KR101373675B1 - Polymerizable mesogens having improved photoreactive efficiency and polymerizable liquid crystal compositions containing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광개시제가 필요없는 중합성 메조겐 및 이를 포함하는 중합성 액정 조성물에 관한 것으로, 구체적으로 본 발명의 중합성 메조겐 화합물은 광반응성기로 메톡시 아크릴레이트를 도입함으로써 상대적으로 낮은 에너지에서 향상된 광반응 효율을 가지고, 비대칭 구조로 인해 호스트 액정과의 우수한 용해성을 가질 뿐만 아니라 광가교 후 선경사각의 안정성을 향상시키는 효과가 있으므로 중합성 액정 조성물 특히 고분자 안정화 배향 유형의 액정디스플레이용 중합성 액정 조성물로 유용하게 사용될 수 있다.The present invention relates to a polymerizable mesogen and a polymerizable liquid crystal composition comprising the same, and specifically, the polymerizable mesogen compound of the present invention is improved at relatively low energy by introducing methoxy acrylate into a photoreactive group. Polymeric liquid crystal composition, especially polymerizable liquid crystal display for liquid crystal display of polymer stabilization orientation type, because it has photoreaction efficiency and not only excellent solubility with host liquid crystal due to asymmetric structure, but also effect of improving stability of pretilt angle after photocrosslinking. It can be usefully used.
Description
본 발명은 광반응성기로 알파메톡시아크릴레이트기를 도입하여 광반응 효율이 향상된 중합성 메조겐 화합물 및 이를 포함하는 중합성 액정 조성물에 관한 것이다.
The present invention relates to a polymerizable mesogenic compound having an improved photoreaction efficiency by introducing an alpha methoxyacrylate group into a photoreactive group and a polymerizable liquid crystal composition comprising the same.
고도의 디지털화, 정보화가 가속화되면서 많은 IT(Information Technology) 기기들이 생활 속에서 이용되고 있으며 그를 위한 디스플레이 기술도 많은 발전을 하고 있다. 과거 사용되었던 전자 디스플레이 중 가장 대표적인 것은 TV나 컴퓨터 모니터 등에 사용되었던 CRT(Cathode Ray Tube)모니터이다. 그러나 CRT 모니터는 부피가 크고 중량이 무겁기 때문에 대형화와 휴대화에 어려움이 있고 소비전력이 높으며, 높은 구동전압으로 점차 다른 평판 디스플레이가 그 자리를 대체하고 있다.
As high-level digitization and informationization are accelerating, many information technology (IT) devices are being used in daily life, and display technology for them is also developing. Among the electronic displays that have been used in the past, CRT (Cathode Ray Tube) monitors, which have been used for TVs and computer monitors, are the most representative. CRT monitors, however, are bulky and heavy in weight, making them difficult to scale and port, have high power consumption, and are gradually replacing other flat panel displays with higher driving voltages.
CRT의 한계를 극복하기 위한 평판 디스플레이로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등이 대표적이며, 이중 현재 가장 보편적인 것이 LCD이다. 액정과 반도체 기술이 접목된 LCD는 얇고 가벼우며 소비전력이 낮은 장점으로 인해 현재 대형 TV(Television), PC(Personal Computer) 모니터, 각종 측정장치의 표시소자, PMP(Portable Multimedia Player) 또는 MP3(MPEG(Moving Picture Experts Group)-1 Audio Layer-3) 기기, 자동차의 내비게이션 장치, 휴대폰 등에 널리 응용되고 있다. 고품질의 대형 LCD를 구현하기 위해서는 광시야각, 고휘도, 높은 콘트라스트비 및 빠른 응답속도가 요구된다.
LCDs (flat panel displays), plasma display panels (PDPs), and organic light emitting diodes (OLEDs) are typical examples of flat panel displays for overcoming the limitations of CRT. LCDs that incorporate liquid crystal and semiconductor technologies are thin, light, and low in power consumption, and are currently being used in large TVs, personal computer monitors, display devices of various measurement devices, portable multimedia players (PMPs) (Moving Picture Experts Group) -1 Audio Layer-3) devices, navigation devices of automobiles, mobile phones and the like. In order to realize a high-quality large-sized LCD, a wide viewing angle, a high brightness, a high contrast ratio, and a fast response speed are required.
액정 디스플레이는 액정 셀 및 편광판을 가진다. 편광판은 보호 필름 및 편광막으로 이루어져 있고, 이는 폴리비닐알코올 필름으로 이루어지는 편광막을 요오드로 염색하고, 연신을 실시하여 양면을 보호 필름으로 적층하여 제조할 수 있다. 예를 들어, 투과형 LCD에서는, 상기 편광판을 액정 셀의 양측에 장착하고, 나아가서는 1 장 이상의 광학 이방성층을 갖는 광학 보상 시트를 배치하는 경우도 있다. 한편, 반사형 LCD에서는 반사판, 액정 셀, 1 장 이상의 광학 보상 시트, 및 편광판의 순서대로 배치한다. 액정 셀은 액정 분자, 그것을 봉입하기 위한 2 장의 기판 및 액정 분자에 전압을 가하기 위한 전극층으로 이루어진다.
The liquid crystal display has a liquid crystal cell and a polarizing plate. The polarizing plate is composed of a protective film and a polarizing film, which can be produced by dyeing a polarizing film made of a polyvinyl alcohol film with iodine, stretching, and laminating both sides with a protective film. For example, in a transmissive LCD, the polarizing plate may be mounted on both sides of the liquid crystal cell, and further, an optical compensation sheet having one or more optically anisotropic layers may be disposed. On the other hand, in a reflective LCD, a reflective plate, a liquid crystal cell, at least one optical compensation sheet, and a polarizing plate are arranged in this order. A liquid crystal cell is composed of a liquid crystal molecule, two substrates for sealing it, and an electrode layer for applying a voltage to the liquid crystal molecules.
액정 셀은 액정 분자의 배향 상태의 차이로 ON, OFF 표시를 하게 되고, 투과형 및 반사형 중 어느 것에도 적용할 수 있어, TN(Twisted nematic), IPS(in-Plane Switching), OCB(Optically Compensatory Bend), VA(Vertically Aligned), ECB(Electrically Controlled Birefringence), STN(Super Twisted Nematic) 등과 같은 다양한 유형의 액정디스플레이가 개발되고 있다. 또한, 이들 각각의 유형은 고유한 액정 배열을 하고 있으며, 고유한 광학 이방성을 갖고 있다. 따라서, 이들 액정 유형의 광학 이방성으로 인해 선형 편광된 빛의 광축의 변화를 보상하기 위해서는 다양한 광학 이방성의 보상 필름이 요구되고 있는 실정이다.
The liquid crystal cell displays ON and OFF due to the difference in the alignment state of the liquid crystal molecules, and can be applied to any of the transmissive type and the reflective type, and thus TN (Twisted nematic), IPS (in-plane switching), and OCB (Optically Compensatory). Various types of liquid crystal displays are being developed such as Bend, Vertically Aligned (VA), Electrically Controlled Birefringence (ECB), and Super Twisted Nematic (STN). In addition, each of these types has a unique liquid crystal arrangement and has a unique optical anisotropy. Therefore, a variety of optically anisotropic compensation films are required to compensate for changes in the optical axis of linearly polarized light due to the optical anisotropy of these liquid crystal types.
액정 양식의 광학 이방성을 보상하기 위하여 중합성기를 가지는 액정 화합물을 편광판이나 위상차판 등의 광학 소자에 응용할 수 있다. 이러한 광학 소자는 광학 이방성을 가지는 중합성 액정을 액정상태에서 중합하고 그 상태를 고정화함으로써 얻을 수 있고 상기 중합성 액정은 액정상태에서 적절한 배향 제어를 행한 뒤 배향상태를 유지하며 중합시킬 수 있다. 따라서, 액정 골격의 배향 상태를 호모지니어스 배향, 하이브리드 배향, 경사 배향, 호메오트로픽 배향, 트위스트 배향 등의 상태로 고정화하는 것에 의해 여러 가지의 광학 이방성을 가지는 중합체를 얻을 수 있다.
A liquid crystal compound having a polymerizable group can be applied to an optical element such as a polarizing plate or a retardation plate in order to compensate the optical anisotropy of the liquid crystal mode. Such an optical element can be obtained by polymerizing an optically anisotropic polymerizable liquid crystal in a liquid crystal state and immobilizing the state, and the polymerizable liquid crystal can be polymerized while keeping an aligned state after performing proper orientation control in a liquid crystal state. Therefore, a polymer having various optical anisotropy can be obtained by immobilizing the orientation state of the liquid crystal skeleton in a state of homogeneous orientation, hybrid orientation, oblique orientation, homeotropic orientation, twist orientation and the like.
상기 호모지니어스 배향을 가지는 중합체는 예를 들면 1/2 파장판, 1/4 파장판, 또는 다른 광학기능을 가지는 필름과 조합하여 사용할 수 있고, 하이브리드 배향을 가지는 중합체는 TN 유형의 액정디스플레이의 시야각 보상 판으로 응용할 수 있다. 또한, 호메오트로픽 배향을 가지는 중합체는 다른 광학기능을 가지는 필름과 조합하여 편광판의 시야각 특성을 개선할 수 있고, 광축의 방향이 nz 방향에 있고 광축 방향의 굴절률이 직교하는 방향의 굴절률보다 크면 굴절률 타원체에서는 포지티브 c-플레이트로 분류된다. 상기 포지티브 c-플레이트는 다른 광학기능을 가지는 필름과의 조합으로 수평 배향한 IPS 유형의 액정디스플레이의 광학 보상, 특히 편광판의 시야각 특성의 개선용에 응용할 수 있다.
The polymer having the homogeneous orientation can be used in combination with, for example, a half-wave plate, a quarter-wave plate, or a film having another optical function, and the polymer having a hybrid orientation can be used in a TN- It can be applied as a compensation plate. In addition, the polymer having homeotropic orientation can improve viewing angle characteristics of the polarizing plate by combining with films having other optical functions. If the direction of the optical axis is in the nz direction and the refractive index in the direction perpendicular to the optical axis direction is larger than the refractive index in the direction orthogonal to the optical axis direction, In the ellipsoid, it is classified as a positive c-plate. The positive c-plate can be applied to the optical compensation of an IPS-type liquid crystal display that is horizontally aligned in combination with a film having another optical function, in particular, for improving the viewing angle characteristics of a polarizing plate.
또한, 중합성기를 가지는 액정 화합물은 특히 현재 고급 모니터와 대형 TV 등에 널리 사용되고 있는 VA 유형의 액정 디스플레이 중 고분자 안정화 배향(PSA: Polymer Stabilized Aligned) 또는 고분자 안정화 수직배향(PS-VA: Polymer Stabilized-Vertical Aligned) 유형의 액정디스플레이에 이용할 수 있다.
In addition, the liquid crystal compound having a polymerizable group is a polymer stabilized alignment (PSA) or a polymer stabilized vertical alignment (PS-VA) among VA type liquid crystal displays, which are widely used in high-end monitors and large TVs. Aligned) can be used for liquid crystal display.
VA 유형의 액정 디스플레이의 액정 셀은 2개의 투명전극 사이에 일반적으로 음의 유전율 이방성을 갖는 호스트 액정을 포함하고 있으며, 전압이 인가되지 않은 off 상태에서는 이러한 액정 분자들은 전극 표면에 수직으로 배향된다. 반면, 전극에 전압을 인가한 on 상태에서 액정 분자는 전극 표면에 평행하게 배향된다. 이러한 전압 인가 유무에 따른 액정의 수직과 수평 배향 현상에 따라, 편광판을 통과한 백라이트에서 나온 빛의 개폐를 조절할 수 있다. 이와 같은 VA 유형의 액정 디스플레이의 경우 전극에 전압 인가시 평행하게 배향되는 방향성을 미리 정해 주지 않으면 응답 속도가 매우 큰 단점이 있다.
A liquid crystal cell of a VA type liquid crystal display includes a host liquid crystal having a generally negative dielectric anisotropy between two transparent electrodes, and in the OFF state in which no voltage is applied, these liquid crystal molecules are oriented perpendicular to the electrode surface. On the other hand, when the voltage is applied to the electrodes, the liquid crystal molecules are oriented parallel to the electrode surface. According to the vertical and horizontal alignment phenomenon of the liquid crystal depending on whether or not the voltage is applied, the opening and closing of the light emitted from the backlight passing through the polarizing plate can be controlled. In the case of such a VA type liquid crystal display, there is a disadvantage in that the response speed is very great if the direction that is oriented in parallel when the voltage is applied to the electrode is not determined in advance.
PSA 또는 PS-VA 유형은 액정 셀 내의 수직배향형 액정의 경사를 제어하기 위한 방법으로, 액정 셀 내에 호스트 액정과 함께 자외선에 의해 중합 가능한 메조겐 화합물을 섞어 주는 방식이다. 이때 사용하는 광 반응성 메조겐 화합물은 수직배향형 액정과 상호작용을 통해, 전극에 전압 인가시 호스트 액정이 눕는 방향으로 같이 움직여야 한다. 이렇게 경사를 유도한 후 광 조사를 통해 경화시켜 주고 나면 전압이 인가되지 않은 상태에서도 일정 경사를 유지하게 되고 다시 전압을 인가하게 되면 경사방향으로 호스트 액정이 빠르게 배향되어 고속 응답을 구현할 수 있게 된다.
The PSA or PS-VA type is a method for controlling the inclination of the vertically oriented liquid crystal in the liquid crystal cell. The PSA or PS-VA type mixes the mesogenic compound polymerizable by ultraviolet rays together with the host liquid crystal in the liquid crystal cell. In this case, the photoreactive mesogen compound used must move together in the direction in which the host liquid crystal lies when the voltage is applied to the electrode through interaction with the vertically aligned liquid crystal. If the voltage is applied, the host liquid crystal is rapidly aligned in the oblique direction, and a high-speed response can be realized.
종래, 특허문헌 1 - 3에는 PSA 또는 PS-VA 유형의 액정디스플레이용 중합성 메조겐 화합물은, 광 반응 효율이 낮아 중합되지 않고 남아 있는 미반응 단량체에 의한 전압유지율 저하 및 장기 신뢰성의 문제가 있었다. 광 반응기에 장파장에서의 흡수가 낮아 생기는 또 다른 문제는 중합을 위해 많은 노광량 요하는 것이다. 이러한 높은 에너지는 호스트 액정 및 반응성 메조겐 화합물의 구조 설계를 제한하는 요인이 되고 있다.
Conventionally, in Patent Documents 1 to 3, the polymerizable mesogenic compound for liquid crystal display of PSA or PS-VA type has low photoreaction efficiency and has a problem of lowering voltage holding ratio and long-term reliability due to unreacted monomer remaining without polymerization. . Another problem with low absorption at long wavelengths in the photoreactor is the large exposure requirement for polymerization. These high energies have become a limiting factor in the structural design of host liquid crystals and reactive mesogen compounds.
또한, 특허문헌 4에는 선경사를 갖도록 배향된 배향 기저 막과 하기 화학식으로 표시되는 중합된 메조겐을 갖는 배향 조절 막의 이중 층을 구비하는 배향막을 포함하는 액정 표시 장치가 개시되어 있다:Patent document 4 discloses a liquid crystal display device including an oriented base film oriented to have a line gradient and an orientation film having a double layer of alignment control film having a polymerized mesogen represented by the following formula:
P1 - A1 - (Z1 - A2)n - P2 P 1 -A 1- (Z 1 -A 2 ) n-P 2
상기 식에서, Where
P1 및 P2는 아크릴레이트, 메타크릴레이트 등에서 독립적으로 선택되고; P 1 and P 2 are independently selected from acrylate, methacrylate and the like;
A1 및 A2는 1,4-페닐렌 및 나프탈렌-2,6-다일 중에서 독립적으로 선택된다.
A 1 and A 2 are independently selected from 1,4-phenylene and naphthalene-2,6-diyl.
나아가, 특허문헌 5에는 하기 화학식으로 표시되는 신규 메조겐 화합물이 개시되어 있다:Further, Patent Document 5 discloses a new mesogen compound represented by the following formula:
상기 식에서, Where
X는 , 등으로부터 선택된다.
X is , And the like.
또한, 특허문헌 6에는 하기 화학식으로 표시되는 중합성 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 고분자 안정화 액정 조성물이 개시되어 있다:In addition, Patent Document 6 discloses a polymer stabilized liquid crystal composition characterized by containing a polymerizable compound represented by the following formula:
.
.
나아가, 특허문헌 7에는 본 발명은 하기 화학식을 갖는 화합물을 제공한다:Furthermore, Patent Document 7 provides a compound having the following formula:
.
.
그러나 살펴본 바와 같이, 아직까지 광반응성기로 메톡시아크릴레이트를 도입하여 광반응 효율이 향상된 중합성 메조겐 화합물 및 이를 포함하는 중합성 액정 조성물에 관한 발명은 보고된 바 없다.
As described above, however, there has been no report on the polymerizable mesogen compound and the polymerizable liquid crystal composition including the same, by introducing methoxy acrylate into the photoreactive group, thereby improving the photoreaction efficiency.
PSA 또는 PS-VA 유형의 액정 디스플레이에 사용되는 중합성 메조겐 화합물은 광반응 효율이 높아야 할 뿐만 아니라 호스트 액정과의 혼합을 통해 액정 셀을 제작하기 때문에 호스트 액정과의 용해도 역시 높아야 한다. 나아가 호스트 액정이 눕는 방향으로 기울어진 메조겐 화합물의 선경사각에 안정성을 부여할 수 있도록 적절한 코어가 필요하다.
The polymerizable mesogen compound used in the PSA or PS-VA type liquid crystal display must not only have high photoreaction efficiency but also have high solubility with the host liquid crystal because the liquid crystal cell is prepared by mixing with the host liquid crystal. Furthermore, an appropriate core is required to provide stability to the pretilt angle of the mesogen compound inclined in the lying direction of the host liquid crystal.
이에, 본 발명자는 광반응 효율이 높은 메조겐 화합물에 대한 관심을 가지고 연구를 진행하던 중, 본 발명의 광반응성기로 메톡시아크릴레이트기를 도입한 중합성 메조겐 화합물이 높은 광반응 효율로 중합이 가능하고, 비대칭 구조로 인해 호스트 액정과의 우수한 용해성을 가질 뿐만 아니라 광가교 후 선경사각의 안정성을 향상시키는 효과가 있으므로 고분자 안정화 배향 유형의 액정디스플레이용 중합성 액정 조성물로 유용하게 사용될 수 있음을 밝힘으로써 본 발명을 완성하였다.
Accordingly, the present inventors have been researching with interest for mesogen compounds having high photoreaction efficiency, and the polymerizable mesogen compound incorporating a methoxyacrylate group into the photoreactive group of the present invention has high polymerization efficiency. It is possible to use it as a polymerizable liquid crystal composition for liquid crystal display of polymer stabilized alignment type because it has the effect of improving the stability of the pretilt angle after optical crosslinking. The present invention has been completed.
본 발명의 목적은 광반응 효율이 향상된 중합성 메조겐 화합물을 제공하는 데 있다.
An object of the present invention is to provide a polymerizable mesogenic compound having improved photoreaction efficiency.
또한, 본 발명의 목적은 상기 화합물을 포함하는 중합성 액정 조성물을 제공하는 데 있다.
Moreover, the objective of this invention is providing the polymeric liquid crystal composition containing the said compound.
나아가, 본 발명의 목적은 상기 중합성 액정 조성물을 포함하는 액정층을 구비하는 고분자 안정화 배향 액정디스플레이를 제공하는 데 있다.
Furthermore, it is an object of the present invention to provide a polymer stabilized alignment liquid crystal display having a liquid crystal layer containing the polymerizable liquid crystal composition.
상기 목적을 달성하기 위하여, In order to achieve the above object,
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 중합성 메조겐 화합물을 제공한다:The present invention provides a polymerizable mesogenic compound represented by Formula 1 below:
[화학식 1][Chemical Formula 1]
(상기 화학식 1에 있어서,(In the formula 1,
A 및 X는 본 명세서에서 기재한 바와 같다).
A and X are as described herein).
또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 중합성 메조겐 화합물을 포함하는 중합성 액정 조성물을 제공한다.
In addition, the present invention provides a polymerizable liquid crystal composition comprising a polymerizable mesogen compound represented by Chemical Formula 1.
나아가, 본 발명의 상기 중합성 액정 조성물을 포함하는 액정층을 구비하는 고분자 안정화 배향 액정디스플레이를 제공한다.
Furthermore, the polymer stabilized orientation liquid crystal display provided with the liquid crystal layer containing the said polymeric liquid crystal composition of this invention is provided.
본 발명의 중합성 메조겐 화합물은 광반응성기로 메톡시아크릴레이트를 도입함으로써 상대적으로 낮은 에너지에서 향상된 광반응 효율을 가지고, 비대칭 구조로 인해 호스트 액정과의 우수한 용해성을 가질 뿐만 아니라 광가교 후 선경사각의 안정성을 향상시키는 효과가 있으므로 중합성 액정 조성물 특히 고분자 안정화 배향 유형의 액정디스플레이용 중합성 액정 조성물로 유용하게 사용될 수 있다.
The polymerizable mesogenic compound of the present invention has improved photoreaction efficiency at relatively low energy by introducing methoxyacrylate as a photoreactive group, and has a good solubility with a host liquid crystal due to the asymmetric structure, as well as the pretilt angle after photocrosslinking. Since there is an effect of improving the stability of the polymerizable liquid crystal composition, in particular, it can be usefully used as the polymerizable liquid crystal composition for liquid crystal display of the polymer stabilized alignment type.
도 1은 본 발명의 메톡시아크릴레이트기가 도입된 중합성 메조겐의 우수한 광반응 효율을 확인하기 위하여, 실시예 6 및 비교예 1의 화합물에 대하여, 광경화 정도를 계산하여 그 결과를 나타낸 그래프이다.Figure 1 is a graph showing the results of calculating the degree of photocuring for the compound of Example 6 and Comparative Example 1, in order to confirm the excellent photoreaction efficiency of the polymerizable mesogen introduced methoxyacrylate group of the present invention to be.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 중합성 메조겐 화합물을 제공한다:The present invention provides a polymerizable mesogenic compound represented by Formula 1 below:
[화학식 1][Chemical Formula 1]
상기 화학식 1에 있어서, In Formula 1,
X는 O, NH 또는 S 이고;X is O, NH or S;
A는 , , 또는 이며, A is , , or Lt;
상기 A에 있어서,In the A,
R은 H, -R', -C(=O)-R', -C(=O)-Ar-O-R' 및 -C(=O)-Ar-NH-R'로부터 선택되는 어느 하나이고;R is any one selected from H, -R ', -C (= 0) -R', -C (= 0) -Ar-O-R 'and -C (= 0) -Ar-NH-R';
R'은 C1 - C20의 직쇄 또는 측쇄의 알킬렌기이고;R 'is a C 1 -C 20 straight or branched alkylene group;
Ar는 C5 - C30의 단일고리, 이중고리 또는 삼중고리의 아릴렌기이고; Ar is a C 5 -C 30 monocyclic, bicyclic or tricyclic arylene group;
L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7, L8, L9 및 L10은 독립적으로 수소, 할로겐 원자, C1 - C4의 직쇄 또는 측쇄의 알킬기 및 C1 - C4의 직쇄 또는 측쇄의 할로알킬기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나이고; L 1 , L 2 , L 3 , L 4 , L 5 , L 6 , L 7 , L 8 , L 9 and L 10 are independently hydrogen, a halogen atom, a C 1 -C 4 straight or branched alkyl group and C Any one selected from the group consisting of 1 -C 4 straight or branched haloalkyl groups;
n은 1 - 3의 정수이다.
n is an integer of 1 to 3;
바람직하게는, 상기 화학식 1로 표시되는 중합성 메조겐 화합물에 있어서, R`는 C1 - C10의 직쇄 또는 측쇄의 알킬렌기이고, Ar은 C1 - C5의 단일고리의 아릴렌기이다.
Preferably, in the polymerizable mesogen compound represented by Formula 1, R ′ is a C 1 -C 10 linear or branched alkylene group, and Ar is a C 1 -C 5 monocyclic arylene group.
더욱 바람직하게는, 상기 화학식 1로 표시되는 중합성 메조겐 화합물은 화기 화학식 2 - 9로 표시되는 화합물 중 어느 하나이다:More preferably, the polymerizable mesogenic compound represented by Chemical Formula 1 is any one of the compounds represented by Chemical Formulas 2-9:
[화학식 2](2)
[화학식 3](3)
[화학식 4][Chemical Formula 4]
[화학식 5][Chemical Formula 5]
[화학식 6][Chemical Formula 6]
[화학식 7][Formula 7]
[화학식 8][Formula 8]
[화학식 9][Chemical Formula 9]
화학식 2 - 9에 있어서,In Formula 2-9,
X는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
X is the same as defined in the above formula (1).
또한 본 발명은 하기 반응식 1에 나타난 바와 같이,In addition, the present invention as shown in Scheme 1,
화학식 10의 화합물과 화학식 11의 화합물을 유기 용매, 축합 시약 및 염기 촉매 하에서 반응시켜 화학식 1의 화합물을 제조하는 단계를 포함하는 화학식 1로 표시되는 중합성 메조겐 화합물의 제조방법을 제공한다:There is provided a process for preparing the polymerizable mesogenic compound represented by Formula 1 comprising reacting a compound of
[반응식 1][Reaction Scheme 1]
반응식 1에서,In Scheme 1,
X 및 A는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
X and A are as defined in the above formula (1).
구체적으로, 본 발명의 상기 화학식 1로 표시되는 중합성 메조겐 화합물의 제조방법에 있어서, 상기 화학식 10 및 화학식 11의 화합물의 반응은 통상의 유기 용매 하에서 수행될 수 있다. 상기 유기 용매는 각 반응물질을 잘 용해할 수 있는 유기 용매라면 제한 없이 선택하여 사용할 수 있고, 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있음 바람직하게는 디클로로메탄을 사용할 수 있다.
Specifically, in the method for producing a polymerizable mesogenic compound represented by Chemical Formula 1 of the present invention, the reaction of the compounds of
또한, 본 발명의 상기 화학식 1로 표시되는 중합성 메조겐 화합물의 제조방법에 있어서, 화학식 10의 화합물과 화학식 11의 화합물의 반응은 두 분자에서 물을 제거하는 축합반응이며, 축합 시약 하에서 수행될 수 있다. 상기 축합 시약은 에틸렌디클로라이드(EDC) 또는 디시클로헥실카르보디이미드(DCC)를 사용하는 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않는다.
In addition, in the method for preparing a polymerizable mesogen compound represented by Chemical Formula 1 of the present invention, the reaction of the compound of
나아가, 본 발명의 상기 화학식 1로 표시되는 중합성 메조겐 화합물의 제조방법에 있어서, 반응 활성을 향상시키거나, 반응 속도를 향상시키기 위하여 필요에 따라 촉매를 더 첨가하여 반응시킬 수 있다. 상기 촉매는 반응 활성 또는 반응 속도를 향상시킬 수 있는 촉매라면 종래의 어떤 촉매를 이용하여도 무방하다. 생성물을 고수율로 얻기 위해서 바람직하게는 전이금속계 촉매, 아민계 촉매 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 N-히드록시벤조트리아졸(HOBt) 또는 디메틸아미노피리딘(DMAP)를 사용할 수 있다. 수득한 생성물은 종래의 정제방법에 의해 불순물을 제거하여 순도를 조절할 수 있으며, 바람직하게는 크로마토그래피법을 이용할 수 있다.
Furthermore, in the method for producing the polymerizable mesogen compound represented by Chemical Formula 1 of the present invention, a catalyst may be further added as needed to improve the reaction activity or improve the reaction rate. The catalyst may be any conventional catalyst as long as it is capable of improving reaction activity or reaction rate. In order to obtain the product in high yield, a transition metal catalyst, an amine catalyst or a mixture thereof may be preferably used, and more preferably, N-hydroxybenzotriazole (HOBt) or dimethylaminopyridine (DMAP) may be used. have. The obtained product can be adjusted by removing impurities by the conventional purification method, preferably chromatographic method.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 중합성 메조겐 화합물을 포함하는 중합성 액정 조성물을 제공한다.
In addition, the present invention provides a polymerizable liquid crystal composition comprising a polymerizable mesogen compound represented by Chemical Formula 1.
나아가, 본 발명은 상기 중합성 액정 조성물을 포함하는 액정층을 구비하는 고분자 안정화 배향 액정디스플레이를 제공한다. 바람직하게는 상기 액정 디스플레이는 수직 배향 유형(VA-MODE) 액정 디스플레이이다.
Furthermore, this invention provides the polymer stabilized orientation liquid crystal display provided with the liquid crystal layer containing the said polymeric liquid crystal composition. Preferably the liquid crystal display is a vertical alignment type (VA-MODE) liquid crystal display.
실험예 1을 참조하면, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 광반응성기로 메톡시아크릴레이트기를 도입한 중합성 메조겐 화합물은 수직 배향 유형의 호스트 액정과의 용해도가 우수함을 확인할 수 있다. 고분자 안정화 배향 유형의 액정 디스플레이는 액정의 경사를 제어하기 위해서, 액정 셀 내에 호스트 액정과 함께 자외선에 의해 중합 가능한 메조겐 화합물을 섞어 주는 방식이기 때문에, 호스트 액정과의 용해도가 우수한 본 발명의 중합성 메조겐 화합물은 고분자 안정화 배향 유형의 액정디스플레이용 중합성 액정 조성물로 유용하게 사용될 수 있다.
Referring to Experimental Example 1, it can be seen that the polymerizable mesogen compound introduced with the methoxyacrylate group as the photoreactive group represented by the general formula (1) of the present invention has excellent solubility with the host liquid crystal in the vertical alignment type. In order to control the inclination of the liquid crystal, the liquid crystal display of the polymer stabilization orientation type is a system in which a mesogen compound polymerizable by ultraviolet rays is mixed with a host liquid crystal in a liquid crystal cell. Therefore, The mesogen compound can be usefully used as a polymerizable liquid crystal composition for a liquid crystal display of a polymer stabilization orientation type.
실험예 2을 참조하면, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 광반응성기로 메톡시아크릴레이트기를 도입한 중합성 메조겐 화합물은 광반응 효율이 높기 때문에 남아 있는 미반응 단량체에 의한 전압유지율 저하 및 장기 신뢰성의 문제를 극복할 수 있고, 중합을 위해 많은 노광량을 요구하지 않기 때문에 높은 에너지로 인한 호스트 액정 및 반응성 메조겐 구조 설계를 제한하지 않는다. 따라서, 본 발명의 중합성 메조겐 화합물은 고분자 안정화 배향 액정디스플레이의 중합성 액정 조성물로 유용하게 사용될 수 있다.
Referring to Experimental Example 2, the polymerizable mesogen compound in which the methoxyacrylate group is introduced into the photoreactive group represented by the general formula (1) of the present invention has high photoreaction efficiency and thus lowers voltage retention and long-term reliability due to remaining unreacted monomers. It does not limit the host liquid crystal and reactive mesogen structure design due to high energy since it can overcome the problem of and does not require a large exposure dose for polymerization. Therefore, the polymerizable mesogenic compound of the present invention can be usefully used as the polymerizable liquid crystal composition of the polymer stabilized alignment liquid crystal display.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 더욱 상세하게 설명한다. 단 하기의 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Experimental Examples. However, the following Examples and Experimental Examples are merely illustrative of the present invention, and the content of the present invention is not limited to the following Examples and Experimental Examples.
<< 실시예Example 1> 4,4`- 1> 4,4`- 비스(알파메톡시아크릴로일옥시)바이페닐Bis (alphamethoxyacryloyloxy) biphenyl 합성 synthesis
알파메톡시아크릴Alphamethoxyacrylic 산의 합성 Acid synthesis
메틸-2,2-디메톡시프로피오네이트 (25 g, 0.16 mol)와 p-톨루엔설폰산 모노히드레이트 0.5 g을 140 oC에서 환류한다. 2 시간 후 온도를 190 oC로 올려 메탄올을 제외한 나머지 부분을 얻는다 (14.5 g, 74 %). 2-메톡시아크릴레이트 14.5 g을 메탄올 120 ml와 물 12 ml에 묽혀 수산화칼륨 8.5 g을 넣어 6 시간 환류한다. 온도를 0 oC로 낮춰 10% 염산으로 pH를 2 - 3 으로 맞춘다. 30 분 후 초산에틸 및 물로 추출하여 노란색 오일 화합물, 알파메톡시아크릴 산 (10 g, 78 %)을 얻었다. :Methyl-2,2-dimethoxypropionate (25 g, 0.16 mol) and 0.5 g of p -toluenesulfonic acid monohydrate are refluxed at 140 ° C. After 2 hours the temperature is raised to 190 ° C. to obtain the remainder except methanol (14.5 g, 74%). 14.5 g of 2-methoxyacrylate was diluted in 120 ml of methanol and 12 ml of water, and 8.5 g of potassium hydroxide was added to reflux for 6 hours. Lower the temperature to 0 o C and adjust the pH to 2-3 with 10% hydrochloric acid. After 30 minutes, the mixture was extracted with ethyl acetate and water to obtain a yellow oil compound, alphamethoxyacrylic acid (10 g, 78%). :
1H NMR (CDCl3, 300MHz) 10.42 (s, 1H, COOH), 5.49-5.48 (d, 1H, CH2), 4.74-4.73 (s, 1H, CH2), 3.66 (s, 3H, OCH3); MS m/z 102(M+) 1 H NMR (CDCl 3 , 300 MHz) 10.42 (s, 1H, COOH), 5.49-5.48 (d, 1H, CH 2 ), 4.74-4.73 (s, 1H, CH 2 ), 3.66 (s, 3H, OCH 3 ); MS m / z 102 (M + )
4,4`-4,4 ' 비스(알파메톡시아크릴로일옥시)바이페닐Bis (alphamethoxyacryloyloxy) biphenyl 합성 synthesis
4,4’-디하이드록시바이페닐 (3 g, 16.1 mmol), 1-히드록시벤조트리아졸 (9.6 g, 70.9 mmol) 및 알파메톡시아크릴 산 (7.7 g, 64.4 mmol)을 디클로로메탄 200 ml와 트리에틸아민 22 ml에 묽힌 후 교반한다. 20 분 후 EDC (8.6 g, 70.9 mmol)를 적가한다. 24 시간 후 디클로로메탄 및 소금물로 부생성물을 제거한다. 관 크로마토그래피 (헥산 / 초산 에틸 = 3/1)로 분리하여 흰색 고체, 4,4`-비스(알파메톡시아크릴로일옥시)바이페닐 (0.5 g, 9 %)을 얻었다:200 ml of dichloromethane with 4,4'-dihydroxybiphenyl (3 g, 16.1 mmol), 1-hydroxybenzotriazole (9.6 g, 70.9 mmol) and alphamethoxyacrylic acid (7.7 g, 64.4 mmol) And diluted with 22 ml of triethylamine and stirred. After 20 minutes EDC (8.6 g, 70.9 mmol) is added dropwise. After 24 hours the byproducts are removed with dichloromethane and brine. Separation by column chromatography (hexane / ethyl acetate = 3/1) gave a white solid, 4,4′-bis (alphamethoxyacryloyloxy) biphenyl (0.5 g, 9%):
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ 7.60-7.55 (m, 2H, ArH), 7.23-7.19 (m, 2H, ArH), 5.60-5.59 (m, 1H, =CH2), 4.82-4.81 (m, 1H, =CH2), 3.74 (s, 3H, OCH3); MS m/z 354 (M+)
1 H NMR (CDCl 3 , 300 MHz) δ 7.60-7.55 (m, 2H, ArH), 7.23-7.19 (m, 2H, ArH), 5.60-5.59 (m, 1H, = CH 2 ), 4.82-4.81 (m , 1H, = CH 2 ), 3.74 (s, 3H, OCH 3 ); MS m / z 354 (M + )
<< 실시예Example 2> 4,4``- 2> 4,4``- 비스(알파메톡시아크릴로일옥시)터어페닐Bis (alphamethoxyacryloyloxy) terphenyl 합성 synthesis
4,4``-4,4``- 디메톡시터어페닐의Dimethoxydaphthalene 합성 synthesis
디브로모벤젠 (1.0 g, 4.2 mmol)을 자일렌 (120 ml)에 녹인 후 2 M 탄산 칼륨 수용액 (5.3 ml)과 17 ml의 에탄올에 녹인 메톡시페닐보로닉 산 1.6 g (10.5 mmol)을 순서대로 넣고 30분 후 Pd(PPh3)4 (0.97g, 4.4 mmol)을 넣고 100 oC로 온도를 올린 후 24 시간 교반하였다. 실온으로 낮춘 반응혼합물을 과량의 물에 부어 반응을 종료하고 여과 후 고체를 증류수, 디클로로메탄 및 메탄올로 3회 씻은 후 건조하여 흰색 고체, 4,4``-디메톡시터어페닐 (0.9 g, 75 %)을 얻었다:Dibromobenzene (1.0 g, 4.2 mmol) dissolved in xylene (120 ml), followed by 1.6 g (10.5 mmol) of methoxyphenylboronic acid dissolved in 2 M aqueous potassium carbonate solution (5.3 ml) and 17 ml of ethanol. Put in order and after 30 minutes Pd (PPh 3 ) 4 (0.97g, 4.4 mmol) was added to raise the temperature to 100 o C and stirred for 24 hours. The reaction mixture lowered to room temperature was poured into excess water to terminate the reaction. After filtration, the solid was washed three times with distilled water, dichloromethane and methanol and dried to give a white solid, 4,4``-dimethoxyterphenyl (0.9 g, 75%) was obtained:
1H NMR (300 MHz, DMSO-d6) δ 7.68 (4H, s), 7.67 (4H, d), 7.05 (4H, d), 3.80 (6H, s); MS (EI) m/z = 290.1 (M+).
1 H NMR (300 MHz, DMSO- d 6)? 7.68 (4H, s), 7.67 (4H, d), 7.05 (4H, d), 3.80 (6H, s); MS (EI) m / z = 290.1 (M < + >).
4,4``-4,4``- 디하이드록시터어페닐의Dihydroxydaphthalene 합성 synthesis
4,4`-디메톡시터어페닐 (1.0 g, 3.4 mmol)을 디클로로메탄 (50 ml)에 녹인 후 -78 ℃로 온도를 낮춘 후 BBr3(Boron tribromide) (1.7 ml,17.2 mmol)를 10 ml의 디클로로메탄에 희석 후 적가하였다. 이후 반응 온도를 실온으로 올린 후 10 시간 동안 교반하였다. 반응혼합물을 과량의 물에 부어 반응을 종료하고 여과 후 고체를 증류수 및 디클로로메탄으로 3 회 씻은 후 건조하여 흰색 고체, 4,4``-디하이드록시터어페닐(0.7 g, 79 %)을 얻었다: Dissolve 4,4`-dimethoxyterphenyl (1.0 g, 3.4 mmol) in dichloromethane (50 ml), lower the temperature to -78 ° C and then add BBr 3 (Boron tribromide) (1.7 ml, 17.2 mmol) to 10 After dilution in ml of dichloromethane was added dropwise. Then, the reaction temperature was raised to room temperature and stirred for 10 hours. The reaction mixture was poured into excess water to terminate the reaction. After filtration, the solid was washed three times with distilled water and dichloromethane and dried to give a white solid, 4,4``-dihydroxyterphenyl (0.7 g, 79%). Got:
1H NMR (300MHz, CD3OD+DMSO-d6) δ 7.57 (4H, s), 7.50 (4H, d), 6.86 (4H, d); MS (EI) m/z = 262.1 (M+).
1 H NMR (300 MHz, CD 3 OD + DMSO-d 6)? 7.57 (4H, s), 7.50 (4H, d), 6.86 (4H, d); MS (EI) m / z = 262.1 (M < + >).
4,4``-4,4``- 비스(알파메톡시아크릴로일옥시)터어페닐의Of bis (alphamethoxyacryloyloxy) terphenyl 합성 synthesis
4,4`-디하이드록시터어페닐 (3 g, 11.4 mmol), 1-하이드록시벤조트리아졸 (6.8 g, 50.3 mmol) 및 알파메톡시아크릴 산 (5.5 g, 45.8 mmol)을 디클로로메탄 200 ml와 트리에틸아민 22 ml에 묽힌 후 교반한다. 20 분 후 EDC (9.7g, 50.3mmol)을 적가한다. 24시간 후 디클로로메탄, 소금물로 부생성물을 제거한다. 관 크로마토그래피 (헥산 / 초산 에틸 = 3/1, 디클로로메탄 / 메탄올 = 15/1)로 분리하여 흰색 고체, 4,4``-비스(알파메톡시아크릴로일옥시)터어페닐 (0.49 g, 10 %)을 얻었다:4,4′-dihydroxyterphenyl (3 g, 11.4 mmol), 1-hydroxybenzotriazole (6.8 g, 50.3 mmol) and alphamethoxyacrylic acid (5.5 g, 45.8 mmol) were converted to dichloromethane 200 Dilute in 22 ml of triethylamine and stir. After 20 minutes, EDC (9.7 g, 50.3 mmol) is added dropwise. After 24 hours, the by-products are removed with dichloromethane and brine. Separated by column chromatography (hexane / ethyl acetate = 3/1, dichloromethane / methanol = 15/1) to give a white solid, 4,4 ''-bis (alphamethoxyacryloyloxy) terphenyl (0.49 g, 10%) was obtained:
1H NMR (300 MHz, DMSO-d6) δ 7.68 (4H, s), 7.67 (4H, d), 7.05 (4H, d), 5.63-5.62 (d, 2H, =CH2), 4.84-4.83 (d, 2H, =CH2), 3.76 (s, 6H, OCH3); MS (EI) m/z = 430 (M+).
1 H NMR (300 MHz, DMSO-d6) δ 7.68 (4H, s), 7.67 (4H, d), 7.05 (4H, d), 5.63-5.62 (d, 2H, = CH 2 ), 4.84-4.83 (d , 2H, = CH 2 ), 3.76 (s, 6H, OCH 3 ); MS (EI) m / z = 430 (M < + >).
<< 실시예Example 3> 2,6- 3> 2,6- 비스(알파메톡시아크릴로일옥시)나프탈렌Bis (alphamethoxyacryloyloxy) naphthalene 합성 synthesis
2,6-나프탈렌다이올 (1 g, 6.2 mmol), 4-(디메틸아미노)피리딘 (3.4 g, 27.5 mmol) 및 알파메톡시아크릴 산 (1.9 g, 18.7 mmol)을 디클로로메탄 100 ml와 DMF 20 ml에 묽힌 후 교반한다. 20 분 후 DCC (5.7 g, 27.5 mmol)을 적가한다. 24 시간 후 부생성물을 필터 후 용매를 제거한다. 헥산/초산 에틸 = 3/1에 실리카 겔 칼럼으로 분리하여 흰색 고체, 2,6-비스(알파메톡시아크릴로일옥시)나프탈렌 (0.56 g, Yield 27 %)을 얻었다:2,6-naphthalenediol (1 g, 6.2 mmol), 4- (dimethylamino) pyridine (3.4 g, 27.5 mmol) and alphamethoxyacrylic acid (1.9 g, 18.7 mmol) were added with 100 ml of dichloromethane and
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ = 7.85-7.82 (d, 2H, ArH), 7.64-7.63 (m, 2H, ArH), 7.32-7.29 (dd, 2H, ArH), 5.63-5.62 (d, 2H, =CH2), 4.84-4.83 (d, 2H, =CH2), 3.76 (s, 3H, OCH3); MS m/z 328(M+)
1 H NMR (CDCl 3 , 300 MHz) δ = 7.85-7.82 (d, 2H, ArH), 7.64-7.63 (m, 2H, ArH), 7.32-7.29 (dd, 2H, ArH), 5.63-5.62 (d, 2H, = CH 2 ), 4.84-4.83 (d, 2H, = CH 2 ), 3.76 (s, 3H, OCH 3 ); MS m / z 328 (M + )
<< 실시예Example 4> 2,5-비스(4- 4> 2,5-bis (4- 알파메톡시아크릴로일옥시페닐Alphamethoxyacryloyloxyphenyl )싸이오펜 합성Thiophene synthesis
2,5-2,5- 비스(4-메톡시페닐)싸이오펜의Of bis (4-methoxyphenyl) thiophene 합성 synthesis
디브로모싸이오펜 (5.3 g, 21.9 mmol)을 자이렌 (120 ml)에 녹인 후 2 M K2CO3(25ml)와 80 ml의 에탄올에 녹인 메톡시페닐 브로닉 산 10.0 g (65.7 mmol)을 순서대로 넣고 30 분 동안 탈가스화한 후 Pd(PPh3) 45.1g (4.4mmol)을 넣고 100 ℃로 온도를 올린 후 24 시간 교반하였다. 온도를 실온으로 낮춘 반응혼합물을 과량의 물에 부어 반응을 종료하고 여과 후 고체를 증류수와 디클로로메탄 및 에탄올로 3 회 씻은 후 건조하여 연한 연두색 고체, 2,5-비스(4-메톡시페닐)싸이오펜 (6.0 g, 93 %)를 얻었다: Dibromothiophene (5.3 g, 21.9 mmol) was dissolved in xylene (120 ml) and then 10.0 g (65.7 mmol) of methoxyphenyl bronic acid dissolved in 2 MK 2 CO 3 (25 ml) and 80 ml ethanol. After degassing for 30 minutes, 45.1g (4.4mmol) of Pd (PPh3) was added thereto, and the temperature was raised to 100 ° C and stirred for 24 hours. The reaction mixture was cooled to room temperature and poured into excess water to terminate the reaction. After filtration, the solid was washed three times with distilled water, dichloromethane and ethanol, and dried to give a pale yellow green solid, 2,5-bis (4-methoxyphenyl). Thiophene (6.0 g, 93%) was obtained:
1H NMR (300 MHz, DMSO-d6) δ 7.61 (4H, d), 7.36 (2H, s), 7.01 (4H, d), 3.79 (6H, s); MS (EI) m/z = 296.1 (M+).
D), 7.36 (2H, s), 7.01 (4H, d), 3.79 (6H, s); MS (EI) m / z = 296.1 (M < + >).
2,5-2,5- 비스(4-하이드록시페닐)싸이오펜의Of bis (4-hydroxyphenyl) thiophene 합성 synthesis
2,5-비스(4-메톡시페닐)싸이오펜 (6.0 g, 20.3 mmol)을 디클로로메탄 (200 ml)에 녹인 후 -78 ℃로 온도를 낮춘 후 BBr3 (9.8ml,101.3mmol)를 30 ml의 디클로로메탄에 희석 후 적가하였다. 이후 반응 온도를 실온으로 올린 후 10 시간 동안 교반하였다. 반응혼합물을 과량의 물에 부어 반응을 종료하고 여과 후 고체를 디클로로메탄으로 여러 차례 씻은 후 건조하여 갈색 고체, 2,5-비스(4-하이드록시페닐)싸이오펜(5.1 g, 94 %)를 얻었다:Dissolve 2,5-bis (4-methoxyphenyl) thiophene (6.0 g, 20.3 mmol) in dichloromethane (200 ml), lower the temperature to -78 ° C, and 30 ml of BBr3 (9.8 ml, 101.3 mmol). It was added dropwise after dilution with dichloromethane. The reaction temperature was then raised to room temperature and stirred for 10 hours. The reaction mixture was poured into excess water to terminate the reaction. After filtration, the solid was washed several times with dichloromethane and dried to obtain brown solid, 2,5-bis (4-hydroxyphenyl) thiophene (5.1 g, 94%). Got:
1H NMR (300MHz, CD3OD+DMSO-d6) δ 7.40 (4H, d), 7.08 (2H, s), 6.75 (4H, d); MS (EI) m/z = 268.5 (M+).
1 H NMR (300 MHz, CD 3 OD + DMSO-d 6)? 7.40 (4H, d), 7.08 (2H, s), 6.75 (4H, d); MS (EI) m / z = 268.5 (M < + >).
2,5-비스[(4-(2-2,5-bis [(4- (2- 메톡시아크릴로일Methoxyacryloyl )) 페닐Phenyl )])] 싸이오펜의Thiophene 합성 synthesis
4,4'-(싸이오펜-2,5-다일)디페놀 (1.5g, 5.6 mmol), 4-(디메틸아미노)피리딘 (3.0 g, 24.6 mmol) 및 알파메톡시아크릴 산 (2.3 g, 22.4 mmol)을 디클로로메탄 100 ml와 DMF 20 ml에 묽힌 후 교반한다. 20분 후 DCC (5.0 g, 24.6 mmol)을 적가한다. 24시간 후 부생성물을 필터 후 용매를 제거한다. 헥산/초산 에틸 = 3/1에 실리카 겔 칼럼으로 분리하여 흰색 고체, 2,5-비스[(4-(2-메톡시아크릴로일)페닐)]싸이오펜 (0.1 g, 4 %)을 얻었다:4,4 '-(thiophene-2,5-diyl) diphenol (1.5 g, 5.6 mmol), 4- (dimethylamino) pyridine (3.0 g, 24.6 mmol) and alphamethoxyacrylic acid (2.3 g, 22.4 mmol) is diluted in 100 ml of dichloromethane and 20 ml of DMF and stirred. After 20 minutes, DCC (5.0 g, 24.6 mmol) is added dropwise. After 24 hours, filter the by-product and remove the solvent. Hexane / ethyl acetate = 3/1 separated by silica gel column to give a white solid, 2,5-bis [(4- (2-methoxyacryloyl) phenyl)] thiophene (0.1 g, 4%) :
1H NMR (Acetone-d6, 300MHz) δ = 7.77-7.74 (m, 2H, ArH), 7.56 (s, 1H, ArH), 7.29-7.26 (m, 2H, ArH), 5.51-5.50 (d, 1H, =CH2), 5.02-5.01 (d, 1H,= CH2), 3.68 (s, 3H, OCH3); MS m/z 436(M+)
1 H NMR (Acetone-d 6 , 300 MHz) δ = 7.77-7.74 (m, 2H, ArH), 7.56 (s, 1H, ArH), 7.29-7.26 (m, 2H, ArH), 5.51-5.50 (d, 1H, = CH 2 ), 5.02-5.01 (d, 1H, = CH 2 ), 3.68 (s, 3H, OCH 3 ); MS m / z 436 (M + )
<< 실시예Example 5> 2-(4- 5 > 2- (4- 알파메톡시아크릴로일옥시페닐Alphamethoxyacryloyloxyphenyl )-7-) -7- 알파메톡시아크릴로일옥시Alphamethoxyacryloyloxy 카바졸의Carbazole 합성 synthesis
2-(4-하이드록시페닐)-7-하이드록시카바졸 (crude 2 g, 7.2 mmol), 4-(디메틸아미노)피리딘 (3.9 g, 31.6 mmol) 및 알파메톡시아크릴 산 (2.2 g, 21.8 mmol)을 디클로로메탄 100 ml와 DMF 20 ml에 묽힌 후 교반한다. 20분 후 DCC (6.6 g, 31.6 mmol)을 적가한다. 24 시간 후 부생성물을 필터 후 용매를 제거한다. 헥산/초산 에틸 = 3/1에 실리카 겔 칼럼으로 분리하여 흰색 고체, 2-(4-알파메톡시아크릴로일옥시페닐)-7-알파메톡시아크릴로일옥시 카바졸 (0.8 g)을 얻었다:2- (4-hydroxyphenyl) -7-hydroxycarbazole (crude 2 g, 7.2 mmol), 4- (dimethylamino) pyridine (3.9 g, 31.6 mmol) and alphamethoxyacrylic acid (2.2 g, 21.8 mmol) is diluted in 100 ml of dichloromethane and 20 ml of DMF and stirred. After 20 minutes, DCC (6.6 g, 31.6 mmol) is added dropwise. After 24 hours, the byproduct is filtered off and the solvent is removed. Separated by silica gel column in hexane / ethyl acetate = 3/1, white solid, 2- (4-alphamethoxyacryloyloxyphenyl) -7-alphamethoxyacryloyloxy carbazole (0.8 g) was obtained. :
1H NMR (Acetone-d6, 300MHz) δ = 8.03-7.95 (q, 2H, ArH), 7.66-7.62 (m, 3H, ArH), 7.41-7.38 (dd, 1H, ArH), 7.04-7.01 (m, 3H, ArH), 6.82-6.79 (dd, 1H, ArH), 5.63-5.62 (d, 2H, =CH2), 4.84-4.83 (d, 2H, =CH2), 3.76 (s, 6H, OCH3); MS m/z 443 (M+)
1 H NMR (Acetone-d 6 , 300 MHz) δ = 8.03-7.95 (q, 2H, ArH), 7.66-7.62 (m, 3H, ArH), 7.41-7.38 (dd, 1H, ArH), 7.04-7.01 ( m, 3H, ArH), 6.82-6.79 (dd, 1H, ArH), 5.63-5.62 (d, 2H, = CH 2 ), 4.84-4.83 (d, 2H, = CH 2 ), 3.76 (s, 6H, OCH 3 ); MS m / z 443 (M + )
또한, 본 발명의 광반응성기로 메톡시아크릴레이트기가 도입된 중합성 메조겐의 향상된 광반응성을 비교 평가하기 위하여, 하기 광반응성기로 메톡시아크릴레이트를 갖는 실시예 6 및 광반응성기로 메타아크릴레이트기를 갖는 비교예 1의 화합물을 합성하였다.
In addition, in order to compare and evaluate the improved photoreactivity of the polymerizable mesogen in which the methoxyacrylate group is introduced into the photoreactive group of the present invention, Example 6 having methoxyacrylate as the photoreactive group and the methacrylate group as the photoreactive group The compound of Comparative Example 1 having was synthesized.
<< 실시예Example 6> 1,6- 6> 1,6- 비스(2-메톡시아크릴로일옥시)헥산Bis (2-methoxyacryloyloxy) hexane ( ( HXHX -- aMAaMA ) 합성) synthesis
1,6-헥산다이올 (1 g, 8.5 mmol), 4-(디메틸아미노)피리딘 (4.5 g, 37.2 mmol) 및 알파메톡시아크릴 산 (3.5 g, 33.8 mmol)을 디클로로메탄 100 ml와 DMF 20 ml에 묽힌 후 교반한다. 20분 후 DCC (7.6 g, 37.2 mmol)를 적가한다. 24시간 후 부생성물을 필터 후 용매를 제거한다. 헥산/초산 에틸 = 3/1, 디클로로메탄/메탄올 = 15/1에 실리카 겔 칼럼으로 분리하여 흰색 고체, 1,6-비스(2-메톡시아크릴로일옥시)헥산 (1.3 g, 54 %)을 얻었다:1,6-hexanediol (1 g, 8.5 mmol), 4- (dimethylamino) pyridine (4.5 g, 37.2 mmol) and alphamethoxyacrylic acid (3.5 g, 33.8 mmol) were diluted with 100 ml of dichloromethane and
1H NMR (CDCl3, 300MHz) δ = 5.34-5.33 (d, 1H, =CH2), 4.62-4.61 (d, 1H, =CH2), 4.23-4.18 (t, 2H, OCH2), 3.65 (s, 3H, OCH3), 1.73-1.69 (m, 2H, CH2), 1.44-1.39 (m, 2H, CH2); MS m/z 286(M+)
1 H NMR (CDCl 3 , 300 MHz) δ = 5.34-5.33 (d, 1H, = CH 2 ), 4.62-4.61 (d, 1H, = CH 2 ), 4.23-4.18 (t, 2H, OCH 2 ), 3.65 (s, 3H, OCH 3 ), 1.73-1.69 (m, 2H, CH 2 ), 1.44-1.39 (m, 2H, CH 2 ); MS m / z 286 (M + )
<< 비교예Comparative Example 1> 1,6- 1> 1,6- 비스(메타아크릴로일옥시)헥산Bis (methacryloyloxy) hexane ( ( HXHX -- MAMA ) 합성) synthesis
메타크릴 산 (5.7 g, 67.7 mmol)을 디클로로벤젠 (300 ml)에 녹이고 DMF 2 - 3 방울을 넣은 후 온도를 0 ℃로 낮추고 옥살릴 클로라이드 (6.0 ml, 67.7 mmol)을 천천히 넣고 2시간 후 온도를 상온으로 올려서 메타크릴 클로라이드를 제조하였다.
Dissolve methacrylic acid (5.7 g, 67.7 mmol) in dichloromethane (300 ml), add 2-3 drops of DMF, lower the temperature to 0 ° C and slowly add oxalyl chloride (6.0 ml, 67.7 mmol) Methacryloyl chloride was prepared by raising the temperature to room temperature.
다른 반응기에 1,6-헥산디올 (2.0 g, 16.9 mmol)를 디클로로메탄 (100 ml)에 녹이고, TEA (23.6 ml, 169.2 mmol) 및 DMAP (0.2 g, 1.7 mmol)을 혼합한 후 제조한 메타크릴 클로라이드를 적가한 후 상온에서 3 시간 교반하였다. 반응혼합물을 과량의 증류수에 부어 반응을 종료하고 디클로로메탄으로 추출한 후, 관 크로마토그래피(헥산:초산 에틸=50:1의 용매)로 분리하여 액체 상태, 1,6-비스(메타아크릴로일옥시)헥산 (1.7 g, 39.5%)로 얻었다: To another reactor, 1,6-hexanediol (2.0 g, 16.9 mmol) was dissolved in dichloromethane (100 ml), TEA (23.6 ml, 169.2 mmol) and DMAP (0.2 g, 1.7 mmol) The mixture was stirred at room temperature for 3 hours. The reaction mixture was poured into excess distilled water to terminate the reaction, extracted with dichloromethane, separated by column chromatography (hexane: ethyl acetate = 50: 1 solvent) to obtain a liquid, 1,6-bis (methacryloyloxy). ) Hexane (1.7 g, 39.5%) was obtained:
1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 6.09 (2H, m), 5.55 (2H, m), 4.16 (4H, t), 1.94 (6H, m), 1.71 (4H, quint), 1.45 (4H, m).
1 H NMR (300 MHz, CDCl 3) δ 6.09 (2H, m), 5.55 (2H, m), 4.16 (4H, t), 1.94 (6H, m), 1.71 (4H, quint), 1.45 (4H, m).
<< 실험예Experimental Example 1> 호스트 액정과의 용해성 평가 1> Solubility evaluation with host liquid crystal
본 발명의 광반응성기로 메톡시아크릴레이트기가 도입된 중합성 메조겐 화합물의 호스트 액정과의 높은 용해성을 확인하기 위하여, 상기 실시예 1 - 5의 중합성 메조겐 화합물에 대하여 호스트 액정과의 용해성을 평가하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
In order to confirm the high solubility of the polymerizable mesogen compound in which the methoxyacrylate group is introduced into the photoreactive group of the present invention with the host liquid crystal, the solubility of the polymerizable mesogen compound of Examples 1 to 5 with the host liquid crystal It was evaluated, and the results are shown in Table 1 below.
실시예 1 - 5의 중합성 메조겐 화합물의 호스트 액정과의 용해성을 평가하기 위해, 수직배향용 액정(MLC-6608, Merck)에 0.5 wt.%의 실시예 1 - 5의 중합성 메조겐 화합물을 섞어 교반하고 1시간 후 육안으로 관찰하였다. 또한, 저온에서 안정성을 평가하기 위해 -30 ℃에서 3 일간 방치 후 변화를 관찰하였다. 관찰한 실시예 1 - 5의 중합성 메조겐 화합물의 호스트 액정과의 용해도를 매우 잘 녹을 경우- (◎), 약간 가열시 녹을 경우-(O) 및 녹지 않을 경우-(X)으로 표시하였다.In order to evaluate the solubility of the polymerizable mesogen compound of Examples 1-5 with the host liquid crystal, 0.5 wt.% Of the polymerizable mesogen compound of Examples 1-5 was added to the liquid crystal for vertical alignment (MLC-6608, Merck). The mixture was stirred and observed visually after 1 hour. In addition, changes were observed after standing at −30 ° C. for 3 days to evaluate stability at low temperatures. The observed solubility of the polymerizable mesogen compound of Examples 1-5 with the host liquid crystal was very well melted (-), slightly melted upon heating- (O) and not melted- (X).
그 결과, 상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 실온 및 -30 ℃에서 실시예 5의 카바졸을 코어로 갖는 중합성 메조겐 화합물은 약간의 가열로 인해 호스트 액정에 녹일 수 있으며, 실시예 1 - 4의 각각 바이페닐, 터어페닐, 나프탈렌, 다이싸이오펜 코어를 갖는 중합성 메조겐 화합물은 가열하지 않아도 호스트 액정에 매우 잘 녹일 수 있다.
As a result, as shown in Table 1 above, the polymerizable mesogen compound having the carbazole of Example 5 as a core at room temperature and -30 ° C can be dissolved in the host liquid crystal due to slight heating, and Examples 1-4. The polymerizable mesogenic compounds each having a biphenyl, terphenyl, naphthalene and dithiophene core can be dissolved very well in the host liquid crystal without heating.
이로부터, 본 발명의 실시예 1 - 5의 중합성 메조겐 화합물은 비대칭 구조로 인해 수직배향형 호스트 액정에 우수한 용해성을 가짐을 알 수 있다.
From this, it can be seen that the polymerizable mesogenic compounds of Examples 1 to 5 of the present invention have excellent solubility in the vertically aligned host liquid crystal due to the asymmetric structure.
따라서, 본 발명의 광반응성기로 메톡시아크릴레이트기를 도입한 중합성 메조겐 화합물은, 호스트 액정과 함께 자외선에 의해 중합 가능한 메조겐 화합물을 섞어 호스트 액정의 경사를 제어하는 고분자 안정화 배향 유형의 액정디스플레이용 중합성 액정 조성물로 유용하게 사용될 수 있다.
Therefore, the polymerizable mesogenic compound which introduce | transduced the methoxyacrylate group into the photoreactive group of this invention mixes the mesogenic compound which can superpose | polymerize with an ultraviolet-ray together with a host liquid crystal, and controls the inclination of a host liquid crystal type liquid crystal display. It can be usefully used as the polymerizable liquid crystal composition for.
<< 실험예Experimental Example 2> 2> FTFT -- IRIR 을 이용한 Using 광반응성Photoreactive 평가 evaluation
본 발명의 광반응성기로 메톡시아크릴레이트기가 도입된 중합성 메조겐 화합물의 향상된 광반응 효율을 비교 평가하기 위하여, 실시예 6 및 광반응성기로 메타크릴레이트기를 갖는 비교예 1의 화합물에 대하여, FT-IR을 이용한 광반응성 평가를 수행하였고, 그 결과를 하기 표 2 및 도 1에 나타내었다.In order to comparatively evaluate the improved photoreaction efficiency of the polymerizable mesogenic compound in which the methoxyacrylate group is introduced into the photoreactive group of the present invention, the compound of Example 6 and Comparative Example 1 having a methacrylate group as the photoreactive group, FT Photoreactivity evaluation was performed using -IR, and the results are shown in Table 2 and FIG. 1.
실시예 6 및 비교예 1의 화합물을 각각 1,2-디클로로에탄에 10 wt.%로 녹인 후 KBr 펠렛에 코팅하고, 1 - 50 J까지의 UV (365 nm)를 조사한 후, 각각의 광량별 FT-IR 스펙트럼을 얻었다. 얻어진 스펙트럼에서 C=O 밴드와 C=C밴드의 면적 비율로부터 광경화 정도를 계산하였다.The compounds of Example 6 and Comparative Example 1 were dissolved in 1,2-dichloroethane at 10 wt.%, Respectively, coated on KBr pellets, irradiated with UV (365 nm) from 1 to 50 J, FT-IR spectrum was obtained. The degree of photocuring was calculated from the area ratio of C = O band and C = C band in the obtained spectrum.
광경화 정도(%)Example 6
Photocuring degree (%)
광경화 정도(%)Comparative Example 1
Photocuring degree (%)
그 결과, 상기 표 2 및 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 6의 중합성 메조겐 화합물은 자외선 조사 에너지가 증가함에 따라 10 J의 자외선 조사 에너지까지 광경화 정도가 현저히 높아지면서, 50 J의 자외선 조사 에너지에서 최대 54%의 광경화도를 나타냈다. 반면, 비교예 1의 메타크릴레이트를 광반응성기로 갖는 화합물은 자외선 조사 에너지가 증가함에 따라 광경화 정도가 증가하기는 하지만 그 상승폭이 미미하며, 최대 18%의 광경화 정도를 나타냈다.
As a result, as shown in Table 2 and Figure 1, the polymerizable mesogen compound of Example 6 of the present invention, as the ultraviolet irradiation energy increases, the degree of light curing up to 10 J ultraviolet irradiation energy significantly increased, 50 A maximum of 54% photocuring at the ultraviolet irradiation energy of J. On the other hand, the compound having a methacrylate as a photoreactive group of Comparative Example 1, although the degree of photocuring increases as the ultraviolet irradiation energy increases, the rise is insignificant, showing a maximum degree of photocuring of 18%.
이로부터, 본 발명의 실시예 6의 광반응성기로 메톡시아크릴레이트가 도입된 중합성 메조겐은 비교예 1의 종래 광반응성기로 알려진 메타크릴레이트가 도입된 화합물보다 광반응성이 우수함을 확인할 수 있다.
From this, it can be seen that the polymerizable mesogen introduced with methoxyacrylate as the photoreactive group of Example 6 of the present invention has better photoreactivity than the compound into which the methacrylate known as the conventional photoreactive group of Comparative Example 1 is introduced. .
본 발명의 메톡시아크릴레이트기가 도입된 중합성 메조겐은 상대적으로 낮은 에너지에서도 광 반응 효율이 높기 때문에, 종래 고분자 안정화 배향 유형에 사용되는 중합성 메조겐의 문제점인 미반응 단량체에 의한 전압유지율 저하 및 장기 신뢰성의 문제를 극복할 수 있고, 중합을 위해 많은 노광량을 요구하지 않기 때문에 높은 에너지로 인한 호스트 액정 및 반응성 메조겐의 구조 설계를 제한하지 않게 된다. 따라서, 본 발명의 메톡시아크릴레이트기가 도입된 중합성 화합물은 고분자 안정화 배향 유형의 액정디스플레이용 중합성 액정 조성물로 유용하게 사용될 수 있다.
Since the polymerizable mesogen in which the methoxyacrylate group of the present invention is introduced has a high photoreaction efficiency even at a relatively low energy, the voltage retention rate is lowered due to the unreacted monomer, which is a problem of the polymerizable mesogen used in the conventional polymer stabilized alignment type. And the problem of long-term reliability, and does not require a large exposure dose for the polymerization, and does not limit the structural design of the host liquid crystal and the reactive mesogen due to the high energy. Therefore, the polymerizable compound having the methoxyacrylate group introduced thereinto of the present invention can be usefully used as a polymerizable liquid crystal composition for a liquid crystal display of a polymer stabilization orientation type.
Claims (10)
[화학식 1]
(상기 화학식 1에 있어서,
X는 O, NH 또는 S 이고;
A는 , , 또는 이며,
상기 A에 있어서,
R은 H이고;
L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7, L8, L9 및 L10은 독립적으로 수소, 할로겐 원자, C1 - C4의 직쇄 또는 측쇄의 알킬기 및 C1 - C4의 직쇄 또는 측쇄의 할로알킬기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나이고;
n은 1 - 3의 정수이다).
A polymerizable mesogenic compound represented by the following general formula (1):
[Chemical Formula 1]
(In the formula 1,
X is O, NH or S;
A is , , or Lt;
In the A,
R is H;
L 1 , L 2 , L 3 , L 4 , L 5 , L 6 , L 7 , L 8 , L 9 and L 10 are independently hydrogen, a halogen atom, a C 1 -C 4 straight or branched alkyl group and C Any one selected from the group consisting of 1 -C 4 straight or branched haloalkyl groups;
and n is an integer of 1 to 3).
L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7, L8, L9 및 L10은 독립적으로 -H, -F, -CH3 및 -CF3으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 중합성 메조겐 화합물.
The method of claim 1,
L 1 , L 2 , L 3 , L 4 , L 5 , L 6 , L 7 , L 8 , L 9 and L 10 are independently selected from the group consisting of -H, -F, -CH 3 and -CF 3 It is any one of which is a polymeric mesogenic compound.
화학식 1로 표시되는 중합성 메조겐 화합물은 하기 화학식 2 - 9로 표시되는 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 중합성 메조겐 화합물:
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
[화학식 5]
[화학식 6]
[화학식 7]
[화학식 8]
[화학식 9]
(상기 화학식 2 - 9에서
X는 제1항에서 정의한 바와 같다).
The method of claim 1,
The polymerizable mesogen compound represented by the formula (1) is any one selected from the group consisting of compounds represented by the following formulas (2-9):
(2)
(3)
[Chemical Formula 4]
[Chemical Formula 5]
[Chemical Formula 6]
(7)
[Chemical Formula 8]
[Chemical Formula 9]
(2 to 9)
X is as defined in claim 1).
화학식 10의 화합물과 화학식 11의 화합물을 유기 용매, 축합 시약 및 염기 촉매 하에서 반응시켜 화학식 1의 화합물을 제조하는 단계를 포함하되,
상기 축합 시약은 에틸렌디클로라이드(EDC) 또는 디시클로헥실카르보디이미드(DCC)인 것을 특징으로 하는 화학식 1로 표시되는 중합성 메조겐 화합물의 제조방법:
[반응식 1]
(상기 반응식 1에서,
X 및 A는 제1항에서 정의한 바와 같다).
As shown in Scheme 1 below,
Reacting a compound of Formula 10 with a compound of Formula 11 under an organic solvent, a condensation reagent, and a base catalyst to prepare a compound of Formula 1,
The condensation reagent is ethylene dichloride (EDC) or dicyclohexylcarbodiimide (DCC) method for producing a polymerizable mesogen compound represented by Formula 1, characterized in that:
[Reaction Scheme 1]
(In the above Reaction Scheme 1,
X and A are as defined in claim 1).
상기 유기 용매는 디클로로메탄인 것을 특징으로 하는 중합성 메조겐 화합물의 제조방법.
5. The method of claim 4,
The organic solvent is a method for producing a polymerizable mesogen compound, characterized in that dichloromethane.
상기 염기 촉매는 히드록시벤조트리아졸(HOBt) 또는 디메틸아미노피리딘(DMAP)인 것을 특징으로 하는 중합성 메조겐 화합물의 제조방법.
5. The method of claim 4,
The base catalyst is hydroxybenzotriazole (HOBt) or dimethylaminopyridine (DMAP) method for producing a polymerizable mesogen compound, characterized in that.
[화학식 1]
(상기 화학식 1에서,
X 및 A는 제1항에서 정의한 바와 같다).
A polymerizable liquid crystal composition comprising a polymerizable mesogen represented by the following formula
[Chemical Formula 1]
(In the formula 1,
X and A are as defined in claim 1).
A polymer-stabilized alignment liquid crystal display comprising a liquid crystal layer comprising the polymerizable liquid crystal composition of claim 8.
상기 액정 디스플레이는 수직 배향 유형(VA-MODE)의 액정 디스플레이인 것을 특징으로 하는 고분자 안정화 배향 액정 디스플레이.
10. The method of claim 9,
And said liquid crystal display is a liquid crystal display of vertical alignment type (VA-MODE).
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