WO2019007821A1 - Thioether-derivate des dibenzothiophens und des dibenzofurans - Google Patents

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WO2019007821A1
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radical
atoms
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PCT/EP2018/067528
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Lars Lietzau
Achim Goetz
Harald Hirschmann
Martin Engel
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Merck Patent Gmbh
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    • C07D333/76Dibenzothiophenes
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
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    • C07D307/77Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom ortho- or peri-condensed with carbocyclic rings or ring systems
    • C07D307/91Dibenzofurans; Hydrogenated dibenzofurans
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    • C09K2019/3408Five-membered ring with oxygen(s) in fused, bridged or spiro ring systems

Definitions

  • the present invention relates to 4,6-dihalo-dibenzothiophene and 4,6-dihalogeno-dibenzofuran-3-thioether derivatives, to a process for their preparation, to liquid-crystalline media containing these derivatives and to electro-optical display elements comprising these liquid-crystalline media.
  • the compounds have a negative dielectric
  • Liquid crystals have found wide application since about 30 years ago the first commercially applicable liquid crystalline compounds were found.
  • Known fields of application for conventional mixtures are, in particular, displays for timepieces and pocket calculators as well as large display panels, such as those used in railway stations, airports and sports arenas.
  • the dipole moment oriented along the molecular longitudinal axis is larger than the dipole moment oriented perpendicular to the longitudinal molecular axis of the molecule.
  • EP 2937342 disclose dibenzothiophene derivatives for use as liquid crystalline material.
  • the compounds differ from the compounds of the invention in the substitution of
  • Dibenzofuran derivatives as a liquid crystalline material disclosed.
  • Thioethers in position 3 of the ring system are not disclosed in the citations.
  • An object of the present invention is to provide compounds with advantageous properties for use in liquid-crystalline media.
  • they should have a negative dielectric anisotropy, which makes them particularly suitable for use in liquid-crystalline media for VA displays. Regardless of the type of dielectric anisotropy corresponding to the type of display
  • X is independently F or Cl, preferably F,
  • W is S or O, preferably S, m is 0, 1 or 2, preferably 0,
  • R 1 and R 2 independently of one another are an alkyl or alkoxy radical having 1 to 15 C atoms, where in these radicals also one or more CH 2 groups are each independently of one another
  • H atoms may be replaced by halogen, preferably independently of one another, an unsubstituted alkyl radical or alkoxy radical having 1 to 15 carbon atoms or an alkenyl, alkenyloxy or alkynyl radical having 2 to 15 C atoms, which are each optionally mono- or polyhalogenated,
  • a 1 each independently a radical selected from the following
  • Groups a) 1,4-phenylene in which also one or two CH groups may be replaced by N and in which also one or more H atoms may be replaced by a group L, b) the group consisting of trans-1, 4-cyclohexylene and 1, 4-cyclohexenylene, wherein also one or more non-adjacent CH 2 groups may be replaced by -O- and / or -S- and wherein also one or more H atoms can be replaced by F or Cl, and c) the group consisting of tetrahydropyran-2,5-diyl, 1, 3-dioxane-2,5-diyl, tetrahydrofuran-2,5-diyl,
  • the compounds have a pronounced negative ⁇ and are therefore particularly suitable for use in liquid-crystal mixtures for VA-TFT displays.
  • the inventive compounds have a pronounced negative ⁇ and are therefore particularly suitable for use in liquid-crystal mixtures for VA-TFT displays.
  • the inventive compounds have a pronounced negative ⁇ and are therefore particularly suitable for use in liquid-crystal mixtures for VA-TFT displays.
  • the inventive compounds have a pronounced negative ⁇ and are therefore particularly suitable for use in liquid-crystal mixtures for VA-TFT displays.
  • the rotational viscosities of the compounds and the resulting liquid crystalline mixtures are advantageously small, without simultaneously reducing the clearing point of the mixture significantly.
  • the further physical, physicochemical or electro-optical parameters of the compounds according to the invention are also advantageous for the use of the compounds in liquid-crystalline media.
  • the liquid-crystalline media containing these compounds have in particular a sufficient width of the nematic phase and a good low-temperature and long-term stability and sufficiently high
  • the compounds of the formula I according to the invention have suitable values of the optical anisotropy ⁇ , in particular for use in VA TFT displays.
  • the compounds according to the invention preferably have a ⁇ of greater than 0.15 and less than 0.25.
  • the compounds are relatively easy to manufacture. The balanced combination of these beneficial properties provides a significant enrichment of those available for VA blends
  • the component m which determines the number of affiliated ring systems A 1 , preferably has a value of 0 or 1, especially 0.
  • R 1 is independently an alkoxy radical, alkyl radical or alkenyl radical having 1 to 7 or 2 to 7 carbon atoms.
  • R 1 in the general formula I is particularly preferably an alkoxy radical or alkyl radical having 2 to 7 C atoms.
  • R 2 is preferably an alkyl radical or alkenyl radical having 1 to 7 or 2 to 7 carbon atoms.
  • R 2 in the general formula I is particularly preferably an alkyl radical having 2 to 7 C atoms.
  • R 1 preferably represents an alkoxy, alkyl or alkenyl group, particularly preferably an alkoxy group having 1-7 C atoms, particularly preferably having 2 to 5 C atoms.
  • the sum of Number of carbon atoms in R 1 and R 2 taken together is preferably 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10, particularly preferably 6, 7, 8, 9 or 10.
  • R 1 preferably represents an alkyl, alkoxy or alkenyl group, particularly preferably an alkyl group having 1-7 C atoms, particularly preferably having 2 to 7 C atoms.
  • R 1 and R 2 in formula I are each independently one
  • Alkyl radical these are straight-chain or branched.
  • each of these radicals is straight-chain and, unless otherwise specified, has 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7 carbon atoms and is therefore preferably methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl or heptyl.
  • R 1 in formula I in each case independently of one another represents an alkoxy radical, this is straight-chain or branched.
  • each of these radicals is straight-chain and, unless otherwise specified, has 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7 carbon atoms and is therefore preferably methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy, pentoxy, hexoxy or heptoxy.
  • R 1 and R 2 in formula I can each independently be an alkenyl radical having 2 to 15 C atoms, which is unbranched or branched and has at least one C-C double bond. Preferably, it is unbranched and has 2 to 7 carbon atoms. It is therefore preferably vinyl, prop-1 - or prop-2-enyl, but-1 -, 2- or but-3-enyl, pent-1 -, 2-, 3- or pent-4-enyl, hexyl 1-, 2-, 3-, 4- or hex-5-enyl, hept-1, 2-, 3-, 4-, 5- or hept-6-enyl. If the two carbon atoms of the CC double bond are substituted, the alkenyl radical can be present as an E and / or Z isomer (trans / cis). In general, the respective E isomers are preferred. Among the following E isomers are preferred.
  • Alkenyl radicals are particularly preferably prop-2-enyl, 2- or but-3-enyl, and 3- or pent-4-enyl.
  • R 1 and R 2 in formula I can independently of one another also be an alkynyl radical having 2 to 15 C atoms which is straight-chain or branched and has at least one C-C triple bond. Preference is given to 1 - or 2-propynyl and 1 -, 2 - or 3-butynyl.
  • the group (s) A 1 independently preferably represent a disubstituted ring-shaped group selected from the formulas
  • the group Z 1 preferably denotes a single bond, -CH 2 O-, -CF 2 O- or -OCF 2 -, particularly preferably a single bond.
  • the group L is preferably F, Cl, -CF3 or an alkyl or
  • Alkoxy group having 1, 2 or 3 carbon atoms having 1, 2 or 3 carbon atoms.
  • m 0 and R 1 is an alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms.
  • Halogen in the context of the present invention means fluorine, chlorine, bromine or iodine, preferably fluorine, chlorine or bromine, and in particular fluorine or chlorine.
  • alkyl unless otherwise defined elsewhere in this specification or in the claims, means a straight-chain or straight chain radical branched, saturated, aliphatic hydrocarbon radical having 1 to 15 (ie 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1 1, 12, 13, 14 or 15) carbon atoms.
  • R 1 , R 2 and A 1 have the meanings as defined for the formula I above, and
  • Z 1 is a group as defined for formula I above without the single bond.
  • Preferred compounds of the formulas IA and ID are the compounds of the formulas IA-1 to IA-3 and ID-1 to ID-3,
  • alkyl and alkyl * independently of one another denote a straight-chain alkyl radical having 1-7 C atoms and alkoxy independently a straight-chain alkoxy radical having 1-7 C atoms.
  • Particularly preferred is the compounds of the formula IA-1.
  • Preferred compounds of the formulas IB and IC are the compounds of the formulas
  • alkyl independently of one another is a straight-chain alkyl radical having 1-7 C atoms.
  • Particularly preferred compounds of the formula I or IA-1 are selected from those of the formulas IA-1 -1 to IA-1 -26:
  • radicals or substituents of the compounds according to the invention or the compounds according to the invention themselves are present as optically active or stereoisomeric radicals, substituents or compounds because they have, for example, an asymmetric center, these are also encompassed by the present invention.
  • the compounds according to the invention of the general formula I in isomerically pure form, for example as pure enantiomers, diastereomers, E or Z isomers, trans or cis isomers, or as a mixture of several compounds according to the invention of the general formula I in isomerically pure form, for example as pure enantiomers, diastereomers, E or Z isomers, trans or cis isomers, or as a mixture of several
  • Isomers can be present in any ratio, for example as a racemate, E / Z isomer mixture or as a cis / trans isomer mixture.
  • the starting materials may optionally also be formed in situ, such that they are not isolated from the reaction mixture, but immediately further reacted to the compounds of general formula I.
  • the syntheses of compounds of the general formula I according to the invention are described by way of example in the examples. The
  • radicals of the formulas R 1 - [A 1 -Z 1 ] m - can also generally be introduced analogously to the general formula I.
  • the person skilled in the art can make appropriate variations of the syntheses presented, as well as other suitable synthetic routes to obtain compounds of formula I.
  • the present invention comprises
  • Invention in one embodiment also one or more processes for the preparation of compounds of formula I.
  • the invention thus comprises a process for the production of
  • OTf is a radical O (SO 2 ) CF 3 ,
  • W, X, Z 1 , A 1 , m and R 1 are independently as in formula I, in particular as defined for formula (B),
  • the esterification of the OH group of the compounds of the formula (B) with trifluoromethanesulfonic acid is preferably carried out using trifluoromethanesulfonyl chloride (TfCl) or trifluoromethanesulfonic anhydride (TfOTf).
  • the disclosed process steps and the subsequent work-up of the reaction mixture can in principle be carried out as a batch reaction or in a continuous reaction mode.
  • the continuous reaction includes z.
  • a stirred tank cascade As the reaction in a continuous stirred tank reactor, a stirred tank cascade, a loop or cross-flow reactor, a flow tube or in a microreactor.
  • the reaction mixtures are optionally worked up as required by filtration through solid phases, chromatography, separation between immiscible phases (eg extraction), adsorption on solid supports, distilling off of solvents and / or azeotropic mixtures, selective distillation, sublimation, Crystallization, cocrystallization or by nanofiltration on membranes.
  • the compounds of general formula I can be used in liquid-crystalline media.
  • the present invention therefore also provides a liquid-crystalline medium having at least two liquid crystalline compounds containing at least one
  • the present invention also liquid-crystalline media containing in addition to one or more compounds of the formula I according to the invention as further constituents 2 to 40, preferably 4 to 30 components. With particular preference, these media contain, in addition to one or more compounds according to the invention, 7 to 25 components.
  • These further constituents are preferably selected from nematic or nematogenic (monotropic or isotropic) substances, in particular substances from the classes of azoxybenzenes,
  • Benzylidenanilines biphenyls, terphenyls, 1, 3-dioxanes, 2,5-tetrahydropyrans, phenyl or cyclohexyl benzoates, cyclohexanecarboxylic acid phenyl or cyclohexyl esters, phenyl or cyclohexyl esters of cyclohexylbenzoic acid, phenyl or cyclohexyl esters of cyclohexylcyclohexanecarboxylic acid, cyclohexylphenyl esters benzoic acid, cyclohexanecarboxylic acid or cyclohexylcyclohexanecarboxylic acid, phenylcyclohexanes, cyclohexylbiphenyls, phenylcyclohexylcyclohexanes, cyclohexylcyclohexanes, cyclohex
  • Compounds may also be mono- or polyfluorinated.
  • L and E which may be the same or different, each independently represents a bivalent radical selected from the group consisting of -Phe-, -Cyc- , -Phe-Phe, -Phe-Cyc,
  • Phe is unsubstituted or fluorine-substituted 1, 4-phenylene, Cyc trans-1, 4-cyclohexylene or 1, 4-cyclohexenylene, Pyr pyrimidine-2,5-diyl or pyridine-2,5-diyl, Dio 1,3-dioxane-2,5-diyl, Thp tetrahydropyran-2,5-diyl and G 2- (trans-1,4-cyclohexyl) -ethyl, pyhmidine-2,5-diyl, pyridine-2,5- diyl, 1, 3-dioxane-2,5-diyl or tetrahydropyran-2,5-diyl.
  • one of L and E is Cyc or Phe.
  • E is preferably Cyc, Phe or Phe-Cyc.
  • the media according to the invention contain one or more components selected from the compounds of formulas (II), (III), (IV), (V) and (VI), wherein L and E are selected from the group Cyc and Phe and simultaneously one or more components selected from the compounds of the formulas (II), (III), (IV), (V) and (VI), wherein one of the radicals L and E is selected from the group Cyc and Phe and the other radical is selected from the group -Phe-Phe-, -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -G-Phe- and -G-Cyc-, and optionally one or more components selected from the compounds of the formulas (II) , (III), (IV), (V) and (VI), wherein the radicals L and E are selected from the group -Phe-Cyc, -Cyc
  • R 'and R "in a smaller subgroup of the compounds of formulas (II), (III), (IV), (V) and (VI) each independently represent alkyl, alkenyl, alkoxy, alkoxyalkyl (oxaalkyl), alkenyloxy or alkanoyloxy with up to 8 carbon atoms, hereinafter this smaller subgroup is called group A and the compounds are labeled with the partial formulas (IIa), (IIIa), (IVa), (Va) and (Via).
  • R 'and R "are different from each other one of these radicals is usually alkyl, alkenyl, alkoxy or alkoxyalkyl (oxaalkyl).
  • R 'and R “have the meanings for the compounds of the sub-formulas (IIa) to ( Via) and are preferably alkyl, alkenyl, alkoxy or alkoxyalkyl (oxaalkyl).
  • R ' has the meaning given for the compounds of sub-formulas (IIa) to (Via) and is preferably alkyl, alkenyl, alkoxy or alkoxyalkyl (oxaalkyl).
  • the media according to the invention preferably contain one or more compounds from groups A, B and / or C.
  • the proportions by mass of Compounds from these groups on the media according to the invention are:
  • 0 to 90% preferably 20 to 90%, especially 30 to 90%.
  • 0 to 80% preferably 5 to 80%, especially 5 to 50%.
  • the media according to the invention preferably contain 1 to 40%, more preferably 5 to 30%, of the compounds of the formula I according to the invention.
  • the media preferably comprise one, two, three, four or five compounds of the formula I according to the invention.
  • the preparation of the media according to the invention is carried out in a conventional manner.
  • the components are dissolved in each other, preferably at elevated temperature.
  • the liquid-crystalline phases of the present invention can be modified so that they can be used in all types of liquid-crystal display elements known hitherto.
  • Such additives are known to the person skilled in the art and are described in detail in the literature (H. Kelker / R. Hussi, Handbook of Liquid Crystals, Verlag Chemie, Weinheim, 1980).
  • pleochroic dyes can be added for the preparation of colored guest-host systems or substances for changing the dielectric anisotropy, the viscosity and / or the orientation of the nematic phases.
  • the compounds of the formula I are particularly suitable for use in VA TFT displays.
  • the present invention therefore also provides electro-optical display elements comprising a liquid-crystalline medium according to the invention.
  • the display element is preferably a VA TFT display element (VA: vertical alignment, TFT: thin film transistor).
  • VA vertical alignment
  • TFT thin film transistor
  • K crystalline phase
  • N nematic phase
  • Sm smectic phase
  • I Isotropic phase. The numbers between these symbols represent the transition temperatures of the substance in question.
  • means the optical anisotropy (589 nm, 20 ° C) and ⁇ the dielectric anisotropy (1 kHz, 20 ° C).
  • dielectric anisotropy ⁇ is determined at 20 ° C and 1 kHz.
  • the optical anisotropy ⁇ is determined at 20 ° C and a wavelength of 589.3 nm.
  • Rotational viscosity ( ⁇ ) of the compounds of the invention are obtained by linear extrapolation of liquid crystalline mixtures, the to 5 to 10% of the respective compound according to the invention and to 90-95% of the commercially available liquid-crystal mixture ZLI-2857 (for As, Klp.) or ZLI-4792 (for An, ⁇ ) consist (mixtures Fa. Merck KGaA, Darmstadt).
  • the starting materials can be obtained according to generally available literature regulations or commercially available.
  • 0.058 mol of 2-bromo-6-fluorophenol is dissolved in 100 ml of THF and combined with 40 ml of water and 0.09 mol of potassium carbonate. After heating to boiling temperature, 0.3 mmol of ths (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) and 0.9 mmol of cataCXium® A (di (1-adamantyl) -n-butylphosphine) are added, and a solution of 0.062 is added dropwise within half an hour mol of (4-ethoxy-2,3-difluoro-phenyl) -dimethoxy-borane dissolved in 100 ml of THF.
  • Trifluoromethylsulfonate of 4'-ethoxy-3,2 ', 3'-trifluoro-biphenyl-2-ol Trifluoromethylsulfonate of 4'-ethoxy-3,2 ', 3'-trifluoro-biphenyl-2-ol.
  • the radicals R 1 2 are straight-chain, that is, unbranched, unless otherwise indicated.
  • the substance data are shown in Table 1.
  • the radicals R 1 2 are straight-chain, that is, unbranched, unless otherwise indicated.
  • the substance data are shown in Table 2.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft 4,6-Dihalogen-dibenzothiophen und 4,6- Dihalogen-dibenzofuran-3-Thioether-Derivate der Formel (I) worin W, X, R1, R2, A1, Z1 und m wie in Anspruch 1 definiert sind, ihre Herstellung, ihre Verwendung als Komponenten in flüssigkristallinen Medien sowie elektrooptische Anzeigeelemente, die die erfindungsgemäßen flüssigkristallinen Medien enthalten.

Description

Thioether-Derivate des Dibenzothiophens und des Dibenzofurans
Die vorliegende Erfindung betrifft 4,6-Dihalogen-dibenzothiophen und 4,6- Dihalogen-dibenzofuran-3-Thioether-Derivate, ein Verfahren zu ihrer Herstellung, flüssigkristalline Medien enthaltend diese Derivate sowie elektrooptische Anzeigeelemente enthaltend diese flüssigkristallinen Medien. Die Verbindungen besitzen eine negative dielektrische
Anisotropie.
Flüssigkristalle haben ein breites Anwendungsfeld gefunden, seitdem vor etwa 30 Jahren die ersten kommerziell anwendbaren flüssigkristallinen Verbindungen gefunden wurden. Bekannte Anwendungsgebiete für herkömmliche Mischungen sind insbesondere Anzeigen für Uhren und Taschenrechner sowie große Anzeigetafeln, wie sie in Bahnhöfen, Flughäfen und Sportarenen verwendet werden. Weitere
Anwendungsgebiete sind Displays von tragbaren und stationären
Computern, Navigationssystemen und Videoapplikationen. Insbesondere für die zuletzt genannten Anwendungen werden hohe Anforderungen an Schaltzeiten und den Kontrast der Abbildungen gestellt. Die räumliche Ordnung der Moleküle in einem Flüssigkristall bewirkt, dass viele seiner Eigenschaften richtungsabhängig sind. Von Bedeutung für den Einsatz in Flüssigkristallanzeigen sind dabei insbesondere die Anisotropien im optischen, dielektrischen und elasto-mechanischen Verhalten. Je nachdem, ob die Moleküle mit ihren Längsachsen senkrecht oder parallel zu den beiden Platten eines Kondensators orientiert sind, hat dieser eine andere Kapazität; die Dielektrizitätskonstante ε des flüssigkristallinen Mediums ist also für die beiden Orientierungen verschieden groß.
Substanzen, deren Dielektrizitätskonstante bei senkrechter Orientierung der Moleküllängsachsen zu den Kondensatorplatten größer ist als bei paralleler Anordnung, werden als dielektrisch positiv bezeichnet. Mit anderen Worten: Ist die Dielektrizitätskonstante
Figure imgf000002_0003
parallel zu den
Moleküllängsachsen größer als die Dielektrizitätskonstante
Figure imgf000002_0002
senkrecht zu den Moleküllängsachsen, so ist die dielektrische Anisotropie
Figure imgf000002_0001
größer null. Die meisten Flüssigkristalle, die in herkömmlichen Displays Verwendung finden, fallen in diese Gruppe. Für die dielektrische Anisotropie spielen sowohl die Polarisierbarkeit des Moleküls als auch permanente Dipolmomente eine Rolle. Beim Anlegen einer Spannung an das Display richtet sich die Längsachse der Moleküle so aus, dass die größere der dielektrischen Konstanten wirksam wird. Die Stärke der Wechselwirkung mit dem elektrischen Feld hängt dabei von der Differenz der beiden Konstanten ab.
Bei den in herkömmlichen Flüssigkristallanzeigen verwendeten flüssigkristallinen Molekülen ist das entlang der Moleküllängsachse orientierte Dipolmoment größer als das senkrecht zur Moleküllängsachse orientierte Dipolmoment.
Mit Flüssigkristallen, bei denen das größere Dipolmoment parallel zur Längsachse des Moleküls orientiert ist, sind bereits sehr leistungsfähige Displays entwickelt worden. Dabei kommen meist Mischungen von 5 bis 20 Komponenten zum Einsatz, um einen ausreichend breiten Temperaturbereich der Mesophase sowie kurze Schaltzeiten und niedrige Schwellenspannungen anzustreben. Schwierigkeiten bereitet jedoch noch die starke Blickwinkelabhängigkeit bei Flüssigkristallanzeigen, wie sie beispielsweise für Laptops verwendet werden. Die beste Abbildungsqualität lässt sich erreichen, wenn die Fläche des Displays senkrecht zur Blickrichtung des Betrachters steht. Wird das Display relativ zur Betrachtungsrichtung gekippt, verschlechtert sich die Abbildungsqualität unter Umständen drastisch. Für einen höheren Komfort ist man bemüht, den Winkel, um den das Display von der Blickrichtung eines Betrachters ohne wesentliche Minderung der Abbildungsqualität verkippt werden kann, möglichst groß zu gestalten. In jüngerer Zeit sind Versuche unternommen worden, zur Verbesserung der Blickwinkelabhängigkeit flüssigkristalline Verbindungen einzusetzen, deren Dipolmoment senkrecht zur Moleküllängsachse größer ist als parallel zur Längsachse des Moleküls. Die dielektrische Anisotropie Δε ist in diesem Fall negativ. Im feldfreien Zustand werden diese Moleküle mit ihrer
Längsachse senkrecht zur Glasfläche des Displays orientiert. Durch Anlegen eines elektrischen Feldes orientieren sie sich mehr oder weniger parallel zu den Glasflächen. Auf diese Weise konnte eine Verbesserung der Blickwinkelabhängigkeit erreicht werden. Derartige Displays werden als VA-TFT-Displays bezeichnet (abgeleitet aus dem Englischen:„vertically aligned").
Die Entwicklung auf dem Gebiet der flüssigkristallinen Materialien ist bei weitem noch nicht abgeschlossen. Zur Verbesserung der Eigenschaften flüssigkristalliner Anzeigeelemente ist man ständig bemüht, neue Verbindungen zu entwickeln, die eine Optimierung derartiger Displays ermöglichen.
In den Druckschriften EP 2937342, WO 02/055463, DE 102005012585 und EP 1752510 werden Dibenzothiophenderivate für die Verwendung als flüssigkristallines Material offenbart. Die Verbindungen unterscheiden sich von den erfindungsgemäßen Verbindungen in der Substitution der
Dibenzothiophenstruktur. In der Druckschrift EP 2921487 werden
Dibenzofuranderivate als flüssigkristallines Material offenbart. Thioether in der Position 3 des Ringsystems sind in den Zitaten nicht offenbart.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verbindungen mit vorteilhaften Eigenschaften für den Einsatz in flüssigkristallinen Medien zur Verfügung zu stellen. Insbesondere sollten sie über eine negative dielektrische Anisotropie verfügen, was sie besonders geeignet macht für den Einsatz in flüssigkristallinen Medien für VA-Displays. Unabhängig von der dem Displaytyp entsprechenden dielektrischen Anisotropie sind
Verbindungen gewünscht, die eine günstige Kombination der
anwendungstechnischen Parameter aufweisen. Unter diesen gleichzeitig zu optimierenden Parametern sind vor allem zu nennen ein hoher
Klärpunkt, eine geringe Rotationsviskosität, eine optische Anisotropie im Anwendungsintervall, sowie die Eigenschaften, die zur Erzielung von Mischungen mit den gewünschten flüssigkristallinen Phasen über einen breiten Temperaturbereich dienen (niedriger Schmelzpunkt, gute
Mischbarkeit mit anderen flüssigkristallinen Komponenten der
gewünschten Art).
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Verbindungen der allgemeinen Formel I
Figure imgf000005_0001
worin
X unabhängig F oder Cl, bevorzugt F,
W S oder O, bevorzugt S, m 0, 1 oder 2, bevorzugt 0,
R1 und R2 unabhängig voneinander einen Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1 bis 15 C-Atomen, wobei in diesen Resten auch eine oder mehrere CH2-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch
so
Figure imgf000005_0002
ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, und worin auch ein oder mehrere H-Atome durch Halogen ersetzt sein können, bevorzugt unabhängig voneinander, einen unsubstituierten Alkylrest oder Alkoxyrest mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen oder einen Alkenyl-, Alkenyloxy- oder Alkinylrest mit 2 bis 15 C-Atomen, welche jeweils optional ein- oder mehrfach halogeniert sind,
A1 jeweils unabhängig einen Rest ausgewählt aus folgenden
Gruppen: a) 1 ,4-Phenylen worin auch eine oder zwei CH-Gruppen durch N ersetzt sein können und worin auch ein oder mehrere H-Atome durch eine Gruppe L ersetzt sein können, b) der Gruppe bestehend aus trans-1 ,4-Cyclohexylen und 1 ,4-Cyclohexenylen , worin auch eine oder mehrere nicht benachbarte CH2-Gruppen durch -O- und/oder -S- ersetzt sein können und worin auch ein oder mehrere H-Atome durch F oder Cl ersetzt sein können, und c) der Gruppe bestehend aus Tetrahydropyran-2,5-diyl, 1 ,3-Dioxan-2,5-diyl, Tetrahydrofuran-2,5-diyl,
Cyclobutan-1 ,3-diyl, Piperidin-1 ,4-diyl, Thiophen-2,5- diyl und Selenophen-2,5-diyl, welche auch ein oder mehrfach durch ein Gruppe L substituiert sein können, L bei jedem Auftreten unabhängig F, Cl, CN, SCN, SF5 oder geradkettiges oder verzweigtes, jeweils optional fluoriertes, Alkyl, Alkoxy, Alkylcarbonyl, Alkoxycarbonyl, Alkylcarbonyloxy oder Alkoxycarbonyloxy mit 1 bis 12 oder vorzugsweise 1 bis 4 C-Atomen, und Z1 unabhängig voneinander eine Einfachbindung, -CF2O-,
-OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -(CO)O-, -O(CO)-, -(CH2)4-, -CH2CH2-, -CF2-CF2-, -CF2-CH2-, -CH2-CF2-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -(CH2)3O-, -O(CH2)3-, -C≡C-, -O-, -CH2-, -(CH2)3- oder -CF2-, bedeuten.
Die Verbindungen besitzen ein ausgeprägt negatives Δε und eignen sich daher insbesondere für eine Verwendung in Flüssigkristallmischungen für VA-TFT-Displays. Vorzugsweise besitzen die erfindungsgemäßen
Verbindungen ein Δε < -4, mehr bevorzugt Δε < -7 und besonders bevorzugt ein Δε < -9. Sie zeigen eine gute Mischbarkeit mit den üblichen, in Flüssigkristallmischungen für Displays verwendeten Substanzen, d. h. sie besitzen eine gute Löslichkeit darin. Die Rotationsviskositäten der Verbindungen und der resultierenden flüssigkristallinen Mischungen sind vorteilhaft klein, ohne gleichzeitig den Klärpunkt der Mischung signifikant zu senken.
Auch die weiteren physikalischen, physikochemischen beziehungsweise elektrooptischen Parameter der erfindungsgemäßen Verbindungen sind für den Einsatz der Verbindungen in flüssigkristallinen Medien von Vorteil. Die flüssigkristallinen Medien, die diese Verbindungen enthalten, weisen insbesondere eine ausreichende Breite der nematischen Phase und eine gute Tieftemperatur- und Langzeitstabilität sowie ausreichend hohe
Klärpunkte auf. Die niedrigen Schmelzpunkte der erfindungsgemäßen Verbindungen geben einen Hinweis auf das vorteilhafte
Mischungsverhalten. Ferner weisen die erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel I insbesondere für die Verwendung in VA-TFT-Displays geeignete Werte der optischen Anisotropie Δη auf. Bevorzugt besitzen die erfindungsgemäßen Verbindungen ein Δη von größer als 0,15 und kleiner als 0,25. Außerdem sind die Verbindungen relativ einfach herzustellen. Die ausgewogene Kombination dieser vorteilhaften Eigenschaften stellt eine signifikante Bereicherung der für VA-Mischungen verfügbaren
Mischungskomponenten dar. Der Parameter m, der die Anzahl der angegliederten Ringsysteme A1 bestimmt, besitzt bevorzugt einen Wert von 0 oder 1 , besonders 0.
Bevorzugt bedeutet R1 jeweils unabhängig voneinander einen Alkoxyrest, Alkylrest oder Alkenylrest mit 1 bis 7 bzw. 2 bis 7 Kohlenstoffatomen.
Besonders bevorzugt ist R1 in der allgemeinen Formel I ein Alkoxyrest oder Alkylrest mit 2 bis 7 C-Atomen.
Bevorzugt bedeutet R2 einen Alkylrest oder Alkenylrest mit 1 bis 7 bzw. 2 bis 7 Kohlenstoffatomen. Besonders bevorzugt ist R2 in der allgemeinen Formel I ein Alkylrest mit 2 bis 7 C-Atomen.
Für den Fall, dass m = 0 ist, bedeutet R1 vorzugsweise eine Alkoxy-, Alkyl- oder Alkenylgruppe, besonders bevorzugt eine Alkoxygruppe mit 1 -7 C- Atomen, besonders bevorzugt mit 2 bis 5 C-Atomen. Die Summe der Anzahl der Kohlenstoffatome in R1 und R2 zusammen beträgt bevorzugt 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10, besonders bevorzugt 6, 7, 8, 9 oder 10.
Für den Fall, dass m = 1 oder 2 ist, bedeutet R1 vorzugsweise eine Alkyl-, Alkoxy- oder Alkenylgruppe, besonders bevorzugt eine Alkylgruppe mit 1 -7 C-Atomen, besonders bevorzugt mit 2 bis 7 C-Atomen.
Sofern R1 und R2 in Formel I jeweils unabhängig voneinander einen
Alkylrest darstellen, sind diese geradkettig oder verzweigt. Vorzugsweise ist jeder dieser Reste geradkettig, und hat soweit nicht anders angegeben 1 , 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 C-Atome und ist demnach vorzugsweise Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl oder Heptyl.
Sofern R1 in Formel I jeweils unabhängig voneinander einen Alkoxyrest darstellt, ist dieser geradkettig oder verzweigt. Vorzugsweise ist jeder dieser Reste geradkettig, und hat soweit nicht anders angegeben 1 , 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 C-Atome und ist demnach vorzugsweise Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Butoxy, Pentoxy, Hexoxy oder Heptoxy.
R1 und R2 in Formel I können ferner jeweils unabhängig voneinander ein Alkenylrest mit 2 bis 15 C-Atomen sein, der unverzweigt oder verzweigt ist und wenigstens eine C-C-Doppelbindung aufweist. Vorzugsweise ist er unverzweigt und hat 2 bis 7 C-Atome. Er ist demnach vorzugsweise Vinyl, Prop-1 - oder Prop-2-enyl, But-1 -, 2- oder But-3-enyl, Pent-1 -, 2-, 3- oder Pent-4-enyl, Hex-1 -, 2-, 3-, 4- oder Hex-5-enyl, Hept-1 -, 2-, 3-, 4-, 5- oder Hept-6-enyl. Sind die beiden C-Atome der C-C-Doppelbindung substituiert, kann der Alkenylrest als E- und/oder Z-Isomer (trans/cis) vorliegen. Im Allgemeinen sind die jeweiligen E-Isomere bevorzugt. Unter den
Alkenylresten sind besonders bevorzugt Prop-2-enyl, 2- oder But-3-enyl, und 3- oder Pent-4-enyl.
R1 und R2 in Formel I können unabhängig voneinander auch ein Alkinylrest mit 2 bis 15 C-Atomen sein, der geradkettig oder verzweigt ist und wenigstens eine C-C-Dreifachbindung aufweist. Bevorzugt ist 1 - oder 2 Propinyl und 1 -, 2- oder 3- Butinyl. Die Gruppe(n) A1 bedeuten unabhängig bevorzugt eine disubstituierte ringförmige Gruppe ausgewählt aus den Formeln
Figure imgf000009_0001
Die Gruppe Z1 bedeutet bevorzugt eine Einfachbindung, -CH2O-, -CF2O- oder -OCF2-, besonders bevorzugt eine Einfachbindung.
Die Gruppe L bedeutet bevorzugt F, Cl, -CF3 oder eine Alkyl- oder
Alkoxygruppe mit 1 , 2 oder 3 Kohlenstoffatomen.
Besonders bevorzugt bedeutet m 0 und R1 eine Alkoxygruppe mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen.
Halogen bedeutet im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung Fluor, Chlor, Brom oder lod, bevorzugt Fluor, Chlor oder Brom, und insbesondere Fluor oder Chlor.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet der Ausdruck "Alkyl" - sofern er nicht an anderer Stelle dieser Beschreibung oder in den Ansprüchen abweichend definiert ist - einen geradkettigen oder verzweigten, gesättigten, aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 15 (d.h. 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1 1 , 12, 13, 14 oder 15) Kohlenstoffatomen.
Besonders bevorzugt sind erfindungsgemäße Verbindungen der Formel I ausgewählt aus den Unterformeln IA bis IF
Figure imgf000010_0001
worin R1, R2 und A1 die Bedeutungen wie für die Formel I oben definiert besitzen, und
Z1 eine Gruppe wie für Formel I oben definiert ohne der Einfachbindung ist.
Bevorzugte Verbindungen der Formeln IA und ID sind die Verbindungen der Formeln IA-1 bis IA-3 und ID-1 bis ID-3,
Figure imgf000011_0001
worin Alkyl und Alkyl* unabhängig voneinander einen geradkettigen Alkylrest mit 1 -7 C-Atomen und Alkoxy unabhängig einen geradkettigen Alkoxyrest mit 1 -7 C-Atomen bedeutet. Besonders bevorzugt ist die Verbindungen der Formel IA-1 .
Bevorzugte Verbindungen der Formeln IB und IC sind die Verbindungen der Formeln
Figure imgf000011_0002
Figure imgf000012_0001
worin Alkyl unabhängig voneinander einen geradkettigen Alkylrest mit 1 -7 C-Atomen bedeutet.
Besonders bevorzugte Verbindungen der Formel I bzw. IA-1 sind ausgewählt aus denen der Formeln IA-1 -1 bis IA-1 -26:
Figure imgf000012_0002
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000014_0001
Figure imgf000015_0001
Sofern Reste oder Substituenten der erfindungsgemäßen Verbindungen beziehungsweise die erfindungsgemäßen Verbindungen selbst als optisch aktive oder stereoisomere Reste, Substituenten beziehungsweise Verbindungen vorliegen, weil sie beispielsweise ein asymmetrisches Zentrum aufweisen, so sind diese von der vorliegenden Erfindung mit umfasst. Dabei ist es selbstverständlich, dass die erfindungsgemäßen Verbin- düngen der allgemeinen Formel I in isomerenreiner Form, zum Beispiel als reine Enantiomeren, Diastereomeren, E- beziehungsweise Z-Isomeren, trans- beziehungsweise cis-lsomeren, oder als Gemisch mehrerer
Isomeren in jedem beliebigen Verhältnis, zum Beispiel als Racemat, E-/Z- Isomerengemisch oder als cis/trans-lsomerengemisch, vorliegen können. Der 1 ,4-substituierte Cyclohexylring der Formel
Figure imgf000016_0001
ist in den offenbarten Verbindungen für flüssigkristalline Medien bevorzugt trans-konfiguriert, d.h. die beiden Substituenten befindend sich in der thermodynamisch bevorzugten Sessel konformation beide in äquatorialer Position.
Die Verbindungen der allgemeinen Formel I können nach an sich
bekannten Methoden dargestellt werden, wie sie in der Literatur (z.B. in den Standardwerken wie Houben-Weyl, Methoden der organischen
Chemie, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart) beschrieben sind und zwar unter Reaktionsbedingungen, die für die genannten Umsetzungen bekannt und geeignet sind. Dabei kann man von an sich bekannten, hier nicht näher erwähnten Varianten Gebrauch machen.
Die Ausgangsstoffe können gegebenenfalls auch in situ gebildet werden, derart, dass man sie aus dem Reaktionsgemisch nicht isoliert, sondern sofort weiter zu den Verbindungen der allgemeinen Formel I umsetzt. Die Synthesen erfindungsgemäßer Verbindungen der allgemeinen Formel I werden in den Beispielen exemplarisch beschrieben. Die
Ausgangssubstanzen sind nach allgemein zugänglichen
Literaturvorschriften oder käuflich zu erhalten. Besonders geeignete Synthesewege zu den erfindungsgemäßen
Verbindungen werden im Folgenden anhand der Schemata erläutert. Die Substituenten R1, R2, X, W und der Zähler m besitzen in den folgenden Schemata die Bedeutungen wie für die Formel I angegeben. Die Synthese der Verbindungen der Formel I mit W = S und m = 0 erfolgt ausgehend von der Grundverbindung nach Schema 1 .
Figure imgf000017_0001
Schema 1. Beispielsynthese Dibenzothiophen. R1 = -OR, m = 0.
Eine Synthese entsprechender Difluordibenzofuranverbindungen (W = O, m = 0) ist z. B. in der Publikation US 2015/0259602 A1 beschrieben.
Figure imgf000018_0001
Schema 2. Zwei alternative Synthesewege der Verbindungen der Formel I. Die Substituenten sind analog definiert.
Die dargestellten Reaktionsschemata sind nur als beispielhaft aufzufassen. Optional können anstelle der Reste -OR in Schema 1 auch allgemein Reste der Formeln R1-[A1-Z1]m- analog der allgemeinen Formel I eingeführt werden. Der Fachmann kann entsprechende Variationen der vorgestellten Synthesen vornehmen, sowie auch andere geeignete Synthesewege beschreiten, um Verbindungen der Formel I zu erhalten.
Gemäß den zuvor dargestellten Synthesen umfasst die vorliegende
Erfindung in einer Ausführungsform auch ein oder mehrere Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel I.
Die Erfindung umfasst somit ein Verfahren zur Herstellung von
Verbindungen der Formel I, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es einen Verfahrensschritt umfasst, wobei eine Verbindung der Formel (B)
Figure imgf000018_0002
worin unabhängig W, X, Z1, A1, m und R1 wie in Formel I definiert sind, an der OH-Gruppe mit Trifluormethansulfonsäure oder eines reaktiven
Derivats davon zu einer Verbindung der Formel (C)
Figure imgf000019_0001
worin unabhängig
OTf einen Rest O(SO2)CF3 bedeutet,
und
W, X, Z1, A1, m und R1 unabhängig wie in Formel I, insbesondere wie für Formel (B), definiert sind,
umgesetzt wird, und in einem oder mehreren weiteren Verfahrensschritten zu einer Verbindung der Formel I umgesetzt wird.
Die Veresterung der OH-Gruppe der Verbindungen der Formel (B) mit Trifluormethansulfonsäure(derivaten) erfolgt bevorzugt mit Trifluormethan- sulfonsäurechlorid (TfCI) oder Trifluormethansulfonsäureanhydrid (TfOTf).
Die offenbarten Verfahrensschritte und die anschließende Aufarbeitung des Reaktionsgemisches kann grundsätzlich als Batch-Reaktion oder in kontinuierlicher Reaktionsweise durchgeführt werden. Die kontinuierliche Reaktionsweise umfasst z. B. die Reaktion in einem kontinuierlichen Rührkesselreaktor, einer Rührkesselkaskade, einem Schlaufen- oder Querstromreaktor, einem Strömungsrohr oder in einem Mikroreaktor. Die Aufarbeitung der Reaktionsgemische erfolgt wahlweise, je nach Bedarf, durch Filtration über feste Phasen, Chromatographie, Separation zwischen unmischbaren Phasen (z. B. Extraktion), Adsorption an festen Trägern, Abdestillieren von Lösungsmitteln und/oder azeotropen Gemischen, selektive Destillation, Sublimation, Kristallisation, Cokristallisation oder durch Nanofiltration an Membranen.
Wie bereits erwähnt, können die Verbindungen der allgemeinen Formel I in flüssigkristallinen Medien verwendet werden. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch ein flüssigkristallines Medium mit mindestens zwei flüssigkristallinen Verbindungen, enthaltend mindestens eine
Verbindung der allgemeinen Formel I.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch flüssigkristalline Medien enthaltend neben einer oder mehreren erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel I als weitere Bestandteile 2 bis 40, vorzugsweise 4 bis 30 Komponenten. Besonders bevorzugt enthalten diese Medien neben einer oder mehreren erfindungsgemäßen Verbindungen 7 bis 25 Komponenten. Diese weiteren Bestandteile werden vorzugsweise ausgewählt aus nematischen oder nematogenen (monotropen oder isotropen) Substanzen, insbesondere Substanzen aus den Klassen der Azoxybenzole,
Benzylidenaniline, Biphenyle, Terphenyle, 1 ,3-Dioxane, 2,5-Tetrahydro- pyrane, Phenyl- oder Cyclohexylbenzoate, Cyclohexancarbonsäurephenyl- oder-cyclohexylester, Phenyl- oder Cyclohexylester der Cyclohexylbenzoe- säure, Phenyl- oder Cyclohexylester der Cyclohexylcyclohexancarbon- säure, Cyclohexylphenylester der Benzoesäure, der Cyclohexancarbon- säure, bzw. der Cyclohexylcyclohexancarbonsäure, Phenylcyclohexane, Cyclohexylbiphenyle, Phenylcyclohexylcyclohexane, Cyclohexylcyclo- hexane, Cydohexylcydohexylcydohexene, 1 ,4-Biscyclohexylbenzole, 4',4'- Biscyclohexylbiphenyle, Phenyl- oder Cyclohexylpyrimidine, Phenyl- oder Cyclohexylpyridine, Phenyl- oder Cyclohexyldioxane, Phenyl- oder
Cyclohexyl-1 ,3-dithiane, 1 ,2-Diphenylethane, 1 ,2-Dicyclohexylethane, 1 -Phenyl-2-cyclohexylethane, 1 -Cyclohexyl-2-(4-phenylcyclohexyl)ethane, 1 -Cyclohexyl-2-biphenylethane, 1 -Phenyl-2-cyclohexylphenylethane, gegebenenfalls halogenierten Silibene, Benzylphenylether, Tolane und substituierten Zimtsäuren. Die 1 ,4-Phenylengruppen in diesen
Verbindungen können auch einfach oder mehrfach fluoriert sein.
Die wichtigsten als weitere Bestandteile erfindungsgemäßer Medien in Frage kommenden Verbindungen lassen sich durch die Formeln (II), (III), (IV), (V) und (VI) charakterisieren: R'-L-E-R" (II)
R'-L-COO-E-R" (III)
R'-L-OOC-E-R" (IV)
R'-L-CH2CH2-E-R" (V)
R'-L-CF2O-E-R" (VI)
In den Formeln (II), (III), (IV), (V) und (VI) bedeuten L und E, die gleich oder verschieden sein können, jeweils unabhängig voneinander einen bivalenten Rest aus der aus -Phe-, -Cyc-, -Phe-Phe-, -Phe-Cyc-,
-Cyc-Cyc-, -Pyr-, -Dio-, -Thp-, -G-Phe- und -G-Cyc- sowie deren
Spiegelbilder gebildeten Gruppe, wobei Phe unsubstituiertes oder durch Fluor substituiertes 1 ,4-Phenylen, Cyc trans-1 ,4-Cyclohexylen oder 1 ,4- Cyclohexenylen, Pyr Pyrimidin-2,5-diyl oder Pyridin-2,5-diyl, Dio 1 ,3- Dioxan-2,5-diyl, Thp Tetrahydropyran-2,5-diyl und G 2-(trans-1 ,4- Cyclohexyl)-ethyl, Pyhmidin-2,5-diyl, Pyridin-2,5-diyl, 1 ,3-Dioxan-2,5-diyl oder Tetrahydropyran-2,5-diyl bedeuten.
Vorzugsweise ist einer der Reste L und E Cyc oder Phe. E ist vorzugsweise Cyc, Phe oder Phe-Cyc. Vorzugsweise enthalten die erfindungs- gemäßen Medien eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus den Verbindungen der Formeln (II), (III), (IV), (V) und (VI), worin L und E ausgewählt sind aus der Gruppe Cyc und Phe und gleichzeitig eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus den Verbindungen der Formeln (II), (III), (IV), (V) und (VI), worin einer der Reste L und E ausgewählt ist aus der Gruppe Cyc und Phe und der andere Rest ausgewählt ist aus der Gruppe -Phe-Phe-, -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -G-Phe- und -G-Cyc-, und gegebenenfalls eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus den Verbindungen der Formeln (II), (III), (IV), (V) und (VI), worin die Reste L und E ausgewählt sind aus der Gruppe -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -G-Phe- und -G-Cyc-.
R' und R" bedeuten in einer kleineren Untergruppe der Verbindungen der Formeln (II), (III), (IV), (V) und (VI) jeweils unabhängig voneinander Alkyl, Alkenyl, Alkoxy, Alkoxyalkyl (Oxaalkyl), Alkenyloxy oder Alkanoyloxy mit bis zu 8 C-Atomen. Im Folgenden wird diese kleinere Untergruppe Gruppe A genannt und die Verbindungen werden mit den Teilformeln (IIa), (lila), (IVa), (Va) und (Via) bezeichnet. Bei den meisten dieser Verbindungen sind R' und R" voneinander verschieden, wobei einer dieser Reste meist Alkyl, Alkenyl, Alkoxy oder Alkoxyalkyl (Oxaalkyl) ist.
In einer anderen als Gruppe B bezeichneten kleineren Untergruppe der Verbindungen der Formeln (II), (III), (IV), (V) und (VI) bedeutet E
Figure imgf000022_0001
In den Verbindungen der Gruppe B, die mit den Teilformeln (IIb), (lllb), (IVb), (Vb) und (Vlb) bezeichnet werden, haben R' und R" die bei den Verbindungen der Teilformeln (IIa) bis (Via) angegebene Bedeutung und sind vorzugsweise Alkyl, Alkenyl, Alkoxy oder Alkoxyalkyl (Oxaalkyl).
In einer weiteren kleineren Untergruppe der Verbindungen der Formeln (II), (III), (IV), (V) und (VI) bedeutet R" -CN. Diese Untergruppe wird im
Folgenden als Gruppe C bezeichnet und die Verbindungen dieser Unter- gruppe werden entsprechend mit Teilformeln (llc), ( IIIc), (IVc), (Vc) und (Vlc) beschrieben. In den Verbindungen der Teilformeln (llc), (Nie), (IVc), (Vc) und (Vlc) hat R' die bei den Verbindungen der Teilformeln (IIa) bis (Via) angegebene Bedeutung und ist vorzugsweise Alkyl, Alkenyl, Alkoxy oder Alkoxyalkyl (Oxaalkyl).
Neben den bevorzugten Verbindungen der Gruppen A, B und C sind auch andere Verbindungen der Formeln (II), (III), (IV), (V) und (VI) mit
anderen Varianten der vorgesehenen Substituenten gebräuchlich. All diese Substanzen sind nach literaturbekannten Methoden oder in Analogie dazu erhältlich.
Die erfindungsgemäßen Medien enthalten neben den erfindungsgemäßen Verbindungen der allgemeinen Formel I vorzugsweise eine oder mehrere Verbindungen aus den Gruppen A, B und/oder C. Die Massenanteile der Verbindungen aus diesen Gruppen an den erfindungsgemäßen Medien betragen:
Gruppe A:
0 bis 90 %, vorzugsweise 20 bis 90 %, insbesondere 30 bis 90 %.
Gruppe B:
0 bis 80 %, vorzugsweise 10 bis 80 %, insbesondere 10 bis 70 %.
Gruppe C:
0 bis 80 %, vorzugsweise 5 bis 80 %, insbesondere 5 bis 50 %.
Die erfindungsgemäßen Medien enthalten vorzugsweise 1 bis 40 %, besonders bevorzugt 5 bis 30 % an den erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel I. Die Medien enthalten vorzugsweise eine, zwei, drei, vier oder fünf erfindungsgemäße Verbindungen der Formel I.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Medien erfolgt in an sich üblicher Weise. In der Regel werden die Komponenten ineinander gelöst, vorzugsweise bei erhöhter Temperatur. Durch geeignete Zusätze können die flüssigkristallinen Phasen der vorliegenden Erfindung so modifiziert werden, dass sie in allen bisher bekannt gewordenen Arten von Flüssigkristallanzeigeelementen verwendet werden können. Derartige Zusätze sind dem Fachmann bekannt und in der Literatur ausführlich beschrieben (H. Kelker/R. Hätz, Handbook of Liquid Crystals, Verlag Chemie, Weinheim, 1980). Beispielsweise können pleochroitische Farbstoffe zur Herstel- lung farbiger Guest-Host-Systeme oder Substanzen zur Veränderung der dielektrischen Anisotropie, der Viskosität und/oder der Orientierung der nematischen Phasen zugesetzt werden.
Die Verbindungen der Formel I eignen sich wegen ihres negativen Δε insbesondere für eine Verwendung in VA-TFT-Displays.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher auch elektrooptische Anzeigeelemente, enthaltend ein erfindungsgemäßes flüssigkristallines Medium. Bevorzugt ist das Anzeigeelement ein VA-TFT-Anzeigeelement (VA: vertical alignment; TFT: thin film transistor). Darüber hinaus gibt es weitere Typen von Anzeigeelementen, die ebenfalls Medien mit negativer dielektrischer Anisotropie verwenden.
Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus Kombinationen zweier oder mehrerer dieser Ansprüche.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, ohne dadurch jedoch eingeschränkt werden zu sollen. Der Fachmann wird in der Lage sein, den Beispielen Details zur Durchführung zu entnehmen, die in der allgemeinen Beschreibung nicht im Einzelnen aufgeführt sind, sie nach allgemeinen Fachkenntnissen zu verallgemeinern und auf seine spezielle Problemstellung anzuwenden.
Neben den üblichen und wohlbekannten Abkürzungen werden folgende Abkürzungen verwendet:
K: Kristalline Phase; N: Nematische Phase; Sm: Smektische Phase;
I: Isotrope Phase. Die Zahlen zwischen diesen Symbolen geben die Übergangstemperaturen der betreffenden Substanz wieder.
Temperaturangaben sind, soweit nichts anderes angegeben, in °C.
Die Bestimmung physikalischer, physikochemischer beziehungsweise elektrooptischer Parameter erfolgt nach allgemein bekannten Verfahren, wie sie unter anderem beschrieben sind in der Broschüre "Merck Liquid Crystals - Licristal® - Physical Properties of Liquid Crystals - Description of the Measurements Methods", 1998, Merck KGaA, Darmstadt.
Vor- und nachstehend bedeutet Δη die optische Anisotropie (589 nm, 20 °C) und Δε die dielektrische Anisotropie (1 kHz, 20 °C). Die
dielektrische Anisotropie Δε wird bei 20°C und 1 kHz bestimmt. Die optische Anisotropie Δη wird bei 20°C und einer Wellenlänge von 589,3 nm bestimmt.
Die Δε- und Δη-Werte, der extrapolierte Klärpunkt (Klp.) sowie die
Rotationsviskosität (γι) der erfindungsgemäßen Verbindungen werden durch lineare Extrapolation aus flüssigkristallinen Mischungen erhalten, die zu 5 bis 10 % aus der jeweiligen erfindungsgemäßen Verbindung und zu 90-95 % aus der kommerziell erhältlichen Flüssigkristallmischung ZLI-2857 (für As, Klp.) bzw. ZLI-4792 (für An, γι) bestehen (Mischungen Fa. Merck KGaA, Darmstadt).
Nachstehend bedeuten die Abkürzungen:
MTB Methyl-tert-butylether
THF Tetrahydrofuran
DMAP 4-(Dimethylamino)pyridin
Schmp. Schmelzpunkt
Beispiele
Die Ausgangssubstanzen können nach allgemein zugänglichen Literatur- Vorschriften oder käuflich erhalten werden.
Beispiel 1
Schritt 1
Figure imgf000025_0001
0,058 mol 2-Brom-6-fluorphenol wird in 100 ml THF gelöst und mit 40 ml Wasser und 0,09 mol Kaliumcarbonat versetzt. Nach Erwärmen auf Siedetemperatur setzt man 0,3 mmol Ths(dibenzylidenaceton)dipalladium(0) sowie 0,9 mmol cataCXium® A (Di(l -adamantyl)-n-butylphosphin) zu, und tropft innerhalb einer halben Stunde eine Lösung von 0,062 mol (4-Ethoxy- 2,3-difluoro-phenyl)-dimethoxy-boran, gelöst in 100 ml THF, zu. Man kocht noch 16 Stunden am Rückfluss, versetzt dann mit Wasser und MTB und arbeitet extraktiv auf. Das Rohprodukt 4'-Ethoxy-3,2',3'-trifluoro-biphenyl-2- ol wird chromatographisch gereinigt (Laufmittel: Chlorbutan).
Man erhält weiße Kristalle. chritt 2
Figure imgf000026_0001
0,022 mol 4'-Ethoxy-3,2',3'-trifluoro-biphenyl-2-ol, 0,036 mol Triethylamin und 0,6 mmol DMAP werden in 50 ml Dichlormethan gelöst. Zu dieser Lösung tropft man bei 5-10°C, innerhalb einer halben Stunde, 0,03 mol Trifluormethansulfonsäureanhydrid. Man rührt noch eine Stunde ohne weitere Kühlung und filtriert den Ansatz mit Dichlormethan über eine Säule mit Kieselgel. Nach Eindampfen des Filtrates erhält man das
Trifluormethylsulfonat des 4'-Ethoxy-3,2',3'-trifluoro-biphenyl-2-ol.
Schritt 3
Figure imgf000026_0002
0,022 mol Trifluormethansulfonat des 4'-Ethoxy-3,2',3'-trifluoro-biphenyl-2- ol, und 0,024 mol Ethylmercaptopropionat werden in 50 ml trockenem
Toluol gelöst und mit 2,2 mmol Bis(2-diphenylphosphinophenyl)ether, 1 ,1 mmol Tris-(dibenzylidenaceton)dipalladium(0) und 0,055 mol
Kaliumcarbonat 24 h am Rückfluss gekocht. Man versetzt das
Reaktionsgemisch mit Wasser und MTB und arbeitet extraktiv auf. Die organische Phase wird eingeengt und das Produkt durch
Säulenchromatographie mit 1 -Chlorbutan über Kieselgel isoliert. Man erhält 0,014 mol 3-(4'-Ethoxy-3,2',3'-trifluoro-biphenyl-2-ylsulfanyl)- propionsäureethylester. Schritt 4
Figure imgf000027_0002
0,014 mol 3-(4'-Ethoxy-3,2',3'-trifluoro-biphenyl-2-ylsulfanyl)- propionsäureethyl-ester werden mit 0,017 mol Kalium-tert.-butylat in 50 ml THF 14 Stunden am Rückfluss gekocht. Man versetzt das
Reaktionsgemisch mit Wasser und MTB und arbeitet extraktiv auf. Die organische Phase wird eingeengt und das Produkt durch
Säulenchromatographie mit 1 -Chlorbutan über Kieselgel isoliert. Man erhält 3-Ethoxy-4,6-difluor-dibenzothiophen.
Schritt 5
Figure imgf000027_0001
0,013 mol 3-Ethoxy-4,6-difluor-dibenzothiophen werden in 50 ml THF gelöst und bei -70°C mit 1 1 ml (0,017 mol) n-BuLi (1 ,6 M in Hexan) tropfenweise versetzt. Man rührt noch 30 Minuten bei -70°C nach und setzt dann bei gleicher Temperatur 0,017 mol Trimethylborat (gelöst in etwas THF) zu. Man erwärmt das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur und versetzt dann mit einem Gemisch aus 2 ml Essigsäure und 2,5 ml Wasser. Danach tropft man 3 ml 30%iges Wasserstoffperoxid bei max. 45°C zu. Nach weiteren 14 Stunden Nachrührzeit versetzt man das Reaktionsgemisch mit Wasser und MTB und arbeitet extraktiv auf. Die organische Phase wird eingeengt und das Produkt durch Säulenchromatographie mit Dichlormethan über Kieselgel isoliert. Man erhält 0,01 1 mol 7-Ethoxy-4,6- difluor-dibenzothiophen-3-ol.
Analog wird hergestellt:
Figure imgf000028_0001
Beispiel 2
Figure imgf000028_0002
9.9 g (30 nnnnol) des Phenols 1 (hergestellt analog Beispiel 1 ) werden in 90 ml DCM gelöst und mit 8 ml Triethylamin und 150 mg DMAP versetzt. Bei 5°C werden 8 ml (48 mmol) Trifluormethansulfonsäureanhydrid zugegeben. Anschließend wird der Ansatz ohne Kühlung 1 h gerührt. Die Reaktionslösung wird auf Kieselgel gegeben und das Produkt 2 mit DCM eluiert. Ausbeute: 90%.
Unter Schutzgas werden 13.9 g (30 mmol) des Triflats 2 mit 70 ml Toluol, 4.5 ml (73 mmol) Ethanthiol, 10.5 g (76 mmol) Kaliumcarbonat, 1 .6 g (3.1 mmol) Bis(2-diphenylphosphinophenyl)ether und 1 .4 g (1 .5 mmol) Ths(dibenzylidenaceton)dipalladium(0) versetzt und über Nacht zum Sieden erhitzt. Der abgekühlte Ansatz wird über Celite ® filtriert, eingeengt und auf Kieselgel gegeben. Das Produkt 3 wird mit n-Heptan eluiert.
Schmelzpunkt: 73°C.
Phasen: K 73 N (26) I (vgl. auch Tabelle). Analog zu Beispiel 1 werden die folgenden Dibenzothiophen-Verbindungen hergestellt:
Figure imgf000029_0001
Die Reste R1 2 sind geradkettig, d.h. unverzweigt, soweit nicht anders angegeben. Die Stoffdaten ergeben sich aus Tabelle 1 .
Tabelle 1 .
Figure imgf000029_0002
Figure imgf000030_0003
Analog zu Beispiel 1 werden die folgenden Dibenzofuran-Verbindungen hergestellt:
Figure imgf000030_0001
Die Reste R1 2 sind geradkettig, d.h. unverzweigt, soweit nicht anders angegeben. Die Stoffdaten ergeben sich aus Tabelle 2.
Tabelle 2.
Figure imgf000030_0002
Figure imgf000031_0001
Weitere Verbindungen
Figure imgf000032_0001

Claims

Patentansprüche 1. Verbindungen der Formel I:
Figure imgf000033_0001
worin
X unabhängig F oder Cl, bevorzugt F,
W S oder O, bevorzugt S, m 0, 1 oder 2,
R1 und R2 unabhängig voneinander einen Alkyl- oder Alkoxyrest mit
1 bis 15 C-Atomen, wobei in diesen Resten auch eine oder mehrere Ch -Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch -C^C-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-,
Figure imgf000033_0002
-CO-O-, oder -O-CO- so ersetzt sein können, dass O-Atome nicht direkt miteinander verknüpft sind, und worin auch ein oder mehrere H-Atome durch Halogen ersetzt sein können,
A1 jeweils unabhängig einen Rest ausgewählt aus folgenden
Gruppen: a) 1 ,4-Phenylen worin auch eine oder zwei CH- Gruppen durch N ersetzt sein können und worin auch ein oder mehrere H-Atome durch eine Gruppe L ersetzt sein können, b) der Gruppe bestehend aus trans-1 ,4- Cyclohexylen und 1 ,4-Cyclohexenylen , worin auch eine oder mehrere nicht benachbarte CH2-Gruppen durch -O- und/oder -S- ersetzt sein können und worin auch ein oder mehrere H-Atome durch F oder Cl ersetzt sein können, und c) der Gruppe bestehend aus Tetrahydropyran-2,5- diyl, 1 ,3-Dioxan-2,5-diyl, Tetrahydrofuran-2,5-diyl, Cyclobutan-1 ,3-diyl, Piperidin-1 ,4-diyl, Thiophen-2,5-diyl und Selenophen-2,5-diyl, welche auch ein oder mehrfach durch ein Gruppe L substituiert sein können,
L bei jedem Auftreten unabhängig F, Cl, CN, SCN, SF5 oder geradkettiges oder verzweigtes, jeweils optional fluoriertes, Alkyl, Alkoxy, Alkylcarbonyl, Alkoxycarbonyl, Alkylcarbonyloxy oder Alkoxycarbonyloxy mit 1 bis 12 oder vorzugsweise 1 bis 4 C-Atomen, und
Z1 unabhängig voneinander eine Einfachbindung, -CF2O-,
-OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -(CO)O-, -O(CO)-, -(CH2)4-, -CH2CH2-, -CF2-CF2-, -CF2-CH2-, -CH2-CF2-, -CH=CH-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -(CH2)3O-, -O(CH2)3-, -C^C-, -O-, -CH2-, -(CH2)3- oder -CF2-, bedeuten. 2. Verbindungen nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Formel I m den Wert 0 hat. 3. Verbindungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Formel I
R1 einen unsubstituierten Alkylrest oder Alkoxyrest mit 1 bis
15 Kohlenstoffatomen oder einen Alkenyl-, Alkenyloxy- oder Alkinylrest mit 2 bis 15 C-Atomen, welche jeweils optional ein- oder mehrfach halogeniert sind, bedeutet. 4. Verbindungen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Formel I
R2 einen Alkylrest oder Alkenylrest mit 1 bis 7 bzw. 2 bis 7
Kohlenstoffatomen
bedeutet. 5. Verbindungen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Formel I
W S
bedeutet. 6. Verbindungen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen der Formel I ausgewählt sind aus den Unterformeln IA bis IC und ID bis IF
Figure imgf000035_0001
Figure imgf000036_0001
worin
R1, R2, A1 und Z1 die Bedeutungen wie für die Formel I nach Anspruch 1 besitzen, wobei Z1 hier keine Einfachbindung bedeutet. 7. Verbindungen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen ausgewählt sind aus Verbindungen der Formeln IA-1 bis IA-3 und ID-1 bis ID-3,
Figure imgf000036_0002
worin Alkyl und Alkyl* unabhängig voneinander einen geradkettigen Alkylrest mit 1 -7 C-Atomen und Alkoxy unabhängig einen
geradkettigen Alkoxyrest mit 1 -7 C-Atomen bedeuten. 8. Verbindungen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
X F bedeutet. 9. Verbindungen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
R1 eine Alkoxygruppe mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen
bedeuten. 10. Verbindungen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass
m = 1 oder 2 ist, und
der Ring A1 jeweils unabhängig ausgewählt ist aus den Teilstrukturen
Figure imgf000037_0001
1 1 . Verwendung einer oder mehrerer Verbindungen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 in flüssigkristallinen Medien.
12. Flüssigkristallines Medium enthaltend mindestens zwei
Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine Verbindung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 enthält.
13. Flüssigkristallines Medium nach Anspruch 12 enthaltend mindestens eine polymerisierbare Verbindung. 14. Elektrooptisches Anzeigeelement, enthaltend ein flüssigkristallines Medium nach Anspruch 12 oder 13.
15. Elektrooptisches Anzeigeelement nach Anspruch 14 unter
Verwendung von polymerstabilisiertem oder polymerinduziertem Flüssigkristallalignment. 16. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel I nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Verfahrensschritt umfasst, wobei eine Verbindung der Formel (B)
Figure imgf000038_0001
worin unabhängig W, X, Z1, A1, m und R1 unabhängig wie in Formel I nach einem der Ansprüche 1 bis 9 definiert sind, an der OH-Gruppe mit Trifluormethansulfonsäure oder eines reaktiven Derivats davon zu einer Verbindung der Formel (C)
Figure imgf000038_0002
worin unabhängig
OTf einen Rest O(SO2)CF3 bedeutet,
und
W, X, Z1, A1, m und R1 unabhängig wie in Formel I nach einem der Ansprüche 1 bis 9 definiert sind, umgesetzt wird, und in einem oder mehreren weiteren
Verfahrensschritten zu einer Verbindung der Formel I umgesetzt wird.
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