具有2-氟苯基及二氟亚甲氧基基团的液晶化合物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种具有2-氟苯基及二氟亚甲氧基基团的液晶化合物及其制备方法与应用。该化合物如式I所示。本发明专利技术提供的式I化合物分子结构中，含有氟代2-氟苯基和二氟亚甲氧基(-CF2O-)连接基团的液晶化合物，不仅具有较大的介电各向异性，更重要的是同时具有极快的响应速度和较高的清亮点，对于调配液晶混合物来说，该性能具有重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
具有2-氟苯基及二氟亚甲氧基基团的液晶化合物及其制备方法与应用
本专利技术涉及液晶化合物的制备及应用领域，具体涉及一种具有2-氟苯基及二氟亚甲氧基基团的液晶化合物及其制备方法与应用。
技术介绍
目前，液晶化合物的应用范围拓展的越来越广，其可应用于多种类型的显示器、电光器件、传感器等中。用于上述显示领域的液晶化合物的种类繁多，其中向列相液晶应用最为广泛。向列相液晶已经应用在无源TN、STN矩阵显示器和具有TFT有源矩阵的系统中。对于薄膜晶体管技术(TFT-LCD)应用领域，近年来市场虽然已经非常巨大，技术也逐渐成熟，但人们对显示技术的要求也在不断的提高，尤其是在实现快速响应，降低驱动电压以降低功耗等方面。液晶材料作为液晶显示器重要的光电子材料之一，对改善液晶显示器的性能发挥重要的作用。作为液晶材料，需要具有良好的化学和热稳定性以及对电场和电磁辐射的稳定性。而作为薄膜晶体管技术(TFT-LCD)用液晶材料，不仅需要具有如上稳定性外，还应具有较宽的向列相温度范围、合适的双折射率各向异性、非常高的电阻率、良好的抗紫外线性能、高电荷保持率以及低蒸汽压等性能。对于动态画面显示应用，如液晶电视，为了实现高品质显示，消除显示画面残影和拖尾，要求液晶具有很快的响应速度，因此要求液晶具有较低的旋转粘度γ1；另外，为了降低设备能耗，希望液晶的驱动电压尽可能低，所以提高液晶的介电各向异性Δε对混合液晶具有重要意义。大量研究表明，液晶分子引入一个二氟亚甲氧基(-CF2O-)连接基团后，会使液晶的旋转粘度γ1有所降低。另外由于二氟亚甲氧基(-CF2O-)桥的偶极矩的贡献，端基氟原子的偶极矩也有一定程度的提高，从而使液晶分子的介电各向异性Δε有所增加。德国默克和日本智索公司(CN1717468A，CN101143808A，CN101157862A等)已经公开了一些具有不同取代基的具有二氟亚甲氧基(-CF2O-)连接基团的液晶化合物。但(-CF2O-)基团的引入会使液晶的清亮点大幅度降低。在调配液晶混合物时需要加入粘度更大的高清亮点化合物来平衡(-CF2O-)基团所造成的清亮点下降，从而制约了液晶混合物响应速度提升的空间。液晶作为液晶显示器件的核心功能材料，为了满足液晶显示器件的各种性能参数的要求，为了适应液晶显示器件的工艺要求，需要液晶材料具有广泛的多种性能参数，而任何一种单体液晶材料都不可能满足所有这些要求，因此需要合成性能各异的单体液晶，通过调配混合液晶的方法来满足LCD器件要求的特性。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供一种具有2-氟苯基及二氟亚甲氧基基团的液晶化合物及其制备方法与应用，以改善现有的具有二氟亚甲氧基的液晶化合物存在的清亮点下降的问题，提升液晶混合物的响应速度。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：具有2-氟苯基及二氟亚甲氧基基团的液晶化合物，所述化合物的结构式如通式I所示，其中，R选自下列①、②、③所示基团中的任意一种，①H、Cl、F、CN、OCN、OCF3、CF3、CHF2、OCHF2、SCN、NCS、SF5，②碳原子数为1～10的直链烷基、氟取代的碳原子数为1～10的直链烷基、氯取代的碳原子数为1～10的直链烷基、碳原子数为1～10的直链烷氧基、氟取代的碳原子数为1～10的直链烷氧基、氯取代的碳原子数为1～10的直链烷氧基，③将上述②中至少一个-CH2-被如下基团中的一种取代而得的基团：-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-O-、碳原子数为3～6的环烷基；均各自独立地选自基团中的一种；X1、X3选自H、F中的任意一种；X2选自下列(1)、(2)、(3)所示基团中的任意一种，(1)H、F、Cl、CF3、CHF2、OCF3、OCHF2，(2)碳原子数为1～6的直链烷基、碳原子数为1～6的直链烷氧基、碳原子数为2～6的直链烯氧基，(3)将上述(2)中任意一个或多个H被F取代而得的基团；m选自1或2。本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述通式I所示化合物具体为式I-1至I-3所示的化合物，其中，选自基团中的任意一种；选自基团中的任意一种。本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述通式I所示化合物具体为式I-1-1至I-3-5所示的化合物，本专利技术的技术方案还公开了具有2-氟苯基及二氟亚甲氧基基团的液晶化合物的制备方法，所述式I-1所示化合物的合成路线为，具体包括下列步骤1-1～步骤1-5共五个步骤，1-1)将溶于四氢呋喃后，于三口瓶中加入镁屑、四氢呋喃加热至回流，滴加少量上述溶液制备格氏试剂，待引发反应后保持回流滴加，加完后回流1小时，得到格氏试剂后，保持反应体系微回流，滴加加成，加完后再回流1小时得到粘稠反应液，再倒入冰水和盐酸中，搅拌下水解，分液，萃取，水洗，蒸干溶剂，加甲苯、对甲苯磺酸，回流下分水3小时，脱水完全，过硅胶柱，得到浅黄色液体，蒸干溶剂，用乙醇重结晶，得到1-2)将步骤1-1)所得溶于乙醇、甲苯，加钯炭进行常压氢化反应6小时，吸氢至理论量，过滤除去钯炭，减压下除去溶剂，得到1-3)将步骤1-2)所得溶于四氢呋喃中，充氮气置换空气，降温至-70℃，滴加正丁基锂锂代，得到锂试剂，加完后通二氧化碳气体，通至反应体系不再吸收二氧化碳，自然升温至-40℃后，倒入水中，加盐酸，分液，萃取，水洗，石油醚重结晶得到1-4)将步骤1-3)所得以及丙二硫醇、甲苯、三氟甲磺酸脱水反应12小时后，反应液浓缩，产物用甲基叔丁基醚打浆重结晶，得到1-5)把溶于二氯甲烷中，充氮气置换空气，保温20℃滴加三乙胺，降温至-70℃，分批加入步骤1-4)所得加完后保温30分钟，再滴加三氟化氢三乙胺，继续滴加溴，滴加完毕，保温反应1小时，自然升温至-40℃后，倒入亚硫酸氢钠水溶液中，分液，萃取，水洗，浓缩，石油醚溶解过硅胶柱，浓缩，用乙醇重结晶3次，石油醚重结晶5次得到式I-1所示化合物；所述式I-2所示化合物的合成路线为，具体包括下列步骤2-1～步骤2-4共四个步骤，2-1)在惰性气氛中，将和甲苯、乙醇、水、碳酸钠和催化剂四三苯基膦钯混匀加热回流进行SUZUKI反应4小时后，降温至50℃，倒入水中，分出有机层，萃取，水洗，蒸净溶剂，得到的产物用乙醇重结晶，得到白色晶体2-2)将步骤2-1)所得溶于四氢呋喃中，搅拌下降温至-70℃，滴加正丁基锂，加完后搅拌15分钟，保温-70℃再通二氧化碳气，通至反应体系不再吸收二氧化碳，加完后自然升温，至-10℃，倒入盐酸水中，分液，萃取，水洗，旋干，石油醚重结晶，得到2-3)将步骤2-2)所得以及丙二硫醇、甲苯、三氟甲磺酸脱水反应12小时后，反应液浓缩，产物用甲基叔丁基醚打浆重结晶，得到2-4)把溶于二氯甲烷中，充氮气置换空气，保温20℃滴加三乙胺，降温至-70℃，分批加入步骤2-3)所得加完后保温30分钟，再滴加三氟化氢三乙胺，继续滴加溴，滴加完毕，保温反应1小时，自然升温至-40℃后，倒入亚硫酸氢钠水溶液中，分液，萃取，水洗，浓缩，石油醚溶解过硅胶柱，浓缩，用乙醇重结晶3次，石油醚重结晶一次得到式I-2所示化合物；所述式I-3所示化合物的合成路线为，具体包括下列步骤3-1～步骤3-5共五个步骤，3-1)将溶于四氢呋喃后，于三口瓶中加入镁屑、四氢呋喃加热至回流，滴加本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有2‑氟苯基及二氟亚甲氧基基团的液晶化合物，其特征在于：所述化合物的结构式如通式I所示，其中，R选自下列①、②、③所示基团中的任意一种，①H、Cl、F、CN、OCN、OCF3、CF3、CHF2、OCHF2、SCN、NCS、SF5，②碳原子数为1～10的直链烷基、氟取代的碳原子数为1～10的直链烷基、氯取代的碳原子数为1～10的直链烷基、碳原子数为1～10的直链烷氧基、氟取代的碳原子数为1～10的直链烷氧基、氯取代的碳原子数为1～10的直链烷氧基，③将上述②中至少一个‑CH2‑被如下基团中的一种取代而得的基团：‑CH＝CH‑、‑C≡C‑、‑COO‑、‑OOC‑、‑O‑、碳原子数为3～6的环烷基；均各自独立地选自基团中的一种；X1、X3选自H、F中的任意一种；X2选自下列(1)、(2)、(3)所示基团中的任意一种，(1)H、F、Cl、CF3、CHF2、OCF3、OCHF2，(2)碳原子数为1～6的直链烷基、碳原子数为1～6的直链烷氧基、碳原子数为2～6的直链烯氧基，(3)将上述(2)中任意一个或多个H被F取代而得的基团；m选自1或2。

【技术特征摘要】
1.具有2-氟苯基及二氟亚甲氧基基团的液晶化合物，其特征在于：所述化合物的结构式具体为式Ⅰ-1至Ⅰ-3所示的化合物，其中，R选自下列①、②、③所示基团中的任意一种，①H、Cl、F、CN、OCN、OCF3、CF3、CHF2、OCHF2、SCN、NCS、SF5，②碳原子数为1～10的直链烷基、氟取代的碳原子数为1～10的直链烷基、氯取代的碳原子数为1～10的直链烷基、碳原子数为1～10的直链烷氧基、氟取代的碳原子数为1～10的直链烷氧基、氯取代的碳原子数为1～10的直链烷氧基，③将上述②中至少一个-CH2-被如下基团中的一种取代而得的基团：-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-O-、碳原子数为3～6的环烷基；X1、X3选自H、F中的任意一种；X2选自下列⑴、⑵、⑶所示基团中的任意一种，⑴H、F、Cl、CF3、CHF2、OCF3、OCHF2，⑵碳原子数为1～6的直链烷基、碳原子数为1～6的直链烷氧基、碳原子数为2～6的直链烯氧基，⑶将上述⑵中任意一个或多个H被F取代而得的基团；m选自1或2；选自选自基团中的任意一种。2.根据权利要求1所述的具有2-氟苯基及二氟亚甲氧基基团的液晶化合物，其特征在于：所述化合物具体为式Ⅰ-1-1至Ⅰ-1-3，Ⅰ-2-1至Ⅰ-3-3所示的化合物，3.具有如权利要求1或2所述的2-氟苯基及二氟亚甲氧基基团的液晶化合物的制备方法，其特征在于：所述式Ⅰ-1所示化合物的合成路线为，具体包括下列步骤1-1～步骤1-5共五个步骤，1-1)将溶于四氢呋喃后，于三口瓶中加入镁屑、四氢呋喃加热至回流，滴加少量上述溶液制备格氏试剂，待引发反应后保持回流滴加，加完后回流1小时，得到格氏试剂后，保持反应体系微回流，滴加加成，加完后再回流1小时得到粘稠反应液，再倒入冰水和盐酸中，搅拌下水解，分液，萃取，水洗，蒸干溶剂，加甲苯、对甲苯磺酸，回流下分水3小时，脱水完全，过硅胶柱，得到浅黄色液体，蒸干溶剂，用乙醇重结晶，得到1-2)将步骤1-1)所得溶于乙醇、甲苯，加钯炭进行常压氢化反应6小时，吸氢至理论量，过滤除去钯炭，减压下除去溶剂，得到1-3)将步骤1-2)所得溶于四氢呋喃中，充氮气置换空气，降温至-70℃，滴加正丁基锂锂代，得到锂试剂，加完后通二氧化碳气体，通至反应体系不再吸收二氧化碳，自然升温至-40℃后，倒入水中，加盐酸，分液，萃取，水洗，石油醚重结晶得到1-4)将步骤1-3)所得以及丙二硫醇、甲苯、三氟甲磺酸脱水反应12小时后，反应液浓缩，产物用甲基叔丁基醚打浆重结晶，得到1-5)把溶于二氯甲烷中，充氮气置换空气，保温20℃滴加三乙胺，降温至-70℃，分批加入步骤1-4)所得加完后保温30分钟，再滴加三氟化氢三乙胺，继续滴加溴，滴加完毕，保温反应1小时，自然升温至-40℃后，倒入亚硫酸氢钠水溶液中，分液，萃取，水洗，浓缩，石油醚溶解过硅胶柱，浓缩，用乙醇重结晶3次，石油醚重结晶5次得到式I-1所示化合物；所述式Ⅰ-2所示化合物的合成路线为，具体包括下列步骤2-1～步骤2-4共四个步骤，2-1)在惰性气氛中，将甲苯、乙醇、水、碳酸钠和催化剂四三苯基膦钯混匀加热回流进行SUZUKI反应4小时后，降温至50℃，倒入水中，分出有机层，萃取，水洗，蒸净溶剂，得到的产物用乙醇重结晶，得到白色晶体2-2)将步骤2-1)所得溶于四氢呋喃中，搅拌下降温至-70℃，滴加正丁基锂，加完后搅拌15分钟，保温-70℃再通二氧化碳气，通至反应体系不再吸收二氧化碳，加完后自然升温，至-10℃，倒入盐酸水中，分液，萃取，水洗，旋干，石油醚重结晶，得到2...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵磊，孟劲松，员国良，王瑾，张虎波，张芳苗，
申请(专利权)人：石家庄诚志永华显示材料有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13