[发明专利]可聚合的手性化合物和它们的用途

说明书

已知在形状上各向异性的分子在受热时会形成液晶相(称为介晶相)。各相的区别一方面在于分子的主要部分的空间排列和另一方面在于就长轴而言的分子排列(G.W.Gray，P.A.Winsor，Liquid crystals和Plasticcrystals，Ellis Horwood Limited，Chichester，1974)。向列型液晶相突出表现在：因各长分子轴平行排齐而使得仅仅单线远程有序。在组成向列相的分子是手性的前提条件下，形成胆甾相，其中分子的长轴形成与它垂直的螺旋式超结构(H.Baessler，Festkperprobleme XI，1971)。手性结构部分可以存在于液晶分子本身或作为掺杂剂加入到向列相中。通过掺杂产生的相称为诱导胆甾相。这一现象首先在胆甾醇衍生物上研究发现(H.Baessler，M.M.Labes，.J.Chem.Phys.52(1970)631；H.Baessler，T.M.Laronge，M.M.Labes.J.Chem.Phys.51(1969)3213；H.Finkelmann，H.Stegemeyer，Z.Naturforschg.28a(1973)799)。胆甾相的诱导也可通过添加其它本身不是液晶的手性物质来实现(H.Stegemeyer，K.J.Mainusch，Naturwiss.58(1971)599；H.Finkelmann，H.Stegemeyer，Ber.Bunsenges.Phys.Chem.78(1974)869)。

胆甾相具有突出的光学性能：由胆甾层内的圆偏振光的选择性反射引起的大的旋光性和显著的圆振二向色性。根据视角所观察到的不同颜色取决于螺旋式超结构的螺距，它本身取决于手性组分的扭转能。螺距和胆甾层的选择性反射光的波长范围能够改变，尤其通过改变手性掺杂剂的浓度(J.E.Adams，W.E.L.Haas，Mol.Cryst.Liq.Cryst.16(1972)33)。此类胆甾体系为实际应用提供了有益的机会。因此，在胆甾相中排序(alignment)后向内消旋的丙烯酸酯中引入手性结构部分以及光致交联反应能够得到稳定的、着色的网络，但其中的手性组分的浓度不能被改变(G.Galli，M.Laus，A.Angeloni，Makromol.Chem.187(1986)289)。另外，不能交联的手性化合物与光致交联后的胆甾型丙烯酸酯混合能够得到着色的聚合物(I.Heynderickx，D.J.Broer，Mol.Cryst.Liq.Cryst.203(1991)113)，但仍然含有妨碍应用的挥发性成分。

本发明的目的是提供新型的手性化合物，它首先具有高的扭转能，其次能够按任何所需浓度以稳定方式引入胆甾相中，而不会从胆甾相中扩散出去或结晶出来。

我们发现由可聚合的手性化合物可以实现这一目的。

所以，本发明涉及可聚合的、手性的化合物，它含有至少一个二价或多价手性基团、至少一个可聚合基团、至少一个间隔基团和至少一个介晶基团，和涉及它们在制备胆甾型网络时作为可聚合的、手性的掺杂剂用途。

可聚合基团尤其是乙烯基，它们例如存在于丙烯酸化合物、乙烯基醚或苯乙烯衍生物中。环氧化合物也是合适的。

适合于本新型化合物的手性基团尤其是从糖类，来自联苯或联萘系的双官能或多官能化合物，旋光性乙二醇类、二醇或氨基酸。

间隔基和介晶基是通常为此目的使用的基团。

新型化合物所必需的这些基团是通过桥连基相互连接的，如O、COO、OCO、CONH、NHCO、CON(R)、N(R)CO或直接的键。

特别地，本发明提供结构式I的化合物

             (Z-Y-A-Y-M-Y-)_nX       I，其中，在每一种情况下相互独立地，A    是间隔基，M    是介晶基，Y    是直接的键，O，S，COO，OCO，CON(R)或N(R)CO，Z    是可聚合基团，n    是2-6中的数，X    是手性基团    和R    是C₁-C₄烷基或氢。

间隔基A可以是为此目的所已知的任何基团；间隔基通常通过酯基或醚基或直接的键连接于X。间隔基一般含有2-30个、优选2-12个碳原子，而且在链上可以插入例如O、S、NH或NCH₃。间隔基链的可能的取代基是氟、氯、溴、氰基、甲基或乙基。