TWI759568B - 聚合性極性化合物、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高的化學穩定性、高的使液晶分子配向的能力、於液晶組成物中的高的溶解度、且液晶顯示元件的電壓保持率大的極性化合物。解決該課題的手段為以下的式（1）所表示的化合物。例如，R1 為碳數1至15的烷基；環A1 ～環A5 獨立地為環己基或苯基；a、w、x、及y獨立地為1或2；b、d、e、v、及c獨立地為0或1；b、d、e、v、及c的和為1；Z1 ～Z4 獨立地為碳數1至6的伸烷基；Sp1 ～Sp3 、Sp5 ～Sp7 獨立地為碳數1至5的伸烷基；P1 ～P6 獨立地為式（1a）所表示的基；M1 及M2 為氫；R2 為甲基；P3 為式（1b）所表示的基；M3 及M4 為氫；Sp4 為碳數1至5的伸烷基；X1 為-OH。

Description

聚合性極性化合物、液晶組成物及液晶顯示元件
本發明是有關於一種具有聚合性基與極性基的化合物、液晶組成物及液晶顯示元件。更詳細而言，是有關於一種具有由至少一個環構成的液晶原(mesogen)部位、一個極性基、及多個聚合性基的化合物、包含該化合物且介電各向異性為正或負的液晶組成物、及包含該組成物的液晶顯示元件。
液晶顯示元件中，基於液晶分子的動作模式的分類為相變(phase change，PC)、扭轉向列(twisted nematic，TN)、超扭轉向列(super twisted nematic，STN)、電控雙折射(electrically controlled birefringence，ECB)、光學補償彎曲(optically compensated bend，OCB)、共面切換(in-plane switching，IPS)、垂直配向(vertical alignment，VA)、邊緣場切換(fringe field switching，FFS)、電場感應光反應配向(field-induced photo-reactive alignment，FPA)等模式。基於元件的驅動方式的分類為被動矩陣(passive matrix，PM)與主動矩陣(active matrix，AM)。PM被分類為靜態式(static)、多工式(multiplex)等，AM被分類為薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)、金屬-絕緣體-金屬(metal insulator metal，MIM)等。TFT的分類為非晶矽(amorphous silicon)及多晶矽(polycrystal silicon)。後者根據製造步驟而分類為高溫型與低溫型。基於光源的分類為利用自然光的反射型、利用背光的透過型、以及利用自然光與背光兩者的半透過型。
液晶顯示元件含有具有向列相的液晶組成物。該組成物具有適當的特性。藉由提高該組成物的特性，可獲得具有良好特性的AM元件。將兩種特性中的關聯匯總於下述表1中。基於市售的AM元件來對組成物的特性進一步進行說明。向列相的溫度範圍與元件可使用的溫度範圍相關聯。向列相的較佳的上限溫度為約70℃以上，而且向列相的較佳的下限溫度為約-10℃以下。組成物的黏度與元件的響應時間相關聯。為了以元件顯示動態影像(moving image)，較佳為響應時間短。理想為短於1毫秒的響應時間。因此，較佳為組成物的黏度小。更佳為低溫下的黏度小。
Figure 107143476-A0305-02-0004-1
組成物的光學各向異性與元件的對比度比相關聯。根據元件的模式，而需要光學各向異性大或光學各向異性小，即光學各向異性適當。組成物的光學各向異性(△n)與元件的單元間隙(d)的積(△n×d)被設計成使對比度比為最大。適當的積的值依存於動作模式的種類。該值於TN之類的模式的元件中為約0.45μm。該值於VA模式的元件中為約0.30μm至約0.40μm的範圍，於IPS模式或FFS模式的元件中為約0.20μm至約0.30μm的範圍。該些情況下，對單元間隙小的元件而言較佳為具有大的光學各向異性的組成物。組成物中的介電各向異性大有助於元件中的臨限電壓低、消耗電力小與對比度比大。因此，較佳為正或負的介電各向異性大。組成物中的比電阻大有助於元件中的電壓保持率大與對比度比大。因此，較佳為於初始階段中不僅於室溫下，而且於接近於向列相的上限溫度的溫度下亦具有大的比電阻的組成物。較佳為於長時間使用後，不僅於室溫下，而且於接近於向列相的上限溫度的溫度下亦具有大的比電阻的組成物。組成物對紫外線及熱的穩定性與元件的壽命相關聯。當該穩定性高時，元件的壽命長。此種特性對用於液晶投影儀、液晶電視等的AM元件而言較佳。
聚合物穩定配向(polymer sustained alignment，PSA)型的液晶顯示元件中，使用含有聚合物的液晶組成物。首先，將添加有少量聚合性化合物的組成物注入至元件中。繼而，一面對該元件的基板之間施加電壓，一面對組成物照射紫外線。聚合性 化合物進行聚合而於組成物中生成聚合物的網狀結構。此處，通常使用具有多個聚合性基的聚合性化合物。該組成物中，可利用聚合物來控制液晶分子的配向，故元件的響應時間縮短，圖像的殘像得到改善。具有TN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、FPA之類的模式的元件中可期待聚合物的此種效果。
通用的液晶顯示元件中，液晶分子的垂直配向可藉由聚醯亞胺配向膜達成。另一方面，作為不具有配向膜的液晶顯示元件，提出有將極性化合物添加至液晶組成物中而使液晶分子配向的模式。首先，將添加有少量極性化合物及少量聚合性化合物的組成物注入至元件中。此處，通常使用具有多個聚合性基的聚合性化合物。此處，藉由極性化合物的作用，將液晶分子配向。繼而，一面對該元件的基板之間施加電壓，一面對組成物照射紫外線。此處，聚合性化合物進行聚合，並使液晶分子的配向穩定化。該組成物中，可利用極性化合物及聚合物來控制液晶分子的配向，故元件的響應時間縮短，圖像的殘像得到改善。進而，不具有配向膜的元件中不需要形成配向膜的步驟。由於不存在配向膜，故藉由配向膜與組成物的相互作用，元件的電阻不會降低。具有TN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、FPA之類的模式的元件中可期待由極性化合物與聚合物的組合所產生的此種效果。
迄今為止，於並不具有配向膜的液晶顯示元件中，作為兼備極性化合物的作用與聚合性化合物的作用的化合物，已合成有具有聚合性的極性化合物。專利文獻1中，記載有具有多個極 性基與多個聚合性基的聚合性化合物(S-1)。
Figure 107143476-A0305-02-0007-2
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2017/047177號
[專利文獻2]國際公開第2016/129490號
[專利文獻3]國際公開第2014/090362號
[專利文獻4]國際公開第2014/094959號
[專利文獻5]國際公開第2013/004372號
[專利文獻6]國際公開第2012/104008號
[專利文獻7]國際公開第2012/038026號
[專利文獻8]日本專利特開昭50-35076號公報
本發明的第一課題為提供一種化合物，其具有高的化學穩定性、高的使液晶分子配向的能力、利用紫外線照射的高的聚合反應性、用於液晶顯示元件時的大的電壓保持率的至少一種，進而 具有於液晶組成物中的高的溶解度。
第二課題為提供一種液晶組成物，其包含該化合物，而且滿足向列相的上限溫度高、向列相的下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、正或負的介電各向異性大、比電阻大、對紫外線的穩定性高、對熱的穩定性高、彈性常數大等特性的至少一種。
第三課題為提供一種液晶顯示元件，其包含該組成物，而且具有可使用元件的溫度範圍廣、響應時間短、透過率高、電壓保持率大、臨限電壓低、對比度比大、壽命長、垂直配向性良好之類的特性的至少一種。
本發明是有關於式(1)所表示的化合物、包含該化合物的液晶組成物及包含該組成物的液晶顯示元件。
一種化合物，其由式(1)所表示；
Figure 107143476-A0305-02-0008-3
式(1)中，R1為氫或碳數1至15的烷基，該烷基中，至少一個-CH2-可經-O-或-S-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代， 該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；環A1、環A3、環A4、環A5、及環A2獨立地為環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環己烯基、苯基、2-萘基、十氫萘-2-基、1,2,3,4-四氫萘-2-基、1,2,3,4-四氫萘-6-基、四氫吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基、或吡啶-2-基，該些環中，至少一個氫可經氟、氯、碳數1至10的烷基、碳數2至10的烯基、碳數1至9的烷氧基、或碳數2至9的烯氧基取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；a、w、x、及y獨立地為0或1；b、d、e、v、及c獨立地為0、1、2、3、或4，且b、d、e、v、及c的和為1、2、3、或4；Z1、Z2、Z3、及Z4獨立地為單鍵或碳數1至6的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；Sp1、Sp5、Sp6、Sp7、Sp2、及Sp3獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；P1、P4、P5、P6、及P2獨立地為式(1a)所表示的基；[化3]
Figure 107143476-A0305-02-0010-4
式(1a)中，M1及M2獨立地為氫、氟、氯、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至5的烷基；R2為氫、碳數1至10的烷基、碳數1至9的烷氧基、碳數1至9的烷氧基烷基、碳數1至9的烷硫基、或碳數1至9的烷硫基烷基，該些基中，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；式(1)中，P3為式(1b)所表示的基；
Figure 107143476-A0305-02-0010-5
式(1b)中，Sp4為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個 -CH2-可經-O-、-NH-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；M3及M4獨立地為氫、氟、氯、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至5的烷基；X1為-OH、-NH2、-OR3、-N(R3)2、-COOH、-SH、或-Si(R3)3；-OR3、-N(R3)2、及-Si(R3)3中，R3為氫或碳數1至10的烷基，該烷基中，至少一個-CH2-可經-O-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代，於R3為多個的情況下，可分別相同亦可不同。
本發明的第一優點為提供一種化合物，其具有高的化學穩定性、高的使液晶分子配向的能力、利用紫外線照射的高的聚合反應性、用於液晶顯示元件時的大的電壓保持率的至少一種，進而具有於液晶組成物中的高的溶解度。
第二優點為提供一種液晶組成物，其包含該化合物，而且滿足向列相的上限溫度高、向列相的下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、正或負的介電各向異性大、比電阻大、對紫外線的穩定性高、對熱的穩定性高、彈性常數大等特性的至少一種。
第三優點為提供一種液晶顯示元件，其包含該組成物，而且具有可使用元件的溫度範圍廣、響應時間短、透過率高、電壓保 持率大、臨限電壓低、對比度比大、壽命長、垂直配向性良好之類的特性的至少一種。
以下，對本發明的實施形態進行詳細說明。以下的實施形態為本發明的實施形態的一例(代表例)，本發明並不限定於該些。另外，本發明可於不脫離其主旨的範圍內任意變更來實施。
本說明書中的用語的使用方法為如下所述。有時將「液晶性化合物」、「液晶組成物」及「液晶顯示元件」的用語分別簡稱為「化合物」、「組成物」及「元件」。「液晶性化合物」為具有向列相、層列相等液晶相的化合物、以及不具有液晶相但出於調節上限溫度、下限溫度、黏度、介電各向異性之類的組成物的物性的目的而添加的化合物的總稱。該化合物具有1,4-伸環己基或1,4-伸苯基之類的六員環，其分子結構為棒狀(rod like)。「液晶顯示元件」為液晶顯示面板及液晶顯示模組的總稱。「聚合性化合物」為出於使組成物中生成聚合物的目的而添加的化合物。具有烯基的液晶性化合物於其含有方面並非為聚合性。「極性化合物」藉由極性基與基板表面相互作用而輔助液晶分子進行排列。
液晶組成物是藉由將多種液晶性化合物混合來製備。出於進一步調整物性的目的而於該組成物中添加添加物。視需要添加聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑、光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩定劑、熱穩定劑、色素、及消泡 劑之類的添加物。液晶性化合物或添加物以此種順序混合。即便於添加有添加物的情況下，液晶性化合物的比例(含量)亦是由基於不含添加物的液晶組成物的重量的重量百分率(重量%)來表示。添加物的比例(添加量)是由基於不含添加物的液晶組成物的重量的重量百分率(重量%)來表示。即，液晶性化合物或添加物的比例是基於液晶性化合物的總重量而算出。有時亦使用重量百萬分率(ppm)。例外的是聚合起始劑及聚合抑制劑的比例是基於聚合性化合物的重量來表示。
「透明點」為液晶性化合物中的液晶相-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相-液晶相(層列相、向列相等)的轉變溫度。「向列相的上限溫度」為液晶性化合物與母液晶的混合物或液晶組成物中的向列相-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」。「提高介電各向異性」的表達於介電各向異性為正的組成物時，是指其值正向地增加，於介電各向異性為負的組成物時，是指其值負向地增加。「電壓保持率大」是指元件在初始階段不僅於室溫下，而且於接近於上限溫度的溫度下亦具有大的電壓保持率，而且於長時間使用後不僅於室溫下，而且於接近於上限溫度的溫度下亦具有大的電壓保持率。於組成物或元件中，有時於經時變化試驗(包含加速劣化試驗)的前後研究特性。
有時將式(1)所表示的化合物簡稱為「化合物(1)」。 化合物(1)是指式(1)所表示的一種化合物、兩種該化合物的混合物、或三種以上的該化合物的混合物。該規則亦適用於選自式(2)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物等。由圓形或六邊形包圍的A1、B1、C1等記號分別對應於環A1、環B1、環C1等。六邊形表示環己烷環或苯環之類的六員環或萘環之類的縮合環。橫切該圓形或六邊形的一邊的直線表示環上的任意的氫可經-Sp1-P1等基取代。c、d、e等下標表示經取代的基的數量。於下標為0時，不存在此種取代。「環A及環C獨立地為X、Y、或Z」的表達中，由於主語為多個，故使用「獨立地」。於主語為「環A」時，由於主語為單數，故不使用「獨立地」。
於化合物的化學式中，將末端基R11的記號用於多種化合物。於該些化合物中，任意的兩個R11所表示的兩個基可相同、或亦可不同。例如，有化合物(2)的R11為乙基，化合物(3)的R11為乙基的案例。亦有化合物(2)的R11為乙基，化合物(3)的R11為丙基的案例。該規則亦適用於R12、R13、Z11等記號。化合物(8)中，當i為2時，存在兩個環D1。該化合物中，兩個環D1所表示的兩個基可相同、或亦可不同。當i大於2時，亦適用於任意兩個環D1。該規則亦適用於其他記號。
「至少一個‘A’」的表達是指‘A’的數量為任意。「至少一個‘A’可經‘B’取代」的表達是指於‘A’的數量為一個時，‘A’的位置為任意，於‘A’的數量為兩個以上時，該些的位置亦可無限制地選擇。該規則亦適用於「至少一個‘A’經 ‘B’取代」的表達。「至少一個A可經B、C、或D取代」的表達是指包含至少一個A經B取代的情形、至少一個A經C取代的情形及至少一個A經D取代的情形，進而包含多個A經B、C、D的至少兩個取代的情形。例如，至少一個-CH2-(或-CH2CH2-)可經-O-(或-CH=CH-)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。再者，連續的兩個-CH2-經-O-取代而變成-O-O-的情況不佳。於烷基等中，甲基部分(-CH2-H)的-CH2-經-O-取代而變成-O-H的情況亦不佳。
有時使用「R11及R12獨立地為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基，該烷基及烯基中，至少一個-CH2-可經-O-取代，該些基中，至少一個氫可經氟取代」的表達。於該表達中，「該些基中」可如語句般進行解釋。該表達中，「該些基」是指烷基、烯基、烷氧基、烯氧基等。即，「該些基」表示「該些基中」的用語之前所記載的所有基。該常識性的解釋亦適用於「該些一價基中」或「該些二價基中」的用語。例如，「該些一價基」表示「該些一價基中」的用語之前所記載的所有基。
鹵素是指氟、氯、溴或碘。較佳的鹵素為氟或氯。進而佳的鹵素為氟。液晶性化合物中，烷基為直鏈狀或分支狀，不包含環狀烷基。直鏈狀烷基通常優於分支狀烷基。該些情況對於烷氧基、烯基等末端基亦相同。為了提高向列相的上限溫度，與1,4-伸環己基相關的立體構型是反式優於順式。2-氟-1,4-伸苯基是指下述的兩種二價基。化學式中，氟可為朝左(L)，亦可為朝右(R)。 該規則亦適用於四氫吡喃-2,5-二基之類的藉由自環去除兩個氫而生成的左右非對稱的二價基。
Figure 107143476-A0305-02-0016-6
本發明包含下述項等。
項1. 一種化合物，其由式(1)所表示；
Figure 107143476-A0305-02-0016-7
式(1)中，R1為氫或碳數1至15的烷基，該烷基中，至少一個-CH2-可經-O-或-S-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；環A1、環A3、環A4、環A5、及環A2獨立地為環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環己烯基、苯基、2-萘基、十氫萘-2-基、1,2,3,4-四氫萘-2-基、1,2,3,4-四氫萘-6-基、四氫吡喃 -2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基、或吡啶-2-基，該些環中，至少一個氫可經氟、氯、碳數1至10的烷基、碳數2至10的烯基、碳數1至9的烷氧基、或碳數2至9的烯氧基取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；a、w、x、及y獨立地為0或1；b、d、e、v、及c獨立地為0、1、2、3、或4，且b、d、e、v、及c的和為1、2、3、或4；Z1、Z2、Z3、及Z4獨立地為單鍵或碳數1至6的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；Sp1、Sp5、Sp6、Sp7、Sp2、及Sp3獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；P1、P4、P5、P6、及P2獨立地為式(1a)所表示的基；
Figure 107143476-A0305-02-0017-8
式(1a)中，M1及M2獨立地為氫、氟、氯、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至5的烷基；R2為氫、碳數1至10的烷基、碳數1至9的烷氧基、碳數1至9的烷氧基烷基、碳數1至9的烷硫基、或碳數1至9的烷硫基烷氧基，該些基中，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；式(1)中，P3為式(1b)所表示的基；
Figure 107143476-A0305-02-0018-9
式(1b)中，Sp4為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-NH-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；M3及M4獨立地為氫、氟、氯、碳數1至5的烷基、或者至 少一個氫經氟或氯取代的碳數1至5的烷基；X1為-OH、-NH2、-OR3、-N(R3)2、-COOH、-SH、或-Si(R3)3；-OR3、-N(R3)2、及-Si(R3)3中，R3為氫或碳數1至10的烷基，該烷基中，至少一個-CH2-可經-O-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代，於R3為多個的情況下，可分別相同亦可不同。
作為所述式(1)所表示的化合物的較佳態樣而示出下述項2~項7。
項2. 如項1所述的化合物，其中式(1)中，Z1、Z2、Z3、及Z4獨立地為單鍵、-(CH2)2-、-(CH2)4-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、或-CF=CF-。
項3. 如項1或項2所述的化合物，其中式(1)中，環A1、環A3、環A4、環A5、及環A2獨立地為環己基、環己烯基、苯基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基、或吡啶-2-基，該些環中，至少一個氫可經氟、氯、碳數1至10的烷基、碳數2至10的烯基、碳數1至9的烷氧基、或碳數2至9的烯氧基取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代。
項4. 如項1至項3中任一項所述的化合物，其是由式(1-1)至式(1-4)的任一者所表示；[化9]
Figure 107143476-A0305-02-0020-10
式(1-1)至式(1-4)中，R1為碳數1~15的烷基、碳數2~15的烯基、碳數1~14的烷氧基、碳數2~14的烯氧基、或碳數1~14的烷氧基烷基，該些基中，至少一個氫可經氟取代；環A1、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、萘-2,6-二基、四氫吡喃-2,5-二基、或1,3-二噁烷-2,5-二基，環A2為環己基、環己烯基、苯基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、或1,3-二噁烷-2-基，該些環中，至少一個氫可經氟、碳數1至10的烷基、碳數2至10的烯基、碳數1至9的烷氧基、或碳 數2至9的烯氧基取代，該些基中，至少一個氫可經氟取代；b、c、d、及e獨立地為0、1、或2，且b、c、d、及e的和為1或2；Z1、Z2、及Z3獨立地為單鍵、-(CH2)2-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、或-CF=CF-；Sp1、Sp2、Sp3、Sp5、及Sp6獨立地為單鍵或碳數1至7的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-COO-、或-OCO-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-取代，該些基中，至少一個氫可經氟取代；P1、P2、P4、及P5獨立地為式(1a)所表示的基；
Figure 107143476-A0305-02-0021-11
式(1a)中，M1及M2獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟取代的碳數1至5的烷基；R2為氫、碳數1至5的烷基、碳數1至4的烷氧基、碳數1至4的烷氧基烷基、碳數1至4的烷硫基、碳數1至4的烷硫基烷氧基，該些基中，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-取代，該些基 中，至少一個氫可經氟取代；式(1-1)至式(1-4)中，P3為式(1b)所表示的基；
Figure 107143476-A0305-02-0022-12
式(1b)中，Sp4為單鍵或碳數1至7的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-NH-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-取代，該些基中，至少一個氫可經氟取代；M3及M4獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟取代的碳數1至5的烷基；X1為-OH、-NH2、或-SH。
項5. 如項1至項4中任一項所述的化合物，其是由式(1-5)至式(1-16)的任一者所表示；[化12]
Figure 107143476-A0305-02-0023-14
[化13]
Figure 107143476-A0305-02-0024-16
式(1-5)至式(1-16)中，R1為碳數1~10的烷基、碳數2~10的烯基、或碳數1~9的烷氧基；環A1、環A2、及環A3獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、四氫吡喃-2,5-二基、或1,3-二噁烷-2,5-二基，該些環中，至少一個氫可經氟、碳數1至5的烷基、碳數2至5的烯基、或碳數1至4的烷氧基取代；Y1、Y2、及Y3獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、碳數2至5的烯基、或碳數1至4的烷氧基； Z1及Z2獨立地為單鍵、-(CH2)2-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2O-、或-OCH2-；Sp1、Sp2、Sp3、及Sp5獨立地為單鍵或碳數1至5的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-取代；R2為氫、碳數1至5的烷基、碳數1至4的烷氧基、碳數1至4的烷氧基烷基、碳數1至4的烷硫基、碳數1至4的烷硫基烷氧基；Sp4為單鍵或碳數1至5的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-NH-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-取代。
項6. 如項1至項5中任一項所述的化合物，其是由式(1-17)至式(1-39)的任一者所表示；[化14]
Figure 107143476-A0305-02-0026-17
[化15]
Figure 107143476-A0305-02-0027-18
Figure 107143476-A0305-02-0028-19
式(1-17)至式(1-39)中， R1為碳數1~10的烷基、碳數2~10的烯基、或碳數1~9的烷氧基；Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、及Y7獨立地為氫、氟、或碳數1至5的烷基；Z1、Z2及Z3獨立地為單鍵或-(CH2)2-；Sp1、Sp2、Sp3、Sp4、及Sp5獨立地為單鍵或碳數1至5的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-取代；R2為氫、碳數1至3的烷基、碳數1或2的烷氧基、碳數1或2的烷氧基烷基、碳數1或2的烷硫基、碳數1或2的烷硫基烷氧基。
項7. 如項1至項6中任一項所述的化合物，其是由式(1-40)至式(1-47)的任一者所表示；
Figure 107143476-A0305-02-0029-21
式(1-40)至式(1-47)中，R1為碳數1~10的烷基；Y1、Y2、Y3、及Y4獨立地為氫、氟、甲基、或乙基；Sp1、Sp2、Sp3、及Sp5獨立地為單鍵或碳數1至5的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-取代。
項8. 一種液晶組成物，其含有如項1至項7中任一項所述的化合物的至少一種。
項9. 如項8所述的液晶組成物，其進而含有選自式(2)至式(4)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物；
Figure 107143476-A0305-02-0030-22
式(2)至式(4)中，R11及R12獨立地為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基，該烷基及烯基中，至少一個-CH2-可經-O-取代，該些基中，至少一個氫可經氟取代；環B1、環B2、環B3、及環B4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、或嘧啶-2,5-二基；Z11、Z12、及Z13獨立地為單鍵、-COO-、-CH2CH2-、-CH=CH-、或-C≡C-。
項10. 如項8或項9所述的液晶組成物，其進而含有選自式(5)至式(7)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物；
Figure 107143476-A0305-02-0031-23
式(5)至式(7)中，R13為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基，該烷基及烯基中，至少一個-CH2-可經-O-取代，該些基中，至少一個氫可經氟取代；X11為氟、氯、-OCF3、-OCHF2、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCF2CHF2、或-OCF2CHFCF3；環C1、環C2、及環C3獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、至少一個氫經氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁 烷-2,5-二基、或嘧啶-2,5-二基；Z14、Z15、及Z16獨立地為單鍵、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CH=CH-、-C≡C-、或-(CH2)4-；L11及L12獨立地為氫或氟。
項11. 如項8至項10中任一項所述的液晶組成物，其進而含有至少一種式(8)所表示的化合物；
Figure 107143476-A0305-02-0032-24
式(8)中，R14為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基，該烷基及烯基中，至少一個-CH2-可經-O-取代，該些基中，至少一個氫可經氟取代；X12為-C≡N或-C≡C-C≡N；環D1為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、至少一個氫經氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或嘧啶-2,5-二基；Z17為單鍵、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、或-C≡C-； L13及L14獨立地為氫或氟；i為1、2、3、或4。
項12. 如項8至項11中任一項所述的液晶組成物，其進而含有選自式(11)至式(19)所表示的化合物的群組中的至少一種化合物；
Figure 107143476-A0305-02-0033-25
式(11)至式(19)中，R15、R16、及R17獨立地為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基，該烷基及烯基中，至少一個-CH2-可經-O-取代，該些基中，至少一個氫可經氟取代，而且R17可為氫或氟；環E1、環E2、環E3、及環E4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；環E5及環E6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、或十氫萘-2,6-二基；Z18、Z19、Z20、及Z21獨立地為單鍵、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2OCH2CH2-、或-OCF2CH2CH2-；L15及L16獨立地為氟或氯；S11為氫或甲基；X為-CHF-或-CF2-；j、k、m、n、p、q、r、及s獨立地為0或1，且k、m、n、及p的和為1或2，q、r、及s的和為0、1、2、或3，t為1、2、或3。
項13. 如項8至項12中任一項所述的液晶組成物，其進而含有式(20)所表示的聚合性化合物的至少一種化合物；[化22]
Figure 107143476-A0305-02-0035-26
式(20)中，環F及環I獨立地為環己基、環己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基、或吡啶-2-基，該些環中，至少一個氫可經鹵素、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至12的烷基取代；環G為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、菲-2,7-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基，該些環中，至少一個氫可經鹵素、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至12的烷基取代；Z22及Z23獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-、-C(CH3)=CH-、-CH=C(CH3)-、或-C(CH3)=C(CH3)-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；P11、P12、及P13獨立地為聚合性基； Sp11、Sp12、及Sp13獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；u為0、1、或2；f、g、及h獨立地為0、1、2、3、或4，而且f、g、及h的和為1以上。
項14. 如項13所述的液晶組成物，其中式(20)中，P11、P12、及P13獨立地為選自式(P-1)至式(P-5)所表示的聚合性基的群組中的基；
Figure 107143476-A0305-02-0036-27
式(P-1)至式(P-5)中，M11、M12、及M13獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至5的烷基。
項15. 如項13或項14所述的液晶組成物，其中式(20)所表示的聚合性化合物為選自式(20-1)至式(20-7)所表示的聚合性化合物的群組中的至少一種化合物；
Figure 107143476-A0305-02-0037-28
式(20-1)至式(20-7)中， L31、L32、L33、L34、L35、L36、L37、及L38獨立地為氫、氟、或甲基；Sp11、Sp12、及Sp13獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；P11、P12、及P13獨立地為選自式(P-1)至式(P-3)所表示的聚合性基的群組中的基，
Figure 107143476-A0305-02-0038-29
式(P-1)至式(P-3)中，M11、M12、及M13獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至5的烷基。
項16. 如項8至項15中任一項所述的液晶組成物，其進而含有與式(1)或以下的式(20)所表示的化合物不同的聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑、光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩定劑、熱穩定劑、及消泡劑的至少一種；
Figure 107143476-A0305-02-0039-30
式(20)中，環F及環I獨立地為環己基、環己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基、或吡啶-2-基，該些環中，至少一個氫可經鹵素、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至12的烷基取代；環G為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、菲-2,7-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基，該些環中，至少一個氫可經鹵素、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至12的烷基取代；Z22及Z23獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-、-C(CH3)=CH-、-CH=C(CH3)-、或-C(CH3)=C(CH3)-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代； P11、P12、及P13獨立地為聚合性基；Sp11、Sp12、及Sp13獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；u為0、1、或2；f、g、及h獨立地為0、1、2、3、或4，而且f、g、及h的和為1以上。
項17. 一種液晶顯示元件，其含有至少一種如項8至項16中任一項所述的液晶組成物。
本發明亦包括以下項。
項(a). 進而含有聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑、光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩定劑、熱穩定劑、消泡劑之類的添加物的至少兩種的所述液晶組成物。
項(b). 藉由在所述液晶組成物中添加與化合物(1)或化合物(20)不同的聚合性化合物而製備成的聚合性組成物。
項(c). 藉由在所述液晶組成物中添加化合物(1)與化合物(20)而製備成的聚合性組成物。
項(d). 藉由使聚合性組成物進行聚合而製備成的液晶複合體。
項(e). 含有該液晶複合體的聚合物穩定配向型的元件。
項(f). 藉由在所述液晶組成物中添加化合物(1)及化合 物(20)、以及與化合物(1)或化合物(20)不同的聚合性化合物而製備聚合性組成物，藉由使用所製備的聚合性組成物而製作的聚合物穩定配向型的元件。
依次對化合物(1)的態樣、化合物(1)的合成、液晶組成物及液晶顯示元件進行說明。
1.化合物(1)的態樣
作為本發明的一實施形態的化合物(1)的特徵在於：具有由至少一個環構成的液晶原部位、一個極性基、及多個聚合性基。化合物(1)由於極性基與玻璃(或金屬氧化物)的基板表面以非共價鍵結的方式進行相互作用，故有用。用途之一為液晶顯示元件中所使用的液晶組成物用添加物。化合物(1)是出於控制液晶分子的配向的目的而添加。此種添加物較佳為於密封於元件的條件下化學性穩定，且使液晶分子配向的能力高、用於液晶顯示元件時的電壓保持率大、進而於液晶組成物中的溶解度大。化合物(1)很大程度上滿足此種特性。
對化合物(1)的較佳例進行說明。化合物(1)中的R1、A1、Sp1、P1等記號的較佳例亦適用於化合物(1)的下位式。於化合物(1)中，可藉由將該些基的種類適當組合來任意地調整特性。化合物的特性不存在大的差異，故化合物(1)可包含較天然豐度的量更多的2H(氘)、13C等同位素。
[化27]
Figure 107143476-A0305-02-0042-31
式(1)中，R1為氫或碳數1至15的烷基，該烷基中，至少一個-CH2-可經-O-或-S-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代。
較佳的R1為碳數1~15的烷基、碳數2~15的烯基、碳數1~14的烷氧基、碳數2~14的烯氧基、或碳數1~14的烷氧基烷基，該些基中，至少一個氫可經氟取代。進而佳的R1為碳數1~10的烷基、碳數2~10的烯基、或碳數1~9的烷氧基。特佳的R1為碳數1~10的烷基。
於R1為碳數1~15的烷基、碳數1~14的烷氧基、或碳數1~14的烷氧基烷基時，化學穩定性高。於R1為碳數1~15的烷基、碳數2~15的烯基、或碳數2~14的烯氧基時，於液晶組成物中的溶解度大。於R1為碳數1~15的烷基時，使液晶分子配向的能力高。
式(1)中，環A1、環A3、環A4、環A5、及環A2獨立地為環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環己烯基、苯基、2-萘基、十氫萘-2-基、1,2,3,4-四氫萘-2-基、1,2,3,4-四氫萘-6-基、四氫吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基、或吡啶-2-基，該些環中，至少一個氫可經氟、氯、碳數1至10的烷基、碳數2 至10的烯基、碳數1至9的烷氧基、或碳數2至9的烯氧基取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代。
較佳的環A1、環A3、環A4、及環A5獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、四氫吡喃-2,5-二基、或1,3-二噁烷-2,5-二基，該些環中，至少一個氫可經氟、碳數1至10的烷基、碳數2至10的烯基、碳數1至9的烷氧基、或碳數2至9的烯氧基取代，該些基中，至少一個氫可經氟取代。進而佳為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、四氫吡喃-2,5-二基、或1,3-二噁烷-2,5-二基，該些環中，至少一個氫可經氟、碳數1至5的烷基、碳數2至5的烯基、或碳數1至4的烷氧基取代。特佳為1,4-伸環己基或1,4-伸苯基，該些環中，至少一個氫可經氟、或碳數1至5的烷基取代。
當環A1、環A3、環A4、及環A5獨立地為1,3-伸環戊基、1,4-伸環己基、1,4-伸環庚基、1,4-伸苯基、至少一個氫經氟取代的1,4-伸苯基、至少一個氫經碳數1至5的烷基取代的1,4-伸苯基、十氫萘-2,6-二基、或四氫吡喃-2,5-二基時，化學穩定性高。當環A1、環A3、環A4、及環A5獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、至少一個氫經氟取代的1,4-伸苯基、至少一個氫經碳數1至5的烷基取代的1,4-伸苯基、或至少一個氫經碳數2至5的烯基取代的1,4-伸苯基時，於液晶組成物中的溶解度大。當環A1、環A3、環A4、及環A5獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、至少一個氫經碳數1至2的烷基取代的1,4-伸苯基 時，使液晶分子配向的能力高。當環A1為1,4-伸苯基、至少一個氫經碳數1至5的烷基取代的1,4-伸苯基、至少一個氫經碳數1至4的烷氧基取代的1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基時，利用紫外線照射的聚合反應性高。
較佳的環A2為環己基、環己烯基、苯基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基、或吡啶-2-基，該些環中，至少一個氫可經氟、碳數1至10的烷基、碳數2至10的烯基、碳數1至9的烷氧基、或碳數2至9的烯氧基取代，該些基中，至少一個氫可經氟取代。進而佳的環A2為環己基、環己烯基、苯基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、或1,3-二噁烷-2-基，該些環中，至少一個氫可經氟、碳數1至5的烷基、碳數2至5的烯基、或碳數1至4的烷氧基取代。特佳的環A2為環己基或苯基，該些環中，至少一個氫可經氟、或碳數1至5的烷基取代。
當環A2為環己基、苯基、至少一個氫經氟取代的苯基、至少一個氫經碳數1至5的烷基取代的苯基、四氫萘-2-基、四氫吡喃-2-基時，化學穩定性高。當環A2為環己基、環己烯基、苯基、至少一個氫經氟取代的苯基、至少一個氫經碳數1至5的烷基取代的苯基、或至少一個氫經碳數2至5的烯基取代的苯基時，於液晶組成物中的溶解度大。當環A2為環己基、苯基、至少一個氫經碳數1至2的烷基取代的苯基時，使液晶分子配向的能力高。當環A2為苯基、至少一個氫經碳數1至5的烷基取代的苯基、至少一個氫經碳數1至4的烷氧基取代的苯基、2-萘基、嘧啶-2-基、 或吡啶-2-基時，利用紫外線照射的聚合反應性高。
式(1)中，a、w、x、及y獨立地為0或1。較佳的a、w、x、及y的和為0、1、2、或3。進而佳的a、w、x、及y的和為0、1、或2。特佳的a、w、x、及y的和為1或2。
當a、w、x、及y的和為0時，於液晶組成物中的溶解度大。當a、w、x、及y的和為3或4時，使液晶分子配向的能力高。當a、w、x、及y的和為1或2時，於液晶組成物中的溶解度大、使液晶分子配向的能力高、且利用紫外線照射的聚合反應性高。
式(1)中，b、d、e、v、及c獨立地為0、1、2、3、或4，且b、d、e、v、及c的和為1、2、3、或4。較佳的b、d、e、v、及c獨立地為0、1、或2，且較佳的b、d、e、v、及c的和為1、2、或3。進而佳的b、d、e、v、及c的和為1或2。特佳的b、d、e、v、及c的和為1。
當b、d、e、及v的和為0且c為1時，於液晶組成物中的溶解度大、使液晶分子配向的能力高。當b、d、e、及v的和為1且c為0時，於液晶組成物中的溶解度大。當b、d、e、v、及c的和為2、3、或4時，利用紫外線照射的聚合反應性高。
式(1)中，Z1、Z2、Z3、及Z4獨立地為單鍵或碳數1至6的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代。
較佳的Z1、Z2、Z3、及Z4獨立地為單鍵、-(CH2)2-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、或-CF=CF-。進而佳的Z1為單鍵、或-(CH2)2-。特佳的Z1、Z2、Z3、及Z4獨立地為單鍵。
當Z1、Z2、Z3、及Z4獨立地為單鍵時，化學穩定性高。當Z1、Z2、Z3、及Z4獨立地為單鍵、-(CH2)2-、-CF2O-、或-OCF2-時，於液晶組成物中的溶解度大。當Z1、Z2、Z3、及Z4獨立地為單鍵或-(CH2)2-時，使液晶分子配向的能力高。當Z1、Z2、Z3、及Z4獨立地為單鍵、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-時，利用紫外線照射的聚合反應性高。
式(1)中，Sp1、Sp5、Sp6、Sp7、Sp2、及Sp3獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代。
較佳的Sp1、Sp5、Sp6、Sp7、Sp2、及Sp3獨立地為單鍵或碳數1至7的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-COO-、或-OCO-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-取代，該些基中，至少一個氫可經氟取代。進而佳的Sp1、Sp5、Sp6、Sp7、Sp2、及Sp3獨立地為單鍵或碳數1至5的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-NH-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-取代。特佳的Sp1、Sp5、Sp6、Sp7、 Sp2、及Sp3獨立地為單鍵或碳數1至5的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-取代。
當Sp1、Sp5、Sp6、Sp7、Sp2、及Sp3為單鍵或碳數1至7的伸烷基時，化學穩定性高。當Sp1、Sp5、Sp6、Sp7、Sp2、及Sp3為碳數1至7的伸烷基或至少一個-CH2-經-O-取代的碳數1至7的伸烷基時，於液晶組成物中的溶解度大。當Sp1、Sp5、Sp6、Sp7、Sp2、及Sp3為單鍵、-CH=CH-、或-C≡C-時，利用紫外線照射的聚合反應性高。當Sp1、Sp5、Sp6、Sp7、及Sp2為單鍵時，使液晶分子配向的能力高。當Sp3為單鍵、碳數1至5的伸烷基、或至少一個-CH2-經-O-取代的碳數1至5的伸烷基時，使液晶分子配向的能力高。
式(1)中，P1、P4、P5、P6、及P2獨立地為式(1a)所表示的基。
Figure 107143476-A0305-02-0047-32
式(1a)中，M1及M2獨立地為氫、氟、氯、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至5的烷基。較 佳的M1及M2獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟取代的碳數1至5的烷基。特佳的M1及M2為氫。於M1及M2為氫時，利用紫外線照射的聚合反應性特別高。
式(1a)中，R2為氫、碳數1至10的烷基、碳數1至9的烷氧基、碳數1至9的烷氧基烷基、碳數1至9的烷硫基、碳數1至9的烷硫基烷基，該些基中，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代。較佳的R2為氫或碳數1至5的烷基，進而佳的R2為氫或碳數1至3的烷基、碳數1至2的烷氧基、或碳數1至2的烷氧基烷基。特佳的R2為甲基。當R2為甲基時，化學穩定性高、使液晶分子配向的能力高。
式(1)中，P3為式(1b)所表示的基。
Figure 107143476-A0305-02-0048-33
式(1b)中，Sp4為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-NH-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該 些基中，至少一個氫可經氟或氯取代。較佳的Sp4為單鍵或碳數1至5的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-NH-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-取代。進而佳的Sp4為單鍵或碳數1至5的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-取代。特佳的Sp4為-CH2-。
當Sp4為單鍵或碳數1至10的伸烷基時，化學穩定性高。當Sp4為碳數1至10的伸烷基或至少一個-CH2-經-O-取代的碳數1至10的伸烷基時，於液晶組成物中的溶解度大。當Sp4為單鍵、-CH=CH-、或-C≡C-時，利用紫外線照射的聚合反應性高。當Sp4為碳數1至5的伸烷基、或至少一個-CH2-經-O-取代的碳數1至5的伸烷基時，使液晶分子配向的能力高。
式(1b)中，M3及M4獨立地為氫、氟、氯、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至5的烷基。較佳的M3及M4獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟取代的碳數1至5的烷基。特佳的M3及M4為氫。於M3及M4為氫時，利用紫外線照射的聚合反應性特別高。
式(1b)中，X1為-OH、-NH2、-OR3、-N(R3)2、-COOH、-SH、或-Si(R3)3，此處，R3為氫或碳數1至10的烷基，該烷基中，至少一個-CH2-可經-O-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代，於R3為多個的情況下，可分別相同亦可不同。
較佳的X1為-OH、-NH2、或-SH。特佳的X1為-OH。於 X1為-OH、-NH2、或-SH時，使液晶分子配向的能力高。於X1為-OH時，化學穩定性高、使液晶分子配向的能力高、且用於液晶顯示元件時的電壓保持率大。
如所述般，於具有多個聚合性基的液晶化合物中，具有於該些中的一個聚合性基的末端並不具有極性基的聚合性基(P3)的化合物與於所有的聚合性基的末端具有極性基的所述聚合性化合物(S-1)相比較，於液晶組成物中的溶解性優異。
較佳的化合物(1)的例子為項4所記載的化合物(1-1)至化合物(1-4)。更佳的化合物(1)的例子為項5所記載的化合物(1-5)至化合物(1-16)。進而佳的化合物(1)的例子為項6所記載的化合物(1-17)至化合物(1-39)。最佳的化合物(1)的例子為項7所記載的化合物(1-40)至化合物(1-47)。
就於液晶組成物中的溶解度大的觀點而言，較佳為化合物(1-40)、化合物(1-41)、及化合物(1-45)。就使液晶分子配向的能力高的觀點而言，較佳為化合物(1-42)、化合物(1-43)、化合物(1-44)、化合物(1-46)及化合物(1-47)。就用於液晶顯示元件時的電壓保持率大的觀點而言，較佳為化合物(1-40)及化合物(1-42)。
作為液晶組成物的成分化合物，例如可列舉所述式(2)至式(19)。化合物(2)至化合物(4)具有小的介電各向異性。化合物(5)至化合物(7)具有正的大的介電各向異性。化合物(8)具有氰基，故具有正的更大的介電各向異性。化合物(9) 至化合物(19)具有負的大的介電各向異性。該些化合物的具體例將於後述。
化合物(20)中，P11、P12及P13獨立地為聚合性基。較佳的P11、P12、或P13獨立地為選自式(P-1)至式(P-5)所表示的基的群組中的聚合性基。進而佳的P11、P12、或P13獨立地為式(P-1)、式(P-2)、或式(P-3)所表示的基，特佳為式(P-1)所表示的基。式(P-1)所表示基中，特佳為-OCO-CH=CH2或-OCO-C(CH3)=CH2。再者，式(P-1)至式(P-5)的波形線表示鍵結的部位。
Figure 107143476-A0305-02-0051-34
式(P-1)至式(P-5)中，M11、M12、及M13獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至5的烷基。為了提高反應性，較佳的M11、M12、或M13獨立地為氫或甲基。進而佳的M11為甲基，進而佳的M12、或M13為氫。
Sp11、Sp12、及Sp13獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中， 至少一個氫可經氟或氯取代。較佳的Sp11、Sp12、或Sp13為單鍵。
環F及環I獨立為環己基、環己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基、或吡啶-2-基，該些環中，至少一個氫可經鹵素、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至12的烷基取代。較佳的環F或環I為苯基。環G為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基，該些環中，至少一個氫可經鹵素、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至12的烷基取代。特佳的環G為1,4-伸苯基或2-氟-1,4-伸苯基。
Z22及Z23獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-、-C(CH3)=CH-、-CH=C(CH3)-或-C(CH3)=C(CH3)-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代。較佳的Z22或Z23為單鍵、-(CH2)2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、或-OCO-。進而佳的Z22或Z23為單鍵。
u為0、1、或2。較佳的u為0或1。f、g、及h獨立地為0、1、2、3、或4，而且f、g、及h的和為1以上。較佳的f、g、或h為1或2。
2.化合物(1)的合成
對化合物(1)的合成法進行說明。以下的合成法為本發明的實施形態的一例(代表例)，本發明並不限定於該些。化合物(1)可藉由將有機合成化學的方法適當組合來合成。未記載合成法的化合物是利用「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(John Wiley & Sons,Inc.))、「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)等成書中所記載的方法來合成。
2-1.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的流程所示。於該流程中，MSG1(或MSG2)為具有至少一個環的一價有機基。多個MSG1(或MSG2)所表示的一價有機基可相同、或亦可不同。化合物(1A)至化合物(1G)相當於化合物(1)或化合物(1)的中間物。
[化31]
Figure 107143476-A0305-02-0054-35
Figure 107143476-A0305-02-0054-36
Figure 107143476-A0305-02-0054-37
[化34]
Figure 107143476-A0305-02-0055-38
Figure 107143476-A0305-02-0055-39
Figure 107143476-A0305-02-0055-40
(I)單鍵的生成
於碳酸鹽、四(三苯基膦)鈀觸媒的存在下，使芳基硼酸(21)與化合物(22)進行反應來合成化合物(1A)。該化合物(1A)亦可藉由如下方式來合成：使化合物(23)與正丁基鋰進行反應，繼而與氯化鋅進行反應，然後於二氯雙(三苯基膦)鈀觸媒的存在下 與化合物(22)進行反應。
(II)-COO-與-OCO-的生成
使化合物(23)與正丁基鋰進行反應，繼而與二氧化碳進行反應而獲得羧酸(24)。於1,3-二環己基碳二醯亞胺(1,3-dicyclohexyl carbodiimide，DCC)與4-二甲基胺基吡啶(4-dimethylamino pyridine，DMAP)的存在下，使該羧酸(24)與自化合物(21)衍生出的苯酚(25)脫水來合成具有-COO-的化合物(1B)。具有-OCO-的化合物亦利用該方法來合成。
(III)-CF2O-與-OCF2-的生成
利用勞森試劑(Lawesson's reagent)對化合物(1B)進行硫化而獲得化合物(26)。利用氟化氫吡啶錯合物與N-溴代琥珀醯亞胺(N-bromosuccinimide，NBS)對化合物(26)進行氟化而合成具有-CF2O-的化合物(1C)。參照M.黑星(M.Kuroboshi)等人的「化學快報(Chem.Lett.)」1992年第827期。亦可利用(二乙基胺基)三氟化硫((diethylamino)sulfur trifluoride，DAST)對化合物(26)進行氟化來合成化合物(1C)。參照W.H.班尼爾(W.H.Bunnelle)等人的「有機化學期刊(J.Org.Chem.)」1990年第55期第768頁。具有-OCF2-的化合物亦利用該方法來合成。
(IV)-CH=CH-的生成
使化合物(22)與正丁基鋰進行反應，繼而與N,N-二甲基甲醯胺(N,N-dimethylformamide，DMF)進行反應而獲得醛(27)。使鏻鹽(28)與第三丁醇鉀進行反應而產生磷偶極體(phosphorus ylide)，並使該磷偶極體與醛(27)進行反應來合成化合物(1D)。根據反應條件而生成順式體，故視需要利用公知的方法將順式體異構化成反式體。
(V)-CH2CH2-的生成
於鈀碳觸媒的存在下對化合物(1D)進行氫化而合成化合物(1E)。
(VI)-C≡C-的生成
於二氯鈀與碘化銅的觸媒存在下，使化合物(23)與2-甲基-3-丁炔-2-醇進行反應後，於鹼性條件下進行脫保護而獲得化合物(29)。於二氯雙(三苯基膦)鈀與鹵化銅的觸媒存在下，使化合物(29)與化合物(22)進行反應而合成化合物(1F)。
(VII)-CH2O-與-OCH2-的生成
利用硼氫化鈉對化合物(27)進行還原而獲得化合物(30)。利用氫溴酸對其進行溴化而獲得化合物(31)。於碳酸鉀的存在下，使化合物(25)與化合物(31)進行反應而合成化合物(1G)。具有-OCH2-的化合物亦利用該方法來合成。
(VIII)-CF=CF-的生成
利用正丁基鋰對化合物(23)進行處理後，使四氟乙烯進行反應而獲得化合物(32)。利用正丁基鋰對化合物(22)進行處理後，與化合物(32)進行反應，而合成化合物(1H)。
2-2.環A1及環A2的生成
關於1,2-伸環丙基、1,3-伸環丁基、1,3-伸環戊基、1,4-伸環 己基、1,4-伸環庚基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、十氫萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氫萘-2,6-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基等環，起始物質有市售、或合成法廣為人知。
2-3.合成例
合成化合物(1)的方法的例子為如下所述。該些化合物中，R1、環A1、M1、及M2等的定義與項1中的記載相同。
式(1)中環A2為苯基、Z1為單鍵、a為1、b為0、c為1、Sp2為-CH2-、Sp3為單鍵、P2為甲基丙烯醯基、P3為式(1b)所表示的基、且式(1b)中M3及M4為氫、Sp4為-CH2-、X1為-OH的化合物(1-51)可利用以下方法來合成。
於1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷(1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane，DABCO)的存在下，使化合物(51)與甲醛進行反應，而獲得化合物(52)。於對甲苯磺酸吡啶鎓(Pyridinium p-Toluenesulfonate，PPTS)的存在下，使化合物(52)與3,4-二氫-2H-吡喃進行反應，而獲得化合物(53)。使用氫氧化鋰對化合物(53)進行水解而獲得化合物(54)。於四(三苯基膦)鈀及碳酸鉀的存在下，使化合物(55)及化合物(56)進行反應，而獲得化合物(57)。使用硼氫化鈉對化合物(57)進行還原而獲得化合物(58)。於DCC及DMAP的存在下，使化合物(58)與化合物(54)進行反應，而獲得化合物(59)。於DCC及DMAP的存在下，使化合物(59)與甲基丙烯酸進行反應，而獲得化合 物(60)。使用PPTS使化合物(60)脫保護，藉此可導出化合物(1-51)。
Figure 107143476-A0305-02-0059-41
式(1)中環A2為苯基、Z1為單鍵、a為1、b為0、c為1、Sp2為-CH2-、Sp3為-O(CH2)2-、P2為甲基丙烯醯基、P3為式(1b)所表示的基、且式(1b)中M3及M4為氫、Sp4為-CH2-、X1為-OH的化合物(1-52)可利用以下方法來合成。於碳酸鉀的存在下，使化合物(58)與化合物(61)進行反應，而獲得化合物(62)。於DCC及DMAP的存在下，使化合物(62)與甲基丙烯酸進行反應，而獲得化合物(63)。使用氟化四丁基銨(tetrabutylammonium fluoride，TBAF)使化合物(63)脫保護，藉此獲得化合物(64)。於DCC及DMAP的存在下，使化合物(64)與化合物(54)進行反應，而獲得化合物(65)。使用PPTS使化合物(65)脫保護，藉此可導出化合物(1-52)。
Figure 107143476-A0305-02-0060-42
式(1)中環A1為苯基、Z1為單鍵、a為1、b為1、c為0、Sp2為-CH2-、Sp3為單鍵、P2為甲基丙烯醯基、P3為式(1b)所表示的基、且式(1b)中M3及M4為氫、Sp4為-CH2-、X1為-OH的化合物(1-53)可利用以下方法來合成。
於四(三苯基膦)鈀及碳酸鉀的存在下，使化合物(66)及化合物(67)進行反應，而獲得化合物(68)。於四(三苯基膦)鈀及碳酸鉀的存在下，使化合物(68)及化合物(69)進行反應，而獲得化合物(70)。使用硼氫化鈉對化合物(70)進行還原而獲得化合物(71)。於DCC及DMAP的存在下，使化合物(71)與甲基丙烯酸進行反應，而獲得化合物(72)。使用TBAF使化合物(72)脫保護，藉此獲得化合物(73)。於DCC及DMAP的存在下，使化合物(73)與化合物(54)進行反應，而獲得化合物(74)。使用PPTS使化合物(74)脫保護，藉此可導出化合物(1-53)。
Figure 107143476-A0305-02-0061-43
式(1)中P3為式(1b)所表示的基、且式(1b)中M3及M4為氫、Sp4為-(CH2)2-、X1為-OH的化合物(1-55)可利用以下方法來合成。
使三溴化磷作用於化合物(1-54)，而獲得化合物(75)。繼而，使銦作用於化合物(57)後，與甲醛進行反應，藉此可導出化合物(1-55)。
Figure 107143476-A0305-02-0061-44
式(1)中P3為式(1b)所表示的基、且式(1b)中M3及M4為氫、Sp4為-CH2O(CH2)2-、X1為-OH的化合物(1-56) 可利用以下方法來合成。
使三氟甲磺酸酐及三乙基胺作用於化合物(1-54)後，與乙二醇進行反應，藉此可導出化合物(1-56)。
Figure 107143476-A0305-02-0062-45
3.液晶組成物
3-1.成分化合物
液晶組成物包含化合物(1)作為成分A。化合物(1)藉由與元件的基板的非共價鍵結方式的相互作用，而可控制液晶分子的配向。該組成物較佳為包含化合物(1)作為成分A，且進而包含選自以下所示的成分B、成分C、成分D、及成分E中的液晶性化合物。成分B為化合物(2)至化合物(4)。成分C為化合物(5)至化合物(7)。成分D為化合物(8)。成分E為化合物(11)至化合物(19)。該組成物亦可包含與化合物(2)至化合物(19)不同的其他液晶性化合物。於製備該組成物時，較佳為考慮到正或負的介電各向異性的大小等而選擇成分B、成分C、成分D、及成分E。適當地選擇成分的組成物具有高的上限溫度、低的下限溫度、小的黏度、適當的光學各向異性(即，大的光學各向異性 或小的光學各向異性)、正或負的大的介電各向異性、大的比電阻、對熱或紫外線的穩定性、及適當的彈性常數(即，大的彈性常數或小的彈性常數)。
化合物(1)是出於控制液晶分子的配向的目的而添加至組成物中。關於化合物(1)的較佳的比例，為了使液晶分子配向，基於液晶組成物的總重量而通常為0.05重量%以上、較佳為0.1重量%以上、更佳為0.5重量%以上、進而佳為1.0重量%以上，為了防止元件的顯示不良，基於液晶組成物的總重量而通常為10重量%以下、較佳為7重量%以下，更佳為5重量%以下。若為所述範圍內，則可防止於液晶組成物中的溶解性降低而引起析出等問題的情況。該些比例亦適用於化合物(1)與化合物(20)的合計量。
成分B為兩個末端基為烷基等的化合物。成分B的較佳例可列舉：化合物(2-1)至化合物(2-11)、化合物(3-1)至化合物(3-19)、及化合物(4-1)至化合物(4-7)。成分B的化合物中，R11及R12獨立地為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基，該烷基或烯基中，至少一個-CH2-可經-O-取代，至少一個氫可經氟取代。
[化42]
Figure 107143476-A0305-02-0064-46
成分B由於介電各向異性的絕對值小，故為接近中性的化合物。化合物(2-1)至化合物(2-11)主要具有減小黏度或者調整光學各向異性的效果。化合物(3-1)至化合物(3-19)、及化合物(4-1)至化合物(4-7)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。
增加成分B的含量，則隨之組成物的介電各向異性變 小，但黏度變小。因此，只要滿足元件的臨限電壓的要求值，則含量越多越佳。於製備IPS、VA等模式用的組成物的情況下，基於液晶組成物的總重量，成分B的含量較佳為30重量%以上，進而佳為40重量%以上。
成分C為於右末端具有鹵素或含氟基的化合物。作為成分C的較佳例，可列舉化合物(5-1)至化合物(5-16)、化合物(6-1)至化合物(6-116)、化合物(7-1)至化合物(7-59)。成分C的化合物中，R13為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基，該烷基及烯基中，至少一個-CH2-可經-O-取代，至少一個氫可經氟取代；X11為氟、氯、-OCF3、-OCHF2、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCF2CHF2、或-OCF2CHFCF3。
[化43]
Figure 107143476-A0305-02-0066-47
[化44]
Figure 107143476-A0305-02-0067-48
[化45]
Figure 107143476-A0305-02-0068-50
[化46]
Figure 107143476-A0305-02-0069-52
[化47]
Figure 107143476-A0305-02-0070-53
[化48]
Figure 107143476-A0305-02-0071-54
[化49]
Figure 107143476-A0305-02-0072-55
成分C由於介電各向異性為正，對熱、光等的穩定性非常良好，故用於製備IPS、FFS、OCB等模式用的組成物的情況。基於液晶組成物的總重量，成分C的含量適合為1重量%至99重量%的範圍，較佳為10重量%至97重量%的範圍，進而佳為40重量%至95重量%的範圍。於將成分C添加至介電各向異性為負的組成物中的情況下，基於液晶組成物的總重量，成分C的含量較佳為30重量%以下。藉由添加成分C，可調整組成物的彈性常數，且可調整元件的電壓-透過率曲線。
成分D為右末端基為-C≡N或者-C≡C-C≡N的化合物(8)。作為成分D的較佳例，可列舉化合物(8-1)至化合物(8-64)。成分D的化合物中，R14為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基，該烷基及烯基中，至少一個-CH2-可經-O-取代，至少一個氫可經氟取代；-X12為-C≡N或者-C≡C-C≡N。
[化50]
Figure 107143476-A0305-02-0074-56
[化51]
Figure 107143476-A0305-02-0075-57
成分D由於介電各向異性為正，且其值大，故主要用於製備TN等模式用的組成物的情況。藉由添加該成分D，可增大組成物的介電各向異性。成分D具有擴大液晶相的溫度範圍、調整黏度或調整光學各向異性的效果。成分D對於調整元件的電壓-透過率曲線亦有用。
於製備TN等模式用的組成物的情況下，基於液晶組成物的總重量，成分D的含量適合為1重量%至99重量%的範圍，較佳為10重量%至97重量%的範圍，進而佳為40重量%至95重量%的範圍。於將成分D添加至介電各向異性為負的組成物中的情況下，基於液晶組成物的總重量，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，且可調整元件的電壓-透過率曲線。
成分E為化合物(11)至化合物(19)。該些化合物具有如2,3-二氟-1,4-伸苯基般側位(lateral position)經兩個鹵素取代的伸苯基。作為成分E的較佳例，可列舉化合物(11-1)至化合物(11-9)、化合物(12-1)至化合物(12-19)、化合物(13-1)及化合物(13-2)、化合物(14-1)至化合物(14-3)、化合物(15-1)至化合物(15-3)、化合物(16-1)至化合物(16-11)、化合物(17-1)至化合物(17-3)、化合物(18-1)至化合物(18-3)、及化合物(19-1)。該些化合物中，R15、R16、及R17獨立地為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基，該烷基及烯基中，至少一個-CH2-可經-O-取代，該些基中，至少一個氫可經氟取代，而且R17可為氫或氟。
[化52]
Figure 107143476-A0305-02-0077-58
[化53]
Figure 107143476-A0305-02-0078-59
成分E的介電各向異性為負且大。成分E用於製備IPS、VA、PSA等模式用的組成物的情況。增加成分E的含量，則隨之組成物的介電各向異性負向變大，但黏度變大。因此，只要滿足元件的臨限電壓的要求值，則含量越少越佳。若考慮到介電各向異性為-5左右，則為了進行充分的電壓驅動，基於液晶組成物的總重量而含量較佳為40重量%以上。
成分E中，化合物(11)為二環化合物，故具有降低黏度、調整光學各向異性、或者提高介電各向異性的效果。化合物(12)及化合物(13)為三環化合物，化合物(14)為四環化合物，故具有提高上限溫度、提高光學各向異性、或者提高介電各向異性的效果。化合物(15)至化合物(19)具有提高介電各向 異性的效果。
於製備IPS、VA、PSA等模式用的組成物的情況下，基於液晶組成物的總重量，成分E的含量較佳為40重量%以上，進而佳為50重量%至95重量%的範圍。於將成分E添加至介電各向異性為正的組成物中的情況下，基於液晶組成物的總重量，成分E的含量較佳為30重量%以下。藉由添加成分E，可調整組成物的彈性常數，且可調整元件的電壓-透過率曲線。
藉由將以上所述的成分B、成分C、成分D及成分E適當組合，可製備滿足如下特性的至少一種的液晶組成物：上限溫度高、下限溫度低、黏度小、光學各向異性適當、正或負的介電各向異性大、比電阻大、對紫外線的穩定性高、對熱的穩定性高、彈性常數大等。視需要亦可添加與成分B、成分C、成分D及成分E不同的液晶性化合物。
3-2.添加物
液晶組成物是利用公知的方法來製備。例如，將成分化合物混合，而且藉由加熱而使彼此溶解。根據用途，可於該組成物中添加添加物。添加物的例子為聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑、光學活性化合物、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。
聚合性化合物是出於生成聚合物的目的而添加至液晶組成物中。於對電極間施加電壓的狀態下照射紫外線，使化合物 (1)聚合，藉此使液晶組成物中生成聚合物。此時，化合物(1)於極性基與玻璃(或金屬氧化物)的基板表面以非共價鍵結的方式相互作用的狀態下經固定化。藉此，控制液晶分子的配向的能力進一步提高，且可獲得適當的預傾角，故響應時間經縮短。
聚合性化合物的較佳例為丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基化合物、乙烯基氧基化合物、丙烯基醚、環氧化合物(氧雜環丙烷、氧雜環丁烷)、及乙烯基酮。進而佳的例子為具有至少一個丙烯醯基氧基的化合物及具有至少一個甲基丙烯醯基氧基的化合物。進而佳的例子亦包含具有丙烯醯基氧基與甲基丙烯醯基氧基兩者的化合物。
化合物(1)具有極性基。另一方面，化合物(20)不具有極性基。對化合物(20)的較佳例進行說明。
Figure 107143476-A0305-02-0080-60
式(20)中，環F及環I獨立地為環己基、環己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基、或吡啶-2-基，該些環中，至少一個氫可經鹵素、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數 1至12的烷基取代。
較佳的環F或環I為環己基、環己烯基、苯基、氟苯基、二氟苯基、1-萘基、或2-萘基。進而佳的環F或環I為環己基、環己烯基、或苯基。特佳的環F或環I為苯基，該些環中，至少一個氫可經鹵素、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至12的烷基取代。
環G為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、菲-2,7-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基，該些環中，至少一個氫可經鹵素、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至12的烷基取代。
較佳的環G為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基。進而佳的環G為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、或2-氟-1,4-伸苯基。特佳的環G為1,4-伸苯基或2-氟-1,4-伸苯基。最佳的環G為1,4-伸苯基。
式(20)中，Z22及Z23獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-、-C(CH3)=CH-、 -CH=C(CH3)-、或-C(CH3)=C(CH3)-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代。較佳的Z22或Z23獨立地為單鍵、-CH2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、或-OCO-。進而佳的Z22或Z23為單鍵。
化合物(20)中，P11、P12及P13獨立地為聚合性基。較佳的P11至P13獨立地為選自式(P-1)至式(P-5)所表示的聚合性基的群組中的基。進而佳的P11至P13獨立地為式(P-1)或式(P-5)所表示的基。特佳的P11至P13獨立地為式(P-1)所表示的基。式(P-1)所表示的較佳的基為丙烯醯基氧基(-OCO-CH=CH2)或甲基丙烯醯基氧基(-OCO-C(CH3)=CH2)。式(P-1)至式(P-5)的波形線表示與Sp11、Sp12、或Sp13鍵結的部位。
Figure 107143476-A0305-02-0082-61
式(P-1)至式(P-5)中，M11、M12、及M13獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至5的烷基。為了提高反應性，較佳的M11、M12、或M13獨立地為氫或甲基。進而佳的M11為氫或者甲基，進而佳的M12或者M13獨立地為氫。
式(20)中，Sp11、Sp12、及Sp13獨立地為單鍵或碳數 1至10的伸烷基，該伸烷基中，至少一個-CH2-可經-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2CH2-可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代。較佳的Sp11、Sp12、或Sp13為單鍵。
式(20)中，u為0、1、或2。較佳的u為0或1。
f、g、及h獨立地為0、1、2、3、或4，而且f、g、及h的和為1以上。較佳的f、g、或h為1或2。較佳的f、g、及h的和為2、3或4。進而佳的f、g、及h的和為2或3。
進而佳的例子為化合物(20-1-1)至化合物(20-1-5)、化合物(20-2-1)至化合物(20-2-5)、化合物(20-4-1)、化合物(20-5-1)、化合物(20-6-1)、化合物(20-7-1)、及化合物(20-8)至化合物(20-11)。於化合物(20-1-1)至化合物(20-1-5)、化合物(20-2-1)至化合物(20-2-5)、化合物(20-4-1)、化合物(20-5-1)、化合物(20-6-1)、化合物(20-7-1)、及化合物(20-8)至化合物(20-11)中，R25至R31獨立地為氫或甲基；R32、R33、及R34獨立地為氫或碳數1至5的烷基，R32、R33、及R34的至少一個為碳數1至5的烷基；v、及x獨立地為0或1；t及u獨立地為1至10的整數；L31及L36獨立地為氫或氟，L37及L38獨立地為氫、氟、或甲基。
[化56]
Figure 107143476-A0305-02-0084-62
[化57]
Figure 107143476-A0305-02-0085-63
聚合性化合物可藉由添加光自由基聚合起始劑等聚合起始劑，而迅速地進行聚合。藉由使反應條件最佳化，可減少殘存的聚合性化合物的量。作為光自由基聚合起始劑的例子，可列舉：巴斯夫(BASF)公司的達羅卡(Darocur)系列中的TPO、1173、及4265，豔佳固(Irgacure)系列中的184、369、500、651、784、819、907、1300、1700、1800、1850、及2959。
進而，作為光自由基聚合起始劑，亦可使用4-甲氧基苯基-2,4-雙(三氯甲基)三嗪、2-(4-丁氧基苯乙烯基)-5-三氯甲基-1,3,4-噁二唑、9-苯基吖啶、9,10-苯并啡嗪、二苯甲酮/米其勒酮(Michler's ketone)混合物、六芳基聯咪唑/巰基苯并咪唑混合物、 1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、苯偶醯二甲基縮酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉基丙烷-1-酮、2,4-二乙基氧雜蒽酮/對二甲基胺基苯甲酸甲酯混合物、二苯甲酮/甲基三乙醇胺混合物。
向液晶組成物中添加光自由基聚合起始劑後，於施加電場的狀態下照射紫外線，藉此可進行聚合。然而，未反應的聚合起始劑或聚合起始劑的分解產物有可能使元件中產生圖像的殘像等顯示不良。為了防止該情況，亦可於不添加聚合起始劑的狀態下進行光聚合。所照射的光的較佳的波長為150nm至500nm的範圍。進而佳的波長為250nm至450nm的範圍，最佳的波長為300nm至400nm的範圍。
當保管聚合性化合物時，為了防止聚合，亦可添加聚合抑制劑。通常於不去除聚合抑制劑的狀態下將聚合性化合物添加至組成物中。聚合抑制劑的例子為對苯二酚、甲基對苯二酚之類的對苯二酚衍生物、4-第三丁基兒茶酚、4-甲氧基苯酚、啡噻嗪等。
光學活性化合物具有藉由使液晶分子產生螺旋結構來賦予所需扭曲角而防止逆扭曲的效果。藉由添加光學活性化合物而可調整螺旋節距(helical pitch)。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。作為光學活性化合物的較佳例，可列舉下述的化合物(Op-1)至化合物(Op-18)。於化合物(Op-18)中，環J為1,4-伸環己基或1,4-伸苯基，R28為碳數1至10的烷基。*符號表示不對稱碳。
Figure 107143476-A0305-02-0087-64
抗氧化劑對於維持大的電壓保持率而言有效。作為抗氧 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的降低而言有效。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，作為具體例，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及帝奴彬(Tinuvin)99-2(商品名；巴斯夫(BASF)公司)；以及1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷(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。作為光穩定劑的較佳例，可列舉：下述的化合物(AO-5)、化合物(AO-6)及化合物(AO-7)；帝奴彬(Tinuvin)144、帝奴彬(Tinuvin)765及帝奴彬(Tinuvin)770DF(商品名；巴斯夫(BASF)公司)；LA-77Y及LA-77G(商品名；艾迪科(ADEKA)公司)。熱穩定劑對於維持大的電壓保持率而言亦有效，作為較佳例，可列舉：易璐佛斯(Irgafos)168(商品名；巴斯夫(BASF)公司)。為了適合於賓主(guest host，GH)模式的元件，將偶氮系色素、蒽醌系色素等之類的二色性色素(dichroic dye)添加至組成物中。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油、甲基苯基矽油等。
Figure 107143476-A0305-02-0089-65
化合物(AO-1)中，R40為碳數1至20的烷基、碳數1至20的烷氧基、-COOR41、或-CH2CH2COOR41，此處，R41為碳數1至20的烷基。化合物(AO-2)及化合物(AO-5)中，R42為碳數1至20的烷基。化合物(AO-5)中，R43為氫、甲基或O．(氧自由基)；環G1為1,4-伸環己基或1,4-伸苯基；化合物(AO-7)中，環G2為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、或至少一個氫經氟取代的1,4-伸苯基；化合物(AO-5)及化合物(AO-7)中，z為1、2、或3。
4.液晶顯示元件
液晶組成物可用於具有PC、TN、STN、OCB、PSA等動作模式且以主動矩陣方式進行驅動的液晶顯示元件中。該組成物亦可用於具有PC、TN、STN、OCB、VA、IPS等動作模式且以被動矩陣方式進行驅動的液晶顯示元件中。該些元件亦可適用於反射型、透過型、半透過型的任一種類型。
該組成物亦適合於向列型曲線排列相(nematic curvilinear aligned phase，NCAP)元件，此處，組成物經微膠囊化。該組成物亦可用於聚合物分散型液晶顯示元件(Polymer Dispersed Liquid Crystal Display，PDLCD)、或者聚合物網絡液晶顯示元件(Polymer Network Liquid Crystal Display，PNLCD)中。於該些組成物中，大量地添加聚合性化合物。另一方面，當基於液晶組成物的總重量，聚合性化合物的比例為10重量%以下時，製作PSA模式的液晶顯示元件。較佳的比例為0.1重量%至2重量%的範圍。進而佳的比例為0.2重量%至1.0重量%的範圍。PSA模式的元件可藉由主動矩陣方式、被動矩陣方式之類的驅動方式來進行驅動。此種元件亦可適用於反射型、透過型、半透過型的任一種類型。
於聚合物穩定配向型的元件中，組成物中所含的聚合物使液晶分子配向。極性化合物輔助液晶分子進行排列。即，極性化合物可代替配向膜來使用。製造此種元件的方法的一例為如下所述。準備具有被稱為陣列基板及彩色濾光片基板的兩個基板的元件。該基板不具有配向膜。該基板的至少一個具有電極層。將液晶性化合物混合來製備液晶組成物。向該組成物中添加聚合性化合物及極性化合物，視需要亦可進而添加添加物。將該組成物注入至元件中。於對該元件施加電壓的狀態下進行光照射。作為照射的光線的種類，較佳為紫外線。藉由光照射來使聚合性化合物進行聚合。藉由該聚合，而生成包含聚合物的組成物，從而製作具有PSA模式的元件。
該順序中，極性化合物因極性基與基板表面發生相互作用而於基板上進行排列。該極性化合物使液晶分子進行配向。於存在多個極性基的情況下，與基板表面的相互作用進一步變強，可以低濃度進行配向。當施加電壓時，藉由電場的作用而進一步促進液晶分子的配向。伴隨該配向，聚合性化合物亦進行配向。於該狀態下，聚合性化合物藉由使用紫外線等的光照射而進行聚合，故生成維持該配向的聚合物。藉由該聚合物的效果，液晶分子的配向更加地穩定化，故元件的響應時間縮短。圖像的殘像為液晶分子的動作不良，故藉由該聚合物的效果而殘像亦同時得到改善。化合物(1)為聚合性，故藉由聚合而被消耗。另外，化合物(1)亦藉由與其他聚合性化合物的共聚而被消耗。因此，化合物(1)雖具有極性基，但被消耗，故可獲得電壓保持率大的液晶顯示元件。再者，若使用具有聚合性的極性化合物，則可利用一種化合物來達成極性化合物與聚合性化合物兩者的效果，因此亦存在並不需要不具有極性基的聚合性化合物的情況。
[實施例]
藉由實施例(包括合成例、使用例)對本發明進行更詳細說明。本發明不受該些實施例的限制。本發明的實施形態亦包含藉由混合使用例的組成物的至少兩種而製備成的混合物。
1.化合物(1)的實施例
只要無特別記載則反應是於氮氣環境下進行。化合物(1)是藉由實施例1等中所示的順序來合成。所合成的化合物是利用核 磁共振(nuclear magnetic resonance，NMR)分析等方法來進行鑑定。化合物(1)、液晶性化合物、組成物、元件的特性是利用下述的方法來進行測定。
NMR分析：測定時使用布魯克拜厄斯賓(Bruker BioSpin)公司製造的DRX-500。1H-NMR的測定中，使試樣溶解於CDCl3等氘化溶媒中，於室溫下以500MHz、累計次數為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。於核磁共振光譜的說明中，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)，sext是指六重峰(sextet)，m是指多重峰(multiplet)，br是指寬峰(broad)。
氣相層析分析：測定時使用島津製作所製造的GC-2010型氣相層析儀。管柱使用安捷倫科技有限公司(Agilent Technologies Inc.)製造的毛細管柱DB-1(長度60m、內徑0.25mm、膜厚0.25μm)。作為載體氣體，使用氦氣(1ml/min)。將試樣氣化室的溫度設定為300℃，將檢測器(火焰離子化檢測器(flame ionization detector，FID))部分的溫度設定為300℃。試樣溶解於丙酮中，製備成1重量%的溶液，將所獲得的溶液1μl注入至試樣氣化室中。記錄計是使用島津製作所製造的氣相層析溶液系統(GC Solution system)等。
高效液相層析(High Performance Liquid Chromatography，HPLC)分析：測定時使用島津製作所製造的普羅米能斯(Prominence)(LC-20AD；SPD-20A)。管柱使用YMC製造的YMC-Pack ODS-A(長度150mm、內徑4.6mm、粒子徑5μm)。析出液是將乙腈與水適宜混合來使用。作為檢測器，適宜使用紫外線(Ultraviolet，UV)檢測器、折射率(Reflective Index，RI)檢測器、電暈(CORONA)檢測器等。於使用UV檢測器的情況下，檢測波長設為254nm。試樣溶解於乙腈中，製備成0.1重量%的溶液，將該溶液1μL導入至試樣室中。作為記錄計，使用島津製作所製造的C-R7Aplus。
紫外可見分光分析：測定時使用島津製作所製造的法碼思拜(PharmaSpec)UV-1700。檢測波長設為190nm至700nm。試樣溶解於乙腈中，製備成0.01mmol/L的溶液，放入至石英槽(光程長度1cm)中進行測定。
測定試樣：當測定相結構及轉變溫度(透明點、熔點、聚合起始溫度等)時，將化合物本身用作試樣。
測定方法：利用下述方法來進行特性的測定。該些方法大多為由社團法人電子資訊技術產業協會(JEITA；Japan Electronics and Information Technology Industries Association)所審議製定的JEITA規格(JEITA．ED-2521B)中所記載的方法、或對其加以修飾的方法。於用於測定的TN元件中未安裝薄膜電晶體(TFT)。
(1)相結構
將試樣置於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板(梅特勒(Mettler)公司的FP-52型加熱台)上。一面以3℃/min的速度對該試樣進行加熱，一面利用偏光顯微鏡觀察相狀態與其變化，來確定相的種類。
(2)轉變溫度(℃)
測定時使用SSI奈米技術(SSI Nanotechnology)公司製造的高感度示差掃描熱量計X-DSC7000。以3℃/min的速度使試樣升降溫，並藉由外推來求出伴隨試樣的相變化的吸熱峰或放熱峰的起始點，而決定轉變溫度。化合物的熔點、聚合起始溫度亦使用該裝置來進行測定。有時將化合物自固體轉變成層列相、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成液體的溫度簡稱為「透明點」。
結晶表示為C。於對結晶的種類加以區分的情況下，分別表示為C1、C2。將層列相表示為S，將向列相表示為N。層列相中，於對層列A相、層列B相、層列C相或層列F相加以區分的情況下，分別表示為SA、SB、SC、或SF。將液體(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)向列相的上限溫度(TNI或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，並以1℃/min的速度進行加熱。測定試樣的一部分自向列相變化成 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(1)與母液晶的混合物時，以記號TNI來表示。當試樣為化合物(1)與成分B、成分C、成分D之類的化合物的混合物時，以記號NI來表示。
(4)向列相的下限溫度(TC；℃)
將具有向列相的試樣於0℃、-10℃、-20℃、-30℃、及-40℃的冷凍器中保管10天後，觀察液晶相。例如，當試樣於-20℃下保持向列相的狀態而於-30℃下變化為結晶或層列相時，將TC記載為≦-20℃。有時將向列相的下限溫度簡稱為「下限溫度」。
(5)黏度(體積黏度；η；於20℃下測定；mPa．s)
測定時使用東京計器股份有限公司製造的E型旋轉黏度計。
(6)光學各向異性(折射率各向異性；於25℃下測定；△n)
使用波長589nm的光，利用在接目鏡上安裝有偏光板的阿貝折射計(abbe refractometer)來進行測定。朝一個方向摩擦主稜鏡的表面後，將試樣滴加至主稜鏡上。當偏光的方向與摩擦的方向平行時測定折射率(n∥)。當偏光的方向與摩擦的方向垂直時測定折射率(n⊥)。光學各向異性(△n)的值是根據△n=n∥-n⊥的式子來計算。
(7)比電阻(p；於25℃下測定；Ωcm)
於具備電極的容器中注入試樣1.0mL。對該容器施加直流電壓(10V)，測定10秒後的直流電流。比電阻是根據下式而算出。 (比電阻)={(電壓)×(容器的電容量)}/{(直流電流)×(真空的介電常數)}。
對於介電各向異性為正的試樣與介電各向異性為負的試樣，特性的測定方法不同。介電各向異性為正時的測定方法記載於項(8a)至項(12a)中。介電各向異性為負的情況記載於項(8b)至項(12b)中。
(8a)黏度(旋轉黏度；γ1；於25℃下測定；mPa．s)
正的介電各向異性：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)中所記載的方法來進行測定。將試樣放入至扭轉角為0度、而且兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為5μm的TN元件中。於16V至19.5V的範圍內以每次0.5V對該元件階段性地施加電壓。於未施加電壓0.2秒後，以僅1個矩形波(矩形脈衝；0.2秒)與未施加(2秒)的條件反覆施加電壓。測定藉由該施加所產生的暫態電流(transient current)的峰值電流(peak current)與峰值時間(peak time)。根據該些測定值與M.今井(M.Imai)等人的論文、及第40頁的計算式(8)來獲得旋轉黏度的值。該計算中所需的介電各向異性的值是使用該測定了旋轉黏度的元件，並使用下述介電各向異性一項中所測定的值
(8b)黏度(旋轉黏度；γ1；於25℃下測定；mPa．s)
負的介電各向異性：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)中所記載的方法來進行測定。將試樣放入至兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為20μm的VA元件中。於39伏特至50伏特的範圍內以每次1伏特對該元件階段性地施加電壓。於未施加電壓0.2秒後，以僅1個矩形波(矩形脈衝；0.2秒)與未施加(2秒)的條件反覆施加電壓。測定藉由該施加所產生的暫態電流(transient current)的峰值電流(peak current)與峰值時間(peak time)。根據該些測定值與M.今井(M.Imai)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一項中所測定的值。
(9a)介電各向異性(△ε；於25℃下測定)
正的介電各向異性：介電各向異性的值是根據△ε=ε∥-ε⊥等式子來計算。介電常數(ε∥及ε⊥)是以如下方式進行測定。
(1)介電常數(ε∥)的測定：
於經充分清洗的玻璃基板上塗佈聚醯亞胺溶液。將該玻璃基板煆燒後，對所獲得的配向膜進行摩擦處理。將試樣放入至兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為9μm、而且扭轉角為80度的TN元件中。對該元件施加正弦波(10V，1kHz)，2秒後測定液晶分子的長軸方向的介電常數(ε∥)。
(2)介電常數(ε⊥)的測定：
於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，於150℃下加熱1小時。將試樣放入至兩片玻璃基板的間隔(單 元間隙)為4μm的VA元件中，利用以紫外線進行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短軸方向的介電常數(ε⊥)。
(9b)介電各向異性(△ε；於25℃下測定)
負的介電各向異性：介電各向異性的值是根據△ε=ε∥-ε⊥的式子來計算。介電常數(ε∥及ε⊥)是以如下方式進行測定。
(1)介電常數(ε∥)的測定：
於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，於150℃下加熱1小時。將試樣放入至兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為4μm的VA元件中，利用以紫外線進行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的介電常數(ε∥)。
(2)介電常數(ε⊥)的測定：
於經充分清洗的玻璃基板上塗佈聚醯亞胺溶液。將該玻璃基板煆燒後，對所獲得的配向膜進行摩擦處理。將試樣放入至兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為9μm、而且扭轉角為80度的TN元件中。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的介電常數(ε⊥)。
(10a)彈性常數(K；於25℃下測定；pN)
正的介電各向異性：測定時使用橫河．惠普(Yokogawa．Hewlett-Packard)股份有限公司製造的HP4284A型LCR計。將試 樣放入至兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為20μm的水平配向元件中。對該元件施加0伏特至20伏特的電荷，並測定靜電電容及施加電壓。使用「液晶裝置手冊」(日刊工業新聞公司)第75頁的式(2.98)、式(2.101)將所測定的靜電電容(C)與施加電壓(V)的值擬合，並根據式(2.99)而獲得K11及K33的值。繼而，於第171頁的式(3.18)中，使用剛才求出的K11及K33的值來算出K22。彈性常數K是由以所述方式求出的K11、K22及K33的平均值來表示。
(10b)彈性常數(K11及K33；於25℃下測定；pN)
負的介電各向異性：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。將試樣放入至兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為20μm的垂直配向元件中。對該元件施加20伏特至0伏特的電荷，並測定靜電電容及施加電壓。使用「液晶裝置手冊」(日刊工業新聞公司)第75頁的式(2.98)、式(2.101)將靜電電容(C)與施加電壓(V)的值擬合，並根據式(2.100)獲得彈性常數的值。
(11a)臨限電壓(Vth；於25℃下測定；V)
正的介電各向異性：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。將試樣放入至兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為0.45/△n(μm)、扭轉角為80度的常白模式(normally white mode)的TN元件中。對該元件施加的電壓(32Hz，矩形波)是以每次0.02V自0V階段性地增加至10V。此時， 自垂直方向對元件照射光，並測定透過元件的光量。製成該光量達到最大時透過率為100%、且該光量為最小時透過率為0%的電壓-透過率曲線。臨限電壓是由透過率達到90%時的電壓來表示。
(11b)臨限電壓(Vth；於25℃下測定；V)
負的介電各向異性：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。將試樣放入至兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為4μm、摩擦方向為反平行的常黑模式(normally black mode)的VA元件中，使用以紫外線進行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)是以每次0.02V自0V階段性地增加至20V。此時，自垂直方向對元件照射光，並測定透過元件的光量。製成該光量達到最大時透過率為100%、且該光量為最小時透過率為0%的電壓-透過率曲線。臨限電壓是由透過率達到10%時的電壓來表示。
(12a)響應時間(τ；於25℃下測定；ms)
正的介電各向異性：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。低通濾波器(Low-pass filter)設定為5kHz。將試樣放入至兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為5.0μm、扭轉角為80度的常白模式(normally white mode)的TN元件中。對該元件施加矩形波(60Hz，5V，0.5秒)。此時，自垂直方向對元件照射光，並測定透過元件的光量。當該光量達到最大時視作透過率100%，當該光量為最小時視作透過率為0%。上升時間(τr：rise time；毫秒)是透過率自90%變化為10%所需 要的時間。下降時間(τf：fall time；毫秒)是透過率自10%變化為90%所需要的時間。響應時間是由以所述方式求出的上升時間與下降時間的和來表示。
(12b)響應時間(τ；於25℃下測定；ms)
負的介電各向異性：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。低通濾波器(Low-pass filter)設定為5kHz。將試樣放入至兩片玻璃基板的間隔(單元間隙)為3.2μm、摩擦方向為反平行的常黑模式(normally black mode)的圖像垂直配向(Patterned Vertical Alignment，PVA)元件中。使用以紫外線進行硬化的黏接劑將該元件密封。對該元件施加略微超出臨限電壓程度的電壓1分鐘，繼而一面施加5.6V的電壓，一面照射23.5mW/cm2的紫外線8分鐘。對該元件施加矩形波(60Hz，10V，0.5秒)。此時，自垂直方向對元件照射光，並測定透過元件的光量。當該光量達到最大時視作透過率100%，當該光量為最小時視作透過率為0%。響應時間是由透過率自90%變化為10%所需要的時間(下降時間；fall time；毫秒)來表示。
(13)電壓保持率
使用岩琦(EyeGraphics)股份有限公司製造的黑光(black light)、F40T10/BL(峰值波長369nm)來照射紫外線，藉此使聚合性化合物聚合。對該元件於60℃下施加脈衝電壓(1V，60微秒)來進行充電。利用高速電壓計於1.67秒的期間內測定衰減的電壓，並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。電壓保持率是由面積A相對於面積B的百分率來表示。
原料
索爾密克斯(Solmix)(註冊商標)A-11為乙醇(85.5%)、甲醇(13.4%)、及異丙醇(1.1%)的混合物，自日本醇銷售(Japan Alcohol Trading)(股)獲得。
[合成例1]
化合物(1-2-30)的合成
Figure 107143476-A0305-02-0102-66
第1步驟
將化合物(T-1)(30.0g)、3,4-二氫-2H-吡喃(23.3g)、及對 甲苯磺酸吡啶鎓(PPTS)(5.80g)放入至反應器中並於50℃下攪拌10小時。將不溶物過濾分離後，將反應混合物注入至水中，並利用二氯甲烷對水層進行萃取。利用水對混在一起的有機層進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮，利用矽膠層析法(溶媒的容積比，庚烷：乙酸乙酯=2：1)將殘渣純化，而獲得化合物(T-2)(39.5g；80%)。
第2步驟
將化合物(T-2)(39.5g)、四氫呋喃(tetrahydrofuran，THF)(400ml)、及水(400ml)放入至反應器中，冷卻至0℃。向其中添加氫氧化鋰一水合物(15.4g)，恢復至室溫並且攪拌12小時。將反應混合物注入至水中，並緩慢地添加6N鹽酸(60ml)而成為酸性後，利用乙酸乙酯對水層進行萃取。利用水對混在一起的有機層進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮，而獲得化合物(T-3)(32.6g；95%)。
第3步驟
將化合物(T-4)(40.0g)、化合物(T-5)(61.6g)、碳酸鉀(55.0g)、及DMF(400ml)放入至反應器中，於100℃下攪拌2小時。將反應混合物注入至水中，並利用甲苯對水層進行萃取。利用食鹽水對混在一起的有機層進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮，利用矽膠層析法(溶媒的容積比，庚烷：甲苯=1：1)將殘渣純化，而獲得化合物(T-6)(75.0g；94%)。
第4步驟
將化合物(T-6)(20.0g)、化合物(T-7)(11.5g)、碳酸鉀(13.8g)、四(三苯基膦)鈀(1.73g)、甲苯(250ml)、索爾密克斯(Solmix)(註冊商標)A-11(250ml)、及水(50.0ml)放入至反應器中，於73℃下進行3小時加熱回流。將反應混合物注入至水中，並利用甲苯對水層進行萃取。利用水及食鹽水對混在一起的有機層依次進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮，以矽膠層析法(溶媒的容積比，庚烷：甲苯=1：1)將殘渣純化，獲得化合物(T-8)(20.5g；88%)。
第5步驟
將硼氫化鈉(1.02g)及乙醇(100ml)放入至反應器中，冷卻至0℃。向其中緩慢地滴加化合物(T-8)(20.5g)的乙醇(200ml)溶液，恢復至室溫並且攪拌8小時。將反應混合物注入至水中，利用乙酸乙酯對水層進行萃取。利用水及食鹽水對混在一起的有機層依次進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮，利用矽膠層析法(溶媒的容積比，甲苯：乙酸乙酯=4：1)將殘渣純化，而獲得化合物(T-9)(19.0g；90%)。
第6步驟
將化合物(T-9)(19.0g)、三乙基胺(6.8ml)、及THF(300ml)放入至反應器中，冷卻至0℃。向其中緩慢地滴加化合物(T-10)(4.6ml)，恢復至室溫並且攪拌4小時。將反應混合物注入至水中，並利用甲苯對水層進行萃取。利用水及食鹽水對混在一起的 有機層依次進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮，利用矽膠層析法(溶媒的容積比，庚烷：甲苯=4：1)將殘渣純化，而獲得化合物(T-11)(17.5g；81%)。
第7步驟
將化合物(T-11)(17.5g)、及THF(300ml)放入至反應器中，冷卻至0℃。向其中緩慢地滴加TBAF(氟化四正丁基銨)(1.00M；THF溶液；39.0ml)，恢復至室溫並且攪拌3小時。將反應混合物注入至水中，利用乙酸乙酯對水層進行萃取。利用食鹽水對混在一起的有機層進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮，利用矽膠層析法(溶媒的容積比，甲苯：乙酸乙酯=4：1)將殘渣純化，而獲得化合物(T-12)(11.0g；89%)。
第8步驟
將化合物(T-12)(7.00g)、化合物(T-3)(4.09g)、DMAP(1.12g)、及二氯甲烷(100ml)放入至反應器中，冷卻至0℃。向其中緩慢地滴加DCC(4.53g)的二氯甲烷(25.0ml)溶液，恢復至室溫並且攪拌12小時。將不溶物過濾分離後，將反應混合物注入至水中，並利用二氯甲烷對水層進行萃取。利用水對混在一起的有機層進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮，利用矽膠層析法(溶媒的容積比，甲苯：乙酸乙酯=9：1)將殘渣純化，而獲得化合物(T-13)(8.20g；81%)。
第9步驟
將化合物(T-13)(8.00g)、PPTS(1.83g)、THF(100ml) 及甲醇(100ml)放入至反應器中，並於50℃下攪拌5小時。將反應混合物注入至水中，利用乙酸乙酯對水層進行萃取。利用水對混在一起的有機層進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮，利用矽膠層析法(溶媒的容積比，甲苯：乙酸乙酯=4：1)將殘渣純化，而獲得化合物(1-2-30)(4.00g；59%)。
所獲得的化合物(1-2-30)的NMR分析值為如下所述。
1H-NMR：化學位移δ(ppm；CDCl3)：7.58(d,J=2.3Hz,1H),7.50(dd,J=8.6Hz,J=2.4Hz,1H),7.46(d,J=8.1Hz,2H),7.23(d,J=8.1Hz,2H),6.94(d,J=8.6Hz,1H),6.29(s,1H),6.16(s,1H),5.87(d,J=1.2Hz,1H),5.58(t,J=1.7Hz,1H),5.32(s,2H),4.56(t,J=4.4Hz,2H),4.35(d,J=6.4Hz,2H),4.29(t,J=4.5Hz,2H),2.63(t,J=7.9Hz,2H),2.54(t,J=5.9Hz,1H),1.97(s,3H),1.68-1.60(m,2H),1.40-1.31(m,4H),0.90(t,J=6.9Hz,3H).
[合成例2]
化合物(1-3-31)的合成
[化61]
Figure 107143476-A0305-02-0107-67
第1步驟
將化合物(T-6)(55.0g)及THF(550ml)放入至反應器中，冷卻至0℃。向其中緩慢地滴加氫化二異丁基鋁(1.02M；正己烷溶液；164ml)，恢復至室溫並攪拌5小時。將反應混合物注入至水中，對不溶物進行過濾分離後，利用乙酸乙酯對水層進行萃取。利用食鹽水對混在一起的有機層進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮，利用矽膠層析法(溶媒的容積比，甲苯：乙酸乙酯=5：1)將殘渣純化，而獲得化合物(T-14)(52.0g；94%)。
第2步驟
將化合物(T-14)(6.50g)、化合物(T-15)(5.30g)、碳酸鉀(4.45g)、四(三苯基膦)鈀(0.559g)、甲苯(30.0ml)、索爾密克斯(Solmix)(註冊商標)A-11(30.0ml)、及水(6.0ml)放 入至反應器中，於75℃下進行5小時加熱回流。將反應混合物注入至水中，並利用甲苯對水層進行萃取。利用水及食鹽水對混在一起的有機層依次進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮，利用矽膠層析法(溶媒的容積比，甲苯：乙酸乙酯=5：1)將殘渣純化，而獲得化合物(T-16)(7.80g；88%)。
第3步驟
使用化合物(T-16)(7.80g)作為原料，利用與合成例1的第6步驟相同的方法而獲得化合物(T-17)(7.20g；82%)。
第4步驟
使用化合物(T-17)(7.20g)作為原料，利用與合成例1的第7步驟相同的方法而獲得化合物(T-18)(4.80g；89%)。
第5步驟
使用化合物(T-18)(4.80g)作為原料，利用與合成例1的第8步驟相同的方法而獲得化合物(T-19)(5.20g；80%)。
第6步驟
使用化合物(T-19)(5.20g)作為原料，利用與合成例1的第9步驟相同的方法而獲得化合物(1-3-31)(3.20g；71%)。
所獲得的化合物(1-3-31)的NMR分析值為如下所述。
1H-NMR：化學位移δ(ppm；CDCl3)：7.58(d,J=2.4Hz,1H),7.50(dd,J=8.5Hz,J=2.2Hz,1H),7.46(d,J=8.2Hz,2H),7.27(d,J=8.3Hz,2H),6.95(d,J=8.6Hz,1H),6.30(s,1H),6.16(s,1H),5.87(d,J=1.1Hz,1H),5.58(t,J=1.8Hz,1H),5.29(s,2H),4.57(t, J=4.9Hz,2H),4.35(d,J=6.7Hz,2H),4.30(t,J=4.5Hz,2H),2.49(tt,J=6.2Hz,J=3.0Hz,2H),2.37(t,J=6.5Hz,1H),1.97(s,3H),1.96-1.85(m,4H),1.53-1.42(m,2H),1.38-1.19(m,8H),1.12-1.01(m,2H),0.90(t,J=6.9Hz,3H).
化合物(1-3-31)的物性為如下所述。
轉變溫度：C 52.5 I.
[合成例3]
化合物(1-3-44)的合成
Figure 107143476-A0305-02-0109-68
第1步驟
使用化合物(T-14)(9.60g)及化合物(T-20)(10.0g)作為原料，利用與合成例2的第2步驟相同的方法而獲得化合物(T-21)(10.5g；81%)。
第2步驟
使用化合物(T-21)(10.5g)作為原料，利用與合成例1的 第6步驟相同的方法而獲得化合物(T-22)(9.00g；76%)。
第3步驟
使用化合物(T-22)(9.00g)作為原料，利用與合成例1的第7步驟相同的方法而獲得化合物(T-23)(5.95g；89%)。
第4步驟
使用化合物(T-23)(5.95g)作為原料，利用與合成例1的第8步驟相同的方法而獲得化合物(T-24)(6.10g；76%)。
第5步驟
使用化合物(T-24)(6.10g)作為原料，利用與合成例1的第9步驟相同的方法而獲得化合物(1-3-44)(5.00g；95%)。
所獲得的化合物(1-3-44)的NMR分析值為如下所述。
1H-NMR：化學位移δ(ppm；CDCl3)：7.68-7.52(m,8H),7.29-7.24(m,2H),6.98(d,J=8.5Hz,1H),6.31(s,1H),6.17(s,1H),5.88(s,1H),5.59(t,J=1.2Hz,1H),5.31(s,2H),4.58(t,J=4.7Hz,2H),4.36(d,J=6.7Hz,2H),4.31(t,J=4.6Hz,2H),2.65(t,J=7.7Hz,2H),2.41(t,J=6.7Hz,1H),1.99(s,3H),1.70-1.63(m,2H),1.40-1.32(m,4H),0.91(t,J=6.6Hz,3H).
化合物(1-3-44)的物性為如下所述。
轉變溫度：C 84.6 I.
[合成例4]
化合物(1-3-51)的合成
[化63]
Figure 107143476-A0305-02-0111-69
第1步驟
將依據國際公開第2016/114093號中所記載的方法來合成的化合物(T-25)(57.3g)、化合物(T-26)(32.5g)、碳酸鉀(28.9g)、四(三苯基膦)鈀(1.21g)、甲苯(160ml)、正丁醇(160ml)、及水(160ml)放入至反應器中，於89℃下進行10小時加熱回流。將反應混合物注入至水中，並利用甲苯對水層進行萃取。利用水及食鹽水對混在一起的有機層依次進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮，利用矽膠層析法(溶媒的容積比，庚烷：甲苯=1：2)將殘渣純化，而獲得化合物(T-27)(46.8g；74%)。
第2步驟
將化合物(T-27)(46.8g)、化合物(T-7)(16.3g)、碳酸鉀 (21.4g)、四(三苯基膦)鈀(1.34g)、甲苯(210ml)、正丁醇(210ml)、及水(210ml)放入至反應器中，於89℃下進行3小時加熱回流。將反應混合物注入至水中，並利用甲苯對水層進行萃取。利用水及食鹽水對混在一起的有機層依次進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮，利用矽膠層析法(溶媒的容積比，庚烷：乙酸乙酯=9：1)將殘渣純化，而獲得化合物(T-28)(49.2g；95%)。
第3步驟
使用化合物(T-28)(49.2g)作為原料，利用與合成例1的第7步驟相同的方法而獲得化合物(T-29)(33.8g；89%)。
第4步驟
將化合物(T-29)(18.8g)、碳酸鉀(13.1g)、及THF(280ml)放入至反應器中，加熱至30℃。向其中緩慢地滴加化合物(T-30)(14.4ml)，於50℃下攪拌20小時。將反應混合物注入至水中，利用乙酸乙酯對水層進行萃取。利用水及食鹽水對混在一起的有機層依次進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮，利用矽膠層析法(溶媒的容積比，庚烷：乙酸乙酯=6：1)將殘渣純化，而獲得化合物(T-31)(17.6g；83%)。
第5步驟
使用化合物(T-31)(17.6g)作為原料，利用與合成例1的第9步驟相同的方法而獲得化合物(T-32)(12.1g；80%)。
第6步驟
使用化合物(T-32)(1.56g)作為原料，利用與合成例1的第8步驟相同的方法而獲得化合物(T-33)(1.63g；78%)。
第7步驟
使用化合物(T-33)(1.63g)作為原料，利用與合成例1的第9步驟相同的方法而獲得化合物(1-3-51)(1.04g；73%)。
所獲得的化合物(1-3-51)的NMR分析值為如下所述。
1H-NMR：化學位移δ(ppm；CDCl3)：7.58-7.53(m,2H),7.50(d,J=1.8Hz,1H),7.43(dd,J=7.8Hz,J=1.9Hz,1H),7.29-7.24(m,2H),7.23-7.15(m,3H),6.89(d,J=8.3Hz,1H),6.33(d,J=0.7Hz,1H),6.06(s,1H),5.90(d,J=1.1Hz,1H),5.52(t,J=1.4Hz,1H),4.62(t,J=4.9Hz,2H),4.38-4.34(m,4H),4.30(t,J=4.5Hz,2H),3.04(t,J=6.8Hz,2H),2.69-2.62(m,4H),2.53(t,J=6.5Hz,1H),1.90(s,3H),1.72-1.61(m,2H),1.42-1.33(m,4H),1.13(t,J=7.6Hz,3H),0.91(t,J=6.8Hz,3H).
化合物(1-3-51)的物性為如下所述。
轉變溫度：C 64.6 I.
[合成例5]
化合物(1-3-107)的合成
[化64]
Figure 107143476-A0305-02-0114-70
第1步驟
使用化合物(T-34)(37.3g)作為原料，利用與合成例2的第2步驟相同的方法而獲得化合物(T-35)(33.4g；87%)。
第2步驟
將化合物(T-35)(22.0g)、N,N,N',N'-四甲基乙二胺(N,N,N',N'-tetramethyl ethylenediamine，TMEDA)(10.4ml)、及THF(440ml)放入至反應器中，冷卻至0℃。向其中緩慢地滴加正丁基鋰(1.55M；正己烷溶液；46.5ml)，於0℃下攪拌30分鐘。向其中依次滴加1-碘丁烷(8.2ml)及N,N'-二甲基伸丙基脲(N,N'-dimethylpropylene urea，DMPU)(8.7ml)，恢復至室溫並且攪拌1小時。將反應混合物注入至水中，並利用甲苯對水層進行萃取。利用水對混在一起的有機層進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮，利用矽膠層析法(溶媒的 容積比，庚烷：甲苯=5：1)將殘渣純化，而獲得化合物(T-36)(18.7g；74%)。
第3步驟
將化合物(T-36)(18.7g)及二氯甲烷(375ml)放入至反應器中，冷卻至-50℃。向其中緩慢地滴加三溴化硼(1.00M；二氯甲烷溶液；97.3ml)，恢復至室溫並且攪拌12小時。將反應混合物注入至水中，對有機層利用水進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮，並將殘渣通過矽膠層析法(溶媒的容積比：庚烷：甲苯=1：1)後，經由庚烷-甲苯的再結晶將殘渣純化，而獲得化合物(T-37)(16.4g；94%)。
第4步驟
將化合物(T-37)(16.4g)、碳酸鉀(23.0g)、及DMF(330ml)放入至反應器中，於110℃下攪拌30分鐘。向其中添加化合物(T-38)(9.15g)，於135℃下攪拌3小時。將反應混合物注入至水中，利用乙酸乙酯對水層進行萃取。利用水對混在一起的有機層進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮，並將殘渣通過矽膠層析法(溶媒的容積比：庚烷：甲苯=1：1)後，經由庚烷-甲苯的再結晶將殘渣純化，而獲得化合物(T-39)(19.2g；96%)。
第5步驟
使用化合物(T-39)(10.0g)作為原料，利用與合成例4的第4步驟相同的方法而獲得化合物(T-40)(5.13g；45%)。
第6步驟
使用化合物(T-40)(5.13g)作為原料，利用與合成例1的第8步驟相同的方法而獲得化合物(T-41)(5.98g；89%)。
第7步驟
使用化合物(T-41)(5.98g)作為原料，利用與合成例1的第9步驟相同的方法而獲得化合物(1-3-107)(4.25g；80%)。
所獲得的化合物(1-3-107)的NMR分析值為如下所述。
1H-NMR：化學位移δ(ppm；CDCl3)：7.46(d,J=8.1Hz,2H),7.27(d,J=7.5Hz,2H),6.71(d,J=3.3Hz,2H),6.30(s,1H),6.14(s,1H),5.86(d,J=1.0Hz,1H),5.58(t,J=1.4Hz,1H),4.59-4.49(m,4H),4.34(d,J=6.6Hz,2H),4.30-4,23(m,4H),2.66(t,J=7.6Hz,2H),2.51(tt,J=12.1Hz,J=3.1Hz,1H),2.19(t,J=6.6Hz,1H),1.98-1.84(m,7H),1.53-1.42(m,4H),1.38-1.19(m,11H),1.12-1.00(m,2H),0.93-0.84(m,3H).
化合物(1-3-107)的物性為如下所述。
轉變溫度：C 58.0 I.
[合成例6]
化合物(1-3-131)的合成
[化65]
Figure 107143476-A0305-02-0117-71
第1步驟
將化合物(T-42)(11.0g)、化合物(T-43)(7.81g)、乙酸鈀(0.0302g)、2-二環己基膦基-2',6'-二甲氧基聯苯(2-dicyclohexyl phosphino-2',6'-dimethoxy biphenyl，SPhos)(0.110g)、磷酸三鈉十二水合物(20.4g)、溴化四丁基銨(tetrabutylammonium bromide，TBAB)(2.60g)、甲苯(55.0ml)、異丙醇(isopropyl alcohol，IPA)(55.0ml)、及水(55.0ml)放入至反應器中，於80℃下進行8小時加熱回流。將反應混合物注入至水中，並利用甲苯對水層進行萃取。利用水及食鹽水對混在一起的有機層依次進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮，並利用矽膠層析法(溶媒：甲苯)將殘渣純化而獲得化合物(T-44)(7.00g；56%)。
第2步驟
將化合物(T-44)(7.00g)、氫氧化鈀(0.126g)、索爾密克斯(Solmix)(註冊商標)A-11(56.0ml)、及甲苯(14.0ml)放入至反應器中，於氫氣環境下、室溫下攪拌98小時。藉由過濾而將觸媒去除後，將所獲得的溶液於減壓下濃縮，利用矽膠層析法(溶媒的容積比，庚烷：乙酸乙酯=4：1)將殘渣純化，而獲得化合物(T-45)(4.26g；75%)。
第3步驟
使用化合物(T-45)(4.26g)作為原料，利用與合成例1的第6步驟相同的方法而獲得化合物(T-46)(3.23g；64%)。
第4步驟
將化合物(T-46)(5.73g)、6N鹽酸(6.40ml)、乙醇(55.0ml)、及THF(55.0ml)放入至反應器中，於60℃下攪拌4小時。將反應混合物注入至水中，利用乙酸乙酯對水層進行萃取。利用水對混在一起的有機層進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮，利用矽膠層析法(溶媒的容積比，庚烷：乙酸乙酯=9：1)將殘渣純化，而獲得化合物(T-47)(5.00g；96%)。
第5步驟
使用化合物(T-47)(5.00g)作為原料，利用與合成例1的第8步驟相同的方法而獲得化合物(T-48)(5.40g；76%)。
第6步驟
使用化合物(T-48)(5.40g)作為原料，利用與合成例1的第9步驟相同的方法而獲得化合物(1-3-131)(2.70g；59%)。
所獲得的化合物(1-3-131)的NMR分析值為如下所述。
1H-NMR：化學位移δ(ppm；CDCl3)：7.58-7.56(m,2H),7.53-7.51(m,2H),7.44-7.43(m,1H),7.29-7.28(m,4H),7.20(d,J=8.7Hz,2H),6.53(s,1H),6.20(s,1H),6.10(s,1H),5.52(s,1H),4.50-4.49(m,2H),2.69-2.65(m,2H),2.23-2.20(m,1H),1.72-1.65(m,2H),1.40-1.35(m,4H),0.94(t,J=6.1Hz,3H).
化合物(1-3-131)的物性為如下所述。
轉變溫度：C 78.7 C 94.4 I.
[合成例7]
化合物(1-3-25)的合成
Figure 107143476-A0305-02-0119-72
第1步驟
將化合物(T-49)(25.0g)、二異丙基乙基胺(26.6ml)、及二氯甲烷(200ml)放入至反應器中，冷卻至0℃。向其中緩慢地滴加氯甲基甲基醚(MOMOCl)(11.6ml)的二氯甲烷(50.0ml)溶液，於0℃下攪拌3小時。將反應混合物注入至水中，並利用二氯甲烷對水層進行萃取。利用水對混在一起的有機層進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮，利用矽膠層析法(溶媒的容積比，庚烷：乙酸乙酯=9：1)將殘渣純化，而獲得化合物(T-50)(28.7g；95%)。
第2步驟
將化合物(T-50)(19.4g)、2-丙基-1-醇(6.84ml)、乙酸鈀(0.521g)、碘化銅(0.147g)、三-第三丁基鏻四氟硼酸鹽(1.35g)、及二異丙基胺(230ml)放入至反應器中，於60℃下攪拌4小時。將反應混合物注入至水中，並利用乙酸乙酯對水層進行萃取。利用水對混在一起的有機層進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮，利用矽膠層析法(溶媒的容積比，庚烷：乙酸乙酯=1：2)將殘渣純化，而獲得化合物(T-51)(16.7g；95%)。
第3步驟
將化合物(T-51)(20.2g)、化合物(T-52)(31.8g)、二氯雙[二-第三丁基(對二甲基胺基苯基)膦基]鈀(II)(Pd-132)(0.631g)、碳酸鉀(24.6g)、TBAB(8.62g)、甲苯(100ml)、正丁醇(100ml)、及水(100ml)放入至反應器中，於100℃進行8小 時加熱回流。將反應混合物注入至水中，並利用甲苯對水層進行萃取。利用水及食鹽水對混在一起的有機層依次進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮，利用矽膠層析法(溶媒的容積比，庚烷：乙酸乙酯=1：1)將殘渣純化，而獲得化合物(T-53)(8.28g；22%)。
第4步驟
將化合物(T-53)(8.28g)、鈀碳觸媒(5% Pd/C的NX類型(50%濕潤品)；恩億凱特(NE Chemcat)製造；0.0397g)、及THF(150ml)放入至反應器中，於氫氣環境下、室溫下攪拌24小時。藉由過濾而將觸媒去除後，將所獲得的溶液於減壓下濃縮，利用矽膠層析法(溶媒的容積比，庚烷：乙酸乙酯=1：1)將殘渣純化，而獲得化合物(T-54)(8.57g；98%)。
第5步驟
將化合物(T-54)(7.00g)、甲基丙烯酸(T-55)(2.09g)、DMAP(1.23g)、及二氯甲烷(140ml)放入至反應器中，冷卻至0℃。向其中緩慢地滴加DCC(6.25g)的二氯甲烷(30.0ml)溶液，恢復至室溫並且攪拌12小時。將不溶物過濾分離後，將反應混合物注入至水中，並利用二氯甲烷對水層進行萃取。利用水對混在一起的有機層進行清洗，並利用無水硫酸鎂進行乾燥。將該溶液於減壓下濃縮，利用矽膠層析法(溶媒的容積比，庚烷：乙酸乙酯=15：1)將殘渣純化，而獲得化合物(T-56)(7.45g；75%)。
第6步驟
使用化合物(T-56)(7.45g)作為原料，利用與合成例6的第4步驟相同的方法而獲得化合物(T-57)(6.34g；96%)。
第7步驟
使用化合物(T-57)(6.34g)作為原料，利用與合成例1的第8步驟相同的方法而獲得化合物(T-58)(7.12g；82%)。
第8步驟
使用化合物(T-58)(7.12g)作為原料，利用與合成例1的第9步驟相同的方法而獲得化合物(1-3-25)(5.05g；82%)。
所獲得的化合物(1-3-25)的NMR分析值為如下所述。
1H-NMR：化學位移δ(ppm；CDCl3)：7.49-7.41(m,4H),7.30-7.27(m,2H),7.13-7.12(m,1H),6.54(s,1H),6.07(s,2H),5.55-5.54(m,1H),4.47(d,J=6.8Hz,2H),4.18(t,J=6.5Hz,2H),2.70-2.67(m,2H),2.50(tt,J=9.1Hz,J=5.8Hz,1H),2.30(t,J=6.6Hz,1H),2.03-1.88(m,9H),1.52-1.45(m,2H),1.36-1.21(m,9H),1.10-1.03(m,2H),0.90(t,J=7.2Hz,3H).
[合成例8]
化合物(1-3-60)的合成
[化67]
Figure 107143476-A0305-02-0123-73
第1步驟
使用化合物(T-51)(10.9g)及化合物(T-59)(19.8g)作為原料，利用與合成例7的第3步驟相同的方法而獲得化合物(T-60)(20.4g；97%)。
第2步驟
使用化合物(T-60)(20.4g)作為原料，利用與合成例7的第4步驟相同的方法而獲得化合物(T-61)(20.3g；98%)。
第3步驟
使用化合物(T-61)(23.6g)作為原料，利用與合成例7的第5步驟相同的方法而獲得化合物(T-62)(17.8g；66%)。
第4步驟
使用化合物(T-62)(16.8g)作為原料，利用與合成例7的第6步驟相同的方法而獲得化合物(T-63)(12.0g；78%)。
第5步驟
使用化合物(T-63)(12.7g)作為原料，利用與合成例1的第8步驟相同的方法而獲得化合物(T-64)(13.0g；76%)。
第6步驟
使用化合物(T-64)(13.0g)作為原料，利用與合成例1的第9步驟相同的方法而獲得化合物(1-3-60)(8.74g；77%)。
所獲得的化合物(1-3-60)的NMR分析值為如下所述。
1H-NMR：化學位移δ(ppm；CDCl3)：7.49-7.44(m,4H),7.26(d,J=7.8Hz,2H),7.15-7.10(m,5H),6.54(s,1H),6.07(s,2H),5.55-5.54(m,1H),4.47(d,J=6.6Hz,2H),4.19(t,J=6.4Hz,2H),2.96-2.90(m,4H),2.69(t,J=7.5Hz,2H),2.58(t,J=7.7Hz,2H),2.34(t,J=6.4Hz,1H),2.04-1.98(m,2H),1.92(s,3H),1.64-1.56(m,3H),1.36-1.29(m,4H),0.89(t,J=6.7Hz,3H).
[比較例1]
作為比較化合物，合成化合物(S-1)，並測定特性。該化合物記載於國際公開第2017/047177號中且與本發明的化合物類似，故選擇了該化合物。
Figure 107143476-A0305-02-0124-74
比較化合物(S-1)的NMR分析值為如下所述。
1H-NMR：化學位移δ(ppm；CDCl3)：7.48-7.46(m,2H),7.27-7.26(m,2H),6.75(d,J=2.3Hz,2H),6.47-6.46(m,1H),6.30(s,2H),5.86(d,J=1.1Hz,2H),4.54(t,4.4Hz,4H),4.33(s,4H),4.27-4.25(m,4H),2.52-2.47(m,1H),2.34(s,2H),1.98-1.83(m,4H),1.51-1.44(m,2H),1.35-1.20(m,9H),1.09-1.02(m,2H),0.90(t,J=6.9Hz,3H).
比較化合物(S-1)的物性為如下所述。
轉變溫度：C 58.8 I.
將化合物(No.1-3-31)與比較化合物(S-1)的於液晶組成物中的相容性加以比較。評價時使用包含下述化合物(i-1)~化合物(i-9)的組成物(i)。
以重量%來表示組成物(i)的成分的比例。
[化69]
Figure 107143476-A0305-02-0126-75
製作將化合物(1-3-31)或比較化合物(S-1)以0.1重量%至3.0重量%的比例添加至母液晶(i)中而成的試樣。將該試樣於25℃下靜置7天后，藉由目視進行觀察，將維持向列相的情況表示為○，將結晶或層列相析出的情況表示為×。
[表2]
Figure 107143476-A0305-02-0127-77
將相容性加以比較，結果，化合物(1-3-31)即便於母液晶中添加3重量%亦維持向列相，相對於此，比較化合物(S-1)即便添加0.2重量%亦析出結晶。該些化合物具有相同的環結構且於鍵結有多個聚合性基的方面為類似的化合物，但兩者的相容性大不相同。可推測其原因在於：比較化合物(S-1)具有多個極性基，相對於此，化合物(1-3-31)僅具有一個極性基，因此於液晶組成物中的親和性經改善。因此，本申請案化合物可謂是具有多個聚合性基且維持了實用的相容性的優異的化合物。
可一面參考合成例中所記載的方法、或「2.化合物(1)的合成」一項，一面合成以下所示的化合物。
[化70]
Figure 107143476-A0305-02-0128-76
[化71]
Figure 107143476-A0305-02-0129-79
[化72]
Figure 107143476-A0305-02-0130-80
[化73]
Figure 107143476-A0305-02-0131-81
[化74]
Figure 107143476-A0305-02-0132-82
[化75]
Figure 107143476-A0305-02-0133-83
[化76]
Figure 107143476-A0305-02-0134-84
[化77]
Figure 107143476-A0305-02-0135-85
[化78]
Figure 107143476-A0305-02-0136-86
[化79]
Figure 107143476-A0305-02-0137-87
[化80]
Figure 107143476-A0305-02-0138-88
[化81]
Figure 107143476-A0305-02-0139-89
[化82]
Figure 107143476-A0305-02-0140-90
[化83]
Figure 107143476-A0305-02-0141-91
[化84]
Figure 107143476-A0305-02-0142-92
[化85]
Figure 107143476-A0305-02-0143-93
[化86]
Figure 107143476-A0305-02-0144-94
[化87]
Figure 107143476-A0305-02-0145-95
[化88]
Figure 107143476-A0305-02-0146-96
[化89]
Figure 107143476-A0305-02-0147-97
[化90]
Figure 107143476-A0305-02-0148-98
[化91]
Figure 107143476-A0305-02-0149-99
Figure 107143476-A0305-02-0150-100
Figure 107143476-A0305-02-0151-101
2.組成物的實施例
實施例中的化合物是基於下述表3的定義，由記號來表示。表3中，與1,4-伸環己基相關的立體構型為反式。位於記號後的括弧內的編號與化合物的編號對應。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重量的重量百分率(重量%)。最後，匯總液晶組成物的特性值。特性是依據先前記載的方法來進行測定，將測定值(並不外推)直接記載。
[表3]
Figure 107143476-A0305-02-0153-102
[使用例1]
Figure 107143476-A0305-02-0153-103
Figure 107143476-A0305-02-0154-104
對所述組成物以1重量%的比例添加下述化合物(1-2-30)。
Figure 107143476-A0305-02-0154-129
NI=95.4℃；η=15.9mPa．s；△n=0.109；△ε=4.8.
[使用例2]
Figure 107143476-A0305-02-0155-105
對所述組成物以0.5重量%的比例添加下述化合物(1-3-31)。
Figure 107143476-A0305-02-0155-130
NI=72.7℃；η=17.7mPa．s；△n=0.113；△ε=5.2.
[使用例3]
Figure 107143476-A0305-02-0155-106
Figure 107143476-A0305-02-0156-107
對所述組成物以3重量%的比例添加下述化合物(1-3-44)。
Figure 107143476-A0305-02-0156-131
NI=85.3℃；η=23.1mPa．s；△n=0.109；△ε=5.2.
[使用例4]
Figure 107143476-A0305-02-0156-108
Figure 107143476-A0305-02-0157-109
對所述組成物以5重量%的比例添加下述化合物(1-3-51)。
Figure 107143476-A0305-02-0157-132
NI=114.5℃；η=19.6mPa．s；△n=0.092；△ε=3.9.
[使用例5]
Figure 107143476-A0305-02-0158-110
對所述組成物以1.5重量%的比例添加下述化合物(1-3-131)。
Figure 107143476-A0305-02-0158-133
NI=101.4℃；η=32.4mPa．s；△n=0.118；△ε=8.4.
[使用例6]
Figure 107143476-A0305-02-0159-111
對所述組成物以4重量%的比例添加下述化合物(1-3-25)。
[化99]
Figure 107143476-A0305-02-0160-134
NI=88.1℃；η=15.9mPa．s；△n=0.093；△ε=4.46.
[使用例7]
Figure 107143476-A0305-02-0160-113
對所述組成物以0.8重量%的比例添加下述化合物(1-3-2)。
[化100]
Figure 107143476-A0305-02-0161-135
NI=75.8℃；η=21.9mPa．s；△n=0.109；△ε=8.3.
[使用例8]
Figure 107143476-A0305-02-0161-114
對所述組成物以2.5重量%的比例添加下述化合物(1-3-45)。
Figure 107143476-A0305-02-0162-136
NI=72.7℃；η=24.9mPa．s；△n=0.097；△ε=8.1.
[使用例9]
Figure 107143476-A0305-02-0162-115
對所述組成物以3.5重量%的比例添加下述化合物(1-3-60)。
Figure 107143476-A0305-02-0163-137
NI=74.7℃；η=13.6mPa．s；△n=0.075；△ε=2.7.
[使用例10]
Figure 107143476-A0305-02-0163-116
 5-GHB(F,F)-F (6-109) 5%
對所述組成物以4.5重量%的比例添加下述化合物(1-2-30)。
Figure 107143476-A0305-02-0164-138
NI=86.1℃；η=18.5mPa．s；△n=0.065；△ε=5.2.
[使用例11]
Figure 107143476-A0305-02-0164-117
對所述組成物以4重量%的比例添加下述化合物(1-3-31)。
Figure 107143476-A0305-02-0165-139
NI=81.5℃；η=10.1mPa．s；△n=0.129；△ε=5.4.
[使用例12]
Figure 107143476-A0305-02-0165-118
Figure 107143476-A0305-02-0166-120
對所述組成物以1重量%的比例添加下述化合物(1-3-44)。
Figure 107143476-A0305-02-0166-140
NI=77.3℃；η=10.2mPa．s；△n=0.096；△ε=5.1.
[使用例13]
Figure 107143476-A0305-02-0166-121
Figure 107143476-A0305-02-0167-122
對所述組成物以2重量%的比例添加下述化合物(1-3-51)。
Figure 107143476-A0305-02-0167-141
NI=80.4℃；η=11.3mPa．s；△n=0.103；△ε=6.4.
[使用例14]
Figure 107143476-A0305-02-0167-123
Figure 107143476-A0305-02-0168-124
對所述組成物以3.5重量%的比例添加下述化合物(1-3-131)。
Figure 107143476-A0305-02-0168-142
NI=81.4℃；η=11.9mPa．s；△n=0.091；△ε=5.4.
[使用例15]
3-HH-V (2-1) 34%
Figure 107143476-A0305-02-0169-125
對所述組成物以0.5重量%的比例添加下述化合物(1-3-25)。
[化108]
Figure 107143476-A0305-02-0170-143
NI=84.9℃；η=17.8mPa．s；△n=0.100；△ε=5.4.
[使用例16]
Figure 107143476-A0305-02-0170-127
Figure 107143476-A0305-02-0171-128
對所述組成物以2.5重量%的比例添加下述化合物(1-3-2)。
Figure 107143476-A0305-02-0171-144
NI=81.4℃；η=14.0mPa．s；△n=0.093；△ε=5.1.
[產業上的可利用性]
包含化合物(1)的液晶組成物可用於液晶投影儀、液晶電視等的顯示元件中。
Figure 107143476-A0101-11-0002-1

Claims (17)

  1. 一種化合物，其由式（1）所表示；
    Figure 03_image227
    式（1）中， R1 為氫或碳數1至15的烷基，所述烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-或-S-取代，至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代； 環A1 、環A3 、環A4 、環A5 、及環A2 獨立地為環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環己烯基、苯基、2-萘基、十氫萘-2-基、1,2,3,4-四氫萘-2-基、1,2,3,4-四氫萘-6-基、四氫吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基、或吡啶-2-基，該些環中，至少一個氫可經氟、氯、碳數1至10的烷基、碳數2至10的烯基、碳數1至9的烷氧基、或碳數2至9的烯氧基取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代； a、w、x、y獨立地為0或1； b、d、e、v、及c獨立地為0、1、2、3、或4，且b、d、e、v、及c的和為1、2、3、或4； Z1 、Z2 、Z3 、及Z4 獨立地為單鍵或碳數1至6的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代； Sp1 、Sp5 、Sp6 、Sp7 、Sp2 、及Sp3 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代； P1 、P4 、P5 、P6 、及P2 獨立地為式（1a）所表示的基；
    Figure 03_image229
    式（1a）中， M1 及M2 獨立地為氫、氟、氯、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至5的烷基； R2 為氫、碳數1至10的烷基、碳數1至9的烷氧基、碳數1至9的烷氧基烷基、碳數1至9的烷硫基、或碳數1至9的烷硫基烷氧基，該些基中，至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代； 式（1）中， P3 為式（1b）所表示的基；
    Figure 03_image231
    式（1b）中， Sp4 為單鍵或碳數1至10的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-、-NH-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代； M3 及M4 獨立地為氫、氟、氯、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟或氯取代的碳數1至5的烷基； X1 為-OH、-NH2 、-OR3 、-N(R3 )2 、-COOH、-SH、或-Si(R3 )3 ； -OR3 、-N(R3 )2 、及-Si(R3 )3 中， R3 為氫或碳數1至10的烷基，所述烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-取代，至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代，於R3 為多個的情況下，可分別相同亦可不同。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的化合物，其中式（1）中， Z1 、Z2 、Z3 、及Z4 獨立地為單鍵、-(CH2 )2 -、-(CH2 )4 -、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、或-CF=CF-。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的化合物，其中式（1）中， 環A1 、環A3 、環A4 、環A5 、及環A2 獨立地為環己基、環己烯基、苯基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基、或吡啶-2-基，該些環中，至少一個氫可經氟、氯、碳數1至10的烷基、碳數2至10的烯基、碳數1至9的烷氧基、或碳數2至9的烯氧基取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的化合物，其是由式（1-1）至式（1-4）的任一者所表示；
    Figure 03_image233
    式（1-1）至式（1-4）中， R1 為碳數1～15的烷基、碳數2～15的烯基、碳數1～14的烷氧基、碳數2～14的烯氧基、或碳數1～14的烷氧基烷基，該些基中，至少一個氫可經氟取代； 環A1 、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、萘-2,6-二基、四氫吡喃-2,5-二基、或1,3-二噁烷-2,5-二基，環A2 為環己基、環己烯基、苯基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、或1,3-二噁烷-2-基，該些環中，至少一個氫可經氟、碳數1至10的烷基、碳數2至10的烯基、碳數1至9的烷氧基、或碳數2至9的烯氧基取代，該些基中，至少一個氫可經氟取代； b、c、d、及e獨立地為0、1、或2，且b、c、d、及e的和為1或2； Z1 、Z2 、及Z3 獨立地為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、或-CF=CF-； Sp1 、Sp2 、Sp3 、Sp5 、及Sp6 獨立地為單鍵或碳數1至7的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、或-OCO-取代，至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代，該些基中，至少一個氫可經氟取代； P1 、P2 、P4 、及P5 獨立地為式（1a）所表示的基；
    Figure 03_image235
    式（1a）中， M1 及M2 獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟取代的碳數1至5的烷基； R2 為氫、碳數1至5的烷基、碳數1至4的烷氧基、碳數1至4的烷氧基烷基、碳數1至4的烷硫基、碳數1至4的烷硫基烷氧基，該些基中，至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代，該些基中，至少一個氫可經氟取代； 式（1-1）至式（1-4）中， P3 為式（1b）所表示的基；
    Figure 03_image237
    式（1b）中， Sp4 為單鍵或碳數1至7的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-、-NH-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代，該些基中，至少一個氫可經氟取代； M3 及M4 獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或者至少一個氫經氟取代的碳數1至5的烷基； X1 為-OH、-NH2 、或-SH。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的化合物，其是由式（1-5）至式（1-16）的任一者所表示；
    Figure 03_image239
    Figure 03_image241
    式（1-5）至式（1-16）中， R1 為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、或碳數1～9的烷氧基； 環A1 、環A2 、及環A3 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-2,6-二基、四氫吡喃-2,5-二基、或1,3-二噁烷-2,5-二基，該些環中，至少一個氫可經氟、碳數1至5的烷基、碳數2至5的烯基、或碳數1至4的烷氧基取代； Y1 、Y2 、及Y3 獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、碳數2至5的烯基、或碳數1至4的烷氧基； Z1 及Z2 獨立地為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2 O-、或-OCH2 -； Sp1 、Sp2 、Sp3 、及Sp5 獨立地為單鍵或碳數1至5的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-取代，至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代； R2 為氫、碳數1至5的烷基、碳數1至4的烷氧基、碳數1至4的烷氧基烷基、碳數1至4的烷硫基、碳數1至4的烷硫基烷氧基； Sp4 為單鍵或碳數1至5的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-、-NH-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一個-(CH2 )2 -可經-CH=CH-取代。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的化合物，其是由式（1-17）至式（1-39）的任一者所表示；
    Figure 03_image243
    Figure 03_image245
    Figure 03_image247
    式（1-17）至式（1-39）中， R1 為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、或碳數1～9的烷氧基； Y1 、Y2 、Y3 、Y4 、Y5 、Y6 、及Y7 獨立地為氫、氟、或碳數1至5的烷基； Z1 、Z2 及Z3 獨立地為單鍵或-(CH2 )2 -； Sp1 、Sp2 、Sp3 、Sp4 、及Sp5 獨立地為單鍵或碳數1至5的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-取代； R2 為氫、碳數1至3的烷基、碳數1或2的烷氧基、碳數1或2的烷氧基烷基、碳數1或2的烷硫基、碳數1或2的烷硫基烷氧基。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的化合物，其是由式（1-40）至式（1-47）的任一者所表示；
    Figure 03_image249
    式（1-40）至式（1-47）中， R1 為碳數1～10的烷基； Y1 、Y2 、Y3 、及Y4 獨立地為氫、氟、甲基、或乙基， Sp1 、Sp2 、Sp3 、及Sp5 獨立地為單鍵或碳數1至5的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-取代。
  8. 一種液晶組成物，其含有如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的化合物的至少一種。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的液晶組成物，其進而含有選自式（2）至式（4）所表示的化合物的群組中的至少一種化合物；
    Figure 03_image251
    式（2）至式（4）中， R11 及R12 獨立地為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基，所述烷基及烯基中，至少一個-CH2 -可經-O-取代，該些基中，至少一個氫可經氟取代； 環B1 、環B2 、環B3 、及環B4 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、或嘧啶-2,5-二基； Z11 、Z12 、及Z13 獨立地為單鍵、-COO-、-CH2 CH2 -、-CH=CH-、或-C≡C-。
  10. 如申請專利範圍第8項或第9項所述的液晶組成物，其進而含有選自式（5）至式（7）所表示的化合物的群組中的至少一種化合物；
    Figure 03_image253
    式（5）至式（7）中， R13 為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基，所述烷基及烯基中，至少一個-CH2 -可經-O-取代，該些基中，至少一個氫可經氟取代； X11 為氟、氯、-OCF3 、-OCHF2 、-CF3 、-CHF2 、-CH2 F、-OCF2 CHF2 、或-OCF2 CHFCF3 ； 環C1 、環C2 、及環C3 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、至少一個氫經氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或嘧啶-2,5-二基； Z14 、Z15 、及Z16 獨立地為單鍵、-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 CH2 -、-CH=CH-、-C≡C-、或-(CH2 )4 -； L11 及L12 獨立地為氫或氟。
  11. 如申請專利範圍第8項或第9項所述的液晶組成物，其進而含有至少一種式（8）所表示的化合物；
    Figure 03_image255
    式（8）中， R14 為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基，所述烷基及烯基中，至少一個-CH2 -可經-O-取代，該些基中，至少一個氫可經氟取代； X12 為-C≡N或-C≡C-C≡N； 環D1 為1,4-伸環己基、1,4-伸苯基、至少一個氫經氟取代的1,4-伸苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或嘧啶-2,5-二基； Z17 為單鍵、-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 CH2 -、或-C≡C-； L13 及L14 獨立地為氫或氟； i為1、2、3、或4。
  12. 如申請專利範圍第8項或第9項所述的液晶組成物，其進而含有選自式（11）至式（19）所表示的化合物的群組中的至少一種化合物；
    Figure 03_image257
    式（11）至式（19）中， R15 、R16 、及R17 獨立地為碳數1至10的烷基或碳數2至10的烯基，所述烷基及烯基中，至少一個-CH2 -可經-O-取代，該些基中，至少一個氫可經氟取代，而且R17 可為氫或氟； 環E1 、環E2 、環E3 、及環E4 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； 環E5 及環E6 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、或十氫萘-2,6-二基； Z18 、Z19 、Z20 、及Z21 獨立地為單鍵、-COO-、-OCO-、-CH2 O-、-OCH2 -、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH2 CH2 -、-CF2 OCH2 CH2 -、或-OCF2 CH2 CH2 -； L15 及L16 獨立地為氟或氯； S11 為氫或甲基； X為-CHF-或-CF2 -； j、k、m、n、p、q、r、及s獨立地為0或1，且k、m、n、及p的和為1或2，q、r、及s的和為0、1、2、或3，t為1、2、或3。
  13. 如申請專利範圍第8項或第9項所述的液晶組成物，其進而含有式（20）所表示的聚合性化合物的至少一種化合物；
    Figure 03_image259
    式（20）中， 環F及環I獨立地為環己基、環己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基、或吡啶-2-基，該些環中，至少一個氫可經鹵素、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至12的烷基取代； 環G為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、菲-2,7-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基，該些環中，至少一個氫可經鹵素、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至12的烷基取代； Z22 及Z23 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-、-C(CH3 )=CH-、-CH=C(CH3 )-、或-C(CH3 )=C(CH3 )-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代； P11 、P12 、及P13 獨立地為聚合性基； Sp11 、Sp12 、及Sp13 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代； u為0、1、或2； f、g、及h獨立地為0、1、2、3、或4，而且f、g、及h的和為1以上。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的液晶組成物，其中式（20）中， P11 、P12 、及P13 獨立地為選自式（P-1）至式（P-5）所表示的聚合性基的群組中的基；
    Figure 03_image261
    式（P-1）至式（P-5）中， M11 、M12 、及M13 獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至5的烷基。
  15. 如申請專利範圍第13項所述的液晶組成物，其中式（20）所表示的聚合性化合物為選自式（20-1）至式（20-7）所表示的聚合性化合物的群組中的至少一種化合物；
    Figure 03_image263
    式（20-1）至式（20-7）中， L31 、L32 、L33 、L34 、L35 、L36 、L37 、及L38 獨立地為氫、氟、或甲基； Sp11 、Sp12 、及Sp13 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代；P11 、P12 、及P13 獨立地為選自式（P-1）至式（P-3）所表示的聚合性基的群組中的基，
    Figure 03_image265
    式（P-1）至式（P-3）中， M11 、M12 、及M13 獨立地為氫、氟、碳數1至5的烷基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至5的烷基。
  16. 如申請專利範圍第8項或第9項所述的液晶組成物，其進而含有與式（1）或以下的式（20）所表示的化合物不同的聚合性化合物、聚合起始劑、聚合抑制劑、光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩定劑、熱穩定劑、及消泡劑的至少一種；
    Figure 03_image267
    式（20）中， 環F及環I獨立地為環己基、環己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氫吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基、或吡啶-2-基，該些環中，至少一個氫可經鹵素、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至12的烷基取代； 環G為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,4-伸苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、菲-2,7-二基、四氫吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基，該些環中，至少一個氫可經鹵素、碳數1至12的烷基、碳數1至12的烷氧基、或至少一個氫經鹵素取代的碳數1至12的烷基取代； Z22 及Z23 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-、-C(CH3 )=CH-、-CH=C(CH3 )-、或-C(CH3 )=C(CH3 )-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代； P11 、P12 、及P13 獨立地為聚合性基； Sp11 、Sp12 、及Sp13 獨立地為單鍵或碳數1至10的伸烷基，所述伸烷基中，至少一個-CH2 -可經-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一個-CH2 CH2 -可經-CH=CH-或-C≡C-取代，該些基中，至少一個氫可經氟或氯取代； u為0、1、或2； f、g、及h獨立地為0、1、2、3、或4，而且f、g、及h的和為1以上。
  17. 一種液晶顯示元件，其含有至少一種如申請專利範圍第8項至第16項中任一項所述的液晶組成物。
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