PL214647B1 - Antyferroelektryczna ortokoniczna mieszanina o podwyzszonej stabilnosci chemicznej i duzej wartosci skoku helisy oraz zwiazki chiralne, achiralne i racemiczne do jej wytwarzania - Google Patents

Antyferroelektryczna ortokoniczna mieszanina o podwyzszonej stabilnosci chemicznej i duzej wartosci skoku helisy oraz zwiazki chiralne, achiralne i racemiczne do jej wytwarzania

Info

Publication number
PL214647B1
PL214647B1 PL387790A PL38779009A PL214647B1 PL 214647 B1 PL214647 B1 PL 214647B1 PL 387790 A PL387790 A PL 387790A PL 38779009 A PL38779009 A PL 38779009A PL 214647 B1 PL214647 B1 PL 214647B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
group
independently
compounds
indices
mixture
Prior art date
Application number
PL387790A
Other languages
English (en)
Other versions
PL387790A1 (pl
Inventor
Roman Slawomir Dabrowski
Krzysztof L. Czupryński
Przemysław Kula
Magdalena Żurowska
Wojciech Rejmer
Witold Piecek
Zbigniew Raszewski
Original Assignee
Wojskowa Akad Tech
Wojskowa Akademia Techniczna
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wojskowa Akad Tech, Wojskowa Akademia Techniczna filed Critical Wojskowa Akad Tech
Priority to PL387790A priority Critical patent/PL214647B1/pl
Priority to US12/759,185 priority patent/US8101095B2/en
Publication of PL387790A1 publication Critical patent/PL387790A1/pl
Publication of PL214647B1 publication Critical patent/PL214647B1/pl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/10Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
    • C09K19/20Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a chain containing carbon and oxygen atoms as chain links, e.g. esters or ethers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/02Liquid crystal materials characterised by optical, electrical or physical properties of the components, in general
    • C09K19/0266Antiferroelectrics
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/10Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
    • C09K19/12Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings at least two benzene rings directly linked, e.g. biphenyls
    • C09K19/126Compounds containing at least one asymmetric carbon atom
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/10Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
    • C09K19/20Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a chain containing carbon and oxygen atoms as chain links, e.g. esters or ethers
    • C09K19/2007Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a chain containing carbon and oxygen atoms as chain links, e.g. esters or ethers the chain containing -COO- or -OCO- groups
    • C09K19/2021Compounds containing at least one asymmetric carbon atom
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K2019/0444Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a linking chain between rings or ring systems, a bridging chain between extensive mesogenic moieties or an end chain group

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Ujawniono m.in. sposób otrzymywania mieszaniny antyferroelektrycznej charakteryzujący się z tym, ze miesza się ze sobą co najmniej jeden związek racemiczny (będący równomolową mieszaniną enancjomerów R i S) i/lub achiralny, wybrany ze zbioru związków o wzorze ogólnym 1, w którym podstawniki lateralne X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7 i X8 znajdujące się w pierścieniach benzenowych oznaczają niezależnie atom wodoru i fluoru; grupa mostkowa Z oznacza niezależnie wiązanie pojedyncze lub grupę COO, CH2CH2, CH2O, OCH2, podstawnik Y oznacza grupę CH3, C2H5, CHF, CHF2, CF3; indeksy n, m, r i t oznaczają niezależnie liczby całkowite od 1 do 8; indeksy p i s oznaczają niezależnie liczby 0 i 1, co najmniej jeden związek chiralny (enancjomer R lub S) wybrany ze zbioru związków o wzorze 1 i/lub jeden związek chiralny (enancjomer R lub S) wybrany ze zbioru związków o wzorze 2, w którym podstawniki lateralne X1-X8 i Y; grupa mostkowa Z oraz indeksy n, m, r, t, p i s mają znaczenie jak we wzorze 1 i/lub inny znany związek optycznie czynny o dużej sile skręcającej w proporcjach odpowiadających składowi eutektycznemu.

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 214647 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 387790 (51) Int.Cl.
C09K 19/20 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 14.04.2009
Antyferroelektryczna ortokoniczna mieszanina o podwyższonej stabilności chemicznej (54) i dużej wartości skoku helisy oraz związki chiralne, achiralne i racemiczne do jej wytwarzania
(73) Uprawniony z patentu: WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA IM. JAROSŁAWA DĄBROWSKIEGO, Warszawa, PL
(43) Zgłoszenie ogłoszono: (72) Twórca(y) wynalazku:
25.10.2010 BUP 22/10 ROMAN SŁAWOMIR DĄBROWSKI, Warszawa, PL KRZYSZTOF L. CZUPRYŃSKI, Warszawa, PL PRZEMYSŁAW KULA, Warszawa, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: MAGDALENA ŻUROWSKA, Zbrza, PL
30.08.2013 WUP 08/13 WOJCIECH REJMER, Radom, PL WITOLD PIECEK, Wierzbin, PL ZBIGNIEW RASZEWSKI, Warszawa, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Janusz Rybiński
PL 214 647 B1
Opis wynalazku
Wynalazek dotyczy ortokonicznej mieszaniny antyferroelektrycznej o podwyższonej stabilności chemicznej i dużym skoku helisy oraz związków chiralnych, achiralnych i racemicznych potrzebnych do jej wytworzenia. Takie mieszaniny znajdują zastosowanie w urządzeniach obrazowania informacji, zaworach optycznych, holografii, a zwłaszcza w projektorach cyfrowych i płaskich ekranach graficznych ze względu na duży kontrast i szeroki kąt dobrego widzenia i umożliwiają stosowanie grubszych warstw ciekłokrystalicznych (powyżej 2·10-6 m).
Smektyczne antyferroelektryczne ciekłe kryształy umożliwiają stosowanie tańszej technologii opartej o pasywną matrycę, ale o tej samej jakości obrazu, jaką otrzymuje się z matrycy aktywnej. Wadą większości znanych dotychczas materiałów antyferroelektrycznych jest stosunkowo mały kontrast dynamiczny, związany z efektem przedprzejściowym (Rys. 1). Rysunek 1 schematycznie ilustruje różnicę w zależności transmisji światła T od wartości przyłożonego zewnętrznego napięcia U dla płasko-równoległej komórki w układzie birefrakcyjnym, zawierającej normalny (niskokątowy) i ortokoniczny antyferroelektryczny smektyczny ciekły kryształ. Wada ta powstaje głównie z tego powodu, że w cienkiej komórce zawierającej smektyczny ciekły kryształ o małym skoku helisy (mniejszym niż grubość komórki) struktura helikalna nie zostaje całkowicie rozkręcona. Wada w postaci efektu przedprzejściowego jest usunięta oraz jest zapewniony wysoki kontrast zobrazowania, jeżeli kierunek direktora (wersora wskazującego uśredniony kierunek orientacji przestrzennej głównej osi bezwładności molekuł) w warstwach smektycznych w fazie antyferroelektrycznej jest nachylony pod kątem bliskim optymalnej wartości 45° w stosunku do kierunku normalnej do warstw smektycznych. Taki materiał antyferroelektryczny umieszczony w cienkiej komórce zostaje pod wpływem sił powierzchniowych uporządkowany w ten sposób, że w obszarze całej komórki ustalony zostaje jednorodny kierunek normalnej do warstw smektycznych, a helisa utworzona w swobodnej objętości całkowicie zanika. Jest to możliwe, gdy skok helisy mierzony w swobodnej objętości przewyższa grubość komórki, którą napełniamy ortokonicznym antyferroelektrycznym smektycznym ciekłym kryształem. Direktor w pojedynczej warstwie jest nachylony pod kątem 45° w stosunku do kierunku normalnej do płaszczyzny warstw, dlatego w sąsiednich warstwach kierunki direktora tworzą kąt 90°. Taki sam kąt jest obserwowany dla kierunków ułożenia osi optycznej komórki wypełnionej ortokonicznym smektycznym antyferroelektrykiem podczas przełączenia ze stanu E(+) do stanu E(-). Stąd nazwa tego materiału ciekłokrystalicznego „Ortokoniczny Stabilizowany Powierzchnią Ciekłokrystaliczny Antyferroelektryk (OSPCA lub w literaturze anglojęzycznej SSOAFLC)”.
Planarnie uporządkowana cienka warstwa OSPCA bez działania jakichkolwiek pól zewnętrznych, jest ośrodkiem optycznie jednoosiowym, o ujemnej wartości anizotropii optycznej (An=ne-no<0), z osią optyczną skierowaną prostopadle do płaszczyzny warstwy OSCPA w komórce. Dla wiązki światła padającego prostopadle do tej warstwy, OSPCA zachowuje się jak ośrodek optycznie izotropowy (Δη=0). Gdy dodatkowo, jest spełniony warunek ε1«ε23, gdzie: ε1, ε2, ε3 są stałymi przenikalności elektrycznej wyznaczonymi w stosunku do osi długiej i do osi krótkich, to jest on ośrodkiem izotropowym optycznie dla każdego kierunku padania światła [J.Appl.Phys., 93(8), 4930-4932 (2003)].
Własności optyczne cienkiej warstwy OSPCA sprawiają, że defekty istniejące w strukturze omawianej cienkiej warstwy, polegające na lokalnej dezorientacji kierunku normalnej do warstw smektycznych (a zatem i osi optycznej), nie są widoczne w stanie bez przyłożonego pola elektrycznego, tj. gdy ciekły kryształ znajduje się w stanie antyklinicznym (antyferroelektrycznym). W takich warunkach, dla komórki z OSPCA w układzie birefrakcyjnym, jest generowany doskonały stan czarny [Adv. Funct.Mater., 11, 87-94 (2001)].
Po przyłożeniu do cienkiej warstwy OSPCA zewnętrznego pola elektrycznego w kierunku warstw smektycznych, następuje przeorientowanie warstw smektycznych ze struktury antyklinicznej (antyferroelektrycznej) do struktury synklinicznej (ferroelektrycznej), która, dla wiązki światła padającej w kierunku normalnym do warstwy OSCPA, teraz jest dla niej ośrodkiem optycznie dodatnim, dwuosiowym, z osią optyczną w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku przyłożonego pola elektrycznego. Ze względu na doskonały stan czarny, generowany przez ortokoniczną strukturę antyferroelektryczną uzyskiwany jest bardzo wysoki kontrast podczas przejścia ze stanu ciemnego do stanu jasnego. Zalety i możliwości tego rodzaju struktur do budowy wskaźników są opisane dokładnie w patencie USA 6919950.
Pierwszymi poznanymi tego rodzaju związkami były estry posiadające grupę perfluoroalkanoiloksylową w łańcuchu terminalnym. Zostały one opisane w naszym patencie PL 186152. Ze związków
PL 214 647 B1 tych uzyskano wieloskładnikową ortokoniczną mieszaninę antyferroelektryczną W-107 [Ferroelectrics, 244, 115-128 (2000)], a następnie wiele innych, z których najbardziej znana jest mieszanina W-193B [Displays, 25, 9-19 (2004)].
Wszystkie te mieszaniny w temperaturze pokojowej mają mały (mniejszy od 2-10-6 m) skok helisy, który zwiększa się ze wzrostem temperatury (patrz Rys. 2, krzywa a)).
Na Rys. 2 porównano temperaturowe zależności długości fali światła selektywnie odbitego od struktury antyferroelektrycznego smektycznego ciekłego kryształu. Krzywa a) opisuje zależność selektywnego odbicia światła od temperatury dla mieszaniny W-193B zaś krzywa b) dla mieszaniny otrzymanej według wynalazku. Oś pionowa na Rys. 2 pokazuje wartość maksimum dla światła selektywnie odbitego (Amax), zaś oś pozioma temperaturę zredukowaną T-TCA, gdzie TCA maksymalna temperatura istnienia fazy antyferroelektrycznej.
Związki dotychczas opisane charakteryzują się małą wartością skoku helisy p, który wykazuje silną zależność od temperatury. Skok helisy jest bardzo mały w zakresie temperatur pokojowych i jest większy dopiero w wysokich temperaturach, w rzadko wykorzystywanym zakresie temperaturowym. Mieszaniny uzyskiwane z dotychczas znanych antyferroelektrycznych związków ciekłokrystalicznych, aby mogły być stosowane wymagają użycia bardzo cienkich komórek, o odległości powierzchni ograniczających poniżej 1 [pm]. Otrzymanie tak cienkich komórek jest technologicznie trudne, a ponadto, w tak cienkich komórkach często zamiast antyklinicznego (antyferroelektrycznego) uporządkowania, pojawia się uporządkowanie synkliniczne (ferroelektryczne) [Ferroelectrics, 344, 177-188 (2006)]. Ponadto, wpływ oddziaływań powierzchniowych sięga głęboko w objętość warstwy smektycznego ciekłego kryształu, co niekorzystnie wpływa na proces relaksacji do stanu antyferroelektrycznego, po wyłączeniu pola - wydłuża się czas powrotu do czarnego antyklinicznego stanu spoczynkowego.
Dotychczas nie są znane ortokoniczne achiralne związki antykliniczne, które można by wykorzystać do sporządzenia ortokonicznej mieszaniny antyferroelektrycznej o dowolnie dużej wartości skoku helisy uzyskiwanej przez domieszkowanie achiralnej mieszaniny o uporządkowaniu antyklinicznym, związkiem optycznie czynnym o dużej zdolności skręcalności (tak jak to ma miejsce w przypadku mieszanin ferroelektrycznych).
Ortokoniczne smektyczne antyferroelektryki o dużym skoku nie są jeszcze znane. Można by je uzyskać, bądź ze związków chiralnych o dużym własnym skoku helisy, bądź ze związków chiralnych i achiralnych mających smektyczną fazę antykliniczną CA i/lub racematów utworzonych z par przeciwnych enancjomerów mających fazę antykliniczną CA.
Niestety, obniżenie czystości optycznej związku antyferroelektrycznego, a w jeszcze większym stopniu jego pełna racemizacja, powoduje bardzo silną destabilizację lub nawet całkowity zanik fazy antyklinicznej (antyferroelektrycznej) [Ferroelectrics, 309, 83-93 (2004)]. Na przykład, optycznie czynny ester o wzorze A jako enancjomer R lub S:
wzór A jest ortokonicznym antyferroelektrykiem i ma przejścia fazowe (oC):
K 47,6 SmC*A 91,1 SmC 110,6 SmA 118,5 Izo, zaś jego mieszanina racemiczna (R, S), charakteryzuje się przejściami fazowymi:
K 55,8 SmC 118,4 SmA 121,1 Izo.
Podobną prawidłowość obserwowano dla innych związków tej rodziny benzoesanów o różnych długościach spejserów metylenowych (fragment łańcucha CrH2r pomiędzy grupą karboksylową a atomem tlenu związanego z pierścieniem, patrz wzór 1), jak i dla podobnej serii bifenylanów, oraz dla wielu innych związków.
Nieoczekiwanie stwierdzono, że istnieją związki, których formy racemiczne lub achiralne mają stabilne antykliniczne uporządkowanie w warstwach smektycznych i mogą być wykorzystywane do sporządzania mieszanin antyferroelektrycznych o dużym skoku, tak jak to się dzieje w przypadku tworzenia ferroelektrycznych mieszanin ciekłokrystalicznych. Ponadto stwierdzono, że w wielu przypadkach ich formy chiralne mogą się charakteryzować dużym lub bardzo dużym skokiem helisy w zakresie temperatur pokojowych.
Przedmiotem wynalazku są ortokoniczne mieszaniny antyferroelektryczne i związki potrzebne do ich wytworzenia. Mieszaniny są scharakteryzowane w następujący sposób:
Ortokoniczną mieszanina antyferroelektryczną o podwyższonej stabilności chemicznej i dużym skoku helisy charakteryzująca się tym, że zawiera w swoim składzie, co najmniej jeden racemiczny związek będący równolomową mieszaniną enancjomerów R i S i/lub achiralny związek wybrany ze
PL 214 647 B1 zbioru związków o wzorze ogólnym 1, w którym podstawniki lateralne X1, X2, X3, X4, X5, X6,, X7 i X8 znajdujące się w pierścieniach benzenowych oznaczają niezależnie atom wodoru i fluoru; grupa mostkowa Z oznacza wiązanie pojedyncze lub grupę COO lub CH2CH2 lub CH2O lub OCH2; podstawnik Y oznacza grupę CH3 lub C2H5 lub CH2F lub CHF2 lub CF3; indeksy n, m, r i t oznaczają niezależnie liczby całkowite od 1 do 8; indeksy p i s oznaczają niezależnie liczby 0 i 1, i co najmniej jeden związek chiralny będący enancjomerem R lub S wybrany ze zbioru związków o wzorze 1, korzystnie o składzie eutektycznym;
Ortokoniczną mieszanina antyferroelektryczną o podwyższonej stabilności chemicznej i dużym skoku helisy charakteryzująca się tym, że zawiera w swoim składzie, co najmniej jeden racemiczny związek będący równolomową mieszaniną enancjomerów R i S i/lub achiralny związek wybrany ze zbioru związków o wzorze ogólnym 1, w którym podstawniki lateralne X1, X2, X3, X4, X5, X6,, X7 i X8 znajdujące się w pierścieniach benzenowych oznaczają niezależnie atom wodoru i fluoru; grupa mostkowa Z oznacza wiązanie pojedyncze lub grupę COO lub CH2CH2 lub CH2O lub OCH2; podstawnik Y oznacza grupę CH3 lub C2H5 lub CH2F lub CHF2 lub CF3; indeksy n, m, r i t oznaczają niezależnie liczby całkowite od 1 do 8; indeksy p i s oznaczają niezależnie liczby 0 i 1, i co najmniej jeden związek chiralny będący enancjomerem R lub S o dużej sile skręcającej, korzystnie wybrany ze zbioru związków o wzorze 2, w którym podstawniki lateralne X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7 i X8 w pierścieniach benzenowych przedstawiają niezależnie atomy wodoru lub fluoru, Z jest wiązaniem pojedynczym lub grupą COO lub CH2CH2 lub CH2O lub OCH2; podstawnik Y oznacza grupę CH3 lub C2H5 lub CH2F lub CHF2 lub CF3; indeksy n, m, r, t oznaczają niezależnie liczby całkowite od 1 do 8; indeksy p i s oznaczają niezależnie liczby 0 i 1;
Ortokoniczną mieszanina antyferroelektryczną o podwyższonej stabilności chemicznej i dużym skoku helisy charakteryzująca się tym, że zawiera w swoim składzie, co najmniej dwa związki chiralne będące enancjomerami R lub S wybrane ze zbioru związków o wzorze ogólnym 1, w którym podstawniki lateralne X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7 i X8 znajdujące się w pierścieniach benzenowych oznaczają niezależnie atom wodoru i fluoru; grupa mostkowa Z oznacza wiązanie pojedyncze lub grupę COO lub CH2CH2 lub CH2O lub OCH2; podstawnik Y oznacza grupę CH3 lub C2H5 lub CH2F lub CHF2 lub CF3; indeksy n, m, r i t oznaczają niezależnie liczby całkowite od 1 do 8; indeksy p i s oznaczają niezależnie liczby 0 i 1, z których przynajmniej jeden związek charakteryzuje się dużym skokiem helisy w zakresie niskich temperatur, i którego skok helisy maleje ze wzrostem temperatury, korzystnie o składzie eutektycznym.
Metoda pierwsza polega na tym, że jeden, korzystniej kilka związków racemicznych o wzorze 1 łączy się z jednym lub kilkoma związkami chiralnymi o wzorze 1, najkorzystniej w stosunku wagowym lub molowym odpowiadającym mieszaninie eutektycznej, celem uzyskania jak największego obniżenia temperatur topnienia mieszaniny w porównaniu do temperatury topnienia czystych składników. Skład mieszaniny eutektycznej znajduje się korzystając ze wzorów:
Σχ*=1· k=l w którym k, oznacza liczbę składników, xk jest ułamkiem molowym k-tego składnika, AHkm i Tkm są odpowiednio entalpią topnienia (J-mol-) i temperaturą topnienia kolejnego składnika (wyrażoną w skali Kelwina), R jest uniwersalną stałą gazową (R=8,314 J/K-mol), T oznacza temperaturę topnienia mieszaniny w K. Najkorzystniejszymi składnikami są związki charakteryzujące się niskimi temperaturami topnienia i niskimi wartościami entalpii topnienia i gdy związki chiralne i racemiczne są różnymi członami homologicznymi. Następnie, naliczoną mieszaninę eutektyczną naważa się, ogrzewając ją do sklarowania, i oznacza się doświadczalnie jej przejścia fazowe jedną ze znanych metod (np. metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej lub metodą termomikroskopii polaryzacyjnej). Przykłady związków racemicznych są podane w tabeli 1.
W drugim wariancie mieszaninę eutektyczną tworzy się tylko ze związków optycznie nieaktywnych, tj. ze związków racemicznych (1) i/lub achiralnych (1) i następnie domieszkuje się ją związkiem optycznie czynnym, korzystnie o dużej sile skręcającej, korzystnie związkiem (2). Związek o wzorze 2, jest strukturalnie podobny do związku o wzorze 1, w którym terminalna grupa karboksylowa COO została zastąpiona atomem tlenu, a pozostałe oznaczenia są takie same jak we wzorze 1. W tym wariancie
PL 214 647 B1 można zmieniać ilość związku chiralnego dowolnie, w bardzo szerokich granicach stężeń od 2 do 50 i więcej procent wagowych. W ten sposób można utworzyć materiał antyferroelektryczny o bardzo dużej wartości skoku helisy p i jednocześnie małej lub dużej wartości polaryzacji spontanicznej P, w zależności od właściwości użytego związku chiralnego.
Trzecim sposobem według wynalazku jest otrzymanie mieszaniny antyferroelektrycznej o dużym skoku tylko ze związków chiralnych o wzorze 1, wybranych w ten sposób, że przynajmniej jeden związek, a najkorzystniej kilka, ma ujemną zależność temperaturową skoku helisy p od temperatury (p rośnie z obniżeniem temperatury i przyjmuje samoczynnie duże wartości p w pobliżu temperatury pokojowej, jak pokazano na Rys. 3 (krzywa b) i Rys. 4). Nieoczekiwanie, takie właściwości mają związki chiralne o wzorze 1 o większej długości spejsera, np. w których r = 5 lub 7 jak związki 3F5HF(S), 3F5FH(S), 3F5FF(S), 3F5HH(S), 3F7HF(S), 3F7FH(S), 3F7FF(S), 3F7HH(S), gdzie (S) oznacza enancjomer S, wyjaśnienie oznaczeń związków jest podane w tabeli 2.
Związki o małej długości spejsera (małej wartości indeksu r, w łańcuchu terminalnym związku o wzorze 1) wykazują najczęściej rosnącą zależność wartości skoku helisy od temperatury (mała wartość skoku helisy p w obszarze temperatur pokojowych i większa wartość skoku helisy p w górnym zakresie temperatur istnienia fazy antyferroelektrycznej), Rys. 3 (krzywa a). Dla tych związków w temperaturach użytecznych dla zastosowań skok helisy p jest mały, zwykle poniżej 1 μm.
Mieszaninę, według opisywanego sposobu, można przygotować tylko ze związków o wzorze 1 wybranych ze zbioru mających ujemną zależność wartości skoku helisy p od temperatury. W temperaturze pokojowej charakteryzuje się ona wtedy zarówno dużą wartością skoku helisy p, jak i dużą wartością polaryzacji spontanicznej P.
Można również związki o ujemnej zależności wartości skoku helisy p od temperatury mieszać ze związkami o dodatniej zależności p od temperatury. W zależności od stosunku składników można uzyskać materiał ciekłokrystaliczny, który ma dodatnią zależność skoku helisy p od temperatury lub długość skoku helisy p nie zmienia się w dużym zakresie temperatur (jest to bardzo korzystny przypadek) lub ma ujemną zależność długości skoku helisy p od temperatury. Skok helisy wytworzonej mieszaniny należy sprawdzić doświadczalnie, ponieważ zależy ona nie tylko od stężenia składników, ale i od rodzaju składników.
Skok helisy w zakresie 0,2 - 2 μm najłatwiej można wyznaczyć metodą spektrofotometryczną wykorzystując zjawisko selektywnego odbicia światła od periodycznej helikoidalnej struktury skręconego smektycznego ciekłego kryształu. Dla spolaryzowanej kołowo wiązki światła o długość fali λπαχ padającej prostopadle do warstwy ciekłego kryształu, gdy spełniony jest warunek: λπαχ = p · n (gdzie n jest średnim współczynnikiem załamania światła smektycznego antyferroelektrycznego ciekłego kryształu), wiązka przechodząca zmniejsza swoje natężenie o około 50%. Dzieje się tak dlatego, że jedna składowa światła spolaryzowanego kołowo ulega całkowitemu wewnętrznemu odbiciu na periodycznej strukturze helikoidalnej smektycznego ciekłego kryształu. Z maksimum absorpcji Amax, oblicza się długość skoku helisy w fazie antyferroelektrycznej ze wzoru p = -^4 Dostępne spektrometry pozwalają
Tl mierzyć Amax w zakresie od 200 nm do 3000 nm, z tym, że powyżej 2000 nm obserwowane pasmo absorpcji jest szerokie i wyznaczanie maksimum absorpcji jest obarczone bardzo dużym błędem, a nawet czasem jest niemożliwe dokładne wyznaczenie maksimum absorpcji metodą selektywnego odbicia. W tym przypadku lepiej prowadzić pomiary metodą klina, która pozwala dokładniej wyznaczyć duże wartości p.
Przedmiotem wynalazku są również potrzebne do sporządzenia mieszanin chiralne, achiralne i racemiczne związki ciekłokrystaliczne przedstawionym ogólnym wzorem 1 i chiralny związek 2, które są zdefiniowane w następujący sposób:
Chiralny związek antyferroelektryczny charakteryzujący się tym, że jest przedstawiony wzorem ogólnym 1, w którym podstawniki lateralne X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7 i X8 znajdujące się w pierścieniach benzenowych oznaczają niezależnie atom wodoru i fluoru; grupa mostkowa Z oznacza wiązanie pojedyncze lub grupę COO lub CH2CH2 lub CH2O lub OCH2; podstawnik Y oznacza grupę CH3 lub CH2F lub CHF2 lub CF3; indeksy n, m, r i t oznaczają niezależnie liczby całkowite od 1 do 8; indeksy p i s oznaczają niezależnie liczby 0 i 1, w których korzystnie indeks n oznacza liczbę 3 lub 4; indeks m=1; indeks r=5 lub 6 lub 7, indeks t=6; Z jest wiązaniem pojedynczym lub grupą COO; podstawnik Y jest grupą CH3 i jego skok helisy p maleje ze wzrostem temperatury.
Racemiczny związek będący równolomową mieszaniną enancjomerów R i S charakteryzujący się wzorem 1, w którym podstawniki lateralne X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7 i X8 znajdujące się w pierścieniach benzenowych oznaczają niezależnie atom wodoru i fluoru; grupa mostkowa Z oznacza wiązanie
PL 214 647 B1 pojedyncze lub grupę COO lub CH2CH2 lub CH2O lub OCH2; podstawnik Y oznacza grupę CH3 lub CH2CH2 lub CH2F lub CHF2 lub CF3; indeksy n, m, r i t oznaczają niezależnie liczby całkowite od 1 do 8; indeksy p i s oznaczają niezależnie liczby 0 i 1, w którym korzystnie indeks n oznacza liczbę 3 lub 4; indeks m=1; indeks r=5 lub 6 lub 7, indeks t=6; Z jest wiązaniem pojedynczym lub grupą COO; podstawnik Y jest grupą CH3.
Chiralny związek charakteryzujący się wzorem 2, w którym podstawniki lateralne X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7 i X8 znajdujące się w pierścieniach benzenowych oznaczają niezależnie atom wodoru i fluoru; grupa mostkowa Z oznacza wiązanie pojedyncze lub grupę COO lub CH2CH2 lub CH2O lub OCH2; podstawnik Y oznacza grupę CH3 lub CH2F lub CHF2 lub CF3; indeksy n, m, r i t oznaczają niezależnie liczby całkowite od 1 do 8; indeksy p i s oznaczają niezależnie liczby 0 i 1.
Związki 1 i 2 są poniżej dokładniej scharakteryzowane.
Sposób wytwarzania chiralnych związków o wzorze 1 jest przez nas opisany w [Mol.Cryst.Liq. Cryst., 495, 145-155 (2008)]. W tej pracy są opisane związki chiralne 1 z grupą oligometylenową, której długość jest określona wartością indeksów r=3, 4, 5, 6, ale ich cechy związane z temperaturową zależnością skoku helisy (która ma fundamentalne znaczenie dla tego wynalazku) są ujawnione tutaj po raz pierwszy.
Achiralne i racemiczne związki mogą być produkowane według tej samej metody.
Jeżeli wiązanie estrowe łańcucha terminalnego COO(CHY)-CtH2t+1] we wzorze 1, zostało utworzone z alkoholu izopropylowego (Y=CH3, t=1) lub 3-pentanolu (Y=C2H5, t=2), to ester jest achiralny. Gdy zostało ono utworzone z racemicznego alkoholu (tj. złożonego z równomolowej mieszaniny enanjomerów R i S), to otrzymany ester jest również racemiczny i optycznie nieaktywny, ze względu na przeciwną wzajemnie kompensującą się skręcalność enancjomerów R i S. Natomiast, gdy wykorzystywany w syntezie alkohol jest czystym enancjomerem R lub S to związek jest optycznie aktywny i zachowuje taką samą konfigurację absolutną jak alkohol R lub S, przy zastosowaniu odpowiedniej metody syntezy.
Przykłady otrzymanych związków racemicznych są podane w tabeli 1 i przykłady związków chiralnych w tabeli 2 i 3.
Tabela 1 Tabela 2 Tabela 3
Związki ciekłokrystaliczne przedstawione wzorem (1) są korzystnymi składnikami do utworzenia ortokonicznych antyferroelektrycznych mieszanin ciekłokrystalicznych, ponieważ umożliwiają uzyskanie mieszaniny ze smektyczną fazą antyferroelektryczną istniejącą w szerokim zakresie temperatur i jednocześnie niektóre z nich charakteryzującą się dużym skokiem helisy w niskiej temperaturze (Rys. 2b).
Szczególnie korzystne właściwości mają takie cząsteczki estru 1, w którym pierścienie benzenowe są niepodstawione fluorem, X1-X8=H lub są podstawione jednym lub dwoma atomami fluoru, np. X1=F lub X2=F lub X1=X2=F, a X3-X6=H lub X7=F lub X8=F lub X7=X8=F, a X1-X6=H; łańcuch terminalny zawiera 7 lub 9 atomów fluoru (n=3 lub 4); m=1 lub 2, r=2-8, a Z jest grupą COO lub wiązaniem pojedynczym. W przypadku związków chiralnych, dla wartości spejsera r>5 (r - indeks we wzorze 1), jest możliwa zmiana zależności skoku helisy p od temperatury. Związki o dużej i nieparzystej wartości r mają większą wartość skoku helisy p w niskich temperaturach, a mniejszą w wysokich temperaturach, zaś związki z małą wartością r wykazują odwrotną temperaturową zależność (patrz Rys. 3a, b).
Na Rys. 3 porównano zależność skoku helisy od temperatury dla związku 3F3HF(S) - krzywa a) i związku 3F5HF(S) - krzywa b).
Dla podanych powyżej korzystnych przypadków, faza antyferroelektryczna (SmC*A - w przypadku związków chiralnych) lub faza antykliniczna (SmCA - w przypadku związków achiralnych lub racematów) występuje w szerokim przedziale temperatur. Bezpośrednio przed temperaturą klarowania, w wąskim zakresie temperatur, zaledwie kilku lub kilkunastostopniowym, może być obserwowana również faza smektyczna C i/lub faza smektyczna A.
Poniższe przykłady ilustrują bardziej szczegółowo istotę wynalazku. Temperatury przejść fazowych są podane w stopniach Celsjusza (°C). Związki są w przykładach oznaczone za pomocą akronimów, których znaczenie jest wyjaśnione w tabelach.
PL 214 647 B1
P r z y k ł a d 1.
Sporządzono dwuskładnikową racemiczną mieszaninę eutektyczną o składzie:
3F3HF(R,S) 41,94% wag.
3F3FF(R,S) 58,06% wag.
Obserwowane przejścia fazowe w cyklu grzania: K 26,4 SmCA 91,8 SmC 95,1 Izo; mieszanina jest antykliniczna do temp. 91,8°C i nie ma struktury helikoidalnej.
P r z y k ł a d 2.
Sporządzono dwuskładnikową racemiczną mieszaninę eutektyczną o składzie:
3F3FF(R,S) 62,23% wag.
3F3HH(R,S) 37,77% wag.
Obserwowane przejścia fazowe w cyklu grzania: K 28,7 SmCA 102,6 SmC 106,7 Izo; mieszanina jest antykliniczna do temp. 102,6°C i nie ma struktury helikoidalnej.
P r z y k ł a d 3.
Sporządzono trójskładnikową mieszaninę o składzie:
3F3FF(R,S) 49,78% wag.
3F3HH(R,S) 30,22% wag.
(S,S) 4,4”-bis-(1-metyloheptyloksykarbonylo)terfenyl 20% wag.
Obserwowane przejścia fazowe: K <20 SmC*A 80,9 SmC* 89,9 Izo;
mieszanina ma antykliniczną strukturę helikoidalną (jest ona antyferroelektrykiem).
Maksimum selektywnego odbicia w temp. 25°C, λΠ3Χ =736 nm, p=490 nm.
P r z y k ł a d 4.
Sporządzono trójskładnikową mieszaninę o składzie:
3F3FF(R,S) 56,01% wag.
3F3HH(R,S) 33,99% wag.
(S,S) 4,4”-bis-(1-metyloheptyloksykarbonylo)terfenyl 10% wag.
Obserwowane przejścia fazowe: K <20 SmC*A 98,5 SmC* 101,3 Izo;
maksimum selektywnego odbicia w temp. 25°C, Amax =1574 nm , p=1050 nm.
P r z y k ł a d 5.
Sporządzono trójskładnikową mieszaninę o składzie:
3F3FF(R,S) 59,12% wag.
3F3HF(R,S) 35,88% wag.
(S,S) 4,4”-bis-(1-metyloheptyloksykarbonylo)terfenyl 5% wag.
Obserwowane przejścia fazowe: K <20 SmC*A 98,2 SmC* 101,9 Izo;
mieszanina ma strukturę helikoidalną, ale w zakresie widzialnym i bliskiej podczerwieni, sele ktywne odbicia światła nie jest obserwowane w całym zakresie temperatury istnienia fazy antyferroelektrycznej.
P r z y k ł a d 6.
Sporządzono trójskładnikową mieszaninę eutektyczną o składzie:
3F3FF(R,S) 49,78% wag.
3F3HF(R,S) 30,22% wag.
4-[5-(perfluoropropylometoksy)butoksy-2',3'-difluoro]-4”-(1-metyloheptyloksy)terfenyl (S) 20,00% wag.
P r z y k ł a d 7.
Sporządzono pięcioskładnikową mieszaninę eutektyczną o składzie:
3F3HF(R,S) 11,18% wag.
3F3FF(R,S) 16,06% wag.
3F7HF(S) 47,21% wag.
3F5HF(S) 10,72% wag.
3F7FH(S) 14,83% wag.
Obserwowane przejścia fazowe: K (-13) SmC*A 95,6 SmC* 98,8 SmA 100,6 Izo;
Kąt pochylenia warstw smektycznych θ~45° w temp. 25°C.
Na Rys. 2 porównano zależność selektywnego odbicia od temperatury dla najlepszej znanej ortokonicznej mieszaniny W-193B - krzywa a), oraz dla mieszaniny opisanej w tym przykładzie - krzywa b).
Materiał z przykładu posiada w obszarze niskich temperatur dużą wartość skoku helisy p, która zmieniają się z temperaturą w przeciwny sposób w porównaniu do mieszaniny W-193B. Helisa ulega
PL 214 647 B1 rozkręceniu z obniżeniem temperatury, co zapewnia większą trwałość rozkręconego uporządkowania warstw smektycznych w niskiej temperaturze.
P r z y k ł a d 8.
Sporządzono dwuskładnikową mieszaninę eutektyczną o składzie:
3F5HF(S) 66,35% wag.
3F3HF(R,S) 33,65% wag.
Obserwowane przejścia: K 19,2 SmC*A 93,9 SmC* 95,4 Izo.
Zarówno w czystym związku 3F5HF(S), jak i jego mieszaninie ze związkiem racemicznym 3F3HF(R,S) maksymalna długość światła selektywnie odbitego maleje ze wzrostem temperatury z tą różnicą, że dla mieszaniny ze związkiem racemicznym selektywne odbicie jest przesunięte w stronę długofalową. Wartość p dla związku czystego i jego mieszaniny z racematem ekstrapolowane do 25°C wynoszą odpowiednio p = 2,3 μm i 3,3 μm.
P r z y k ł a d 9.
Sporządzono dwuskładnikową mieszaninę o składzie:
3F3HF(R,S) 80% wag.
4-(perfluoroheksyloetylo)benzoesan (S) 4-(1-metyloheptyloksykarbonylo)bifenylu 20% wag.
Mieszanina w cyklu grzania i chłodzenia ma odpowiednio przejścia fazowe:
K 53,5 SmC*A 69,5 SmC* 76,7 Izo
Izo 76,7 SmC* 68,3 SmC*A
Mieszanina nie wykazuje selektywnego odbicia w całym zakresie fazy SmC*A ·
P r z y k ł a d 10.
Sporządzono dwuskładnikową mieszaninę eutektyczną o składzie:
3F5HF(S) 52,52% wag.
3F7FH (S) 47,48% wag.
Składniki stopiono, ogrzewano do temperatury izotropowej, wymieszano i następnie schłodzono. Oznaczono temperatury przejść fazowych metodą termomikrsokopową w cyklu grzania i chłodzenia uzyskując następujące temperatury przejść fazowych:
Grzanie: K 15,1 SmC*A 100,5 SmC* 103,6 SmA 106,1 Izo
Chłodzenie: Izo 105,7 SmA 103,4 SmC* 101,7 SmC*A krystalizuje <0°C
Maksimum selektywnego odbicia światła jest rejestrowane tylko w zakresie temp. 90-100°C a λπαχ w tym zakresie maleje ze wzrostem temperatury w przedziale długości fali od 1800 do 1400 nm 2 (p ~ 1,2 μm), polaryzacja spontaniczna P=285 nC/cm i kąt pochylenia warstw smektycznych Θ = 43° w 25°C. Komórka generuje doskonały stan czarny i obserwowane jest charakterystyczne trójstabilne przełączanie.
P r z y k ł a d 11.
Z dwóch związków chiralnych z przykładu 10 i związku racemicznego 3F3FF(R,S) sporządzono trójskładnikową mieszaninę eutektyczną o składzie:
3F5HF(S) 33,94% wag.
3F7HF(S) 34,57% wag.
3F3FF(R,S) 31,49% wag.
Obserwowane przejścia: K 6,5 SmC*A 98,4 SmC* 100,3 SmA 102,4 Izo
Materiał jest chiralny, ale selektywne odbicie światła nie jest obserwowane do zakresu 3000 nm w całym zakresie temperatur istnienia fazy antyferroelektrycznej (SmC*A). Materiał generuje doskonały stan czarny i obserwowane jest charakterystyczne trójstabilne przełączanie w temperaturze 25°C, kąt 2 pochylenia warstw smektycznych Θ = 42°, P=200 nC/cm2.
P r z y k ł a d 12.
Sporządzono dwuskładnikową mieszaninę eutektyczną o składzie:
3F5HF(S) 68,00% wag.
3F6HF(S) 32,00% wag.
Obserwowane przejścia fazowe w cyklu grzania: K 20 SmC*A 98,4 SmC* 105,3 Izo
Długość światła odbitego selektywnie zmniejsza się ze wzrostem temperatury, Amax w zakresie
1700 - 1400 nm, ekstrapolacja do 25°C daje p = 1,2 μm; Θ = 45° w 25°C.
P r z y k ł a d 13.
Sporządzono trójskładnikową mieszaninę o składzie:
3F5HF(S) 54,4% wag.
PL 214 647 B1
3F6FF(S) 25,6% wag.
Optycznie czynny 20,0% wag.
4-(6-perfluoropentanoiloksyheksyloksy)bifenylan (S) 4-(1-metyloheptyloksykarbonylo)fenylu. Obserwowane przejścia: K 10 SmC*A 98,4 SmC* 100,0 Izo.
P r z y k ł a d 14.
Sporządzono trójskładnikową mieszaninę o składzie:
3F5HF(S) 54,4% wag.
3F6FF(S) 25,6% wag.
4-[5-(perfluoropropylometoksy)butoksy-2',3'-difluoro]
-4''-(1-metyloheptyloksy)terfenyl (S) 20,0% wag.
Obserwowane przejścia: K SmC*A 93,4 SmC* 104,0 SmA 105.6 Izo;
w temp. 25°C. Θ = 45°
P r z y k ł a d 15.
Sporządzono trójskładnikową mieszaninę eutektyczną o składzie:
3F3HF(S) 25,73% wag.
3F5HF(S) 17,42% wag.
3F7HF(S) 56,85% wag.
Obserwowane przejścia: K (-5,3) SmC*A 94,5 SmC* 96,7 SmA 97,6 Izo;
p maleje ze wzrostem temperatury, rys. 4.
Ekstrapolowana wartość p = 2,3 μm w 25°C.
PL 214 647 B1
Tabela 1. Przejścia fazowe racemicznych (R,S) związków 1, w których n=3, m=l, r=3, Z-COO, p=0, s=l, t=6, Y~~Cl l·,, X3-Xg=H, a Xj i X2 oznaczają niezależnie atom wodoru lub fluoru. K - temperatura topnienia, ShiCa - faza smektyczna C antykliniczna, SmC - faza smektyczna C synkliniczna, Izo - faza izotropowa
Wiersze górne temperatury przejść fazowych (°C) a wiersz dolny entalpia topnienia (kJ/mol)
Akronim Xj K SmCA SmC Izo
«511» H p * 60.4 20.9 * (86.8) * (88.8) *
3F3FH (R,S) F H * 64.3 19.9 * 93.9 * 98.3 *
3F3FF (R,S) F F * 48.3 20.3 * 95.6 * 98.1 *
3F3HH (R,S) H 0 rl 4 70.3 19.5 * 110.0 * (111.5) *
PL 214 647 B1
Tabela 2. Przejścia fazowe chiralnych związków 1 (enancjomerów S), w których n=3, m=l, r=2-7, Y=CH3, Z oznacza wiązanie COO; p=0, s=l, t=6, w których Xi i X2 oznaczają niezależnie atom wodoru lub fluoru, a X?-Xk oznaczają atom wodoru.
K - temperatura topnienia, SmC*A - chiralna faza smektyczna C anlykliniczna (antyferroelektryczna), SmC* - chiralna faza smektyczna C synkliniczna (ferroelektryczna), SmA - faza smektyczna A, Izo - faza izotropowa
Wiersze górne temperatury przejść fazowych (°C) a wiersz dolny entalpia topnienia (kJ/mot)
Akronim X, Xl K SmCA* SmP SmA Izo
3F2H1(S) H F * 52.5 /9.5 * 94 8 * 103.5 - *
3F2FH(S) F H * 69.5 # 100.1 Π1.4
3F2FF(S) F F 5S.5 16.7 * 101.5 * 113.3 *
3F2HH(S) H H * 69,0 17.6 * 114 9 * 127.8 -
3F3HF(S) H F * 39. i 20.3 * 87.8 *
3F3FH(S> F li * 51.2 24.7 * 98.9 *
3F3FF(S) F F * 74.0 21.5 97 0 *
3F3UIKS) H H * 54,5; 78.9 3.5:21.6 116,2 *
3F4HF(S) H F * 54.9 28.4 ak 87.5 * 107.0 *
3F4FH (S) F H * 73.1 28.0 * 95,5 * 113.4 114.5 ł:
3F4FF{S) F F * 81.45 27.3 * (109.3) (110.2) *
3F4HH(S) H H * 60.3 29.1 109.5 * 130,0 *
3FSHF(S) R F * 28 1 34.9 (97.0) * (100.2)* * 99.0 *
3F5FH (S) F H Kr τ?·. CA X· 108.9’ * 106.8 * 109,6 *
3F5FF(S) F F * 53.5 21.6 * (106.7) 107.7 * 109.2
3FSHH(S) H H * 66.8 18.0 * 121,0 * 123.3
3F6HF(S) H F 42.2 34.2 * 73.9 * 103.7 » (108.5) *
3F6FH(S) F H * 57.3 24 3 * 80.1 * 108.5 * 112.7 *
3F6FF(Si F F * 62.6 23.2 84.8 * 110.5 112.8 ł i
3F6HH(S) H H * 60.5 24.0 * 94 7 124.8 ł 1263 *
3F7HF(S) H F * 25.1 13.1 * 94 7 99.2 * 100.9
3F7FH(S) F H * 37.4 25.6 * 1034 104 3 * i 09.1 : *
3F7FF(S) F F * 50.2 22.0 * 104.6 * 105 9 4 109.1
3F7HH(S) H H 57,8 32.0 * 116.3 * 120.4 123.0 *
PL 214 647 B1
Tabela 3. Przejścia fazowe chiralnych związków 1 (enancjomerów S). w których n.3, m=l, r=2-6, Y=CH3, Z oznacza wiązanie CH2CH2; p=ł, s-0, t=6, w których Xi - X6 oznaczają atom wodoru, a X7-X8 oznaczają niezależnie atom wodoru lub fluoru.
K - temperatura topnienia, SmC\ - chiralna faza smektyczna C antyki iniczna (antyferroelektryczna), SmC* - chiralna faza smektyczna C synkliniczna (ferroelektryczna), SmA - faza smektyczna A, Izo - faza izotropowa
Wiersze górne temperatury przejść fazowych (°C) a wiersz dolny entalpia topnienia (kJ/mol)
akronim Χ7 Xs K SmC/ SmC $01A Izo
3F2EHH(S) H H * 110,9 59,5 (.) (95) * *
3F3EHH(S) H H $ 102 48,0 (·) (92) *
3F6EHH(S) H H * 47,2 27,0 * 84,7 Ar 99,2 *
3F4EHF(S) H F * 67,6 27,3 * 79,3 Ar 83 Ar 84.1 *
3F6EHF(S) H F 40,8 24,7 Ar 72 Ar 86 * 88 *
PL 214 647 B1

Claims (8)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Ortokoniczna mieszanina antyferroelektryczną o podwyższonej stabilności chemicznej i dużym skoku helisy, znamienna tym, że zawiera w swoim składzie, co najmniej jeden racemiczny związek będący równolomową mieszaniną enancjomerów R i S i/lub achiralny związek wybrany ze zbioru związków o wzorze ogólnym 1, w którym podstawniki lateralne X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7 i X8 znajdujące się w pierścieniach benzenowych oznaczają niezależnie atom wodoru i fluoru; grupa mostkowa Z oznacza wiązanie pojedyncze lub grupę COO lub CH2CH2 lub CH2O lub OCH2; podstawnik Y oznacza grupę CH3 lub C2H5 lub CH2F lub CHF2 lub CF3; indeksy n, m, r i t oznaczają niezależnie liczby całkowite od 1 do 8; indeksy p i s oznaczają niezależnie liczby 0 i 1, i co najmniej jeden związek chiralny będący enancjomerem R lub S wybrany ze zbioru związków o wzorze 1, korzystnie o składzie eutektycznym.
  2. 2. Ortokoniczna mieszanina antyferroelektryczną o podwyższonej stabilności chemicznej i dużym skoku helisy, znamienna tym, że zawiera w swoim składzie, co najmniej jeden racemiczny związek będący równolomową mieszaniną enancjomerów R i S i/lub achiralny związek wybrany ze zbioru związków o wzorze ogólnym 1, w którym podstawniki lateralne X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7 i X8 znajdujące się w pierścieniach benzenowych oznaczają niezależnie atom wodoru i fluoru; grupa mostkowa Z oznacza wiązanie pojedyncze lub grupę COO lub CH2CH2 lub CH2O lub OCH2; podstawnik Y oznacza grupę CH3 lub C2H5 lub CH2F lub CHF2 lub CF3; indeksy n, m, r i t oznaczają niezależnie liczby całkowite od 1 do 8; indeksy p i s oznaczają niezależnie liczby 0 i 1, i co najmniej jeden związek chiralny będący enancjomerem R lub S o dużej sile skręcającej, korzystnie wybrany ze zbioru związków o wzorze 2, w którym podstawniki lateralne X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7 i X8 w pierścieniach benzenowych przedstawiają niezależnie atomy wodoru lub fluoru, Z jest wiązaniem pojedynczym lub grupą COO lub CH2CH2 lub CH2O lub OCH2; podstawnik Y oznacza grupę CH3 lub C2H5 lub CH2F lub CHF2 lub CF3; indeksy n, m, r, t oznaczają niezależnie liczby całkowite od 1 do 8; indeksy p i s oznaczają niezależnie liczby 0 i 1.
  3. 3. Ortokoniczna mieszanina antyferroelektryczną o podwyższonej stabilności chemicznej i dużym skoku helisy, znamienna tym, że zawiera w swoim składzie, co najmniej dwa związki chiralne będące enancjomerami R lub S wybrane ze zbioru związków o wzorze ogólnym 1, w którym podstawniki lateralne X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7 i X8 znajdujące się w pierścieniach benzenowych oznaczają niezależnie atom wodoru i fluoru; grupa mostkowa Z oznacza wiązanie pojedyncze lub grupę COO lub CH2CH2 lub CH2O lub OCH2; podstawnik Y oznacza grupę CH3 lub C2H5 lub CH2F lub CHF2 lub CF3; indeksy n, m, r i t oznaczają niezależnie liczby całkowite od 1 do 8; indeksy p i s oznaczają niezależnie liczby 0 i 1, z których przynajmniej jeden związek charakteryzuje się dużym skokiem helisy w zakresie niskich temperatur, i którego skok helisy maleje ze wzrostem temperatury, korzystnie o składzie eutektycznym.
  4. 4. Chiralny związek antyferroelektryczny, znamienny tym, że jest przedstawiony wzorem ogólnym 1, w którym podstawniki lateralne X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7 i X8 znajdujące się w pierścieniach benzenowych oznaczają niezależnie atom wodoru i fluoru; grupa mostkowa Z oznacza wiązanie pojedyncze lub grupę COO lub CH2CH2 lub CH2O lub OCH2; podstawnik Y oznacza grupę CH3 lub C2H5 lub CH2F lub CHF2 lub CF3; indeksy n, m, r i t oznaczają niezależnie liczby całkowite od 1 do 8; indeksy p i s oznaczają niezależnie liczby 0 i 1, i jego skok helisy maleje ze wzrostem temperatury.
  5. 5. Chiralny związek według zastrz. 4, w którym korzystnie indeks: r=5 lub 6 lub 7, indeks m=1; indeks n=3 lub 4; indeks t=6; Z jest wiązaniem pojedynczym lub grupą COO; podstawnik Y jest grupą CH3.
  6. 6. Racemiczny związek będący równolomową mieszaniną enancjomerów R i S, znamienny tym, że jest przedstawiony wzorem 1, w którym podstawniki lateralne X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7 i X8 znajdujące się w pierścieniach benzenowych oznaczają niezależnie atom wodoru i fluoru; grupa mostkowa Z oznacza wiązanie pojedyncze lub grupę COO lub CH2CH2 lub CH2O lub OCH2; podstawnik Y oznacza grupę CH3 lub C2H5 lub CH2F lub CHF2 lub CF3; indeksy n, m, r i t oznaczają niezależnie liczby całkowite od 1 do 8; indeksy p i s oznaczają niezależnie liczby 0 i 1.
  7. 7. Racemiczny związek według zastrz. 6, w którym korzystnie indeks r=5 lub 6 lub 7, indeks m=1; indeks n=3 lub 4; indeks t=6; Z jest wiązaniem pojedynczym lub grupą COO; podstawnik Y jest grupą CH3.
    PL 214 647 B1
  8. 8. Chiralny związek, znamienny tym, że jest przedstawiony wzorem 2, w którym podstawniki lateralne X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7 i X8 znajdujące się w pierścieniach benzenowych oznaczają niezależnie atom wodoru i fluoru; grupa mostkowa Z oznacza wiązanie pojedyncze lub grupę COO lub CH2CH2 lub CH2O lub OCH2; podstawnik Y oznacza grupę CH3 lub CH2F lub CHF2 lub CF3; indeksy n, m, r i t oznaczają niezależnie liczby całkowite od 1 do 8; indeksy p i s oznaczają niezależnie liczby 0 i 1.
    Rysunki
PL387790A 2009-04-14 2009-04-14 Antyferroelektryczna ortokoniczna mieszanina o podwyzszonej stabilnosci chemicznej i duzej wartosci skoku helisy oraz zwiazki chiralne, achiralne i racemiczne do jej wytwarzania PL214647B1 (pl)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL387790A PL214647B1 (pl) 2009-04-14 2009-04-14 Antyferroelektryczna ortokoniczna mieszanina o podwyzszonej stabilnosci chemicznej i duzej wartosci skoku helisy oraz zwiazki chiralne, achiralne i racemiczne do jej wytwarzania
US12/759,185 US8101095B2 (en) 2009-04-14 2010-04-13 Antiferroelectric orthoconic liquid crystalline material with long pitch and the method of its preparation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL387790A PL214647B1 (pl) 2009-04-14 2009-04-14 Antyferroelektryczna ortokoniczna mieszanina o podwyzszonej stabilnosci chemicznej i duzej wartosci skoku helisy oraz zwiazki chiralne, achiralne i racemiczne do jej wytwarzania

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL387790A1 PL387790A1 (pl) 2010-10-25
PL214647B1 true PL214647B1 (pl) 2013-08-30

Family

ID=42933631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL387790A PL214647B1 (pl) 2009-04-14 2009-04-14 Antyferroelektryczna ortokoniczna mieszanina o podwyzszonej stabilnosci chemicznej i duzej wartosci skoku helisy oraz zwiazki chiralne, achiralne i racemiczne do jej wytwarzania

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8101095B2 (pl)
PL (1) PL214647B1 (pl)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8698725B2 (en) * 2010-07-09 2014-04-15 Sven T Lagerwall Liquid crystal device and a method for writing greyscale
JP6136589B2 (ja) * 2013-05-31 2017-05-31 Dic株式会社 化合物、液晶組成物、及び表示素子
US20160194561A1 (en) * 2013-05-31 2016-07-07 Dic Corporation Difluorophenyl liquid crystal composition
CN104774621B (zh) * 2014-01-15 2017-07-28 江苏和成显示科技股份有限公司 负性液晶化合物及包含该液晶化合物的组合物及其应用
CN104974766B (zh) * 2014-04-09 2017-04-12 江苏和成显示科技股份有限公司 高清亮点、高折射率各向异性的负性液晶组合物及其应用
US11502104B2 (en) 2019-08-15 2022-11-15 Sandisk Technologies Llc Antiferroelectric memory devices and methods of making the same
US11430813B2 (en) 2019-08-15 2022-08-30 Sandisk Technologies Llc Antiferroelectric memory devices and methods of making the same
WO2023044364A1 (en) * 2021-09-15 2023-03-23 Enko Chem, Inc. Protoporphyrinogen oxidase inhibitors

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL186152B1 (pl) 1997-02-10 2003-11-28 Wojskowa Akad Tech Estry ciekłokrystaliczne i mieszaniny o cechach antyferroelektiycznych
US6919950B2 (en) * 2000-08-29 2005-07-19 Roman S. Dabrowski Liquid crystal device and a liquid crystal material

Also Published As

Publication number Publication date
US20100258765A1 (en) 2010-10-14
US8101095B2 (en) 2012-01-24
PL387790A1 (pl) 2010-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL214647B1 (pl) Antyferroelektryczna ortokoniczna mieszanina o podwyzszonej stabilnosci chemicznej i duzej wartosci skoku helisy oraz zwiazki chiralne, achiralne i racemiczne do jej wytwarzania
Żurowska et al. Influence of alkoxy chain length and fluorosubstitution on mesogenic and spectral properties of high tilted antiferroelectric esters
Wang et al. Wide blue phase range and electro-optical performances of liquid crystalline composites doped with thiophene-based mesogens
Li et al. Temperature effect on liquid crystal refractive indices
Radcliffe et al. Smectic A and C materials with novel director tilt and layer thickness behaviour
Prasad et al. Optical birefringence studies of a binary mixture with the nematic–smectic A d-re-entrant nematic phase sequence
Mathews et al. Thermally, photochemically and electrically switchable reflection colors from self-organized chiral bent-core liquid crystals
Tykarska et al. Effect of molecular structure and temperature on the helical pitch and handedness in Antiferroelectric liquid crystalline phase
Pozhidaev et al. Ultrashort helix pitch antiferroelectric liquid crystals based on chiral esters of terphenyldicarboxylic acid
Dąbrowski New liquid crystalline materials for photonic applications
Radka et al. Electro-optic characteristics of stabilized cholesteric liquid crystals with non-liquid crystalline polymer networks
Weissflog et al. At the boundary to banana-shaped liquid crystals: polar properties of phases formed by new asymmetric achiral four-ring bent-core mesogens
Urbańska et al. Investigation of the tilt angle and spontaneous polarisation of antiferroelectric liquid crystals with a chiral centre based on (S)-(+)-3-octanol
Dąbrowski et al. Orthoconic antiferroelectric liquid crystals containing biphenyl, terphenyl, or naphthyl mesogenic unit
Sridurai et al. Effect of gelation on the Frank elastic constants in a liquid crystalline mixture exhibiting a twist bend nematic phase
Pramanik et al. Mesomorphic, optical, dielectric, elastic and viscous properties of multi-component isothiocyanato mixtures
Węgłowska et al. The effect of dopant chirality on the properties of self-assembling materials with a ferroelectric order
Shanker et al. Development of polar order in a bent-core liquid crystal with a new sequence of two orthogonal smectic and an adjacent nematic phase
Sarkar et al. Critical behaviour at the nematic–smectic A phase transition in a binary mixture showing induced nematic phase
Żurowska et al. Synthesis and properties of high tilted antiferroelectric esters with partially fluorinated alkoxyalkoxy terminal chains
Wong et al. Electrically reconfigurable and thermally sensitive optical properties of gold nanorods dispersed liquid crystal blue phase
Cazzell et al. The contribution of chirality and crosslinker concentration to reflection wavelength tuning in structurally chiral nematic gels
Kuczyński et al. Fast-switching low-temperature liquid crystal mixtures
Trbojevic et al. Metastable room-temperature twist-bend nematic phases via photopolymerization
Sala-Tefelska et al. Influence of cylindrical geometry and alignment layers on the growth process and selective reflection of blue phase domains