[发明专利]含氟双二苯乙炔类向列型负性液晶、合成方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及液晶平板显示中使用的一类含氟双二苯乙炔类的向列型负性液晶、合成方法及应用。它们由于具有高的双折射、较大的极性及低黏度，可以用于光子学系统高速响应器件。

发明背景

为了满足液晶平板显示发展的各项要求，如响应速度快及器件视角宽的液晶材料，开发了具有不同特点显示模式的显示器。毫无疑问，具有负的介电各向异性的负性液晶材料是液晶显示材料家族的十分重要的成员。液晶分子轴方向与垂直分子轴方向的介电常数之差Δε为负数的称为负性液晶，既可以在VA-TFT LCD模式(分子垂直排列的薄膜晶体管液晶显示器)中也可以在IPS模式中得到广泛应用。

如果含氟负性液晶具有高的双折射性能，它们还可以在许多其它显示技术方面得到重要应用。例如，由于胆甾相液晶具有电场为零时的多稳定相态织构现象，反射式胆甾液晶显示，由于不需要偏振片及背光源，具有高反射能力及宽视角，特别适用于电子书籍及商业广告等领域。还有在高技术的光子学应用领域，例如制造快速的快门、宽带滤波器及全席摄影器件等。尤其是光子学领域的器件需要黏度低及双折射大的混合液晶。这就是本工作的目的。

一般来说，没有取代基的双二苯乙炔有非常高的双折射，但是缺点是熔点高、粘度大，对紫外线敏感，化学稳定性差。为此，本工作在结构上进行改造，在液晶核骨架上引入全氟亚苯基基团，对降低熔点、降低黏度有利之外，提高了化学稳定性，由于氟原子的范德华半径于氢原子差别不大，保持非常宽的液晶温度区域。由于侧方向的2,3-二氟取代的导入，引入了2个强吸引电子的基团，结果形成优秀的负性向列型含氟液晶。可以分别以VA,IPS两种不同工作模式应用于许多需要高速相应的光学器件中。

发明内容

本发明的目的提供一种含氟双乙炔类的负性液晶化合物。

本发明的目的还提供一种双乙炔类负性液晶化合物的合成方法。

本发明的含氟双乙炔类的负性液晶具有如下分子式：

其中，R＝C1-C8的烷基，尤其是C2-C5的正烷基。

本发明的含氟双乙炔类的负性液晶化合物合成反应式如下：

其中，R＝C1-C8的正烷基，优选C2-C5的正烷基。

具体合成步骤如下

1)化合物五氟碘苯B的合成

在四氢呋喃(THF)溶剂中，五氟溴苯、镁和碘在温度在0℃左右反应4.5小时。所述五氟溴苯、镁和碘的摩尔比为1:1.12～1.25:1。推荐反应在氮气保护下进行。

2)化合物全氟苯基三甲基硅乙炔C的合成

在三乙胺溶剂中，五氟碘苯、三甲基硅乙炔、Pd(PPh₃)₂Cl₂和CuI在50℃至60℃下反应40小时。所述五氟碘苯、三甲基硅乙炔、Pd(PPh₃)₂Cl₂和CuI的摩尔比为1:1.2～1.5:0.0028:0.0157。推荐反应在氮气保护下进行。

3)化合物对正烷氧基全氟苯乙炔D的合成

常温下，在二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中加入全氟苯基三甲基硅乙炔,正C1-C8醇和碳酸钾反应5小时。所述全氟苯基三甲基硅乙炔,正C1-C8醇和碳酸钾的摩尔比为1:1.5～3:1.5～2.5。其中优选正C2-C5醇。

4)化合物2,3-二氟对乙氧基碘苯F的合成

在四氢呋喃(THF)溶剂中，2,3-二氟乙氧基苯、BuLi己烷溶液和碘单质在-80℃～60℃下反应2～6小时获得化合物F。所述2,3-二氟乙氧基苯、BuLi己烷溶液和碘单质的摩尔比为1:3.0～4.0:1。推荐反应在氮气保护下进行。

6)化合物2,3-二氟对乙氧基碘苯乙炔G的合成

在含有三乙胺溶剂的三口烧瓶中加入4-乙氧基-2,3-二氟碘苯、三甲基硅乙炔、Pd(PPh₃)₂Cl₂和CuI，在50℃至60℃下反应10～40小时得到中间产物。然后常温下，在二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中加入中间产物和碳酸钾搅拌反应1～5小时，得化合物G。所述4-乙氧基-2,3-二氟碘苯、三甲基硅乙炔、Pd(PPh₃)₂Cl₂、CuI和碳酸钾的摩尔比为1:1.0～1.5:0.001～0.006:0.01～0.05:1。推荐反应在氮气保护下进行。