[发明专利]一种含有双环己基的氧二氟亚甲基液晶及合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种持有CF₂O桥键的超高含氟类似液晶化合物，它们可以作为高速响应及低电压阈值1的TFT液晶混合物关键组分，4-{[4＇-正烷基(反式，反式-1,1＇-双烷己基)]-2，6-二氟苯基}-(3-氟-4-三氟甲基苯氧基)二氟甲烷。

背景技术

为了使显示器件能够在各种气候条件下使用，分子必须能够在包括室温在内的非常宽温度范围形成稳定的向列相。为此，液晶分子必须有低的熔点及高的清亮点。为了实现快速响应，分子必须具有低的对于液晶平板显示的工业应用，要求液晶分子必须具有一些特定旋转黏度。

介电各向异性大的液晶极性越大黏度也越大。因此对液晶低阈值的要求与响应速度快是互相矛盾的。为了解决这个问题，在液晶分子中引入桥键-CF2O-,在相同的△ε的条件下，可以得到较低黏度的液晶。产生这个现象的原因是分子的偶极矩与分子长轴之间的夹角的区别造成。对具有同样黏度的分子，如果引入CF₂O桥键，则夹角变小，△ε变大。

德国Merck公司的研究人员于1989年首先报道该类具有桥键化合物的合成(E.Bartmann,etal.,(Merck KGaA),DE-A4006921,1989)。20世纪90年代该类液晶化合物得到了系统的研究(EP 0844229 A1)。研究发现有些-CF₂O-液晶不仅具有低黏度而且具有良好的溶解性。从1995年Merck公司申请发明专利以后(DE 19531165A1),日本Chisso公司也开始申请发明专利(WO 96 11995)。

在设计具有CF₂O桥键液晶分子时，不仅要兼顾大的△ε与低的旋转黏度，而且要避免出现近晶相(S)。大量事实证实，三环体系往往不出现液晶相，四环体系可以出现向列相，但是后者的旋转黏度比三环体系大大增加。现在使用的满足介电各向异性大及旋转黏度低的分子，即使没有液晶相，但在与向列相液晶混合物混合之后，也同样呈现液晶分子的功能。在此场合下，文献中也广义地称它们为“保持有CF₂O桥键的液晶”。

发明目的

本发明的目的是在含氟液晶研究的大量积累的基础上，创制新的具有中国氟化学特点的“保持有CF₂O桥键液晶”,一种含有双环己基的氧二氟亚甲基液晶及合成方法。为此，将4-烷基双环己基引入分子，以期达到减低的旋转黏度的目的。发现此类液晶作为少量的搀杂剂使用，可以使响应速度大大提高。本发明中，成功合成一类含有8个氟原子的超氟化的“保持有CH2O桥键液晶”。测试结果指出它们只出现向列相，因此可以在制备混合液晶材料时作为特殊组分使用。

本发明的含有双环己基的氧二氟亚甲基液晶具有如下的结构式：

其中，n＝2～10。优先选择n＝2～6，尤其是n＝3～5。

本发明的合成含有双环己基的氧二氟亚甲基液晶的反应式如下：

其中，a:镁，四氢呋喃，50℃；b：烷基双环己基酮(n＝2～10)，50℃，四氢呋喃；c：甲苯，一水合对甲苯磺酸，加热回流；d：氢气，钯碳；e：二氟二溴甲烷，四氢呋喃，正丁基锂，－70℃；f:3-氟-4-三氟甲基苯酚，四正丁基溴化铵，碳酸钾，N,N-二甲基甲酰胺，80℃。本发明的合成含有双环己基的氧二氟亚甲基液晶的方法，可以简化描述：

含有双环己基的氧二氟亚甲基液晶又可以命名为二氟{4-([4'-H_2n+1C_n-反式反式1,1'-双环己基]-4-基)3,5-二氟苯基}3-氟-4-三氟甲苯氧基甲烷，化合物A7，其中n如前所述。

在60℃～回流温度下和有机溶剂中，4([4'-正丙基-反式反式1,1'-双环己基]-4-基)2,6-二氟苯基-二氟溴甲烷A6，3-氟-4-三氟甲基苯酚反应1～4小时，获得目的产物。所述的4([4'-正丙基-反式反式1,1'-双环己基]-4-基)2,6-二氟苯基-二氟溴甲烷A6，3-氟-4-三氟甲基苯酚的摩尔比为1:0.2～1:1:～2:1～2，推荐摩尔比为1:0.3～0.6:1:1.5:1～1.5。

本发明中所述的有机溶剂可以是为乙醇，四氢呋喃，N,N-二甲基甲酰胺等极性有机溶剂。

本发明的方法建议在惰性气体保护下进行。