一种含环己烯结构的液晶化合物及其制备方法与应用与流程

1.本发明属于液晶化合物技术领域，具体涉及一种含环己烯结构的液晶化合物及其制备方法与应用。


背景技术：

2.自30年前发现可商业化的液晶材料以来。液晶材料在信息显示材料、有机光电子材料等领域中的应用具有极大的研究价值和美好的应用前景。液晶材料作为新型显示材料有许多优势，如功耗极低，驱动电压低。同时与其他材料相比，还具有体积小、重量轻、长寿命、显示信息量大、无电磁辐射等优点，几乎可以适应各种信息显示的要求，尤其在tft-lcd(薄膜晶体管技术)产品方面。
3.在tft有源矩阵的系统中，主要有tn(twisted nematic，扭曲向列结构)模式，ips(in-plane switching，平面转换)模式，ffs(fringe field switching，边缘场开关技术)模式和va(vertical alignment，垂直取向)模式等主要显示模式。
4.目前，tft-lcd产品技术已经逐渐成熟，成功地解决了视角、分辨率、色饱和度和亮度等技术难题，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。但是对于动态画面显示应用，如手机、电视，为了实现高品质显示，消除显示画面残影和拖尾，要求液晶材料具有很快的响应速度，因此要求液晶材料具有尽量低的旋转粘度γ1。
5.为了改善材料的性能使其适应新的要求，新型结构液晶化合物的合成及结构-性能关系的研究成为液晶领域的一项重要工作。


技术实现要素：

6.本发明的第一目的是提供一种新型的含环己烯结构的液晶化合物，以改善现有液晶材料的不足，提升此类液晶化合物的应用价值。
7.本发明所述的液晶化合物，具有通式(i)所示结构：
[0008][0009]
所述通式(i)中，r1和r2相同或不同，各自独立地选自-h、-cl、-f、-cn、-ocn、-ocf3、-cf3、-chf2、-ch2f、-ochf2、-scn、-ncs、-sf5、c
1-c
12
的烷基或c
1-12
的烷氧基，其中所述c
1-c
12
的烷基或c
1-12
的烷氧基中的一个或多个氢可任选地被氟或氯取代，且一个或多个-ch
2-可任选地被环戊基、环丙基或环丁基替代；
[0010]
a1选自单键或下列基团中的一种：
[0011][0012]
优选的，通式(i)中，r1和r2相同或不同，各自独立地选自-h、c
1-c7的烷基或c
1-c7的烷氧基，其中所述c
1-c7的烷基或c
1-c7的烷氧基中的一个或多个-ch
2-可任选地被环戊基、环丙基或环丁基替代。
[0013]
进一步优选的，通式(i)中，r1选自c
1-c7的烷基或c
1-c7的烷氧基；r2选自c
1-c7的烷氧基；
[0014]
其中所述c
1-c7的烷基或c
1-c7的烷氧基中的一个或多个-ch
2-可任选地被环戊基、环丙基或环丁基替代。
[0015]
优选的，通式(i)中，所述a1选自下列基团中的一种：
[0016][0017]
优选地，本发明所述液晶化合物选自如下化合物的一种或几种：
[0018]
[0019]
[0020]
[0021]
[0022]
[0023]
[0024]
[0025]
[0026]
[0027]
[0028]
[0029]
[0030]
[0031]
[0032]
[0033][0034]
本发明的第二目的是提供上述液晶化合物的制备方法，其合成路线如下：
[0035][0036]
具体包括以下步骤：
[0037]
1)与丁基锂制备锂试剂，锂试剂与反应，制得
[0038]
2)与对甲苯磺酸反应脱水，得
[0039][0040]
其中，r1、r2、a1的定义同上。
[0041]
本发明所述的方法，在必要时会涉及常规后处理，所述常规后处理具体如：用二氯甲烷、乙酸乙酯或甲苯萃取，分液，水洗，干燥，真空旋转蒸发仪蒸发，所得产物用减压蒸馏或重结晶和/或色谱分离法提纯，即可。
[0042]
采用上述制备方法能够稳定、高效地得到本发明所述的液晶化合物。
[0043]
本发明的第三目的是保护含有所述液晶化合物的组合物。其中，上述液晶化合物的加入量以1～60％为宜，更优选3-50％，进一步优选为5～25％。本领域技术人员可以预见，基于上述液晶化合物的加入，能够进一步提高已有惯用液晶组合物的光学各向异性，具有缩短响应时间的技术效果。
[0044]
本发明的第四目的是保护上述液晶化合物以及含有上述液晶化合物的组合物在液晶显示领域的应用，优选为在液晶显示装置中的应用，所述的液晶显示装置进一步优选为va或psva显示器。将上述液晶组合物应用至液晶显示装置后，具有缩短响应时间的优点。
[0045]
本发明具有如下有益效果：
[0046]
本发明所述液晶化合物具有更高的清亮点，比较高的光学各向异性，低的旋转粘度，具有良好的热稳定性、化学稳定性、光学稳定性及力学等方面的性能，提高了液晶显示装置的响应速度，同时具有较好电荷保持率等特点。
具体实施方式
[0047]
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0048]
所述原材料如无特别说明，均能从公开商业途径获得(如北京八亿时空提供)。
[0049]
实施例1
[0050]
本实施例涉及一种液晶化合物，其结构式如下：
[0051][0052]
其合成路线如下：
[0053][0054]
具体合成步骤如下：
[0055]
1、bylc-01的合成
[0056]
向1l四口瓶中加入0.2l无水四氢呋喃，2,3-二氟苯乙醚(bylc-01-1)31.6g(0.2mol)氮气置换排空3次。降温到-70度。滴加丁基锂2.5m 80ml控制滴加速度，控制温度在-70～-80℃。滴加完毕后，继续保温1h。
[0057]
滴加44.8g丙基四氢吡喃环己酮(bylc-01-2)与150l四氢呋喃的混合溶液，保持反应温度在-70～-80℃。滴加完毕，再保温3h后取样跟踪，当原料剩余＜0.5％时，停止反应。
[0058]
向反应液中加入200ml甲苯，在80～90℃常压蒸馏四氢呋喃，蒸馏出大部分四氢呋喃，将反应液冷却至室温(20～30℃)，将反应液慢慢倒入0.2l盐酸与0.5l冰水配好的稀盐酸溶液中水解，外部用冷冻液冷却，控制温度在15～25℃。倒完后搅拌、静置、分液。水相用1l*2甲苯萃取两次，合并有机层，有机层用1l*2饱和食盐水洗两遍至中性。
[0059]
将有机相进行(常压)浓缩，升温至110℃，所得浓缩液，gc主产物纯度88％，直接用于下一步脱水反应。
[0060]
向51l四口瓶中加入浓缩液、10g对甲苯磺酸、1.5g bht、100ml乙二醇，升温至110℃，反应液回流，用分水器分水。控制回流速度，3h后开始取样，约分出50g水。停止加热、搅拌至温度降到室温。
[0061]
搅拌下向反应液中加入1l纯水，搅拌，静置后分出下层水相，上层有机相再加入0.2l纯水搅拌，静置后分液，合并水相用100ml甲苯萃取一次，将两次所得有机相合并用0.2l*3饱和盐水洗3遍，弃去水相。将所得有机相加入50g无水硫酸钠干燥2小时，过滤，滤饼用100ml甲苯淋洗。
[0062]
将滤液压入100g硅胶装成的硅胶柱，开始常压过柱，过柱后浅黄色过柱液进行减压浓缩。
[0063]
所得过柱液，升温至60.0～70.0℃，真空度-0.08～-0.09mpa，浓缩，无水乙醇重结
晶两次得白色固体54.6g，bylc-01。纯度99.9％，收率75％。
[0064]
采用gc-ms对所得白色固体bylc-01进行分析，产物的m/z为3364.2(m )。
[0065]
实施例2
[0066]
本实施例涉及一种液晶化合物，其结构式如下：
[0067][0068]
其合成路线与实施例1相比仅进行原料的简单替换；
[0069]
采用gc-ms对所得白色固体bylc-02进行分析，产物的m/z为366.2(m )。
[0070]
实施例3
[0071]
本实施例涉及一种液晶化合物，其结构式如下：
[0072][0073]
采用gc-ms对所得白色固体bylc-03进行分析，产物的m/z为364.2(m )。
[0074]
实施例4
[0075]
本实施例涉及一种液晶化合物，其结构式如下：
[0076][0077]
其合成路线与实施例3相比仅进行原料的简单替换；
[0078]
采用gc-ms对所得白色固体bylc-04进行分析，产物的m/z为366.2(m )。
[0079]
实施例5
[0080]
本实施例涉及一种液晶化合物，其结构式如下：
[0081][0082]
其合成路线与实施例3相比仅进行原料的简单替换；
[0083]
采用gc-ms对所得白色固体bylc-05进行分析，产物的m/z为392.2(m )。
[0084]
实施例6
[0085]
本实施例涉及一种液晶化合物，其结构式如下：
[0086][0087]
采用gc-ms对所得白色固体bylc-06进行分析，产物的m/z为418.2(m )。
[0088]
实验例
[0089]
本实验例涉及对实施例1～6所述化合物的相关性能测定。
[0090]
按照本领域的常规检测方法，如γ1的检测采用粘度计测试，
△
n的检测采用阿贝
折射仪测试，cp的检测采用差示热量扫描仪测试。
[0091]
通过线性拟合得到液晶化合物的各项性能参数，其中，各性能参数的具体含义如下：
[0092]
△
n代表光学各向异性(25℃)；γ1代表旋转粘度(mpa.s，25℃)；cp代表清亮点。
[0093]
将实施例1～6所制得的液晶化合物和对比例1～3液晶化合物的性能参数数据进行对比整理，检测结果如表1所示：
[0094]
表1：液晶化合物的性能检测结果
[0095][0096]
由表1的检测结果可以明显看出，本发明提供的液晶化合物与传统的相似化学结构化合物相比，具有较低的旋转粘度γ1，较大的光学各向异性
△
n，和更高的清亮点cp，可改善响应时间，提高液晶组合物的工作温度。
[0097]
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描
述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。