專利名稱：一種液晶化合物及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種液晶化合物及應(yīng)用，屬于有機(jī)合成技術(shù)領(lǐng)域，它可用于部分含氟混配的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(shù)一端是弱極性的丙基到庚基的正構(gòu)奇數(shù)烷基或烷氧基，另一端是極性的腈基、氟基或含氟的正構(gòu)烷基及其衍生物，中間是剛性的基團(tuán)，一般是兩個或三個苯基、環(huán)己基、含氮或含氧雜環(huán)的組合。這兩個或三個基團(tuán)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(tuán)或酯基連接。液晶顯示器不同的顯示模式和驅(qū)動模式要求液晶具有不同的物理性能、電學(xué)性能和光學(xué)性能，這些是由混配的單體液晶的結(jié)構(gòu)決定的。
近年來場效應(yīng)薄膜晶體管(TFT)液晶顯示器發(fā)展很快，目前TFT液晶主要應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)顯示器和便攜型電腦中，是發(fā)展前景非常美好的電子產(chǎn)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)，剩余電位低，耐溫、粘溫特性及抗紫外穩(wěn)定性好，目前含氟液晶能夠全面的滿足上述性能的要求。聯(lián)邦德國專利3,732,284(1989)報道了通式為 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(xiàn)的，WO9706124曾報道通式含氟液晶化合物(Ⅴ) 通式(Ⅴ)為四環(huán)體系，當(dāng)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報道化合物的液晶彈性常數(shù)表現(xiàn)良好，但合成繁瑣，收率也低。
本發(fā)明的目的在于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(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的這種液晶化合物的技術(shù)特征是，正構(gòu)烷基在對位連接苯基環(huán)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(tuán)，化合物的結(jié)構(gòu)如通式(Ⅰ)表示 所述的液晶化合物的一種結(jié)構(gòu)包括X=-F,Rf=-F，如通式(Ⅱ)所示 其中R包括正構(gòu)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(jié)構(gòu)包括X=-H,Rf=-F，如通式(Ⅲ)所示 其中R包括正構(gòu)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(jié)構(gòu)包括X=-H,Rf=-CF3，如通式(Ⅳ)所示 其中R包括正構(gòu)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(yīng)用，其特征在于混配液晶中含有通式Ⅰ表示的反式異構(gòu)體乙基到癸基衍生物為特征的化合物。
所述的液晶化合物在混配液晶中的應(yīng)用，其特征在于在液晶顯示器電極對間含有通式Ⅰ表示的反式異構(gòu)體乙基到癸基衍生物為特征的化合物。
本發(fā)明液晶化合物的尤點(diǎn)是(1)高的清亮點(diǎn)溫度(最高可達(dá)150℃),在調(diào)配混晶時能擴(kuò)展工作溫度范圍。(2)本體粘度低(一般可達(dá)22mpa·S),響應(yīng)時間短，可用在多瓶系中調(diào)節(jié)雙折射率，適合于顯示器較厚液晶盒使用，有利于實(shí)際的規(guī)模化生產(chǎn)。(3)電阻率高(1014Ω·cm)，有利于提高RC值和電壓保持率，防止圖形閃爍，降低剩余電位，以免發(fā)生屏面圖像保留，適用于有源矩陣顯示器的應(yīng)用。(4)優(yōu)良的光學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定性，在長時間的紫外光照和化學(xué)物質(zhì)作用下，能保持電阻率基本不變。本發(fā)明是利用Wittig反應(yīng)構(gòu)筑乙烯基橋，采用1-烷基-4-對苯甲酸基環(huán)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(xué)學(xué)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(fā)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(huán)己烷的制備將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(hù)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(yīng)的氫化鋁鋰，用10％稀硫酸酸化至澄清，分出有機(jī)相，每次水層用50毫升乙醚萃取，共萃取兩次。合并有機(jī)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。溶液用無水硫酸鈉干燥，蒸除乙醚，得產(chǎn)物9.0克，熔點(diǎn)49℃～50℃，收率94％。
2、正戊基-4-對溴甲基苯基環(huán)己烷的制備將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(chǎn)物20克(77毫摩爾)，于100℃加熱攪拌4小時，冷后用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(chǎn)物161克，收率80％。
3、磷鹽的制備在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)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(chǎn)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(jié)晶8.4克，收率80％。
4．含乙烯基橋和端基氟液晶的制備在氮?dú)獗Ｗo(hù)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(yīng)完全，再滴入5.2克(9毫摩爾)溶于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。用無水硫酸鈉干燥，蒸除溶劑，再溶于50毫升乙醚中，用柱色譜法純化(100-200目硅膠柱，沖洗劑二氯甲烷正∶己烷=1∶5)。用無水乙醇重結(jié)晶兩次，得反，反-式白色固體產(chǎn)物2.0克，收率52％。
在本步反應(yīng)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(diǎn)、清亮點(diǎn)和焓變值
權(quán)利要求
1.一種液晶化合物，其特征在于正構(gòu)烷基在對位連接苯基環(huán)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(tuán)，化合物的結(jié)構(gòu)如通式(Ⅰ)表示
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶化合物，其特征在于化合物的結(jié)構(gòu)包括X=-F,Rf=-F，如通式(Ⅱ)所示 其中R包括正構(gòu)的乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基和癸基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶化合物，其特征在于化合物的結(jié)構(gòu)包括X=-H,Rf=-F，如通式(Ⅲ)所示 其中R包括正構(gòu)的乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基和癸基。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶化合物，其特征在于化合物的結(jié)構(gòu)包括X=-H,Rf=-CF3，如通式(Ⅳ)所示 其中R包括正構(gòu)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(yīng)用，其特征在于混配液晶中含有通式Ⅰ表示的反式異構(gòu)體乙基到癸基衍生物為特征的化合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液晶化合物在混配液晶中的應(yīng)用，其特征在于在液晶顯示器電極對間含有通式Ⅰ表示的反式異構(gòu)體乙基到癸基衍生物為特征的化合物。
全文摘要
本發(fā)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(shù)特征是,正構(gòu)烷基在對位連接苯基環(huán)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(tuán),它可用于部分含氟混配的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(zhì)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(yōu)先權(quán)日2001年4月26日
發(fā)明者張國敏, 楊世琰, 王志, 寇可雨, 陳國榮 申請人:李文惠