一種液晶化合物及應用的製作方法
2023-07-10 18:41:46 5
專利名稱：一種液晶化合物及應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及到一種液晶化合物及應用，屬於有機合成技術領域，它可用於部分含氟混配的STN混配液晶和全部含氟混配的TFT混配液晶，以提高和滿足STN和TFT混配液晶的物理性能和電光性能要求。
常用的液晶大多數一端是弱極性的丙基到庚基的正構奇數烷基或烷氧基，另一端是極性的腈基、氟基或含氟的正構烷基及其衍生物，中間是剛性的基團，一般是兩個或三個苯基、環己基、含氮或含氧雜環的組合。這兩個或三個基團間可以直接連接，或者通過碳氮雙鍵、偶氮、氧化偶氮、烯基、炔基、乙撐基團或酯基連接。液晶顯示器不同的顯示模式和驅動模式要求液晶具有不同的物理性能、電學性能和光學性能，這些是由混配的單體液晶的結構決定的。
近年來場效應薄膜電晶體(TFT)液晶顯示器發展很快，目前TFT液晶主要應用於數位相機顯示器和便攜型電腦中，是發展前景非常美好的電子產品之一。TFT液晶主要的性能要求是工作時RT值和電壓保持率大，電阻率高(1014Ω·Cm)，剩餘電位低，耐溫、粘溫特性及抗紫外穩定性好，目前含氟液晶能夠全面的滿足上述性能的要求。聯邦德國專利3,732,284(1989)報導了通式為 通式中-Rf基為-OCF3,-X基為-H的含乙烯基橋端基氟液晶。它是作為合成乙烷基液晶的中間體時出現的，WO9706124曾報導通式含氟液晶化合物(Ⅴ) 通式(Ⅴ)為四環體系，當Z1為共價鍵 與 直接相連，Z2為乙烯基，L1=L2=H時，具有乙烯基橋和端基氟。WO9706124報導化合物的液晶彈性常數表現良好，但合成繁瑣，收率也低。
本發明的目的在於提供一組含乙烯基橋和端基氟液晶化合物，以簡化合成工藝，提高收率，和滿足STN和TFT使用混配液晶的需要。
本發明的技術方案是這樣實現的這種液晶化合物的技術特徵是，正構烷基在對位連接苯基環己烷，苯基的4-位連接乙烯基橋，乙烯基的2-位上連接的苯基在其3,4-位端基上分別連接不同的氟基團，化合物的結構如通式(Ⅰ)表示 所述的液晶化合物的一種結構包括X=-F,Rf=-F，如通式(Ⅱ)所示 其中R包括正構的乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基和癸基。
所述的液晶化合物的另一種結構包括X=-H,Rf=-F，如通式(Ⅲ)所示 其中R包括正構的乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基和癸基。
所述的液晶化合物的第三種結構包括X=-H,Rf=-CF3，如通式(Ⅳ)所示 其中R包括正構的乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基和癸基。
這種液晶化合物在混配液晶中的應用，其特徵在於混配液晶中含有通式Ⅰ表示的反式異構體乙基到癸基衍生物為特徵的化合物。
所述的液晶化合物在混配液晶中的應用，其特徵在於在液晶顯示器電極對間含有通式Ⅰ表示的反式異構體乙基到癸基衍生物為特徵的化合物。
本發明液晶化合物的尤點是(1)高的清亮點溫度(最高可達150℃),在調配混晶時能擴展工作溫度範圍。(2)本體粘度低(一般可達22mpa·S),響應時間短，可用在多瓶系中調節雙折射率，適合於顯示器較厚液晶盒使用，有利於實際的規模化生產。(3)電阻率高(1014Ω·cm)，有利於提高RC值和電壓保持率，防止圖形閃爍，降低剩餘電位，以免發生屏面圖像保留，適用於有源矩陣顯示器的應用。(4)優良的光學和化學穩定性，在長時間的紫外光照和化學物質作用下，能保持電阻率基本不變。本發明是利用Wittig反應構築乙烯基橋，採用1-烷基-4-對苯甲酸基環己烷為原料，亦稱5PCA，是合成PCH系列液晶的中間體(姚乃燕等，清華大學學報20卷3期，1-6頁，1980年)，可以自己合成或通過市場購得。本發明的含乙烯基橋端基氟液晶的合成過程如下所述 a、氫化鋁鋰，四氫呋喃；b、濃硫酸，溴化氫水溶液；c、三苯膦，甲苯； d、叔丁醇鉀，二氯甲烷； Rf為-F,-F,-CF3；X為-F,-H,
1、1-正戊基-4-對苯甲醇基環己烷的製備將10克(37毫摩爾)的5PCA溶成150毫升無水四氫呋喃溶液，在無水和充氮保護下，緩慢滴加到2.4克(64毫摩爾)氫化鋁鋰和50毫升無水四氫呋喃的懸浮液中，加熱回流過夜。
水解未反應的氫化鋁鋰，用10％稀硫酸酸化至澄清，分出有機相，每次水層用50毫升乙醚萃取，共萃取兩次。合併有機相，分別每次用30毫升飽和碳酸鈉水溶液洗滌，和每次用飽和氯化鈉水溶液洗滌，各兩次。溶液用無水硫酸鈉乾燥，蒸除乙醚，得產物9.0克，熔點49℃～50℃，收率94％。
2、正戊基-4-對溴甲基苯基環己烷的製備將9.0克濃硫酸緩慢滴人27克(157毫摩爾)47％溴化氫水溶液中，加入上步產物20克(77毫摩爾)，於100℃加熱攪拌4小時，冷後用50毫升甲苯萃取，用10％碳酸氫鈉溶液洗滌，再用水洗滌。蒸除甲苯，減壓蒸餾收集165℃/133.3Pa餾份，得產物161克，收率80％。
3、磷鹽的製備在氮氣的保護下，將10克(38毫摩爾)三苯膦溶解在100毫升新蒸甲苯中，加入10.5克(35毫摩爾)上步產物，回流12小時，冷卻，過濾，用少量甲苯洗滌。濾出固體，得白色磷鹽結晶8.4克，收率80％。
4．含乙烯基橋和端基氟液晶的製備在氮氣保護下，加入0.5克(13毫摩爾)金屬鉀和20毫升叔丁醇，加熱回流至鉀反應完全，再滴入5.2克(9毫摩爾)溶於150毫升二氯甲烷的磷鹽，攪拌1小時。再滴入1.5克(11毫摩爾)3,4-二氟苯甲醛和10毫升二氯甲烷的混合溶液。室溫下攪拌18小時。用50毫升5％鹽酸酸化，每次用100毫升水洗，共5次。用無水硫酸鈉乾燥，蒸除溶劑，再溶於50毫升乙醚中，用柱色譜法純化(100-200目矽膠柱，衝洗劑二氯甲烷正∶己烷=1∶5)。用無水乙醇重結晶兩次，得反，反-式白色固體產物2.0克，收率52％。
在本步反應中，用4-氟苯甲醛或4-三氟甲基苯甲醛替代3,4-二氟苯甲醛，可得到另外的兩種含乙烯基橋和端基氟液晶(化合物Ⅱ和Ⅲ) 含乙烯基橋和端基氟液晶的熔點、清亮點和焓變值
權利要求
1.一種液晶化合物，其特徵在於正構烷基在對位連接苯基環己烷，苯基的4-位連接乙烯基橋，乙烯基的2-位上連接的苯基在其3,4-位端基上分別連接不同的氟基團，化合物的結構如通式(Ⅰ)表示
2.根據權利要求1所述的液晶化合物，其特徵在於化合物的結構包括X=-F,Rf=-F，如通式(Ⅱ)所示 其中R包括正構的乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基和癸基。
3.根據權利要求1所述的液晶化合物，其特徵在於化合物的結構包括X=-H,Rf=-F，如通式(Ⅲ)所示 其中R包括正構的乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基和癸基。
4.根據權利要求1所述的液晶化合物，其特徵在於化合物的結構包括X=-H,Rf=-CF3，如通式(Ⅳ)所示 其中R包括正構的乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基和癸基。
5.一種液晶化合物在混配液晶中的應用，其特徵在於混配液晶中含有通式Ⅰ表示的反式異構體乙基到癸基衍生物為特徵的化合物。
6.根據權利要求5所述的液晶化合物在混配液晶中的應用，其特徵在於在液晶顯示器電極對間含有通式Ⅰ表示的反式異構體乙基到癸基衍生物為特徵的化合物。
全文摘要
本發明提供一組含乙烯基橋和端基氟液晶化合物,這種液晶的化合物的技術特徵是,正構烷基在對位連接苯基環己烷,苯基的4－位連接乙烯基橋,乙烯基的2－位上連接的苯基在其3,4－位端基上分別連接不同的氟基團,它可用於部分含氟混配的STN混配液晶和全部含氟混配的TFT混配液晶,以提高和滿足STN和TFT混配液晶的物理性質和電光性能要求。
文檔編號C09K19/10GK1318617SQ01115400
公開日2001年10月24日 申請日期2001年4月26日 優先權日2001年4月26日
發明者張國敏, 楊世琰, 王志, 寇可雨, 陳國榮 申請人:李文惠