KR20220052981A - 방향족 이소티오시아네이트 - Google Patents

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드미트리 우샤코프
카타리나 린케
다그마르 클라쓰
카르스텐 프리츠슈
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메르크 파텐트 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 하기 화학식 U의 방향족 이소티오시아네이트, 하나 이상의 화학식 U의 화합물을 포함하는 액정 매질, 및 상기 매질을 포함하는 고주파 컴포넌트, 특히 고주파 장치(예를 들면, 마이크로파의 위상을 천이하기 위한 장치, 조정가능 필터, 조정가능 메타 물질 구조체 및 전자 빔 조종 안테나, 예컨대 위상 배열 안테나)용 마이크로파 컴포넌트에 관한 것이다:
Figure pct00395

상기 식에서, 라디칼들은 청구항 제1항에 정의된 바와 같다.

Description

방향족 이소티오시아네이트
본 발명은, 방향족 이소티오시아네이트, 이를 포함하는 액정 매질, 및 상기 매질을 포함하는 고주파 컴포넌트, 특히 고주파 장치(예를 들면, 마이크로파의 위상을 천이하기 위한 장치, 조정가능 필터, 조정가능 메타물질 구조체, 전자 빔 조종 안테나, 예컨대, 위상 배열 안테나)용 마이크로파 컴포넌트, 및 상기 컴포넌트를 포함하는 장치에 관한 것이다.
액정 매질은 정보를 표시하기 위한 전광 디스플레이(액정 디스플레이: LCD)에 수년 동안 사용되어 왔다. 그러나, 더욱 최근에, 마이크로파 기술용 컴포넌트에서 액정 매질의 사용이 제안되었다(예를 들어, 독일 특허 출원 제10 2004 029 429 A호 및 일본 특허 출원 제2005-120208 (A)호).
문헌[A. Gaebler, F. Goelden, S. Muller, A. Penirschke and R. Jakoby "Direct Simulation of Material Permittivites using an Eigen-Susceptibility Formula-tion of the Vector Variational Approach", 12MTC　2009 - International Instrumentation and Measurement Technology Conference, Singapore, 2009 (IEEE), pp. 463-467]은, 공지된 액정 혼합물 E7(메르크 카게아아(Merck KGaA), 독일 소재)의 상응하는 특성을 기술하고 있다.
독일 특허 제10 2004 029 429 A호는, 마이크로파 기술, 특히 위상 천이기에서의 액정 매질의 용도를 기술하고 있다. 거기서는, 대응 주파수 범위에서의 특성에 대해 액정 매질이 논의되었으며, 대부분 방향족 나이트릴과 이소티오시아네이트의 혼합물을 기반으로 하는 액정 매질이 제시되었다.
불소 원자는, 극성을 도입하기 위해 메소젠성 화합물에 통상적으로 사용된다. 특히, 말단 NCS 기와 조합으로 고 유전 이방성 값이 달성될 수 있다.
국제 특허 출원 공개 제WO 2014/116238 A1호에서는, 화학 감지 장치에 사용하기 위한 과불화된 바이페닐릴 이소티오시아네이트가 제안되었다. 임의의 메소젠성 특성은 논의되지 않았다.
유럽 특허 출원 제2 982 730 A1호에는, 이소티오시아네이트 화합물로 전적으로 이루어진 혼합물이 기술되어 있다.
그러나, 마이크로파 용도에 이용가능한 조성물은 여전히 몇 가지 단점에 시달리고 있다. 상기 매질의 일반적인 물리적 특성, 저장 수명 및 장치에서 작동 하의 안정성 측면에서 상기 매질을 개선하는 것이 필요하다. 마이크로파 용도를 위한 액정 매질의 개발을 위해 고려되고 개선되어야 하는 다수의 상이한 매개변수의 관점에서, 상기 액정 매질의 개발을 위해 더 넓은 범위의 가능한 혼합물 성분을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 목적은, 전자기 스펙트럼의 마이크로파 범위에서의 용도와 관련된 개선된 특성을 갖는 액정 매질에서의 사용을 위한 화합물을 제공하는 것이다.
상기 문제를 해결하기 위해, 하기 제시되는 화학식 U의 화합물 및 이 화합물을 포함하는 액정 매질이 제공된다.
본 발명은, 하기 화학식 U의 화합물에 관한 것이다:
Figure pct00001
상기 식에서,
RU는 H, 탄소수 1 내지 12의 알킬 또는 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 12의 알켄일, 알켄일옥시 또는 알콕시알킬(이때, 하나 이상의 CH2- 기는
Figure pct00002
또는
Figure pct00003
로 대체될 수 있음)을 나타내거나, 또는 RP 기를 나타내고,
RP는 할로겐, CN, NCS, RF, RF-O- 또는 RF-S-를 나타내고, 이때 RF는 탄소수 9 이하의 불화된 알킬 또는 불화된 알켄일을 나타내고,
ZU1 및 ZU2는, 동일하거나 상이하게, -CH=CH-, -CF=CF-, CH=CF-, CF=CH-, -C≡C- 또는 단일 결합, 바람직하게는 -C≡C- 또는 단일 결합을 나타내고,
X1, X2, X3 및 X4는, 동일하거나 상이하게, Cl 또는 F, 바람직하게는 F를 나타내고,
t는 0 또는 1이고,
Figure pct00004
는, 동일하거나 상이하게, 하기 그룹으로부터 선택된 라디칼을 나타낸다:
a) 1,4-페닐렌, 1,4-나프틸렌 및 2,6-나프틸렌(이때, 1 또는 2개의 CH 기는 N으로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 L로 대체될 수 있고, 여기서 테트라플루오로-1,4-페닐렌은 제외됨)으로 이루어진 그룹,
b) 트랜스-1,4-사이클로헥실렌, 1,4-사이클로헥센일렌, 바이사이클로[1.1.1]-펜탄-1,3-다이일, 4,4'-바이사이클로헥실렌, 바이사이클로[2.2.2]옥탄-1,4-다이일, 및 스파이로[3.3]-헵탄-2,6-다이일(이때, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 -O- 및/또는 -S-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 F로 대체될 수 있음)로 이루어진 그룹, 및
c) 티오펜-2,5-다이일, 티에노[3,2-b]티오펜-2,5-다이일, 및 셀레노펜-2,5-다이일(이들 각각은 또한 L로 일치환 또는 다중치환될 수 있고, 이때 L은, 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, F, Cl, CN, SCN, SF5, 또는, 각각의 경우 임의적으로 불화된 탄소수 1 내지 12의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시를 나타냄)로 이루어진 그룹.
본 발명은 또한 하기 화학식 UN의 화합물에 관한 것이다:
Figure pct00005
상기 식에서,
RU는 탄소수 1 내지 12의 알킬 또는 알콕시, 또는 탄소수 3 내지 12의 알켄일, 알켄일옥시 또는 알콕시알킬(이때, 하나 이상의 CH2- 기는
Figure pct00006
또는
Figure pct00007
로 대체될 수 있음)을 나타내거나, 또는 RP 기를 나타내고,
RP는 할로겐, CN, NCS, RF, RF-O- 또는 RF-S-를 나타내고, 이때 RF는 탄소수 9 이하의 불화된 알킬 또는 불화된 알켄일을 나타내고,
다른 기 및 매개변수는 화학식 U에 대해 상기 제시된 의미를 가지며,
하기 화합물은 제외된다:
Figure pct00008
상기 식에서, RU, X1, X2, X3, 및 X4는 화학식 U에 대해 상기 제시된 의미를 가진다.
본 발명의 또다른 양태에 따르면, 화학식 UN의 화합물로부터 화학식 U의 화합물을 합성하는 방법이 제공된다.
본 발명은 또한, 화학식 U의 화합물을 포함하는 액정 매질, 및 고주파 기술용 컴포넌트에서의 화학식 U의 화합물을 포함하는 액정 매질의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 또다른 양태에 따르면, 전자기 스펙트럼의 마이크로파 영역에서 작동가능한 컴포넌트 및 상기 컴포넌트를 포함하는 장치가 제공된다. 바람직한 컴포넌트는 위상 천이기, 버랙터, 무선 및 전파 안테나 어레이, 정합 회로 및 적응 필터(adaptive filter)이다.
본 발명의 바람직한 실시양태는 청구범위의 종속항의 주제이거나, 하기 상세한 설명으로부터 제공될 수 있다.
놀랍게도, 액정 매질에 화학식 U의 화합물을 사용함으로써, 탁월한 안정성과 동시에, 높은 유전 이방성, 적합하게 빠른 스위칭 시간, 적합한 네마틱 상 범위, 높은 조정능 및 낮은 유전 손실을 갖는 액정 매질을 달성할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
본 발명에 따른 매질은 높은 등명점, 넓은 네마틱 상 범위 및 탁월한 저온 안정성(LTS)으로 구별된다. 결과적으로, 상기 매질을 포함하는 장치는 극한의 온도 조건 하에 작동가능하다.
상기 매질은 또한 유전 이방성의 높은 값과 낮은 회전 점도로 구별된다. 결과적으로, 임계 전압, 즉, 장치가 스위칭가능한 최소 전압은 매우 낮다. 개선된 스위칭 특성 및 높은 에너지 효율을 갖는 장치를 구현하기 위해서는 낮은 동작 전압과 낮은 임계 전압이 요구된다. 낮은 회전 점도는 본 발명에 따른 장치의 빠른 스위칭을 가능하게 한다.
특히, 본 발명에 따른 매질은 개선된(즉, 더 낮은) 유전 손실을 나타낸다.
상기 매질은, 이러한 특성으로 인해, 고주파 기술 및 마이크로파 범위에서의 용도, 특히, 마이크로파의 위상을 천이하기 위한 장치, 조정가능 필터, 조정가능 메타 물질 구조체 및 전자 빔 조정 안테나(예컨대, 위상 배열 안테나)를 위한 컴포넌트 및 장치에 사용하기에 특히 적합하다.
본원에서 "고주파 기술"은, 1 MHz 내지 1 THz, 바람직하게는 1 GHz 내지 500 GHz, 더욱 바람직하게는 2 GHz 내지 300 GHz, 특히 바람직하게는 약 5 GHz 내지 150 GHz 범위의 주파수를 갖는 전자기 복사선의 용도를 의미한다.
본원에서 "할로겐"은, F, Cl, Br 또는 I, 바람직하게는 F 또는 Cl, 특히 바람직하게는 F이다.
본원에서 "알킬"은 직쇄 또는 분지쇄이고, 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖고, 바람직하게는 직쇄이고, 달리 언급되지 않는 한, 1, 2, 3, 4, 5, 6 또는 7개의 탄소 원자를 가지며, 따라서 바람직하게는 메틸, 에틸, n-프로필, n-부틸, n-펜틸, n-헥실 또는 n-헵틸이다.
본원에서 "분지쇄 알킬"은 바람직하게는 이소프로필, s-부틸, 이소부틸, 이소펜틸, 2-메틸헥실 또는 2-에틸헥실이다.
본원에서 "알콕시 라디칼"은 직쇄 또는 분지쇄이고, 1 내지 15개의 탄소 원자를 함유한다. 이는 바람직하게는 직쇄이고, 달리 언급되지 않는 한, 1, 2, 3, 4, 5, 6 또는 7개의 탄소 원자를 가지며, 따라서 바람직하게는 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, n-부톡시, n-펜톡시, n-헥속시 또는 n-헵톡시이다.
본원에서 "알켄일 라디칼"은, 바람직하게는 탄소수 2 내지 15의 알켄일 라디칼며, 이는 직쇄 또는 분지쇄이고, 하나 이상의 C=C 이중 결합을 포함한다. 이는 바람직하게는 직쇄이고, 2 내지 7개의 탄소 원자를 가진다. 따라서, 이는 바람직하게는 비닐, 프로프-1- 또는 -2-엔일, 부트-1-, -2- 또는 -3-엔일, 펜트-1-, -2-, -3- 또는 -4-엔일 , 헥스-1-, -2-, -3-, -4- 또는 -5-엔일, 헵트-1-, -2-, -3-, 4-, -5- 또는 -6-엔일이다. C=C 이중 결합의 2개의 탄소 원자가 치환된 경우, 알켄일 라디칼은 E 및/또는 Z 이성질체(트랜스/시스) 형태일 수 있다. 일반적으로 각각의 E 이성질체가 바람직하다. 알켄일 라디칼 중에서, 프로프-2-엔일, 부트-2- 및 -3-엔일, 및 펜트-3- 및 -4-엔일이 특히 바람직하다.
본원에서 "알킨일"은, 탄소수 2 내지 15의 알킨일 라디칼을 의미하며, 이는 직쇄 또는 분지쇄이고, 하나 이상의 C≡C 삼중 결합을 포함한다. 1- 및 2-프로핀일 및 1-, 2- 및 3-부틴일이 바람직하다.
RF가, 할로겐화된 알킬-, 알콕시-, 알켄일 또는 알켄일옥시를 나타내는 경우, 이는 분지되거나 비분지된 것일 수 있다. 바람직하게는 이는 비분지되고, 일불화, 다중불화 또는 과불화, 바람직하게는 과불화되고, 1, 2, 3, 4, 5, 6 또는 7개의 탄소 원자를 갖고, 알켄일의 경우, 2, 3, 4, 5, 6 또는 7개의 탄소 원자를 가진다.
RP는 바람직하게는 CN, NCS, Cl, F, -(CH2)n-CH=CF2, -(CH2)n-CH=CHF, -(CH2)n-CH=Cl2, -CnF2n+1, -(CF2)n-CF2H, -(CH2)n-CF3, -(CH2)n-CHF2, -(CH2)nCH2F, -CH=CF2, -O(CH2)n-CH=CF2, -O(CH2)nCHCl2, -OCnF2n+1, -O(CF2)n-CF2H, -O(CH2)nCF3, -O(CH2)n-CHF2, -O(CF)nCH2F, -OCF=CF2, -SCnF2n+1, -S(CF)n-CF3이고, 이때 n은 0 내지 7의 정수이다.
일반식 U의 화합물은, 문헌(예를 들어, 표준 작업, 예컨대 문헌[Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie [Methods of Organic Chemistry], Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart])에 기술된 바와 같이 그 자체로 공지된 방법에 의해, 상기 반응에 대해 공지되어 있고 적합한 반응 조건 하에 정확히 제조될 수 있다. 본원에서, 그 자체로 공지된 변형을 사용할 수 있지만, 본원에 더 자세히 언급하지는 않는다.
바람직한 경우, 출발 물질을 반응 혼합물로부터 단리하지 않고 대신 즉시 화학식 U의 화합물로 즉시 전환시킴으로써 동일 반응계 내에서 출발 물질을 형성할 수도 있다.
본 발명에 따른 화합물에 대한 바람직한 합성 경로는 하기 반응식에 예시되며, 작업 실시예에 의해 추가로 예시된다. 적합한 합성은 또한, 예를 들어 문헌[Juanli Li, Jian Li, Minggang Hu, Zhaoyi Che, Lingchao Mo, Xiaozhe Yang, Zhongwei An & Lu Zhang (2017) The effect of locations of triple bond at terphenyl skeleton on the properties of isothiocyanate liquid crystals, Liquid Crystals, 44:9, 1374-1383]에 공개되어 있으며, 적합한 출발 물질을 선택함으로써 일반식 U의 특정 목적하는 화합물에 적용될 수 있다.
바람직한 중간체는 4-브로모-2,3,5,6-테트라플루오로-아닐린이며, 이는, 예를 들어 스즈키(Suzuki), 스틸(Stille), 소노가쉬라(Sonogashira) 반응 등으로 통상적으로 공지된 교차 커플링 반응에 의해 반응하여, 화학식 UN의 화합물을 제공할 수 있다. 바람직한 경로는 하기 반응식 1에 예시되며, 이때 해당 기 및 매개변수는 상기 정의된 의미를 가진다.
[반응식 1]
Figure pct00009
[반응식 2]
Figure pct00010
화학식 UN의 화합물을 화학식 U의 화합물로 전환시키기 위한 본 발명에 따른 방법(하기 반응식 3 참조)에 바람직한 시약은 이황화탄소, 티오포스겐, 티오카보닐 다이이미다졸, 다이-2-피리딜 티오노카보네이트, 비스(다이메틸티오카바모일) 다이설파이드, 다이메틸티오카바모일 클로라이드 및 페닐 클로로티오노포메이트, 매우 바람직하게는 티오포스겐이다.
[반응식 3]
Figure pct00011
기술된 반응은 예시로만 간주되어야 한다. 당업자는 기술된 합성의 상응하는 변형을 수행할 수 있고, 또한 화학식 U의 화합물을 수득하기 위해 다른 적합한 합성 경로를 따를 수 있다.
화학식 U의 화합물은 바람직하게는,
Figure pct00012
기가
Figure pct00013
Figure pct00014
를 나타내고,
Figure pct00015
가 다르게는
Figure pct00016
,
Figure pct00017
Figure pct00018
를 나타내고,
L1 및 L2가, 동일하거나 상이하게, F, Cl, 또는 각각 탄소수 12 이하의 직쇄, 분지쇄 또는 환형 알킬 또는 알켄일을 나타내고,
다른 기 및 매개변수가 상기 제시된 의미를 갖는, 상기 화합물로부터 선택된다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 화학식 U의 화합물은 하기 화학식 U-1 내지 U-11의 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00019
Figure pct00020
상기 식에서,
L1, L2 및 L3은, 동일하거나 상이하게, H, F, Cl, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸 또는 사이클로펜텐일을 나타내고,
RU, X1, X2, X3 및 X4는 상기 제시된 의미를 갖다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, RU가 H, 탄소수 1 내지 12의 알킬 또는 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 12의 알켄일, 알켄일옥시 또는 알콕시알킬(이때, 하나 이상의 CH2- 기는
Figure pct00021
로 대체될 수 있음), 바람직하게는 탄소수 1 내지 12의 알킬을 나타내는, 화학식 U의 화합물이 제공된다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, RU 기가 RP를 나타내고, 이때 RP는 할로겐, CN, NCS, RF, RF-O- 또는 RF-S-를 나타내고, RF는 탄소수 9 이하의 불화된 알킬 또는 불화된 알켄일, 바람직하게는 CF3 또는 OCF3를 나타내는, 화학식 U의 화합물이 제공된다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 매질은, 하기 화학식 I, II 및 III의 화합물의 군으로부터 선택된 화합물을 하나 이상 포함한다:
Figure pct00022
상기 식에서,
R1은 H, 탄소수 1 내지 17, 바람직하게는 탄소수 3 내지 10의 비불화된 알킬 또는 비불화된 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 15, 바람직하게는 탄소수 3 내지 10의 비불화된 알켄일, 비불화된 알켄일옥시 또는 비불화된 알콕시알킬(이때, 하나 이상의 CH2- 기는
Figure pct00023
로 대체될 수 있음), 바람직하게는 비불화된 알킬 또는 비불화된 알켄일을 나타내고,
n은 0, 1 또는 2이고,
Figure pct00024
내지
Figure pct00025
은, 각각의 경우, 서로 독립적으로,
Figure pct00026
또는
Figure pct00027
를 나타내고, 이때 RL은, 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, H 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬, 바람직하게는 H, 메틸 또는 에틸, 특히 바람직하게는 H를 나타내고,
Figure pct00028
은 다르게는,
Figure pct00029
Figure pct00030
, 바람직하게는
Figure pct00031
를 나타내고,
n이 2인 경우,
Figure pct00032
중 하나는 바람직하게는
Figure pct00033
를 나타내고, 나머지 하나는 바람직하게는
Figure pct00034
를 나타내고,
바람직하게는
Figure pct00035
내지
Figure pct00036
은, 서로 독립적으로,
Figure pct00037
를 나타내고, 더욱 바람직하게는
Figure pct00038
은
Figure pct00039
를 나타내고,
Figure pct00040
는
Figure pct00041
를 나타내고,
Figure pct00042
은
Figure pct00043
를 나타내고,
R2는 H, 탄소수 1 내지 17, 바람직하게는 탄소수 3 내지 10의 비불화된 알킬 또는 비불화된 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 15, 바람직하게는 탄소수 3 내지 10의 비불화된 알켄일, 비불화된 알켄일옥시 또는 비불화된 알콕시알킬(이때, 하나 이상의 CH2- 기는
Figure pct00044
Figure pct00045
로 대체될 수 있음), 바람직하게는 비불화된 알킬 또는 비불화된 알켄일을 나타내고,
Z21은 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF- 또는 -C≡C-, 바람직하게는 -C≡C- 또는 트랜스-CH=CH-를 나타내고,
Figure pct00046
는, 서로 독립적으로,
Figure pct00047
를 나타내고, 이때 RL은, 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, H 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬, 바람직하게는 H, 메틸 또는 에틸, 특히 바람직하게는 H를 나타내고, 바람직하게는
Figure pct00048
는, 서로 독립적으로,
Figure pct00049
를 나타내고,
Figure pct00050
은 바람직하게는
Figure pct00051
Figure pct00052
를 나타내고,
Figure pct00053
는 바람직하게는
Figure pct00054
, 더욱 바람직하게는
Figure pct00055
를 나타내고,
R3은 H, 탄소수 1 내지 17, 바람직하게는 탄소수 3 내지 10의 비불화된 알킬 또는 비불화된 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 15, 바람직하게는 탄소수 3 내지 10의 비불화된 알켄일, 비불화된 알켄일옥시 또는 비불화된 알콕시알킬(이때, 하나 이상의 CH2- 기는
Figure pct00056
Figure pct00057
로 대체될 수 있음), 바람직하게는 비불화된 알킬 또는 비불화된 알켄일을 나타내고,
Z31 및 Z32 중 하나, 바람직하게는 Z32는 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF- 또는 -C≡C-를 나타내고, 나머지 하나는 독립적으로 -C≡C-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF- 또는 단일 결합을 나타내고, 바람직하게는 이들 중 하나, 바람직하게는 Z32는 -C≡C- 또는 트랜스-CH=CH-를 나타내고, 나머지 하나는 단일 결합을 나타내고,
Figure pct00058
내지
Figure pct00059
은, 서로 독립적으로,
Figure pct00060
를 나타내고, 이때 RL은, 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, H 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬, 바람직하게는 H, 메틸 또는 에틸, 특히 바람직하게는 H를 나타내고,
Figure pct00061
은 다르게는, 독립적으로
Figure pct00062
를 나타내고,
바람직하게는
Figure pct00063
내지
Figure pct00064
은, 서로 독립적으로,
Figure pct00065
를 나타내고, 더욱 바람직하게는
Figure pct00066
은
Figure pct00067
를 나타내고,
Figure pct00068
는
Figure pct00069
, 특히
Figure pct00070
를 나타내고,
Figure pct00071
은
Figure pct00072
, 특히
Figure pct00073
를 나타낸다.
화학식 I, II 및 III의 화합물에서, RL은 바람직하게는 H를 나타낸다.
또다른 바람직한 실시양태에서, 화학식 I, II 및 III의 화합물에서, 1 또는 2개의 RL 기, 바람직하게는 하나의 RL 기는 H가 아니다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 화학식 I의 화합물은 하기 화학식 I-1 내지 I-5의 화합물의 군으로부터 선택된다:
Figure pct00074
상기 식에서,
L1, L2 및 L3은, 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, H 또는 F를 나타내고,
나머지 기는 화학식 I에 대해 상기 제시된 각각의 의미를 갖고,
바람직하게는 R1은 탄소수 1 내지 7의 비불화된 알킬 또는 탄소수 2 내지 7의 비불화된 알켄일을 나타낸다.
상기 매질은 바람직하게는, 하기 화학식 I-1a 내지 I-1d, 바람직하게는 하기 화학식 I-1b의 화합물의 군으로부터 바람직하게 선택된 화학식 I-1의 화합물을 하나 이상 포함한다:
Figure pct00075
상기 식에서, R1은 화학식 I에 대해 상기 제시된 의미를 가지며, 바람직하게는 탄소수 1 내지 7의 비불화된 알킬 또는 탄소수 2 내지 7의 비불화된 알켄일을 나타낸다.
상기 매질은 바람직하게는, 하기 화학식 I-2a 내지 I-2e, 바람직하게는 하기 화학식 I-2c의 화합물의 군으로부터 바람직하게 선택된 화학식 I-2의 화합물을 하나 이상 포함한다:
Figure pct00076
Figure pct00077
상기 식에서, R1은 화학식 I에 대해 상기 제시된 의미를 가지며, 바람직하게는 탄소수 1 내지 7의 비불화된 알킬 또는 탄소수 2 내지 7의 비불화된 알켄일을 나타낸다.
상기 매질은 바람직하게는, 하기 화학식 I-3a 내지 I-3d, 특히 바람직하게는 하기 화학식 I-3b의 화합물의 군으로부터 바람직하게 선택된 화학식 I-3의 화합물을 하나 이상 포함한다:
Figure pct00078
상기 식에서, R1은 화학식 I에 대해 상기 제시된 의미를 가지며, 바람직하게는 탄소수 1 내지 7의 비불화된 알킬 또는 탄소수 2 내지 7의 비불화된 알켄일을 나타낸다.
상기 매질은 바람직하게는, 하기 화학식 I-4a 내지 I-4e, 특히 바람직하게는 하기 화학식 I-4b의 화합물의 군으로부터 바람직하게 선택된 화학식 I-4의 화합물을 하나 이상 포함한다:
Figure pct00079
상기 식에서, R1은 화학식 I에 대해 상기 제시된 의미를 가지며, 바람직하게는 탄소수 1 내지 7의 비불화된 알킬 또는 탄소수 2 내지 7의 비불화된 알켄일을 나타낸다.
상기 매질은 바람직하게는, 하기 화학식 I-5a 내지 I-5d, 특히 바람직하게는 하기 화학식 I-5b의 화합물의 군으로부터 바람직하게 선택된 화학식 I-5의 화합물을 하나 이상 포함한다:
Figure pct00080
Figure pct00081
상기 식에서, R1은 화학식 I에 대해 상기 제시된 의미를 가지며, 바람직하게는 탄소수 1 내지 7의 비불화된 알킬 또는 탄소수 2 내지 7의 비불화된 알켄일을 나타낸다.
상기 매질은 바람직하게는, 하기 화학식 II-1 내지 II-3의 화합물의 군, 바람직하게는 하기 화학식 II-1 및 II-2의 화합물의 군으로부터 바람직하게 선택된 화학식 II의 화합물을 하나 이상 포함한다:
Figure pct00082
상기 식에서, 존재하는 기는 상기 화학식 II 하에 제시된 의미를 가지며, 바람직하게는
R2는 H, 탄소수 1 내지 7의 비불화된 알킬 또는 알콕시 또는 탄소수 2 내지 7의 비불화된 알켄일을 나타내고,
Figure pct00083
중 하나는
Figure pct00084
를 나타내고,
나머지 하나는 독립적으로
Figure pct00085
, 바람직하게는
Figure pct00086
, 가장 바람직하게는
Figure pct00087
를 나타내고, 바람직하게는
R2는 CnH2n+1 또는 CH2=CH-(CH2)Z를 나타내고,
n은 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2를 나타낸다.
화학식 II-1의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 II-1a 내지 II-1e의 화합물의 군으로부터 선택된다:
Figure pct00088
상기 식에서,
R2는 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1 또는 CH2=CH-(CH2)Z를 나타내고,
n은 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2를 나타낸다.
화학식 II-2의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 II-2a 및 II-2b의 화합물의 군으로부터 선택된다:
Figure pct00089
상기 식에서,
R2는 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1 또는 CH2=CH-(CH2)Z를 나타내고,
n은 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2를 나타낸다.
화학식 II-3의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 II-3a 내지 II-3d의 화합물의 군으로부터 선택된다:
Figure pct00090
상기 식에서,
R2는 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1 또는 CH2=CH-(CH2)Z를 나타내고,
n은 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2를 나타낸다.
화학식 III의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 III-1 내지 III-6의 화합물의 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 하기 화학식 III-1, III-2, III-3 및 III-4의 화합물의 군, 특히 바람직하게는 하기 화학식 III-1 및/또는 III-2의 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00091
상기 식에서,
Z31 및 Z32는, 서로 독립적으로, 트랜스-CH=CH- 또는 트랜스-CF=CF-, 바람직하게는 트랜스-CH=CH-를 나타내고, 화학식 III-6에서, Z31 및 Z32 중 하나는 다르게는 -C≡C-를 나타낼 수 있고, 나머지 기는 화학식 III 하에 상기 제시된 의미를 가지며,
바람직하게 R3은 H, 탄소수 1 내지 7의 비불화된 알킬 또는 알콕시 또는 탄소수 2 내지 7의 비불화된 알켄일을 나타내고,
Figure pct00092
내지
Figure pct00093
중 하나, 바람직하게는
Figure pct00094
은
Figure pct00095
, 바람직하게는
Figure pct00096
를 나타내고,
나머지는, 서로 독립적으로,
Figure pct00097
, 바람직하게는
Figure pct00098
, 더욱 바람직하게는
Figure pct00099
를 나타내고,
Figure pct00100
은 다르게는
Figure pct00101
를 나타내고, 바람직하게는
R3은 CnH2n+1 또는 CH2=CH-(CH2)Z를 나타내고,
n은 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2를 나타낸다.
화학식 III-1의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 III-1a 내지 III-1k의 화합물의 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 하기 화학식 III-1a, III-1b, III-1g 및 III-1h의 화합물의 군, 특히 바람직하게는 하기 화학식 III-1b 및/또는 III-1h의 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00102
Figure pct00103
상기 식에서,
R3은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1 또는 CH2=CH-(CH2)Z를 나타내고,
n은 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2를 나타낸다.
화학식 III-2의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 III-2a 내지 III-2l의 화합물, 매우 바람직하게는 하기 화학식 III-2b 및/또는 III-2j의 화합물이다:
Figure pct00104
Figure pct00105
상기 식에서,
R3은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1 또는 CH2=CH-(CH2)Z를 나타내고,
n은 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2를 나타낸다.
화학식 III-5의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 III-5a의 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00106
상기 식에서,
R3은 화학식 III-5에 대해 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1을 나타내고,
n은 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타낸다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 하기 화학식 IIA-1-1 내지 IIA-1-12의 화합물의 군, 매우 바람직하게는 하기 화학식 IIA-1-1 또는 IIA-1-2의 화합물로부터 선택된 화합물을 하나 이상 포함한다 :
Figure pct00107
Figure pct00108
상기 식에서,
R1은 탄소수 7 이하의 알킬 또는 알켄일, 바람직하게는 에틸, n-프로필, n-부틸, n-펜틸, 또는 n-헥실을 나타내고,
RL은, 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 탄소수 1 내지 5의 알킬 또는 알켄일, 또는 각각 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬 또는 사이클로알켄일을 나타내고, 바람직하게는 메틸, 에틸, n-프로필, n-부틸, 이소프로필, 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸 또는 사이클로펜트-1-엔일, 매우 바람직하게는 에틸을 나타내고,
여기서 화학식 II-1의 화합물은 제외된다.
추가적으로, 전술된 바람직한 실시양태와 동일하거나 상이할 수 있는 특정 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 하기 화학식 IV의 화합물을 하나 이상 포함한다:
Figure pct00109
상기 식에서,
Figure pct00110
는
Figure pct00111
Figure pct00112
를 나타내고,
s는 0 또는 1, 바람직하게는 1이고,
바람직하게는
Figure pct00113
는
Figure pct00114
Figure pct00115
Figure pct00116
, 특히 바람직하게는
Figure pct00117
를 나타내고,
L4는 H 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬, 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬 또는 탄소수 4 내지 6의 사이클로알켄일, 바람직하게는 CH3, C2H5, n-C3H7, i-C3H7, 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로헥실, 사이클로펜트-1-엔일 또는 사이클로헥스-1-엔일, 특히 바람직하게는 CH3, C2H5, 사이클로프로필 또는 사이클로부틸을 나타내고,
X4는 H, 탄소수 1 내지 3의 알킬 또는 할로겐, 바람직하게는 H, F 또는 Cl, 더욱 바람직하게는 H 또는 F, 매우 특히 바람직하게는 F를 나타내고,
R41 내지 R44는, 서로 독립적으로, 각각 탄소수 1 내지 15의 비불화된 알킬 또는 비불화된 알콕시, 각각 탄소수 2 내지 15의 비불화된 알켄일, 비불화된 알켄일옥시 또는 비불화된 알콕시알킬, 또는 각각 탄소수 15 이하의 사이클로알킬, 알킬사이클로알킬, 사이클로알켄일, 알킬사이클로알켄일, 알킬사이클로알킬알킬 또는 알킬사이클로알켄일알킬을 나타내고, 다르게는 R43 및 R44 중 하나 또는 둘 다는 또한 H를 나타내고,
바람직하게는 R41 및 R42는, 서로 독립적으로, 각각 탄소수 1 내지 7의 비불화된 알킬 또는 비불화된 알콕시, 또는 각각 탄소수 2 내지 7의 비불화된 알켄일, 비불화된 알켄일옥시 또는 비불화된 알콕시알킬을 나타내고,
특히 바람직하게는 R41은 탄소수 1 내지 7의 비불화된 알킬, 또는 각각 탄소수 2 내지 7의 비불화된 알켄일, 비불화된 알켄일옥시 또는 비불화된 알콕시알킬을 나타내고,
특히 바람직하게는 R42는 각각 탄소수 1 내지 7의 비불화된 알킬 또는 비불화된 알콕시를 나타내고,
바람직하게는 R42는 각각 탄소수 1 내지 7의 비불화된 알킬 또는 비불화된 알콕시를 나타내고,
바람직하게는 R43 및 R44는 H, 탄소수 1 내지 5의 비불화된 알킬, 탄소수 3 내지 7의 비불화된 사이클로알킬 또는 사이클로알켄일, 각각 탄소수 4 내지 12의 비불화된 알킬사이클로헥실 또는 비불화된 사이클로헥실알킬, 또는 탄소수 5 내지 15의 비불화된 알킬사이클로헥실알킬, 특히 바람직하게는 사이클로프로필, 사이클로부틸 또는 사이클로헥실을 나타내고, 매우 특히 바람직하게는 R43 및 R44 중 적어도 하나는 n-알킬, 특히 바람직하게는 메틸, 에틸 또는 n-프로필을 나타내고, 나머지 하나는 H 또는 n-알킬, 특히 바람직하게는 H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필을 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은 하기 화학식 V, VI, VII, VIII 및 IX의 화합물의 군으로부터 선택된 화합물을 하나 이상 추가로 포함한다:
Figure pct00118
상기 식에서,
L51은 R51 또는 X51을 나타내고,
L52는 R52 또는 X52를 나타내고,
R51 및 R52는, 서로 독립적으로, H, 탄소수 1 내지 17, 바람직하게는 3 내지 10의 비불화된 알킬 또는 비불화된 알콕시 또는 탄소수 2 내지 15, 바람직하게는 3 내지 10의 비불화된 알켄일, 비불화된 알켄일옥시 또는 비불화된 알콕시알킬, 바람직하게는 알킬 또는 비불화된 알켄일을 나타내고,
X51 및 X52는, 서로 독립적으로, H, F, Cl, -CN, SF5, 탄소수 1 내지 7의 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시 또는 탄소수 2 내지 7의 불화된 알켄일, 불화된 알켄일옥시 또는 불화된 알콕시알킬, 바람직하게는 불화된 알콕시, 불화된 알켄일옥시, F 또는 Cl을 나타내고,
Figure pct00119
내지
Figure pct00120
은, 서로 독립적으로,
Figure pct00121
, 바람직하게는
Figure pct00122
Figure pct00123
를 나타내고,
L61은 R61을 나타내고, Z61 및/또는 Z62가 트랜스-CH=CH- 또는 트랜스-CF=CF-를 나타내는 경우, 다르게는 X61도 나타내고,
L62는 R62를 나타내고, Z61 및/또는 Z62가 트랜스-CH=CH- 또는 트랜스-CF=CF-를 나타내는 경우, 다르게는 X62도 나타내고,
R61 및 R62는, 서로 독립적으로, H, 탄소수 1 내지 17, 바람직하게는 3 내지 10의 비불화된 알킬 또는 비불화된 알콕시 또는 탄소수 2 내지 15, 바람직하게는 3 내지 10의 비불화된 알켄일, 비불화된 알켄일옥시 또는 비불화된 알콕시알킬, 바람직하게는 알킬 또는 비불화된 알켄일을 나타내고,
X61 및 X62는, 서로 독립적으로, F 또는 Cl, -CN, SF5, 탄소수 1 내지 7의 불화된 알킬 또는 알콕시 또는 탄소수 2 내지 7의 불화된 알켄일, 알켄일옥시 또는 알콕시알킬을 나타내고,
Z61 및 Z62 중 하나는 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF- 또는 -C≡C-를 나타내고, 나머지 하나는 독립적으로 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF- 또는 단일 결합을 나타내고, 바람직하게는 이들 중 하나는 -C≡C- 또는 트랜스-CH=CH-를 나타내고, 나머지 하나는 단일 결합을 나타내고,
Figure pct00124
내지
Figure pct00125
은, 서로 독립적으로,
Figure pct00126
Figure pct00127
, 바람직하게는
Figure pct00128
를 나타내고,
x는 0 또는 1을 나타내고,
L71은 R71 또는 X71을 나타내고,
L72는 R72 또는 X72를 나타내고,
R71 및 R72는, 서로 독립적으로, H, 탄소수 1 내지 17, 바람직하게는 탄소수 3 내지 10의 비불화된 알킬 또는 비불화된 알콕시 또는 탄소수 2 내지 15, 바람직하게는 3 내지 10의 비불화된 알켄일, 비불화된 알켄일옥시 또는 비불화된 알콕시알킬, 바람직하게는 알킬 또는 비불화된 알켄일을 나타내고,
X71 및 X72는, 서로 독립적으로, H, F, Cl, -CN, NCS, -SF5, 탄소수 1 내지 7의 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시 또는 탄소수 2 내지 7의 불화된 알켄일, 비불화된 또는 불화된 알켄일옥시 또는 비불화된 또는 불화된 알콕시알킬, 바람직하게는 불화된 알콕시, 불화된 알켄일옥시, F 또는 Cl을 나타내고,
Z71 내지 Z73은, 서로 독립적으로, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -C≡C- 또는 단일 결합을 나타내고, 바람직하게는 이들 중 하나 이상이 단일 결합을 나타내고, 특히 바람직하게는 이들 모두 단일 결합을 나타내고,
Figure pct00129
내지
Figure pct00130
는, 서로 독립적으로,
Figure pct00131
, 바람직하게는
Figure pct00132
를 나타내고,
R81 및 R82는, 서로 독립적으로, H, 탄소수 1 내지 15, 바람직하게는 탄소수 3 내지 10의 비불화된 알킬 또는 알콕시 또는 탄소수 2 내지 15, 바람직하게는 탄소수 3 내지 10의 비불화된 알켄일, 알켄일옥시 또는 알콕시알킬, 바람직하게는 비불화된 알킬 또는 알켄일을 나타내고,
Z81 및 Z82 중 하나는 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF- 또는 -C≡C-를 나타내고, 나머지 하나는 독립적으로 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF- 또는 단일 결합을 나타내고, 바람직하게는 이들 중 하나는 -C≡C- 또는 트랜스-CH=CH-를 나타내고, 나머지 하나는 단일 결합을 나타내고,
Figure pct00133
은
Figure pct00134
를 나타내고,
Figure pct00135
및
Figure pct00136
는, 서로 독립적으로,
Figure pct00137
를 나타내고,
L91은 R91 또는 X91을 나타내고,
L92는 R92 또는 X92를 나타내고,
R91 및 R92는, 서로 독립적으로, H, 탄소수 1 내지 15, 바람직하게는 탄소수 3 내지 10의 비불화된 알킬 또는 알콕시 또는 탄소수 2 내지 5, 바람직하게는 탄소수 3 내지 10의 비불화된 알켄일, 알켄일옥시 또는 알콕시알킬, 바람직하게는 비불화된 알킬 또는 알켄일을 나타내고,
X91 및 X92는, 서로 독립적으로, H, F, Cl, -CN, NCS, -SF5, 탄소수 1 내지 7의 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시 또는 탄소수 2 내지 7의 불화된 알켄일, 비불화된 또는 불화된 알켄일옥시 또는 비불화된 또는 불화된 알콕시알킬, 바람직하게는 불화된 알콕시, 불화된 알켄일옥시, F 또는 Cl을 나타내고,
Z91 내지 Z93은, 서로 독립적으로, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF-, -C≡C- 또는 단일 결합을 나타내고, 바람직하게는 이들 중 하나 이상이 단일 결합을 나타내고, 특히 바람직하게는 이들 모두 단일 결합을 나타내고,
Figure pct00138
은
Figure pct00139
또는
Figure pct00140
를 나타내고,
Figure pct00141
내지
Figure pct00142
는, 서로 독립적으로,
Figure pct00143
를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은, 바람직하게는 하기 화학식 V-1 내지 V-3의 화합물의 군, 바람직하게는 하기 화학식 V-1 및/또는 화학식 V-2의 화합물, 바람직하게는 하기 V-1 및 화학식 V-2의 화합물로부터 선택된 화학식 V의 화합물을 하나 이상 포함한다:
Figure pct00144
상기 식에서, 존재하는 기는 화학식 V에 대해 상기 제시된 각각의 의미를 가지며, 바람직하게는
R51은 탄소수 1 내지 7의 비불화된 알킬 또는 탄소수 2 내지 7의 비불화된 알켄일을 나타내고,
R52는 탄소수 1 내지 7의 비불화된 알킬, 탄소수 2 내지 7의 비불화된 알켄일 또는 탄소수 1 내지 7의 비불화된 알콕시를 나타내고,
X51 및 X52는, 서로 독립적으로, F, Cl, -OCF3, -CF3, -CN 또는 -SF5, 바람직하게는 F, Cl, -OCF3 또는 -CN을 나타낸다.
화학식 V-1의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 V-1a 내지 V-1d의 화합물의 군, 바람직하게는 하기 화학식 V-1c 및 V-1d의 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00145
상기 식에서, 매개변수는 화학식 V-1에 대해 상기 제시된 각각의 의미를 가지며,
Y51 및 Y52는, 각각의 경우, 서로 독립적으로, H 또는 F를 나타내고, 바람직하게는
R51은 탄소수 7 이하의 알킬 또는 알켄일을 나타내고,
X51은 F, Cl 또는 -OCF3를 나타낸다.
화학식 V2의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 V-2a 내지 V-2e의 화합물의 군 및/또는 화학식 V-2f 및 V-2g의 화합물의 군으로부터 선택된다:
Figure pct00146
이때, 각각의 경우, 화학식 V-2a의 화합물은 화학식 V-2b 및 V-2c의 화합물에서 제외되고, 화학식 V-2b의 화합물은 화학식 V-2c의 화합물에서 제외되고, 화학식 V-2f의 화합물은 화학식 V-2g의 화합물에서 제외되고,
상기 식에서, 매개변수는 화학식 V-1에 대해 상기 제시된 각각의 의미를 가지며,
Y51 및 Y52는, 각각의 경우, 서로 독립적으로, H 또는 F를 나타내고, 바람직하게는
Y51 및 Y52 중 하나는 H를 나타내고, 나머지 하나는 H 또는 F를 나타내고, 바람직하게는 마찬가지로 H를 나타낸다.
화학식 V-3의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 V-3a의 화합물이다:
Figure pct00147
상기 식에서, 매개변수는 화학식 V-1에 대해 상기 제시된 각각의 의미를 갖고, 바람직하게는
X51은 F, Cl, 바람직하게는 F를 나타내고,
X52는 F, Cl 또는 -OCF3, 바람직하게는 -OCF3를 나타낸다.
화학식 V-1a 의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 V-1a-1 및 V-1a-2 의 화합물의 군으로부터 선택된다:
Figure pct00148
상기 식에서,
R51은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1을 나타내고,
n은 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타낸다.
화학식 V-1b의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 V-1b-1의 화합물이다:
Figure pct00149
상기 식에서,
R51은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1을 나타내고,
n은 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타낸다.
화학식 V-1c의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 V-1c-1 내지 V-1c-4의 화합물의 군으로부터 선택되고, 특히 바람직하게는 하기 화학식 V-1c-1 및 V-1c-2의 화합물의 군으로부터 선택된다:
Figure pct00150
Figure pct00151
상기 식에서,
R51은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1을 나타내고,
n은 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타낸다.
화학식 V-1d의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 V-1d-1 및 V-1d-2의 화합물의 군으로부터 선택되고, 특히 바람직하게는 하기 화학식 V-1d-2의 화합물의 군으로부터 선택된다:
Figure pct00152
상기 식에서,
R51은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1을 나타내고,
n은 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타낸다.
화학식 V-2a의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 V-2a-1 및 V-2a-2의 화합물의 군, 특히 바람직하게는 하기 화학식 V-2a-1의 화합물의 군으로부터 선택된다:
Figure pct00153
Figure pct00154
상기 식에서,
R51은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1 또는 CH2=CH-(CH2)Z를 나타내고,
R52는 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m+1 또는 O-CmH2m+1 또는 (CH2)Z-CH=CH2를 나타내고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2를 나타낸다.
특히, 화학식 V-2a-1의 경우, (R51 및 R52)의 바람직한 조합은 (CnH2n+1 및 CmH2m+1), (CnH2n+1 및 O-CmH2m+1), (CH2=CH-(CH2)Z 및 CmH2m+1), (CH2=CH-(CH2)Z 및 O-CmH2m+1) 및 (CnH2n+1 및 (CH2)Z-CH=CH2)이다.
화학식 V-2b의 바람직한 화합물은 하기 화학식 V-2b-1의 화합물이다:
Figure pct00155
상기 식에서,
R51은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1 또는 CH2=CH-(CH2)Z를 나타내고,
R52는 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m+1 또는 O-CmH2m+1 또는 (CH2)Z-CH=CH2를 나타내고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2를 나타낸다.
여기서 (R51 및 R52)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n+1 및 CmH2m+1)이다.
화학식 V-2c의 바람직한 화합물은 하기 화학식 V-2c-1의 화합물이다:
Figure pct00156
상기 식에서,
R51은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1 또는 CH2=CH-(CH2)Z를 나타내고,
R52는 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m+1 또는 O-CmH2m+1 또는 (CH2)Z-CH=CH2를 나타내고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2를 나타낸다.
여기서 (R51 및 R52)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n+1 및 CmH2m+1)이다.
화학식 V-2d의 바람직한 화합물은 하기 화학식 V-2d-1의 화합물이다:
Figure pct00157
상기 식에서,
R51은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1 또는 CH2=CH-(CH2)Z를 나타내고,
R52는 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m+1 또는 O-CmH2m+1 또는 (CH2)Z-CH=CH2를 나타내고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2를 나타낸다.
여기서 (R51 및 R52)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n+1 및 CmH2m+1)이다.
화학식 V-2e의 바람직한 화합물은 하기 화학식 V-2e-1의 화합물이다:
Figure pct00158
상기 식에서,
R51은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1 또는 CH2=CH-(CH2)Z를 나타내고,
R52는 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m+1 또는 O-CmH2m+1 또는 (CH2)Z-CH=CH2를 나타내고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2를 나타낸다.
여기서 (R51 및 R52)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n+1 및 O-CmH2m+1)이다.
화학식 V-2f의 바람직한 화합물은 하기 화학식 V-2f-1의 화합물이다:
Figure pct00159
상기 식에서,
R51은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1 또는 CH2=CH-(CH2)Z를 나타내고,
R52는 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m+1 또는 O-CmH2m+1 또는 (CH2)Z-CH=CH2를 나타내고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2를 나타낸다.
여기서 (R51 및 R52)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n+1 및 CmH2m+1) 및 (CnH2n+1 및 O-CmH2m+1), 특히 바람직하게는 (CnH2n+1 및 CmH2m+1)이다.
화학식 V-2g의 바람직한 화합물은 하기 화학식 V-2g-1의 화합물이다:
Figure pct00160
상기 식에서,
R51은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1 또는 CH2=CH-(CH2)Z를 나타내고,
R52는 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m+1 또는 O-CmH2m+1 또는 (CH2)Z-CH=CH2를 나타내고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2를 나타낸다.
여기서 (R51 및 R52)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n+1 및 CmH2m+1) 및 (CnH2n+1 및 O-CmH2m+1), 특히 바람직하게는 (CnH2n+1 및 O-CmH2m+1)이다.
화학식 VI의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 VI-1 내지 VI-5의 화합물의 군으로부터 선택된다:
Figure pct00161
상기 식에서,
Z61 및 Z62는 -C≡C-, 트랜스-CH=CH- 또는 트랜스-CF=CF-를 나타내고, 바람직하게는 -C≡C- 또는 트랜스-CH=CH-이고,
다른 존재하는 기 및 매개변수는 화학식 VI 하에 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는
R61 및 R62는, 서로 독립적으로, H, 탄소수 1 내지 7의 비불화된 알킬 또는 알콕시 또는 탄소수 2 내지 7의 비불화된 알켄일을 나타내고,
X62는 F, Cl, -OCF3 또는 -CN을 나타낸다.
화학식 VI-1의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 VI-1a 및 VI-1b의 화합물의 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 하기 화학식 VI-1a의 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00162
상기 식에서,
R61은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1 또는 CH2=CH-(CH2)Z를 나타내고,
R62는 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m+1 또는 O-CmH2m+1 또는 (CH2)Z-CH=CH2를 나타내고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2를 나타낸다.
여기서 (R61 및 R62)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n+1 및 CmH2m+1) 및 (CnH2n+1 및 O-CmH2m+1)이고, 화학식 VI-1a의 경우, 특히 바람직하게는 (CnH2n+1 및 CmH2m+1)이고, 화학식 VI-1b의 경우, 특히 바람직하게는 (CnH2n+1 및 O-CmH2m+1)이다.
화학식 VI-3의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 VI-3a 내지 VI-3e의 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00163
상기 식에서, 매개변수는 화학식 VI-3 하에 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는
R61은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1을 나타내고,
n은 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
X62는 -F, -Cl, -OCF3 또는 -CN을 나타낸다.
화학식 VI-4의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 VI-4a 내지 VI-4e의 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00164
상기 식에서, 매개변수는 화학식 VI-4 하에 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는
R61은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1을 나타내고,
n은 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
X62는 F, Cl, OCF3 또는 -CN을 나타낸다.
화학식 VI-5의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 VI-5a 내지 VI-5d, 바람직하게는 VI-5b의 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00165
상기 식에서, 매개변수는 화학식 VI-5 하에 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는
R61은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1을 나타내고,
n은 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
X62는 -F, -Cl, -OCF3, 또는 -CN, 특히 바람직하게는 -OCF3를 나타낸다.
화학식 VII의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 VII-1 내지 VII-6의 화합물의 군으로부터 선택된다:
Figure pct00166
Figure pct00167
이때, 화학식 VII-5의 화합물은 화학식 VII-6의 화합물에서 제외되고,
상기 식에서, 매개변수는 화학식 VII에 대해 상기 제시된 각각의 의미를 가지며,
Y71, Y72, 및 Y73은, 서로 독립적으로, H 또는 F를 나타내고, 바람직하게는
R71은 각각 탄소수 1 내지 7의 비불화된 알킬 또는 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 7의 비불화된 알켄일을 나타내고,
R72는 각각 탄소수 1 내지 7의 비불화된 알킬 또는 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 7의 비불화된 알켄일을 나타내고,
X72는 F, Cl, NCS 또는 -OCF3, 바람직하게는 F 또는 NCS를 나타내고, 특히 바람직하게는
R71은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1 또는 CH2=CH-(CH2)Z를 나타내고,
R72는 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m+1 또는 O-CmH2m+1 또는 (CH2)Z-CH=CH2를 나타내고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 1 내지 15 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2를 나타낸다.
화학식 VII-1의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 VII-1a 내지 VII-1d의 화합물의 군으로부터 선택된다:
Figure pct00168
상기 식에서,
X72는 화학식 VII-2에 대해 상기 제시된 의미를 가지며
R71은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1을 나타내고,
n은 1 내지 7, 바람직하게는 2 내지 6, 특히 바람직하게는 2, 3 또는 5를 나타내고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2를 나타내고,
X72는 바람직하게는 F를 나타낸다.
화학식 VII-2의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 VII-2a 및 VII-2b의 화합물의 군, 특히 바람직하게는 화학식 VII-2a의 화합물의 군으로부터 선택된다:
Figure pct00169
상기 식에서,
R71은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1 또는 CH2=CH-(CH2)Z를 나타내고,
R72는 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m+1 또는 O-CmH2m+1 또는 (CH2)Z-CH=CH2를 나타내고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2를 나타낸다.
여기서 (R71 및 R72)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n+1 및 CmH2m+1) 및 (CnH2n+1 및 O-CmH2m+1), 특히 바람직하게는 (CnH2n+1 및 CmH2m+1)이다.
화학식 VII-3의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 VII-3a의 화합물이다:
Figure pct00170
상기 식에서,
R71은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1 또는 CH2=CH-(CH2)Z를 나타내고,
R72는 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m+1 또는 O-CmH2m+1 또는 (CH2)Z-CH=CH2를 나타내고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2를 나타낸다.
여기서 (R71 및 R72)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n+1 및 CmH2m+1) 및 (CnH2n+1 및 O-CmH2m+1), 특히 바람직하게는 (CnH2n+1 및 CmH2m+1)이다.
화학식 VII-4의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 VII-4a의 화합물이다:
Figure pct00171
상기 식에서,
R71은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1 또는 CH2=CH-(CH2)Z를 나타내고,
R72는 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m+1 또는 O-CmH2m+1 또는 (CH2)Z-CH=CH2를 나타내고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2를 나타낸다.
여기서 (R71 및 R72)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n+1 및 CmH2m+1) 및 (CnH2n+1 및 O-CmH2m+1), 특히 바람직하게는 (CnH2n+1 및 CmH2m+1)이다.
화학식 VII-5의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 VII-5a 및 VII-5b의 화합물의 군, 더욱 바람직하게는 화학식 VII-5a의 화합물의 군으로부터 선택된다:
Figure pct00172
상기 식에서,
R71은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1 또는 CH2=CH-(CH2)Z를 나타내고,
R72는 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m+1 또는 O-CmH2m+1 또는 (CH2)Z-CH=CH2를 나타내고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2를 나타낸다.
여기서 (R71 및 R72)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n+1 및 CmH2m+1) 및 (CnH2n+1 및 O-CmH2m+1), 특히 바람직하게는 (CnH2n+1 및 CmH2m+1)이다.
화학식 VII-6의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 VII-6a 및 VII-6b의 화합물의 군으로부터 선택된다:
Figure pct00173
상기 식에서,
R71은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1 또는 CH2=CH-(CH2)Z를 나타내고,
R72는 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m+1 또는 O-CmH2m+1 또는 (CH2)Z-CH=CH2를 나타내고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2를 나타낸다.
여기서 (R71 및 R72)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n+1 및 CmH2m+1) 및 (CnH2n+1 및 O-CmH2m+1), 특히 바람직하게는 (CnH2n+1 및 CmH2m+1)이다.
화학식 VII-7의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 VII-7a 내지 VII-7d의 화합물의 군으로부터 선택된다:
Figure pct00174
Figure pct00175
상기 식에서,
R71은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1 또는 CH2=CH-(CH2)Z를 나타내고,
X72는 F, -OCF3 또는 -NCS를 나타내고,
n은 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2를 나타낸다.
화학식 VIII의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 VIII-1 내지 VIII-3의 화합물의 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 이들로 주로 이루어지고, 더더욱 바람직하게는 이들로 본질적으로 이루어지고, 매우 특히 바람직하게는 이들로 전적으로 이루어진다:
Figure pct00176
Figure pct00177
상기 식에서,
Y81 및 Y82 중 하나는 H를 나타내고, 나머지 하나는 H 또는 F를 나타내고,
R81은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1 또는 CH2=CH-(CH2)Z를 나타내고,
R82는 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m+1 또는 O-CmH2m+1 또는 (CH2)Z-CH=CH2를 나타내고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2를 나타낸다.
여기서 (R81 및 R82)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n+1 및 CmH2m+1) 및 (CnH2n+1 및 O-CmH2m+1), 특히 바람직하게는 (CnH2n+1 및 CmH2m+1)이다.
화학식 VIII-1의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 VIII-1a 내지 VIII-1c의 화합물의 군으로부터 선택된다:
Figure pct00178
상기 식에서,
R81은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1 또는 CH2=CH-(CH2)Z를 나타내고,
R82는 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m+1 또는 O-CmH2m+1 또는 (CH2)Z-CH=CH2를 나타내고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2를 나타낸다.
여기서 (R81 및 R82)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n+1 및 CmH2m+1) 및 (CnH2n+1 및 O-CmH2m+1), 특히 바람직하게는 (CnH2n+1 및 CmH2m+1)이다.
화학식 VIII-2의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 VIII-2a의 화합물이다:
Figure pct00179
상기 식에서,
R81은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1 또는 CH2=CH-(CH2)Z를 나타내고,
R82는 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m+1 또는 O-CmH2m+1 또는 (CH2)Z-CH=CH2를 나타내고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2를 나타낸다.
여기서 (R81 및 R82)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n+1 및 CmH2m+1), (CnH2n+1 및 O-CmH2m+1) 및 (CH2=CH-(CH2)Z 및 CmH2m+1), 특히 바람직하게는 (CnH2n+1 및 CmH2m+1)이다.
화학식 VIII-3의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 VIII-3a의 화합물이다:
Figure pct00180
상기 식에서,
R81은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1 또는 CH2=CH-(CH2)Z를 나타내고,
R82는 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m+1 또는 O-CmH2m+1 또는 (CH2)Z-CH=CH2를 나타내고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2를 나타낸다.
여기서 (R81 및 R82)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n+1 및 CmH2m+1) 및 (CnH2n+1 및 O-CmH2m+1)이다.
화학식 IX의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 IX-1 내지 IX-3의 화합물의 군으로부터 선택된다:
Figure pct00181
Figure pct00182
상기 식에서, 매개변수는 상기 화학식 IX 하에 제시된 각각의 의미를 갖고, 바람직하게는
Figure pct00183
및
Figure pct00184
중 하나는
Figure pct00185
를 나타내고, 이때
R91은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1 또는 CH2=CH-(CH2)Z를 나타내고,
R92는 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m+1 또는 O-CmH2m+1 또는 (CH2)Z-CH=CH2를 나타내고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2를 나타낸다.
여기서 (R91 및 R92)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n+1 및 CmH2m+1) 및 (CnH2n+1 및 O-CmH2m+1)이다.
화학식 IX-1의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 IX-1a 내지 IX-1e의 화합물의 군으로부터 선택된다:
Figure pct00186
상기 식에서, 매개변수는 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는
R91은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1을 나타내고,
n은 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
X92는 바람직하게는 F 또는 Cl을 나타낸다.
화학식 IX-2의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 IX-2a 및 IX-2b의 화합물의 군으로부터 선택된다:
Figure pct00187
Figure pct00188
상기 식에서,
R91은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1 또는 CH2=CH-(CH2)Z를 나타내고,
R92는 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m+1 또는 O-CmH2m+1 또는 (CH2)Z-CH=CH2를 나타내고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2를 나타낸다.
여기서 (R91 및 R92)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n+1 및 CmH2m+1)이다.
화학식 IX-3의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 IX-3a 및 IX-3b의 화합물이다:
Figure pct00189
상기 식에서,
R91은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CnH2n+1 또는 CH2=CH-(CH2)Z를 나타내고,
R92는 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 CmH2m+1 또는 O-CmH2m+1 또는 (CH2)Z-CH=CH2를 나타내고,
n 및 m은, 서로 독립적으로, 1 내지 7 범위, 바람직하게는 2 내지 6 범위, 특히 바람직하게는 3 내지 5 범위의 정수를 나타내고,
z는 0, 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 0 또는 2를 나타낸다.
여기서 (R91 및 R92)의 바람직한 조합은 특히 (CnH2n+1 및 CmH2m+1) 및 (CnH2n+1 및 O-CmH2m+1), 특히 바람직하게는 (CnH2n+1 및 O-CmH2m+1)이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 매질은 하기 화학식 X의 화합물을 하나 이상 포함한다:
Figure pct00190
상기 식에서,
R101은 H, 탄소수 1 내지 15, 바람직하게는 탄소수 3 내지 10의 알킬 또는 알콕시 또는 탄소수 2 내지 15, 바람직하게는 탄소수 3 내지 10의 비불화된 알켄일, 비불화된 알켄일옥시 또는 비불화된 알콕시알킬, 바람직하게는 알킬 또는 알켄일을 나타내고,
X101은 H, F, Cl, -CN, SF, NCS, 탄소수 1 내지 7의 불화된 알킬 또는 불화된 알콕시 또는 탄소수 2 내지 7의 불화된 알켄일, 불화된 알켄일옥시 또는 불화된 알콕시알킬, 바람직하게는 불화된 알콕시, 불화된 알켄일옥시, F, Cl 또는 NCS, 특히 바람직하게는 NCS를 나타내고,
Y101은 메틸, 에틸 또는 Cl을 나타내고,
Y102는 H, 메틸, 에틸, F 또는 Cl, 바람직하게는 H 또는 F를 나타내고,
Z101 및 Z102는 동일하거나 상이하며, 단일 결합, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-를 나타내고,
Figure pct00191
는, 서로 독립적으로,
Figure pct00192
, 바람직하게는
Figure pct00193
를 나타내고,
Figure pct00194
은 다르게는
Figure pct00195
를 나타내고,
n은 0 또는 1을 나타낸다.
바람직하게는, 화학식 X의 화합물은 하기 하위-화학식 X-1 및 X-2로부터 선택된다:
Figure pct00196
상기 식에서, 존재하는 기 및 매개변수는 화학식 X에 대해 상기 제시된 의미를 가진다.
특히 바람직하게는, 본 발명에 따른 매질은 하기 화학식 X-1-1 내지 X-1-9의 화합물의 군으로부터 선택된 화합물을 하나 이상 포함한다:
Figure pct00197
.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은 하기 화학식 XI의 화합물을 하나 이상 포함한다:
Figure pct00198
상기 식에서,
RS는 H, 탄소수 1 내지 12의 알킬 또는 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 12의 알켄일, 알켄일옥시 또는 알콕시알킬을 나타내고, 이때 하나 이상의 CH2- 기는
Figure pct00199
로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 F로 대체될 수 있고,
Figure pct00200
는, 각각의 경우, 서로 독립적으로,
Figure pct00201
를 나타내고, 이때 RL은 동일하거나 상이하게, 각각의 경우, H, Cl 또는 탄소수 1 내지 6의 직쇄, 분지쇄 또는 환형 알킬을 나타내고,
LS1 및 LS2는, 동일하거나 상이하게, H, Cl 또는 F를 나타내고,
RS1 및 RS2는, 동일하거나 상이하게, H, 탄소수 6 이하의 알킬 또는 알켄일, 또는 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜텐일 또는 사이클로펜틸을 나타내고,
RTh1 및 RTh2는, 동일하거나 상이하게, H, 탄소수 6 이하의 알킬, 알켄일 또는 알콕시, 또는 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜텐일 또는 사이클로펜틸을 나타내고,
ZS1, ZS2, 및 ZS3은, 동일하거나 상이하게, -CH=CH-, CH=CF-, CF=CH-, -CF=CF-, -C≡C- 또는 단일 결합을 나타내고,
a 및 b는, 동일하거나 상이하게, 0 또는 1이다.
바람직하게는, 화학식 XI의 화합물은 하기 화학식 XI-1 내지 XI-24의 화합물의 군으로부터 선택된다:
Figure pct00202
Figure pct00203
Figure pct00204
Figure pct00205
상기 식에서, 존재하는 기는 화학식 XI에 대해 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는
RS는 탄소수 2 내지 6의 알킬 또는 알켄일을 나타내고, 이때 하나 이상의 CH2- 기는
Figure pct00206
로 대체될 수 있고,
RS1 및 RS2는, 동일하거나 상이하게, H 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬, 바람직하게는 H를 나타내고,
RS3은 H, F 또는 탄소수 6 이하의 알킬, 또는 사이클로프로필, 바람직하게는 H, F 또는 에틸, 매우 바람직하게는 H를 나타내고,
LS1 및 LS2는, 동일하거나 상이하게, H 또는 F, 바람직하게는 F를 나타낸다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 매질은 하기 화학식 T의 화합물을 하나 이상 포함한다:
Figure pct00207
상기 식에서,
RT는 할로겐, CN, NCS, RF, RF-O- 또는 RF-S-를 나타내고, 이때 RF는 탄소수 12 이하의 불화된 알킬 또는 불화된 알켄일을 나타내고,
Figure pct00208
는, 각각의 경우, 서로 독립적으로,
Figure pct00209
를 나타내고,
L4 및 L5는, 동일하거나 상이하게, F, Cl 또는 각각 탄소수 12 이하의 직쇄, 분지쇄 또는 환형 알킬 또는 알켄일을 나타내고,
ZT3 및 ZT4는, 동일하거나 상이하게, -CH=CH-, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -C≡C- 또는 단일 결합을 나타내고,
t는 0 또는 1이다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질은 하기 화학식 T-1a 내지 T-3b의 화합물의 군으로부터 선택된 화합물을 하나 이상 포함한다:
Figure pct00210
Figure pct00211
상기 식에서,
Figure pct00212
는 상기 제시된 의미를 갖고,
n은 1, 2, 3, 4, 5, 6 또는 7, 바람직하게는 1, 2, 3 또는 4, 특히 바람직하게는 1이다.
본 발명의 특히 바람직한 실시양태에서, 상기 매질은 상기 화학식 T-1a 및 T-2a의 화합물로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다.
화학식 T-1a의 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물의 군으로부터 선택된다:
Figure pct00213
Figure pct00214
상기 식에서, n은 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 1이다.
화학식 T-2a의 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물의 군으로부터 선택된다:
Figure pct00215
Figure pct00216
상기 식에서, n은 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 1이다.
매우 바람직하게는, 본 발명에 따른 매질은 하나 이상의 화학식 T-1a-5의 화합물을 포함한다.
하나의 실시양태에서, 본 발명에 따른 매질은, 라디칼 R1, R2, R3, R41, R42, R51, R52, R61, R62, R71, R72, R81, R82, R91, R92, R101, R102 및 RS가 각각 고리형 알킬 기인, 화학식 I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X의 화합물을 하나 이상 포함한다.
본원에서 "환형 알킬"은, 탄소수 12 이하의 직쇄 또는 분지쇄 알킬 또는 알켄일, 바람직하게는 탄소수 1 내지 7의 알킬(이때, CH2 기는 3 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 탄소환형 고리로 대체됨)을 의미하고, 매우 바람직하게는 사이클로프로필알킬, 사이클로부틸알킬, 사이클로펜틸알킬 및 사이클로펜텐일알킬로 이루어진 군으로부터 선택된다.
환형 알킬 기를 포함하는 매우 바람직한 화합물은 하기 화학식 Cy-1 내지 Cy-14의 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00217
Figure pct00218
Figure pct00219
.
본 발명에 따른 매질은 하나 이상의 키랄 도판트를 포함한다. 바람직하게는, 상기 키랄 도판트는 1 μm-1 내지 150 μm-1 범위, 바람직하게는 10 μm-1 내지 100 μm-1 범위의 나선형 비틀림력(HTP)의 절대값을 가진다. 상기 매질이 2개 이상의 키랄 도판트를 포함하는 경우, 이들은 반대 부호의 HTP 값을 가질 수 있다. 이러한 조건은, 각각의 화합물의 키랄성을 어느 정도 보상할 수 있게 하고, 이에 따라 결과적인 매질의 상기 장치에서의 다양한 온도 의존 특성을 보상하는 데 사용될 수 있기 때문에, 몇몇 특정 실시양태의 경우 바람직하다. 그러나, 일반적으로, 본 발명에 따른 매질에 존재하는 대부분의, 바람직하게는 모든 키랄 화합물이 동일 부호의 HTP 값을 갖는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 매질에 존재하는 키랄 도판트는 메소젠성 화합물이고, 가장 바람직하게는 그 자체로 메조 상을 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 매질은, 모두 동일한 대수 부호의 HTP를 갖는 2개 이상의 키랄 화합물을 포함한다.
개별 화합물의 HTP의 온도 의존성은 높거나 낮을 수 있다. 상기 매질의 피치의 온도 의존성은, HTP의 상이한 온도 의존성을 갖는 화합물들을 대응 비로 혼합함으로써 보상될 수 있다.
광학 활성 성분의 경우, 다수의 키랄 도판트(이들 중 일부는 상업적으로 입수가능함), 예를 들어 콜레스테릴 노나노에이트, R- 및 S-811, R- 및 S-1011, R- 및 S-2011, R- 및 S-3011, R- 및 S-4011 또는 CB15(이들 모두, 독일 다름스타트 소재의 메르크 카게아아로부터)는 당업자가 입수가능하다.
특히 적합한 도판트는, 하나 이상의 키랄 기 및 하나 이상의 메소젠성 기, 또는 키랄 기를 갖는 메소젠성 기을 형성하는 하나 이상의 방향족 또는 지환족 기를 함유하는 화합물이다.
적합한 키랄 기는, 예를 들어 키랄 분지형 탄화수소 라디칼, 키랄 에탄 다이올, 바이나프톨 또는 다이옥솔란, 또한, 당 유도체, 당 알코올, 당산, 락트산, 키랄 치환된 글리콜, 스테로이드 유도체, 터펜 유도체, 아미노산 또는 소수(바람직하게는, 1 내지 5개)의 아미노산의 서열로 이루어진 군으로부터 선택된 1가 또는 다가 키랄 기이다.
바람직한 키랄 기는 당 유도체, 예컨대 글루코스, 만노스, 갈락토스, 프룩토스, 아라비노스 및 덱스트로스; 당 알코올, 예컨대 소르비톨, 만니톨, 이디톨, 갈락티톨 또는 이들의 무수 유도체, 특히 다이안하이드로헥시톨, 예를 들면 다이안하이드로소르비드(1,4:3,6-다이안하이드로-D-소르비드, 이소소르비드), 다이안하이드로만니톨(이소소르비톨) 또는 다이안하이드로이디톨(이소이디톨); 당산, 예컨대 글루콘산, 굴론산 및 케토굴론산; 키랄 치환된 글리콜 라디칼, 예컨대, 하나 이상의 CH2 기가 알킬 또는 알콕시로 치환된 모노에틸렌 또는 올리고에틸렌 또는 프로필렌 글리콜; 아미노산, 예컨대 알라닌, 발린, 페닐글리신 또는 페닐알라닌, 또는 1 내지 5개의 이들 아미노산의 서열; 스테로이드 유도체, 예컨대 콜레스테릴 또는 콜산 라디칼; 터펜 유도체, 예컨대 멘틸, 네오멘틸, 캄페닐, 피네일, 터핀일, 이소론기폴릴, 펜칠, 카레일, 미르텐일, 노필, 게라니일, 리날로일, 네릴, 시트로넬릴 또는 다이하이드로시트로넬릴이다.
본 발명에 따른 매질은 바람직하게는, 공지된 키랄 도판트의 군으로부터 선택된 키랄 도판트를 포함한다. 적합한 키랄 기 및 메소젠성 키랄 화합물은, 예를 들어 독일 특허 제34　25　503호, 제35　34　777호, 제35　34　778호, 제35　34　779호, 제35　34　780호, 및 제43　42　280호, 유럽 특허 제01　038　941호 및 독일 특허 제195　41　820호에 기술되어 있다. 이의 예는 또한 하기 표 F에 열거되는 화합물이다.
본 발명에 따라 바람직하게 사용되는 키랄 화합물은 하기 제시되는 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
하기 화학식 A-I 내지 A-III 및 A-Ch의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 키랄 도판트가 특히 바람직하다:
Figure pct00220
상기 식에서,
Ra11, Ra12 및 Rb12는, 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 15의 알킬(이때 또한, 하나 이상의 비인접 CH2 기는, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -C(Rz)=C(Rz)-, -C≡C-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 이때 또한, 하나 이상의 H 원자는 각각 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 대체될 수 있음), 바람직하게는 알킬, 더욱 바람직하게는 n-알킬을 나타낼 수 있고, 단, Ra12는 Rb12와 상이하고,
Ra21 및 Ra22는, 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 15의 알킬(이때 또한, 하나 이상의 비인접 CH2 기는, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -C(Rz)=C(Rz)-, -C≡C-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 이때 또한, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 대체될 수 있음)을 나타내고, 바람직하게는 이들 둘 다 알킬, 더욱 바람직하게는 n-알킬이고,
Ra31, Ra32 및 Rb32는, 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 15의 직쇄 또는 분지쇄 알킬(이때 또한, 하나 이상의 비인접 CH2 기는, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -C(Rz)=C(Rz)-, -C≡C-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO- 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 이때 또한, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 대체될 수 있음), 바람직하게는 알킬, 더욱 바람직하게는 n-알킬을 나타내고, 단, Ra32는 Rb32와 상이하고,
Rz는 H, CH3, F, Cl 또는 CN, 바람직하게는 H 또는 F를 나타내고,
R8은 상기 제시된 Ra11의 의미 중 하나를 갖고, 바람직하게는 알킬, 더욱 바람직하게는 탄소수 1 내지 15의 n-알킬이고,
Z8은 -C(O)O-, CH2O, CF2O 또는 단일 결합, 바람직하게는 -C(O)O-를 나타내고,
A11은 하기 A12와 같이 정의되거나, 다르게는
Figure pct00221
를 나타내고,
A12는
Figure pct00222
, 바람직하게는
Figure pct00223
를 나타내고, 이때 L12는, 각각의 경우, 서로 독립적으로, 할로겐, CN, 또는 탄소수 12 이하의 알킬, 알콕시 또는 알켄일옥시(이때, 하나 이상의 H 원자는 임의적으로 할로겐으로 대체됨), 바람직하게는 메틸, 에틸, Cl 또는 F, 특히 바람직하게는 F를 나타내고,
A21은
Figure pct00224
를 나타내고,
A22는 A12에 대해 제시된 의미를 갖고,
A31은 A11에 대해 제시된 의미를 갖거나, 다르게는
Figure pct00225
를 나타내고,
A32는 A12에 대해 제시된 의미를 갖고,
n2는, 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 0, 1 또는 2이고,
n3은 1, 2 또는 3이고,
r은 0, 1, 2, 3 또는 4이다.
하기 화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 도판트가 특히 바람직하다:
Figure pct00226
Figure pct00227
상기 식에서,
m은, 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 1 내지 9의 정수이고,
n은, 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 2 내지 9의 정수이다.
특히 바람직한 화학식 A의 화합물은 화학식 A-III의 화합물이다.
다른 바람직한 도판트는 하기 화학식 A-IV의 이소소르비드, 이소만니톨 또는 이소이디톨의 유도체, 및 키랄 에탄 다이올, 예를 들어 디페닐에탄다이올(하이드로벤조인), 특히 하기 화학식 A-V의 메소젠성 하이드로벤조인 유도체(도시되지 않은 (R,S), (S,R), (R,R) 및 (S,S) 거울상 이성질체 포함)이다:
Figure pct00228
[상기 식에서,
Figure pct00229
기는
Figure pct00230
(다이안하이드로소르비톨),
Figure pct00231
(다이안하이드로만니톨), 또는
Figure pct00232
(다이안하이드로이디톨),
바람직하게는 다이안하이드로소르비톨임],
Figure pct00233
상기 식에서,
Figure pct00234
는 각각, 서로 독립적으로, 1,4-페닐렌(이는 또한 L로 일치환, 이치환 또는 삼치환될 수 있음), 또는 1,4-사이클로헥실렌이고,
L은 H, F, Cl, CN 또는 탄소수 1 내지 7의 임의적으로 할로겐화된 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐 또는 알콕시카보닐옥시이고,
c는 0 또는 1이고,
X는 CH2 또는 -C(O)-이고,
Z0은 -COO-, -OCO-, -CH2CH2- 또는 단일 결합이고,
R0은 탄소수 1 내지 12의 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐 또는 알킬카보닐옥시이다.
화학식 IV의 화합물의 예는 하기와 같다:
Figure pct00235
Figure pct00236
.
화학식 A-IV의 화합물은 국제 특허 출원 공개 제WO 98/00428호에 기술되어 있다. 화학식 A-V의 화합물은 독일 특허 출원 제2,328,207호에 기술되어 있다.
매우 특히 바람직한 도판트는 키랄 도판트는 키랄 바이나프틸 유도체(국제 특허 출원 공개 제WO 02/94805호에 기술되어 있음), 키랄 바이나프톨 아세탈 유도체(국제 특허 출원 공개 제WO 02/34739호에 기술되어 있음), 키랄 TADDOL 유도체(국제 특허 출원 공개 제WO 02/06265호에 기술되어 있음), 및 하나 이상의 불화된 가교 기 및 말단 또는 중심 키랄 기를 갖는 키랄 도판트(국제 특허 출원 공개 제WO 02/06196호 및 제WO 02/06195호에 기술되어 있음)이다.
하기 화학식 A-VI의 키랄 화합물이 특히 바람직하다:
Figure pct00237
상기 식에서,
X1, X2, Y1 및 Y2는 각각, 서로 독립적으로, F, Cl, Br, I, CN, SCN, SF5, 탄소수 1 내지 25의 직쇄 또는 분지쇄 알킬(이는 비치환되거나 또는 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다중치환되고, 이때 또한, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 각각, 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 결합되지 않는 방식으로, -O-, -S-, -NH-, NRx-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCOO-, -S-CO-, -CO-S-, -CH=CH- 또는 -C*C-로 대체될 수 있음), 중합가능 기 또는 탄소수 20 이하의 사이클로알킬 또는 아릴(이는 임의적으로 할로겐, 바람직하게는 F 또는 중합가능 기로 일치환 또는 다중치환될 수 있음)이고,
x1 및 x2는 각각, 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2이고,
y1 및 y2는 각각, 서로 독립적으로, 0, 1, 2, 3 또는 4이고,
B1 및 B2는 각각, 서로 독립적으로, 방향족, 또는 부분적으로 또는 완전히 불화된 지방족 6원 고리이고, 이때 하나 이상의 CH 기는 각각 N으로 대체될 수 있고, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 각각 O 또는 S로 대체될 수 있고,
W1 및 W2는 각각, 서로 독립적으로, -Z1-A1-(Z2-A2)m-R이고, 다르게는, 이들 둘 중 하나는 R1 또는 A3이되, 둘다 동시에 H는 아니거나,
Figure pct00238
는
Figure pct00239
또는
Figure pct00240
이고,
U1 및 U2는 각각, 서로 독립적으로, CH2, O, S, CO 또는 CS이고,
V1 및 V2는 각각, 서로 독립적으로, (CH2)n(이때, 1 내지 4개의 비인접 CH2 기는 O 또는 S로 대체될 수 있음)이고, V1 및 V2 중 하나는,
Figure pct00241
가
Figure pct00242
인 경우에는 둘 다 단일 결합이고,
n은 1,2 또는 3이고,
Z1 및 Z2는 각각, 서로 독립적으로, -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NRx-, -NRx-CO-, -O-CH2-, -CH2-O-, -S-CH2-, -CH2-S-, -CF2-O-, -O-CF2-, -CF2-S-, -S-CF2-, -CH2-CH2-, -CF2-CH2-, -CH2-CF2-, -CF2-CF2-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CH-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CF=CF-, -C≡C-, 이들 기 중 2개의 조합(이때, 2개의 O 및/또는 S 및/또는 N 원자는 서로 직접 결합되지 않음), 바람직하게는 CH=CH-COO 또는 COO-CH=CH, 또는 단일 결합이고,
Rx는 탄소수 1 내지 6의 알킬을 나타내고,
A1, A2 및 A3는 각각, 서로 독립적으로, 1,4-페닐렌(이때, 1개 또는 2개의 비인접 CH 기는 각각 N으로 대체될 수 있음), 1,4-사이클로헥실렌(이때, 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는 각각 O 또는 S로 대체될 수 있음), 1,3-다이옥솔란-4,5-다이일, 1,4-사이클로헥센일렌, 1,4-바이사이클로[2.2.2]옥틸렌, 피페리딘-1,4-다이일, 나프탈렌-2,6-다이일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-다이일 또는 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-다이일(이때, 각각의 상기 기들은 L로 일치환 또는 다중치환될 수 있음)이고, 추가적으로, A1은 단일 결합일 수 있고,
L은 할로겐 원자, 바람직하게는 F, CN, NO2, 또는 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐 또는 알콕시카보닐옥시이고, 이때 하나 이상의 H 원자는 각각 F 또는 Cl로 대체될 수 있고,
m은, 각각의 경우, 독립적으로 0, 1, 2 또는 3이고,
R 및 R1은 각각, 서로 독립적으로, H, F, Cl, Br, I, CN, SCN, SF5, 탄소수 1 또는 3 내지 25의 직쇄 또는 분지쇄 알킬(이는 임의적으로 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다중치환될 수 있고, 이때 하나 이상의 비인접 CH2 기는 각각 -O-, -S-, -NH-, -NR0-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -S-CO-, -CO-S-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있고, 2개의 O 및/또는 S 원자들은 서로 직접 결합되지 않음), 또는 중합가능 기이다.
하기 화학식 A-VI-1의 키랄 바이나프틸 유도체, 특히 하기 화학식 A-VI-1a 내지 A-VI-1c로부터 선택된 화합물이 특히 바람직하다:
Figure pct00243
[상기 식에서, 고리 B, R0 및 Z0은 화학식 A-IV 및 A-V에 대해 정의된 바와 같고, b는 0, 1 또는 2임],
Figure pct00244
[상기 식에서,
고리 B, R0 및 Z0은 화학식 A-VI-1에 대해 정의된 바와 같고,
R0은 화학식 A-IV에 대해 정의된 바와 같거나, H 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,
b는 0, 1 또는 2이고,
Z0은 특히 -OC(O)- 또는 단일 결합임].
상기 액정 매질 중 하나 이상의 키랄 도판트(들)의 농도는 바람직하게는 0.001% 내지 20%, 바람직하게는 0.05% 내지 5%, 더욱 바람직하게는 0.1% 내지 2%, 가장 바람직하게는 0.5% 내지 1.5%이다. 상기 바람직한 농도 범위는 특히, 키랄 도판트 S-4011 또는 R-4011(이들 둘 다 메르크 카게아아로부터) 및 동일하거나 유사한 HTP를 갖는 키랄 도판트에 적용된다. S-4011에 비해 더 높거나 더 낮은 HTP 절대값을 갖는 키랄 도판트의 경우, 상기 바람직한 농도는 각각 감소되어야 하며, S-4011에 대한 HTP 값의 비에 따라 비례적으로 증가되어야 한다.
본 발명에 따른 액정 매질 또는 호스트 혼합물의 피치(p)는 바람직하게는 5 내지 50 μm, 더욱 바람직하게는 8 내지 30 μm, 특히 바람직하게는 10 내지 20 μm 범위이다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 매질은 하기 화학식 ST-1 내지 ST-18의 화합물의 군으로부터 선택되는 안정화제를 포함한다:
Figure pct00245
Figure pct00246
Figure pct00247
Figure pct00248
상기 식에서,
RST는 H, 탄소수 1 내지 15의 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내고, 이때 또한, 이들 라디칼에서 하나 이상의 CH2 기는, 서로 독립적으로, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-,
Figure pct00249
, -O-, -CO-O-, 또는 -O-CO-로 대체될 수 있고, 이때 또한, 하나 이상의 H 원자는 할로겐으로 대체될 수 있고,
Figure pct00250
는
Figure pct00251
Figure pct00252
Figure pct00253
를 나타내고,
ZST는 각각, 서로 독립적으로, -CO-O-, -O-CO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -CH2-, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -CH=CH-CH2O-, -C2F4-, -CH2CF2-, -CF2CH2-, -CF=CF-, -CH=CF-, -CF=CH-, -CH=CH-, -C≡C- 또는 단일 결합을 나타내고,
L1 및 L2는 각각, 서로 독립적으로, F, Cl, CF3 또는 CHF2를 나타내고,
p는 1 또는 2를 나타내고,
q는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10을 나타낸다.
화학식 ST의 화합물 중에서, 하기 구조식의 화합물이 특히 바람직하다:
Figure pct00254
[상기 식에서, n = 1, 2, 3, 4, 5, 6 또는 7이고, 바람직하게는 n = 1 또는 7임]
Figure pct00255
[상기 식에서, n = 1, 2, 3, 4, 5, 6 또는 7이고, 바람직하게는 n = 3임]
Figure pct00256
[상기 식에서, n = 1, 2, 3, 4, 5, 6 또는 7이고, 바람직하게는 n = 3임]
Figure pct00257
Figure pct00258
.
화학식 ST-3a 및 ST-3b의 화합물에서, n은 바람직하게는 3을 나타낸다. 화학식 ST-2a의 화합물에서, n은 바람직하게는 7을 나타낸다.
본 발명에 따른 매우 특히 바람직한 혼합물은, 하기 화학식 ST-2a-1, ST-3a-1, ST-3b-1, ST-8-1, ST-9-1 및 ST-12의 화합물의 군으로부터 선택된 안정화제를 하나 이상 포함한다:
Figure pct00259
Figure pct00260
.
화학식 ST-1 내지 ST-18의 화합물은 바람직하게는, 상기 혼합물을 기준으로 각각 0.005 내지 0.5%의 양으로 본 발명에 따른 액정 혼합물에 존재한다.
본 발명에 따른 혼합물이 화학식 ST-1 내지 ST-18의 화합물 군으로부터 선택된 2개 이상의 화합물을 포함하는 경우, 농도는, 2개의 화합물의 경우, 상기 혼합물을 기준으로 0.01 내지 1%로 대응적으로 증가한다.
그러나, 본 발명에 따른 혼합물을 기준으로 화학식 ST-1 내지 ST-18의 화합물의 총 비율은 2%를 초과해서는 안 된다.
본 발명에 따른 화합물은 문헌(예를 들어, 표준 작업, 예컨대 문헌[Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie [Methods of Organic Chemistry], Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart])에 기술된 공지된 방법에 의해 또는 이와 유사하게, 상기 반응에 대해 공지되고 적합한 반응 조건 하에 합성될 수 있다. 그 자체로 공지되어 있지만 본원에 언급되지 않은 변형을 사용할 수도 있다. 특히, 상기 화합물은 하기 반응식에 기술되는 바와 같이 또는 이와 유사하게 제조될 수 있다. 본 발명의 화합물을 제조하기 위한 다른 방법은 실시예로부터 취할 수 있다.
또한, 상기에서 명시적으로 언급되지 않은 다른 메소젠성 화합물이, 임의적으로 및 유리하게, 본 발명에 따른 매질에 사용될 수 있다. 이러한 화합물은 당업자에게 공지되어 있다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질 중 화학식 U의 화합물의 총 농도는 5% 이상, 바람직하게는 8% 이상, 매우 바람직하게는 10% 이상, 특히 바람직하게는 12% 이상이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은 총 5% 내지 40%, 바람직하게는 10% 내지 35%, 특히 바람직하게는 15% 내지 30%의 화학식 U의 화합물을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은 10% 내지 45%, 바람직하게는 15% 내지 40%, 특히 바람직하게는 20% 내지 35%의 화학식 T의 화합물, 바람직하게는 화학식 T-1a 및 T-2a의 화합물, 매우 바람직하게는 화학식 T-1a-5 및 T-2a-4의 화합물을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 액정 매질은 총 5% 내지 35%, 바람직하게는 10% 내지 30%, 특히 바람직하게는 15% 내지 25%의 화학식 T-1a의 화합물을 포함한다.
바람직한 실시양태에서, 상기 매질은 하나 이상의 화학식 I의 화합물, 바람직하게는 화학식 I-2의 화합물을, 1% 내지 25%, 더욱 바람직하게는 2% 내지 20%, 특히 바람직하게는 5% 내지 15% 범위의 총 농도로 포함한다.
바람직한 실시양태에서, 상기 매질은 하나 이상의 화학식 I-3의 화합물을, 1% 내지 20%, 더욱 바람직하게는 2% 내지 15%, 특히 바람직하게는 3% 내지 10% 범위의 총 농도로 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 매질은 하나 이상의 화학식 II의 화합물, 바람직하게는 화학식 II-1의 화합물을, 5% 내지 35%, 더욱 바람직하게는 10% 내지 30%, 특히 바람직하게는 15% 내지 25%의 총 농도로 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 매질은 하나 이상의 화학식 IIA-1의 화합물을, 5% 내지 25%, 더욱 바람직하게는 8% 내지 20%, 특히 바람직하게는 10% 내지 15%의 총 농도로 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 매질은 하나 이상의 화학식 II-1의 화합물을, 30% 이하, 더욱 바람직하게는 25% 이하, 특히 바람직하게는 20% 이하의 총 농도로 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 매질은 하나 이상의 화학식 III의 화합물, 바람직하게는 화학식 III-1 및/또는 III-2의 화합물, 더욱 바람직하게는 화학식 III-1h 및/또는 III-1b의 화합물을 15% 내지 70%, 더욱 바람직하게는 25% 내지 60%, 특히 바람직하게는 35% 내지 50%의 총 농도로 포함한다.
단독으로 또는 서로 간의 조합으로 수득된 본 발명의 추가의 바람직한 실시양태들은 다음과 같으며, 이때 몇몇 화합물은 하기 표 C에 제공되는 두문자어를 사용하여 약칭된다:
- 상기 매질은, 바람직하게는 화학식 III-1b, III-1f 및 III-1h의 화합물, 더욱 바람직하게는 화학식 III-1b 및 III-1h의 화합물로부터 선택되는 1개, 2개, 3개, 4개 또는 그 이상의 화학식 III-1의 화합물을 포함하고;
- 상기 매질은 화학식 III-1b의 화합물을, 바람직하게는 2% 내지 30%, 더욱 바람직하게는 5% 내지 25%, 특히 10% 내지 20% 범위의 총 농도로 포함하고;
- 상기 매질은 화학식 III-1h의 화합물을, 바람직하게는 10% 내지 40%, 더욱 바람직하게는 15% 내지 35%, 특히 20% 내지 30% 범위의 총 농도로 포함하고;
- 상기 매질은 화합물 PPU-TO-S 및/또는 PPTU-TO-S 및/또는 PTPU-TO-S 및/또는 PP(1)TO-n-S를 포함하고;
- 상기 매질은 하나 이상의 화학식 U의 화합물 및 하나 이상의 화학식 II-1의 화합물 및/또는 하나 이상의 화학식 IIA-1의 화합물을, 바람직하게는 25% 내지 45%, 특히 30% 내지 40% 범위의 총 농도로 포함하고;
- 상기 매질은 하나 이상의 화학식 I-2d의 화합물, 바람직하게는 화합물 PGU-2-S 및/또는 PGU-3-S 및/또는 PGU-4-S를 포함하고;
- 상기 매질은 하나 이상의 화학식 I-2d 및 화학식 II-1b의 화합물, 바람직하게는 화합물 PGU-3-S 및/또는 PGU-4-S 및 PTU-3-S 및/또는 PTU-4-S 및/또는 PTU-5-S를 포함하고;
- 상기 매질은 화학식 PPTU-n-S 및/또는 PTPU-n-S의 하나 이상의 화합물을, 10 내지 20% 범위의 총 농도로 포함하고;
- 상기 매질은 화학식 PPTU-n-S 및/또는 PTPU-n-S 및/또는 PGTU-n-S의 하나 이상의 화합물을, 15 내지 30% 범위의 총 농도로 포함하고;
- 상기 매질은 하나 이상의 화학식 ST-3의 화합물, 바람직하게는 화학식 ST-3a 및/또는 ST-3b의 화합물, 특히 바람직하게는 화학식 ST-3b-1의 화합물을, 0.01 내지 1%, 바람직하게는 0.05 내지 0.5%, 특히 0.10 내지 0.15% 범위의 총 농도로 포함한다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 90℃ 이상, 더욱 바람직하게는 100℃ 이상, 더욱 바람직하게는 110℃ 이상, 더욱 바람직하게는 120℃ 이상, 더욱 바람직하게는 130℃ 이상, 특히 바람직하게는 140℃ 이상, 매우 특히 바람직하게는 150℃ 이상의 등명점을 가진다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 160℃ 이하, 더욱 바람직하게는 140℃ 이하, 특히 바람직하게는 120℃ 이하, 매우 특히 바람직하게는 100℃ 이하의 등명점을 가진다.
본 발명에 따른 매질의 네마틱 상은 바람직하게는 적어도 0℃ 이하 내지 90℃ 이상으로 연장된다. 본 발명에 따른 매질이, 바람직하게는 적어도 -10℃ 이하 내지 120℃ 이상, 매우 바람직하게는 적어도 -20℃ 이하 내지 140℃ 이상, 특히, 적어도 -30℃ 이하 내지 150℃ 이상, 매우 특히 바람직하게는 적어도 -40℃ 이하 내지 170℃ 이상의 훨씬 더 넓은 네마틱 상 범위를 나타내는 것이 유리하다.
본 발명에 따른 액정 매질의 Δε은 1kHz 및 20℃에서 바람직하게는 1 이상, 더욱 바람직하게는 2 이상, 매우 바람직하게는 3 이상이다.
본 발명에 따른 액정 매질의 복굴절률(Δn)은 589 nm(NaD) 및 20℃에서 바람직하게는 0.280 이상, 더욱 바람직하게는 0.300 이상, 더더욱 바람직하게는 0.320 이상, 매우 바람직하게는 0.330 이상, 특히 0.350 이상이다.
589 nm(NaD) 및 20℃에서 본 발명에 따른 액정 매질의 Δn은 바람직하게는 0.200 내지 0.900 범위, 더욱 바람직하게는 0.250 내지 0.800 범위, 더더욱 바람직하게는 0.300 내지 0.700 범위, 매우 특히 바람직하게는 0.350 내지 0.600 범위이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 액정 매질의 Δn은 바람직하게는 0.50 이상, 더욱 바람직하게는 0.55 이상이다.
화학식 I 내지 III의 화합물은, 각각의 경우, 3 초과의 유전 이방성을 갖는 양의 유전율을 갖는 화합물, 3 미만 -1.5 초과의 유전 이방성을 갖는 중성 유전율을 갖는 화합물 및 - 1.5 이하의 유전 이방성을 갖는 음의 유전율을 갖는 화합물을 포함한다.
화학식 U, I, II 및 III의 화합물은 바람직하게는 양의 유전율을 가진다.
Vo는, 역평행 러빙된 셀에서, 20℃에서의 용량성 임계 전압[V]을 나타내고,
ne는, 20℃ 및 589 nm에서의 비정상(extraordinary) 굴절률을 나타내고,
no는, 20℃ 및 589 nm에서의 정상(ordinary) 굴절률을 나타내고,
Δn은, 20℃ 및 589 nm에서의 광학 이방성을 나타내고,
ε⊥는, 20℃ 및 1kHz에서의 방향자에 수직인 유전율(dielectric permittivity)을 나타내고,
ε∥는, 20℃ 및 1kHz에서의 방향자와 평행한 유전율을 나타내고,
Δε은, 20℃ 및 1kHz에서의 유전 이방성(Δε = ε∥ - ε⊥)을 나타내고,
T(N,I)는, 등명점[℃](즉, 네마틱 상에서 등방성 상으로의 전이)을 나타내고,
γ1은, 20℃에서의 회전 점도[mPa/s]를 나타내고,
K1은, 20℃에서의 "펼침(splay)" 변형 탄성 상수[pN]를 나타내고,
K2는, 20℃에서의 "비틀림(twist)" 변형 탄성 상수[pN]를 나타내고,
K3은, 20℃에서의 "굽힘(bend)" 변형 탄성 상수[pN]를 나타낸다.
본원에서 "양의 유전율을 갖는(dielectrically positive)"이란 표현은, Δε이 3.0 초과인 화합물 또는 성분을 기술하는 것이고, "중성 유전율을 갖는(dielectrically neutral)"이란 표현은, Δε이 -1.5 이상 3.0 이하인 화합물 또는 성분을 기술하는 것이며, "음의 유전율을 갖는(dielectrically negative)"이란 표현은, Δε이 -1.5 미만인 화합물 또는 성분을 기술하는 것이다. Δε은 1kHz의 주파수 및 20℃에서 결정된다. 각각의 화합물의 유전 이방성은, 네마틱 호스트 혼합물 중의 각각의 개별 화합물의 10% 용액의 결과로부터 결정된다. 호스트 혼합물에서의 각각의 화합물의 용해도가 10% 미만인 경우, 상기 농도는 5%로 감소된다. 시험 혼합물의 정전용량(capacitance)은, 호메오트로픽 정렬을 갖는 셀과 수평(homogeneous) 정렬을 갖는 셀 둘 다에서 결정된다. 상기 유형의 셀 둘 다의 셀 두께는 약 20 μm이다. 인가되는 전압은, 1kHz의 주파수 및 전형적으로 0.5V 내지 1.0V의 실효값(effective value)을 갖는 방형파이지만, 항상 각각의 시험 혼합물의 용량성 임계값 미만으로 선택된다.
Δε은 ε∥ - ε⊥로서 정의되고, ε평균은 (ε∥ + 2ε⊥)/3이다.
외삽법에 의해 순수 화합물의 물리적 상수를 결정하는데 사용되는 호스트 혼합물은 독일 메르크 카게아아로부터의 ZLI-4792이다. 화합물의 유전 상수의 절대값, 복굴절률(Δn) 및 회전 점도(γ1)는, 화합물 첨가시 호스트 혼합물의 각각의 값의 변화로부터 결정된다. 호스트 중의 상기 농도는 10%이고, 용해도가 불충분한 경우에는 5%이다. 상기 값은 첨가된 화합물의 100% 농도까지 외삽된다.
실시예에서, 순수한 화합물의 상 순서는 다음 약어를 사용하여 제공된다:
K: 결정질, N: 네마틱, SmA: 스멕틱 A, SmB: 스멕틱 B, I: 등방성.
20℃의 측정 온도에서 네마틱 상을 갖는 성분은 그 자체로 측정되고, 나머지는 모두 화합물처럼 취급된다.
달리 명확히 언급되지 않는 한, 본원에서 용어 "임계 전압"은, 광학 임계값을 나타내고, 10%의 상대적 콘트라스트(V10)에 대한 것이며, 용어 "포화 전압"은, 광학 포화를 지칭하고, 90%의 상대적 콘트라스트(V90)에 대한 것이다. 프리데릭스(Freedericks) 임계값(VFr)으로도 지칭되는 용량성 임계 전압(V0)은 명시적으로 언급된 경우에만 사용된다.
본원에 제시된 매개변수 범위는, 명시적으로 달리 언급되지 않는 한, 모두 한계값을 포함한다.
서로 조합되어 다양한 범위의 특성에 대해 제시되는 상이한 상한값 및 하한값은 추가적인 바람직한 범위를 제공한다.
본원 전체에 걸쳐, 명시적으로 달리 언급되지 않는 한, 하기 조건 및 정의가 적용된다. 모든 농도는 중량%로 제시되고, 각각의 전체 혼합물에 관한 것이고, 모든 온도는 섭씨 온도로 제시되고, 모든 온도 차는 차등 °로 제시된다. 모든 물리적 특성은, 명시적으로 달리 언급되지 않는 한, 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", status Nov. 1997, Merck KGaA, Germany]에 따라 결정되고, 20℃의 온도에 대해 제시된다. 광학 이방성(Δn)은 589.3 nm의 파장에서 결정된다. 유전 이방성(Δε)은 1 kHz의 주파수에서 결정된다. 임계 전압뿐만 아니라 모든 다른 전광 특성들은, 독일 소재의 메르크 카게아아에서 제조된 시험 셀을 사용하여 결정된다. Δε을 결정하기 위한 시험 셀은 대략 20 μm의 셀 두께를 가진다. 전극은 1.13 cm2의 면적 및 가드 링(guard ring)을 갖는 원형 ITO 전극이다. 배향 층은, 호메오트로픽 배향(ε∥)의 경우 일본 소재의 닛산 케미칼즈(Nissan Chemicals)로부터 입수한 SE-1211이고, 수평 배향(ε⊥)의 경우 일본 소재의 재팬 신테틱 러버(Japan Synthetic Rubber)로부터 입수한 폴리이미드 AL-1054이다. 정전 용량은 0.3　Vrms의 전압을 갖는 사인파를 이용하여 솔라트론(Solatron) 1260 주파수 반응 분석기를 사용하여 결정된다. 전광 측정에 사용되는 광은 백색 광이다. 독일 소재의 아우트로닉-멜처스(Autronic-Melchers)로부터 시판되는 DMS 장치를 사용하는 구성(set-up)이 여기에 사용된다. 특징적인 전압은 수직 관찰 하에 결정된다. 임계 전압(V10), 중간-회색 전압(V50) 및 포화 전압(V90)은 각각 10%, 50% 및 90%의 상대적 콘트라스트에 대해 결정되었다.
상기 액정 매질은, 문헌[A. Penirschke et al. "Cavity Perturbation Method for Characterization of Liquid Crystals up to 35　GHz", 34th European Microwave Conference - Amsterdam, pp. 545-548]에 기술된 마이크로파 주파수 영역에서 그의 특성에 대해 조사되었다. 또한, 이와 관련하여 문헌[A. Gaebler et al. "Direct Simulation of Material Permittivities ...", 12MTC　2009 - International Instrumentation and Measurement Technology Conference, Singapore, 2009 (IEEE), pp.　463-467] 및 독일 특허 출원 제10 2004 029 429 A호를 참조하며, 여기에는 측정 방법이 또한 상세히 기술되어 있다.
액정을 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 석영 모세관 내로 도입한다. 상기 모세관은 0.5 mm의 내부 직경 및 0.78 mm의 외부 직경을 가진다. 유효 길이는 2.0 ㎝이다. 충전된 모세관을 19 GHz의 공명 주파수를 갖는 원통형 공동(cavity)의 중심 내로 도입한다. 상기 공동은 11.5 ㎜의 길이 및 6 ㎜의 반경을 가진다. 이어서, 입력 신호(공급원)를 적용하고, 상업적인 벡터 네트워크 분석기(N5227A PNA 마이크로파 네트워크 분석기(미국 소재의 키사이트 테크놀로지스 인코포레이티드(Keysight Technologies Inc.))를 사용하여 공동의 주파수 의존 반응을 기록한다. 다른 주파수에 대해서는, 공동의 치수를 대응적으로 조정한다.
액정으로 충전된 모세관을 사용한 측정값과 액정으로 충전된 모세관의 부재 하의 측정값 간의 공명 주파수 및 Q 인자에서의 변화를 이용하여, 상기 언급된 문헌[A. Penirschke et al., 34th European Microwave Conference - Amsterdam, pp. 545-548]의 식 10 및 11에 의해 대응 표적 주파수에서의 유전 상수 및 손실 각도를 결정한다.
액정의 방향자(director)에 대해 수직 및 수평인 특성의 성분 값은 자기장 내 액정의 정렬에 의해 수득된다. 이를 위해, 영구 자석의 자기장이 사용된다. 자기장의 강도는 0.35 테슬라이다.
바람직한 컴포넌트는 위상 천이기, 버랙터, 무선 및 전파 안테나 어레이, 정합 회로 적응 필터 등이다.
본원에서 용어 "화합물"은, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 하나의 화합물 및 복수의 화합물 둘 다를 의미한다.
본 발명에 따른 모든 혼합물은 네마틱이다. 본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는, 상기 제시된 바람직한 범위의 네마틱 상을 가진다. 본원에서 "네마틱 상을 가진다"는 표현은, 한편으로는 해당 온도의 저온에서 스멕틱 상 및 결정화가 관찰되지 않고, 다른 한편으로는 네마틱 상으로부터 가열 시 등명화가 발생하지 않음을 의미한다. 고온에서, 등명점은 통상적인 방법에 의해 모세관에서 측정된다. 저온에서의 조사는, 해당 온도에서의 유동 점도계에서 수행되고, 벌크 샘플의 저장에 의해 확인된다. 제시된 온도(T)에서 본 발명에 따른 매질의 벌크에서의 저장 안정성(LTS)은 육안 검사에 의해 결정된다. 사전-결정된 온도의 냉장고에 넣어둔 적절한 크기의 밀폐된 유리 용기(병)에 관심 매질 2 g을 채운다. 상기 병을 정해진 시간 간격으로 스멕틱 상 또는 결정화의 존재에 대해 검사한다. 모든 물질에 대해 및 각각의 온도에서 두 개의 병을 저장한다. 2개의 대응 병 중 적어도 하나에서 결정화 또는 스멕틱 상의 출현이 관찰되는 경우, 시험을 종료하고, 더 배열된 상의 출현이 관찰되는 시간 이전의 마지막 검사 시간을 각각의 저장 안정성으로서 기록한다. 상기 시험을 1000시간 후에 최종적으로 종료한다(즉, 1000시간의 LTS 값은, 제시된 온도에서 적어도 1000시간 동안 혼합물이 안정함을 의미함).
사용되는 액정은 바람직하게는 양의 유전 이방성을 가진다. 이는 바람직하게는 2 이상, 바람직하게는 4 이상, 특히 바람직하게는 6 이상, 매우 특히 바람직하게는 10 이상이다.
또한, 본 발명에 따른 액정 매질은 마이크로파 범위에서 높은 이방성 값을 특징으로 한다. 약 19GHz에서의 복굴절률은, 예를 들어 바람직하게는 0.14 이상, 특히 바람직하게는 0.15 이상, 특히 바람직하게는 0.20 이상, 특히 바람직하게는 0.25 이상, 매우 특히 바람직하게는 0.30 이상이다. 또한, 상기 복굴절률은 바람직하게는 0.80 이하이다.
마이크로파 범위에서의 유전 이방성은 다음과 같이 정의된다:
Δε ≡ (εr.∥ - εr.⊥).
조정능(τ)은 하기와 정의된다:
τ≡(Δεr／εr,∥).
물질 품질(η)은 하기와 같이 정의된다:
η≡(τ／tanδεr,max.)
상기 식에서, 최대 유전 손실 인자(tanδεr,max.)는 하기와 같다:
tanδεr,max. ≡ max.{tanδεr,⊥,; tanδεr,∥}.
20℃ 및 19GHz에서 측정된 본 발명에 따른 매질의 조정능(τ)은 0.250 이상, 바람직하게는 0.300 이상, 0.310 이상, 0.320 이상, 0.330 이상 또는 0.340 이상, 매우 바람직하게는 0.345 이상, 특히 0.350 이상이다.
바람직한 액정 물질의 물질 품질(η)은 6 이상, 바람직하게는 8 이상, 바람직하게는 10 이상, 바람직하게는 15 이상, 바람직하게는 17 이상, 바람직하게는 20 이상, 특히 바람직하게는 25 이상, 매우 특히 바람직하게는 30 이상이다.
대응 컴포넌트에서, 바람직한 액정 물질은 15°/dB 이상, 바람직하게는 20°/dB 이상, 바람직하게는 30°/dB 이상, 바람직하게는 40°/dB 이상, 바람직하게는 50°/dB 이상, 특히 바람직하게는 80°/dB 이상, 매우 특히 바람직하게는 100°/dB 이상의 위상 천이기 품질을 가진다.
그러나, 몇몇 실시양태에서, 음의 유전 이방성 값을 갖는 액정이 또한 유리하게 사용될 수 있다.
사용된 액정은 개별 성분 또는 혼합물이다. 이는 바람직하게는 네마틱 상을 가진다.
본 발명에 따른 액정 매질은 일반적인 농도의 추가의 첨가제 및 키랄 도판트를 포함할 수 있다. 이들 추가 성분의 총 농도는 전체 혼합물을 기준으로 0% 내지 10%, 바람직하게는 0.1% 내지 6% 범위이다. 사용된 개별 화합물의 농도는 각각 바람직하게는 0.1% 내지 3% 범위이다. 상기 및 유사한 첨가제의 농도는, 본원에서 액정 매질의 액정 성분 및 액정 화합물의 값 및 농도 범위를 인용할 때 고려되지 않는다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 매질은 콜레스테릭 피치를 조정하기 위해 키랄 도판트로서 하나 이상의 키랄 화합물을 포함한다. 본 발명에 따른 매질 중 이들의 총 농도는 바람직하게는 0.05% 내지 15%, 더욱 바람직하게는 1% 내지 10%, 가장 바람직하게는 2% 내지 6% 범위이다.
임의적으로, 본 발명에 따른 매질은 물리적 특성을 조정하기 위해 추가의 액정 화합물을 포함할 수 있다. 이러한 화합물은 당업자에게 공지되어 있다. 본 발명에 따른 매질 중 이의 농도는 바람직하게는 0% 내지 30%, 더욱 바람직하게는 0.1% 내지 20%, 가장 바람직하게는 1% 내지 15%이다.
응답 시간은, 전광 응답(electro-optical response)의 상대적 조정 또는 상대적 콘트라스트가 0%에서 90%로 변화되는 시간(t90 - t0)(즉, 지연 시간(t10　-　t0) 포함)에 대한 증가 시간(τon), 전광 응답의 상대적 조정 또는 상대적 콘트라스트가 100%에서 다시 10%로 변화되는 시간(t100　-　t10)에 대한 감쇠 시간(τoff), 및 총 응답 시간(τ총 = τon + τoff)으로서 각각 제시된다.
본 발명에 따른 액정 매질은 복수의 화합물, 바람직하게는 3 내지 30개, 더욱 바람직하게는 4 내지 20개, 가장 바람직하게는 4 내지 16개의 화합물로 이루어진다. 이들 화합물은 통상적인 방식으로 혼합된다. 일반적으로, 더 소량으로 사용되는 필요량의 화합물이 더 대량으로 사용되는 화합물에 용해된다. 더 고 농도로 사용되는 화합물의 등명점보다 온도가 높은 경우에는, 용해 과정의 완료를 관찰하기가 특히 용이하다. 그러나, 다른 통상적인 방법, 예를 들어, 화합물들의 균질 또는 공융(eutectic) 혼합물일 수 있는 소위 프리믹스(pre-mix)를 사용하거나, 또는 구성성분 자체가 즉시-사용가능한(ready-to-use) 혼합물인 소위 멀티보틀 시스템(multibottle system)을 사용하여 상기 매질을 제조할 수도 있다.
모든 온도, 예를 들어 액정의 융점 T(C,N) 또는 T(C,S), 스멕틱(S)에서 네마틱(N) 상으로의 전이 T(S,N), 및 등명점T(N,I)은 섭씨로 제시된다. 모든 온도 차이는 차등 °로 제시된다.
본 발명 및 특히 하기 실시예에서, 메소젠성 화합물의 구조는 두문자어로도 지칭되는 약어로 표시된다. 이들 약어에서 화학식은 하기 표 A 내지 D를 이용하여 하기와 같이 약칭된다. 모든 기 CnH2n+1, CmH2m+1 및 ClH2l+1 또는 CnH2n-1, CmH2m-1 및 ClH2l-1은, 각각의 경우, n, m 또는 l개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알켄일, 바람직하게는 1-E-알켄일을 나타낸다. 하기 표 A는 화합물의 코어 구조의 고리 요소에 대해 사용된 코드를 열거하고, 하기 표 B는 연결 기를 보여준다. 하기 표 C는 좌측 또는 우측 말단 기에 대한 코드의 의미를 제공한다. 하기 표 D는 각각의 약어와 함께 화합물의 예시적인 구조를 보여준다.
표 A: 고리 요소
Figure pct00261
Figure pct00262
Figure pct00263
Figure pct00264
Figure pct00265
표 B: 연결 기
Figure pct00266
표 C: 말단 기
Figure pct00267
상기 식에서, n 및 m은 각각 정수를 나타내고, 3개의 점 "..."은 상기 표의 다른 약어에 대한 이격표시(place-holder)이다.
분지된 측면(lateral) 기는, 가장 긴 쇄가 선택되는 경우, 고리 다음 위치(1)로부터 시작하여 번호가 매겨지며, 더 작은 숫자는 분지의 길이를 나타내고, 괄호 안의 윗첨자 숫자는 분지의 위치를 나타내고, 예를 들면, 다음과 같다:
Figure pct00268
Figure pct00269
.
하기 표는 각각의 약어와 함께 예시적인 구조를 보여준다. 이는 약어에 대한 규칙의 의미를 예시하기 위해 제시된다. 이는 또한 바람직하게 사용되는 화합물을 제시한다.
하기 예시적인 구조는, 바람직하게 상기 매질에 추가로 사용되는 화합물이다.
표 C: 예시적인 구조
Figure pct00270
Figure pct00271
Figure pct00272
Figure pct00273
Figure pct00274
Figure pct00275
Figure pct00276
Figure pct00277
Figure pct00278
Figure pct00279
Figure pct00280
Figure pct00281
Figure pct00282
상기 식에서, m 및 n은, 동일하거나 상이하게, 1, 2, 3, 4, 5, 6 또는 7이다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 매질은 상기 표 C의 화합물로부터 선택된 화합물을 하나 이상 포함한다.
하기 표 D는, 본 발명에 따라 메소젠성 매질에서 대안적인 안정화제로서 사용될 수 있는 예시적인 화합물을 보여준다. 상기 매질 중 상기 화합물 및 유사한 화합물의 총 농도는 바람직하게는 5% 이하이다.
표 D
Figure pct00283
Figure pct00284
Figure pct00285
.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 메소젠성 매질은 상기 표 D로부터의 화합물의 군으로부터 선택된 화합물을 하나 이상 포함한다.
하기 표 E는, 본 발명에 따른 메소젠성 매질에서 키랄 도판트로서 바람직하게 사용될 수 있는 예시적인 화합물을 보여준다.
표 E
Figure pct00286
Figure pct00287
Figure pct00288
.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 메소젠성 매질은 상기 표 E의 화합물의 군으로부터 선택된 화합물을 하나 이상 포함한다.
본 발명에 따른 메소젠성 매질은 바람직하게는 상기 표의 화합물들로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 2개 이상, 바람직하게는 4개 이상 포함한다.
실시예
하기 실시예는 본 발명을 어떤 식으로든 제한하지 않고 예시하는 것이다. 해당 물리적 특성으로부터 어떤 특성이 달성될 수 있고 어떤 범위에서 개질될 수 있는지는 당업자에게 자명하다. 따라서, 특히, 바람직하게 달성될 수 있는 다양한 특성의 조합이 당업자에게 잘 정의된다.
합성 실시예
약어:
RT: 실온(전형적으로, 20℃±1℃),
THF: 테트라하이드로퓨란,
MTB 에터: 메틸-3급-부틸 에터,
DCM: 다이클로로메탄,
dist. : 증류된.
실시예 1: 1,2,4,5-테트라플루오로-3-이소티오시아네이토-6-[4-(4-프로필사이클로헥실)페닐]벤젠
단계 1.1: 2,3,5,6-테트라플루오로-4-[4-(4-프로필사이클로헥실)페닐]아닐린
Figure pct00289
THF(30 mL) 중 [4-(4-프로필사이클로헥실)페닐]보론산(CAS-번호 156837-90-0, 5.3 g, 22 mmol) 및 4-브로모-2,3,5,6-테트라플루오로-아닐린(CAS)(CAS-번호 1998-66-9, 5.0 g, 21 mmol)의 용액을 50℃로 가열하고, 비스(다이-3급-부틸(4-다이메틸아미노페닐)포스핀)다이클로로팔라듐(II)(0.87 mg)을 가했다. 이 혼합물을 환류 온도로 가열하고, 이어서 수산화나트륨 용액(2 M, 15.4 mL, 31 mmol)을 적가하였다. 이 반응 혼합물을 환류 온도에서 2시간 동안 교반하고, 이어서 다시 THF(15 mL) 중 [4-(4-프로필사이클로헥실)페닐]보론산(1.0 g, 4 mmol)의 용액을 적가하고, 이 혼합물을 환류 온도에서 밤새 교반하였다. 이어서, 이를 실온으로 냉각시키고, 아세트산(빙초산, 1.6 mL)으로 처리하고, MTB 에터로 희석하였다. 수성 상을 분리하고, MTB 에터로 추출하였다. 합친 유기 상을 염수로 세척하고, 건조시키고(나트륨 설페이트), 진공 중에서 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 크로마토그래피(n-헵탄 및 MTB 에터)로 정제하여, 2,3,5,6-테트라플루오로-4-[4-(4-프로필사이클로헥실)페닐]아닐린을 연황색 고체로서 수득하였다.
단계 1.2: 1,2,4,5-테트라플루오로-3-이소티오시아네이토-6-[4-(4-프로필사이클로헥실)페닐]벤젠
Figure pct00290
DCM(100 mL) 중 2,3,5,6-테트라플루오로-4-[4-(4-프로필사이클로헥실)페닐]아닐린(7.4 g, 20 mmol) 및 1,4-다이아자바이사이클로[2.2.2]옥탄(5.7 g, 51 mmol)의 용액을 0℃로 냉각시키고, 티오포스겐(1.8 mL, 22 mmol)을 적가하였다. 이 반응 혼합물을 실온에서 60분 동안 교반하였다. 이어서, 이 반응 혼합물을 증류수 및 염수로 가수분해시키고, DCM으로 희석하였다. 수성 상을 분리하고, DCM으로 추출하였다. 합친 유기 상을 염수로 세척하고, 건조시키고(나트륨 설페이트), 진공 중에서 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 크로마토그래피(n-헵탄) 및 결정화(n-헵탄)에 의해 정제하였다. 1,2,4,5-테트라플루오로-3-이소티오시아네이토-6-[4-(4-프로필사이클로헥실)페닐]벤젠을 무색 고체로서 단리하였다.
상 순서: K 64 N 174.4 I.
Δε = 6.80.
Δn = 0.2522.
γ1 = 472 mPas.
실시예 2: 1,2,4,5-테트라플루오로-3-이소티오시아네이토-6-[4-[4-(트라이플루오로메톡시)페닐]페닐]벤젠
단계 2.1: 4,4,5,5-테트라메틸-2-[4-[4-(트라이플루오로메톡시)페닐]페닐]-1,3,2-다이옥사보롤란
Figure pct00291
비스-(피나콜레이토)-이붕소(14.3 g, 56 mmol) 및 칼륨 아세테이트(14.3 g, 146 mmol)를 1,4-다이옥산(150 mL) 중 1-브로모-4-[4-(트라이플루오로메톡시)페닐]벤젠(CAS-번호 134150-03-1, 16.9 g, 49 mmol)의 용액에 가했다. 이어서, 이 혼합물을 1,1'-비스(바이페닐포스핀)페로센-팔라듐 다이클로라이드(1.2 g, 1.6 mmol)로 처리하고, 환류 온도에서 밤새 교반하였다. 이 반응 혼합물을 실온으로 냉각시키고, 증류수로 가수분해시키고, MTB 에터로 희석하고, 셀라이트 상에서 여과하였다. 수성 상을 분리하고, MTB 에터로 추출하였다. 합친 유기 상을 염수로 세척하고, 건조시키고(나트륨 설페이트), 진공 중에서 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 크로마토그래피(n-헵탄 및 1-클로로부탄)로 정제하여, 4,4,5,5-테트라메틸-2-[4-[4-(트라이플루오로메톡시)페닐]페닐]-1,3,2-다이옥사보롤란을 갈색 고체로서 수득하였다.
단계 2.2: 2,3,5,6-테트라플루오로-4-[4-[4-(트라이플루오로메톡시)페닐]페닐]아닐린
Figure pct00292
THF(11 mL) 중 4,4,5,5-테트라메틸-2-[4-[4-(트라이플루오로메톡시)페닐]페닐]-1,3,2-다이옥사보롤란(3.0 g, 7.4 mmol) 및 4-브로모-2,3,5,6-테트라플루오로-아닐린(1.6 g, 6.6 mmol)의 용액을 비스(다이-3급-부틸-(4-다이메틸아미노페닐)-포스핀)다이클로로팔라듐(II)(0.31 mg)으로 50℃에서 처리하였다. 이어서, 이 혼합물을 환류 온도로 가열하고, 이어서 수산화나트륨 용액(2.0 M, 5.5 mL)을 적가하였다. 이 반응 혼합물을 환류 온도에서 밤새 교반하였다. 이어서, 이를 실온으로 냉각시키고, 아세트산(빙초산, 0.6 mL)으로 처리하고, MTB 에터로 희석하였다. 수성 상을 분리하고, MTB 에터로 추출하였다. 합친 유기 상을 염수로 세척하고, 건조시키고(나트륨 설페이트), 진공 중에서 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 크로마토그래피(n-헵탄 및 1-클로로부탄)로 정제하였다. 2,3,5,6-테트라플루오로-4-[4-[4-(트라이플루오로메톡시)페닐]페닐]아닐린을 연갈색 고체로서 단리하였다.
단계 2.3: 1,2,4,5-테트라플루오로-3-이소티오시아네이토-6-[4-[4-(트라이플루오로메톡시)페닐]페닐]벤젠
Figure pct00293
DCM(25 mL) 중 2,3,5,6-테트라플루오로-4-[4-[4-(트라이플루오로메톡시)페닐]페닐]아닐린(2.0 g, 4.9 mmol) 및 1,4-다이아자바이사이클로[2.2.2]옥탄(1.4 g, 12.2 mmol)의 용액을 0℃로 냉각시키고, 티오포스겐(0.4 mL, 5.4 mmol)으로 적가 처리하였다. 이 반응 혼합물을 실온에서 60분 동안 교반하였다. 이어서, 이를 증류수 및 염수로 가수분해시키고, DCM으로 희석하였다. 수성 상을 분리하고, DCM으로 추출하였다. 합친 유기 상을 염수로 세척하고, 건조시키고(나트륨 설페이트), 진공 중에서 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 크로마토그래피(n-헵탄 및 1-클로로부탄) 및 결정화(n-헵탄)로 정제하여, 1,2,4,5-테트라플루오로-3-이소티오시아네이토-6-[4-[4-(트라이플루오로메톡시)페닐]페닐]벤젠을 무색 고체로서 수득하였다.
상 순서: K 109 N 154.5 I.
Δε = 1.79.
Δn = 0.2984.
γ1 = 458 mPas.
실시예 3: 1-[4-[2-(4-부틸페닐)에틴일]페닐]-2,3,5,6-테트라플루오로-4-이소티오시아네이토-벤젠
단계 3.1: 2-[4-[2-(4-부틸페닐)에틴일]페닐]-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보롤란
Figure pct00294
THF(20 mL) 중 1-부틸-4-에틴일-벤젠(CAS-번호 79887-09-5, 1.2 g, 7.1 mmol), 2-(4-브로모페닐)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보롤란(CAS-번호 68716-49-4, 2.0 g, 7.1 mmol) 및 다이이소프로필아민(17 mL)의 용액을 환류 온도보다 약간 낮은 온도로 가열하였다. 여기에 구리(I) 요오다이드(1.4 mg), 2-다이사이클로헥실포스피노-2',4',6'-트라이이소프로필-1,1'-바이페닐(6.7 mg) 및 클로로(2-다이사이클로헥실포스피노-2',4',6'-트라이이소프로필-1,1'-바이페닐)(2'-아미노-1,1'-바이페닐-2-일)팔라듐(II)(11.1 mg)을 가하고, 이 반응 혼합물을 환류 온도에서 밤새 교반하였다. 이어서, 이를 실온으로 냉각시키고, 여과하고, 진공 중에서 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 크로마토그래피(n-헵탄 및 1-클로로부탄)로 정제하여, 2-[4-[2-(4-부틸페닐)에틴일]페닐]-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보롤란을 갈색 오일로서 수득하였으며, 이는 정치시 결정화되었다.
단계 3.2: 4-[4-[2-(4-부틸페닐)에틴일]페닐]-2,3,5,6-테트라플루오로-아닐린
Figure pct00295
THF(10 mL) 중 2-[4-[2-(4-부틸페닐)에틴일]페닐]-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보롤란(1.8 g, 4.7 mmol) 및 4-브로모-2,3,5,6-테트라플루오로-아닐린(1.2 g, 4.7 mmol)의 용액을 비스(다이-3급-부틸(4-다이메틸아미노페닐)포스핀)다이클로로팔라듐(II)(0.2 mg)으로 50℃에서 처리하였다. 이어서, 이 반응 혼합물을 환류 온도로 가열하고, 이어서 수산화나트륨 용액(2.0 M, 3.6 mL)을 적가하고, 이 반응물을 환류 온도에서 밤새 교반하였다. 이어서, 이 반응 혼합물을 실온으로 냉각시키고, 아세트산(빙초산, 0.4 mL)으로 처리하고, MTB 에터로 희석하였다. 수성 상을 분리하고, MTB 에터로 추출하였다. 합친 유기 상을 염수로 세척하고, 건조시키고(나트륨 설페이트), 진공 중에서 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 크로마토그래피(n-헵탄 및 1-클로로부탄)로 정제하여, 4-[4-[2-(4-부틸페닐)에틴일]페닐]-2,3,5,6-테트라플루오로-아닐린을 연황색 고체로서 수득하였다.
단계 3.3: 1-[4-[2-(4-부틸페닐)에틴일]페닐]-2,3,5,6-테트라플루오로-4-이소티오시아네이토-벤젠
Figure pct00296
DCM(35 mL) 중 4-[4-[2-(4-부틸페닐)에틴일]페닐]-2,3,5,6-테트라플루오로-아닐린(3.0 g, 6.8 mmol) 및 1,4-다이아자바이사이클로[2.2.2]옥탄(1.9 g, 7.4 mmol)의 용액을 0℃에서 티오포스겐(0.6 mL, 7.4 mmol)으로 적가 처리하였다. 이어서, 이 반응 혼합물을 실온에서 60분 동안 교반하였다. 이를 증류수 및 염수로 가수분해시키고, DCM으로 희석하였다. 수성 상을 분리하고, DCM으로 추출하였다. 합친 유기 상을 염수로 세척하고, 건조시키고(나트륨 설페이트), 진공 중에서 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 크로마토그래피(n-헵탄 및 MTB 에터) 및 결정화(아세톤)로 정제하여, 1-[4-[2-(4-부틸페닐)에틴일]페닐]-2,3,5,6-테트라플루오로-4-이소티오시아네이토-벤젠을 무색 고체로서 수득하였다.
상 순서: K 127 SmA(120) N 192.3 I.
Δε = 9.10.
Δn = 0.4190.
γ1 = 859 mPas.
실시예 4: 1,2,4,5-테트라플루오로-3-이소티오시아네이토-6-[4-[2-[4-(트라이플루오로메톡시)페닐]에틴일]페닐]벤젠
단계 4.1: 4,4,5,5-테트라메틸-2-[4-[2-[4-(트라이플루오로메톡시)페닐]에틴일]페닐]-1,3,2-다이옥사보롤란
Figure pct00297
THF(40 mL) 중 1-에틴일-4-(트라이플루오로메톡시)벤젠(CAS-번호 160542-02-9, 3.0 g, 15 mmol), 2-(4-브로모페닐)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보롤란(4.3 g, 15 mmol) 및 다이이소프로필아민(37 mL)의 용액을 환류 온도보다 약간 낮은 온도로 가열하였다. 여기에 구리(I) 요오다이드(2.9 mg), 2-다이사이클로헥실포스피노-2',4',6'-트라이이소프로필-1,1'-바이페닐(14.6 mg) 및 클로로(2-다이사이클로헥실포스피노-2',4',6'-트라이이소프로필-1,1'-바이페닐)(2'-아미노-1,1'-바이페닐-2-일)팔라듐(II)(24 mg)을 가하고, 이 반응 혼합물을 환류 온도에서 밤새 교반하였다. 이어서, 이를 실온으로 냉각시키고, 여과하고, 진공 중에서 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 크로마토그래피(용매: n-헵탄 및 DCM)로 정제하여, 4,4,5,5-테트라메틸-2-[4-[2-[4-(트라이플루오로메톡시)페닐]-에틴일]페닐]-1,3,2-다이옥사보롤란을 갈색 오일로서 수득하였으며, 이는 정치시 결정화되었다.
단계 4.2: 2,3,5,6-테트라플루오로-4-[4-[2-[4-(트라이플루오로메톡시)페닐]에틴일]페닐]아닐린
Figure pct00298
THF(18 mL) 중 4,4,5,5-테트라메틸-2-[4-[2-[4-(트라이플루오로메톡시)페닐]에틴일]페닐]-1,3,2-다이옥사보롤란(5.8 g, 12 mmol) 및 4-브로모-2,3,5,6-테트라플루오로-아닐린(2.9 g, 12 mmol)의 용액을 비스(다이-3급-부틸(4-다이메틸아미노페닐)포스핀)-다이클로로팔라듐(II)( 0.5 mg)으로 50℃에서 처리하였다. 이어서, 이 반응 혼합물을 환류 온도로 가열하고, 이어서 수산화나트륨 용액(2.0 M, 9.3 mL)을 적가하였다. 이를 환류 온도에서 밤새 교반하였다. 이어서, 이 반응 혼합물을 실온으로 냉각시키고, 아세트산(빙초산, 1.1 mL)으로 처리하고, MTB 에터로 희석하였다. 수성 상을 분리하고, MTB 에터로 추출하였다. 합친 유기 상을 염수로 세척하고, 건조시키고(나트륨 설페이트), 진공 중에서 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 크로마토그래피(용매: n-헵탄 및 1-클로로부탄)로 정제하여, 2,3,5,6-테트라플루오로-4-[4-[2-[4-(트라이플루오로메톡시)페닐]에틴일]페닐]아닐린을 연황색 고체로서 수득하였다.
단계 4.3: 1,2,4,5-테트라플루오로-3-이소티오시아네이토-6-[4-[2-[4-(트라이플루오로메톡시)페닐]에틴일]페닐]벤젠
Figure pct00299
DCM(30 mL) 중 2,3,5,6-테트라플루오로-4-[4-[2-[4-(트라이플루오로메톡시)페닐]에틴일]페닐]아닐린(4.7 g, 8 mmol) 및 1,4-다이아자바이사이클로[2.2.2]옥탄(2.2 g, 19 mmol)을 0℃에서 티오포스겐(0.6 mL, 7.8 mmol)으로 적가 처리하였다. 이 반응 혼합물을 실온에서 60분 동안 교반하였다. 이어서, 이를 증류수 및 염수로 가수분해시키고, DCM으로 희석하였다. 수성 상을 분리하고, DCM으로 추출하였다. 합친 유기 상을 염수로 세척하고, 건조시키고(나트륨 설페이트), 진공 중에서 농축하였다. 잔사를 실리카 겔 크로마토그래피(n-헵탄 및 1-클로로부탄) 및 결정화(n-헵탄 및 아세톤)로 정제하였다. 1,2,4,5-테트라플루오로-3-이소티오시아네이토-6-[4-[2-[4-(트라이플루오로메톡시)페닐]에틴일]페닐]벤젠을 무색 고체로 수득하였다.
상 순서: K 126 N 190.9 I.
Δε = 2.52.
Δn = 0.3769.
γ1 = 666 mPas.
상기 합성 실시예 1 내지 4와 유사하게 하기 화합물을 수득하였다
Figure pct00300
Figure pct00301
Figure pct00302
Figure pct00303
Figure pct00304
Figure pct00305
혼합물 실시예
하기 표에 제시되는 조성 및 특성을 갖는 액정 혼합물 N1 내지 N13을 제조하고, 19GHz 및 20℃에서 마이크로파 컴포넌트에서의 일반적인 물리적 특성 및 적용성과 관련하여 특성분석하였다.
비교 혼합물 C1
Figure pct00306
비교 혼합물 C2
Figure pct00307
실시예 N1
Figure pct00308
실시예 N1은, 화합물 PGU-3-S가 본 발명에 따른 화합물 CPU(F,F)-3-S로 대체된 비교 혼합물 C1에 해당한다. 놀랍게도, 이는, 유전 손실이 개선되어(낮아져서) 물질 품질이 개선되는 효과를 가진다.
실시예 N2
Figure pct00309
실시예 N2는, 화합물 CPU-2-S가 본 발명에 따른 화합물 CPU(F,F)-3-S로 대체된 비교 혼합물 C1에 해당한다. 놀랍게도, 이는, 유전 손실이 개선되어(낮아져서) 성능 지수(figure-of-merit)가 38.4에서 41.3으로 개선되는 효과를 가진다.
실시예 N3
Figure pct00310
실시예 N4
Figure pct00311
실시예 N5
Figure pct00312
실시예 N6
Figure pct00313
실시예 N7
Figure pct00314
실시예 N8
Figure pct00315
실시예 N9
Figure pct00316
실시예 N10
Figure pct00317
실시예 N11
Figure pct00318
실시예 N12
Figure pct00319
실시예 N13
Figure pct00320
실시예 N14
Figure pct00321
실시예 N15
Figure pct00322
실시예 N16
Figure pct00323
실시예 N17
Figure pct00324
실시예 N18
Figure pct00325
실시예 N19
Figure pct00326
실시예 N20
Figure pct00327
실시예 N21
Figure pct00328
실시예 N22
Figure pct00329
실시예 N23
Figure pct00330
실시예 N24
Figure pct00331
실시예 N25
Figure pct00332
실시예 N26
Figure pct00333
실시예 N27
Figure pct00334
실시예 N28
Figure pct00335
실시예 N29
Figure pct00336
실시예 N30
Figure pct00337
실시예 N31
Figure pct00338
실시예 N32
Figure pct00339
실시예 N34
Figure pct00340
실시예 N35
Figure pct00341
실시예 N36
Figure pct00342
실시예 N37
Figure pct00343
실시예 N38
Figure pct00344
실시예 N39
Figure pct00345
실시예 N40
Figure pct00346
실시예 N41
Figure pct00347
실시예 N42
Figure pct00348
실시예 N43
Figure pct00349
실시예 N44
Figure pct00350
실시예 N45
Figure pct00351
실시예 N46
Figure pct00352
실시예 N47
Figure pct00353
본 발명에 따른 액정 매질은, 매우 우수한 LTS 및 탁월한 마이크로파-적용 관련 특성과 함께 높은 등명점을 나타낸다. 최신 기술로부터 공지된 매질에 비해, 더 높은 조정능(τ) 및/또는 더 낮은 유전 손실(tanδ)로 인해 더 높은 물질 품질(η)이 관찰된다.

Claims (15)

  1. 하기 화학식 U의 화합물:
    Figure pct00354

    상기 식에서,
    RU는 H, 탄소수 1 내지 12의 알킬 또는 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 12의 알켄일, 알켄일옥시 또는 알콕시알킬(이때, 하나 이상의 CH2 기는
    Figure pct00355
    Figure pct00356
    로 대체될 수 있음)을 나타내거나, 또는 RP 기를 나타내고,
    RP는 할로겐, CN, NCS, RF, RF-O- 또는 RF-S-를 나타내고, 이때 RF는 탄소수 9 이하의 불화된 알킬 또는 불화된 알켄일을 나타내고,
    ZU1 및 ZU2는, 동일하거나 상이하게, -CH=CH-, -CF=CF-, CH=CF-, CF=CH-, -C≡C- 또는 단일 결합을 나타내고,
    X1, X2, X3 및 X4는, 동일하거나 상이하게, Cl 또는 F를 나타내고,
    t는 0 또는 1이고,
    Figure pct00357
    는, 동일하거나 상이하게,
    a) 1,4-페닐렌, 1,4-나프틸렌 및 2,6-나프틸렌(이때, 1 또는 2개의 CH 기는 N으로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 L로 대체될 수 있고, 여기서 테트라플루오로-1,4-페닐렌은 제외됨)으로 이루어진 그룹,
    b) 트랜스-1,4-사이클로헥실렌, 1,4-사이클로헥센일렌, 바이사이클로[1.1.1]-펜탄-1,3-다이일, 4,4'-바이사이클로헥실렌, 바이사이클로[2.2.2]옥탄-1,4-다이일, 및 스파이로[3.3]-헵탄-2,6-다이일(이때, 하나 이상의 비인접 CH2 기는 -O- 및/또는 -S-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 F로 대체될 수 있음)로 이루어진 그룹, 및
    c) 티오펜-2,5-다이일, 티에노[3,2-b]티오펜-2,5-다이일, 및 셀레노펜-2,5-다이일(이들 각각은 또한 L로 일치환 또는 다중치환될 수 있고, 이때 L은, 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, F, Cl, CN, SCN, SF5, 또는, 각각의 경우 임의적으로 불화된 탄소수 1 내지 12의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시를 나타냄)로 이루어진 그룹
    으로부터 선택된 라디칼을 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서,
    Figure pct00358
    가, 각각의 경우, 서로 독립적으로,
    Figure pct00359

    를 나타내고,
    Figure pct00360
    이 다르게는
    Figure pct00361

    Figure pct00362

    를 나타내고,
    L1 및 L2가, 동일하거나 상이하게, F, Cl 또는 각각 탄소수 12 이하의 직쇄, 분지쇄 또는 환형 알킬 또는 알켄일을 나타내는, 화합물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    ZU1 및 ZU2가, 동일하거나 상이하게, -C≡C- 또는 단일 결합을 나타내는, 화합물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화합물이 하기 화학식 U-1 내지 U-11의 화합물로부터 선택되는, 화합물:
    Figure pct00363

    Figure pct00364

    상기 식에서,
    L1, L2 및 L3은, 동일하거나 상이하게, H, F, Cl, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸 또는 사이클로펜텐일을 나타내고,
    RU, X1, X2, X3 및 X4는 제1항에서 제시된 의미를 가진다.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 라디칼 X1, X2, X3 및 X4가 F를 나타내는, 화합물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    RU가 탄소수 1 내지 12의 알킬을 나타내는, 화합물.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    RU 기가, 제1항에 정의된 바와 같은 RP를 나타내는, 화합물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 화합물을 하나 이상 포함하는 액정 매질.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 매질이, 하기 화학식 I, II 및 III의 화합물의 군으로부터 선택된 화합물을 하나 이상 포함하는, 액정 매질:
    Figure pct00365

    상기 식에서,
    R1은 H, 탄소수 1 내지 17의 비불화된 알킬 또는 비불화된 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 15의 비불화된 알켄일, 비불화된 알켄일옥시 또는 비불화된 알콕시알킬을 나타내고, 이때 하나 이상의 CH2- 기는
    Figure pct00366
    Figure pct00367
    로 대체될 수 있고,
    n은 0, 1 또는 2이고,
    Figure pct00368
    내지
    Figure pct00369
    은, 각각의 경우, 서로 독립적으로,
    Figure pct00370

    Figure pct00371

    를 나타내고,
    Figure pct00372
    은 다르게는
    Figure pct00373

    Figure pct00374

    를 나타내고,
    R2는 H, 탄소수 1 내지 17의 비불화된 알킬 또는 비불화된 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 15의 비불화된 알켄일, 비불화된 알켄일옥시 또는 비불화된 알콕시알킬을 나타내고, 이때 하나 이상의 CH2- 기는
    Figure pct00375
    Figure pct00376
    로 대체될 수 있고,
    Z21은 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF- 또는 -C≡C-를 나타내고,
    Figure pct00377
    는, 서로 독립적으로,
    Figure pct00378

    Figure pct00379

    를 나타내고, 이때 RL은, 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, H 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬을 나타내고,
    R3은 H, 탄소수 1 내지 17의 비불화된 알킬 또는 비불화된 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 15의 비불화된 알켄일, 비불화된 알켄일옥시 또는 비불화된 알콕시알킬을 나타내고, 이때 하나 이상의 CH2- 기는
    Figure pct00380
    Figure pct00381
    로 대체될 수 있고,
    Z31 및 Z32 중 하나는 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF- 또는 -C≡C-를 나타내고, 나머지 하나는 이와 독립적으로 -C≡C-, 트랜스-CH=CH-, 트랜스-CF=CF- 또는 단일 결합을 나타내고,
    Figure pct00382
    내지
    Figure pct00383
    은, 서로 독립적으로,
    Figure pct00384

    를 나타내고, 이때 RL은, 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, H 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬을 나타내고,
    Figure pct00385
    은 다르게는
    Figure pct00386
    Figure pct00387
    를 나타낸다.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 매질이, 하기 화학식 I-1 내지 I-5의 화합물의 군으로부터 선택된 화합물을 하나 이상 포함하는, 액정 매질:
    Figure pct00388

    상기 식에서,
    L1, L2 및 L3은, 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, H 또는 F를 나타내고,
    R1,
    Figure pct00389
    은 제9항에서 화학식 I에 대해 제시된 의미를 가진다.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 매질이, 하기 화학식 II-1 내지 II-3의 화합물의 군으로부터 선택된 화합물을 하나 이상 포함하는, 액정 매질:
    Figure pct00390

    상기 식에서,
    R2,
    Figure pct00391
    는 제9항에서 화학식 II에 대해 제시된 의미를 가진다.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 매질이, 하기 화학식 III-1 내지 III-6의 화합물의 군으로부터 선택된 화합물을 하나 이상 포함하는, 액정 매질:
    Figure pct00392

    Figure pct00393

    상기 식에서,
    R3,
    Figure pct00394
    은 제9항에서 화학식 III에 대해 제시된 의미를 갖고,
    Z31 및 Z32는, 서로 독립적으로, 트랜스-CH=CH- 또는 트랜스-CF=CF-를 나타내고, 화학식 III-6에서, Z31 및 Z32 중 하나는 다르게는 -C≡C-를 나타낼 수 있다.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 액정 매질을 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 기술용 컴포넌트(component).
  14. 제13항에 있어서,
    상기 컴포넌트가 액정-기반 안테나 소자, 위상 천이기(phase shifter), 조정가능 필터, 조정가능 메타물질(metamaterial) 구조체, 매칭 네트워크 또는 버랙터(varactor)인, 컴포넌트.
  15. 제13항 또는 제14항에 따른 하나 이상의 컴포넌트를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 안테나 어레이.
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