TWI444359B - 具有氟原子之液晶性四環化合物、液晶組成物以及液晶顯示元件 - Google Patents

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Description

具有氟原子之液晶性四環化合物、液晶組成物以及液晶顯示元件
本發明是關於一種液晶性化合物、液晶組成物以及液晶顯示元件。更詳細而言，是關於一種具有環己烷環、苯環、環己烷環、環己烷環等骨架的液晶性化合物，含有該化合物的具有向列相的液晶組成物以及含有該組成物的液晶顯示元件。
使用液晶性化合物(在本申請案中，液晶性化合物這一用語可用作具有液晶相的化合物，以及不具有液晶相，但用作液晶組成物的構成成分的化合物的總稱)的顯示元件廣泛地應用於鐘錶、計算器、文字處理機等的顯示器。這些顯示元件是利用液晶性化合物的折射率異向性、介電異向性等的顯示元件。
以液晶顯示面板、液晶顯示模組等為代表的液晶顯示元件是利用液晶性化合物所具有的光學異向性、介電異向性等的液晶顯示元件，該液晶顯示元件的運作模式已知有相轉移(Phase Change，PC)模式、扭轉向列(Twisted Nematic，TN)模式、超扭轉向列(Super Twisted Nematic，STN)模式、雙穩態扭轉向列(Bistable Twisted Nematic，BTN)模式、電控雙折射(Electrically Controlled Birefringence，ECB)模式、光學補償彎曲(Optically Compensated Bend，OCB)模式、橫向電場切換(In-Plane Switching，IPS)模式、垂直配向(Vertical Alignment，VA)模式、聚合物穩定配向(Polymer sustained alignment，PSA)模式等各種模式。
這些液晶顯示元件含有具有適當物性的液晶組成物。為了提高液晶顯示元件的特性，該液晶組成物較好的是具有適當的物性。液晶組成物的成分即液晶性化合物所必需的一般物性，必需具有以下(1)～(7)中所示的特性。即，
(1)化學性質穩定及物理性質穩定；
(2)具有較高的透明點(液晶相-等向相的轉移溫度)；
(3)液晶相(向列相、層列相等)的下限溫度，尤其是向列相的下限溫度較低；
(4)黏度較小；
(5)具有適當的光學異向性；
(6)具有適當大小的介電異向性；以及
(7)與其他液晶性化合物的相容性優異。
若將包含如(1)般化學性質、物理性質穩定的液晶性化合物的組成物用於液晶顯示元件，則可提高電壓保持率。
包含如(2)及(3)般具有較高的透明點或較低的液晶相的下限溫度的液晶性化合物的組成物，由於其處於向列相的溫度範圍較廣，因此元件可在較為寬廣的溫度區域內使用。
此外，若將包含如(4)般黏度較小的化合物、以及如(7)般具有較大的彈性常數K33 的化合物的組成物用作顯示元件，則可提高響應速度；在為使用包含如(5)般具有適當的光學異向性的化合物的組成物的顯示元件時，可謀求元件的對比度的提高。根據元件的設計順序，需要光學異向性較小至較大的液晶性化合物。最近，業界正研究藉由降低單元(cell)厚度來改善響應速度的方法，隨之需要具有較大的光學異向性的液晶組成物。
此外，當液晶性化合物具有較大的負介電異向性時，可降低包含該化合物的液晶組成物的臨界電壓，因此在為使用包含如(6)般具有適當大小的介電異向性的化合物的組成物的顯示元件時，可降低顯示元件的驅動電壓，亦可降低消耗電力。
由於液晶性化合物表現出若為單一化合物則難以發揮作用的特性，故而通常將其與其他多種液晶性化合物混合後製成組成物而使用。因此，顯示元件中所使用的液晶性化合物較好的是如(7)般，與其他液晶性化合物等的相容性良好。另外，由於顯示元件有時亦在包含冰點以下的較為寬廣的溫度區域內使用，因此有時自較低的溫度區域起顯示出良好的相容性的化合物亦較好。
用於此種目的之液晶性化合物，已知有由環己烷環與苯環所構成的如下述的化合物。例如，專利文獻1中揭示有化合物(A)及(B)，專利文獻2中揭示有化合物(C)，專利文獻3中揭示有化合物(D)。由於上述文獻中所揭示的化合物均未顯示出足夠高的透明點，因此含有這些化合物的組成物處於向列相的溫度範圍不足夠寬廣。此外，由於光學異向性並非足夠高，因此含有這些化合物的組成物存在並不適合單元厚度較厚的高速響應用的顯示器的缺點。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平4-501581號公報
[專利文獻2]美國專利第5310501號說明書
[專利文獻3]日本專利特開2002-193853號公報
本發明的第一目的在於提供一種液晶性化合物，其具有對熱、光等的穩定性，在較廣的溫度範圍內處於向列相，黏度較小，以及具有適當的光學異向性，進而具有適當的介電異向性及與其他液晶性化合物的優異的相容性，尤其是提供一種具有較低的黏度及與其他液晶性化合物的優異的相容性的液晶性化合物。
本發明的第二目的在於提供一種液晶組成物，其在具有對熱、光等的穩定性，黏度較低，具有適當的光學異向性及適當的介電異向性，臨界電壓較低，進而含有該化合物時向列相的上限溫度(向列相-等向相的相轉移溫度)較高，向列相的下限溫度較低等各種特性中，具備至少一種特性。進而提供一種在至少兩種特性方面具有適當平衡性的液晶組成物。
本發明的第三目的在於提供一種響應時間較短，消耗電力及驅動電壓較小，具有較大的對比度，可在較廣的溫度範圍內使用的含有液晶組成物的液晶顯示元件。
本發明提供如下的液晶性化合物、液晶組成物以及含有液晶組成物的液晶顯示元件等。另外，以下，關於式(a)所表示的化合物的末端基團、環及鍵結基團等，亦列舉較好的例子進行說明。
[1]一種化合物，其以式(a)表示，
式(a)中，Ra 及Rb 獨立地為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基或碳數1～10的烷氧基，Ra 及Rb 之中的至少一個為烯基或烷氧基；La 為氫或氟；Z1 、Z2 及Z3 獨立地為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH2 O-、或-OCH2 -；當La 為氟時，Rb 為碳數2～10的烯基或碳數1～10的烷氧基，且Z1 及Z2 獨立地為單鍵或-(CH2 )2 -。
[2]如第[1]項所述之化合物，其中式(a)中，Ra 與Rb 獨立地為碳數2～10的烯基；La 為氟。
[3]如第[1]項所述之化合物，其中式(a)中，Ra 為碳數1～10的烷氧基，Rb 為碳數2～10的烯基；La 為氟。
[4]如第[1]項所述之化合物，其中式(a)中，Ra 為碳數2～10的烯基，Rb 為碳數1～10的烷基；La 為氫。
[5]如第[1]項所述之化合物，其中式(a)中，Ra 為碳數1～10的烷基，Rb 為碳數2～10的烯基；La 為氫。
[6]如第[1]項所述之化合物，其中式(a)中，Ra 與Rb 獨立地為碳數2～10的烯基；La 為氫。
[7]如第[1]項所述之化合物，其中式(a)中，Ra 為碳數1～10的烷氧基，Rb 為碳數2～10的烯基；La 為氫。
[8]如第[1]項所述之化合物，其中式(a)中，Ra 為碳數2～10的烯基，Rb 為碳數1～10的烷氧基；La 為氫。
[9]如第[1]項所述之化合物，其以式(a-1)～式(a-4)中的任一個表示，
式(a-1)～式(a-4)中，Rc 為碳數1～10的烷基，Rd 為碳數2～10的烯基，Re 為碳數1～10的烷氧基；Z11 、Z12 及Z13 獨立地為單鍵或-(CH2 )2 -，且Z11 、Z12 及Z13 中的至少任一個為-(CH2 )2 -。
[10]如第[1]項所述之化合物，其以式(a-5)～式(a-12)中的任一個表示，
式(a-5)～式(a-12)中，Rf 為碳數1～10的烷基，Rg 為碳數2～10的烯基；Z21 、Z22 及Z23 獨立地為單鍵或-(CH2 )2 -，其中Z21 、Z22 及Z23 中的至少任一個為-(CH2 )2 -；Z24 、Z25 及Z26 獨立地為單鍵或-CH2 O-，其中Z24 、Z25 及Z26 中的至少任一個為-CH2 O-；Z27 、Z28 及Z29 獨立地為單鍵或-OCH2 -，其中Z27 、Z28 及Z29 中的至少任一個為-OCH2 -。
[11]如第[1]項所述之化合物，其以式(a-13)～式(a-20)中的任一個表示，
式(a-13)～式(a-20)中，Rh 為碳數2～10的烯基，Ri 為碳數1～10的烷氧基；Z31 、Z32 及Z33 獨立地為單鍵或-(CH2 )2 -，其中Z31 、Z32 及Z33 中的至少任一個為-(CH2 )2 -；Z34 、Z35 及Z36 獨立地為單鍵或-CH2 O-，其中Z34 、Z35 及Z36 中的至少任一個為-CH2 O-；Z37 、Z38 及Z39 獨立地為單鍵或-OCH2 -，其中Z37 、Z38 及Z39 中的至少任一個為-OCH2 -。
[12]如第[1]項所述之化合物，其以式(a-21)～式(a-24)中的任一個表示，
式(a-21)～式(a-24)中，Rj 為碳數2～10的烯基，Rk 為碳數2～10的烯基；Z41 、Z42 及Z43 獨立地為單鍵或-(CH2 )2 -，其中Z41 、Z42 及Z43 中的至少任一個為-(CH2 )2 -；Z44 、Z45 及Z46 獨立地為單鍵或-CH2 O-，其中Z44 、Z45 及Z46 中的至少任一個為-CH2 O-；Z47 、Z48 及Z49 獨立地為單鍵或-OCH2 -，其中Z47 、Z48 及Z49 中的至少任一個為-OCH2 -。
[13]一種液晶組成物，其包含兩種或兩種以上之成分，其中一種成分含有至少一種如第[1]項至第[12]項中的任一項所述之化合物。
[14]如第[13]項所述之液晶組成物，其含有選自式(2)、(3)及(4)各自所表示的化合物的族群中的至少一種化合物作為其一種成分，
式(2)～式(4)中，R2 為碳數1～10的烷基或碳數2～10的烯基，烷基及烯基中的任意的氫可被氟取代，任意的-CH2 -可被-O-取代；X2 為氟、氯、-OCF3 、-OCHF2 、-CF3 、-CHF2 、-CH2 F、-OCF2 CHF2 或-OCF2 CHFCF3 ；環B1 、環B2 及環B3 獨立地為1,4-伸環己基、1,3-二氧陸圜-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,4-伸苯基、或任意的氫被氟取代的1,4-伸苯基；Z7 及Z8 獨立地為-(CH2 )2 -、-(CH2 )4 -、-COO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2 O-、或單鍵；L5 及L6 獨立地為氫或氟。
[15]如第[13]項所述之液晶組成物，其含有選自式(5)所表示的化合物的族群中的至少一種化合物作為其一種成分，
式(5)中，R3 為碳數1～10的烷基或碳數2～10的烯基，烷基及烯基中的任意的氫可被氟取代，任意的-CH2 -可被-O-取代；X3 為-C≡N或-C≡C-C≡N；環C1 、環C2 及環C3 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、任意的氫被氟取代的1,4-伸苯基、1,3-二氧陸圜-2,5-二基、四氫吡喃-2,5-二基、或嘧啶-2,5-二基；Z9 為-(CH2 )2 -、-COO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-C≡C-、-CH2 O-、或單鍵；L7 及L8 獨立地為氫或氟；r為0或1，s為0或1，r＋s為0、1或2。
[16]如第[13]項所述之液晶組成物，其含有選自式(6)、(7)、(8)、(9)及(10)各自所表示的化合物的族群中的至少一種化合物作為其一種成分，
式(6)～式(10)中，R4 及R5 獨立地為碳數1～10的烷基或碳數2～10的烯基，烷基及烯基中的任意的氫可被氟取代，任意的-CH2 -可被-O-取代；環D1 、環D2 、環D3 及環D4 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、任意的氫被氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、或十氫萘-2,6-二基；Z10 、Z11 、Z12 及Z13 獨立地為-(CH2 )2 -、-COO-、-CH2 O-、-OCF2 -、-OCF2 (CH2 )2 -、或單鍵；L9 及L10 獨立地為氟或氯；t、u、x、y及z獨立地為0或1，u＋x＋y＋z為1或2。
[17]如第[13]項所述之液晶組成物，其含有選自式(11)、(12)及(13)各自所表示的化合物的族群中的至少一種化合物作為其一種成分，
式(11)～式(13)中，R6 及R7 獨立地為碳數1～10的烷基或碳數2～10的烯基，該烷基及烯基中的任意的氫可被氟取代，任意的-CH2 -可被-O-取代；環E1 、環E2 、環E3 及環E6 獨立地為1,4-伸環己基、嘧啶-2,5-二基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、或2,5-二氟-1，4-伸苯基；環E4 及環E5 獨立地為1,4-伸環己基、嘧啶-2,5-二基、或1,4-伸苯基；Z14 、Z15 及Z16 獨立地為-C≡C-、-COO-、-(CH2 )2 -、-CH=CH-、或單鍵。
[18]如第[14]項所述之液晶組成物，其更含有選自如第[15]項所述之通式(5)所表示的化合物的族群中的至少一種化合物。
[19]如第[14]項所述之液晶組成物，其更含有選自通式(11)、(12)及(13)各自所表示的化合物的族群中的至少一種化合物。
[20]如第[15]項所述之液晶組成物，其更含有選自通式(11)、(12)及(13)各自所表示的化合物的族群中的至少一種化合物。
[21]如第[16]項所述之液晶組成物，其更含有選自通式(11)、(12)及(13)各自所表示的化合物的族群中的至少一種化合物。
[22]如第[13]項至第[21]項中的任一項所述之液晶組成物，其更含有至少一種光學活性化合物。
[23]如第[13]項至第[22]項中的任一項所述之液晶組成物，其含有至少一種抗氧化劑及/或紫外線吸收劑。
[24]一種液晶顯示元件，其含有如第[13]項至第[23]項中的任一項所述之液晶組成物。
本發明的化合物具有化合物所必需的一般的物性，對熱、光等的穩定性，較廣的液晶相的溫度範圍，較小的黏度，與其他化合物的良好的相容性，適當的介電異向性及折射率異向性。本發明的液晶組成物含有至少一種這些化合物，而且具有較高的向列相的上限溫度、較低的向列相的下限溫度、較小的黏度，且自較低的溫度區域起具有良好的相容性。本發明的液晶顯示元件含有該組成物，而且具有較廣的可使用的溫度範圍、較短的響應時間、較小的消耗電力、較大的對比度、及較低的驅動電壓。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
以下，對本發明進行更具體的說明。
此外，在以下的說明中，只要預先無特別說明，以百分比表示的化合物的量是指相對於組成物的總重量的重量百分比(wt%)。
[化合物(a)]
本發明的液晶性化合物具有式(a)所示的結構(以下，亦將這些化合物稱為「化合物(a)」)。
式(a)中，Ra 及Rb 獨立地為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、或碳數1～10的烷氧基，其中，Ra 、Rb 中的任一個為烯基或烷氧基，La 為氫或氟，Z1 、Z2 及Z3 獨立地為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH2 O-、或-OCH2 -，當La 為氟時，Rb 為碳數2～10的烯基或碳數1～10的烷氧基，且Z1 及Z2 獨立地為單鍵或-(CH2 )2 -。
當Ra 及Rb 為烯基或烷氧基時，可擴大液晶性化合物的液晶相的溫度範圍。
Ra 及Rb 為直鏈優於支鏈。即使Ra 為支鏈的基團，當其具有光學活性時亦較好。烯基中的-CH=CH-的較好的立體構型依賴於雙鍵的位置。如-CH=CHCH3 、-CH=CHC2 H5 、-CH=CHC3 H7 、-CH=CHC4 H9 、-C2 H4 CH=CHCH3 、及-C2 H4 CH=CHC2 H5 之類的在奇數位上具有雙鍵的烯基中，較好的是反式構型。如-CH2 CH=CHCH3 、-CH2 CH=CHC2 H5 及-CH2 CH=CHC3 H7 之類的在偶數位上具有雙鍵的烯基中，較好的是順式構型。具有較好的立體構型的烯基化合物具有較高的上限溫度或較廣的處於液晶相的溫度範圍。Mol. Cryst. Liq. Cryst.,1985,131,109及Mol. Cryst. Liq. Cryst.,1985,131,327中有詳細說明。
烷基可為直鏈，亦可為支鏈，烷基的具體例有：-CH3 、-C2 H5 、-C3 H7 、-C4 H9 、-C5 H11 、-C6 H13 、-C7 H15 、-C8 H17 、-C9 H19 及-C10 H21 。
烷氧基可為直鏈，亦可為支鏈，烷氧基的具體例有：-OCH3 、-OC2 H5 、-OC3 H7 、-OC4 H9 、-OC5 H11 、-OC6 H13 及-OC7 H15 、-OC8 H17 、-OC9 H19 及-OC10 H。
烷氧基烷基可為直鏈，亦可為支鏈，烷氧基烷基的具體例有：-CH2 OCH3 、-CH2 OC2 H5 、-CH2 OC3 H7 、-(CH2 )2 -OCH3 、-(CH2 )2 -OC2 H5 、-(CH2 )2 -OC3 H7 、-(CH2 )3 -OCH3 、-(CH2 )4 -OCH3 及-(CH2 )5 -OCH3 。
烯基可為直鏈，亦可為支鏈，烯基的具體例有：-CH=CH2 、-CH=CHCH3 、-CH2 CH=CH2 、-CH=CHC2 H5 、-CH2 CH=CHCH3 、-(CH2 )2 -CH=CH2 、-CH=CHC3 H7 、-CH2 CH=CHC2 H5 、-(CH2 )2 -CH=CHCH3 及-(CH2 )3 -CH=CH2 。
因此，Ra 及Rb 的具體例中，較好的是-CH3 、-C2 H5 、-C3 H7 、-C4 H9 、-C5 H11 、-OCH3 、-OC2 H5 、-OC3 H7 、-OC4 H9 、-OC5 H11 、-CH2 OCH3 、-(CH2 )2 OCH3 、-(CH2 )3 OCH3 、-CH2 CH=CH2 、-CH2 CH=CHCH3 、-(CH2 )2 CH=CH2 、-CH2 CH=CHC2 H5 、-(CH2 )2 CH=CHCH3 、-(CH2 )3 CH=CH2 、-(CH2 )3 CH=CHCH3 、-(CH2 )3 CH=CHC2 H5 、-(CH2 )3 CH=CHC3 H7 、-OCH2 CH=CH2 、-OCH2 CH=CHCH3 、-OCH2 CH=CHC2 H5 ，更好的是-CH3 、-C2 H5 、-C3 H7 、-OCH3 、-OC2 H5 、-OC3 H7 、-OC4 H9 、-(CH2 )2 CH=CH2 、-(CH2 )2 CH=CHCH3 及-(CH2 )2 CH=CHC3 H7 。
La 為氫或氟。當La 為氫時，可降低化合物的熔點，故較好；當La 為氟時，可使化合物的介電異向性成為較大的負值，故較好。
當Z1 、Z2 及Z3 獨立地為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH2 O-、或-OCH2 -，La 為氟時，Rb 為碳數2～10的烯基或碳數1～10的烷氧基，且Z1 及Z2 獨立地為單鍵或-(CH2 )2 -。
當Z1 、Z2 及Z3 為單鍵或-(CH2 )2 -時，可減小化合物的黏度，且就化合物的穩定性的觀點而言亦較好。
此外，由於化合物的物性不存在較大的差異，因此化合物(a)亦可含有高於天然豐度(natural abundance)的量的2 H(氘)、13 C等同位素。
這些液晶性化合物(a)藉由適當選擇Ra 、Rb 、La 、Z1 、Z2 及Z3 ，可將介電異向性等物性調節為所需的物性。
作為化合物(a)的較好的化合物的例子，可列舉化合物(a-1)～化合物(a-4)。
式(a-1)～式(a-4)中，Rc 為碳數1～10的烷基，Rd 為碳數2～10的烯基，Re 為碳數1～10的烷氧基；Z11 、Z12 及Z13 獨立地為單鍵或-(CH2 )2 -，其中，Z11 、Z12 及Z13 中的至少一個為-(CH2 )2 -。
由於化合物(a-1)～化合物(a-4)具有兩個氟，因此就介電異向性為較大的負值的觀點而言較好。此外，由於具有烯基，因此尤其就具有較高的上限溫度或較廣的處於液晶相的溫度範圍，且具有與其他化合物的良好的相容性及較低的黏度的觀點而言更好。
作為化合物(a)的較好的化合物的例子，可列舉化合物(a-5)～化合物(a-12)。
式(a-5)～式(a-12)中，Rf 為碳數1～10的烷基，Rg 為碳數2～10的烯基；Z21 、Z22 及Z23 獨立地為單鍵或-(CH2 )2 -，其中Z21 、Z22 及Z23 中的至少任一個為-(CH2 )2 -；Z24 、Z25 及Z26 獨立地為單鍵或-CH2 O-，其中Z24 、Z25 及Z26 中的至少任一個為-CH2 O-；Z27 、Z28 及Z29 獨立地為單鍵或-OCH2 -，其中Z27 、Z28 及Z29 中的至少任一個為-OCH2 -。
由於化合物(a-5)～化合物(a-12)具有烯基，因此尤其就具有較高的上限溫度或較廣的處於液晶相的溫度範圍，進而具有與其他化合物的良好的相容性及較低的黏度的觀點而言更好。
作為化合物(a)的較好的化合物的例子，可列舉化合物(a-13)～化合物(a-20)。
式(a-13)～式(a-20)中，Rh 為碳數2～10的烯基，Ri 為碳數1～10的烷氧基；Z31 、Z32 及Z33 獨立地為單鍵或-(CH2 )2 -，其中Z31 、Z32 及Z33 中的至少任一個為-(CH2 )2 -；Z34 、Z35 及Z36 獨立地為單鍵或-CH2 O-，其中Z34 、Z35 及Z36 中的至少任一個為-CH2 O-；Z37 、Z38 及Z39 獨立地為單鍵或-OCH2 -，其中Z37 、Z38 及Z39 中的至少任一個為-OCH2 -。
由於化合物(a-13)～化合物(a-20)具有烯基及烷氧基，因此就具有較高的上限溫度或較廣的處於液晶相的溫度範圍，進而具有與其他化合物的良好的相容性及較低的黏度的觀點而言更好。
作為化合物(a)的較好的化合物的例子，可列舉化合物(a-21)～化合物(a-24)。
式(a-21)～式(a-24)中，Rj 為碳數2～10的烯基，Rk 為碳數2～10的烯基；Z41 、Z42 及Z43 獨立地為單鍵或-(CH2 )2 -，其中Z41 、Z42 及Z43 中的至少任一個為-(CH2 )2 -；Z44 、Z45 及Z46 獨立地為單鍵或-CH2 O-，其中Z44 、Z45 及Z46 中的至少任一個為-CH2 O-；Z47 、Z48 及Z49 獨立地為單鍵或-OCH2 -，其中Z47 、Z48 及Z49 中的至少任一個為-OCH2 -。
由於化合物(a-13)～化合物(a-20)的兩端具有烯基，因此尤其就具有較高的上限溫度或較廣的處於液晶相的溫度範圍，進而具有與其他化合物的良好的相容性及較低的黏度的觀點而言更好。
當液晶性化合物具有這些化合物(a-1)～化合物(a-24)所示的結構時，其具有適當的介電異向性，且與其他液晶性化合物的相容性極佳。此外，具有對熱、光等的穩定性，在較廣的溫度範圍內處於向列相，黏度較小，且具有適當的光學異向性。另外，含有該化合物(a)的液晶組成物在液晶顯示元件的通常使用條件下較穩定，即便以較低的溫度保管，該化合物亦不會以結晶(或層列相)的形式析出。
因此，化合物(a)可較好地用於PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、VA、PSA等顯示模式的液晶顯示元件所使用的液晶組成物，尤其好地可用於IPS、VA等顯示模式的液晶顯示元件所使用的液晶組成物。
[化合物(a)的合成]
化合物(a)可藉由適當組合有機合成化學的合成方法來合成。向起始物質中導入目標末端基團、環及鍵結基團的方法記載在例如Organic Syntheses，John Wiley & Sons,Inc、Organic Reactions,John Wiley & Sons,Inc、Comprehensive Organic Synthesis,Pergamon Press、新實驗化學講座(丸善)等書籍中。
[A]當末端基團Ra 及Rb 為烯基以外的基團時的合成
藉由以下的第(I)項～第(III)項來對生成化合物(a)中的鍵結基團Z1 ～鍵結基團Z3 的方法進行說明。此處，以Z1 作為代表例進行揭示，Z2 及Z3 的情況亦相同。化合物(b9)、(b17)及(b23)相當於化合物(a)。
(I)鍵結基團Z1 為單鍵時的合成
(這些式中，Ra 、Rb 、Z2 、Z3 及La 表示與上述相同的含義)。
使化合物(b2)與鎂反應而生成鎂鹽，向其中添加(b1)後，利用酸進行處理而獲得醇衍生物(b3)。在對甲苯磺酸等酸觸媒的存在下，進行所獲得的醇衍生物(b3)的脫水反應，而獲得環己烯衍生物(b4)。在Pd/C(鈀碳)等觸媒的存在下，對該化合物(b4)進行氫化反應，藉此獲得化合物(b5)。使所獲得的化合物(b5)與第二丁基鋰反應來製備鋰鹽。使該鋰鹽與羰基衍生物(b6)反應，獲得醇衍生物(b7)。在對甲苯磺酸等酸觸媒的存在下，進行所獲得的醇衍生物(b7)的脫水反應，獲得環己烯衍生物(b8)。在Pd/C等觸媒的存在下，對該化合物(b8)進行氫化反應，藉此可合成作為本發明的化合物(a)的一例的(b9)。
(II)鍵結基團Z1 為-(CH2 )2 -時的合成
(這些式中，Ra 、Rb 、Z2 、Z3 及La 表示與上述相同的含義)。
使化合物(b10)與正丁基鋰反應來製備鋰鹽。使該鋰鹽與羰基衍生物(b6)反應，獲得醇衍生物(b11)。在對甲苯磺酸等酸觸媒的存在下，進行所獲得的醇衍生物(b11)的脫水反應，獲得環己烯衍生物(b12)。在Pd/C等觸媒的存在下，對該化合物(b12)進行氫化反應，藉此獲得化合物(b13)。使所獲得的化合物(b13)與正丁基鋰反應來製備鋰鹽。使該鋰鹽與N,N-二甲基甲醯胺反應，獲得醛類衍生物(b14)。利用第三丁氧化鉀對鏻鹽(b15)進行處理而產生磷葉立德，藉由使該磷葉立德與所獲得的醛類衍生物(b14)反應的維蒂希反應(Wittig Reaction)，而獲得化合物(b16)。在Pd/C等觸媒的存在下，對該化合物(b16)進行氫化反應，藉此可合成作為本發明的化合物(a)的一例的(b17)。
(III)鍵結基團Z1 為-CH2 O-或-OCH2 -時的合成
(這些式中，Ra 、Rb 、Z2 、Z3 及La 表示與上述相同的含義)。
作為一例，揭示Z1 為-CH2 O-時的合成法。使由上述方法所合成的(b13)與正丁基鋰反應來製備鋰鹽。使該鋰鹽與硼酸酯反應，並於酸性環境中水解，藉此獲得二羥基硼烷衍生物(b18)。利用過氧化氫等氧化劑對該二羥基硼烷衍生物(b18)進行氧化反應，藉此獲得酚類衍生物(b19)。另外，利用氫化鋰鋁等對化合物(b20)進行還原而獲得化合物(b21)。繼而，藉由氫溴酸等進行溴化而獲得化合物(b22)。使由上述操作所獲得的酚類衍生物(b19)與化合物(b22)在碳酸鉀等鹼的存在下進行醚化反應，藉此可合成作為本發明的化合物(a)的一例的(b23)。
[B]末端基團Ra 及Rb 中的任一個含有烯基時的合成
藉由以下的第(I)項、第(II)項來對化合物(a)中的末端基團Ra 及Rb 中的任一個含有烯基時的合成方法的一例進行說明。化合物(b31)及化合物(b33)相當於化合物(a)。
(I)末端基團Ra 為烯基時的合成
(這些式中，Rb 、Z1 、Z2 、Z3 及La 表示與上述相同的含義)。
於上述的Z1 為單鍵時的合成方法例中，是使用(b24)代替(b1)來進行合成，衍生出化合物(b25)。使用甲酸將該化合物(b25)脫保護，獲得羰基衍生物(b26)。利用第三丁氧化鉀對鏻鹽(b27)進行處理而產生磷葉立德(phosphorus ylides)，藉由使該磷葉立德與所獲得的羰基衍生物(b26)反應的維蒂希(Wittig)反應，獲得化合物(b28)。利用鹽酸對所獲得的化合物(b28)進行處理而獲得醛類衍生物(b29)。利用第三丁氧化鉀對鏻鹽(b30)進行處理而產生磷葉立德，藉由使該磷葉立德與所獲得的醛類衍生物(b29)反應的維蒂希反應，可合成作為本發明的化合物(a)的一例的(b31)。
(這些式中，Rb 、Z1 、Z2 、Z3 及La 表示與上述相同的含義，n為1～8的整數)。
另外，對由上述方法所獲得的醛類衍生物(b29)，反覆地進行任意次數(n次)的使利用第三丁氧化鉀對鏻鹽(b27)進行處理而產生的磷葉立德、與該醛類衍生物(b29)反應的維蒂希反應及利用鹽酸的處理，藉此獲得碳數大於等於2的醛類衍生物(b32)。利用第三丁氧化鉀對鏻鹽(b30)進行處理而產生磷葉立德，藉由使該磷葉立德與所獲得的醛類衍生物(b32)反應的維蒂希反應，可合成具有碳數大於等於3的烯基的作為本發明的化合物(a)的一例的(b33)。
當鍵結基團Z1 為-(CH2 )2 -、-CH2 O-或-OCH2 -時，將(b15)、(b20)分別換成(b34)、(b35)並使用上述的方法，亦可合成末端基團上具有烯基的本發明的化合物(a)。
(II)末端基團Rb 為烯基時的合成
當將烯基導入至相反側的末端基團Rb 中時，將(b6)換成(b36)並使用上述的方法，亦可合成末端基團上具有烯基的本發明的化合物(a)。
[C]末端基團Ra 及Rb 中的任一個含有烷氧基時的合成
藉由以下的第(I)項、第(II)項來對化合物(a)中的末端基團Ra 及Rb 中的任一個含有烷氧基時的合成方法的一例進行說明。化合物(b39)相當於化合物(a)。
(I)末端基團Ra 為烷氧基時的合成
(這些式中，Rb 、Z1 、Z2 、Z3 及La 表示與上述相同的含義，Rc 為碳數1～9的烷基、碳數2～9的烯基或碳數1～9的烷氧基)。
藉由上述方法獲得羰基衍生物(b25)。使用NaBH4 進行還原而獲得醇衍生物(b37)。使所獲得的醇衍生物(b37)在鹼存在下與化合物(b38)進行醚化反應，藉此可合成作為本發明的化合物(a)的一例的(b39)。
(II)末端基團Rb 為烷氧基時的合成
當將烷氧基導入至相反側的末端基團Rb 中之時，將(b6)換成(b36)並使用上述的方法，亦可合成末端基團上具有烯基的本發明的化合物(a)。
[液晶組成物(a)]
本發明的第2形態是一種含有式(a)所表示的化合物的組成物，較好的是一種可用於液晶材料的液晶組成物。本發明的液晶組成物必需含有本發明的式(a)所表示的化合物作為成分A。本發明的液晶組成物可為成分A與本說明書中並未特別揭示成分名的其他成分的組成物，藉由向該成分A中添加選自以下所示的成分B、C、D及E中的成分，可提供具有各種特性的本發明的液晶組成物(a)、(b)、(c)、(d)、(e)等。
作為添加於成分A中的成分，較好的是將包含選自由式(2)、(3)及(4)所組成的族群中的至少一種化合物的成分B，或者包含選自由式(5)所組成的族群中的至少一種化合物的成分C，或者包含選自由式(6)、(7)、(8)、(9)、(10)所組成的族群中的至少一種化合物的成分D加以混合而成的成分[液晶組成物(b)、(c)及(d)]。
進而，藉由混合包含選自由式(11)、(12)及(13)所組成的族群中的至少一種化合物的成分E，可對臨界電壓、液晶相溫度範圍、折射率異向性、介電異向性、黏度等進行調節[液晶組成物(e)]。
另外，本發明中所使用的液晶組成物的各成分，即便是包含各元素的同位素元素的類似物，在物理特性方面亦無較大的差異。
成分B之中，作為式(2)所表示的化合物的較佳例，可列舉化合物(2-1)～化合物(2-16)；作為式(3)所表示的化合物的較佳例，可列舉化合物(3-1)～化合物(3-112)；作為式(4)所表示的化合物的較佳例，可列舉化合物(4-1)～化合物(4-52)。
(式中，R2 、X2 表示與上述相同的含義)
這些式(2)～式(4)所表示的化合物即成分B的介電異向性值為正，且熱穩定性或化學穩定性非常優異，因此可在製備薄膜電晶體(Thin Film Transistor，TFT)用的液晶組成物時使用。本發明的液晶組成物中的成分B的含量相對於液晶組成物的總重量，宜為1wt%～99wt%的範圍，較好的是10wt%～97wt%，更好的是40wt%～95wt%。另外，藉由更含有式(11)～式(13)所表示的化合物(成分E)，可調節黏度。
作為式(5)所表示的化合物即成分C之中的較佳例，可列舉式(5-1)～式(5-62)。
(這些式中，R3 及X3 表示與上述相同的含義)
這些式(5)所表示的化合物即成分C的介電異向性值為較大的正值，因此主要在製備STN、TN用的液晶組成物時使用。藉由含有該成分C，可減小組成物的臨界電壓。另外，可調節黏度、調節折射率異向性值及擴大液晶相溫度範圍。進而，亦可用於改良陡峭性。
當製備STN或TN用的液晶組成物時，成分C的含量相對於組成物總量，較好的是0.1wt%～99.9wt%的範圍，更好的是10wt%～97wt%的範圍，更好的是40wt%～95wt%的範圍。另外，藉由混合下述的成分，可調節臨界電壓、液晶相溫度範圍、折射率異向性值、介電異向性值及黏度等。
包含選自由式(6)～式(8)及式(10)所組成的族群中的至少一種化合物的成分D在製備垂直配向模式(VA模式)等所使用的介電異向性為負的本發明的液晶組成物時，是較好的成分。
作為該式(6)～式(8)及式(10)所表示的化合物(成分D)的較佳例，分別可列舉式(6-1)～式(6-5)、式(7-1)～式(7-11)、式(8-1)及式(10-1)～式(10-11)。
(式中，R4 、R5 表示與上述相同的含義)
這些成分D的化合物主要用於介電異向性的值為負的VA模式用的液晶組成物。若增加成分D的化合物的含量，則組成物的臨界電壓降低，但黏度增大，因此只要滿足臨界電壓的要求值，較好的是減少其含量。然而，由於介電異向性值的絕對值為5左右，因此存在含量少於40wt%時無法進行電壓驅動的情況。
成分D之中，式(6)所表示的化合物為二環化合物，因此其主要具有調節臨界電壓、調節黏度或調節折射率異向性值的效果。另外，式(7)及式(8)所表示的化合物為三環化合物，因此可獲得提高透明點、擴大向列範圍、降低臨界電壓、增大折射率異向性值等效果。
當製備VA模式用的組成物時，成分D的含量相對於組成物總量，較好的是大於等於40wt%，更好的是50wt%～95wt%的範圍。另外，藉由混合成分D，可控制彈性常數，並可控制組成物的電壓穿透率曲線。當向介電異向性值為正的組成物中混合成分D時，成分D的含量相對於組成物總量，較好的是小於等於30wt%。
作為式(11)、(12)及(13)所表示的化合物(成分E)的較佳例，分別可列舉式(11-1)～式(11-11)、式(12-1)～式(12-18)及式(13-1)～式(13-6)。
(式中，R6 及R7 表示與上述相同的含義)
式(11)～式(13)所表示的化合物(成分E)，是介電異向性值的絕對值較小且接近於中性的化合物。式(11)所表示的化合物主要具有調節黏度或調節折射率異向性值的效果，另外式(12)及(13)所表示的化合物具有提高透明點等擴大向列範圍的效果、或者調節折射率異向性值的效果。
若增加成分E所表示的化合物的含量，則液晶組成物的臨界電壓升高，黏度降低，因此只要滿足液晶組成物的臨界電壓的要求值，成分E所表示的化合物的含量越多越好。當製備TFT用的液晶組成物時，成分E的含量相對於組成物總量，較好的是大於等於30wt%，更好的是大於等於50wt%。另外，當製備STN或TN用的液晶組成物時，成分E的含量相對於組成物總量，較好的是大於等於30wt%，更好的是大於等於40wt%。
本發明的液晶組成物含有比率為0.1wt%～99wt%的本發明的式(1)所表示的化合物的至少一種時，可表現出優良的特性，故較好。
本發明的液晶組成物的製備通常藉由公知的方法，例如可使必需成分在高溫下溶解的方法等來製備。另外，可根據用途添加從業者所熟知的添加物，來製備例如包含如下所述的光學活性化合物的本發明的液晶組成物(e)、添加有染料的GH型用的液晶組成物。通常，添加物為該領域從業者所熟知且在文獻等中有詳細記載。
本發明的液晶組成物(e)是上述的本發明的液晶組成物中更含有一種或一種以上的光學活性化合物的液晶組成物。
作為光學活性化合物，是添加公知的手性摻雜劑。該手性摻雜劑具有使液晶形成螺旋結構而調節必需的扭轉角，來防止反向扭轉的效果。作為手性摻雜劑的例子，可列舉以下的光學活性化合物(Op-1)～光學活性化合物(Op-13)。
本發明的液晶組成物(e)通常添加這些光學活性化合物來調節扭轉的間距。若為TFT用及TN用的液晶組成物，則較好的是將扭轉的間距調節至40μm～200μm的範圍。若為STN用的液晶組成物，則較好的是將扭轉的間距調節至6μm～20μm的範圍。另外，若為雙穩態扭轉向列(Bistable TN)模式用的液晶組成物，則較好的是將扭轉的間距調節至1.5μm～4μm的範圍。另外，亦可添加兩種或兩種以上的光學活性化合物，以調節間距的溫度依存性。
本發明的液晶組成物若添加部花青素系、苯乙烯系、偶氮系、甲亞胺系、氧偶氮系、喹酞酮系、蒽醌系、四嗪系等的二色性色素，則亦可用作GH型用的液晶組成物。
另外，本發明的液晶組成物亦可用作將向列型液晶微膠囊化而製作的向列曲線狀整列相位(Nematic Curvilinear Aligned Phase，NCAP)液晶顯示元件的液晶組成物，或者以在液晶中形成立體的網狀高分子而製作的聚合物分散型液晶顯示器(Polymer Dispersed Liquid Crystal Display，PDLCD)，例如網狀液晶聚合物顯示器(Polymer Network Liquid Crystal Display，PNLCD)用為首的電控雙折射(ECB)型或DS型液晶顯示元件用的液晶組成物。
[實施例]
以下，根據實施例進一步詳細說明本發明，但本發明並不受這些實施例的限制。此外，只要預先無特別說明，則「%」表示「wt%」。
由於所獲得的化合物是利用藉由1 H-NMR分析所獲得的核磁共振光譜、藉由氣相層析法(Gas Chromatography，GC)分析所獲得的氣相層析圖等進行鑑定的，因此首先對分析方法進行說明。
1 H-NMR分析：測定裝置是使用DRX-500(Bruker BioSpin(股份)公司製造)。測定是將實施例等中所合成的樣品溶解於CDCl3 等可溶解樣品的氘化溶劑中，並於室溫下以500MHz、累計次數為24次的條件來進行。此外，在所獲得的核磁共振光譜的說明中，s表示單峰，d表示雙峰，t表示三重峰，q表示四重峰，m表示多重峰。另外，化學位移δ值的零點的標準物質是使用四甲基矽烷(Tetramethylsilane，TMS)。
GC分析：測定裝置是使用島津製作所製造的GC-14B型氣相層析儀。管柱是使用島津製作所製造的毛細管柱CBP1-M25-025(長度為25m，內徑為0.22mm，膜厚為0.25μm)；固定液相為二甲基聚矽氧烷(無極性)。載氣是使用氦氣，流量調節為1ml/分。試樣氣化室的溫度設定為300℃，檢測器(火焰離子偵測器(Flame Ionization Detector，FID))部分的溫度設定為300℃。
將試樣溶解於甲苯中，以成為1wt%的溶液的方式進行製備，並將1μl所獲得的溶液注入至試樣氣化室內。
記錄器是使用島津製作所製造的C-R6A型Chromatopac或其同等產品。所獲得的氣相層析圖中，顯示有成分化合物所對應的波峰的保持時間及波峰的面積值。
此外，試樣的稀釋溶劑例如可使用氯仿、己烷。另外，管柱可使用Agilent Technologies Inc.製造的毛細管柱DB-1(長度為30m，內徑為0.32mm，膜厚0.25μm)、Agilent Technologies Inc.製造的HP-1(長度為30m，內徑為0.32mm，膜厚為0.25μm)、Restek Corporation製造的Rtx-1(長度為30m，內徑為0.32mm，膜厚為0.25μm)、SGE International Pty.Ltd製造的BP-1(長度為30m，內徑為0.32mm，膜厚為0.25μm)等。
氣相層析圖中的波峰的面積比相當於成分化合物的比率。通常，分析樣品的成分化合物的重量%與分析樣品的各波峰的面積%並不完全相同，但在本發明中，當使用上述管柱時，由於實質上校正係數(correction coefficient)為1，因此分析樣品中的成分化合物的重量%與分析樣品中的各波峰的面積%大致相對應。其原因在於：成分的液晶化合物中的校正係數無較大的差異。為了利用氣相層析圖更準確地求得液晶組成物中的液晶化合物的組成比，而使用氣相層析圖的內標準法(internal standard method)。利用氣相層析法同時測定準確稱量有規定量的各液晶化合物成分(被檢測成分)與成為標準的液晶化合物(標準物質)，並預先計算出所獲得的被檢測成分的波峰與標準物質的波峰的面積比的相對強度。若使用各成分的波峰面積相對於標準物質的相對強度進行修正，則可由氣相層析分析更準確地求得液晶組成物中的液晶化合物的組成比。
[化合物的物性的測定試樣]
測定化合物的物性的試樣，有以下兩種情況：將化合物本身作為試樣的情況、以及將化合物與母液晶混合來作為試樣的情況。
當使用將化合物與母液晶混合而成的試樣的後者時，是藉由以下的方法進行測定。首先，將所獲得的液晶化合物15wt%與母液晶85wt%混合來製作試樣。然後，依據下式所示的外推法，由所獲得的試樣的測定值計算出外推值。將該外推值作為該化合物的物性值。
〈外推值〉=(100×〈試樣的測定值〉-〈母液晶的重量%〉×〈母液晶的測定值〉)/〈化合物的重量%〉
即便化合物與母液晶的比率為該比率，當處於層列相或結晶在25℃下析出時，亦以10wt%：90wt%、5wt%：95wt%、1wt%：99wt%的順序改變液晶化合物與母液晶的比率，以處於層列相或結晶在25℃下不再析出的組成測定試樣的物性，並依據上述式求得外推值，且將該外推值作為液晶化合物的物性值。
測定中所使用的母液晶有各種種類，例如母液晶A的組成(wt%)如下。
母液晶A：
[化合物的物性的測定方法]
化合物的物性的測定是藉由下述方法來進行。這些測定方法多為日本電子機械工業會規格(Standard of Electric Industries Association of Japan)EIAJ‧ED-2521A中所記載的方法或對這些方法加以修改的方法。另外，用於測定的TN元件中未安裝TFT。
物性值之中，使化合物本身作為試樣時，將所獲得的值記作資料。當將液晶化合物與母液晶的混合物用作試樣時，將藉由外推法計算出的值記作資料。
相結構及相轉移溫度(℃)：藉由以下(1)及(2)的方法進行測定。
(1)將化合物置於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板(Mettler公司FP-52型高溫載台)上，以3℃/分的速度一面加熱一面利用偏光顯微鏡觀察相狀態及其變化，而確定液晶相的種類。
(2)使用PerkinElmer公司製造的掃描量熱儀DSC-7系統或Diamond DSC系統，以3℃/分速度升降溫，並藉由外推求得伴隨試樣的相變化的吸熱波峰、或發熱波峰的起始點(on set)，而確定相轉移溫度。
以下，以C表示結晶，當進一步區分結晶時，分別以C1 或C2 來表示。另外，以S表示層列相，以N表示向列相。以I表示液體(等向性)。在層列相中，區分層列A相、層列B相、層列C相、或層列F相時，分別以SA 、SB 、SC 或SF 來表示。作為相轉移溫度的表述方法，例如「C 50.0 N 100.0 I」是表示由結晶轉變為向列相的相轉移溫度(CN)為50.0℃，由向列相轉變為液體的相轉移溫度(NI)為100.0℃。其他表述方法亦相同。
向列相的上限溫度(TNI ：℃)：將試樣(液晶化合物與母液晶的混合物)置於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板(Mettler公司FP-52型高溫載台)上，以1℃/分的速度一面加熱一面利用偏光顯微鏡進行觀察。將試樣的一部分由向列相轉變成等方性液體時的溫度作為向列相的上限溫度。以下，有時將向列相的上限溫度簡稱為「上限溫度」。
低溫相容性：以使液晶化合物的量達到20wt%、15wt%、10wt%、5wt%、3wt%、及1wt%的方式混合母液晶與液晶化合物來製作試樣，並將試樣裝入玻璃瓶中。將該玻璃瓶在-10℃或-20℃的冷凍器中保管規定時間後，觀察結晶或層列相是否析出。
黏度(η：在20℃下進行測定，mPa‧s)：使用E型旋轉黏度計測定液晶化合物與母液晶的混合物的黏度。
折射率異向性(△n)：測定是在25℃的溫度下，使用波長為589 nm的光，並利用接目鏡上安裝有偏光板的阿貝折射計來進行。沿一個方向摩擦主稜鏡的表面後，將試樣(液晶化合物與母液晶的混合物)滴加在主稜鏡上。當偏光方向與摩擦方向平行時，測定折射率(n||)。當偏光方向與摩擦方向垂直時，測定折射率(n⊥)。由式△n=n||-n⊥計算出折射率異向性(△n)的值。
介電異向性(△ε：在25℃下進行測定)：將試樣(液晶化合物與母液晶的混合物)裝入兩片玻璃基板的間隔(間隙)約為9μm且扭轉角為80度的液晶胞中。對該液晶胞施加20伏的電壓，並測定液晶分子的長軸方向上的介電常數(ε||)。施加0.5伏的電壓，並測定液晶分子的短軸方向上的介電常數(ε⊥)。由式△ε=ε||-ε⊥計算出介電異向性的值。
[實施例1]
4-[2-氟-4-(4-戊基-環己基)-苯基]-4'-乙烯基-聯環己烷(No.5)的合成
第1步驟
向氮氣環境下的反應器中加入56.2g的1-氟-3-(4-戊基-環己基)-苯(1)與500ml的四氫呋喃(tetrahydrofuran，THF)，然後冷卻至-73℃。在-74℃至-65℃的溫度範圍內向其中滴加1.04M的第二丁基鋰的正己烷、環己烷溶液250.0ml，進而攪拌30分鐘。繼而，在-76℃至-65℃的溫度範圍內滴加使57.2g的4-(1,4-二氧螺環[4,5]癸烷-8-基)環己酮(2)溶解於160ml的THF而成的溶液，然後恢復至25℃，進一步攪拌20小時。其後，將反應混合物注入至裝入有27.8g的氯化銨與1000ml的冰水的容器中加以混合。添加1360ml的甲苯，待其分離成有機層與水層後進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，依序使用水、飽和碳酸氫鈉水溶液、食鹽水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。其後，在減壓下，將溶劑蒸餾去除，然後藉由將甲苯與乙酸乙酯的混合溶劑(體積比甲苯：乙酸乙酯=7：3)用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，其後進行乾燥，而獲得108.6g的4-(1,4-二氧螺環[4.5]癸-8-基)-1-[2-氟-4-(4-戊基-環己基)-苯基]-環已醇(3)。所獲得的化合物(3)為黃色固體成分。
第2步驟
將108.6g的化合物(3)、4.02g的對甲苯磺酸及500ml的甲苯加以混合，一面去除蒸餾出的水一面對該混合物進行1.5小時的加熱回流。將反應混合物冷卻至30℃後，向所獲得的溶液中加入1000ml的水與1800ml的甲苯幷加以混合，然後將其靜置分離成有機層與水層兩層，對有機層進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，使用飽和碳酸氫鈉水溶液及水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。其後，在減壓下將所獲得的溶液的溶劑蒸餾去除，然後藉由將甲苯與乙酸乙酯的混合溶劑(體積比甲苯：乙酸乙酯=7：3)用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，進而藉由自庚烷中的再結晶進行精製，其後進行乾燥，而獲得58.8g的8-{4-[2-氟-4-(4-戊基-環己基)-苯基]-環己烷-3-烯基}-1,4-二氧螺環[4.5]癸烷(4)。由化合物(1)獲得化合物(4)的產率為53.4%。
第3步驟
使化合物(4)溶解於150ml的甲苯與100ml的異丙醇的混合溶劑中，進而添加3.06g的鈀碳觸媒(5%Pd/C的NX型(50%濕潤品)；日本恩億凱特(N.E.Chemcat)製造，以下稱為Pd/C)與0.52g的碳酸鉀，在氫氣環境下，在室溫下進行攪拌，直至不再吸收氫氣為止。反應完畢後，將Pd/C去除，進而將溶劑蒸餾去除，然後藉由將甲苯與乙酸乙酯的混合溶劑(體積比甲苯：乙酸乙酯=9：1)用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，進而藉由自庚烷中的再結晶進行精製，其後進行乾燥，而獲得26.35g的8-{4-[2-氟-4-(4-戊基-環己基)-苯基]-環己基}-1,4-二氧螺環[4.5]癸烷(5)。由化合物(4)獲得化合物(5)的產率為44.6%。
第4步驟
向氮氣環境下的反應器中加入26.35g的化合物(5)與10ml的甲酸、100ml的甲苯，然後進行8小時的加熱回流。緩慢冷卻至室溫，向其中添加200ml的水、200ml的甲苯加以混合後，將其靜置分離成有機層與水層兩層，對有機層進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，使用飽和碳酸氫鈉水溶液及水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將所獲得的溶液在減壓下濃縮，然後藉由將甲苯與乙酸乙酯的混合溶劑(體積比甲苯：乙酸乙酯=9：1)用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，進而藉由自甲苯與庚烷的混合溶劑(體積比甲苯：庚烷=1：1)中的再結晶進行精製，其後進行乾燥，而獲得22.39g的4'-[2-氟-4-(4-戊基-環己基)-苯基]-聯環己烷-4-酮(6)。由化合物(5)獲得化合物(6)的產率為93.7%。
第5步驟
向氮氣環境下的反應器中加入23.4g的甲氧基三苯基氯化膦(7)並在50℃下進行減壓乾燥。利用氮氣將減壓恢復後，添加7.68g的第三丁氧化鉀與200ml的THF後冷卻至-40℃，然後攪拌1小時。在-40℃至-30℃的溫度範圍內，向其中滴加使化合物(6)溶解於60ml的THF中而成的溶液，然後恢復至25℃，並進一步攪拌17小時。其後，將反應混合物注入至裝入有600ml的水的容器中並加以混合。添加520ml的甲苯，待其分離成有機層與水層後進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，依序使用水、飽和碳酸氫鈉水溶液、食鹽水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。其後，在減壓下，將溶劑蒸餾去除，然後藉由將甲苯用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，其後進行乾燥，而獲得23.28g的4-[2-氟-4-(4-戊基環己基)-苯基]-4'-甲氧基亞甲基聯環己烷(8)。由化合物(6)獲得化合物(8)的產率為97.5%。
第6步驟
向氮氣環境下的反應器中加入23.28g的化合物(8)與350ml的丙酮並加熱至50℃。向其中滴加150ml的6N的鹽酸，並在40℃～50℃的溫度範圍內攪拌3小時。緩慢冷卻至室溫後，向其中加入700ml的水與700ml的甲苯幷加以混合，然後將其靜置分離成有機層與水層兩層，對有機層進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，使用飽和碳酸氫鈉水溶液及水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。其後，在減壓下，將溶劑蒸餾去除，然後藉由自甲苯與庚烷的混合溶劑(體積比甲苯：庚烷=1：1)中的再結晶，對所獲得的殘渣進行精製，其後進行乾燥，而獲得18.33g的4'-[2-氟-4-(4-戊基-環己基)-苯基]-聯環己烷-4-甲醛(9)。由化合物(8)獲得化合物(9)的產率為81.3%。
第7步驟
向氮氣環境下的反應器中加入17.83g的甲基三苯基溴化鏻(10)並在50℃下進行減壓乾燥。利用氮氣將減壓恢復後，添加6.07g的第三丁氧化鉀、200ml的THF後冷卻至-40℃，然後攪拌1小時。在-40℃至-30℃的溫度範圍內向其中滴加使化合物(9)溶解於100ml的THF中而成的溶液，然後恢復至25℃，並進一步攪拌14小時。其後，將反應混合物注入至裝入有600ml的水的容器中並加以混合。添加600ml的甲苯，待其分離成有機層與水層後進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，依序使用水、飽和碳酸氫鈉水溶液、食鹽水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。其後，在減壓下，將溶劑蒸餾去除，然後藉由將甲苯用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，其後進行乾燥，而獲得14.84g的4-[2-氟-4-(4-戊基-環己基)-苯基]-4'-乙烯基-聯環己烷(No.5)。由化合物(6)獲得化合物(No.5)的產率為81.4%。
1 H-NMR分析的化學位移δ(ppm)如下，可鑑定所獲得的化合物為4-[2-氟-4-(4-戊基-環己基)-苯基]-4'-乙烯基-聯環己烷(No.5)。此外，測定溶劑為CDCl3 。
化學位移δ(ppm)：7.11(dd,1H),6.92(dd,1H),6.84(dd,1H),5.78(m,1H),4.96(m,1H),4.88(m,1H),2.75(m,1H),2.42(m,1H),1.89-1.79(m,13H),1.47-0.98(m,23H),0.89(t,3H)。
所獲得的化合物(No.5)的轉移溫度如下。
轉移溫度：C 47.1 SB 196.0 N 298.3 I
化合物(No.5)的物性
製備包含85wt%的母液晶A與15wt%的實施例1所獲得的4-[2-氟-4-(4-戊基-環己基)-苯基]-4'-乙烯基-聯環己烷(No.5)的液晶組成物B。測定所獲得的液晶組成物B的物性，並藉由外推測定值而計算出化合物(No.5)的物性的外推值。該外推值如下。
上限溫度(TNI )=219.7℃；介電異向性(Δε)=2.77；折射率異向性(Δn)=0.130。
由這些結果可知，化合物(No.5)是具有與其他液晶化合物的優異的相容性，處於向列相的溫度範圍較寬廣，且上限溫度(TNI )較高的化合物。
[實施例2]
4-(2-氟-4-(4-戊基環己基)苯基)-4'-乙烯基聯環己烷(No.3)的合成
使用1-氟-3-(4-丙基環己基)苯(11)代替1-氟-3-(4-戊基-環己基)-苯(1)，以與實施例1相同的方法而合成4-(2-氟-4-(4-戊基環己基)苯基)-4'-乙烯基聯環己烷(No.3)。
1 H-NMR分析的化學位移δ(ppm)如下，可鑑定所獲得的化合物為4-(2-氟-4-(4-戊基環己基)苯基)-4'-乙烯基聯環己烷(No.3)。此外，測定溶劑為CDCl3 。
化學位移δ(ppm)：7.11(dd,1H),6.91(dd,1H),6.84(dd,1H),5.78(m,1H),4.96(m,1H),4.88(m,1H),2.74(m,1H),2.42(m,1H),1.86-1.79(m,13H),1.45-0.99(m,19H),0.90(t,3H)。
所獲得的化合物(No.3)的轉移溫度如下。
轉移溫度：C 41.9C 76.3 SB 168.2N 303.5 I
化合物(No.3)的物性
製備包含85wt%的母液晶A與15wt%的實施例2所獲得的4-(2-氟-4-(4-戊基環己基)苯基)-4'-乙烯基聯環己烷(No.3)的液晶組成物C。測定所獲得的液晶組成物C的物性，並藉由外推測定值計算出化合物(No.3)的物性的外推值。該外推值如下。
上限溫度(TNI )=219.7℃；介電異向性(Δε)=2.57；折射率異向性(Δn)=0.130。
由這些結果可知，化合物(No.3)是具有與其他液晶化合物的優異的相容性，處於向列相的溫度範圍較寬廣，且上限溫度(TNI )較高的化合物。
[實施例3]
(E)-4-(2-氟-4-(4-戊基環己基)苯基)-4'-(丙-1-烯基)聯環己烷(No.12)的合成
第1步驟
向氮氣環境下的反應器中加入7.28g的乙基三苯基溴化鏻(12)並在50℃下進行減壓乾燥。利用氮氣將減壓恢復後，添加2.16g的第三丁氧化鉀與100ml的THF後冷卻至-40℃，然後攪拌1小時。在-40℃至-30℃的溫度範圍內，向其中滴加將7.44g的由實施例1所記載的方法合成的化合物(9)溶解於50ml的THF中而成的THF溶液，然後恢復至25℃，並進一步攪拌19小時。其後，將反應混合物注入裝入有300ml的水的容器中並加以混合。添加300ml的甲苯，待其分離成有機層與水層後進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，依序使用水、飽和碳酸氫鈉水溶液、食鹽水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。其後，在減壓下，將溶劑蒸餾去除，然後藉由將甲苯用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，其後進行乾燥，而獲得7.29g的(Z)-4-(2-氟-4-(4-戊基環己基)苯基)-4'-(丙-1-烯基)聯環己烷(13)。由化合物(9)獲得化合物(13)的產率為95.4%。
第2步驟
向氮氣環境下的反應器中加入7.29g的化合物(13)與5.53g的苯亞磺酸鈉(14)、75ml的異丙醇，然後進行5小時加熱回流。緩慢冷卻至室溫，向其中添加20ml的6N的HCl水溶液後攪拌3小時。其後，在減壓下將溶劑去除，使所獲得的殘渣溶解於50ml的甲苯中。依據使用水、飽和碳酸氫鈉水溶液、食鹽水清洗該甲苯溶液，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。其後，在減壓下，將溶劑蒸餾去除，然後藉由將庚烷用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，進而藉由自甲苯與庚烷的混合溶劑(體積比甲苯：庚烷=1：1)中的再結晶進行精製，其後進行乾燥，而獲得3.36g的(E)-4-(2-氟-4-(4-戊基環己基)苯基)-4'-(丙-1-烯基)聯環己烷(No.12)。由化合物(13)獲得化合物(No.12)的產率為46.1%。
l H-NMR分析的化學位移δ(ppm)如下，可鑑定所獲得的化合物為(E)-4-(2-氟-4-(4-戊基環己基)苯基)-4'-(丙-1-烯基)聯環己烷(No.12)。此外，測定溶劑為CDCl3 。
化學位移δ(ppm)：7.12(dd,1H),6.91(dd,1H),6.84(dd,1H),5.35(dq,1H),5.20(dd,1H),2.75(m,1H),2.42(m,1H),1.86-1.62(m,15H),1.47-0.98(m,24H),0.89(t,3H)。
所獲得的化合物(No.12)的轉移溫度如下。
轉移溫度：S 12.8 SB 205.0 N 263.6 I
化合物(No.12)的物性
製備包含85wt%的母液晶A與15wt%的實施例3所獲得的(E)-4-(2-氟-4-(4-戊基環己基)苯基)-4'-(丙-1-烯基)聯環己烷(No.12)的液晶組成物D。測定所獲得的液晶組成物D的物性,並藉由外推測定值而計算出化合物(No.12)的物性的外推值。該外推值如下。
上限溫度(TNI )=192.4℃；介電異向性(Δε)=0.87；折射率異向性(Δn)=0.117。
由這些結果可知，化合物(No.12)是具有與其他液晶化合物的優異的相容性，處於向列相的溫度範圍較寬廣，且上限溫度(TNI )較高的化合物。
[實施例4]
4-[2-氟-4-(4-戊基-環己基)-苯基]-4'-丙氧基聯環己烷(No.54)的合成
第1步驟
向氮氣環境下的反應器中加入0.99g的硼氫化鈉與40ml的Solmix，然後冷卻至0℃。一面注意氫氣的產生，一面向其中滴加使10.7g的由實施例1中記載的方法所合成的4'-[2-氟-4-(4-戊基-環己基)-苯基]-聯環己烷-4-酮(6)溶解於40ml的Solmix中而成的Solmix溶液，然後攪拌3小時。向其中添加200ml的飽和氯化銨水溶液與200ml的乙酸乙酯並加以混合後，將其靜置分離成有機層與水層兩層，再對有機層進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，使用食鹽水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將所獲得的溶液在減壓下濃縮，然後藉由將甲苯與乙酸乙酯的混合溶劑(體積比甲苯：乙酸乙酯=5：1)用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，進而藉由自庚烷與Solmix的混合溶劑(體積比庚烷：Solmix=1：1)中的再結晶進行精製，其後進行乾燥，而獲得8.2g的4'-(2-氟-4-(4-戊基環己基)苯基)聯環己烷-4-醇(15)。由化合物(6)獲得化合物(15)的產率為76.6%。
第2步驟
向氮氣環境下的反應器中加入8.2g的化合物(15)、40ml的二甲基亞碸、1.0g的氫化鈉，然後加熱至60℃。攪拌1小時後，向其中滴加使2.6g的1-溴丙烷(16)溶解於5ml的二甲基亞碸中而成的二甲基亞碸溶液，然後加熱至120℃。攪拌2小時後，緩慢冷卻至室溫，然後添加200ml的水與200ml的甲苯幷加以混合，將其靜置分離成有機層與水層兩層後，對有機層進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，依序使用水、飽和碳酸氫鈉水溶液、食鹽水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將所獲得的溶液在減壓下濃縮，然後藉由將甲苯用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，進而藉由自庚烷與Solmix的混合溶劑(體積比庚烷：Solmix=1：1)中的再結晶進行精製，其後進行乾燥，而獲得2.8g的4-[2-氟-4-(4-戊基-環己基)-苯基]-4'-丙氧基聯環己烷(No.54)。由化合物(12)獲得化合物(No.54)的產率為31.4%。
1 H-NMR分析的化學位移δ(ppm)如下，可鑑定所獲得的化合物為4-[2-氟-4-(4-戊基-環己基)-苯基]-4'-丙氧基聯環己烷(No.54)。此外，測定溶劑為CDCl3 。
化學位移δ(ppm)：7.10(dd,1H),6.91(dd,1H),6.84(dd,1H),3.41(t,2H),3.14(m,1H),2.74(m,1H),2.41(m,1H),2.07(dd,2H),1.89-1.78(m,11H),1.63-0.87(m,30H)。
所獲得的化合物(No.54)的轉移溫度如下。
轉移溫度：S 40.1 SB 251.5 N 292.1 I
化合物(No.54)的物性
製備包含85wt%的母液晶A與15wt%的由實施例4所獲得的4-[2-氟-4-(4-戊基-環己基)-苯基]-4'-丙氧基聯環己烷(No.54)的液晶組成物E。測定所獲得的液晶組成物E的物性，並藉由外推測定值而計算出化合物(No.54)的物性的外推值。該外推值如下。
上限溫度(TNI )=199.0℃；介電異向性(Δε)=2.50；折射率異向性(Δn)=0.110。
由這些結果可知，化合物(No.54)是具有與其他液晶化合物的優異的相容性，處於向列相的溫度範圍較寬廣，且上限溫度(TNI )較高的化合物。
[實施例5]
4-(4-(4-乙氧基環己基)-2-氟苯基)-4'-乙烯基聯環己烷(No.109)的合成
第1步驟
向氮氣環境下的反應器中加入8.3g的經充分乾燥的鎂與20ml的THF，然後加熱至50℃。在40℃至60℃的溫度範圍內，緩慢地向其中滴加60.0g的溶解於300ml的THF中的1-溴-3-氟苯(14)，進而攪拌60分鐘。其後，在50℃至60℃的溫度範圍內，緩慢地滴加64.3g的溶解於150ml的THF中的1,4-二氧螺環[4,5]癸烷-8-酮(15)，進而攪拌60分鐘。將所獲得的反應混合物冷卻至30℃後，將其添加至裝入有900ml的1N的HCl水溶液與500ml的乙酸乙酯的容器中加以混合後進行靜置，將其分離成有機層與水層後進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，使用水、飽和碳酸氫鈉水溶液及水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。其後，在減壓下，將溶劑蒸餾去除，而獲得74.6g的8-(3-氟苯基)-1,4-二氧螺環[4,5]癸烷-8-醇(16)。
第2步驟
將74.6g的化合物(16)、2.24g的對甲苯磺酸及350ml的甲苯加以混合，一面去除蒸餾出的水一面對該混合物進行3小時的加熱回流。將反應混合物冷卻至30℃後，向獲得的溶液中加入500ml的水與150ml的甲苯幷加以混合，然後將其靜置分離成有機層與水層兩層，對有機層進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，使用飽和碳酸氫鈉水溶液及水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。其後，在減壓下將所獲得的溶液的溶劑蒸餾去除，然後藉由將甲苯與乙酸乙酯的混合溶劑(體積比甲苯：乙酸乙酯=7：3)用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，其後進行乾燥，而獲得69.7g的8-(3-氟苯基)-1,4-二氧螺環[4,5]癸-7-烯(17)。由化合物(14)獲得化合物(17)的產率為86.8%。
第3步驟
使化合物(17)溶解於150ml的甲苯與150ml的Solmix的混合溶劑中,進而添加3.48g的Pd/C，在氫氣環境下，在室溫下進行攪拌，直至不再吸收氫氣為止。反應完畢後，將Pd/C去除，進而將溶劑蒸餾去除，然後藉由將甲苯與乙酸乙酯的混合溶劑(體積比甲苯：乙酸乙酯=9：1)用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，其後進行乾燥，而獲得61.9g的8-(3-氟苯基)-1,4-二氧螺環[4,5]癸烷(18)。由化合物(17)獲得化合物(18)的產率為88.1%。
第4步驟
向氮氣環境下的反應器中加入61.9g的化合物(18)與120g的甲酸、120ml的甲苯，然後進行3小時的加熱回流。緩慢冷卻至室溫，向其中添加300ml的水、300ml的甲苯加以混合後，將其靜置分離成有機層與水層兩層，對有機層進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，使用飽和碳酸氫鈉水溶液及水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。其後，在減壓下將所獲得的溶液的溶劑蒸餾去除，然後藉由將甲苯與乙酸乙酯的混合溶劑(體積比甲苯：乙酸乙酯=9：1)用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，其後進行乾燥，而獲得47.2g的4-(3-氟苯基)環己酮(19)。由化合物(18)獲得化合物(19)的產率為93.7%。
第5步驟
向氮氣環境下的反應器中加入9.8g的硼氫化鈉與100ml的THF，然後冷卻至0℃。一面注意氫氣的產生，一面向其中滴加47.2g的溶解於THF100ml中的化合物(19)，然後攪拌3小時。向其中添加400ml的飽和氯化銨水溶液與400ml的乙酸乙酯並加以混合後，將其靜置分離成有機層與水層兩層，對有機層進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，使用食鹽水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將所獲得的溶液在減壓下濃縮，然後藉由將甲苯與乙酸乙酯的混合溶劑(體積比甲苯：乙酸乙酯=10：1)用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，其後進行乾燥，而獲得40.9g的4-(3-氟苯基)環已醇(20)。由化合物(19)獲得化合物(20)的產率為85.7%。
第6步驟
向氮氣環境下的反應器中加入40.9g的化合物(20)、11.2g的氫化鈉、200ml的二甲基甲醯胺，然後加熱至60℃。攪拌1小時後，向其中滴加25.2g的溶解於250ml的二甲基甲醯胺中的溴乙烷(21)，然後加熱至120℃。攪拌2小時後，緩慢冷卻至室溫，添加500ml的水與500ml的甲苯幷加以混合後，將其靜置分離成有機層與水層兩層，對有機層進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，依序使用水、飽和碳酸氫鈉水溶液、食鹽水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將所獲得的溶液在減壓下濃縮，然後藉由將甲苯與乙酸乙酯的混合溶劑(體積比甲苯：乙酸乙酯=25：1)用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，其後進行乾燥，而獲得43.2g的1-(4-乙氧基環己基)-3-氟苯(22)。由化合物(20)獲得化合物(22)的產率為92.3%。
第7步驟
向氮氣環境下的反應器中加入30.0g的化合物(22)與200ml的THF，然後冷卻至-73℃。在-74℃至-65℃的溫度範圍內向其中滴加1.04M的第二丁基鋰的正己烷、環己烷溶液155.7ml，進而攪拌30分鐘。繼而，在-76℃至-65℃的溫度範圍內滴加使35.4g的4-(1,4-二氧螺環[4,5]癸烷-8-基)環己酮(2)溶解於100ml的THF中而成的溶液，然後恢復至25℃，並進一步攪拌20小時。其後，將反應混合物注入至裝入有18.2g的氯化銨與500ml的冰水的容器中並加以混合。添加600ml的甲苯，待其分離成有機層與水層後進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，依序使用水、飽和碳酸氫鈉水溶液、食鹽水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。其後，在減壓下，將溶劑蒸餾去除，其後進行乾燥，而獲得72.9g的1-(4-(4-乙氧基環己基)-2-氟苯基)-4-(1,4-二氧螺環[4,5]癸烷-8-基)環已醇(23)。
第8步驟
將72.9g的化合物(23)、2.19g的對甲苯磺酸及350ml的甲苯加以混合，一面去除蒸餾出的水一面對該混合物進行1.5小時的加熱回流。將反應混合物冷卻至30℃後，向所獲得的溶液中加入700ml的水與900ml的甲苯幷加以混合，然後將其靜置分離成有機層與水層兩層，對有機層進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，使用飽和碳酸氫鈉水溶液及水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。其後，在減壓下將所獲得的溶液的溶劑蒸餾去除，然後藉由將甲苯與乙酸乙酯的混合溶劑(體積比甲苯：乙酸乙酯=7：3)用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，進而藉由自庚烷中的再結晶進行精製，其後進行乾燥，而獲得39.4g的8-(4-(4-(4-乙氧基環己基)-2-氟苯基)環己烷-3-烯基)-1,4-二氧螺環[4,5]癸烷(24)。由化合物(22)獲得化合物(24)的產率為78.8%。
第9步驟
使化合物(24)溶解於150ml的甲苯與150ml的異丙醇的混合溶劑中，進而添加2.35g的Pd/C與0.40g的碳酸鉀，在氫氣環境下，並在室溫下進行攪拌，直至不再吸收氫氣為止。反應完畢後，將Pd/C去除，進而將溶劑蒸餾去除，然後藉由將甲苯與乙酸乙酯的混合溶劑(體積比甲苯：乙酸乙酯=9：1)用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，其後進行乾燥，而獲得31.4g的8-(4-(4-(4-乙氧基環己基)-2-氟苯基)環己基)-1,4-二氧螺環[4,5]癸烷(25)。由化合物(24)獲得化合物(25)的產率為66.4%。
第10步驟
向氮氣環境下的反應器中加入31.4g的化合物(25)與90g的甲酸、90ml的甲苯，然後進行3小時的加熱回流。緩慢冷卻至室溫，向其中添加200ml的水、200ml的甲苯幷加以混合後，將其靜置分離成有機層與水層兩層，對有機層進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，使用飽和碳酸氫鈉水溶液及水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將所獲得的溶液在減壓下濃縮，然後藉由將甲苯與乙酸乙酯的混合溶劑(體積比甲苯：乙酸乙酯=9：1)用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，進而藉由自甲苯與庚烷的混合溶劑(體積比甲苯：庚烷=1：1)中的再結晶進行精製，其後進行乾燥，而獲得7.51g的4'-(4-(4-乙氧基環己基)-2-氟苯基)聯環己烷-4-酮(26)。由化合物(25)獲得化合物(26)的產率為26.6%。
第11步驟
向氮氣環境下的反應器中加入9.6g的甲氧基三苯基氯化膦(7)並在50℃下進行減壓乾燥。利用氮氣將減壓恢復後，添加3.2g的第三丁氧化鉀與50ml的THF後冷卻至-40℃，然後攪拌1小時。在-40℃至-30℃的溫度範圍內向其中滴加使化合物(26)溶解於50ml的THF中而成的溶液，然後恢復至25℃，並進一步攪拌17小時。其後，將反應混合物注入至裝入有200ml的水的容器中並加以混合。添加300ml的甲苯，待其分離成有機層與水層後進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，依序使用水、飽和碳酸氫鈉水溶液、食鹽水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。其後，在減壓下，將溶劑蒸餾去除，然後藉由將甲苯用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，其後進行乾燥，而獲得7.64g的4-(4-(4-乙氧基環己基)-2-氟苯基)-4'-(甲氧基亞甲基)聯環己烷(27)。由化合物(26)獲得化合物(27)的產率為95.1%。
第12步驟
向氮氣環境下的反應器中加入7.64g的化合物(27)與25ml的丙酮並加熱至50℃。向其中滴加8ml的6N的鹽酸，並在40℃～50℃的溫度範圍內攪拌3小時。緩慢冷卻至室溫後，向其中加入100ml的水與100ml的甲苯幷加以混合，然後將其靜置分離成有機層與水層兩層，對有機層進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，使用飽和碳酸氫鈉水溶液及水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。其後，在減壓下，將溶劑蒸餾去除，藉由自庚烷與Solmix的混合溶劑(體積比庚烷：Solmix=1：1)中的再結晶對所獲得的殘渣進行精製，其後進行乾燥，而獲得2.29g的4'-(4-(4-乙氧基環己基)-2-氟苯基)聯環己烷-4-甲醛(28)。由化合物(27)獲得化合物(28)的產率為31.0%。
第13步驟
向氮氣環境下的反應器中加入2.96g的甲基三苯基溴化鏻(10)並在50℃下進行減壓乾燥。利用氮氣將減壓恢復後，添加0.93g的第三丁氧化鉀與50ml的THF後冷卻至-40℃，然後攪拌1小時。在-40℃至-30℃的溫度範圍內向其中滴加使化合物(28)溶解於20ml的THF中而成的溶液，然後恢復至25℃，並進一步攪拌14小時。其後，將反應混合物注入至裝入有200ml的水的容器中加以混合。添加200ml的甲苯，待其分離成有機層與水層後進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，依序使用水、飽和碳酸氫鈉水溶液、食鹽水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。其後，在減壓下，將溶劑蒸餾去除，然後藉由將甲苯用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，進而藉由自庚烷與Solmix的混合溶劑(體積比庚烷：Solmix=1：1)中的再結晶進行精製，其後進行乾燥，而獲得1.13g的4-(4-(4-乙氧基環己基)-2-氟苯基)-4'-乙烯基聯環己烷(No.109)。由化合物(28)獲得化合物(No.109)的產率為49.6%。
1 H-NMR分析的化學位移δ(ppm)如下，可鑑定所獲得的化合物為4-(4-(4-乙氧基環己基)-2-氟苯基)-4'-乙烯基聯環己烷(No.109)。此外，測定溶劑為CDCl3 。
化學位移δ(ppm)：7.12(dd,1H),6.91(dd,1H),6.83(dd,1H),5.78(m,1H),4.96(m,1H),4.88(m,1H),3.55(q,2H),3.28(m,1H),2.75(m,1H),2.47(m,1H),2.15(m,2H)1.94-1.79(m,12H),1.49-1.06(m,16H)。
所獲得的化合物(No.109)的轉移溫度如下。
轉移溫度：C 51.8 C 103.5 SB 134.9 N 295.2 I
化合物(No.109)的物性
製備包含85wt%的母液晶A與15wt%的由實施例5所獲得的4-(4-(4-乙氧基環己基)-2-氟苯基)-4'-乙烯基聯環己烷(No.109)的液晶組成物F。測定所獲得的液晶組成物F的物性，並藉由外推測定值而計算出化合物(No.109)的物性的外推值。該外推值如下。
上限溫度(TNI )=198.4℃：介電異向性(Δε)=1.70：折射率異向性(Δn)=0.130。
由這些結果可知，化合物(No.109)是具有與其他液晶化合物的優異的相容性，處於向列相的溫度範圍較寬廣，且上限溫度(TNI )較高的化合物。
[實施例6]
4-(2,3-二氟-4-(4-丙基環己基)苯基)-4'-乙烯基聯環己烷(No.141)的合成
第1步驟
向氮氣環境下的反應器中加入58.8g的1,2-二氟苯(29)與500ml的THF，然後冷卻至-73℃。在-74℃至-65℃的溫度範圍內向其中滴加1.03M的第二丁基鋰的正己烷、環己烷溶液500.0ml，進而攪拌2小時。繼而，在-76℃至-65℃的溫度範圍內滴加使72.2g的4-丙基環己酮(30)溶解於200ml的THF中而成的溶液，然後恢復至25℃，並進一步攪拌20小時。其後，將反應混合物注入至裝入有55.1g的氯化銨與1000ml的冰水的容器中加以混合。添加1500ml的甲苯，待其分離成有機層與水層後進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，依序使用水、飽和碳酸氫鈉水溶液、食鹽水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。其後，在減壓下，將溶劑蒸餾去除，而獲得119.6g的1-(2,3-二氟苯基)-4-丙基環已醇(31)。所獲得的化合物(31)為黃色液狀物。
第2步驟
將119.6g的化合物(31)、5.98g的對甲苯磺酸及600ml的甲苯加以混合，一面去除蒸餾出的水一面對該混合物進行3小時的加熱回流。將反應混合物冷卻至30℃後，向所獲得的溶液中加入1000ml的水與1800ml的甲苯幷加以混合，然後將其靜置分離成有機層與水層兩層，對有機層進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，使用飽和碳酸氫鈉水溶液及水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。其後，在減壓下將所獲得的溶液的溶劑蒸餾去除，然後藉由將庚烷用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，進而藉由自庚烷中的再結晶進行精製，其後進行乾燥，而獲得89.1g的1,2-二氟-3-(4-丙基環己烷-1-烯基)苯(32)。由化合物(29)獲得化合物(32)的產率為80.2%。
第3步驟
使化合物(32)溶解於180ml的甲苯與180ml的Solmix的混合溶劑中，進而添加4.45g的Pd/C，在氫氣環境下，並在室溫下進行攪拌，直至不再吸收氫氣為止。反應完畢後，將Pd/C去除，進而將溶劑蒸餾去除，然後藉由將庚烷用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，進而藉由自Solmix中的再結晶進行精製，其後進行乾燥，而獲得56.5g的1,2-二氟-3-(4-丙基環己基)苯(33)。由化合物(32)獲得化合物(33)的產率為62.9%。
第4步驟
向氮氣環境下的反應器中加入29.1g的化合物(33)與200ml的THF，然後冷卻至-73℃。在-74℃至-65℃的溫度範圍內向其中滴加1.03M的第二丁基鋰的正己烷、環己烷溶液146.7ml，進而攪拌30分鐘。繼而，在-76℃至-65。C的溫度範圍內滴加使36.1g的4-(1,4-二氧螺環[4,5]癸烷-8-基)環己酮(2)溶解於100ml的THF中而成的溶液，然後恢復至25℃，並進一步攪拌20小時。其後，將反應混合物注入至裝入有16.2g的氯化銨與500ml的冰水的容器中並加以混合。添加600ml的甲苯，待其分離成有機層與水層後進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，依序使用水、飽和碳酸氫鈉水溶液、食鹽水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。其後，在減壓下將所獲得的溶液的溶劑蒸餾去除，然後藉由將甲苯與乙酸乙酯的混合溶劑(體積比甲苯：乙酸乙酯=5：3)用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，其後進行乾燥，而獲得55.3g的1-(2,3-二氟-4-(4-丙基環己基)苯基)-4-(1,4-二氧螺環[4,5]癸烷-8-基)環已醇(34)。
第5步驟
將55.3g的化合物(34)、1.66g的對甲苯磺酸及280ml的甲苯加以混合，一面去除蒸餾出的水一面對該混合物進行3小時的加熱回流。將反應混合物冷卻至30℃後，向所獲得的溶液中加入500ml的水與600ml的甲苯加以混合，然後將其靜置分離成有機層與水層兩層，對有機層進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，使用飽和碳酸氫鈉水溶液及水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。其後，在減壓下將所獲得的溶液的溶劑蒸餾去除，然後藉由將甲苯與乙酸乙酯的混合溶劑(體積比甲苯：乙酸乙酯=7：3)用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，其後進行乾燥，而獲得39.0g的8-(4-(2,3-二氟-4-(4-丙基環己基)苯基)環己烷-3-烯基)-1,4-二氧螺環[4,5]癸烷(35)。由化合物(33)獲得8-(4-(2,3-二氟-4-(4-丙基環己基)苯基)環己烷-3-烯基)-1,4-二氧螺環[4,5]癸烷(35)的產率為69.5%。
第6步驟
使化合物(35)溶解於80ml的甲苯與80ml的異丙醇的混合溶劑中，進而添加1.95g的Pd/C與0.33g的碳酸鉀，在氫氣環境下，並在室溫下進行攪拌，直至不再吸收氫氣為止。反應完畢後，將Pd/C去除，進而將溶劑蒸餾去除，然後藉由將甲苯與乙酸乙酯的混合溶劑(體積比甲苯：乙酸乙酯=5：1)用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，其後進行乾燥，而獲得38.8g的8-(4-(2,3-二氟-4-(4-丙基環己基)苯基)環己基)-1,4-二氧螺環[4,5]癸烷(36)。由化合物(35)獲得化合物(36)的產率為99.1%。
第7步驟
向氮氣環境下的反應器中加入38.8g的化合物(36)與120g的甲酸、120ml的甲苯，然後進行3小時的加熱回流。緩慢冷卻至室溫，向其中添加300ml的水與300ml的甲苯加以混合後，將其靜置分離成有機層與水層兩層，對有機層進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，使用飽和碳酸氫鈉水溶液及水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將所獲得的溶液在減壓下濃縮，然後藉由將甲苯與乙酸乙酯的混合溶劑(體積比甲苯：乙酸乙酯=9：1)用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，進而藉由自甲苯與庚烷的混合溶劑(體積比甲苯：庚烷=1：1)中的再結晶進行精製，其後進行乾燥，而獲得21.4g的4'-(2,3-二氟-4-(4-丙基環己基)苯基)聯環己烷-4-酮(37)。由化合物(36)獲得化合物(37)的產率為60.9%。
第8步驟
向氮氣環境下的反應器中加入9.82g的甲氧基三苯基氯化膦(7)並在50℃下進行減壓乾燥。利用氮氣將減壓恢復後，添加3.24g的第三丁氧化鉀與100ml的THF後冷卻至-40℃，然後攪拌1小時。在-40℃至-30℃的溫度範圍內向其中滴加使10.08g的化合物(36)溶解於50ml的THF中而成的THF溶液，然後恢復至25℃，並進一步攪拌17小時。其後，將反應混合物注入至裝入有300ml的水的容器中並加以混合。添加300ml的甲苯，待其分離成有機層與水層後進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，依序使用水、飽和碳酸氫鈉水溶液、食鹽水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。其後，在減壓下，將溶劑蒸餾去除，然後藉由將甲苯用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，其後進行乾燥，而獲得10.2g的4'-(2,3-二氟-4-(4-丙基環己基)苯基)-4'-(甲氧基亞甲基)聯環己烷(38)。由化合物(37)獲得化合物(38)的產率為95.6%。
第9步驟
向氮氣環境下的反應器中加入10.2g的化合物(38)與30ml的丙酮並加熱至50℃。向其中滴加10ml的6N的鹽酸，並在40℃～50℃的溫度範圍內攪拌3小時。緩慢冷卻至室溫後，向其中加入200ml的水與200ml的甲苯幷加以混合，然後將其靜置分離成有機層與水層兩層，對有機層進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，使用飽和碳酸氫鈉水溶液及水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。其後，在減壓下，將溶劑蒸餾去除，然後藉由自庚烷與乙酸乙酯的混合溶劑(體積比庚烷：乙酸乙酯=2：1)中的再結晶進行精製，其後進行乾燥，而獲得7.2g的4'-(2,3-二氟-4-(4-丙基環己基)苯基)聯環己烷-4-甲醛(39)。由化合物(38)獲得化合物(39)的產率為72.4%。
第10步驟
向氮氣環境下的反應器中加入7.13g的甲基三苯基溴化鏻(10)並在50℃下進行減壓乾燥。利用氮氣將減壓恢復後，添加2.24g的第三丁氧化鉀與50ml的THF後冷卻至-40℃，然後攪拌1小時。在-40℃至-30℃的溫度範圍內向其中滴加使化合物(39)溶解於50ml的THF中而成的溶液，然後恢復至25℃，並進一步攪拌14小時。其後，將反應混合物注入至裝入有200ml的水的容器中並加以混合。添加200ml的甲苯，待其分離成有機層與水層後進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，依序使用水、飽和碳酸氫鈉水溶液、食鹽水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。其後，在減壓下，將溶劑蒸餾去除，然後藉由將庚烷用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，其後進行乾燥，而獲得5.1g的4-(2,3-二氟-4-(4-丙基環己基)苯基)-4'-乙烯基聯環己烷(No.141)。由化合物(39)獲得化合物(No.141)的產率為71.5%。
1 H-NMR分析的化學位移δ(ppm)如下，可鑑定所獲得的化合物為4-(2,3-二氟-4-(4-丙基環己基)苯基)-4'-乙烯基聯環己烷(No.141)。此外，測定溶劑為CDCl3 。
化學位移δ(ppm)：6.88(dd,2H),5.78(m,1H),4.96(m,1H),4.88(m,1H),2.78(m,2H),1.89-1.79(m,13H),1.48-1.03(m,23H),0.90(t,3H)。
所獲得的化合物(No.141)的轉移溫度如下。
轉移溫度：C 65.9 SB 131.2 N 298.2 I
化合物(No.141)的物性
製備包含85wt%的母液晶A與15wt%的實施例6所獲得的4-(2,3-二氟-4-(-丙基環己基)苯基)-4'-乙烯基聯環己烷(No.141)的液晶組成物G。測定所獲得的液晶組成物G的物性，並藉由外推測定值而計算出化合物(No.141)的物性的外推值。該外推值如下。
上限溫度(TNI )=222.6℃；介電異向性(Δε)=-2.47；折射率異向性(Δn)=0.112。
由這些結果可知，化合物(No.141)是具有與其他液晶化合物的優異的相容性，處於向列相的溫度範圍較寬廣，且上限溫度(TNI )較高的化合物。
[實施例7]
4-(2,3-二氟-4-(4-戊基環己基)苯基-4'-甲氧基聯環己烷(No.163)的合成
第1步驟
向氮氣環境下的反應器中加入60.5g的1,2-二氟苯(29)與500ml的THF，然後冷卻至-73℃。在-74℃至-65℃的溫度範圍內向其中滴加1.06的M的第二丁基鋰的正己烷、環己烷溶液500.0ml，進而攪拌2小時。繼而，在-76℃至-65℃的溫度範圍內滴加使89.2g的4-戊基環己酮(40)溶解於200ml的THF中而成的溶液，然後恢復至25℃，並進一步攪拌20小時。其後，將反應混合物注入至裝入有55.1g的氯化銨與1000ml的冰水的容器中並加以混合。添加1500ml的甲苯，待其分離成有機層與水層後進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，依序使用水、飽和碳酸氫鈉水溶液、食鹽水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。其後，在減壓下，將溶劑蒸餾去除，而獲得173.5g的1-(2,3-二氟苯基)-4-戊基環已醇(41)。所獲得的化合物(41)為淡黃色液狀物。
第2步驟
將173.5g的化合物(41)、8.68g的對甲苯磺酸及900ml的甲苯加以混合，一面去除蒸餾出的水一面對該混合物進行3小時的加熱回流。將反應混合物冷卻至30℃後，向所獲得的溶液中加入1000ml的水與1800ml的甲苯加以混合，然後將其靜置分離成有機層與水層兩層，對有機層進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，使用飽和碳酸氫鈉水溶液及水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。其後，在減壓下將所獲得的溶液的溶劑蒸餾去除，然後藉由將庚烷用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，其後進行乾燥，而獲得118.1g的1,2-二氟-3-(4-戊基環己烷-1-烯基)苯(42)。由化合物(29)獲得化合物(42)的產率為84.2%。
第3步驟
使化合物(42)溶解於250ml的甲苯與250ml的Solmix的混合溶劑中，進而添加5.91g的Pd/C，在氫氣環境下，並在室溫下進行攪拌，直至不再吸收氫氣為止。反應完畢後，將Pd/C去除，進而將溶劑蒸餾去除，然後藉由將庚烷用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，進而藉由自Solmix中的再結晶進行精製，其後進行乾燥，而獲得79.4g的1,2-二氟-3-(4-戊基環己基)苯(43)。由化合物(42)獲得化合物(43)的產率為66.7%。
第4步驟
向氮氣環境下的反應器中加入30.0g的化合物(43)與200ml的THF，然後冷卻至-73℃。在-74℃至-65℃的溫度範圍內向其中滴加1.03M的第二丁基鋰的正己烷、環己烷溶液131.2ml，進而攪拌30分鐘。繼而，在-76℃至-65℃的溫度範圍內滴加使32.2g的4-(1,4-二氧螺環[4,5]癸烷-8-基)環己酮(2)溶解於100ml的THF中而成的溶液，然後恢復至25℃，並進一步攪拌20小時。其後，將反應混合物注入至裝入有14.5g的氯化錠與500ml的冰水的容器中並加以混合。添加600ml的甲苯，待其分離成有機層與水層後進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，依序使用水、飽和碳酸氫鈉水溶液、食鹽水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。其後，在減壓下將所獲得的溶液的溶劑蒸餾去除，然後藉由將甲苯與乙酸乙酯的混合溶劑(體積比甲苯：乙酸乙酯=5：3)用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，其後進行乾燥，而獲得69.3g的1-(2,3-二氟-4-(4-戊基環己基)苯基)-4-(1,4-二氧螺環[4,5]癸烷-8-基)環已醇(44)。
第5步驟
將69.3g的化合物(44)、2.01g的對甲苯磺酸及350ml的甲苯加以混合，一面去除蒸餾出的水一面對該混合物進行3小時的加熱回流。一面去除蒸餾出的水一面對該混合物進行500ml的水與600ml的甲苯加以混合，然後將其靜置分離成有機層與水層兩層，對有機層進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，使用飽和碳酸氫鈉水溶液及水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。其後，在減壓下將所獲得的溶液的溶劑蒸餾去除，然後藉由將甲苯與乙酸乙酯的混合溶劑(體積比甲苯：乙酸乙酯=7：3)用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，其後進行乾燥，而獲得37.1g的8-(4-(2,3-二氟-4-(4-戊基環己基)苯基)環己烷-3-烯基)-1,4-二氧螺環[4,5]癸烷(45)。由化合物(43)獲得化合物(45)的產率為67.6%。
第6步驟
使化合物(45)溶解於80ml的甲苯與80ml的異丙醇的混合溶劑中，進而添加1.85g的Pd/C與0.32g的碳酸鉀，在氫氣環境下，並在室溫下進行攪拌，直至不再吸收氫氣為止。反應完畢後，將Pd/C去除，進而將溶劑蒸餾去除，然後藉由將甲苯與乙酸乙酯的混合溶劑(體積比甲苯：乙酸乙酯=5：1)用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，其後進行乾燥，而獲得36.7g的8-(4-(2,3-二氟-4-(4-戊基環己基)苯基)環己基)-1,4-二氧螺環[4,5]癸烷(46)。由化合物(45)獲得化合物(46)的產率為98.5%。
第7步驟
向氮氣環境下的反應器中加入36.7g的化合物(46)與120g的甲酸、120ml的甲苯，然後進行3小時的加熱回流。緩慢冷卻至室溫，向其中添加300ml的水與300ml的甲苯幷加以混合後，將其靜置分離成有機層與水層兩層，對有機層進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，使用飽和碳酸氫鈉水溶液及水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將所獲得的溶液在減壓下濃縮，然後藉由將甲苯與乙酸乙酯的混合溶劑(體積比甲苯：乙酸乙酯=9：1)用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，進而藉由自甲苯與庚烷的混合溶劑(體積比甲苯：庚烷=1：1)中的再結晶進行精製，其後進行乾燥，而獲得15.3g的4'-(2,3-二氟-4-(4-戊基環己基)苯基)聯環己烷-4-酮(47)。由化合物(46)獲得化合物(47)的產率為45.9%。
第8步驟
向氮氣環境下的反應器中加入1.37g的硼氫化鈉與60ml的THF，然後冷卻至0℃。一面注意氫氣的產生，一面向其中滴加15.3g的溶解於60ml的THF中的化合物(47)，然後攪拌3小時。向其中添加300ml的飽和氯化銨水溶液與300ml的乙酸乙酯加以混合後，將其靜置分離成有機層與水層兩層，對有機層進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，使用食鹽水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將所獲得的溶液在減壓下濃縮，然後藉由將甲苯與乙酸乙酯的混合溶劑(體積比甲苯：乙酸乙酯=5：1)用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，進而藉由自庚烷與Solmix的混合溶劑(體積比庚烷：Solmix=1：1)中的再結晶進行精製，其後進行乾燥，而獲得12.0g的4'-(2,3-二氟-4-(4-戊基環己基)苯基)聯環己烷-4-醇(48)。由化合物(47)獲得化合物(48)的產率為78.3%。
第9步驟
向氮氣環境下的反應器中加入5.0g的化合物(48)、0.59g的氫化鈉、50ml的二甲基甲醯胺，然後加熱至60℃。攪拌1小時後，向其中滴加1.75g的溶解於10ml的二甲基甲醯胺中的碘甲烷(iodomethane)(49)，然後加熱至120℃。攪拌2小時後，緩慢冷卻至室溫，然後添加200ml的水與200ml的甲苯加以混合後，將其靜置分離成有機層與水層兩層，對有機層進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，依序使用水、飽和碳酸氫鈉水溶液、食鹽水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將所獲得的溶液在減壓下濃縮，然後藉由將甲苯與庚烷的混合溶劑(體積比甲苯：庚烷=2：1)用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，然後藉由自庚烷與Solmix的混合溶劑(體積比庚烷：Solmix=1：1)中的再結晶進行精製，其後進行乾燥，而獲得3.6g的4-(2,3-二氟-4-(4-戊基環己基)苯基)-4'-甲氧基聯環己烷(No.163)。由化合物(48)獲得化合物(No.163)的產率為70.0%。
1 H-NMR分析的化學位移δ(ppm)如下，可鑑定所獲得的化合物為4-(2,3-二氟-4-(4-戊基環己基)苯基)-4'-甲氧基聯環己烷(No.163)。此外，測定溶劑為CDCl3 。
化學位移δ(ppm)：6.88(dd,2H),3.35(s，3H),3.07(m,1H),2.77(m,2H),2.10(m,2H),1.89-1.79(m,10H),1.45-0.99(m,23H),0.89(t,3H)。
所獲得的化合物(No.163)的轉移溫度如下。
轉移溫度：C71.9SB 103.9 N 263.0 I
化合物(No.163)的物性
製備包含85wt%的母液晶A與15wt%的實施例7所獲得的4-(2,3-二氟-4-(4-戊基環己基)苯基)-4'-甲氧基聯環己烷(No.163)的液晶組成物H。測定所獲得的液晶組成物H的物性，並藉由外推測定值而計算出化合物(No.163)的物性的外推值。該外推值如下。
上限溫度(TNI )=197.9℃；介電異向性(Δε)=-2.72；折射率異向性(Δn)=0.103。
由這些結果可知，化合物(No.163)是具有與其他液晶化合物的優異的相容性，處於向列相的溫度範圍較寬廣，且上限溫度(TNI )較高的化合物。
[實施例8]
4-(2,3-二氟-4-(4-戊基環己基)苯基-4'-乙氧基聯環己烷(No.168)的合成
第1步驟
向氮氣環境下的反應器中加入5.0g的由實施例7中記載的方法所合成的4'-(2,3-二氟-4-(4-戊基環己基)苯基)聯環己烷-4-醇(48)、0.59g的氫化鈉、50ml的二甲基甲醯胺，然後加熱至60℃。攪拌1小時後，向其中滴加1.34g的溶解於10ml的二甲基甲醯胺中的溴乙烷(49)，然後加熱至120℃。攪拌2小時後，緩慢冷卻至室溫，然後添加200ml的水與200ml的甲苯加以混合，將其靜置分離成有機層與水層兩層，對有機層進行萃取操作。分離取得所獲得的有機層後，依序使用水、飽和碳酸氫鈉水溶液、食鹽水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將所獲得的溶液在減壓下濃縮，然後藉由將甲苯與庚烷的混合溶劑(體積比甲苯：庚烷=2：1)用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，進而藉由自庚烷與Solmix的混合溶劑(體積比庚烷：Solmix=1：1)中的再結晶進行精製，其後進行乾燥，而獲得3.2g的4-(2,3-二氟-4-(4-戊基環己基)苯基-4'-乙氧基聯環己烷(No.168)。由化合物(48)獲得化合物(No.168)的產率為59.5%。
1 H-NMR分析的化學位移δ(ppm)如下，可鑑定所獲得的化合物為4-(2,3-二氟-4-(4-戊基環己基)苯基-4'-乙氧基聯環己烷(No.168)。此外，測定溶劑為CDCl3 。
化學位移δ(ppm)：6.87(dd,2H),3.52(q,2H),3.12(m,1H),2.77(m,2H),2.07(m,2H),1.89-1.78(m,10H),1.48-0.99(m,26H),0.89(t,3H)。
所獲得的化合物(No.168)的轉移溫度如下。
轉移溫度：S63.9 SB 176.8N 287.8I
化合物(No.168)的物性
製備包含85wt%的母液晶A與15wt%的實施例8所獲得的4-(2,3-二氟-4-(4-戊基環己基)苯基-4'-乙氧基聯環己烷(No.168)的液晶組成物I。測定所獲得的液晶組成物I的物性，並藉由外推測定值而計算出化合物(No.168)的物性的外推值。該外推值如下。
上限溫度(TNI )=212.6℃；介電異向性(△ε)=-3.02；折射率異向性(△n)=0.115。
由這些結果可知，化合物(No.168)是具有與其他液晶化合物的優異的相容性，處於向列相的溫度範圍較寬廣，且上限溫度(TNI )較高的化合物。
可藉由與實施例1～8中所記載的合成方法相同的方法，合成如下所示的化合物(No.1)～化合物(No.496)。附記的資料是根據上述方法所測定的值。轉移溫度是化合物本身的測定值，上限溫度(TNI )、介電異向性(△ε)及光學異向性(△n)是依據上述外推法換算將化合物混合於母液晶(i)中而成的試樣的測定值而獲得的物性值。
[液晶組成物的實施例]
以下，藉由實施例詳細說明本發明中所獲得的液晶組成物。此外，實施例中所使用的液晶性化合物是基於下述表的定義而以符號來表示。此外，表中，1,4-伸環己基的立體構型為反式構型。只要預先無特別說明，則各化合物的比率(百分比)為基於組成物的總重量的重量百分比(wt%)。在各實施例的最後揭示所獲得的組成物的特性。
此外，各實施例中所使用的液晶性化合物的部分所記載的編號對應於上述的表示本發明的第一成分至第三成分中所使用的液晶性化合物的類型編號，當未記載類型編號，而僅記作「-」時，表示該化合物是不對應於這些成分的其他化合物。
以下揭示藉由化合物的符號的表述方法。
特性的測定是根據以下的方法來進行。這些方法多為日本電子機械工業會規格(Standard of Electric Industries Association of Japan)EIAJ‧ED-2521A中所記載的方法或對這些方法加以修改的方法。
(1)向列相的上限溫度(NI：℃)
將試樣置於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板上，以1℃/分的速度進行加熱。測定試樣的一部分由向列相轉變成等方性液體時的溫度。以下，有時將向列相的上限溫度簡稱為「上限溫度」。
(2)向列相的下限溫度(TC：℃)
將具有向列相的試樣在0℃、-10℃、-20℃、-30℃及-40℃的冷凍器中保管10日後，對液晶相進行觀察。例如當試樣在-20℃下為向列相，而在-30℃下變成結晶或層列相時，將TC記作≦-20℃。以下，有時將向列相的下限溫度簡稱為「下限溫度」。
(3)光學異向性(Δn；在25℃下進行測定)
使用波長為589nm的光，並利用接目鏡上安裝有偏光板的阿貝折射計進行測定。首先，沿一個方向摩擦主稜鏡的表面後，將試樣滴加至主稜鏡上。然後，測定偏光的方向與摩擦的方向平行時的折射率(n∥)及偏光的方向與摩擦的方向垂直時的折射率(n⊥)。由式(Δn)=(n∥)-(n⊥)計算出光學異向性的值(Δn)。
(4)黏度(η；在20℃下進行測定；mPa‧s)
測定是使用E型黏度計。
(5)介電異向性(△ε；在25℃下進行測定)
在經充分清洗的玻璃基板上塗佈十八烷基三乙氧基矽烷(0.16mL)的乙醇(20mL)溶液。利用旋轉器使玻璃基板旋轉後，在150℃下加熱1小時。組裝兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為20μm的VA元件。
以相同的方法在玻璃基板上製備聚醯亞胺的配向膜。對所獲得的玻璃基板的配向膜進行摩擦處理後，組裝兩片玻璃基板的間隔為9μm，且扭轉角為80度的TN元件。
將試樣(液晶性組成物、或液晶化合物與母液晶的混合物)裝入所獲得的VA元件中，施加0.5V(1kHz，正弦波)的電壓，測定液晶分子的長軸方向上的介電常數(ε∥)。
另外，將試樣(液晶性組成物、或液晶化合物與母液晶的混合物)裝入所獲得的TN元件中，施加0.5V(1kHz，正弦波)的電壓，測定液晶分子的短軸方向上的介電常數(ε⊥)。
由式△ε=ε∥-ε⊥計算出介電異向性的值。
該值為負的組成物是具有負介電異向性的組成物。
(6)電壓保持率(VHR：在25℃與100℃下進行測定，%)
將試樣裝入具有聚醯亞胺配向膜，而且兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為6μm的單元中來製作TN元件。在25℃下，對該TN元件施加脈衝電壓(5V，60微秒)來進行充電。利用陰極射線示波器觀測施加在TN元件上的電壓的波形，並求得單位週期(16.7毫秒)中的電壓曲線與橫軸之間的面積。由去除TN元件後所施加的電壓的波形同樣地求得面積。由(電壓保持率)=(有TN元件時的面積值)/(無TN元件時的面積值)×100的值計算出電壓保持率(%)的值。
以「VHR-1」表示由上述方式所獲得的電壓保持率。繼而，將該TN元件在100℃下加熱250小時。使該TN元件恢復至25℃後，藉由與上述方法相同的方法測定電壓保持率。以「VHR-2」表示實施該加熱試驗後所獲得的電壓保持率。此外，該加熱測試是促進試驗，其用作與TN元件的長時間耐久試驗相對應的試驗。
[比較例1]
作為比較例，合成Ra 及Rb 均為烷基的4-乙基-4'-(2-氟-4-(4-戊基環己基)苯基)聯環己烷(E)。
使1.5g的實施例1所獲得的4-[2-氟-4-(4-戊基-環己基)-苯基]-4'-乙烯基-聯環己烷(No.5)溶解於15ml的甲苯與15ml的Solmix的混合溶劑中，進而添加0.20g的Pd/C，在氫氣環境下，在室溫下進行攪拌，直至不再吸收氫氣為止。反應完畢後，將Pd/C去除，進而將溶劑蒸餾去除，然後藉由將庚烷用作展開溶劑且將矽膠用作填充劑的管柱層析法的分離取得操作，對所獲得的殘渣進行精製，進而藉由自庚烷中的再結晶進行精製，其後進行乾燥，而獲得0.78g的比較化合物4-乙基-4'-(2-氟-4-(4-戊基環己基)苯基)聯環己烷(E)。由化合物(No.5)獲得比較化合物(E)的產率為51.8%。
1 H-NMR分析的化學位移δ(ppm)如下，可鑑定所獲得的化合物為4-乙基-4'-(2-氟-4-(4-戊基環己基)苯基)聯環己烷(E)。此外，測定溶劑為CDCl3 。
所獲得的化合物(E)的轉移溫度如下。
轉移溫度：S 42.4 SB 206.2 N 273.8 I
化學位移δ(ppm)：7.11(dd,1H),6.91(dd,1H),6.84(dd,1H),2.75(m,1H),2.41(m,1H),1.89-1.73(m,12H),1.46-0.95(m,24H),0.90-0.84(m,8H)。
比較化合物(E)的物性
製備包含85wt%的母液晶A與15wt%的比較化合物4-乙基-4'-(2-氟-4-(4-戊基環己基)苯基)聯環己烷(E)的液晶組成物J。測定所獲得的液晶組成物J的物性，並藉由外推測定值而計算出比較化合物(E)的物性的外推值。該外推值如下。
上限溫度(TNI )=203.0℃；介電異向性(Δε)=0.77；折射率異向性(Δn)=0.104。
5-HB(F)HH-2　(E)　10%
3-HHB(F,F)-F3-3　(-)　13%
1-HHXB(F,F)-F　(3-100)　8%
3-HHXB(F,F)-F　(3-100)　17%
V-HHB-1　(12-1)　5%
2-HB-F　(2-2)　3%
2-HHB(F,F)-F　(3-3)　4%
3-HHB(F,F)-F　(3-3)　4%
3-HH-V　(11-1)　26%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F　(3-97)　10%
NI=94.3℃；Δn=0.0912；Δε=6.5
作為比較例，若含有10%的化合物(E)，則向列相的上限溫度(NI)為94.3℃，光學異向性(Δn)為0.0912。
[實施例9]
含有化合物(No.5)的組成物例
5-HB(F)HH-V　(No.5)　10%
3-HHB(F,F)-F　(3-3)　13%
1-HHXB(F,F)-F　(3-100)　8%
3-HHXB(F,F)-F　(3-100)　17%
V-HHB-1　(12-1)　5%
2-HB-F　(12-1)　3%
2-HHB(F,F)-F　(3-3)　4%
3-HHB(F,F)-F　(3-3)　4%
3-HH-V　(11-1)　26%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F　(3-97)　10%
NI=96.5℃；Δn=0.0939；Δε=6.6
若含有10%的化合物(No.5)，則向列相的上限溫度(NI)為96.5℃，光學異向性(Δn)為0.0939。
將比較例1的組成中的比較化合物(E)換成化合物(No.5)後所獲得的化合物為實施例5。若將實施例5與比較例1進行比較，則藉由含有化合物(No.5)，其向列相的上限溫度(NI)上升2.3%，光學異向性(Δn)上升3.0%。因NI上升，故向列相的溫度範圍擴大，藉此可在較為寬廣的溫度區域中進行顯示。另外可知，因Δn上升，故可使用藉由減小單元厚度來改善響應速度的方法，從而可用作高速響應用顯示器中所使用的液晶元件。
[實施例10]
3-HB(F)HH-V　(No.3)　5%
5-HB(F)HH-V　(No.5)　5%
2-BEB(F)-C　(5-14)　5%
3-BEB(F)-C　(5-14)　4%
4-BEB(F)-C　(5-14)　12%
1V2-BEB(F,F)-C　(5-15)　9%
3-HB-O2　(11-5)　8%
3-HH-4　(11-1)　5%
3-HHB-F　(3-1)　3%
3-HHB-1　(12-1)　8%
3-HHB-O1　(12-1)　4%
3-HBEB-F　(3-37)　4%
3-HHEB-F　(3-10)　6%
5-HHEB-F　(3-10)　5%
3-H2BTB-2　(12-16)　4%
3-H2BTB-3　(12-16)　4%
3-H2BTB-4　(12-16)　4%
3-HB(F)TB-2　(12-17)　5%
NI=104.3℃；Δn=0.139；Δε=23.3；Vth=1.49V；η=38.6mPa‧sec.
[實施例11]
3-HB(F)HH-V　(No.3)　8%
2-HB-C　(5-1)　5%
3-HB-C　(5-1)　12%
3-HB-O2　(11-5)　15%
2-BTB-1　(11-10)　3%
3-HHB-F　(3-1)　4%
3-HHB-1　(12-1)　8%
3-HHB-O1　(12-1)　5%
3-HHB-3　(12-1)　14%
3-HHEB-F　(3-10)　4%
5-HHEB-F　(3-10)　4%
2-HHB(F)-F　(3-2)　4%
3-HHB(F)-F　(3-2)　4%
5-HHB(F)-F　(3-2)　5%
3-HHB(F,F)-F　(3-3)　5%
NI=118.1℃；Δn=0.110；Δε=4.8；Vth=2.84V；η=22.6mPa‧sec.
[實施例12]
5-HB(F)HH-V　(No.5)　5%
5-HB(F)HH-V1　(No.12)　5%
3-BEB(F)-C　(5-14)　8%
5-BEB(F)-C　(5-14)　8%
3-HB-C　(5-1)　3%
V-HB-C　(5-1)　8%
1V-HB-C　(5-1)　8%
3-HB-O2　(11-5)　3%
3-HH-2V　(11-5)　3%
3-HH-2V1　(11-5)　7%
V2-HHB-1　(12-1)　16%
3-HHB-1　(12-1)　5%
3-HHEB-F　(3-10)　4%
3-H2BTB-2　(12-16)　6%
3-H2BTB-3　(12-16)　6%
3-H2BTB-4　(12-16)　5%
NI=105.4℃；Δn=0.141；Δε=11.0；Vth=2.03V；η=25.4mPa‧sec.
向100份的上述組成物中添加0.25份的光學活性化合物(Op-05)時的間距為61.0μm。
[實施例13]
V-HB(F)HH-3　(No.26)　3%
5-HB(F)HH-V1　(No.12)　3%
5-BEB(F)-C　(5-14)　5%
V-HB-C　(5-1)　11%
5-PyB-C　(5-9)　6%
4-BB-3　(11-8)　8%
3-HH-2V　(11-1)　10%
5-HH-V　(11-1)　11%
V-HHB-1　(12-1)　7%
V2-HHB-1　(12-1)　12%
3-HHB-1　(12-1)　9%
1V2-HBB-2　(12-4)　10%
3-HHEBH-3　(13-6)　5%
[實施例14]
5-HB(F)HH-V　(No.5)　15%
1V2-BEB(F,F)-C　(5-14)　12%
3-HB-C　(5-1)　18%
2-BTB-1　(11-10)　10%
5-HH-VFF　(11-1)　9%
3-HHB-1　(12-1)　7%
VFF-HHB-1　(12-1)　8%
VFF2-HHB-1　(12-1)　11%
3-H2BTB-2　(12-16)　3%
3-H2BTB-3　(12-16)　3%
3-H2BTB-4　(12-16)　4%
NI=104.5℃；Δn=0.145；Δε=10.9；Vth=1.97V；η=26.1mPa‧sec.
[實施例15]
3-HB(2F,3F)HH-V　(No.141)　7%
5-HB-CL　(2-2)　16%
3-HH-4　(11-1)　12%
3-HH-5　(11-1)　4%
3-HHB-F　(3-1)　4%
3-HHB-CL　(3-1)　3%
4-HHB-CL　(3-1)　4%
3-HHB(F)-F　(3-2)　8%
4-HHB(F)-F　(3-2)　7%
5-HHB(F)-F　(3-2)　7%
7-HHB(F)-F　(3-2)　7%
5-HBB(F)-F　(3-23)　4%
1O1-HBBH-5　(13-1)　3%
3-HHBB(F,F)-F　(4-6)　2%
4-HHBB(F,F)-F　(4-6)　3%
5-HHBB(F,F)-F　(4-6)　3%
3-HH2BB(F,F)-F　(4-15)　3%
4-HH2BB(F,F)-F　(4-15)　3%
NI=119.9℃；Δn=0.094；Δε=3.5；Vth=2.83V；η=21.7mPa‧sec.
[實施例16]
3-HB(F)HH-V　(No.3)　5%
3-HB(F)HH-O1　(No.47)　6%
3-HHB(F,F)-F　(3-3)　9%
3-H2HB(F,F)-F　(3-15)　8%
4-H2HB(F,F)-F　(3-15)　8%
5-H2HB(F,F)-F　(3-15)　8%
3-HBB(F,F)-F　(3-24)　20%
5-HBB(F,F)-F　(3-24)　15%
3-H2BB(F,F)-F　(3-27)　5%
5-HHBB(F,F)-F　(4-6)　3%
5-HHEBB-F　(4-17)　3%
3-HH2BB(F,F)-F　(4-15)　2%
1O1-HBBH-4　(13-1)　4%
1O1-HBBH-5　(13-1)　4%
[實施例17]
3-H2B(F)HH-V　(No.254)　10%
5-HB-F　(2-2)　12%
6-HB-F　(2-2)　9%
7-HB-F　(2-2)　7%
2-HHB-OCF3　(3-1)　7%
3-HHB-OCF3　(3-1)　7%
4-HHB-OCF3　(3-1)　7%
5-HHB-OCF3　(3-1)　5%
3-HH2B-OCF3　(3-4)　4%
5-HH2B-OCF3　(3-4)　4%
3-HHB(F,F)-OCF2H　(3-3)　4%
3-HHB(F,F)-OCF3　(3-3)　5%
3-HH2B(F)-F　(3-5)　3%
3-HBB(F)-F　(3-23)　5%
5-HBB(F)-F　(3-23)　5%
5-HBBH-3　(13-1)　3%
3-HB(F)BH-3　(13-2)　3%
[實施例18]
3-HB(F)2HH-V　(No.264)　12%
5-HB-CL　(2-2)　11%
3-HH-4　(11-1)　8%
3-HHB-1　(12-1)　5%
3-HHB(F,F)-F　(3-3)　8%
3-HBB(F,F)-F　(3-24)　13%
5-HBB(F,F)-F　(3-24)　10%
3-HHEB(F,F)-F　(3-12)　10%
4-HHEB(F,F)-F　(3-12)　3%
5-HHEB(F,F)-F　(3-12)　3%
2-HBEB(F,F)-F　(3-39)　3%
3-HBEB(F,F)-F　(3-39)　5%
5-HBEB(F,F)-F　(3-39)　3%
3-HHBB(F,F)-F　(4-3)　6%
[實施例19]
5-HB(F)HH-V　(No.5)　4%
2O-HB(2F，3F)2HH-V2　(No.448)　4%
3-HB-CL　(2-2)　6%
5-HB-CL　(2-2)　4%
3-HHB-OCF3　(3-1)　5%
3-H2HB-OCF3　(3-13)　5%
5-H4HB-OCF3　(3-19)　14%
V-HHB(F)-F　(3-2)　5%
3-HHB(F)-F　(3-2)　5%
5-HHB(F)-F　(3-2)　5%
3-H4HB(F,F)-CF3　(3-21)　8%
5-H4HB(F,F)-CF3　(3-21)　10%
5-H2HB(F,F)-F　(3-15)　5%
5-H4HB(F,F)-F　(3-21)　7%
2-H2BB(F)-F　(3-26)　3%
3-H2BB(F)-F　(3-26)　5%
3-HBEB(F,F)-F　(3-39)　5%
[實施例20]
3-HB(F)HH-V　(No.3)　5%
5-HB(F)HH-V1　(No.12)　4%
5-HB-CL　(2-2)　17%
7-HB(F,F)-F　(2-4)　3%
3-HH-4　(11-1)　10%
3-HH-5　(11-1)　5%
3-HB-O2　(11-5)　10%
3-HHB-1　(12-1)　8%
3-HHB-O1　(12-1)　5%
2-HHB(F)-F　(3-2)　5%
3-HHB(F)-F　(3-2)　7%
5-HHB(F)-F　(3-2)　5%
3-HHB(F,F)-F　(3-3)　6%
3-H2HB(F,F)-F　(3-15)　5%
4-H2HB(F,F)-F　(3-15)　5%
NI=84.8℃；Δn=0.078；Δε=2.6；Vth=2.37V；η=18.7mPa‧sec.
[實施例21]
5-HB(F)HH-V　(No.5)　8%
5-HB-CL　(2-2)　3%
7-HB(F)-F　(2-3)　7%
3-HH-4　(11-1)　9%
3-HH-Eme　(11-2)　15%
3-HHEB-F　(3-10)　8%
5-HHEB-F　(3-10)　8%
3-HHEB(F,F)-F　(3-12)　10%
4-HHEB(F,F)-F　(3-12)　5%
4-HGB(F,F)-F　(3-103)　5%
5-HGB(F,F)-F　(3-103)　6%
2-H2GB(F,F)-F　(3-106)　4%
3-H2GB(F,F)-F　(3-106)　5%
5-GHB(F,F)-F　(3-109)　7%
NI=91.2℃；Δn=0.069；Δε=5.8；Vth=2.10V；η=23.6mPa‧sec.
[實施例22]
3-HB(F)HH-V　(No.3)　5%
V-HB(F)HH-3　(No.26)　5%
3-HH-4　(11-1)　8%
3-HHB-1　(12-1)　6%
3-HHB(F,F)-F　(3-3)　10%
3-H2HB(F,F)-F　(3-15)　9%
3-HBB(F,F)-F　(3-24)　15%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F　(3-97)　25%
1O1-HBBH-5　(13-1)　7%
2-HHBB(F,F)-F　(4-6)　3%
3-HHBB(F,F)-F　(4-6)　3%
3-HH2BB(F,F)-F　(4-15)　4%
[實施例23]
3-HB(F)HH-V　(No.3)　3%
V-HB(F)HH-3　(No.26)　5%
3-HB-CL　(2-2)　13%
3-HB-O2　(11-5)　10%
3-PyB(F)-F　(12-15)　10%
5-PyB(F)-F　(12-15)　10%
3-HBB(F,F)-F　(3-24)　7%
3-PyBB-F　(3-80)　8%
4-PyBB-F　(3-80)　7%
5-PyBB-F　(3-80)　7%
5-HBB(F)B-2　(13-5)　10%
5-HBB(F)B-3　(13-5)　10%
[實施例24]
3-HB(F)HH-V　(No.3)　11%
3-HH-V　(11-1)　22%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F　(3-97)　18%
3-HHB-1　(12-1)　3%
2-HBB-F　(3-22)　3%
3-HBB-F　(3-22)　3%
3-HHB-CL　(3-1)　4%
1-BB(F)B-2V　(12-6)　6%
2-BB(F)B-2V　(12-6)　6%
3-BB(F)B-2V　(12-6)　3%
2-HHB(F,F)-F　(3-3)　4%
3-HHB(F,F)-F　(3-3)　5%
4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F　(4-47)　12%
NI=104.3℃；Δn=0.143；Δε=8.6；Vth=2.06V；η=27.9mPa‧sec.
[實施例25]
2O-HB(F)HH-V　(No.109)　4%
5-HB(2F，3F)HH-O1　(No.163)　4%
2-HB-C　(5-1)　5%
3-HB-C　(5-1)　12%
3-HB-O2　(11-5)　15%
2-BTB-1　(11-10)　3%
3-HHB-F　(3-1)　4%
3-HHB-O1　(12-1)　5%
3-HHB-3　(12-1)　14%
3-HHEB-F　(3-10)　4%
5-HHEB-F　(3-10)　4%
2-HHB(F)-F　(3-2)　7%
3-HHB(F)-F　(3-2)　7%
5-HHB(F)-F　(3-2)　7%
3-HHB(F,F)-F(3-3)　5%
NI=116.4℃；Δn=0.109；Δε=4.6；Vth=2.87V；η=23.0mPa‧sec.
[實施例26]
5-HB(F)HH-O3　(No.54)　7%
5-HB(2F，3F)HH-O2　(No.168)　3%
2-BEB(F)-C　(5-14)　5%
3-BEB(F)-C　(5-14)　4%
4-BEB(F)-C　(5-14)　12%
1V2-BEB(F,F)-C　(5-15)　9%
3-HB-O2　(11-5)　8%
3-HH-4　(11-1)　5%
3-HHB-F　(3-1)　3%
3-HHB-1　(12-1)　8%
3-HHB-O1　(12-1)　4%
3-HBEB-F　(3-37)　4%
3-HHEB-F　(3-10)　6%
5-HHEB-F　(3-10)　5%
3-H2BTB-2　(12-16)　4%
3-H2BTB-3　(12-16)　4%
3-H2BTB-4　(12-16)　4%
3-HB(F)TB-2　(12-17)　5%
NI=102.6℃；Δn=0.138；Δε=23.1；Vth=1.44V；η=38.7mPa‧sec.
[產業上之可利用性]
本發明的化合物具有化合物所必需的一般的物性，對熱、光等的穩定性，較廣的液晶相的溫度範圍，較小的黏度，與其他化合物的良好的相容性，適當的介電異向性及折射率異向性。本發明的液晶組成物含有至少一種這些化合物，而且具有較高的向列相的上限溫度、較低的向列相的下限溫度、較小的黏度，且自較低的溫度區域起具有良好的相容性。本發明的液晶顯示元件含有該組成物，而且具有較廣的可使用的溫度範圍、較短的響應時間、較小的消耗電力、較大的對比度、及較低的驅動電壓，因此其可廣泛地應用於鐘錶、計算器、文字處理機等的顯示器。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬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，當可作些許之更動與潤飾，故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 (21)

  1. 一種化合物，其以式(a)表示， 式(a)中，Ra 及Rb 獨立地為碳數1~10的烷基、碳數2~10的烯基或碳數1~10的烷氧基，Ra 及Rb 之中的至少一個為烯基或烷氧基；La 為氫；Z1 、Z2 及Z3 獨立地為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH2 O-、或-OCH2 -。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之化合物，其中式(a)中，Ra 為碳數2~10的烯基，Rb 為碳數1~10的烷基；La 為氫。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之化合物，其中式(a)中，Ra 為碳數1~10的烷基，Rb 為碳數2~10的烯基；La 為氫。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之化合物，其中式(a)中，Ra 與Rb 獨立地為碳數2~10的烯基；La 為氫。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之化合物，其中式(a)中，Ra 為碳數1~10的烷氧基，Rb 為碳數2~10的烯基；La 為氫。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之化合物，其中式(a)中，Ra 為碳數2~10的烯基，Rb 為碳數1~10的烷氧基；La 為氫。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之化合物，其以式(a-5)~式(a-12)中的任一個表示， 式(a-5)~式(a-12)中，Rf 為碳數1~10的烷基，Rg 為碳數2~10的烯基；Z21 、Z22 及Z23 獨立地為單鍵或-(CH2 )2 -，其中Z21 、 Z22 及Z23 中的至少任一個為-(CH2 )2 -；Z24 、Z25 及Z26 獨立地為單鍵或-CH2 O-，其中Z24 、Z25 及Z26 中的至少任一個為-CH2 O-；Z27 、Z28 及Z29 獨立地為單鍵或-OCH2 -，其中Z27 、Z28 及Z29 中的至少任一個為-OCH2 -。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之化合物，其以式(a-13)~式(a-20)中的任一個表示， 式(a-13)~式(a-20)中，Rh 為碳數2~10的烯基，R1 為碳數1~10的烷氧基；Z31 、Z32 及Z33 獨立地為單鍵或-(CH2 )2 -，其中Z31 、 Z32 及Z33 中的至少任一個為-(CH2 )2 -；Z34 、Z35 及Z36 獨立地為單鍵或-CH2 O-，其中Z34 、Z35 及Z36 中的至少任一個為-CH2 O-；Z37 、Z38 及Z39 獨立地為單鍵或-OCH2 -，其中Z37 、Z38 及Z39 中的至少任一個為-OCH2 -。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之化合物，其以式(a-21)~式(a-24)中的任一個表示， 式(a-21)~式(a-24)中，Rj 為碳數2~10的烯基，Rk 為碳數2~10的烯基；Z41 、Z42 及Z43 獨立地為單鍵或-(CH2 )2 -，其中Z41 、Z42 及Z43 中的至少任一個為-(CH2 )2 -；Z44 、Z45 及Z46 獨立地為單鍵或-CH2 O-，其中Z44 、Z45 及Z46 中的至少任一個為-CH2 O-；Z47 、Z48 及Z49 獨立地為單鍵或-OCH2 -，其中Z47 、Z48 及Z49 中的至少任一個為-OCH2 -。
  10. 一種液晶組成物，其包含兩種或兩種以上之成分，其中一種成分含有至少一種如申請專利範圍第1項所述之化合物。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之液晶組成物，其含有選自式(2)、(3)及(4)各自所表示的化合物的族群中的至少一種化合物作為其一種成分， 式(2)~式(4)中，R2 為碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基，烷基及烯基中的任意的氫可被氟取代，任 意的-CH2 -可被-O-取代；X2 為氟、氯、-OCF3 、-OCHF2 、-CF3 、-CHF2 、-CH2 F、-OCF2 CHF2 、或-OCF2 CHFCF3 ；環B1 、環B2 及環B3 獨立地為1,4-伸環己基、1,3-二氧陸圜-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,4-伸苯基、或任意的氫被氟取代的1,4-伸苯基；Z7 及Z8 獨立地為-(CH2 )2 -、-(CH2 )4 -、-COO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2 O-、或單鍵；L5 及L6 獨立地為氫或氟。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之液晶組成物，其含有選自式(5)所表示的化合物的族群中的至少一種化合物作為其一種成分， 式(5)中，R3 為碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基，烷基及烯基中的任意的氫可被氟取代，任意的-CH2 -可被-O-取代；X3 為-C≡N或-C≡C-C≡N；環C1 、環C2 及環C3 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、任意的氫被氟取代的1,4-伸苯基、1,3-二氧陸圜-2,5-二基、四氫吡喃-2,5-二基、或嘧啶-2,5-二基；Z9 為-(CH2 )2 -、-COO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-C≡C-、-CH2 O-、或單鍵；L7 及L8 獨立地為氫或氟；r為0或1，s為0或1，r+s為0、1或2。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之液晶組成物，其含 有選自式(6)、(7)、(8)、(9)及(10)各自所表示的化合物的族群中的至少一種化合物作為其一種成分， 式(6)~式(10)中，R4 及R5 獨立地為碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基，烷基及烯基中的任意的氫可被氟取代，任意的-CH2 -可被-O-取代；環D1 、環D2 、環D3 及環D4 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、任意的氫被氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、或十氫萘-2,6-二基；Z10 、Z11 、Z12 及Z13 獨立地為 -(CH2 )2 -、-COO-、-CH2 O-、-OCF2 -、-OCF2 (CH2 )2 -、或單鍵；L9 及L10 獨立地為氟或氯；t、u、x、y及z獨立地為0或1，u+x+y+z為1或2。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之液晶組成物，其含有選自式(11)、(12)及(13)各自所表示的化合物的族群中的至少一種化合物作為其一種成分， 式(11)~式(13)中，R6 及R7 獨立地為碳數1~10的烷基或碳數2~10的烯基，該烷基及烯基中的任意的氫可被氟取代，任意的-CH2 -可被-O-取代；環E1 、環E2 、環E3 及環E6 獨立地為1,4-伸環己基、嘧啶-2,5-二基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基、或2,5-二氟-1,4-伸苯基；環E4 及環E5 獨立地為1,4-伸環己基、嘧啶-2,5-二基或1,4-伸苯基；Z14 、Z15 及Z16 獨立地為-C≡C-、-COO-、-(CH2 )2 -、-CH=CH-或單鍵。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之液晶組成物，其更含有選自如申請專利範圍第12項所述之通式(5)所表示 的化合物的族群中的至少一種化合物。
  16. 如申請專利範圍第11項所述之液晶組成物，其更含有選自通式(11)、(12)及(13)各自所表示的化合物的族群中的至少一種化合物。
  17. 如申請專利範圍第12項所述之液晶組成物，其更含有選自通式(11)、(12)及(13)各自所表示的化合物的族群中的至少一種化合物。
  18. 如申請專利範圍第13項所述之液晶組成物，其更含有選自通式(11)、(12)及(13)各自所表示的化合物的族群中的至少一種化合物。
  19. 如申請專利範圍第10項所述之液晶組成物，其更含有至少一種光學活性化合物。
  20. 如申請專利範圍第10項所述之液晶組成物，其含有至少一種抗氧化劑及/或紫外線吸收劑。
  21. 一種液晶顯示元件，其含有如申請專利範圍第10項所述之液晶組成物。
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