R이 C3H7이고, m이 1이고, n이 0이며, A1및 A2가 둘 다 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹이고, Z1이 -CH2O-이며, Z2가 공유결합이고, X가 CF3이며, Y가 F인 화학식 1의 화합물, 화합물 번호 424)의 제조
먼저, 3,5-디플루오로-4-트리플루오로메틸페놀 1.4g(7.1mmol)을 함유하는 DMF 14ml을 수소화나트륨 0.17g(7.1mmol)과 DMF 3ml의 혼합물에 실온에서 20분 내에 적가한 다음, 실온에서 1시간 동안 반응시킨다.
이어서, 촉매량의 요오드화칼륨을 상기 혼합물에 가한 다음, 트랜스-트랜스-4'-프로필-4-브로모메틸비사이클로헥산 2.3g(7.8mmol)을 함유하는 DMF 용액 5ml을 실온에서 5분 내에 적가한다. 적하를 완료한 후에, 이를 80℃에서 5시간 동안 반응시킨다. 반응의 완료 후에, 물 10ml을 반응 생성물에 가한 다음, 에틸 아세테이트 30ml로 추출한다. 이와 같이 수득한 유기 층을 2N-염산으로 3회, 2N-중탄산나트륨으로 3회 및 물로 3회 세척한 다음, 무수 황산마그네슘으로 건조시킨다. 용매를 감압에서 증류 제거한 다음, 잔사를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(용출제: 헵탄/에틸 아세테이트)하여 조악한(트랜스-4-(트랜스-4-펜틸사이클로헥실)사이클로헥실)메틸 3,5-디플루오로-4-트리플루오로메틸페닐에테르를 2.6g 수득한다. 이 생성물을 에탄올/에틸 아세테이트(1/1)의 혼합 용매로부터 재결정화하여 표제 화합물을 2.3g(수율: 77.8%) 수득한다.
질량 스펙트럼의 데이터로 이의 구조를 충분히 확인한다.
질량 분석: 419(M+1)
하기 화합물(425번 내지 448번)을 실시예 11의 방법에 따라 제조한다:
Figure pct00162
실시예 12
(트랜스-4-부틸사이클로헥실)메틸 3',5'-디플루오로-4'-트리플루오로메틸비페닐-4-일에테르(R이 C4H9이고, m이 1이며, n이 0이고, A1이 1,4-페닐렌 그룹이며, A2가 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹이고, Z1이 공유결합이며, Z2가 -CH2O-이고, X가 CF3이며, Y가 F인 화학식 1의 화합물, 화합물 번호 449)의 제조
먼저, 3',5'-디플루오로-4'-트리플루오로메틸-4-하이드록시비페닐 1.7g(6.2mmol)을 함유하는 DMF 17ml을 수소화나트륨 0.15g(6.2mmol)과 DMF 3ml의 혼합물에 실온에서 20분 내에 적가한 다음, 실온에서 1시간 동안 반응시킨다.
이어서, 촉매량의 요오드화칼륨을 상기 혼합물에 가한 다음, 트랜스-4-부틸-브로모메틸비사이클로헥산 1.6g(6.8mmol)을 함유하는 DMF 용액 5ml을 실온에서 5분내에 적가한다. 적하를 완료한 후에, 이를 80℃에서 5시간 동안 반응시킨다. 반응의 완료 후에, 물 10ml을 반응 생성물에 가한 다음, 에틸 아세테이트 30ml로 추출한다. 이와 같이 수득한 유기 층을 2N-염산으로 3회, 2N-중탄산나트륨으로 3회 및 물로 3회 세척한 다음, 무수 황산마그네슘으로 건조시킨다. 용매를 감압에서 증류 제거한 다음, 잔사를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(용출제: 헵탄/에틸 아세테이트)하여 조악한(트랜스-4-부틸사이클로헥실)메틸, 3',5'-디플루오로-4'-트리플루오로메틸비페닐-4-일에테르를 2.4g 수득한다. 이 생성물을 에탄올/에틸 아세테이트 (1/1)의 혼합 용매로부터 재결정화하여 표제 화합물을 1.9g(수율: 73.1%) 수득한다.
질량 스펙트럼의 데이터로 이의 구조를 충분히 확인한다.
질량 분석: 427(M+1)
하기 화합물(450번 내지 472번)을 실시예 12의 방법에 따라 제조한다:
Figure pct00163
실시예 13
(트랜스-4-(트랜스-4-프로필사이클로헥실)사이클로헥실)메틸 3',5'-디플루오로-4'-트리플루오로메틸비페닐-4-일에테르(R이 C3H7이고, m 및 n이 둘 다 1이며, A1이 1,4-페닐렌 그룹이고, A2및 A3이 둘 다 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹이며, Z1및 Z3이 공유결합이고, Z2가 -CH2O-이며, X가 CF3이고, Y가 F인 화학식 1의 화합물, 화합물 번호 473)의 제조
먼저, 3',5'-디플루오로-4'-트리플루오로메틸-4-하이드록시비페닐 1.5g(5.5mmol)을 함유하는 DMF 15ml을 수소화나트륨 0.13g(5.5mmol)과 DMF 3ml의 혼합물에 실온에서 20분 내에 적가한 다음, 실온에서 1시간 동안 반응시킨다.
이어서, 촉매량의 요오드화칼륨을 상기 혼합물에 가한 다음, 트랜스-트랜스-4'-프로필-4-브로모메틸비사이클로헥산 1.8g(6.0mmol)을 함유하는 DMF 용액 5ml을 실온에서 5분 내에 적가한다. 적하를 완료한 후에, 이를 80℃에서 5시간 동안 반응시킨다. 반응 완료 후에, 물 10ml을 반응 생성물에 가한 다음, 에틸 아세테이트 50ml로 추출한다. 이와 같이 수득한 유기 층을 2N-염산으로 3회, 2N-중탄산나트륨으로 3회 및 물로 3회 세척한 다음, 무수 황산마그네슘으로 건조시킨다. 용매를 감압에서 증류 제거한 다음, 잔사를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(용출제: 헵탄/에틸 아세테이트)하여 조악한(트랜스-4-(트랜스-4-프로필사이클로헥실)사이클로헥실)메틸 3',5'-디플루오로-4'-트리플루오로메틸비페닐-4-일에테르를 2.5g 수득한다. 이 생성물을 에탄올/에틸 아세테이트의 혼합 용매로부터 재결정화하여, 표제화합물을 1.8g(수율: 66.7%) 수득한다.
질량 스펙트럼의 데이터로 이의 구조를 충분히 확인한다.
질량 분석: 495(M+1)
하기 화합물(474번 내지 497번)을 실시예 13의 방법에 따라 제조한다:
Figure pct00164
본 발명의 액정 화합물이 액정 조성물의 성분으로서 사용되는 실시예는 다음에 나타낸다. 각각의 용도 실시예에서, NI는 투명점(clearing point ;℃)을 나타내고, Δε 는 유전 이방성의 값이며, Δn은 광학 이방성의 값이고, η는 20℃에서의 점도(mPa.s)이며, V10은 임계 전압(V)이다.
실시예 14(용도 실시예 1)
시아노페닐사이클로헥산계 액정 화합물을 함유하는 액정 조성물은 하기 조성비와 하기 파라미터를 가진다.
4-(트랜스-4-프로필사이클로헥실)벤조니트릴 24중량%
4-(트랜스-4-펜틸사이클로헥실)벤조니트릴 36중량%
4-(트랜스-4-헵틸사이클로헥실)벤조니트릴 25중량%
4-(트랜스-4-펜틸사이클로헥실)-4' 시아노비페닐 15중량%
NI : 72.4, Δε : 11.0, Δn : 0.137, η : 26.9 및 셀 두께 9μ에서의 V10: 1.78
85중량%의 양으로 상기 조성물을 화합물 205번 15중량%와 혼합하여 네마틱 액정 조성물을 수득한다. 이와 같이 수득한 액정 조성물의 파라미터는 하기와 같다:
NI : 75.1, Δε : 17.7, Δn : 0.138, η : 38.7 및 셀 두께 8.8μ에서의 V10: 1.29
상기 조성물을 -20℃의 냉동기에 방치하면, 60일 경과 후에도 결정의 침전은 관찰되지 않는다.
실시예 15(용도 실시예 2, 대조 화합물)
화합물 277번을 화합물 205번으로 대체하여 사용하는 것을 제외하고는 실시예 14를 반복하여 네마틱 액정 조성물을 수득한다. 이와 같이 수득한 액정 조성물은 하기 파라미터를 가진다:
NI : 75.4, Δε : 16.8, Δn : 0.139, η : 37.4 및 셀 두께 8.8μ에서의 V10: 1.40
상기 조성물을 -20℃의 냉동기에 방치하면, 60일 경과 후에도 결정의 침전은 관찰되지 않는다.
실시예 16(용도 실시예 3)
조성물 예 39에 나타낸 네마틱 액정 조성물의 파라미터는 하기와 같다:
NI : 94.3, Δε : 8.2, Δn : 0.164, η : 16.0 및 셀 두께 8.8μ에서의 V10: 1.91
실시예 17(용도 실시예 4)
조성물 예 40에 나타낸 네마틱 액정 조성물의 파라미터는 하기와 같다:
NI : 82.3, Δε : 12.1, Δn : 0.151, η : 23.5 및 셀 두께 8.9μ에서의 V10: 1.49
실시예 18(용도 실시예 5)
조성물 예 41에 나타낸 네마틱 액정 조성물의 파라미터는 하기와 같다:
NI : 71.3, Δε : 25.1, Δn : 0.160, η : 25.1 및 셀 두께 8.8μ에서의V10: 0.85
실시예 19(용도 실시예 6)
조성물 예 42에 나타낸 네마틱 액정 조성물의 파라미터는 하기와 같다:
NI : 100.7, Δε : 4.4, Δn : 0.216, η : 34.0 및 셀 두께 9.0μ에서의 V10: 2.39
실시예 20(용도 실시예 7)
조성물 예 43에 나타낸 네마틱 액정 조성물의 파라미터는 하기와 같다:
NI : 76.2, Δε : 13.6, Δn : 0.125, η : 42.6 및 셀 두께 8.9μ에서의 V10: 1.33
실시예 21(용도 실시예 8)
조성물 예 44에 나타낸 네마틱 액정 조성물의 파라미터는 하기와 같다:
NI : 84.1, Δε : 18.1, Δn : 0.137, η : 36.8 및 셀 두께 8.9μ에서의 V10: 1.20
실시예 22(용도 실시예 9)
조성물 예 45에 나타낸 네마틱 액정 조성물의 파라미터는 하기와 같다:
NI : 74.5, Δε : 10.9, Δn : 0.132, η : 22.7 및 셀 두께 8.8μ에서의 V10: 1.36
실시예 23(용도 실시예 10)
조성물 예 46에 나타낸 네마틱 액정 조성물의 파라미터는 하기와 같다:
NI : 82.0, Δε : 6.4, Δn : 0.094, η : 25.2 및 셀 두께 8.8μ에서의 V10: 1.90
실시예 24(용도 실시예 11)
조성물 예 47에 나타낸 네마틱 액정 조성물의 파라미터는 하기와 같다:
NI : 84.9, Δε : 7.1, Δn : 0.135, η : 27.7 및 셀 두께 8.9μ에서의 V10: 1.69
실시예 25(용도 실시예 12)
조성물 예 48에 나타낸 네마틱 액정 조성물의 파라미터는 하기와 같다:
NI : 100.3, Δε : 4.1, Δn : 0.091, η : 28.0 및 셀 두께 8.8μ에서의 V10: 2.31
실시예 26(용도 실시예 13)
조성물 예 49에 나타낸 네마틱 액정 조성물의 파라미터는 하기와 같다:
NI : 92.0, Δε : 5.4, Δn : 0.093, η : 21.8 및 셀 두께 9.0μ에서의 V10: 2.32
실시예 27(용도 실시예 14)
조성물 예 50에 나타낸 네마틱 액정 조성물의 파라미터는 하기와 같다:
NI : 101.6, Δε : 10.5, Δn : 0.098, η : 39.2 및 셀 두께 8.9μ에서의V10: 1.53
상기한 바와 같이, 본 발명의 액정 화합물은 유전 이방성이 크다. 또한, 본 화합물은, 특히 온도에 따른 임계 전압의 변화가 적고, 저온에서 다른 액정 물질에의 용해성이 개선될 수 있다는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 화합물을 액정 조성물의 성분으로서 사용하는 경우, 성분을 구성하는 분자, 즉 6원 환, 치환체 및/또는 결합 그룹을 적합하게 선택함으로써 목적하는 물리적 특성을 가질 뿐만 아니라 다른 액정 조성물에의 용해성이 우수한 신규한 액정 조성물을 제공할 수 있다.

Claims (16)

  1. 화학식 1의 액정 화합물.
    Figure pct00165
    위의 화학식 1에서,
    R은 탄소수 1 내지 10의 알킬 그룹 또는 알콕시 그룹이거나, 탄소수 2 내지 10의 알케닐 그룹(여기서, 알케닐 그룹 중의 메틸렌 그룹(-CH2-)은 산소원자(-O-)로 치환될 수 있으나, 2개 이상의 메틸렌 그룹이 연속적으로 산소원자로 치환되지는 않는다)이고,
    m 및 n은 독립적으로 0 또는 1이며,
    A1, A2및 A3은 독립적으로 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹, 1,4-페닐렌 그룹(이 환에서 하나 이상의 수소원자는 F로 치환될 수 있음), 피리미딘-2,5-디일 그룹, 피리딘-2,5-디일 그룹 또는 1,3-디옥산-2,5-디일 그룹이고,
    Z1, Z2및 Z3은 독립적으로 -COO-, -OCO-, -(CH2)2-, -CH2O-, -OCH2- 또는 공유결합인데, 이중에서, Z1, Z2및 Z3중의 하나 이상은 에스테르 결합, -CH2O- 또는 -OCH2-이며,
    X는 CF3, CF2H, CFH2, OCF3, OCF2H이고,
    Y는 H또는 F이다.
  2. 제1항에 있어서, m 및 n이 0인 액정 화합물.
  3. 제1항에 있어서, m이 1이고, n이 0인 액정 화합물.
  4. 제1항에 있어서, m 및 n이 둘 다 1인 액정 화합물.
  5. 제2항에 있어서, A1이 1,4-페닐렌 그룹(이 환에서 하나 이상의 수소원자는 F로 치환될 수 있다)인 액정 화합물.
  6. 제2항에 있어서, A1이 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹인 액정 화합물.
  7. 제3항에 있어서, A2가 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹인 액정 화합물.
  8. 제4항에 있어서, A2와 A3이 둘 다 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹이고, Z3이 공유결합인 액정 화합물.
  9. 제7항에 있어서, A1이 1,4-페닐렌 그룹(이 환에서 하나 이상의 수소원자는 F로 치환될 수 있다)이고, Z2가 공유결합인 액정 화합물.
  10. 제7항에 있어서, A1이 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹이고, Z2가 공유결합인 액정화합물.
  11. 제8항에 있어서, A1이 1,4-페닐렌 그룹(이 환에서 하나 이상의 수소원자는 F로 치환될 수 있다)이고, Z2가 공유결합인 액정 화합물.
  12. 제8항에 있어서, A1이 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹 또는 1,4-페닐렌 그룹(이 환에서 하나 이상의 수소원자는 F로 치환될 수 있다)이고, Z1가 공유결합인 액정 화합물.
  13. 제1항 내지 제12항 중의 어느 한 항에서 정의한 액정 화합물 하나 이상을 제1 성분으로서 함유하고 하기 화학식 2, 3 및 4의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 화합물 하나 이상을 제2성분으로서 함유하는 액정 조성물.
    Figure pct00166
    Figure pct00167
    위의 화학식 2, 3 및 4에서,
    R1은 탄소수 1 내지 10의 알킬 그룹이고,
    X1은 F, Cl, OCF3, OCF2H, CF3, CF2H 또는 CFH2이며,
    L1, L2, L3및 L4는 독립적으로 H 또는 F이고,
    Z4및 Z5는 독립적으로 -(CH2)2-, -CH=CH- 또는 공유결합이며,
    a는 1 또는 2이다.
  14. 제1항 내지 제12항 중의 어느 한 항에서 정의한 액정 화합물 하나 이상을 제1 성분으로서 함유하고 하기 화학식 5, 6, 7, 8 및 9의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 화합물 하나 이상을 제2성분으로서 함유하는 액정 조성물.
    Figure pct00168
    Figure pct00169
    위의 화학식 5, 6, 7, 8 및 9에서,
    R2는 F, 탄소수 1 내지 10의 알킬 그룹 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐 그룹(여기서, 알킬 그룹 또는 알케닐 그룹 중의 메틸렌 그룹(-CH2-)은 산소원자(-O-)로 치환될 수 있으며, 단 2개 이상의 메틸렌 그룹이 산소원자로 연속적으로 치환되지는 않는다)이고,
    환 A는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹, 1,4-페닐렌 그룹 또는 1,3-디옥산-2,5-디일 그룹이며,
    환 B는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹, 1,4-페닐렌 그룹 또는 피리미딘-2,5-디일 그룹이고,
    환 C는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹 또는 1,4-페닐렌 그룹이며,
    Z6은 -(CH2)2-, -COO- 또는 공유결합이고,
    L5및 L6은 독립적으로 H 또는 F이며,
    b 및 c는 독립적으로 0 또는 1이고,
    R3은 탄소수 1 내지 10의 알킬 그룹이며,
    L7은 H 또는 F이고,
    d는 0 또는 1이며,
    R4는 탄소수 1 내지 10의 알킬 그룹이고,
    환 D 및 E는 독립적으로 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹 또는 1,4-페닐렌 그룹이며,
    Z7및 Z8은 독립적으로 -COO-또는 공유결합이고,
    Z9는 -COO- 또는
    Figure pct00170
    이며,
    L8및 L9는 독립적으로 H 또는 F이고,
    X2는 F, OCF2H, OCFH, CF3, CF2H 또는 CFH2(단, X2가 OCF3, OCF2H, CF3, CF2H 또는 CFH2인 경우, L8및 L9는 H이다)이고,
    e, f 및 g는 독립적으로 0 또는 1이며,
    R5및 R6은 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬 그룹 또는 탄소수 2 내지10의 알케닐 그룹(여기서, 알킬 그룹 또는 알케닐 그룹 중의 메틸렌 그룹(-CH2-)은 산소원자(-O-)로 치환될 수 있으며, 단 2개 이상의 메틸렌 그룹이 산소원자로 연속적으로 치환되지는 않는다)이고,
    환 G는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹, 1,4-페닐렌 그룹 또는 피리미딘-2,5-디일 그룹이며,
    환 H는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹 또는 1,4-페닐렌 그룹이고,
    Z10은
    Figure pct00171
    또는 공유결합이며,
    Z11은 -COO- 또는 공유결합이고,
    R7및 R8은 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬 그룹 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐 그룹(여기서, 알킬 그룹 또는 알케닐 그룹 중의 메틸렌 그룹(-CH2-)은 산소원자(-O-)로 치환될 수 있으며, 단 2개 이상의 메틸렌 그룹이 산소원자로 연속적으로 치환되지는 않는다)이며,
    환 I는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹, 1,4-페닐렌 그룹 또는 피리미딘-2,5-디일 그룹이고,
    환 J는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹, 1,4-페닐렌 그룹(이 환에서 수소원자는 F로 치환될 수 있다) 또는 피리미딘-2,5-디일 그룹이며,
    환 K는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 그룹 또는 1,4-페닐렌 그룹이고,
    Z12및 Z14는 독립적으로 -COO-, -(CH2)2- 또는 공유결합이며,
    Z13은
    Figure pct00172
    또는 공유결합이고,
    h는 0 또는 1이다.
  15. 제1항 내지 제12항 중의 어느 한 항에서 정의한 액정 화합물 하나 이상을 제1성분으로서 함유하고, 제13항에서 정의한 화학식 2, 3 및 4의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 액정 화합물 하나 이상을 제2 성분 중의 일부로서 함유하며, 제14항에서 정의한 화학식 5, 6, 7, 8 및 9의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 액정 화합물 하나 이상을 제2 성분 중의 또다른 일부로서 함유하는 액정 조성물.
  16. 제13항 내지 제15항 중의 어느 한 항에서 정의한 액정 조성물을 포함하는 액정 표시소자.
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