TWI681043B - 具有苯並噻吩的液晶化合物、液晶組成物及液晶顯示元件 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種具有對熱、光等的高穩定性、高透明點、液晶相的低下限溫度、小的黏度、適當的光學各向異性、大的負介電各向異性、適當的彈性常數、與其他液晶性化合物的優異相容性的液晶性化合物，含有該化合物的液晶組成物及包含該組成物的液晶顯示元件。一種式(1)所表示的化合物。

Description

具有苯並噻吩的液晶性化合物、液晶組成物及 液晶顯示元件
本發明是有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，是有關於一種具有7-氟-苯並噻吩的介電各向異性為負的化合物、含有該化合物的液晶組成物、以及包含該組成物的液晶顯示元件。
液晶顯示元件被廣泛用於個人電腦、電視等的顯示器。該元件利用液晶性化合物的光學各向異性、介電各向異性等。液晶顯示元件的運作模式已知有：相變(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、共面切換(in-plane switching，IPS)模式、垂直配向(vertical alignment，VA)模式、邊緣場切換(Fringe Field Switching，FFS)模式、聚合物穩定配向(Polymer sustained alignment，PSA)等模式。
該些模式中，已知IPS模式、FFS模式以及VA模式能夠改善TN模式、STN模式等運作模式的缺點即視角的狹窄度。 具有此種模式的液晶顯示元件中主要使用具有負的介電各向異性的液晶組成物。為了進一步提高液晶顯示元件的特性，較佳為該組成物中所含的液晶性化合物具有下述(1)~(8)所示的物性。
(1)對熱、光等的穩定性高，(2)透明點高，(3)液晶相的下限溫度低，(4)黏度(η)小，(5)光學各向異性(△n)適當，(6)負介電各向異性(△ε)大，(7)彈性常數(K33：彎曲彈性常數)適當，(8)與其他液晶性化合物的相容性優異。
液晶性化合物的物性對元件的特性帶來的效果如下所述。如(1)所述，具有對熱、光等的高穩定性的化合物增大元件的電壓保持率。藉此，元件的壽命延長。如(2)所述，具有高透明點的化合物擴大元件的可使用的溫度範圍。如(3)所述，具有如向列相、層列相等之類的液晶相的低下限溫度，特別是向列相的低下限溫度的化合物亦擴大元件的可使用的溫度範圍。如(4)所述，黏度小的化合物縮短元件的響應時間。
如(5)所述，具有適當的光學各向異性的化合物提高元件的對比度。根據元件的設計，需要具有大的光學各向異性或者小的光學各向異性，即適當的光學各向異性的化合物。在藉由減小元件的單元間隙來縮短響應時間的情況下，宜為具有大的光 學各向異性的化合物。如(6)所述具有大的負介電各向異性的化合物降低元件的臨限電壓。藉此，元件的消耗電力減小。
關於(7)，具有大的彈性常數的化合物縮短元件的響應時間。具有小的彈性常數的化合物降低元件的臨限電壓。因此，根據所欲提高的特性而需要適當的彈性常數。較佳為如(8)所述具有與其他液晶性化合物的優異相容性的化合物。其原因在於，將具有不同物性的液晶性化合物進行混合來調節組成物的物性。
迄今為止，已合成了若干種具有苯並噻吩骨架的液晶性化合物。在專利文獻1中，揭示有化合物(A)~化合物(C)等。然而，關於該些化合物，苯並噻吩環上的取代基的位置並非最佳且△ε小等，並不能說充分適合於液晶顯示元件中使用的液晶性化合物。
Figure 105104524-A0305-02-0004-2
對於新穎的化合物可期待現有的化合物中所不具有的優異的物性。對於新穎的化合物可期待於製備液晶組成物時具有所需的在兩種物性之間的適當的平衡。根據所述狀況，期望開發 出關於所述物性(1)~物性(8)而具有優異的物性及適當的平衡的化合物。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2000-328062號公報
本發明的第一課題為提供一種液晶性化合物，其具有對熱、光等的高穩定性、高透明點、液晶相的低下限溫度、小的黏度、適當的光學各向異性、大的負介電各向異性、適當的彈性常數、與其他液晶性化合物的優異相容性。第二課題為提供一種液晶組成物，其含有所述化合物，且具有向列相的高上限溫度、向列相的低下限溫度、小的黏度、適當的光學各向異性、大的負介電各向異性、以及適當的彈性常數。該課題為提供一種關於至少兩種物性而具有適當平衡的液晶組成物。第三課題為提供一種液晶顯示元件，其包含所述組成物，且具有可使用元件的廣泛溫度範圍、短的響應時間、大的電壓保持率、低的臨限電壓、大的對比度比、以及長的壽命。
本發明是有關於一種式(1)所表示的化合物、含有該化合物的液晶組成物、以及包含該組成物的液晶顯示元件。
Figure 105104524-A0305-02-0006-4
式(1)中，R1及R2獨立地為氫、鹵素、或者碳數1~20的烷基，該烷基中，至少一個-CH2-可經-O-或者-S-所取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-所取代，該些基團中，至少一個氫可經鹵素所取代；環A1及環A2獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、2,6,7-三氧雜雙環[2.2.2]辛烷-1,4-二基、萘-2,6-二基、吡啶-2,5-二基，該些環上的至少一個氫可經鹵素所取代；Z1及Z2獨立地為單鍵或者碳數1至4的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-或者-COO-所取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-或者-C≡C-所取代，該些基團中，至少一個氫可經鹵素所取代；Z3為-O-、或者單鍵；L1為F、CF3或者CF2H；a及b獨立地為0、1、2、3、或者4，a及b的和為4以下，當a或者b為2以上時，兩個環A1、兩個環A2、兩個Z1、兩個Z2可相同，亦可不同。
本發明的第一優點為提供一種液晶性化合物，其具有對 熱、光等的高穩定性、高透明點、液晶相的低下限溫度、小的黏度、適當的光學各向異性、大的負介電各向異性、適當的彈性常數、與其他液晶性化合物的優異相容性。第二優點為提供一種液晶組成物，其含有所述化合物，且具有向列相的高上限溫度、向列相的低下限溫度、小的黏度、適當的光學各向異性、大的負介電各向異性、以及適當的彈性常數。該課題為提供一種關於至少兩種物性而具有適當平衡的液晶組成物。第三優點為提供一種液晶顯示元件，其包含所述組成物，且具有可使用元件的廣泛溫度範圍、短的響應時間、大的電壓保持率、低的臨限電壓、大的對比度比、以及長的壽命。
該說明書中的用語的使用方法如下所述。液晶性化合物是具有向列相、層列相等液晶相的化合物以及雖不具有液晶相但作為液晶組成物的成分而有用的化合物的總稱。有時將液晶性化合物、液晶組成物、液晶顯示元件分別簡稱為化合物、組成物、元件。液晶顯示元件為液晶顯示面板以及液晶顯示模組的總稱。透明點為液晶性化合物的液晶相-各向同性相的轉變溫度。液晶相的下限溫度為液晶性化合物中的固體-液晶相(層列相、向列相等)的轉變溫度。向列相的上限溫度為液晶組成物的向列相-各向同性相的轉變溫度，有時簡稱為上限溫度。有時將向列相的下限溫度 簡稱為下限溫度。有時將式(1-1)所表示的化合物簡稱為化合物(1-1)。該簡稱有時亦應用於式(2)等所表示的化合物。式(1-1)、式(2)等中，由六角形包圍的A1、D1等記號分別對應於環A1、環D1等。將多個環A1記載於1個化學式或者不同化學式中。該些化合物中，任意的兩個環A1所表示的兩個基團可相同，或亦可不同。該規則亦適用於環A2、Z2等記號。另外，當l為2時，亦應用於成為兩個的環A1。以百分率表示的化合物的量為基於組成物的總重量的重量百分率(重量%)。
「至少一個「A」可經「B」所取代」的表述是指，當「A」為1個時，「A」的位置為任意，當「A」的數量為兩個以上時，該等的位置亦可無限制地選擇。「至少一個A可經B、C或者D所取代」的表述是指包括：任意的A經B所取代的情況、任意的A經C所取代的情況、以及任意的A經D所取代的情況、進而多個A經B、C、D的至少兩者所取代的情況。例如，至少一個-CH2-可經-O-或者-CH=CH-所取代的烷基中包含：烷基、烯基、烷氧基、烷氧基烷基、烷氧基烯基、烯氧基烷基。此外，連續的兩個-CH2-經-O-所取代而成為如-O-O-般的情況欠佳。烷基等中，甲基部分(-CH2-H)的-CH2-經-O-所取代而成為-O-H的情況亦欠佳。
2-氟-1,4-伸苯基是指下述兩種二價基。氟可為朝左，亦可為朝右。該規則亦適用於如四氫吡喃-2,5-二基之類的非對稱的二價基。
Figure 105104524-A0305-02-0009-6
本發明包含下述項1~項15中記載的內容。
項1. 一種式(1)所表示的化合物：
Figure 105104524-A0305-02-0009-5
式(1)中，R1及R2獨立地為氫、鹵素、或者碳數1~20的烷基，該烷基中，至少一個-CH2-可經-O-或者-S-所取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-所取代，該些基團中，至少一個氫可經鹵素所取代；環A1及環A2獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、2,6,7-三氧雜雙環[2.2.2]辛烷-1,4-二基、萘-2,6-二基、吡啶-2,5-二基，該些環上的至少一個氫可經鹵素所取代；Z1及Z2獨立地為單鍵或者碳數1至4的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-或者-COO-所取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-或者-C≡C-所取代，該些基團中，至少一個氫可經鹵素所取代；Z3為-O-、或者單鍵； L1為F、CF3或者CF2H；a及b獨立地為0、1、2、3、或者4，a及b的和為4以下，當a或者b為2以上時，任意的兩個環A1、任意的兩個環A2、任意的兩個Z1、或者任意的兩個Z2可相同，亦可不同。
項2. 如項1所述的化合物，其為式(1-2)所表示的化合物：
Figure 105104524-A0305-02-0010-7
式(1-2)中，R1及R2獨立地為氫、鹵素、或者碳數1~20的烷基，該烷基中，至少一個-CH2-可經-O-或者-S-所取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-所取代，該些基團中，至少一個氫可經鹵素所取代；環A1及環A2獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、2,6,7-三氧雜雙環[2.2.2]辛烷-1,4-二基、萘-2,6-二基、吡啶-2,5-二基，該些環上的至少一個氫可經鹵素所取代；Z1及Z2獨立地為單鍵或者碳數1至4的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-或者-COO-所取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-或者-C≡C-所取代，該些基團中，至少一個氫可經鹵素所取代； Z3為-O-、或者單鍵；a及b獨立地為0、1、2、3、或者4，a及b的和為4以下，當a或者b為2以上時，兩個環A1、兩個環A2、以及兩個Z1、兩個Z2可相同，亦可不同。
項3. 如項2所述的化合物，其中如項2所述的式(1-2)中，R1及R2獨立地為氯、氟、碳數1~10的烷基、碳數1~9的烷氧基、碳數2~10的烯基、碳數1~10的聚氟烷基或者碳數1~9的聚氟烷基；環A1及環A2獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、至少一個氫可經鹵素所取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基；Z1及Z2獨立地為單鍵、-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-(CH2)4-、-(CH2)2CF2O-、-(CH2)2OCF2-、-CF2O(CH2)2-、-OCF2(CH2)2-、-CH=CH-(CH2)2-、或者-(CH2)2-CH=CH-；a及b獨立地為0、1、2、3、或者4，a及b的和為4以下。
項4. 如項2或項3所述的化合物，其中式(1-2)中，a及b的和為0、1、2、或者3；R1及R2獨立地為氯、氟、碳數1~10的烷基、碳數1~9的烷氧基、碳數2~10的烯基、碳數1~10的聚氟烷基或者碳數1~9的聚氟烷基；環A1及環A2獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、至少一個氫可經鹵素所取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基； Z1及Z2獨立地為單鍵、-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-(CH2)4-、-(CH2)2CF2O-、-(CH2)2OCF2-、-CF2O(CH2)2-、-OCF2(CH2)2-、-CH=CH-(CH2)2-、或者-(CH2)2-CH=CH-；
Figure 105104524-A0305-02-0012-8
項5. 如項1~項4中任一項所述的化合物，其是由式(1-2-1)~式(1-2-10)的任一者所表示：
Figure 105104524-A0305-02-0012-9
式(1-2-1)~式(1-2-10)中，R1及R2獨立地為氯、氟、碳數1~10的烷基、碳數1~9的烷氧基、碳數2~10的烯基、碳數1~10的聚氟烷基或者碳數1~9的聚氟烷基；環A1、環A2、環A3及環A4獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸 環己烯基、1,4-伸苯基、至少一個氫經鹵素所取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基；Z1、Z2、Z4、及Z5獨立地為單鍵、-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-(CH2)4-、-(CH2)2CF2O-、-(CH2)2OCF2-、-CF2O(CH2)2-、-OCF2(CH2)2-、-CH=CH-(CH2)2-、或者-(CH2)2-CH=CH-。
項6. 如項5所述的化合物，其中如項5所述的式(1-2-1)~式(1-2-10)中，R1及R2獨立地為氟、碳數1~10的烷基、碳數1~9的烷氧基、碳數2~10的烯基或者碳數1~9的聚氟烷基；環A1、環A2、環A3、及環A4獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、至少一個氫可經鹵素所取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基；Z1、Z2、Z4、及Z5獨立地為單鍵、-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、或者-OCH2-。
項7. 如項6所述的化合物，其是由式(1-2-4)、式(1-2-7)及式(1-2-9)的任一者所表示：
Figure 105104524-A0305-02-0014-10
Figure 105104524-A0305-02-0014-11
Figure 105104524-A0305-02-0014-12
項8. 如項6所述的化合物，其是由式(1-2-1)、式(1-2-5)、式(1-2-8)及式(1-2-10)的任一者所表示，且R1為碳數1~6的烷氧基，
Figure 105104524-A0305-02-0014-13
Figure 105104524-A0305-02-0014-14
Figure 105104524-A0305-02-0014-15
Figure 105104524-A0305-02-0014-16
項9. 一種液晶組成物，其含有至少一種如項1~項8中任一項所述的化合物。
項10. 如項9所述的液晶組成物，其更含有選自式(6) ~式(12)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物，
Figure 105104524-A0305-02-0015-17
Figure 105104524-A0305-02-0015-19
Figure 105104524-A0305-02-0015-20
Figure 105104524-A0305-02-0015-21
Figure 105104524-A0305-02-0015-22
Figure 105104524-A0305-02-0015-23
式(6)~式(12)中，R13為碳數1~10的烷基或者碳數2~10的烯基，該烷基及烯基中，至少一個-CH2-可經-O-所取代，至少一個氫可經氟所取代；R14為碳數1~10的烷基，該烷基中，至少一個-CH2-可經-O- 所取代，至少一個氫可經氟所取代；R15為氫、氟、碳數1~10的烷基、或者碳數2~10的烯基，該烷基及烯基中，至少一個-CH2-可經-O-所取代，至少一個氫可經氟所取代；S11為氫或者甲基；X為-CF2-、-O-、或者-CHF-；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、至少一個氫可經氟所取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、或者十氫萘-2,6-二基；環D5及環D6獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、或者十氫萘-2,6-二基；Z15、Z16、Z17、及Z18獨立地為單鍵、-CH2CH2-、-COO-、-CH2O-、-OCF2-、或者-OCF2CH2CH2-；L15及L16獨立地為氟或者氯；j、k、m、n、p、q、r、及s獨立地為0或者1，k、m、n、及p的和為1或者2，q、r及s的和為0、1、2、或者3，t為1、2、或者3。
項11. 如項9或項10所述的液晶組成物，其更含有選自式(13)~式(15)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物：
Figure 105104524-A0305-02-0017-24
Figure 105104524-A0305-02-0017-25
Figure 105104524-A0305-02-0017-26
式(13)~式(15)中，R16及R17獨立地為碳數1~10的烷基或者碳數2~10的烯基，該烷基及烯基中，至少一個-CH2-可經-O-所取代，至少一個氫可經氟所取代；環E1、環E2、環E3、及環E4獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,5-二氟-1,4-伸苯基、或者嘧啶-2,5-二基；Z19、Z20、及Z21獨立地為單鍵、-CH2CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、或者-COO-。
項12. 如項9~項11中任一項所述的液晶組成物，其更含有選自式(2)~式(4)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物：
Figure 105104524-A0305-02-0018-27
式(2)~式(4)中，R11為碳數1~10的烷基或者碳數2~10的烯基，該烷基及烯基中，至少一個氫可經氟所取代，至少一個-CH2-可經-O-所取代；X11為氟、氯、-OCF3、-OCHF2、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCF2CHF2、或者-OCF2CHFCF3；環B1、環B2、及環B3獨立地為1,4-伸環己基、至少一個氫可經氟所取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或者嘧啶-2,5-二基；Z11、Z12、及Z13獨立地為單鍵、-CH2CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、或者-(CH2)4-；L11及L12獨立地為氫或者氟。
項13. 如項9~項12中任一項所述的液晶組成物，其更含有至少一種光學活性化合物及/或可聚合的化合物。
項14. 如項9~項13中任一項所述的液晶組成物，其更含有至少一種抗氧化劑及/或紫外線吸收劑。
項15. 一種液晶顯示元件，其含有如項9~項14中任一項所述的液晶組成物。
項16. 如項15所述的液晶顯示元件，其將如項9~項14中任一項所述的液晶組成物含包於膠囊中。
1-1. 化合物(1)
對本發明的化合物(1)進行說明。化合物(1)中的末端基、環結構、鍵結基等的較佳例、以及該些基團對物性帶來的效果亦適用於化合物(1)的下位式。
Figure 105104524-A0305-02-0019-28
式(1)中，R1及R2獨立地為氫、鹵素、或者碳數1~20的烷基，該烷基中，至少一個-CH2-可經-O-或者-S-所取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-所取代，該些基團中，至少一個氫可經鹵素所取代。該些基團為直鏈或者分支鏈，不包含環己基之類的環狀基。該些基團中，直鏈優於分支鏈。
烯基中的-CH=CH-的較佳立體構型依存於雙鍵的位置。於-CH=CHCH3、-CH=CHC2H5、-CH=CHC3H7、-CH=CHC4H9、-C2H4CH=CHCH3或者-C2H4CH=CHC2H5之類的在奇數位具有雙鍵的烯基中較佳為反式構型。於-CH2CH=CHCH3、-CH2CH=CHC2H5 或者-CH2CH=CHC3H7之類的在偶數位具有雙鍵的烯基中較佳為順式構型。具有較佳立體構型的烯基化合物具有高透明點或者液晶相的廣泛溫度範圍。「分子晶體與液晶(Molecular Crystals and Liquid Crystals，Mol.Cryst.Liq.Cryst.)」1985年第131期第109頁以及「分子晶體與液晶(Molecular Crystals and Liquid Crystals，Mol.Cryst.Liq.Cryst.)」1985年第131期第327頁中有詳細說明。
R1或者R2的較佳例為烷基、烷氧基、烯基、及烯氧基。R1或者R2的尤佳例為烷基、烷氧基、及烯基。
烷基的例子為：-CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11、-C6H13、-C7H15、-C8H17、-C9H19、-C10H21、-C11H23、-C12H25、-C13H27、-C14H29、以及-C15H31。
烷氧基的例子為：-OCH3、-OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、-OC5H11、-OC6H13、-OC7H15、-OC8H17、-OC9H19、-OC10H21、-OC11H23、-OC12H25、-OC13H27、以及-OC14H29。
烷氧基烷基的例子為：-CH2OCH3、-CH2OC2H5、-CH2OC3H7、-(CH2)2-OCH3、-(CH2)2-OC2H5、-(CH2)2-OC3H7、-(CH2)3-OCH3、-(CH2)4-OCH3、以及-(CH2)5-OCH3。
烯基的例子為：-CH=CH2、-CH=CHCH3、-CH2CH=CH2、-CH=CHC2H5、-CH2CH=CHCH3、-(CH2)2-CH=CH2、-CH=CHC3H7、-CH2CH=CHC2H5、-(CH2)2-CH=CHCH3、以及-(CH2)3-CH=CH2。
烯氧基的例子為：-OCH2CH=CH2、-OCH2CH=CHCH3、以及-OCH2CH=CHC2H5。
至少一個氫經鹵素所取代的烷基的例子為：-CH2F、-CHF2、-CF3、-(CH2)2-F、-CF2CH3、-CF2CH2F、-CF2CHF2、-CH2CF3、-CF2CF3、-(CH2)3-F、-CF2CH2CH3、-CH2CHFCH3、-CH2CF2CH3、-(CF2)3-F、-CF2CHFCF3、-CHFCF2CF3、-(CH2)4-F、-CF2(CH2)2CH3、-(CF2)4-F、-(CH2)5-F、-(CF2)5-F、-CH2Cl、-CHCl2、-CCl3、-(CH2)2-Cl、-CCl2CH3、-CCl2CH2Cl、-CCl2CHCl2、-CH2CCl3、-CCl2CCl3、-(CH2)3-Cl、-CCl2CH2CH3、-(CCl2)3-Cl、-CCl2CHClCCl3、-CHClCCl2CCl3、-(CH2)4-Cl、-(CCl2)4-Cl、-CCl2(CH2)2CH3、-(CH2)5-Cl、以及-(CCl2)5-Cl。
至少一個氫經鹵素所取代的烷氧基的例子為：-OCH2F、-OCHF2、-OCF3、-O-(CH2)2-F、-OCF2CH2F、-OCF2CHF2、-OCH2CF3、-O-(CH2)3-F、-O-(CF2)3-F、-OCF2CHFCF3、-OCHFCF2CF3、-O(CH2)4-F、-O-(CF2)4-F、-O-(CH2)5-F、-O-(CF2)5-F、-OCH2CHFCH2CH3、-OCH2Cl、-OCHCl2、-OCCl3、-O-(CH2)2-Cl、-OCCl2CH2Cl、-OCCl2CHCl2、-OCH2CCl3、-O-(CH2)3-Cl、-O-(CCl2)3-Cl、-OCCl2CHClCCl3、-OCHClCCl2CCl3、-O(CH2)4-Cl、-O-(CCl2)4-Cl、-O-(CH2)5-Cl、以及-O-(CCl2)5-Cl。
至少一個氫經鹵素所取代的烯基的例子為：-CH=CHF、-CH=CF2、-CF=CHF、-CH=CHCH2F、-CH=CHCF3、-(CH2)2-CH=CF2、-CH2CH=CHCF3、-CH=CHCF2CF3、-CH=CHCl、-CH=CCl2、-CCl=CHCl、-CH=CHCH2Cl、-CH=CHCCl3、-(CH2)2-CH=CCl2、-CH2CH=CHCCl3、以及-CH=CHCCl2CCl3。
式(1)中，環A1及環A2獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、2,6,7-三氧雜雙環[2.2.2]辛烷-1,4-二基、萘-2,6-二基、吡啶-2,5-二基，該些環上的至少一個氫可經鹵素所取代。
環A1或者環A2的較佳例為：1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、至少一個氫經氟所取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、以及5,5,6,6-四氟-1,3-環己二烯-1,4-二基。尤佳例為：1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、至少一個氫經氟所取代的1,4-伸苯基以及四氫吡喃-2,5-二基。1,4-伸環己基中存在順式以及反式的立體構型。就高的上限溫度的觀點而言，較佳為反式構型。
至少一個氫經鹵素所取代的1,4-伸苯基的較佳例為式(A-1)~式(A-17)所表示的基團。為了具有負的大介電各向異性，更佳為式(A-1)、式(A-5)、式(A-6)、式(A-7)、式(A-8)、式(A-9)、式(A-10)、或者式(A-11)所表示的基團。
Figure 105104524-A0305-02-0023-30
式(1)中，Z1及Z2獨立地為單鍵或者碳數1至4的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-或者-COO-所取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-或者-C≡C-所取代，該些基團中，至少一個氫可經鹵素所取代。
Z1或者Z2的較佳例為：單鍵、-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-(CH2)4-、-(CH2)2CF2O-、-(CH2)2OCF2-、-CF2O(CH2)2-、-OCF2(CH2)2-、-CH=CH-(CH2)2-、以及-(CH2)2-CH=CH-。更佳例為：單鍵、-(CH2)2-、-CH=CH-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、以及-OCH2-。尤佳例為：單鍵、-(CH2)2-、-CH2O-、以及-OCH2-。
式(1)中，Z3為-O-或者單鍵。Z3為-O-的化合物的介電各向異性為負且大、上限溫度高、折射率各向異性大，因此較佳。Z3為單鍵的化合物的黏度小，因此較佳。
式(1)中，a及b獨立地為0、1、2、3、或者4，a及b的和為4以下。若考慮到與其他液晶性化合物的相容性，較佳為a及b的和為3以下的化合物。當a及b的和為1或者0時，黏度小。當a及b的和為2時，黏度與上限溫度的平衡優異。當a及b的和為3時，上限溫度高。
式(1)中，L1為F、CF3或者CF2H，當為CF3或者CF2H時，介電各向異性大，當為F時，特性平衡良好。
化合物(1)具有7-L1、2,6-二取代苯並噻吩骨架。藉由此種結構的效果而具有高透明點、液晶相的低下限溫度、小的黏度、適當的光學各向異性、大的負介電各向異性、適當的彈性常數、與其他液晶性化合物的優異相容性。化合物(1)與如下苯並噻吩化合物相比，所述特性優異，所述苯並噻吩化合物的苯並噻吩骨架的7位的L1以及2,6位的取代基於其他部位被取代。
如上所述，藉由適當選擇末端基、環結構、鍵結基等的種類，可獲得具有目標物性的化合物。由於化合物的物性不存在大的差異，因此化合物(1)可含有較天然存在比的量更多的2H(重氫)、13C等同位素。
1-2. 較佳的化合物
較佳的化合物(1)的例子可列舉化合物(1-2-1)~化合物(1-2-10)。尤佳的化合物(1)的例子可列舉如項6及項7所述的化合物。
Figure 105104524-A0305-02-0025-31
化合物(1-2-1)~化合物(1-2-10)中，環A3及環A4的較佳例、以及該些基團對物性帶來的效果與式(1)中的環A1及環A2的相同，另外，Z4及Z5的較佳例、以及該些基團對物性帶來的效果與式(1)中的Z1及Z2的相同。
1-3. 化合物(1)的合成
對化合物(1)的合成法進行說明。化合物(1)可藉由將有機合成化學的方法適當組合來合成。於起始物中導入作為目標的末端基、環、以及鍵結基的方法記載於「有機合成」(Organic Syntheses，約翰威立父子出版公司(John Wiley & Sons,Inc.))、「有機反應」(Organic Reactions，約翰威立父子出版公司)、「綜合有機合成」(Comprehensive Organic Synthesis，培格曼出版公司(Pergamon Press))、「新實驗化學講座」(丸善)等成書中。
1-3-1. 鍵結基的生成
生成化合物(1)中的鍵結基的方法的例子如下述流程所述。 該流程中，MSG1(或者MSG2)為具有至少一個環的一價有機基。多個MSG1(或者MSG2)所表示的一價有機基可相同，或亦可不同。化合物(1A)~化合物(1D)相當於化合物(1)。
Figure 105104524-A0305-02-0026-32
Figure 105104524-A0305-02-0026-33
Figure 105104524-A0305-02-0027-34
(1)-(CH2)2-的生成
使有機鹵化合物(a1)與丁基鋰(或者鎂)反應，繼而使所得的中間體與N,N-二甲基甲醯胺(N,N-dimethylformamide，DMF)等甲醯胺反應，獲得醛(a2)。使該醛(a2)與利用第三丁醇鉀等鹼對鏻鹽(a3)進行處理而得的磷內鎓鹽(phosphorus ylide)進行反應，來獲得具有雙鍵的化合物(a4)。藉由將該化合物(a4)於碳載鈀(Pd/C)之類的觸媒的存在下進行氫化來合成化合物(1A)。
(2)單鍵的生成
使有機鹵化合物(a1)與鎂(或者丁基鋰)反應來製備格氏試劑(Grignard reagent)(或者鋰鹽)。使該格氏試劑(或者鋰鹽)與硼酸三甲酯等硼酸酯反應，繼而於鹽酸等酸的存在下進行水解，由此獲得二羥基硼烷(a5)。藉由使該化合物(a5)與有機鹵化合物(a6)於碳酸鹽水溶液中且於四(三苯基膦)鈀(Pd(PPh3)4)觸媒的存在下進行反應來合成化合物(1B)。
亦可利用如下方法。使丁基鋰與有機鹵化合物(a6)反應，繼而與氯化鋅反應。藉由使所獲得的中間體於雙三苯基膦二氯鈀(Pd(PPh3)2Cl2)的存在下與化合物(a1)進行反應來合成化合物(1B)。
(3)-CH2O-或者-OCH2-的生成
將二羥基硼烷(a5)以過氧化氫之類的氧化劑進行氧化而獲得醇(a7)。將醛(a3)以硼氫化鈉等還原劑進行還原而另行獲得醇(a8)。將該醇(a8)以氫溴酸等進行鹵化而獲得鹵化物(a9)。藉由使該鹵化物(a9)與剛才所得的醇(a7)於碳酸鉀等的存在下進行反應來合成化合物(1C)。
(4)-COO-或者-OCO-的生成
使正丁基鋰與化合物(a6)進行反應，繼而與二氧化碳進行反應而獲得羧酸(a10)。使該羧酸(a10)與苯酚(a11)於1,3-二環己基碳二醯亞胺(1,3-dicyclohexylcarbodiimide，DCC)及4-二甲基胺基吡啶(4-dimethylamino pyridine，DMAP)的存在下進行脫水，來合成具有-COO-的化合物(1D)。亦可利用該方法來合成具有-OCO-的化合物。
1-3-2. 合成例
合成化合物(1)的方法的例子如下所述。該些化合物中，R1、R2、環A1、環A2、Z1、Z2、a、及b的定義與所述的項1相同。將利用公知的方法所合成的化合物(b-1)以第二丁基鋰進行鋰化(lithiation)，並使其與S以及溴代乙醛縮二乙醇 (Bromoacetaldehyde diethyl acetal)進行反應而獲得(b-2)。藉由使其於甲苯或者氯苯中與多磷酸進行反應而獲得(b-3)。將(b-3)以二異丙胺鋰(Lithium diisopropylamide，LDA)進行鋰化而製成(b-4)，使多種試劑與其反應而獲得多種中間體。使用其並利用公知的方法而衍生化合物(1)。
Figure 105104524-A0305-02-0029-35
2. 組成物(1)
對本發明的液晶組成物(1)進行說明。該組成物(1)包含至少一種化合物(1)作為成分A。組成物(1)亦可包含兩種以上的化合物(1)。液晶性化合物的成分可僅為化合物(1)。為了表現出優良的物性，組成物(1)較佳為以1重量%~99重量%的範圍含有化合物(1)的至少一種。介電各向異性為正的組成物中，化合物(1)的較佳含量為5重量%~60重量%的範圍。介電各向異性為負的組成物中，化合物(1)的較佳含量為30重量%以下。組成物(1)亦可包含化合物(1)、以及本說明書中未記載的多種 液晶性化合物。
較佳的組成物包含選自以下所示的成分B、成分C、成分D、以及成分E中的化合物。製備組成物(1)時，例如亦可考慮到化合物(1)的介電各向異性來選擇成分。適當選擇了成分的組成物具有向列相的高上限溫度、向列相的低下限溫度、小的黏度、適當的光學各向異性、大的介電各向異性、以及適當的彈性常數。
成分B為化合物(2)~化合物(4)。成分C為化合物(5)。成分D為化合物(6)~化合物(12)。成分E為化合物(13)~化合物(15)。依次對該些成分進行說明。
成分B是於右末端具有鹵素或者含氟基的化合物。成分B的較佳例可列舉：化合物(2-1)~化合物(2-16)、化合物(3-1)~化合物(3-113)、化合物(4-1)~化合物(4-57)。
Figure 105104524-A0305-02-0031-36
Figure 105104524-A0305-02-0032-37
Figure 105104524-A0305-02-0033-38
Figure 105104524-A0305-02-0034-39
Figure 105104524-A0305-02-0035-41
Figure 105104524-A0305-02-0036-43
該些化合物(成分B)中，R11及X11的定義與所述式(2)~式(4)相同。
成分B由於介電各向異性為正，且對熱、光等的穩定性非常優異，故而用於製備薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)模式用或者PSA模式用的組成物的情況。相對於組成物的總重量，成分B的含量適合為1重量%~99重量%的範圍，較佳為10重量%~97重量%的範圍，更佳為40重量%~95重量%的範圍。該組成物可藉由進而添加化合物(12)~化合物(14)(成分E)來調整黏度。
成分C是右末端基為-C≡N或者-C≡C-C≡N的化合物。成分C的較佳例可列舉化合物(5-1)~化合物(5-64)。
Figure 105104524-A0305-02-0038-44
Figure 105104524-A0305-02-0039-45
該些化合物(成分C)中，R12及X12的定義與所述式(5)相同。
成分C由於介電各向異性為正，且其值大，故而主要用於製備STN模式用、TN模式用或者PSA模式用的組成物的情況。可藉由添加該成分C來增大組成物的介電各向異性。成分C具有擴大液晶相的溫度範圍、調整黏度、或者調整光學各向異性的效果。成分C亦可用於元件的電壓-透射率曲線的調整。
於製備STN模式用或者TN模式用的組成物的情況下，相對於組成物的總重量，成分C的含量適合為1重量%~99重量%的範圍，較佳為10重量%~97重量%的範圍，更佳為40重量% ~95重量%的範圍。該組成物可藉由添加成分E來調整液晶相的溫度範圍、黏度、光學各向異性、介電各向異性等。
成分D為化合物(6)~化合物(12)。該些化合物如2,3-二氟-1,4-伸苯基般，具有側位經兩個鹵素所取代的苯環。成分D的較佳例可列舉：化合物(6-1)~化合物(6-8)、化合物(7-1)~化合物(7-17)、化合物(8-1)、化合物(9-1)~化合物(9-3)、化合物(10-1)~化合物(10-11)、化合物(11-1)~化合物(11-3)、以及化合物(12-1)~化合物(12-3)。
Figure 105104524-A0305-02-0041-46
Figure 105104524-A0305-02-0042-47
該些化合物(成分D)中，R13、R14及R15的定義與所述式(6)~式(12)相同。
成分D是介電各向異性為負的化合物。成分D主要用於製備VA模式用或者PSA模式用的組成物的情況。成分D中，化合物(6)由於為2環化合物，故而主要具有調整黏度、調整光學各向異性、或者調整介電各向異性的效果。化合物(7)及化合物(8)由於為3環化合物，故而具有提高上限溫度、增大光學各向異性、或者增大介電各向異性的效果。化合物(9)~化合物(12)具有增大介電各向異性的效果。
於製備VA模式用或者PSA模式用的組成物的情況下，相對於組成物的總重量，成分D的含量較佳為40重量%以上，更佳為50重量%~95重量%的範圍。於將成分D添加至介電各向異性為正的組成物中的情況下，相對於組成物的總重量，成分D的含量較佳為30重量%以下。藉由添加成分D，可調整組成物的彈 性常數，調整元件的電壓-透射率曲線。
成分E是兩個末端基為烷基等的化合物。成分E的較佳例可列舉：化合物(13-1)~化合物(13-11)、化合物(14-1)~化合物(14-19)、以及化合物(15-1)~化合物(15-7)。
Figure 105104524-A0305-02-0043-48
該些化合物(成分E)中，R16及R17的定義與所述式(13)~式(15)相同。
成分E由於介電各向異性的絕對值小，故而為接近中性的化合物。化合物(13)主要具有調整黏度或者調整光學各向異性的效果。化合物(14)及化合物(15)具有藉由提高上限溫度而擴大向列相的溫度範圍的效果、或者調整光學各向異性的效果。
若使成分E的含量增加，則組成物的黏度變小，但介電各向異性變小。因此，只要滿足元件的臨限電壓的要求值，則含量越多越好。因此，於製備VA模式用或者PSA模式用的組成物的情況下，相對於組成物的總重量，成分E的含量較佳為30重量%以上，更佳為40重量%以上。
組成物(1)的製備可利用使所需成分於高溫下溶解等方法來進行。可根據用途而於該組成物中添加添加物。添加物的例子為：光學活性化合物、可聚合的化合物、聚合起始劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩定劑、熱穩定劑、消泡劑等。此種添加物已為本領域技術人員所熟知，並記載於文獻中。
組成物(1)可更含有至少一種光學活性化合物。可添加公知的手性摻雜劑作為光學活性化合物。該手性摻雜劑具有如下效果：藉由使液晶分子產生螺旋結構來賦予所需的扭轉角，從而防止逆扭轉。手性摻雜劑的較佳例可列舉下述的化合物(Op-1)~化合物(Op-18)。化合物(Op-18)中，環J為1,4-伸環己基或者1,4-伸苯基，R24為碳數1至10的烷基。
Figure 105104524-A0305-02-0045-49
組成物(1)添加如上所述的光學活性化合物來調整螺 旋節距。若為TFT模式用以及TN模式用的組成物，則螺旋節距較佳為調整為40μm~200μm的範圍。若為STN模式用的組成物，則較佳為調整為6μm~20μm的範圍。於BTN模式用的組成物的情況下，較佳為調整為1.5μm~4μm的範圍。出於調整螺旋節距的溫度依存性的目的，亦可添加兩種以上的光學活性化合物。
組成物(1)亦可藉由添加可聚合的化合物而用於PSA模式。可聚合的化合物的例子為：丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基化合物、乙烯氧基化合物、丙烯基醚、環氧化合物(氧雜環丙烷、氧雜環丁烷)、乙烯基酮等，較佳例可列舉下述的化合物(M-1)~化合物(M-12)。可聚合的化合物藉由紫外線照射等而聚合。亦可於光聚合起始劑等適當的起始劑的存在下進行聚合。用以聚合的適當條件、起始劑的適當類型、以及適當量已為本領域技術人員所知，並記載於文獻中。
化合物(M-1)~化合物(M-12)中，R20為氫或者甲基；s分別獨立地為0或者1；t及u分別獨立地為1~10的整數。括弧內的記號F是指分別獨立地為氫或者氟。
Figure 105104524-A0305-02-0047-50
抗氧化劑對於維持大的電壓保持率而言有效。抗氧化劑的較佳例可列舉：下述的化合物(AO-1)及化合物(AO-2)；易璐諾斯(IRGANOX)415、易璐諾斯(IRGANOX)565、易璐諾斯(IRGANOX)1010、易璐諾斯(IRGANOX)1035、易璐諾斯(IRGANOX)3114、以及易璐諾斯(IRGANOX)1098(商品名：巴斯夫(BASF)公司)。紫外線吸收劑對於防止上限溫度下降而言有效。紫外線吸收劑的較佳例為：二苯甲酮衍生物、苯甲酸酯衍生物、三唑衍生物等。具體例可列舉：下述的化合物(AO-3) 及化合物(AO-4)；帝奴彬(TINUVIN)329、帝奴彬(TINUVIN)P、帝奴彬(TINUVIN)326、帝奴彬(TINUVIN)234、帝奴彬(TINUVIN)213、帝奴彬(TINUVIN)400、帝奴彬(TINUVIN)328、以及帝奴彬(TINUVIN)99-2(商品名：巴斯夫公司)；以及1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷(1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane，DABCO)。
為了維持大的電壓保持率，較佳為具有立體阻礙的胺之類的光穩定劑。光穩定劑的較佳例可列舉：下述的化合物(AO-5)及化合物(AO-6)；帝奴彬(TINUVIN)144、帝奴彬(TINUVIN)765、以及帝奴彬(TINUVIN)770DF(商品名：巴斯夫公司)。熱穩定劑亦對於維持大的電壓保持率而言有效，較佳例可列舉易璐佛斯(IRGAFOS)168(商品名：巴斯夫公司)。消泡劑對於防止起泡而言有效。消泡劑的較佳例為：二甲基矽酮油、甲基苯基矽酮油等。
Figure 105104524-A0305-02-0048-51
化合物(AO-1)中，R25為碳數1~20的烷基、碳數1~20的烷氧基、-COOR26、或者-CH2CH2COOR26；R26為碳數1~20的烷基。化合物(AO-2)及化合物(AO-5)中，R27為碳數1~20的烷基。化合物(AO-5)中，環K及環L為1,4-伸環己基或者1,4-伸苯基，v為0、1、或者2，R28為氫、甲基或者O。
組成物(1)若添加部花青系、苯乙烯基系、偶氮系、偶氮甲鹼系、氧化偶氮系、喹酞酮系、蒽醌系、四嗪系等二色性色素，則亦可用於賓主(guest host，GH)模式。
組成物(1)中，藉由適當調整成分化合物的種類及比例，可將上限溫度設為70℃以上，且將下限溫度設為-10℃以下，因此向列相的溫度範圍廣。從而，包含該組成物的液晶顯示元件可於廣泛的溫度範圍內使用。
組成物(1)中，藉由適當調整成分化合物的種類及比例，可將光學各向異性設為0.10~0.13的範圍、或者0.05~0.18的範圍。同樣地，可將介電各向異性調整為-5.0~-2.0的範圍。較佳的介電各向異性為-4.5~-2.5的範圍。具有該範圍的介電各向異性的組成物(1)可適合用於以IPS模式、VA模式、或者PSA模式來運作的液晶顯示元件。
3. 液晶顯示元件
組成物(1)可用於主動矩陣(active matrix，AM)元件。進而亦可用於被動矩陣(passive matrix，PM)元件。該組成物可用於具有PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、FFS、VA、PSA、電場 感應光反應配向(field induced photo-reactive alignment，FPA)等模式的AM元件以及PM元件。特佳為用於具有TN、OCB、IPS模式或者FFS模式的AM元件。於具有IPS模式或者FFS模式的AM元件中，未施加電壓的狀態下的液晶分子的排列可相對於面板基板而平行或者垂直。該些元件可為反射型、透射型或者半透射型。較佳為用於透射型的元件。亦可用於非晶矽-TFT元件或者多晶矽-TFT元件。亦可用於將該組成物進行微膠囊化而製作的向列曲線排列相(nematic curvilinear aligned phase，NCAP)型元件、或於組成物中形成有三維網狀高分子的聚合物分散(polymer dispersed，PD)型元件。
組成物(1)由於具有負的介電各向異性，故而可適合用於具有VA模式、IPS模式、或者PSA模式等運作模式且以AM方式來驅動的液晶顯示元件。該組成物特別適合用於具有VA模式且以AM方式來驅動的液晶顯示元件。
以TN模式、VA模式等來運作的液晶顯示元件中，電場的方向相對於液晶層而垂直。另一方面，以IPS模式等來運作的液晶顯示元件中，電場的方向相對於液晶層而平行。以VA模式來運作的液晶顯示元件的結構報告於K.大室(K.Ohmuro)、S.片岡(S.Kataoka)、T.佐佐木(T.Sasaki)及Y.小池(Y.Koike)的「二次成像傳播(Secondary Imagery Dissemination，SID)1997年技術論文摘要(Digest of Technical Papers)」第28期第845頁(1997年)中。以IPS模式來運作的液晶顯示元件的結構報告於國際公 開91/10936號小冊子(家族：美國專利第5576867說明書)中。
[實施例]
藉由實施例，對本發明進一步詳細說明。本發明不受該些實施例的限制。
1-1. 化合物(1)的實施例
化合物(1)是藉由下述順序來合成。所合成的化合物藉由核磁共振(nuclear magnetic resonance，NMR)分析等方法來鑑定。利用下述記載的方法來測定化合物的物性。
NMR分析
測定裝置使用DRX-500(布魯克拜厄斯賓(Bruker BioSpin)(股)公司製造)。1H-NMR的測定中，使試樣溶解於CDCl3等氘化溶劑中，於室溫下、500MHz、累計次數16次的條件進行測定。使用四甲基矽烷作為內部標準。19F-NMR的測定中，使用CFCl3作為內部標準，以累計次數24次來進行。核磁共振波譜的說明中，s是指單峰(singlet)，d是指雙重峰(doublet)，t是指三重峰(triplet)，q是指四重峰(quartet)，quin是指五重峰(quintet)，sex是指六重峰(sextet)，m是指多重峰(multiplet)，br是指寬峰(broad)。
測定試樣
測定相結構以及轉變溫度時，使用液晶性化合物其本身作為試樣。測定向列相的上限溫度、黏度、光學各向異性、介電各向異性等物性時，使用將化合物混合於母液晶中而製備的組成物作 為試樣。
於使用將化合物與母液晶混合而成的試樣的情況下，以如下方法進行測定。將化合物15重量%與母液晶85重量%混合而製備試樣。根據該試樣的測定值，依據下式所表示的外推法來計算外推值，並記載該值。
〈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%〉
於即便化合物與母液晶的比例為該比例，結晶(或者層列相)亦於25℃下析出的情況下，將化合物與母液晶的比例以10重量%：90重量%、5重量%：95重量%、1重量%：99重量%的順序進行變更，以結晶(或者層列相)於25℃下不析出的比例來測定試樣的物性。此外，只要無特別說明，則化合物與母液晶的比例為15重量%：85重量%。
母液晶是使用下述的母液晶(i)。將母液晶(i)的成分的比例以重量%表示。
Figure 105104524-A0305-02-0053-52
測定方法
以下述方法進行物性的測定。該些方法大多是社團法人電子資訊技術產業協會(Japan Electronics and Information Technology Industries Association；以下簡稱為JEITA)所審議製定的JEITA規格(JEITA．ED-2521A)中記載的方法、或者將其修飾而成的方法。用於測定的TN元件上未安裝TFT。
(1)相結構
於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板(梅特勒(Mettler)公司FP-52型加熱台)上放置試樣，一邊以3℃/分鐘的速度進行加熱，一邊利用偏光顯微鏡來觀察相狀態及其變化，來確定相的種類。
(2)轉變溫度(℃)
使用珀金埃爾默(Perkin Elmer)公司製造的掃描熱量計 DSC-7系統、或者Diamond DSC系統，以3℃/分鐘的速度升降溫，藉由外推來求出伴隨試樣的相變化的吸熱峰值、或者發熱峰值的起始點，決定轉變溫度。有時將化合物自固體轉變為層列相、向列相等液晶相的溫度簡稱為「液晶相的下限溫度」。有時將化合物自液晶相轉變為液體的溫度簡稱為「透明點」。
結晶表示為C。於對結晶的種類加以區別的情況下，分別表示為C1或者C2。層列相表示為S，向列相表示為N。層列相中，於對層列A相、層列B相、層列C相、或者層列F相加以區別的情況下，分別表示為SA、SB、SC、或者SF。液體(各向同性)表示為I。轉變溫度例如表述為「C 50.0 N 100.0 I」。其表示，自結晶至向列相的轉變溫度為50.0℃，自向列相至液體的轉變溫度為100.0℃。
(3)低溫相容性
製備以化合物的比例成為20重量%、15重量%、10重量%、5重量%、3重量%、以及1重量%的方式將母液晶與化合物混合而成的試樣，將試樣放入至玻璃瓶中。將該玻璃瓶於-10℃或者-20℃的冷凍器中保管一定時期後，觀察結晶(或者層列相)是否析出。
(4)向列相的上限溫度(TNI或者NI；℃)
於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板上放置試樣，以1℃/分鐘的速度進行加熱。測定試樣的一部分自向列相變化為各向同性液體時的溫度。有時將向列相的上限溫度簡稱為「上限溫 度」。當試樣為化合物與母液晶的混合物時，以TNI的記號表示。當試樣為化合物與成分B等的混合物時，以NI的記號表示。
(5)向列相的下限溫度(TC；℃)
將具有向列相的試樣於0℃、-10℃、-20℃、-30℃、以及-40℃的冷凍器中保管10天後，觀察液晶相。例如，當試樣於-20℃下為向列相的狀態，而於-30℃下變化為結晶或者層列相時，將TC記載為≦-20℃。有時將向列相的下限溫度簡稱為「下限溫度」。
(6)黏度(容積黏度；η；於20℃下測定；mPa．s)
使用E型旋轉黏度計來測定。
(7)黏度(旋轉黏度；γ1；於25℃下測定；mPa．s)
依據M.今井(M.Imai)等人的「分子晶體與液晶(Molecular Crystals and Liquid Crystals)」第259期第37頁(1995年)中記載的方法來進行測定。於兩塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為20μm的VA元件中放入試樣。對該元件在30伏特~50伏特的範圍內以1伏特為單位階段性地施加電壓。不施加電壓0.2秒後，以僅施加一個矩形波(矩形脈衝；0.2秒)與不施加(2秒)的條件反覆施加。對藉由該施加而產生的暫態電流(transient current)的峰值電流(peak current)及峰值時間(peak time)進行測定。根據該些測定值與M.今井等人的論文第40頁的計算式(8)來獲得旋轉黏度的值。該計算所需的介電各向異性是使用下述介電各向異性的項中測定的值。
(8)光學各向異性(折射率各向異性；於25℃下測定； △n)
使用波長為589nm的光，利用在目鏡上安裝有偏光板的阿貝折射計來進行測定。將主稜鏡的表面向一個方向摩擦後，將試樣滴加至主稜鏡上。折射率(n∥)是在偏光的方向與摩擦的方向平行時進行測定。折射率(n⊥)是在偏光的方向與摩擦的方向垂直時進行測定。光學各向異性(△n)的值是根據式△n=n∥-n⊥來計算。
(9)介電各向異性(△ε；於25℃下測定)
介電各向異性的值是根據式△ε=ε∥-ε⊥來計算。介電常數(ε∥及ε⊥)是以如下方式測定。
1)介電常數(ε∥)的測定：於經充分洗滌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，於150℃下加熱1小時。於兩塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為4μm的VA元件中放入試樣，利用以紫外線硬化的黏接劑將該元件密封。對該元件施加正弦波(0.5V，1kHz)，2秒後測定液晶分子的長軸方向上的介電常數(ε∥)。
2)介電常數(ε⊥)的測定：於經充分洗滌的玻璃基板上塗佈聚醯亞胺溶液。將該玻璃基板進行煅燒後，對所得的配向膜進行摩擦處理。於兩塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為9μm且扭轉角為80度的TN元件中放入試樣。對該元件施加正弦波(0.5V，1kHz)，2秒後測定液晶分子的短軸方向上的介電常數(ε⊥)。
(10)彈性常數(K11及K33；於25℃下測定；pN)
測定時使用東陽特克尼卡(Toyo Technica)股份有限公司製造的EC-1型彈性常數測定器。於兩塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為20μm的垂直配向元件中放入試樣。對該元件施加20伏特至0伏特的電荷，測定靜電電容以及施加電壓。使用「液晶裝置手冊」(日刊工業新聞社)第75頁的式(2.98)、式(2.101)，將靜電電容(C)及施加電壓(V)的值進行擬合，根據式(2.100)來獲得彈性常數的值。
(11)臨限電壓(Vth；於25℃下測定；V)
測定時使用大塚電子股份有限公司製造的LCD5100型亮度計。光源為鹵素燈。於兩塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為4μm且摩擦方向為反平行的正常顯黑模式(normally black mode)的VA元件中放入試樣，利用以紫外線硬化的黏接劑將該元件密封。對該元件施加的電壓(60Hz、矩形波)是以0.02V為單位，自0V階段性地增加至20V。此時，自垂直方向對元件照射光，測定透射元件的光量。製成當該光量達到最大時透射率為100%，且當該光量為最小時透射率為0%的電壓-透射率曲線。臨限電壓是透射率達到10%時的電壓。
(12)電壓保持率(VHR-1；於25℃下測定；%)
用於測定的TN元件具有聚醯亞胺配向膜，而且兩塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為5μm。該元件在放入試樣後，利用以紫外線硬化的黏接劑進行密封。對該TN元件施加脈衝電壓(5V、60微秒)來充電。利用高速電壓計，在16.7毫秒之間測定所衰減 的電壓，求出單位週期中的電壓曲線與橫軸之間的面積A。面積B為未衰減時的面積。電壓保持率是面積A相對於面積B的百分率。
(13)電壓保持率(VHR-2；於80℃下測定；%)
用於測定的TN元件具有聚醯亞胺配向膜，而且兩塊玻璃基板的間隔(單元間隙)為5μm。該元件在放入試樣後，利用以紫外線硬化的黏接劑進行密封。對該TN元件施加脈衝電壓(5V、60微秒)來充電。利用高速電壓計，在16.7毫秒之間測定所衰減的電壓，求出單位週期中的電壓曲線與橫軸之間的面積A。面積B為未衰減時的面積。電壓保持率為面積A相對於面積B的百分率。
原料
索爾米克斯(solmix)A-11(注冊商標)為乙醇(85.5重量%)、甲醇(13.4重量%)及異丙醇(1.1重量%)的混合物，自日本醇銷售(股)獲取。
[實施例1]
化合物(No.18)的合成
Figure 105104524-A0305-02-0058-53
第1步驟
於氮氣環境下，向反應器中加入化合物(S-1)(40g)以及四氫呋喃(tetrahydrofuran，THF)(300ml)，冷卻至-74℃。向其中滴加第二丁基鋰(1M；正己烷、環己烷溶液；313ml)，進而攪拌2小時。繼而添加硫粉末(11.8g)，一邊恢復至25℃一邊攪拌2小時。向其中添加溴代乙醛縮二乙醇(84g)，回流2小時。將反應混合物注入至水中，利用甲苯進行萃取。將有機層以水進行洗滌，以無水硫酸鎂加以乾燥。將該溶液於減壓下進行濃縮，利用矽膠層析法(甲苯)將殘渣純化，獲得化合物(S-2)(31g)。
第2步驟
於氮氣環境下，向反應器中加入化合物(S-2)(31g)、多磷酸(150g)以及甲苯(250ml)，加熱回流3小時。將反應混合物注入至水中，利用甲苯進行萃取。將有機層以水進行洗滌，以無水硫酸鎂加以乾燥。將該溶液於減壓下進行濃縮，利用矽膠層析法(容積比，甲苯：庚烷=2：3)將殘渣純化，獲得化合物(S-3)(12.9g)。
第3步驟
於氮氣環境下，向反應器中加入化合物(S-3)(6g)以及THF(100ml)，冷卻至-74℃。向其中滴加LDA(1M；正己烷、THF溶液；37ml)，進而攪拌2小時。繼而添加化合物(S-4)(6g)，一邊恢復至25℃一邊攪拌2小時。將反應混合物注入至水中，利用甲苯進行萃取。將有機層以水進行洗滌，以無水硫酸鎂加以乾燥，獲得化合物(S-5)。其後，利用如上所述的流程中的公知方 法，添加對甲苯磺酸而進行脫水反應，製成化合物(S-6)，以鈀碳進行氫化反應以及純化，獲得化合物(No.18)(1.7g)。此外，只要參考WO 2009150966等中記載的實施例，則可容易地實施此處進行的脫水以及氫化反應。
1H-NMR(δ ppm；CDCl3)：7.32(d,1H),7.03(t,1H),6.91(d,1H),4.17(q,2H),2.78(tt,1H),2.12(dd,2H),1.88(dd,2H),1.60-1.20(m,10H),0.91(t,3H).
化合物(No.18)的物性如下所述。轉變溫度：C 68.4 N 86.0 I.TNI=83.9℃；△n=0.153；△ε=-3.12；η=31.2mPa．s.
[實施例2]
化合物(No.41)的合成
藉由在實施例1中，代替化合物(S-4)而使用化合物(S-7)，來獲得化合物(No.41)。
Figure 105104524-A0305-02-0060-54
1H-NMR(δ ppm；CDCl3)：7.32(d,1H),7.02(t,1H),6.99(d,1H),4.16(q,2H),2.75(tt,1H),2.13(dd,2H),1.85(d,2H),1.74(t,4H),1.60-1.20(m,18H),0.88(t,3H).
化合物(No.41)的物性如下所述。轉變溫度：C 95.3 N 260.7 I.TNI=210.6℃；△n=0.167；△ε=-3.29；η=53.4mPa．s.
[實施例3]
化合物(No.43)的合成
Figure 105104524-A0305-02-0061-55
第1步驟
於氮氣環境下，向反應器中加入化合物(S-3)(3g)以及THF(100ml)，冷卻至-74℃。於-74℃至-70℃的溫度範圍內，向其中滴加二異丙胺鋰(Lithium diisopropylamide)(1M；正己烷溶液；18.34ml)，進而攪拌2小時。繼而於-75℃至-70℃的溫度範圍內，滴加硼酸三異丁酯(4.02g)的THF(10ml)溶液，一邊恢復至25℃一邊攪拌8小時。將反應混合物注入至鹽酸水溶液中，利用乙酸乙酯進行萃取。將一起產生的有機層以水、飽和碳酸氫鈉、以及水進行洗滌，以無水硫酸鎂加以乾燥。將該溶液於減壓下進行濃縮，獲得化合物(S-8)(1.9g)。
第2步驟
使化合物(S-8)(1.3g)及化合物(S-9)(1.8g)溶解於甲苯中，添加水、乙醇、Pd(PPh3)4(0.6g)、四正丁基溴化銨(tetra-n-butyl ammonium bromide，TBAB)(0.17g)以及碳酸鉀(2.2g)，加熱回流6小時。反應結束後利用甲苯進行萃取，以水 進行洗滌後，以無水硫酸鎂加以乾燥，進行減壓濃縮而獲得淡茶色固體。將該固體溶解於溶液中，利用矽膠管柱層析法(以容量比計，庚烷：甲苯=3：2)、以及再結晶(乙醇)進行處理，以無色結晶的形式獲得化合物(No.43)(1.5g)。
1H-NMR(δ ppm；CDCl3)：7.73(d,2H),7.64(d,2H),7.55(d,2H),7.48(d,1H),7.44(d,1H),7.27(d,2H),7.07(t,1H),4.20(q,2H),2.63(t,2H),1.69(sex,2H),1.47(t,3H),0.98(t,3H).
化合物(No.43)的物性如下所述。轉變溫度：C 205.9 S 265.6 N 295.5 I.TNI=224.6℃；△n=0.587；△ε=-5.47；η=109.6mPa．s.此外，測定試樣是由1重量%的化合物(No.43)及99重量%的母液晶(i)而製備。
[實施例4]
化合物(No.9)的合成
藉由在實施例3中，代替化合物(S-9)而使用化合物(S-10)，來獲得化合物(No.9)。
Figure 105104524-A0305-02-0062-56
1H-NMR(δ ppm；CDCl3)：7.59(d,2H),7.43(d,1H),7.41(d,1H),7.23(d,2H),7.07(t,1H),4.20(q,2H),2.62(t,2H),1.67(sex,2H),1.47(t,3H),0.97(t,3H).
化合物(No.9)的物性如下所述。轉變溫度：C 89.5 N 99.4 I.TNI=101.9℃；△n=0.287；△ε=-3.83；η=38.8mPa．s.
[實施例5]
化合物(No.25)的合成
Figure 105104524-A0305-02-0063-57
第1步驟
於氮氣環境下，向反應器中加入化合物(S-3)(3g)以及THF(100ml)，冷卻至-74℃。於-74℃至-70℃的溫度範圍內，向其中滴加二異丙胺鋰(1M；正己烷溶液；16.82ml)，進而攪拌2小時。繼而於-75℃至-70℃的溫度範圍內，滴加化合物(S-11)(4.99g)的THF(10ml)溶液，一邊恢復至25℃一邊攪拌8小時。將反應混合物注入至水中，利用甲苯進行萃取，以水進行洗滌後，以無水硫酸鎂加以乾燥，進行減壓濃縮而獲得淡茶色固體。利用矽膠管柱層析法(以容量比計，庚烷：甲苯=3：1)、以及再結晶(乙醇)對其進行處理，以無色結晶的形式獲得化合物(No.25)(3.15g)。
1H-NMR(δ ppm；CDCl3)：7.28(d,1H),7.02(t,1H),6.89(d,1H),4.16(q,2H),2.87(t,2H),1.79(d,2H),1.73(d,2H),1.62(q, 2H),1.44(t,3H),1.35-0.79(m,10H),0.88(t,3H).
化合物(No.25)的物性如下所述。轉變溫度：C 88.2 I.TNI=59.9℃；△n=0.133；△ε=-3.16；η=38.7mPa．s.
[實施例6]
化合物(No.105)的合成
Figure 105104524-A0305-02-0064-58
第1步驟
於氮氣環境下，向反應器中加入化合物(S-12)(22.9g)、化合物(S-13)(10.0g)、碳酸鉀(K2CO3；18.5g)、以及DMF(150ml)，於100℃下攪拌2小時。將反應混合物冷卻至25℃後，濾取析出物，並將濾液濃縮。利用矽膠層析法(庚烷)將殘渣純化，進而利用自乙醇的再結晶進行純化，獲得化合物(S-14)(23.0g)。
第2步驟
於氮氣環境下，量取化合物(S-14)(10g)以及THF(100ml)於反應器中，冷卻至-74℃。向其中滴加第二丁基鋰(1M；正己烷、環己烷溶液；33ml)，進而攪拌2小時。繼而添加硫粉末(1.25g)，一邊恢復至25℃一邊攪拌2小時。向其中添加溴代乙醛縮二 乙醇(8.89g)，回流2小時。將反應混合物注入至水中，利用甲苯進行萃取。將有機層以水進行洗滌，以無水硫酸鎂加以乾燥。將該溶液於減壓下進行濃縮，利用矽膠層析法(甲苯)將殘渣純化，獲得化合物(S-15)(7.8g)。
第3步驟
於氮氣環境下，量取化合物(S-15)(7.7g)、多磷酸(20g)以及甲苯(150ml)於反應器中，加熱回流3小時。將反應混合物注入至水中，利用甲苯進行萃取。將有機層以水進行洗滌，以無水硫酸鎂加以乾燥。將該溶液於減壓下進行濃縮，利用矽膠層析法(容積比，甲苯：庚烷=2：3)將殘渣純化，獲得化合物(S-16)(3.9g)。
第4步驟
於氮氣環境下，向反應器中加入化合物(S-16)(3.9g)以及THF(100ml)，冷卻至-74℃。於-74℃至-70℃的溫度範圍內，向其中滴加二異丙胺鋰(LDA、1M；正己烷溶液；16.82ml)，進而攪拌2小時。繼而於-75℃至-70℃的溫度範圍內，滴加碘丙烷(2.4g)的THF(10ml)溶液，一邊恢復至25℃一邊攪拌8小時。將反應混合物注入至水中，利用甲苯進行萃取，以水進行洗滌後，以無水硫酸鎂加以乾燥，進行減壓濃縮而獲得淡茶色固體。利用矽膠管柱層析法(以容量比計，庚烷：甲苯=4：1)、以及再結晶(乙醇)對其進行處理，以無色結晶的形式獲得化合物(No.105)(2.7g)。
1H-NMR(δ ppm；CDCl3)：7.31(d,1H),7.01(t,1H),6.90(d,1H),3.88(d,2H),2.83(t,2H),1.95(br,2H),1.79-1.69(m,9H),1.30(sex,2H),1.2-0.8(m,13H),1.00(t,3H),0.88(t,3H).
化合物(No.105)的物性如下所述。轉變溫度：C 74.0 N 171.2 I.TNI=145℃；△n=0.127；△ε=-2.0；η=51.4mPa．s.
[實施例7]
化合物(No.8)的合成
在實施例1的第1步驟以及第2步驟中，代替化合物(S-1)而使用化合物(S-17)來合成化合物(S-18)，在實施例3中，代替化合物(S-9)而使用化合物(S-10)，代替化合物(S-3)而使用化合物(S-18)，藉此獲得化合物(No.8)。
Figure 105104524-A0305-02-0066-59
1H-NMR(δ ppm；CDCl3)：7.62(d,2H),7.45(s,1H),7.45(d,1H),7.24(d,2H),7.15(t,1H),2.72(t,2H),2.62(t,2H),1.68(sex,2H),1.67(sex,2H),0.98(t,3H),0.97(t,3H).
化合物(No.8)的物性如下所述。轉變溫度：C 56.6 S 62.0 N 66.5 I.TNI=65.0℃；△n=0.260；△ε=-0.7；η=40.8mPa．s.
[實施例8]
化合物(No.56)的合成
藉由在實施例3中，代替化合物(S-9)而使用化合物(S-19)，來獲得化合物(No.56)。
Figure 105104524-A0305-02-0067-60
1H-NMR(δ ppm；CDCl3)：7.70(t,1H),7.67(dd,1H),7.54(d,2H),7.48(d,1H),7.43(dd,1H),7.41(dd,1H),7.27(d,2H),7.09(t,1H),4.21(q,2H),2.64(t,2H),1.69(sex,2H),1.47(t,3H),0.98(t,3H).
化合物(No.56)的物性如下所述。轉變溫度：C 111.2 N 263.3 I.TNI=201.7℃；△n=0.364；△ε=-3.80；η=66.4mPa．s.
[實施例9]
化合物(No.241)的合成
藉由在實施例3中，代替化合物(S-9)而使用化合物(S-19)，來獲得化合物(No.241)。
Figure 105104524-A0305-02-0067-61
1H-NMR(δ ppm；CDCl3)：7.70(t,1H),7.67(dd,1H),7.53(d,2H),7.48(d,1H),7.43(dd,1H),7.40(dd,1H),7.27(d,2H),7.09(t,1H),4.21(q,2H),2.65(t,2H),1.66(quint,2H),1.47(t,3H),1.40-1.30(m,4H),0.91(t,3H).
化合物(No.241)的物性如下所述。轉變溫度：C 110.3 N 249.9 I.TNI=192.7℃；△n=0.357；△ε=-3.70；η=61.7mPa．s.
[實施例10]
化合物(No.242)的合成
藉由在實施例3中，代替化合物(S-9)而使用化合物(S-20)，來獲得化合物(No.242)。
Figure 105104524-A0305-02-0068-62
1H-NMR(δ ppm；CDCl3)：7.69(t,1H),7.66(dd,1H),7.54(d,2H),7.47(d,1H),7.40(dd,1H),7.37(dd,1H),7.09(t,1H),6.98(d,2H),4.21(q,2H),4.01(t,2H),2.64(t,2H),1.80(quint,2H),1.51(sex,2H),1.48(t,3H),0.99(t,3H).
化合物(No.242)的物性如下所述。轉變溫度：C 128.5 N 281.3 I.TNI=209.7℃；△n=0.377；△ε=-3.86；η=76.7mPa．s.
[實施例11]
化合物(No.244)的合成
藉由在實施例3中，代替化合物(S-9)而使用化合物(S-21)，來獲得化合物(No.244)。
Figure 105104524-A0305-02-0069-63
1H-NMR(δ ppm；CDCl3)：7.69(t,1H),7.66(dd,1H),7.47(d,1H),7.40(dd,1H),7.37(dd,1H),7.09(t,1H),4.21(q,2H),4.01(t,2H),2.64(t,2H),1.69(sex,2H),1.47(t,3H),0.98(t,3H).
化合物(No.244)的物性如下所述。轉變溫度：C 56.6 N 68.6 I.TNI=88.4℃；△n=0.250；△ε=-3.89；η=37.4mPa．s.
[實施例12]
化合物(No.14)的合成
藉由在實施例3中，代替化合物(S-9)而使用化合物(S-22)，來獲得化合物(No.14)。
Figure 105104524-A0305-02-0069-64
1H-NMR(δ ppm；CDCl3)：7.54(dd,1H),7.46(d,1H),7.29(td,1H),7.08(t,1H),6.78(td,1H),4.21(q,2H),4.16(q,2H),1.47(t,3H),1.46(t,3H).
化合物(No.14)的物性如下所述。轉變溫度：C 140.4 I.TNI=154.3℃；△n=0.387；△ε=-10.46；η=69.6mPa．s.
[實施例13]
化合物(No.243)的合成
藉由在實施例3中，代替化合物(S-9)而使用化合物(S-23)，來獲得化合物(No.243)。此外，化合物(S-23)可利用日本專利特開2010-270074號公報的實施例中記載的方法等來合成。
Figure 105104524-A0305-02-0070-65
1H-NMR(δ ppm；CDCl3)：7.54(dd,1H),7.46(d,1H),7.29(td,1H),7.08(t,1H),6.77(td,1H),4.21(q,2H),3.87(d,2H),1.92(d,2H),1.85-1.75(m,3H),1.47(t,3H),1.35-0.91(m,10H),0.88(t,3H).
化合物(No.243)的物性如下所述。轉變溫度：C 118.4 N 209.5 I.TNI=190.3℃；△n=0.267；△ε=-3.69；η=79.4mPa．s.
[實施例14]
化合物(No.247)的合成
藉由在實施例3中，代替化合物(S-9)而使用化合物(S-24)，來獲得化合物(No.247)。此外，化合物(S-24)為市售品。
Figure 105104524-A0305-02-0071-66
1H-NMR(δ ppm；CDCl3)：7.56(d,1H),7.51(d,1H),7.28(d,2H),7.13(t,1H),6.98(t,2H),4.23(q,2H),1.40(t,3H).
化合物(No.247)的物性如下所述。轉變溫度：C 153.6 I.TNI=111.7℃；△n=0.337；△ε=-0.98；η=77.5mPa．s.
[實施例15]
化合物(No.249)的合成
藉由在實施例3中，代替化合物(S-9)而使用化合物(S-25)，來獲得化合物(No.249)。
Figure 105104524-A0305-02-0071-67
1H-NMR(δ ppm；CDCl3)：7.69(t,1H),7.67(dd,1H),7.52(d,2H),7.47(d,1H),7.42(dd,1H),7.40(dd,1H),7.27(d,2H),7.08(t,1H),4.21(q,2H),2.66(t,2H),1.65(quint,2H),1.48(t,3H),1.37(sex,2H),0.95(t,3H).
化合物(No.249)的物性如下所述。轉變溫度：C 102.24 N 249.2 I.TNI=194.4℃；△n=0.350；△ε=-2.6；η=62.2mPa．s.
可利用與實施例1~實施例7中記載的合成方法相同的 方法，來合成以下所示的化合物(No.1)~化合物(No.240)。
Figure 105104524-A0305-02-0072-68
Figure 105104524-A0305-02-0073-69
Figure 105104524-A0305-02-0074-70
Figure 105104524-A0305-02-0075-71
Figure 105104524-A0305-02-0076-72
Figure 105104524-A0305-02-0077-73
Figure 105104524-A0305-02-0078-74
Figure 105104524-A0305-02-0079-75
Figure 105104524-A0305-02-0080-76
Figure 105104524-A0305-02-0081-78
Figure 105104524-A0305-02-0082-80
Figure 105104524-A0305-02-0083-79
[比較例1]
合成與專利文獻1的實施例中記載的化合物類似的比較化合物(C-1)，該比較化合物(C-1)與化合物(No.9)相比較，6位的環氧基轉移至5位，進而於6位上導入有氟。
比較化合物(C-1)的合成
Figure 105104524-A0305-02-0084-81
在實施例1的第1步驟~第3步驟中，代替化合物(S-1)而使用化合物(S-19)來合成化合物(S-20)以及化合物(S-21)，在實施例3的第1步驟以及第2步驟中，代替化合物(S-3)而使用化合物(S-21)，以及代替化合物(S-9)而使用化合物(S-10)，藉此合成化合物(C-1)。
1H-NMR(δ ppm；CDCl3)：7.58(d,2H),7.37(d,1H),7.24(d,2H),7.05(d,1H),4.16(q,2H),2.62(t,2H),1.67(sex,2H),1.50(t,3H),0.96(t,3H).
化合物(C-1)的物性如下所述。轉變溫度：C 86.5 I.TNI=41.0℃；△n=0.214；△ε=-3.0；η=112.7mPa．s.
若將該化合物(C-1)與本發明的化合物(No.9)進行比較，則本發明的化合物(No.9)顯示出負的大介電各向異性(△ε=-3.83)，顯示出高上限溫度(TNI=101)，顯示出小的黏度(η=38.8)，顯示出大的光學各向異性(△n=0.287)。
1-2. 組成物(1)的實施例
藉由實施例，對本發明的液晶組成物(1)進行詳細說明。實 施例中的化合物是基於下述表的定義，由記號來表示。表1中，與1,4-伸環己基有關的立體構型為反式。實施例中位於記號後的括弧內的編號與化合物的編號相對應。(-)的記號是指其他液晶性化合物。液晶性化合物的比例(百分率)是基於液晶組成物的總重量的重量百分率(重量%)。最後，總結組成物的物性值。依據先前記載的方法來測定物性，並不對測定值進行外推，而是直接記載。
Figure 105104524-A0305-02-0086-83
[實施例8]
2O-bt(7F)H-3 (No.18) 5%
Figure 105104524-A0305-02-0087-84
NI=96.5℃；η=38.8mPa．s；△n=0.186；△ε=7.2.
[實施例9]
Figure 105104524-A0305-02-0087-85
Figure 105104524-A0305-02-0088-86
[實施例10]
Figure 105104524-A0305-02-0088-87
NI=83.4℃；η=25.4mPa．s；△n=0.117；△ε=5.4.
[實施例11]
Figure 105104524-A0305-02-0089-88
NI=120.2℃；η=21.6mPa．s；△n=0.094；△ε=3.5.
[實施例12]
Figure 105104524-A0305-02-0090-90
[實施例13]
Figure 105104524-A0305-02-0090-89
Figure 105104524-A0305-02-0091-91
NI=84.5℃；η=15.1mPa．s；△n=0.097；△ε=4.1.
[實施例14]
Figure 105104524-A0305-02-0091-92
Figure 105104524-A0305-02-0092-93
NI=80.3℃；η=21.9mPa．s；△n=0.112；△ε=8.0.
[實施例15]
Figure 105104524-A0305-02-0092-94
Figure 105104524-A0305-02-0093-95
[實施例16]
Figure 105104524-A0305-02-0093-96
[實施例17]
Figure 105104524-A0305-02-0094-97
[實施例18]
Figure 105104524-A0305-02-0094-98
Figure 105104524-A0305-02-0095-99
[實施例19]
Figure 105104524-A0305-02-0095-100
[實施例20]
Figure 105104524-A0305-02-0096-101
[實施例21]
Figure 105104524-A0305-02-0096-102
Figure 105104524-A0305-02-0097-103
NI=89.2℃；η=26.5mPa．s；△n=0.127；△ε=5.7.
[實施例22]
Figure 105104524-A0305-02-0097-104
Figure 105104524-A0305-02-0098-106
NI=89.0℃；η=16.2mPa．s；△n=0.102；△ε=4.4.
[實施例23]
Figure 105104524-A0305-02-0098-105
Figure 105104524-A0305-02-0099-107
NI=84.4℃；η=21.5mPa．s；△n=0.076；△ε=6.0.
[實施例24]
Figure 105104524-A0305-02-0099-108
NI=99.7℃；η=40.7mPa．s；△n=0.199；△ε=7.7.
[產業上之可利用性]
本發明的液晶性化合物具有對熱、光等的高穩定性、高透明點、液晶相的低下限溫度、小的黏度、適當的光學各向異性、大的負介電各向異性、適當的彈性常數、與其他液晶化合物的優異相容性。本發明的液晶組成物含有該化合物，且具有向列相的高上限溫度、向列相的低下限溫度、小的黏度、適當的光學各向異性、大的負介電各向異性、以及適當的彈性常數。該組成物關於至少兩種物性而具有適當的平衡。本發明的液晶顯示元件包含該組成物，且具有可使用元件的廣泛溫度範圍、短的響應時間、大的電壓保持率、低的臨限電壓、大的對比度比、以及長的壽命。因此，該元件可廣泛用於個人電腦、電視等的顯示器。

Claims (16)

  1. 一種化合物，其由式(1)所表示：
    Figure 105104524-A0305-02-0101-109
     式(1)中，R1及R2獨立地為鹵素、或者碳數1~20的直鏈烷基，所述烷基中，至少一個-CH2-可經-O-或者-S-所取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-所取代，該些基團中，至少一個氫可經鹵素所取代；其中，當R2為碳數1~20的直鏈烷基且所述烷基的至少一個-CH2-經-O-所取代時，為-OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、-OC5H11、-OC6H13、-OC7H15、-OC8H17、-OC9H19、-OC10H21、-OC11H23、-OC12H25、-OC13H27、-OC14H29、-CH2OCH3、-CH2OC2H5、-CH2OC3H7、-(CH2)2-OCH3、-(CH2)2-OC2H5、-(CH2)2-OC3H7、-(CH2)3-OCH3、-(CH2)4-OCH3或-(CH2)5-OCH3；環A1及環A2獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、2,6,7-三氧雜雙環[2.2.2]辛烷-1,4-二基、萘-2,6-二基、或者吡啶-2,5-二基，該些環上的至少一個氫可經鹵素所取代；Z1及Z2獨立地為單鍵或者碳數1至4的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-或者-COO-所取代，至少一個-(CH2)2- 可經-CH=CH-或者-C≡C-所取代，該些基團中，至少一個氫可經鹵素所取代；Z3為-O-、或者單鍵；L1為F、CF3或者CF2H；a及b獨立地為0、1、2、3、或者4，a及b的和為1以上且4以下，當a或者b為2以上時，任意的兩個環A1、任意的兩個環A2、任意的兩個Z1、或者任意的兩個Z2可相同，亦可不同；其中，當a為0且b為1時，R1為碳數1~20的直鏈烷基，所述烷基中，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-所取代，Z3為-O-。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的化合物，其為式(1-2)所表示的化合物：
    Figure 105104524-A0305-02-0102-110
     式(1-2)中，R1及R2獨立地為鹵素、或者碳數1~20的直鏈烷基，所述烷基中，至少一個-CH2-可經-O-或者-S-所取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-所取代，該些基團中，至少一個氫可經鹵素所取代；其中，當R2為碳數1~20的直鏈烷基且所述烷基的至少一個-CH2-經-O-所取代時，為-OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、-OC5H11、-OC6H13、-OC7H15、-OC8H17、-OC9H19、-OC10H21、-OC11H23、 -OC12H25、-OC13H27、-OC14H29、-CH2OCH3、-CH2OC2H5、-CH2OC3H7、-(CH2)2-OCH3、-(CH2)2-OC2H5、-(CH2)2-OC3H7、-(CH2)3-OCH3、-(CH2)4-OCH3或-(CH2)5-OCH3；環A1及環A2獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、2,6,7-三氧雜雙環[2.2.2]辛烷-1,4-二基、萘-2,6-二基、或者吡啶-2,5-二基，該些環上的至少一個氫可經鹵素所取代；Z1及Z2獨立地為單鍵或者碳數1至4的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-或者-COO-所取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-或者-C≡C-所取代，該些基團中，至少一個氫可經鹵素所取代；Z3為-O-、或者單鍵；a及b獨立地為0、1、2、3、或者4，a及b的和為1以上且4以下，當a或者b為2以上時，兩個環A1、兩個環A2、以及兩個Z1、兩個Z2可相同，亦可不同；其中，當a為0且b為1時，R1為碳數1~20的直鏈烷基，所述烷基中，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-所取代，Z3為-O-。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的化合物，其中如申請專利範圍第2項所述的式(1-2)中，R1及R2獨立地為氯、氟、碳數1~10的烷基、碳數2~9的烷氧基、碳數2~10的烯基、碳數1~10的聚氟烷基或者碳數1~9的聚氟烷基；環A1及環A2獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、至少 一個氫可經鹵素所取代的1,4-伸苯基、或者四氫吡喃-2,5-二基；Z1及Z2獨立地為單鍵、-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-(CH2)4-、-(CH2)2CF2O-、-(CH2)2OCF2-、-CF2O(CH2)2-、-OCF2(CH2)2-、-CH=CH-(CH2)2-、或者-(CH2)2-CH=CH-；a及b獨立地為0、1、2、3、或者4，a及b的和為1以上且4以下；其中，當a為0且b為1時，R1為碳數1~20的直鏈烷基，所述烷基中，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-所取代，Z3為-O-。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的化合物，其中式(1-2)中，a及b的和為1、2、或者3；R1及R2獨立地為氯、氟、碳數1~10的烷基、碳數2~9的烷氧基、碳數2~10的烯基、碳數1~10的聚氟烷基或者碳數1~9的聚氟烷基；環A1及環A2獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、至少一個氫可經鹵素所取代的1,4-伸苯基、或者四氫吡喃-2,5-二基；Z1及Z2獨立地為單鍵、-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-(CH2)4-、-(CH2)2CF2O-、-(CH2)2OCF2-、-CF2O(CH2)2-、-OCF2(CH2)2-、-CH=CH-(CH2)2-、或者-(CH2)2-CH=CH-；
    Figure 105104524-A0305-02-0105-112
     其中，當a為0且b為1時，R1為碳數1~20的直鏈烷基，所述烷基中，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-所取代，Z3為-O-。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的化合物，其是由式(1-2-1)~式(1-2-9)的任一者所表示：
    Figure 105104524-A0305-02-0105-113
     式(1-2-1)~式(1-2-9)中，R1及R2獨立地為氯、氟、碳數1~10的烷基、碳數2~9的烷氧基、碳數2~10的烯基、碳數1~10的聚氟烷基、或者碳數1~9的聚氟烷基；環A1、環A2、環A3及環A4獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、至少一個氫經鹵素所取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基； Z1、Z2、Z4、及Z5獨立地為單鍵、-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-(CH2)4-、-(CH2)2CF2O-、-(CH2)2OCF2-、-CF2O(CH2)2-、-OCF2(CH2)2-、-CH=CH-(CH2)2-、或者-(CH2)2-CH=CH-；其中，式(1-2-1)、式(1-2-5)及式(1-2-8)中，R1為碳數2~9的烷氧基。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的化合物，其中如申請專利範圍第5項所述的式(1-2-1)~式(1-2-9)中，R1及R2獨立地為氟、碳數1~10的烷基、碳數2~9的烷氧基、碳數2~10的烯基、或者碳數1~9的聚氟烷基；環A1、環A2、環A3、及環A4獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、至少一個氫可經鹵素所取代的1,4-伸苯基、或者四氫吡喃-2,5-二基；Z1、Z2、Z4、及Z5獨立地為單鍵、-(CH2)2-、-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、或者-OCH2-；其中，式(1-2-1)、式(1-2-5)及式(1-2-8)中，R1為碳數2~9的烷氧基。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的化合物，其是由式(1-2-4)、式(1-2-7)及式(1-2-9)的任一者所表示：
    Figure 105104524-A0305-02-0107-114
    Figure 105104524-A0305-02-0107-115
    Figure 105104524-A0305-02-0107-116
  8. 如申請專利範圍第6項所述的化合物，其是由式(1-2-1)、式(1-2-5)及式(1-2-8)的任一者所表示，且R1為碳數1~6的烷氧基，
    Figure 105104524-A0305-02-0107-117
    Figure 105104524-A0305-02-0107-118
    Figure 105104524-A0305-02-0107-119
  9. 一種液晶組成物，其含有至少一種如申請專利範圍第1項所述的化合物。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的液晶組成物，其更含有選自式(6)~式(12)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物，
    Figure 105104524-A0305-02-0108-121
    Figure 105104524-A0305-02-0108-122
    Figure 105104524-A0305-02-0108-123
    Figure 105104524-A0305-02-0108-124
    Figure 105104524-A0305-02-0108-125
    Figure 105104524-A0305-02-0108-126
     式(6)~式(12)中，R13為碳數1~10的烷基或者碳數2~10的烯基，所述烷基及 烯基中，至少一個-CH2-可經-O-所取代，至少一個氫可經氟所取代；R14為碳數1~10的烷基，所述烷基中，至少一個-CH2-可經-O-所取代，至少一個氫可經氟所取代；R15為氫、氟、碳數1~10的烷基、或者碳數2~10的烯基，所述烷基及烯基中，至少一個-CH2-可經-O-所取代，至少一個氫可經氟所取代；S11為氫或者甲基；X為-CF2-、-O-、或者-CHF-；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、至少一個氫可經氟所取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、或者十氫萘-2,6-二基；環D5及環D6獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、或者十氫萘-2,6-二基；Z15、Z16、Z17、及Z18獨立地為單鍵、-CH2CH2-、-COO-、-CH2O-、-OCF2-、或者-OCF2CH2CH2-；L15及L16獨立地為氟或者氯；j、k、m、n、p、q、r、及s獨立地為0或者1，k、m、n、及p的和為1或者2，q、r、及s的和為0、1、2、或者3，t為1、2、或者3。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的液晶組成物，其更含有選自式(13)~式(15)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物，
    Figure 105104524-A0305-02-0110-127
    Figure 105104524-A0305-02-0110-128
    Figure 105104524-A0305-02-0110-129
     式(13)~式(15)中，R16及R17獨立地為碳數1~10的烷基或者碳數2~10的烯基，所述烷基及烯基中，至少一個-CH2-可經-O-所取代，至少一個氫可經氟所取代；環E1、環E2、環E3、及環E4獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、2,5-二氟-1,4-伸苯基、或者嘧啶-2,5-二基；Z19、Z20、及Z21獨立地為單鍵、-CH2CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、或者-COO-。
  12. 如申請專利範圍第9項所述的液晶組成物，其更含有選自式(2)~式(4)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物：
    Figure 105104524-A0305-02-0111-131
    Figure 105104524-A0305-02-0111-132
     式(2)~式(4)中，R11為碳數1~10的烷基或者碳數2~10的烯基，所述烷基及烯基中，至少一個氫可經氟所取代，至少一個-CH2-可經-O-所取代；X11為氟、氯、-OCF3、-OCHF2、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCF2CHF2、或者-OCF2CHFCF3；環B1、環B2、及環B3獨立地為1,4-伸環己基、至少一個氫可經氟所取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或者嘧啶-2,5-二基；Z11、Z12、及Z13獨立地為單鍵、-CH2CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、或者-(CH2)4-；L11及L12獨立地為氫或者氟。
  13. 如申請專利範圍第9項所述的液晶組成物，其更含有至少一種光學活性化合物及/或可聚合的化合物。
  14. 如申請專利範圍第9項所述的液晶組成物，其更含有至少一種抗氧化劑及/或紫外線吸收劑。
  15. 一種液晶顯示元件，其含有如申請專利範圍第9項所述的液晶組成物。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的液晶顯示元件，其將如申請專利範圍第9項所述的液晶組成物內包於膠囊中。
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