TWI440625B - 用於液晶混合物之吡啶化合物 - Google Patents

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Description

用於液晶混合物之吡啶化合物
本發明係關於包含二氟亞甲基氧基之2,5－經取代吡啶衍生物及3－氟吡啶衍生物，且係關於其作為液晶介質中之組份之用途。此外，本發明係關於包含本發明液晶介質之液晶及電光顯示元件。本發明化合物以一定排列包含二氟亞甲基氧基。
在過去幾年中，液晶化合物之應用領域已廣泛擴展至各種類型之顯示裝置、電光裝置、電子組件、傳感器等。由於此原因，已提出多種不同結構，尤其在向列相液晶領域。迄今為止，已發現向列相液晶混合物在平板顯示裝置中具有最廣泛應用。尤其已將其用於被動式TN或STN矩陣顯示器或具有TFT主動式矩陣之系統中
本發明化合物可用作液晶介質之組份，尤其可用於基於以下原理之顯示器中：扭轉晶元、賓－主效應、排列相DAP或ECB(電控雙折射)之畸變效應、IPS(共面轉換)效應或動態散射效應。
包含二氟亞甲基氧橋(－CF2 O－)之特定衍生物作為液晶物質之用途係熟習此項技術者已知的。日本專利公開案第58035174號揭示包含吡啶環及CF2 O基團之殺蟲劑。
此外，作為液晶材料之包含二氟亞甲基氧橋且無吡啶環之各種化合物及其製備已經闡述於(例如)歐洲專利公開案第0786445 A1號中。
美國專利公開案第5445763號揭示用於鐵電顯示器之包含單氟化吡啶環之層列化合物。文件中未提及二氟亞甲基氧基。其中所揭示化合物據稱可達成提供具有負介電各向異性之非極性化合物而非具有特別高正介電各向異性之化合物之目的。
本發明之目的係尋找適合用作液晶介質組份之新穎穩定化合物。具體而言，在正區域化合物應同時具有相當低之黏度及介電各向異性。對液晶領域許多當前混合物概念而言，使用具有高介電各向異性△ε之化合物較為有利。
鑒於此種具有高△ε之類型之化合物可應用於衆多種領域中，期望可獲得較佳具有高向列性之其他化合物，其具有精確適應特定應用之特性。
因此本發明之一目的係尋找適合作為液晶介質組份之新穎穩定化合物，其尤其可用於例如TN、STN、IPS及TN－TFT顯示器中。
本發明之另一目的係提供本身或在混合物中具有高介電各向異性及高透明點之化合物。此外，在應用領域通用條件下本發明化合物應在熱及光化學上穩定。此外，本發明化合物應盡可能地具有寬向列相。作為液晶原，尤其在低溫下，其應有利於具有液晶共組份之混合物中之寬向列相且與向列相基混合物具有優良可混溶性。
令人驚訝地，已發現本發明吡啶衍生物極適合作為液晶介質組份。其可用於獲得尤其適用於TN－TFT及STN顯示 器，且亦適用於IPS系統或尤其需要高介電各向異性之更多新概念之液晶介質。本發明化合物特別穩定(甚至在暴露於空氣中時)且無色。其亦可藉由特別強之正介電各向異性△ε來區分，因此對於光切換元件中之應用需要較低閥電壓。其本身或在混合物中具有寬向列相範圍。此外，本發明化合物具有特別低之熔點、高透明點且同時具有低旋轉黏度γ1 值。與先前技術中之物質相比，可觀察到增強之熱穩定性、升高之透明點及特別高之極性(介電各向異性)。
提供本發明吡啶衍生物可在極廣泛範圍內顯著拓寬根據各種應用觀點適用於製備液晶混合物之液晶物質的範圍。
因此本發明係關於式I化合物 其中R1 及R2 彼此獨立地各自表示H、F、Cl、Br、具有1至15個C原子之鹵代或未經取代烷基，此外，其中該等基團中之一或多個CH2 基團可以O原子彼此不直接連接之方式彼此獨立地各自經－C≡C－、－CH＝CH－、－(CO)O－、－O(CO)－、－(CO)－或－O－替代，其中R2 亦可表示CN、SCN、NCS或SF5 ，A1 、A2 、A3 及A4 相同或不同，且彼此獨立地各自表示： a)反－1,4－伸環己基或伸環己烯基，此外，其中一或多個非相鄰CH2 基團可經－O－及/或－S－取代且其中H可經F替代，b)1,4－伸苯基，其中一個或兩個CH基團可經N替代且此外，其中一或多個H原子可經Br、Cl、F、CN、甲基、甲氧基或單－或多氟化甲基或甲氧基替代，或c)來自以下群之基團：1,4－二環[2.2.2]伸辛基、六氫吡啶－1,4－二基、環丁－1,3－二基、螺[3.3]庚烷－2,6－二基、 其中氫原子可經F、CN、SCN、SF5 、CH2 F、CHF2 、CF3 、OCH2 F、OCHF2 或OCF3 單－或多取代，一或多個雙鍵可經單鍵替代，M、M1 或M2 以相鄰基團不同時表示－O－或－S－ 之方式表示－O－、－S－、－CH2 －、－CHY－或－CYY1 －，且Y及Y1 表示Cl、F、CN、OCF3 或CF3 ，V表示H或F，z1 、Z2 及Z3 相同或不同，且彼此獨立地各自表示單鍵、－CH2 O－、－(CO)O－、－CF2 O－、－CH2 CH2 CF2 O－、－CF2 CF2 －、－CH2 CF2 －、－CH2 CH2 －、－(CH2 )4 －、－CH＝CH－、－CH＝CF－、－CF＝CF－或－C≡C－，其中不對稱橋可向兩側定向，且a表示0、1或2，較佳為0或1，b表示0、1或2，較佳為1，且c表示0、1或2，較佳為0，其中a＋b＋c係4，較佳等於1、2或3，尤其較佳為1或2。
若A1－3 或Z1－3 出現不止一次(即a、b或c>1)，其亦可獨立地採取不同含義。
本發明另外係關於式I化合物在液晶介質中之使用。
本發明亦係關於具有至少兩種液晶組份之液晶介質，其包括至少一種式I吡啶衍生物。
式I化合物具有廣泛應用。根據取代基之選擇，該等化合物可用作係液晶介質主要組成物之基礎材料；然而，亦可將式I化合物添加至來自其他類化合物之液晶基礎材料中以(例如)改變該類型電介質之介電及/或光學各向異性及/或優化其閥電壓及/或其黏度。
在純態中，式I化合物係無色的且在有利地定位用於電 光應用之溫度範圍內自身或在混合物中形成液晶中間相。本發明化合物使得可獲得寬向列相範圍。在液晶混合物中，本發明化合物可提高透明點且顯著增強混合物極性。亦可將其加熱至130℃或更高溫度，較佳甚至加熱至150℃或更高溫度，在空氣中保持20h且不發生顯著分解。
較佳者係其中a為0或1(尤其a＝1)之式I化合物。
Z1 及/或Z3 較佳表示單鍵、－CF2 O－、－OCF2 －、－C2 F4 －、－CH2 O－、－OCH2 －或－(CO)O－，尤其為單鍵。Z2 較佳表示－CH2 CH2 －、－CH＝CH－、－C≡C－或單鍵，尤其表示單鍵。
倘若Z2 係單鍵，則A2 較佳表示來自式I定義中之群b)或c)之不飽和或芳香族環。
若存在A1 、A2 、A3 及A4 ，其較佳表示 以及
此處基團A1 較佳表示
A2 較佳表示
A4 較佳表示
R1 較佳表示具有最多8個碳原子之烷基、烷氧基、烯基或烯氧基。R1 尤其較佳地表示直鏈烷基或烯基。
R2 較佳表示X，其中X表示F、Cl、OCF3 、OCHF2 、OCHFCF3 、OCF2 CHFCF3 、CF3 、CN、SF5 、NCS，尤其為F、Cl、CN或OCF3 且極其較佳為F。
R1 及R2 較佳不同時表示H。
尤其較佳者係式IA化合物 其中R1 、A1 、x、a、b及V具有上述用於式I之含義，且L1 、L2 、L3 及L4 表示H或F。
較佳者係式IA化合物，其中L1 表示氟。b較佳表示0或1，尤其為1。V較佳為H。L3 較佳為F。a＋b較佳為1、2或3。b極佳為1，且a較佳為1或2。基團L1 至L4 中2、3或4個 尤其較佳為氟。
在本發明另一實施例中，較佳者係式I化合物，其中V表示F且環A1 及A2 中至少一個表示群b)中之1,4－伸苯基。此處尤其較佳者係其中a＋b為1、2或3之化合物。具體而言，b為1且a為1。此處基團A1 較佳表示尤其較佳為
尤其較佳之式I化合物係式I1至I7化合物 其中R1 、V及X具有上述含義。L2 、L3 、L4 、L5 及L6 彼此獨立地表示H或F。
倘若化合物可以非對映異構體形式存在，則涵蓋純淨物質亦及每種混合比之同分異構體二者，且在各種情況下可將其視為適宜混合物組份。
式I化合物係藉由本身已為人所知的方法製備，如文獻(例如在權威著作中，例如Houben－Weyl,Methoden der organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry],Georg－Thieme－Verlag,Stuttgart)中所述，確切而言係在適用於該等反應之已知反應條件下進行。此處亦可使用各種本身已為人所知但未在本文中更詳細提及的方法。
有利地式I化合物可自以下闡釋性合成所述(方案1及2)來 製備： 方案1 式I吡啶衍生物之合成的變化形式。
方案2. 式I吡啶衍生物之合成的變化形式。L＝H或F。
只要式I化合物之定義有所暗示，方案1及2中未涉及之化學式之基團即可改變。對應起始材料一般可由熟習此項技術者容易地製備。因此，可製備式I或IA化合物。
因此本發明亦係關於製備式I化合物之方法：用於製備其中V表示氫或氟之式I化合物之方法的特徵在於其包括下述方法步驟，其中在過渡金屬觸媒(較佳為鈀錯合物)存在下使具有下式之2－經取代吡啶 其中R1 、A1 、Z1 、V及a如請求項1中所定義，且Hal表示OSO2 CF3 、Cl、Br或I，與硼酸或具有下式之開鏈或環硼酸酯反應 其中Z2 、Z3 、A2 、A3 、A4 、b、c及R2 如請求項1中所定義，且R3 、R4 表示具有1－12個C原子之烷基，或R3 ＋R4 共同亦表示C1 －C6 －伸烷基(尤其具有下式－CH2 －(CH2 )p －CH2 －及－C(CH3 )2 C(CH3 )2 －)、或1,2－伸苯基，其中R3 、R4 及R3 ＋R4 亦可經取代，尤其經C1 －C6 －烷基、F、Cl、C1 －C6 －烷氟基取代，且其中p為0或1，錯合物較佳為鈀(II)錯合物，尤其為雙(三苯基膦)氯化鈀(II)。Hal較佳表示氯或溴，尤其為氯。在IIIa/IIIb中，b較佳表示1或2且Z2 表示單鍵。此外，式I化合物之所述亞型較佳。
其他較佳方法變化形式係由實例來揭示，其細節－亦根據一般專門知識來概括－代表本發明方法之較佳實施例及其產物。
本發明亦係關於包含一或多種本發明式I化合物之液晶介質。液晶介質包含至少兩種組份。其較佳係藉由將組份彼此混合來獲得。因此，製備液晶介質之方法的特徵在於使至少一種式I化合物與至少一種其他液晶原化合物混合，且視需要添加添加劑。
透明點、低溫下黏度、熱穩定性及UV穩定性及介電各向異性之可達成組合遠遠優於來自先前技術之先前材料。
本發明液晶介質較佳包含2至40種(尤其較佳包含4至30種)組份作為除一或多種本發明化合物之外的其他成份。具體而言，除一或多種本發明化合物外，該等介質包含7至25種組份。該等其他成份較佳選自向列性或向列型(單向性或各向同性)物質，尤其為選自以下種類之物質：氧化偶氮苯、亞苄基苯胺、聯苯、三聯苯、苯基或環己基苯甲酸酯、環己烷羧酸之苯基或環己基酯、環己基苯甲酸、環己基環己烷羧酸之苯基或環己基酯、環己基苯基酯苯甲酸、環己烷羧酸或環己基環己烷羧酸之苯基或環己基酯、苯基環己烷、環己基聯苯、苯基環己基環己烷、環己基環己烷、環己基環己基環己烷、1,4－雙環己基苯、4,4'－雙環己基聯苯、苯基－或環己基嘧啶、苯基－或環己基吡啶、苯基－或環己基二氧雜環己烷、苯基－或環己基－1,3－二噻烷、1,2－二苯乙烷、1,2－二環己基乙烷、1－苯基－2－環己基乙烷、1－環己基－2－(4－苯基環己基)乙烷、1－環己基－2－二苯乙烷、1－苯基－2－環己基苯乙烷、(視需要)鹵代二苯乙烯、苄基苯基醚、二苯乙炔及經取代肉桂酸。該等化合物中之 1,4－伸苯基亦可經氟化。用於TFT顯示器中之混合物較佳不包含來自羧酸酯或腈類之化合物。
可藉由式1、2、3、4及5來表徵適合作為本發明介質之其他成份之最重要的化合物：R'－L－E－R" 1 R'－L－COO－E－R" 2 R'－L－CF2 O－E－R" 3 R'－L－CH2 CH2 －E－R" 4 R'－L－C≡C－E－R" 5
在式1、2、3、4及5中，L及E可相同或不同，且彼此獨立地各自表示來自由以下形成之群之二價基團：－Phe－、－Cyc－、－Phe－Phe－、－Phe－Cyc－、－Cyc－Cyc－、－Pyr－、－Dio－、－Py－、－G－Phe－及－G－Cyc－及其對映體，其中Phe表示未經取代或經氟取代之1,4－伸苯基，Cyc表示反－1,4－伸環己基、Pyr表示嘧啶－2,5－二基，Dio表示1,3－二氧雜環己烷－2,5－二基，Py表示四氫吡喃－2,5－二基且G表示2－(反－1,4－環己基)－乙基。
基團L及E之一較佳為Cyc、Phe或Pyr。E較佳為Cyc、Phe或Phe－Cyc。本發明介質較佳包含一或多種選自式1、2、3、4及5化合物之組份，其中L及E係選自由Cyc、Phe及Pyr組成之群；且同時包含一或多種選自式1、2、3、4及5化合物之組份，其中基團L及E之一係選自由Cyc、Phe、Py及Pyr組成之群且另一基團係選自由－Phe－Phe－、－Phe－Cyc－、－Cyc－Cyc－、－G－Phe－及－G－Cyc－組成之群；且視 需要包含一或多種選自式1、2、3、4及5化合物之組份，其中基團L及E係選自由－Phe－Cyc－、－Cyc－Cyc－、－G－Phe－及－G－Cyc－組成之群。
R'及/或R"彼此獨立地各自表示具有最多8個C碳原子之烷基、烯基、烷氧基、烷氧基烷基、烯氧基或烷醯氧基、－F、－Cl、－CN、－NCS或－(O)i CH3－k Fk ，其中i為0或1且k為1、2或3。
在式1、2、3、4及5化合物之較小子群中，R'及R"彼此獨立地各自表示具有最多8個C原子之烷基、烯基、烷氧基、烷氧基烷基、烯氧基或烷醯氧基。在下文中此較小群稱為群A，且將化合物表示為子式1a、2a、3a、4a及5a。在大多數該等化合物中，R'及R"互不相同，該等基團之一通常為烷基、烯基、烷氧基或烷氧基烷基。
在式1、2、3、4及5化合物之稱為群B之另一較小子群中，R"表示－F、－Cl、－NCS或－(O)i CH3 －kFk，其中i為0或1且k為1、2或3。將其中R"具有此含義之化合物表示為子式1b、2b、3b、4b及5b。尤其較佳者係子式1b、2b、3b、4b及5b之彼等化合物，其中R"具有－F、－Cl、－NCS、－CF3 、－OCHF2 或－OCF3 之含義。
在子式1b、2b、3b、4b及5b化合物中，R'具有在子式1a至5a化合物情況下所述之含義且較佳為烷基、烯基、烷氧基或烷氧基烷基。
在式1、2、3、4及5化合物之另一較小子群中，R"表示－CN。在下文中將此子群稱為群C，且此子群之化合物對 應地表述為子式1c、2c、3c、4c及5c。在子式1c、2c、3c、4c及5c化合物中，R'具有在子式1a至5a化合物情況下所述之含義且較佳為烷基、烷氧基或烯基。
除群A、B及C之較佳化合物外，亦常用具有所提出取代基之其他變化形式之式1、2、3、4及5之其他化合物。所有該等物質皆可藉由自文獻所知之方法或其類似方法來獲得。
除本發明式I化合物外，本發明介質較佳包含一或多種選自群A、B及/或C之化合物。本發明介質中來自該等群之化合物較佳具有以下重量比例：群A：0至90%，較佳20至90%，尤其較佳30至90%；群B：0至80%，較佳10至80%，尤其較佳10至65%；群C：0至80%，較佳0至80%，尤其較佳0至50%；其中存於本發明各介質中之群A、B及/或C化合物之重量比例之和較佳為5至90%且尤其較佳為10至90%。
本發明介質較佳包含1至40%、尤其較佳5至30%之本發明化合物。
以本身已為人習知之方式製備本發明液晶混合物。一般而言，使所需量之使用量較低的組份溶解於構成主要成份之組份中，較佳在高溫下溶解。亦可將組份溶液混合於有機溶劑中，例如混合於丙酮、氯仿或甲醇中，且在徹底混合後再藉由(例如)蒸餾去除溶劑。此外可以其他習用方式製備混合物，例如藉由使用預混合，例如同系混合，或使用所謂"多瓶"系統。
電介質亦可包含熟習此項技術者已知且闡述於文獻中之其他添加劑。舉例而言，可添加0至15%、較佳0至10%之多色染料、手性摻雜劑、穩定劑或奈米顆粒。以0.01－6%、較佳0.1－3%之濃度採用所添加個別化合物。然而，本文中液晶混合物其他成份(即液晶或液晶原化合物)之濃度數據之獲得不考慮該等添加劑之濃度。
本發明液晶混合物能顯著拓寬可利用參數範圍。
本發明亦係關於光電顯示器(尤其TFT顯示器，其具有兩個與框架共同形成晶元的平面平行外部板、在外部板上用於轉換個別像素之積合非線性元件、及位於晶元中之具有正介電各向異性及高比電阻的向列相液晶混合物)，其包含此類型介質，且係關於該等介質用於電光目的之用途。
術語"烷基"涵蓋具有1－9個碳原子之直鏈及具支鏈烷基，尤其直鏈基團甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基及庚基。一般而言，含有2－5個碳原子之基團較佳。
術語"烯基"涵蓋具有最多9個碳原子之直鏈及具支鏈烯基，尤其直鏈基團。尤其較佳之烯基係C2 －C7 －1E－烯基、C4 －C7 －3E－烯基、C5 －C7 －4－烯基、C6 －C7 －5－烯基及C7 －6－烯基，尤其C2 －C7 －1E－烯基、C4 －C7 －3E－烯基及C5 －C7 －4－烯基。較佳烯基之實例係乙烯基、1E－丙烯基、1E－丁烯基、1E－戊烯基、1E－己烯基、1E－庚烯基、3－丁烯基、3E－戊烯基、3E－己烯基、3E－庚烯基、4－戊烯基、4Z－己烯基、4E－己烯基、4Z－庚烯基、5－己烯基、6－庚烯基及諸如此類。一般而言，含有至多5個碳原子之基團較佳。
術語"鹵代烷基"較佳涵蓋單－或多氟化及/或－氯化基團。包括全鹵化基團。尤其較佳者係氟化烷基，尤其CF3 、CH2 CF3 、CH2 CHF2 、CHF2 、CH2 F、CHFCF3 及CF2 CHFCF3 。
術語"伸烷基"涵蓋具有1－12個碳原子之直鏈或具支鏈烷二基，尤其直鏈基團亞甲基、伸乙基、伸丙基、伸丁基及伸戊基。具有2至8個碳原子之基團通常較佳。
本發明混合物中式I化合物之總量並非決定性的。因此，出於優化各種特性之目的，混合物可包含一或多種其他組份。然而，通常式I化合物之總濃度愈高，所觀察到對定址時間及閥電壓之影響愈大。
本發明矩陣顯示器自偏光板、電極基板及表面處理電極之構造對應於該類型顯示器之一般設計。術語一般設計在本文中具有廣泛含義且亦涵蓋矩陣顯示器之所有衍生產品及改良產品，尤其亦涵蓋基於多－Si TFT之矩陣顯示元件。
然而，本發明顯示器與迄今基於扭轉向列相晶元之傳統顯示器的顯著差別在於液晶層之液晶參數的選擇。
以下實例意欲闡述本發明，而非限制本發明。上文及下文中之百分比數據表示重量百分比。所有溫度皆係以攝氏度表示。此外，Tg表示玻璃轉變溫度，C＝晶態、N＝向列相、Sm＝層列相且I＝各向同性相。該等符號之間之數據代表轉變溫度。△n表示光學各向異性(589 nm,20℃)，△ε表示介電各向異性(1 kHz,20℃)且γ1 表示旋轉黏度(單位為mPa．s)。
除非另外說明，否則所述合成實例中飽和1,4－經取代環系統上之取代基呈反式構型。其他化學式代表兩種構型且 較佳代表反式構型。
藉由通常已知方法測定物理、物理化學及電光參數，尤其如手冊"Merck Liquid Crystals－Licristal－Physical Properties of Liquid Crystals－Description of the Measurement Methods",1998,Merck KGaA,Darmstadt中所述方法。
個別物質之介電各向異性係在20℃及1 kHz下測定。為達成此目的，量測溶於正介電性混合物ZLI－4792(Merck KGaA)中之5－10重量%待研究物質，且將量測值外推至100%濃度。光學各向異性△n係在20℃及589.3 nm波長下測定，旋轉黏度γ1 係在20℃下測定，二者亦可藉由線性外推確定。測定純淨物質之透明點，或者，若此不可能，則亦可自ZLI－4792之外推確定。
使用下述縮寫：
實例1
步驟1.1
在氮氣及－70℃下將85 ml存於正己烷中之15% BuLi添加至存於300 ml二乙醚中之吡啶1(25.0 g；120 mmol)溶液中。90 min後，同樣在低溫下將13.7 ml(120 mmol)甲醯基六氫吡啶(2)溶液添加至批料中。另外一小時後，使批料升溫至－10℃，添加水，且用MTB醚稀釋混合物。使用硫酸鈉乾燥有機相且將其蒸乾。使所獲得殘留物通過矽膠(MTB醚/正庚烷1：1)。然後在－20℃下用正庚烷使產物結晶。
步驟1.2
將100 ml甲苯添加至13.1 g(111 mmol)二醇4、17.5 g(90%；111 mmol)醛3及1 g對甲苯磺酸中，且在水分離器上將混合物加熱3 h。使經冷卻批料通過矽膠(甲苯)。將所得產物不經進一步純化即用於後續步驟中。
步驟1.3
首先將11.1 g(40 mmol)八水合偏硼酸鈉引入32 ml水中，且添加40 ml THF、0.1 ml(0.7 mmol)水合肼及0.6 g(0.8 mmol)雙(三苯基膦)氯化鈀(II)，且在RT下將混合物攪拌5 min。然後將17.4 g(40 mmol)硼酸酯6溶液及9.7 g(40 mmol)氯化物5添加至批料中。回流16 h後，用MTB醚稀釋反應混合物。蒸乾有機相。經由矽膠過濾殘留物(甲苯)。藉由用EtOH/MTB醚結晶來實施產物之最終純化。
C 125 SmA(107)N 137 I △ε 39 △n 0.141
以下化合物係以類似方法製備： C 138 SmA 207 N 209 I
C 57 SmA 58 N 126I △ε 33 △n 0.160
實例2
步驟2.1
使33.6 g(90 mmol)Wittig鹽及14.8 g(86%；90 mmol)醛3懸浮於140 ml THF中，且在低於20℃之溫度下分批添加10.1 g(90 mmol)第三丁醇鉀。在RT下將批料攪拌過夜。添加水後，用正庚烷萃取批料。蒸乾有機相且用正庚烷/MTB 醚(7：3)經由矽膠過濾，獲得黃色液體8。
步驟2.2
首先將11.1 g(40 mmol)八水合偏硼酸鈉引入32 ml水中，且添加32 ml THF、0.1 ml(0.7 mmol)水合肼及0.6 g(0.8 mmol)雙(三苯基膦)氯化鈀(II)，且在RT下將混合物攪拌5 min。然後將40.9 g(35%；40 mmol)硼酸6溶液及6.7 g(43.8 mmol)氯化物8添加至批料中。回流16 h後，用MTB醚稀釋反應混合物。蒸乾有機相。經由矽膠過濾殘留物(正庚烷)。藉由用庚烷結晶來實施產物之最終純化。
步驟2.3
使7.0 g(90%,12 mmol)烯烴9溶解於THF中且在鈀觸媒(在碳上之5% Pd)上使其氫化。然後蒸乾溶液，且使殘留物通過矽膠(甲苯/正庚烷1：1)。藉由用正庚烷結晶實施進一步純化。
C 37 I △ε 31 △n 0.127 γ1 65 mPa．s
以下化合物係以類似方法製備： C 38 SmA(6)N(13)I △ε 25 △n 0.141 γ1 100 mPa．s
Tg－71 C 36 SmA(－5)N(33)I △ε 20 △n 0.157 γ1 136 mPa．s
C 40 SmA(－4)N(0)I △ε 27 △n 0.144 γ1 97 mPa．s
實例3
以與實例2之步驟2.2類似之方法自硼酸6及2－氯－5－甲基吡啶製備化合物10d。
C 78 I △ε 35 △n 0.137 γ1 69 mPa．s
以下化合物10e亦係以類似方法來製備： C 122 I △ε 27 △n 0.182 γ1 76 mPa．s
實例4
步驟4.1
在氮氣及－70℃下將180 ml(290 mmol)存於正己烷中之15% BuLi添加至存於400 ml二乙醚中之吡啶1(50.0 g；260 mmol)溶液中。60 min後，同樣在低溫下將36.4 g(260 mmol)存於200 ml二乙醚中之酮11溶液添加至批料中。另外一小時後，使批料升溫至－20℃且將其添加至冰水中。用硫酸鈉乾燥有機相並蒸乾。將所得殘留物不經進一步純化即用於後續步驟中。
步驟4.2
在氮氣下，使66 g(260.0 mmol)醇12溶解於800 ml二氯甲烷及108 ml三乙胺中，且在0℃下添加26.2 ml(340 mmol)甲磺醯氯(MsCl)。在RT下將批料攪拌過夜。之後將反應混合物添加至水中且用MTB醚萃取。蒸乾有機相，使所獲得殘留物通過矽膠(MTB醚/正庚烷1：4)。將殘留物不經進一步純化即用於下一步驟中。
步驟4.3
首先將8.7 g(30 mmol)八水合偏硼酸鈉引入15 ml水中，且添加40 ml THF、0.10 ml水合肼及300 mg雙(三苯基膦)氯化鈀(II)，且在RT下將混合物攪拌5 min。然後將21.5 g(35%；20 mmol)硼酸6溶液及4.7 g(20 mmol)氯化物13添加至批料中。回流15 h後，用MTB醚萃取反應混合物。蒸乾有機相。經由矽膠過濾殘留物(正庚烷)。藉由用庚烷結晶來實施產物之最終純化。
C 73 SmA(73)N 138 I △ε 30 △n 0.197
以下化合物係以類似方法製備： C 100 SmC 107 SmA 184 N 195 I △ε 24 △n 0.215
C 74 SmA(50)N 111 I △ε 32 △n 0.191
C 54 SmC 55 SmA 136 N 168 I △ε 26 △n 0.211
C 87 SmC 103 SmA 179 N 192 I △ε 23 △n 0.213
C 81 SmC 125 N 257 I △ε 33 △n 0.209
C 62 SmA 82 N 133 I △ε 29 △n 0.194 γ1 402 mPa．s
實例5
使7.0 g(90%,12 mmol)烯烴14(參照實例4)溶解於THF中且在鈀觸媒上使其氫化。然後蒸乾溶液，且使殘留物通過矽膠(甲苯/正庚烷1：1)。藉由用正庚烷結晶實施進一步純化。
C 73 N 137 I △ε 28 △n 0.156
以下化合物係以類似方法製備： C 99 SmA 177 N 174 I △ε 22 △n 0.170
C 51 N 137 I △ε 28 △n 0.159
C 73 N 172 I △ε 24 △n 0.171
C 93 N 260 I △ε 31 △n 0.169
C 52 N 133 I △ε 27 △n 0.149
實例6
步驟6.1
將0.7 g四(三苯基膦)鈀、8.2 g(50 mmol)硼酸16及9.6 g(50 mmol)吡啶1添加至100 ml甲苯與50 ml 2 N碳酸鈉溶液之混合物中。在60℃下保持60 h後，用MTB醚稀釋反應混合物。蒸乾有機相。經由矽膠過濾殘留物(正庚烷)。
步驟6.2
首先將12.6 g(45 mmol)八水合偏硼酸鈉引入23 ml水中，且添加25 ml THF、0.1 ml(0.7 mmol)水合肼及0.7 g (1 mmol)雙(三苯基膦)氯化鈀(II)，且在RT下將混合物攪拌5 min。然後將10.5 g(30 mmol)硼酸6溶液及7.0 g(30 mmol)氯化物17添加至批料中。回流16 h後，用MTB醚稀釋反應混合物。蒸乾有機相。經由矽膠過濾殘留物(正庚烷)。藉由用庚烷結晶來實施產物之最終純化。
C 81 SmA 106 N 143 I △ε 33 △n 0.236
以下化合物係以類似方法製備： C 83 SmA 128 N 168 I △ε 26 △n 0.250
C 50 SmA 130 N 177 I △ε 25 △n 0.241
C 85 SmA(82)N 123 I △ε 36 △n 0.213
實例7
步驟7.1
首先將21 g(75 mmol)八水合偏硼酸鈉引入38 ml水中，且添加40 ml THF、0.15 ml(1 mmol)水合肼及0.7 g(1mmol)雙(三苯基膦)氯化鈀(II)，且在RT下將混合物攪拌5 min。然後將11.4 g(50 mmol)4－苄氧基苯基硼酸19溶液及7.7 g(50 mmol)氯化物8添加至批料中。回流6 h後，用MTB醚稀釋反應混合物。蒸乾有機相。經由矽膠過濾殘留物(正庚烷)。
步驟7.2
使7.5 g(25 mmol)烯烴20溶解於THF中且在鈀觸媒上使其氫化。然後蒸乾溶液，且使殘留物通過矽膠(甲苯/MTB醚1：1)。
步驟7.3
使7.5 g(25 mmol)酚21溶解於700 ml二氯甲烷中，且添加55 ml三乙胺及700 mg二甲基胺基吡啶。然後在30 min內於5℃下逐滴添加41 ml(25 mmol)三氟甲烷磺酸酐(Tf2 O)。在RT下保持17 h後，用正庚烷稀釋批料且使其通過矽膠(MTB醚/庚烷1：2)。將產物不經進一步純化即用於後續步驟中。
步驟7.4
首先將8.4 g(30 mmol)八水合偏硼酸鈉引入15 ml水中，且添加15 ml THF、0.15 ml(1 mmol)水合肼及0.7 g(1 mmol)雙(三苯基膦)氯化鈀(II)，且在RT下將混合物攪拌5 min。然後將7.0 g(20 mmol)硼酸6溶液及6.9 g(20 mmol)三氟甲磺酸酯22添加至批料中。回流16 h後，用MTB醚稀釋反應混合物。蒸乾有機相。經由矽膠過濾殘留物(正庚烷/甲苯)。藉由用庚烷結晶來實施產物23之最終純化。
實例8
步驟8.1
首先將8.4 g(30 mmol)八水合偏硼酸鈉引入15 ml水中，且添加15 ml THF、0.15 ml(1 mmol)水合肼及0.7 g(1 mmol)雙(三苯基膦)氯化鈀(II)，且在RT下將混合物攪拌5 min。然後將3.3 g(20 mmol)硼酸24溶液及4.1 g(20 mmol)溴化物25添加至批料中。回流16 h後，用MTB醚稀釋反應 混合物且將其調節至pH 6。蒸乾有機相。將殘留物不經進一步純化即用於下一步驟中。
步驟8.2
首先在氮氣下將12.1 g(50 mmol)酸26、7.4 g(50 mmol)酚27及270 mg DMAP引入70 ml甲苯中且使其冷卻至0℃，且在5℃之最高溫度下添加11.3 g(55 mmol)存於300 ml甲苯中之DCC。在RT下將批料攪拌過夜。然後將6.1 g草酸添加至混合物中，然後在RT下再將其攪拌1 h。使反應混合物冷卻至0至5℃，且分離出所沈澱固體。在旋轉蒸發器上將濾液蒸發至乾燥。使殘留物通過矽膠(MTB醚/庚烷1：1)。
步驟8.3
將37.1 g(100 mmol)酯28及50.6 g(130 mmol)拉韋松(Lawesson)試劑(2,4－雙(4－甲氧基苯基)－1,3,2,4－二硫雜磷雜環丁烷2,4－二硫化物)添加至500 ml氯苯中，且在沸點下加熱混合物以完成酯28之轉化(TLC監測)。將經冷卻批料經由二氧化矽抽吸過濾，且將濾液蒸乾。在矽膠上純化殘留物。
步驟8.4
使7.7 g(20 mmol)硫酯29溶解於40 ml二氯甲烷中，且在20℃下添加26.7 ml(20 mmol)DAST，且在60℃下將混合物攪拌48 h。將經冷卻批料傾注入飽和NaHCO3 溶液中且用二氯甲烷萃取。用硫酸鈉乾燥有機相並在旋轉蒸發器中蒸乾。在矽膠上純化殘留物(MTB醚/庚烷1：2)。
實例9 a－f)
使用式(31)起始材料
代替吡啶1，以與實例1、3、4、5、6及7類似之方法獲得以下化合物：9.a)以類似於實例1之方法獲得：
9.b)以類似於實例3之方法獲得：
步驟9b.1
使21.1 g(100 mmol)5－溴－2－氯－3－氟吡啶31溶解於300 mlTHF及340 ml三乙胺中。在0℃下將6.1 g(150 mmol)丙炔通入此溶液中。然後添加2.8 g(4 mmol)雙(三苯基膦)氯化鈀(II)及380 mg(2.0 mmol)碘化Cu(I)，且在RT下將混合物攪拌12 h。蒸乾粗產物34且經由矽膠用正庚烷/醚(8：2)將其過濾，獲得深色油，將其用於下一步驟中。
步驟9b.2
首先將8.7 g(30 mmol)八水合偏硼酸鈉引入24 ml水中，且添加32 ml THF、0.1 ml(0.6 mmol)水合肼及0.44 g(0.60 mmol)雙(三苯基膦)氯化鈀(II)，且在RT下將混合物攪拌5 min。然後將溶於32 ml THF中之13.1g(30 mmol)硼酸酯35及7.27 g(30 mmol)氯吡啶34之溶液添加至批料中。回流8 h後，用MTB醚稀釋反應混合物。蒸乾有機相。經由100 ml矽膠過濾殘留物(正庚烷/MTB醚)。藉由用庚烷結晶來實施化合物36之最終純化。
C 90 N(72)I △ε 42 △n 0.211
步驟9b.3 以與步驟2.3類似之方法氫化炔烴36之末端基團以獲得期望產物33。
C 32 I △ε 37 △n 0.126
9.c)以類似於實例4之方法獲得：
步驟9c.1
類似於步驟9b.2，在鈀催化下使16.6 g(63.1 mmol)硼酸酯38(藉由Pd催化之自31至雙戊醯二硼之偶合)與21.8 g(80 mmol)三氟甲磺酸環己烯酯39反應以獲得化合物40且將其處理。
步驟9c.2
以類似於步驟4.3之方法實施40 與6 之反應獲得期望產物37。
9.d)以類似於實例5之方法獲得：
以類似於實例5之方法氫化化合物37以獲得化合物41 。9.e)以類似於實例6之方法獲得： Tg－51 C 60 SmA 85 N 128 I △ε 38 △n 0.226 γ1 250 mPa．s
C 70 SmA 117 N 155 I △ε 33 △n 0.240
9.f)以類似於實例7之方法獲得：
根據說明亦可自以下申請專利範圍產生本發明實施例及變化形式之其他組合。

Claims (13)

  1. 一種式I化合物 其中R1 及R2 彼此獨立地各自表示H、F、Cl、Br、具有1至15個C原子之鹵代或未經取代烷基，此外，其中該等基團中之一或多個CH2 基團可以使O原子彼此不直接連接之方式彼此獨立地各自經-C≡C-、-CH=CH-、-(CO)O-、-O(CO)-、-(CO)-或-O-替代，其中R2 亦可表示CN、SCN、NCS或SF5 ，A1 、A2 、A3 及A4 相同或不同，且彼此獨立地各自表示：a)反-1,4-伸環己基或伸環己烯基，此外，其中一或多個非相鄰CH2 基團可經-O-及/或-S-替代且其中H可經F取代，b)1,4-伸苯基，其中一個或兩個CH基團可經N替代，且此外，其中一或多個H原子可經Br、Cl、F、CN、甲基、甲氧基或單-或多氟化甲基或甲氧基替代，或c)來自以下群之基團：1,4-二環[2.2.2]伸辛基、六氫吡啶-1,4-二基、環丁-1,3-二基、螺[3.3]庚烷-2,6-二基、 其中氫原子可經F、CN、SCN、SF5 、CH2 F、CHF2 、CF3 、OCH2 F、OCHF2 或OCF3 單-或多取代，一或多個雙鍵可經單鍵替代，M、M1 或M2 以使相鄰基團不同時表示-O-或-S-之方式表示-O-、-S-、-CH2 -、-CHY-或-CYY1 -，且Y及Y1 表示Cl、F、CN、OCF3 或CF3 ，V 表示H或F，Z1 、Z2 及Z3 相同或不同，且彼此獨立地各自表示單鍵、-CH2 O-、-(CO)O-、-CF2 O-、-CH2 CH2 CF2 O-、-CF2 CF2 -、-CH2 CF2 -、-CH2 CH2 -、-(CH2 )4 -、-CH=CH-、-CH=CF-、-CF=CF-或-C≡C-，其中不對稱橋可向左或向右定向，且a 表示0、1或2，b 表示0、1或2，且c 表示0、1或2，其中a+b+c係≦4。
  2. 如請求項1之化合物，其具有式IA 其中R1 、A1 、a、b及V具有上述針對請求項1中之式I指明之含義，X 表示F、OCF3 、CN、CF3 、SCN、SF5 、NCS、Cl、OCHF2 、OCHFCF3 、OCF2 CHFCF3 ，V 表示H或F，且L1 、L2 、L3 及L4 彼此獨立地各自表示H或F。
  3. 如請求項1或2之化合物，其特徵在於：R1 表示具有最多8個碳原子之烷基、烷氧基、烯基或烯氧基。
  4. 如請求項1或2之化合物，其特徵在於L1 表示氟且L2 獨立地表示氟或氫。
  5. 如請求項1或2之化合物，其具有式I1至I7 其中R1 及V具有請求項1中所述之該等含義，且X 表示F、OCF3 、CN、CF3 、SCN、SF5 、NCS、Cl、OCHF2 、OCHFCF3 、OCF2 CHFCF3 ，且L2 、L3 、L4 、L5 及L6 表示H或F。
  6. 如請求項1或2之化合物，其特徵在於L1 及L2 表示氟。
  7. 如請求項1或2之化合物，其特徵在於V表示氫。
  8. 如請求項1或2之化合物，其特徵在於V表示氟。
  9. 一種製備請求項1至8中之一項之其中V表示氟或氫之式I化合物之方法，其特徵在於其包含下述方法步驟，其中在鈀觸媒存在下使具有下式之2-經取代吡啶 其中R1 、A1 、Z1 及a係如請求項1中所定義，且Hal 表示OSO2 CF3 、Cl、Br或I，與硼酸或具有下式之開鏈或環硼酸酯反應，(OH)2 B-(Z2 -A2 )b -CF2 O-(A3 -Z3 )c -A4 -R2 其中Z2 、Z3 、A2 、A3 、A4 、a、b及R2 係如請求項1中所定義，且R3 、R4 表示具有1-12個C原子之烷基或R3 +R4 共同亦表示C2 -C8 -伸烷基或1,2-伸苯基，其中R3 、R4 及R3 +R4 亦可經取代。
  10. 一種一或多種如請求項1至8中之一項之式I化合物之用 途，其係用作液晶介質中之組份。
  11. 一種包含至少兩種液晶原化合物之液晶介質，其特徵在於其包含至少一種如請求項1至8中之一項之式I化合物。
  12. 一種如請求項11之液晶介質之用途，其係用於電光目的。
  13. 一種電光液晶顯示器，其包含如請求項11之液晶介質。
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