含有嘧啶环的端异硫氰基类液晶化合物及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种新的嘧啶环液晶化合物，更具体地一种含有嘧啶环和二苯乙炔的端异硫氰基类液晶化合物，其特征在于，该化合物结构中包括嘧啶环、含有氟原子的二苯乙炔、端基为异硫氰基，该化合物具有较大的光学各向异性、较大的电学各向异性、较低的黏度以及较宽的向列相温度范围。在液晶化合物中或组合物中加入本发明专利技术所述的液晶化合物，即可得到一种具有良好性能的液晶组合物，大大改善了显示用向列相液晶组合物的响应速度和低温混溶性。可以用于光散射模式（ＲＳＭ）、ＰＤＬＣ、光通讯等对大Δｎ的液晶材料有着更高要求等液晶显示器中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新的嘧啶环液晶化合物，更具体地涉及一种含有嘧啶环和二苯乙炔的端异硫氰基类液晶化合物及其制备方法。
技术介绍
液晶材料是构成液晶显示器(LCD)的主要材料之一，并且，伴随着显示模式的不同，所需液晶材料也各异。因此，作为显示用的液晶材料也伴随着液晶显示器的发展而壮大，出现了大量的液晶化合物。从偶氮、氧化偶氮、苄叉、联苯腈、酯类、含氧杂环类、嘧啶环类液晶化合物发展到环己基(联)苯类、二苯乙炔类、乙基桥键类、端烯类和含氟芳环类液晶化合物，其分子结构越来越独特，性能特点越来越突出，不断满足TN-LCD、STN-LCD、TFT-LCD、PDLC等显示器件对性能的要求。 为了满足各种液晶显示器件所需要的相应特性，要常常需要混合使用大约20种不同性能的液晶化合物。根据显示器件的使用要求，液晶组合物应具有适宜的光学各向异性(Δn)、介电各向异性(Δε)、粘度(γ)、弹性常数比值(K33/K11，K22/K11；K33-弯曲弹性常数，K22-扭曲弹性常数，K11-展曲弹性常数)、电阻率(ρ)、液晶相态温度范围以及良好的互溶性。 缩短响应时间和降低能耗一直是人们的不懈追求。降低液晶显示器驱动电压是必要的，驱动电压特别是阈值电压(Vth)是Δε的函数，用方程式表示如下 Vth＝π(K/ε0Δε)1/2 其中式中Vth为阈值电压，ε0为介电常数，K为弹性常数，Δε为介电各向异性。 从上式可以看出，为了实现更低的驱动电压，需要增加Δε，或减少弹性常数K，但一般地，降低弹性常数比较困难，而是选择增大Δε。同时，响应时间(τ)与旋转粘度(γ)和盒厚(d)有下列关系τ∝γd2，即为了满足光电响应速度快，d必须减小。但为了降低液晶盒厚度而必须同时维持光学各向异性值(Δn)与液晶盒厚度(d)的乘积不变，这就要求液晶组合物具有较大的Δn。而为了制备用于较大Δn液晶组合物的场合，就要先有具有大的Δn的液晶化合物。因此，如为实现液晶材料Δn值约0.2，那单体液晶化合物的Δn值必须要达到0.25～0.35范围，或更大。 同时，光散射模式(RSM)、PDLC、光通讯等也对具有大的Δn的液晶材料有着更高要求，不仅要求0.35以上，而且电阻率(ρ)高、介电各向异性(Δε)大和低温相溶性好也成为了必备条件。 为了得到显示模式所需的各种特性，液晶材料通常以各种液晶化合物的混合物形式使用，因此，需要液晶化合物具有良好的互溶性，特别是在低温下。 为了得到具有大Δn、大Δε以及较好的低温相熔性液晶化合物，现有技术中合成出一些液晶化合物，例如环己烷二苯乙炔衍生物和氟取代二苯乙炔端异硫氰基类衍生物。专利U.S5437815、EP1054001和US2005067605提及的液晶化合物 C-N108℃，N-I256℃。 C-N86℃，N-I197℃。 C-Sm120℃，Sm-N163℃，N-I198℃。 虽然已有的液晶化合物有的Δn较大、或有的Δε较大，或有的向列相温度范围很宽，但是，两项或三项参数都较大的，同时，低温相溶性好的液晶材料极少，即性能较为均衡的液晶材料不多，因此，现有技术的极少数的这种性能均衡的液晶材料不能满足或适应显示器件对液晶材料的要求。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种含有嘧啶环和二苯乙炔的端异硫氰基类液晶化合物，该化合物具有较大的光学各向异性、较大的电学各向异性、较低的黏度以及较宽的向列相温度范围。 本专利技术的另一个目的在于提供一种含有嘧啶环和二苯乙炔的端异硫氰基类液晶化合物的制备方法。 本专利技术的再一个目的在于提供含有嘧啶环和二苯乙炔的端异硫氰基类液晶化合物的液晶组合物。 本专利技术提供的一种含有嘧啶环和二苯乙炔的端异硫氰基类液晶化合物，该化合物具有通式(I)所示的结构 其中. R为C1-C10烷基、C1-C10烷氧基、C2-C10烯基、含有C1-C10烷基的反式环己基、至少一个氢原子被氟原子所取代的C1-C10烷基、至少一个氢原子被氟原子所取代的C1-C10烷氧基、至少一个氢原子被氟原子所取代的C2-C10烯基或至少一个氢原子被氟原子取代的含有C1-C10烷基的反式环己基； X为F、Cl； X1、X2分别为H或F或Cl。 所述的R优选为C1-C10直链烷基、C1-C10直链烷氧基、C2-C10直链烯基、含有C1-C6直链烷基的反式环己基、至少一个氢原子被氟原子所取代的C1-C10直链烷基、至少一个氢原子被氟原子所取代的C1-C10直链烷氧基、至少一个氢原子被氟原子所取代的C2-C10直链烯基或至少一个氢原子被氟原子取代的含有C1-C6直链烷基的反式环己基。 所述的R更优选为C1-C7直链烷基、C1-C5直链烷氧基、C2-C5直链烯基或含有C2-C5直链烷基的反式环己基。 所述的R最优选为-CH3、-C2H5、n-C3H7、n-C4H9或n-C5H11、乙基反式环己基或正丙基反式环己基。 所述的X、X1、X2为氟原子。 所述的X取代基优选取代2位或6位的氢原子，其通式如(I-1) 其中R、X1、X2与通式(I)中所述的相同。 本专利技术通式(I)的液晶化合物的优选结构为 本专利技术所述的含有嘧啶环和二苯乙炔的端异硫氰基类液晶化合物包括上述结构的化合物，但并不局限于上述化合物。 为实现本专利技术的另一个目的提供一种含有嘧啶环和二苯乙炔的端异硫氰基类液晶化合物通式(I)的制备方法，其合成路线如下 其中，所述的R与上述通式(I)中的R取代基的范围一致，X1、X2分别为H或F或Cl，其优选F。 本专利技术所述的通式(I)的制备方法的步骤如下 (1)2，6-二卤素取代-4-碘代苯胺化合物(A)与3-甲基-1-丁炔-3-醇在Pd[O]催化剂作用下偶联得化合物2，6-二卤素取代-4-(3’-甲基-1’-丁炔-3’-醇)基苯胺化合物(B)，再在有机溶剂中强碱的作用下脱保护而得2，6-二卤素取代-4-乙炔基苯胺化合物(C)； (2)α-R取代-β-乙氧基丙烯醛(D)与3-氟-4-溴苯氰脒盐/2-氟-4-溴苯氰脒盐(E)在醇钠催化下合环得到2-(3’-氟-4’-溴苯基)-5-R取代基嘧啶/2-(2’-氟-4’-溴苯基)-5-R取代基嘧啶化合物(F)； (3)化合物(C)和化合物(F)在Pd[O]催化下偶联生成5-R取代-2-(3’-氟-3”-X1-4”-异硫氰基-5”-X2二苯乙炔)嘧啶化合物/5-R取代-2-(2’-氟-3”-X1-4”-异硫氰基-5”-X2二苯乙炔)嘧啶化合物(G)； (4)化合物(G)在有机溶剂中，碳酸钙存在下与硫光气反应可得5-R取代-2-(3’-氟-3”，5”-二取代-4”-异硫氰基二苯乙炔)嘧啶/5-R取代-2-(2’-氟-3”，5”-二取代-4”-异硫氰基二苯乙炔)嘧啶目标化合物(H)。 本专利技术步骤(1)中所述的Pd[O]催化剂为Pd(PPh3)4、PdPPh3Cl2，优选其Pd(PPh3)4。 本专利技术步骤(1)中所述的有机溶剂为甲苯、苯、二乙胺、三乙胺，其优选甲苯。 本专利技术步骤(1)中所述的强碱为氢氧化钠、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有嘧啶环和二苯乙炔的端异硫氰基类液晶化合物，该化合物具有通式（Ⅰ）所示的结构：　＊＊＊　（Ⅰ）　其中：　Ｒ为Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］烷基、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］烷氧基、Ｃ↓［２］－Ｃ↓［１０］烯基、含有Ｃ↓［１］ －Ｃ↓［１０］烷基的反式环己基、至少一个氢原子被氟原子所取代的Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］烷基、至少一个氢原子被氟原子所取代的Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］烷氧基、至少一个氢原子被氟原子所取代的Ｃ↓［２］－Ｃ↓［１０］烯基或至少一个氢原子被氟原子取代的含有Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］烷基的反式环己基；　Ｘ为Ｆ或Ｃｌ；　Ｘ↓［１］、Ｘ↓［２］分别为Ｈ、Ｆ或Ｃｌ。

【技术特征摘要】
1、一种含有嘧啶环和二苯乙炔的端异硫氰基类液晶化合物，该化合物具有通式(I)所示的结构其中R为C1-C10烷基、C1-C10烷氧基、C2-C10烯基、含有C1-C10烷基的反式环己基、至少一个氢原子被氟原子所取代的C1-C10烷基、至少一个氢原子被氟原子所取代的C1-C10烷氧基、至少一个氢原子被氟原子所取代的C2-C10烯基或至少一个氢原子被氟原子取代的含有C1-C10烷基的反式环己基；X为F或Cl；X1、X2分别为H、F或Cl。2、根据权利要求1所述的液晶化合物，其特征在于，所述的R为C1-C10直链烷基、C1-C10直链烷氧基、C2-C10直链烯基、含有C1-C6直链烷基的反式环己基、至少一个氢原子被氟原子所取代的C1-C10直链烷基、至少一个氢原子被氟原子所取代的C1-C10直链烷氧基、至少一个氢原子被氟原子所取代的C2-C10直链烯基或至少一个氢原子被氟原子取代的含有C1-C6直链烷基的反式环己基。3、根据权利要求2所述的液晶化合物，其特征在于，所述的R为C1-C7直链烷基、C1-C5直链烷氧基、C2-C5直链烯基或含有C2-C5直链烷基的反式环己基。4、根据权利要求3所述的液晶化合物，其特征在于，所述的R为-CH3、-C2H5、n-C3H7、n-C4H9或n-C5H11、乙基反式环己基或正丙基反式环己基。5、根据权利要求1所述的液晶化合物，其特征在于，所述的X、X1、X2为氟原子。6、根据权利要求1所述的液晶化合物，其特征在于，所述的液晶化合物的通式为(I-1)7、根据权利要求6所述的液晶化合物，其特征在于，所述液...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鑫勤，任惜寒，尚洪勇，吕文海，梁晓，
申请(专利权)人：石家庄永生华清液晶有限公司，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]