TW201722904A - 化合物及包含其之液晶組成物 - Google Patents

化合物及包含其之液晶組成物 Download PDF

Info

Publication number
TW201722904A
TW201722904A TW104143092A TW104143092A TW201722904A TW 201722904 A TW201722904 A TW 201722904A TW 104143092 A TW104143092 A TW 104143092A TW 104143092 A TW104143092 A TW 104143092A TW 201722904 A TW201722904 A TW 201722904A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
compound
independently
liquid crystal
formula
added
Prior art date
Application number
TW104143092A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI560179B (en
Inventor
金志龍
鄭建賢
廖釗鋙
劉仕賢
鄭功龍
Original Assignee
財團法人工業技術研究院
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 財團法人工業技術研究院 filed Critical 財團法人工業技術研究院
Priority to TW104143092A priority Critical patent/TWI560179B/zh
Priority to CN201610078278.XA priority patent/CN106892822A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI560179B publication Critical patent/TWI560179B/zh
Publication of TW201722904A publication Critical patent/TW201722904A/zh

Links

Landscapes

  • Liquid Crystal Substances (AREA)

Abstract

本發明提供一種化合物及包含其之液晶組成物。該化合物具有式(I)所示結構：□其中，Za及Zb係各自獨立為□、□、□、□、□、或□；A1、A2、A3、及A4係各自獨立為□、□、□、□、□、或□；Z1、Z2、Z3、及Z4係各自獨立為單鍵、□、□、□、□、□、□、或□；R係獨立為氫、或C1-4烷基；R1及R2係各自獨立為-O-(CH2)n-、-CH=CH-(CH2)2-、-(CH2)2-CH=CH-、-CH=CH-、或-C≡C-；n係1至6之整數；B1及B2係各自獨立為□、或□；以及，R3係氫、或甲基。

Description

化合物及包含其之液晶組成物
本發明關於化合物及包含其之液晶組成物，特別是關於一種具有雙二氫茚(biindane)核心結構之化合物及包含其之液晶組成物。
近年來，具有末端反應官能基之化合物已逐漸應用於液晶顯示裝置的製程，例如作為光學膜或液晶組成物的材料之一。舉例來說，具有末端反應官能基之化合物可應用在增亮膜或配向膜的製備中、或是應用於膽固醇液晶配方中。然而，由於結構上的差異，使得大部份傳統具有末端反應官能基之化合物在液晶組成物中的溶解度不佳，且所得之液晶組成物之成膜性差。
本發明一實施例提供一種化合物，該化合物具有式(I)所示結構： Za及Zb係各自獨立為、、、 、、或；A1、A2、A3、及A4係各自 獨立為、、、、 、或；Z1、Z2、Z3、及Z4係各自獨立 為單鍵、、、、、、 、或；R係獨立為氫、或C1-4烷基；R1及R2係 各自獨立為-O-(CH2)n-、-CH=CH-(CH2)2-、-(CH2)2-CH=CH-、-CH=CH-、或-C≡C-；n係1至6之整數；B1及B2係各自獨立為 、或；以及，R3係氫、或甲基。
根據本發明另一實施例，本發明亦提供一種液晶組合物，包含：100重量份之液晶主體；以及，0.1-50重量份之上述化合物。
本發明係揭露一種化合物及包含其之液晶組合物。本發明所述化合物由於特定的化學結構設計，因此可展現出高螺旋扭轉力(HTP)值、在液晶配方中具有良好的溶解度、穩定的溫度依存性、波長相對於照光時間變化較緩、可精準調控膽固醇液晶彩色化波長、及使膽固醇液晶在周圍環境下穩定性佳等特性，讓膽固醇液晶應用更為廣泛。
根據本發明實施例，本發明所述化合物可具有式(I)所示結構： Za及Zb係各自獨立為、、、、 、或；A1、A2、A3、及A4係各自獨立為、 、、、、或 ；Z1、Z2、Z3、及Z4係各自獨立為單鍵、、 、、、、、或； R係獨立為氫、或C1-4烷基；R1及R2係各自獨立為-O-(CH2)n-、-CH=CH-(CH2)2-、-(CH2)2-CH=CH-、-CH=CH-、或-C≡C-；n係1 至6之整數；B1及B2係各自獨立為、或；以及， R3係氫、或甲基。式(I)化合物中雙二氫茚(biindane)核心結構可為左旋(S-form)或右旋(R-form)。
根據本發明實施例，本發明所述化合物導入碳酸酯 基(carbonate ester、)來連接側鏈。舉例來說，該化合 物可具有式(II)所示結構 其中，A1、A2、A3、A4、Z1、Z2、Z3、Z4、R、R1、R2、B1、以及B2的定義與上述相同。舉例來說，該化合物可例如為 式(II)化合物中雙二氫茚核心結構為左旋或右旋。
根據本發明實施例，本發明所述之化合物可具有式(III)所示結構： 其中，A1、A2、A3、A4、Z1、Z2、Z3、Z4、R、R1、R2、B1、以及B2的定義與上述相同。舉例來說，該化合物可例如為 式(III)化合物中雙二氫茚核心結構為左旋或右旋。
根據本發明實施例，本發明所述之化合物可具有式(IV)或式(V)所示結構：
其中，A1、A2、A3、A4、Z1、Z2、Z3、Z4、R、R1、R2、B1、以及B2的定義與上述相同。舉例來說，該化合物可例如為 在式(IV)或式(V)的化合物中，雙二氫茚核心結構為左旋或右旋。
根據本發明其他實施例，本發明所述之化合物亦可 具有式(VI)或式(VII)所示結構：
其中，A1、A2、A3、A4、Z1、Z2、Z3、Z4、R、R1、R2、B1、以及B2的定義與上述相同。舉例來說，該化合物可例如為 在式(VI)或式(VII)的化合物中，雙二氫茚核心結構為左旋或右旋。
根據本發明實施例，本發明亦提供一種液晶組合物，包括：(a)100重量份之液晶主體；以及，(b)0.1-50重量份之具有式(I)結構的化合物。舉例來說，該具有式(I)結構的化合物可約為0.1-30重量份或0.1-25重量份。
本發明之化合物可作為光應答型之旋光性添加劑，添加至向列型(nematic)液晶、層列型(smectic)液晶、或盤狀(discotic)液晶。在一實施例中，可添加在向列型液晶中形成膽固醇液晶配方，作為光寫入型膽固醇液晶顯示器之應用。
所使用之液晶主體可含有或不含有可聚合官能基(polymerizable group)。此外，本發明之液晶組成物亦可視需要加 入可聚合單體、聚合起始劑、黏結樹脂(binder resin)、溶劑、界面活性劑、增黏劑、聚合反應抑製劑、紫外光吸收劑、或其他的旋光性添加劑。根據本發明實施例，可聚合單體可為具有不飽和雙鍵之化合物，例如：季戊四醇四丙烯酸(pentaerythritol tetraacrylate)、雙季戊四醇六丙烯酸酯(dipentaerythritol hexaacrylate)、或其衍生物。聚合起始劑可例如為2,4-雙(三氯甲基)-6-對甲氧基苯基-S-三嗪(p-methoxyphenyl-2,4-bis(trichloromethyl)-s-triazine)、4,4'-二(N,N-二甲氨基)二苯甲酮(4,4'-bis(N,N-dimethylamino)benzophenone)、苯甲基二甲基縮酮(Benzyldimethylketal)、或硫雜蒽酮胺(thioxanthone amine)。黏結樹脂可為聚苯乙烯化合物(例如聚苯乙烯、或聚α甲基苯乙烯)、纖維素樹脂(例如甲基纖維素、乙基纖維素、或乙酰纖維素)、縮醛樹脂(例如聚乙烯醇縮甲醛、或聚乙烯醇縮丁醛)。界面活性劑可例如為非離子型界面活性劑。為提高液晶組合物的保存性，可添加聚合反應抑製劑，其中該聚合反應抑製劑可例如為氫醌(hydroquinone)、氫醌單甲醚(hydroquinone monomethyl ether)、吩噻嗪(phenothiazine)、或苯醌(benzoquinone)。適用之溶劑可例如為2-丁酮、環己酮、二氯甲烷、或氯仿。
根據本發明實施例，由於所述化合物導入碳酸酯基 (carbonate ester、)來連接側鏈，可提昇螺旋扭轉力 (HTP)、改善電壓維持率(voltage holding ratio)、增加在液晶配方中的溶解度、且延長在低溫下析出的時間。
為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數實施例及比較實施例，作詳細說明如下：
化合物之製備
實施例1：
將10克的化合物1(0.038mol)加入一反應瓶中。接著，加入20mL的氯化亞碸(SOCl2)至反應瓶中，並加熱至80℃迴流。待化合物2完全溶解後，再迴流30分鐘。接著，待降至室溫(25℃)時，完全移除氯化亞碸(SOCl2)。在冰浴(0℃)下加入40mL的四氫呋喃(THF)，得到一第一溶液。接著，另取一反應瓶，加入8.88克對環己二醇(1,4-Cyclohexanediol)(0.076mol)、7.68克的三乙胺(triethylamine)(0.076mol)、0.93克的4-二甲氨基吡啶(4-dimethylaminopyridine、DMAP)(0.0076mol)、以及50mL的四氫呋喃(THF)，得到一第二溶液。接著，在冰浴(0℃)，將第一溶液逐滴滴入第二溶液中。完全加入後，在冰浴下攪拌30分鐘，並在室溫(25℃)下再攪拌1小時。接著，將四氫呋喃(THF)移除，並加入100mL的二氯甲烷(CH2Cl2)。在超音波震盪30分鐘後，加入50mL的鹽酸水溶液(5wt%)。經萃取後，收集有機層並以硫酸鎂除水。抽乾溶劑後，加入10mL四氫呋喃(THF)。接著，加入200mL的甲醇使固體析出，進行過濾並收集濾液。將所得濾液進行濃縮後，得到化合物2(褐紅液體)，產率：55%。上述反應之反應式如下所示：
接著，將8.0克的化合物2(0.022mol)、0.6克的吡啶(pyridine)、及40mL的二氯甲烷(CH2Cl2)加入一反應瓶中。接著，在冰浴(0℃)下緩慢加入2克的三光氣(triphosgene)(溶於10mL的二氯甲烷中)。攪拌1小時後，得到一第三溶液。接著，另取一反應 瓶，加入1.5克化合物3(結構為、S-form)(0.006mol)、0.6 克三乙胺(triethylamine)(0.006mol)、0.01克4-二甲氨基吡啶(4-dimethylaminopyridine、DMAP)(0.0006mol)、以及50mL四氫呋喃(THF)，得到一第四溶液。接著，在冰浴下，將第三溶液逐滴滴入冰浴之第四溶液。完全加入後，在冰浴攪拌30分鐘，並在室溫(25℃)下再攪拌1小時。接著，將四氫呋喃(THF)移除，並加入100mL的二氯甲烷(CH2Cl2)。在超音波震盪30分鐘後，加入50mL的鹽酸水溶液(5wt%)。經萃取後，收集有機層並以硫酸鎂除水。抽乾溶劑後，加入10mL四氫呋喃(THF)。接著，加入200mL的甲醇使固體析出，進行過濾並收集濾液。將所得濾液進行濃縮後，得到旋光性化合物1，產率51%。上述反應之反應式如下所示：
利用核磁共振光譜分析旋光性化合物1，所得之光譜資訊如下：1H NMR(300MHz,CDCl3)：1.27-1.31(m,8H),1.43(s,8H),1.91(s 8H),2.30-2.38(m,4H),3.1(d,J=2.75Hz,4H),4.06(d,J=4.4Hz,4H),4.25-4.27(d,J=5.6Hz,4H)4.52(m,2H),5.02(m,2H),5.83-5.85(d,J=10.3Hz,2H),6.11-6.16(dd,J=8.4,10.4Hz 2H),6.40-6.44(d,J=17.34Hz,2H),6.90-6.92(d,J=8.6Hz,4H),7.00-7.02(d,J=7.9Hz,2H),7.15-7.17(d,J=8.1Hz,2H),7.23-7.25(d,J=8.0Hz,2H),7.97-7.98(d,J=8.5Hz,4H)。
實施例2：
將10克的化合物1(0.038mol)加入一反應瓶中。接著，加入20mL的氯化亞碸(SOCl2)至反應瓶中，並加熱至80℃迴流。待化合物2完全溶解後，再迴流30分鐘。接著，待降至室溫(25℃)時，完全移除氯化亞碸(SOCl2)。在冰浴(0℃)下加入40mL的四氫呋喃(THF)，得到一第一溶液。接著，另取一反應瓶，加入8.33克對苯二酚(0.076mol)、7.68克的三乙胺(triethylamine)(0.076mol)、0.93克的4-二甲氨基吡啶 (4-dimethylaminopyridine、DMAP)(0.0076mol)、以及50mL的四氫呋喃(THF)，得到一第二溶液。接著，在冰浴(0℃)，將第一溶液逐滴滴入第二溶液中。完全加入後，在冰浴下攪拌30分鐘，並在室溫(25℃)下再攪拌1小時。接著，將四氫呋喃(THF)移除，並加入100mL的二氯甲烷(CH2Cl2)。在超音波震盪30分鐘後，加入50mL的鹽酸水溶液(5wt%)。經萃取後，收集有機層並以硫酸鎂除水。抽乾溶劑後，加入10mL四氫呋喃(THF)。接著，加入200mL的甲醇使固體析出，進行過濾並收集濾液。將所得濾液進行濃縮後，得到化合物4(褐紅液體)，產率：56%。上述反應之反應式如下所示：
接著，將5.3克的化合物4(0.015mol)、0.6克的吡啶(pyridine)、及40mL的二氯甲烷(CH2Cl2)加入一反應瓶中。接著，在冰浴(0℃)下緩慢加入2克的三光氣(triphosgene)(溶於10mL的二氯甲烷中)。攪拌1小時後，得到一第三溶液。接著，另取一反應 瓶，加入1.5克化合物3(結構為、S-form)(0.006mol)、0.6 克三乙胺(triethylamine)(0.006mol)、0.01克4-二甲氨基吡啶 (4-dimethylaminopyridine、DMAP)(0.0006mol)、以及50mL四氫呋喃(THF)，得到一第四溶液。接著，在冰浴下，將第三溶液逐滴滴入冰浴之第四溶液。完全加入後，在冰浴攪拌30分鐘，並在室溫(25℃)下再攪拌1小時。接著，將四氫呋喃(THF)移除，並加入100mL的二氯甲烷(CH2Cl2)。在超音波震盪30分鐘後，加入50mL的鹽酸水溶液(5wt%)。經萃取後，收集有機層並以硫酸鎂除水。抽乾溶劑後，加入10mL四氫呋喃(THF)。接著，加入200mL的甲醇使固體析出，進行過濾並收集濾液。將所得濾液進行濃縮後，得到旋光性化合物2，產率75%。上述反應之反應式如下所示：
利用核磁共振光譜分析旋光性化合物2，所得之光譜資訊如下：1.95(s 8H),2.33-2.41(m,4H),3.3(d,J=2.75Hz,4H),4.01(d,J=4.4Hz,4H),4.21-4.24(d,J=5.5Hz,4H),5.80-5.83(d,J=10.1Hz,2H),6.11-6.16(dd,J=8.4,10.4Hz,2H),6.40-6.44(d,J=17.34Hz,2H),6.90-6.92(d,J=8.6Hz,4H),6.96-6.99(d,J=8.8Hz,4H),7.00-7.02(d,J=7.9Hz,2H),7.02-7.04(d,J=8.8Hz,4H),7.15-7.17(d,J=8.1Hz,2H),7.23-7.25(d,J=8.0Hz,2H), 7.97-7.98(d,J=8.5Hz,4H)。
量測旋光性化合物1(由實施例1製備)及旋光性化合物2(由實施例2製備)的螺旋扭轉力(helical twisting power、HTP)值，結果如表1所示。
由表1可得知，本發明所述具有式(I)結構之化合物具有較高的螺旋扭轉力值，在達到相同螺距條件下使添加量減少，進而降低驅動電壓，影響液晶程度較小且成本更低。
液晶組成物及其性質量測
實施例3
將0.01克化合物1配置於4.99克負型液晶主體(△n=0.1，△ε=-2.1，黏度為20mPa‧s)，中量測其電壓維持率(VHR)及低溫保存析出時間，結果如表2所示。
由表2可知，本發明所述化合物添加到液晶組成物中，可使該液晶組成物具有良好的電壓維持率(VHR)(≧95%)，對於需要考慮電壓維持率之主動陣列液晶顯示元件來說，可幫助提高其畫面對比與降低其影像殘留。此外，本發明所述化合 物在低溫下也不易析出。
實施例4
溶解度(wt%)
將化合物1及將化合物2加入液晶主體中(所使用的液晶主體為IBL-087)，並逐漸增加化合物的添加量，觀察化合物1及將化合物2的最大添加重量百分比(由瓶壁上是否有析出的單體來判斷)。結果如表3所示：
由表3可知，本發明所述化合物添加到液晶組成物中，具有高的溶解度(可添加至15wt%以上)。
雖然本發明已以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何本技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

  1. 一種化合物，具有式(I)所示結構： Za及Zb係各自獨立為、、、、 、或；A1、A2、A3、及A4係各自獨立為、 、、、、或 ；Z1、Z2、Z3、及Z4係各自獨立為單鍵、、 、、、、、或； R係獨立為氫、或C1-4烷基；R1及R2係各自獨立為-O-(CH2)n-、-CH=CH-(CH2)2-、-(CH2)2-CH=CH-、-CH=CH-、或-C≡C-；n係1 至6之整數；B1及B2係各自獨立為、或；以及， R3係氫、或甲基。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之化合物，其中該化合物具有式(II)所示結構： A1、A2、A3、及A4係各自獨立為、、、 、、或；R係獨立為氫、或 C1-4烷基；Z1、Z2、Z3、及Z4係各自獨立為單鍵、、、 、、、、或；R1及 R2係各自獨立為-O-(CH2)n-、-CH=CH-(CH2)2-、-(CH2)2-CH=CH-、-CH=CH-、或-C≡C-；n係1至6之整數；B1及B2係各自獨立為 、或；以及，R3係氫、或甲基。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之化合物，其中該化合物係
  4. 如申請專利範圍第1項所述之化合物，其中該化合物具有式(III)所示結構： A1、A2、A3、及A4係各自獨立為、、、 、、或；R係獨立為氫、或 C1-4烷基；Z1、Z2、Z3、及Z4係各自獨立為單鍵、、、 、、、、或；R1及 R2係各自獨立為-O-(CH2)n-、-CH=CH-(CH2)2-、-(CH2)2-CH=CH-、-CH=CH-、或-C≡C-；n係1至6之整數；B1及B2係各自獨立為 、或；以及，R3係氫、或甲基。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之化合物，其中該化合物係
  6. 如申請專利範圍第1項所述之化合物，其中該化合物具有式(IV)或式(V)所示結構： A1、A2、A3、及A4係各自獨立為、、、 、、或；R係獨立為氫、或 C1-4烷基；Z1、Z2、Z3、及Z4係各自獨立為單鍵、、、 、、、、或；R1及 R2係各自獨立為-O-(CH2)n-、-CH=CH-(CH2)2-、-(CH2)2-CH=CH-、-CH=CH-、或-C≡C-；n係1至6之整數；B1及B2係各自獨立為 、或；以及，R3係氫、或甲基。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之化合物，其中該化合物係
  8. 如申請專利範圍第1項所述之化合物，其中該化合物具有式(VI)或式(VII)所示結構： A1、A2、A3、及A4係各自獨立為、、、 、、或；R係獨立為氫、或 C1-4烷基；Z1、Z2、Z3、及Z4係各自獨立為單鍵、、、 、、、、或；R1及 R2係各自獨立為-O-(CH2)n-、-CH=CH-(CH2)2-、-(CH2)2-CH=CH-、-CH=CH-、或-C≡C-；n係1至6之整數；B1及B2係各自獨立為 、或；以及，R3係氫、或甲基。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之化合物，其中該化合物係
  10. 一種液晶組成物，包含：100重量份之液晶主體；以及0.1-30重量份之申請專利範圍第1項所述之化合物。
TW104143092A 2015-12-21 2015-12-21 Compound and liquid crystal composition employing the same TWI560179B (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW104143092A TWI560179B (en) 2015-12-21 2015-12-21 Compound and liquid crystal composition employing the same
CN201610078278.XA CN106892822A (zh) 2015-12-21 2016-02-04 化合物及包含该化合物的液晶组合物

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW104143092A TWI560179B (en) 2015-12-21 2015-12-21 Compound and liquid crystal composition employing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI560179B TWI560179B (en) 2016-12-01
TW201722904A true TW201722904A (zh) 2017-07-01

Family

ID=58227135

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104143092A TWI560179B (en) 2015-12-21 2015-12-21 Compound and liquid crystal composition employing the same

Country Status (1)

Country Link
TW (1) TWI560179B (zh)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10414A (en) * 1854-01-10 Gold-separator

Also Published As

Publication number Publication date
TWI560179B (en) 2016-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10494569B2 (en) Liquid crystal compound containing difluoromethoxy bridge, composition and application thereof
CN106833680B (zh) 一种光响应三稳态手性分子材料及其制备方法和应用
JP5635035B2 (ja) キラルドーパント、それを用いた液晶混合物および液晶ディスプレイ
JP6681992B2 (ja) 化合物、組成物、硬化物、光学異方体、反射膜
US9365771B2 (en) Liquid crystal compounds containing a difluoromethyleneoxy linking group that hydrogen substituted by deuterium, their preparation and application
JP5526686B2 (ja) ジフルオロベンゼン誘導体及びこれを含有する液晶組成物。
US8481129B2 (en) Liquid crystal compounds, and liquid crystal displays and photochromic materials comprising the liquid crystal compounds
TWI598432B (zh) 光學元件
KR20140147037A (ko) 퍼릴렌 비스이미드계 화합물 및 이를 포함하는 염료
TW201722904A (zh) 化合物及包含其之液晶組成物
JP2013001683A (ja) ２，６，７−トリオキサ−ビシクロ［２．２．２］オクタン骨格を持つ液晶化合物及び液晶組成物
US10035956B2 (en) Compound and liquid-crystal composition employing the same
JP5545517B2 (ja) ４環性アジン化合物
US20220251450A1 (en) New polymerizable liquid crystal having a quinoxaline-hydrazone core
CN106892822A (zh) 化合物及包含该化合物的液晶组合物
JP6761484B2 (ja) 化合物、組成物、硬化物、光学異方体、反射膜
JP4243094B2 (ja) 重合性化合物及び位相差板
US20170174994A1 (en) Compound and liquid crystal composition employing the same
TWI640501B (zh) 液晶化合物、液晶組成物以及液晶顯示元件
JP6048782B1 (ja) エタン結合を有する液晶化合物
JP4696549B2 (ja) トリフルオロナフタレン誘導体
JP2007106758A (ja) ２，３−ジシアノヒドロキノン誘導体及びその用途
JP5098142B2 (ja) 重合性化合物の製造方法
JP4978770B2 (ja) トリフルオロナフタレン誘導体及び当該化合物を含有する液晶組成物
CN115074138A (zh) 液晶组合物及液晶显示设备