一种含有2,3-二氟-5-甲基苯基的液晶化合物、组合物及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种含有2,3-二氟-5-甲基苯基单元的液晶化合物，所述化合物具有如通式I所示的结构：本发明专利技术还涉及所述液晶化合物的制备方法以及含有所述液晶化合物的组合物。本发明专利技术进一步涉及所述液晶化合物以及组合物在液晶显示领域的应用。本发明专利技术提供的液晶化合物以及组合物具有负的介电各向异性，结构稳定，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及液晶显示材料领域，具体涉及一种含有2,3-二氟-5-甲基苯基的液晶化合物及其应用。
技术介绍
目前，液晶在信息显示领域得到广泛应用，同时在光通讯中的应用也取得了一定的进展(S.T.Wu，D.K.Yang.ReflectiveLiquidCrystalDisplays.Wiley，2001)。近几年，液晶化合物的应用领域已经显著拓宽到各类显示器件、电光器件、电子元件、传感器等。为此，已经提出许多不同的结构，特别是在向列型液晶领域，向列型液晶化合物迄今已经在平板显示器中得到最为广泛的应用。特别是用于TFT有源矩阵的系统中。根据液晶分子的排列方式，常把液晶显示器分为：窄视角的TN(TwistedNematic)、STN(SuperTwistedNematic)、DSTN(DoublelayerSuperTwistedNematic)等，这些窄视角的液晶显示器中所用的液晶组合物均为介电正性的。宽视角的IPS(In-PlaneSwitching)、VA(VerticalAlignment)、FFS(FringeFiledSwitching)等，对于宽视角的液晶显示器，所使用的液晶介质多数为负介电各向异性的，其中IPS既可以使用负介电各向异性的液晶组合物，也可使用正介电各向异性的液晶组合物。从液晶面板的驱动方式来看，目前最常见的是TFT(ThinFilmTransistor)型驱动，相比之前的无源驱动可以实现更精细的显示效果。目前大多数液晶显示器、液晶电视及部分手机均采用TFT驱动。液晶显示器多用窄视角的TN模式，液晶电视多用宽视角的VA、IPS等模式，它们通称为TFT-LCD。目前，TFT-LCD产品技术已经成熟，成功地解决了视角、分辨率、色饱和度和亮度等技术难题，其显示性能已经接近或超过CRT显示器。大尺寸和中小尺寸TFT-LCD显示器在各自的领域已逐渐占据平板显示器的主流地位。但是因受液晶材料本身的限制，TFT-LCD仍然存在着响应不够快，电压不够低，电荷保持率不够高等诸多缺陷。因此寻找低粘度、高负介电各向异性的单晶化合物尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是提供一种具有2,3-二氟-5-甲基苯基单元的液晶化合物，该化合物具有旋转粘度低、高负介电各向异性、互溶性好和性能稳定的特点。本专利技术提供一种含有2,3-二氟-5-甲基苯基单元的液晶化合物，所述化合物具有如通式I所示的结构：所述通式I中，R1选自H和未取代或其中一个或多个H由卤素取代的含有1～12个碳原子的烷基或烷氧基；R2选自H、F和未取代或其中一个或多个H由卤素取代的含有1～12个碳原子的烷基或烷氧基；A1和A2各自独立地选自：1，4-环己基、1，4-苯基；所述1，4-苯基中的氢各自独立地可被一个或多个氟取代；a和b各自独立地表示0或1。本专利技术所述的液晶化合物优选为：在所述通式I中，R1选自甲基；R2选自含有1～6个碳原子的烷基或烷氧基；A1选自：A2选自：1，4-环己基，a和b各自独立地表示0或1。优选地，本专利技术所述a与b不相等。本专利技术所述液晶化合物进一步优选为：选自通式I-1～I～9所示结构的化合物：所述通式I-1～I-9中，R2选自含有1～5个碳原子的烷基或烷氧基。本专利技术提供的化合物具有旋转粘度低、高负介电各向异性、互溶性好和性能稳定的特点。本专利技术的第二个目的是提供所述具有2,3-二氟-5-甲基苯基单元结构的液晶化合物的制备方法。在所述液晶化合物的结构通式I中，当a＝1、b＝0时，所述制备方法的路线和步骤如下所示：具体步骤为：(a)以化合物II-1为起始原料，四氢呋喃为溶剂，与镁屑回流制备格氏试剂，再在-30～-40℃与硼酸三甲酯反应，酸化后，得到化合物II-2；(b)取所述化合物II-2，以甲苯、乙醇、水为溶剂，四三苯基膦合钯为催化剂，加入碳酸钠，在氮气保护、回流条件下与Br-A2-I进行SUZUKI偶联反应，得到化合物II-3；(c)以化合物II-4为起始原料，四氢呋喃为溶剂，与正丁基锂在-70～-85℃进行锂化反应，再与硼酸三甲酯反应，酸化后，得到化合物II-5；(d)取所述化合物II-5与II-3，以甲苯、乙醇、水为溶剂，四三苯基膦合钯为催化剂，加入碳酸钠，在氮气保护、回流条件下进行SUZUKI偶联反应，即得。所述各原料中，R1选自H、未取代或其中一个或多个H由卤素取代的含有1-12个碳原子的烷基或烷氧基；R2选自H、F、未取代或其中一个或多个H由卤素取代的含有1-12个碳原子的烷基或烷氧基；A1选自：1，4-环己基、1，4-苯基；所述1，4-苯基中的一个或多个氢可各自独立地被氟取代。在所述液晶化合物的结构通式I中，当a＝0、b＝1时，所述制备方法的路线和步骤如下所示：具体步骤为：(e)以化合物II-4为起始原料，四氢呋喃为溶剂，先与正丁基锂在-70～-85℃进行锂化反应，再与硼酸三甲酯反应，酸化后，得到化合物II-7；(f)取所述化合物II-7，以甲苯、乙醇、水为溶剂，四三苯基膦合钯为催化剂，加入碳酸钠，在氮气保护、回流条件与Br-A2-R2发生SUZUKI偶联反应，得到化合物II-8；(g)取所述化合物II-8，以四氢呋喃为溶剂，先与正丁基锂在-70～-85℃进行锂化反应，再与硼酸三甲酯反应，酸化后，得到化合物II-9；(h)取所述化合物II-9，以甲苯、乙醇、水为溶剂，四三苯基膦合钯为催化剂，加入碳酸钠，在氮气保护、回流条件与本专利技术所述化合物II-1发生SUZUKI偶联反应，即得；所述各原料中，R1选自H、未取代或其中一个或多个H由卤素取代的含有1-12个碳原子的烷基或烷氧基；R2选自H、F、未取代或其中一个或多个H由卤素取代的含有1-12个碳原子的烷基或烷氧基；A2选自：1，4-环己基、1，4-苯基；所述1，4-苯基中的一个或多个氢可各自独立地被氟取代。本专利技术所述丁基锂等试剂均可以通过公开商业途径或者文献中已知的方法合成得到。本专利技术的第三个目的是提供一种包含本专利技术所述液晶化合物的液晶组合物。所述组合物中，所述化合物的质量百分比为1～50％，优选为3～25％。本专利技术的第四个目的是供所述具有2,3-二氟-5-甲基苯基单元结构的液晶化合物及含有该化合物的组合物在液晶显示领域的应用。所述液晶化合物或组合物可应用在液晶显示装置中，所述的液晶显示装置包括且不限于VA、ADS、FFS或IPS液晶显示器。将液晶组合物应用至液晶显示装置后，具有介电常数大且为负、旋转粘度低、互溶性好和性能稳定的特点的技术效果。本专利技术的有益效果如下：加入了本专利技术化合物的液晶组合物，旋转粘度低、负介电各向异性大、光学各向异性大，应用前景广阔。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。各实施例中，所述原材料如无特别说明，均从公开商业途径获得。实施例1：1、含有2,3-二氟-5-甲基苯基单元的液晶化合物LC-01，结构如下所示：2、按照以下路线及步骤合成所述化合物：具体步骤为：(1)2,3-二氟-5-甲基苯硼酸(化合物II-7)的合成：1L干燥洁净的三口瓶中加入12.8g3,4-二氟甲苯(0.1mol)，500ml四氢呋喃，氮气保护，液氮降温至-75℃～-85℃，滴加40ml丁基锂，滴毕控温反应1h，滴加1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有2,3‑二氟‑5‑甲基苯基单元的液晶化合物，其特征在于，所述化合物具有如通式I所示的结构：所述通式I中，R1选自H、未取代或其中一个或多个H由卤素取代的含有1～12个碳原子的烷基或烷氧基；R2选自H、F、未取代或其中一个或多个H由卤素取代的含有1～12个碳原子的烷基或烷氧基；A1和A2各自独立地选自：1，4‑环己基、1，4‑苯基；所述1，4‑苯基中的一个或多个氢可各自独立地被氟取代；a和b各自独立地表示0或1。

【技术特征摘要】
1.一种含有2,3-二氟-5-甲基苯基单元的液晶化合物，其特征在于，所述化合物具有如通式I所示的结构：所述通式I中，R1选自H、未取代或其中一个或多个H由卤素取代的含有1～12个碳原子的烷基或烷氧基；R2选自H、F、未取代或其中一个或多个H由卤素取代的含有1～12个碳原子的烷基或烷氧基；A1和A2各自独立地选自：1，4-环己基、1，4-苯基；所述1，4-苯基中的一个或多个氢可各自独立地被氟取代；a和b各自独立地表示0或1。2.根据权利要求1所述的液晶化合物，其特征在于，所述通式I中，R1选自甲基；R2选自含有1～6个碳原子的烷基或烷氧基；A1选自：A2选自：1，4-环己基，3.根据权利要求1或2所述的液晶化合物，其特征在于，所述a与b不相等。4.根据权利要求1所述的液晶化合物，其特征在于，所述液晶化合物选自通式I-1～I～9所示结构的化合物：所述通式I-1～I-9中，R2选自含有1～5个碳原子的烷基或烷氧基。5.权利要求1～4任意一项所述液晶化合物的制备方法，其特征在于，在所述通式I中，a＝1，b＝0；所述制备方法的路线如下所示：具体步骤为：(a)以化合物II-1为起始原料，四氢呋喃为溶剂，与镁屑回流制备格氏试剂，再与硼酸三甲酯反应，酸化后，得到化合物II-2；(b)取所述化合物II-2，以甲苯、乙醇、水为溶剂，四三苯基膦合钯为催化剂，加入碳酸钠，在氮气保护、回流条件下与Br-A2-I进行SUZUKI偶联反应，得到化合物II-3；(c)以化合物II-4为起始原料，四氢呋喃为溶剂，与正丁基锂进行锂化反应，再与硼酸三甲酯反应，酸化后，得到化合物II-5；(d)取所述化合物II-5与II-3，以甲苯、乙醇、水为溶剂，四三苯基膦合钯为催化剂，加入碳酸钠，在氮气保护、回流条件下进行SUZUKI偶联反应，即...

【专利技术属性】
技术研发人员：储士红，班全志，姜天孟，田会强，谭小玉，高立龙，苏学辉，陈海光，
申请(专利权)人：北京八亿时空液晶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11