一种基于环戊烷并苯并呋喃骨架的液晶化合物、组合物及化合物制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于环戊烷并苯并呋喃骨架的液晶化合物、制备方法及组合物，结构通式如(1)所示：

A liquid crystal compound, composition and preparation method of compound based on cyclopentane benzofuran skeleton

The invention discloses a liquid crystal compound based on cyclopentane benzofuran skeleton, a preparation method and a composition. The general formula of the structure is shown in (1):

【技术实现步骤摘要】
一种基于环戊烷并苯并呋喃骨架的液晶化合物、组合物及化合物制备方法
本专利技术属于液晶显示材料
，具体涉及一种基于环戊烷并苯并呋喃骨架的液晶化合物，主要用于液晶显示器。
技术介绍
自从1968年美国RCA公司普林斯顿研究所研发出了世界上第一台液晶显示器后，液晶显示器因其具有重量轻、功耗低、无辐射等优点得到了快速发展。目前已开发出基于多种显示模式如扭曲向列相(TN)模式、高扭曲向列相(HTN)模式、超扭曲向列相(STN)模式、薄膜晶体管(TFT)模式、聚合物分散液晶(PDLC)模式等多种显示器，并广泛应用于钟表、电子计算器、平板电视、平板电脑、智能手机、数码相机和各种仪器仪表等产品中，给人们的生活与工作带来了革命性的变化。作为液晶显示器中最核心的部分——液晶材料，也在一直不断发展中。目前已成功得到多种液晶材料，如联苯腈类、酯类、含氧杂环类、嘧啶类、二苯乙炔类和各种含氟芳环类液晶化合物等。但是随着液晶显示技术的发展，对液晶材料的性能的要求越来越高，如介电各向异性要大、液晶材料的粘度应低、温度使用范围要宽等。因此，发展具有低粘度、高介电各向异性和宽温度显示范围的液晶材料具有十分重要的意义。目前主要向液晶材料中引入杂原子，即开发基于杂环的液晶分子来实现新型高性能液晶分子的快速获取(J.Mater.Chem.C,2017,5,12308-12337；J.Mater.Chem.C,2013,1,7779-7797)。最近已经发展了诸多含两个杂原子的新型晶核结构如苯并噁唑(Liq.Cryst.2015,42,1643-1653)、苯并咪唑(Liq.Cryst.2017,44,1678-1685)、噻吩并噻吩(Liq.Cryst.2018,45,1294-1302)等，虽然这类分子结构新型，性能独特，但是其分子往往呈现出近晶相，在短期内难以实际应用。因此，发展具有实用性的基于杂环的高性能液晶分子仍在迫在眉睫。张苗芳等人报道了一类基于苯并呋喃的液晶分子(液晶与显示,2010,25,5-10)，但是其分子的双折射率不够大。Petrov等人总结了基于呋喃类的一些液晶分子的性质，其中包括部分苯并呋喃类液晶分子，但是这些分子往往位于分子的末端，其分子大多呈现出近晶相，无法实际应用(Mol.Cryst.Liq.Cryst.2010,393,1-13)。前述报道的苯并呋喃类液晶分子，其液晶性能都是其分子的结构决定的，因为苯并呋喃的引入无论是通过2,6-位还是2,5-位，都会引起一个弯曲的结构(Liq.Cryst.2008,35,21-31)，从而影响液晶相态和性质。
技术实现思路
为了克服现有技术不足，本专利技术将环戊烷稠环至苯并呋喃的苯环上，设计了一类新型的液晶分子，改善了苯并呋喃类液晶分子的线性，使其不再是一个弯曲结构，得到的液晶分子具有液晶相变温度均为向列相、双折射率高等优点，具有实用价值。为了实现上述任务，本专利技术采取如下的技术解决方案：一种基于环戊烷并苯并呋喃骨架的液晶化合物，结构通式如(1)所示：其中，R1为碳数1～9的直链烷基或烯基；n＝0或1；m＝0或1；Z1、Z2桥键分别为单键、-C＝C-、-C≡C-、-CH2CH2-、-CF2O-、-CH2O-、-COO-、-N＝N-、-CH＝N-中的一种；环A和环B分别为苯环、反式-环己烷中的一种，且苯环上氢原子可被1个或多个氟原子所取代；R2为碳数1～9的直链烷基、烯基和烷氧基、卤素、氰基、异硫氰基、氟烷基、氟烷氧基、氟烯氧基中的一种。本专利技术的液晶化合物以稠环骨架作为晶核结构，通过将环戊烷稠环至苯并呋喃的苯环上改善了液晶分子的线性，从而显著提升介电常数和相变温度范围；通过选择不同的Z1、Z2桥键可以进一步提高分子的介电各向异性；再通过改变相邻的A环和B环的分子骨架和其取代基团，还可以进一步调节分子的液晶相变温度、介电各向异性和双折射率等特性，适合在多种不同显示模式的液晶显示器中应用。根据本专利技术通式(1)所述化合物，优选分子结构如(1)-1～(1)-10所示：其中R1为碳数1～9的直链烷基、烯基；R2为碳数1～9的直链烷基、烯基和烷氧基、卤素、氰基、氟烷基、氟烷氧基、氟烯氧基中的一种；Z1、Z2桥键可分别为单键、-C＝C-、-C≡C-、-CH2CH2-、-CF2O-、-CH2O-、-COO-、-N＝N-、-CH＝N-中的一种。其中(1)-1进一步优选自以下化合物：其中(1)-2进一步优选自以下化合物：其中(1)-3进一步优选自以下化合物：其中(1)-4进一步优选自以下化合物：其中(1)-5进一步优选自以下化合物：其中(1)-6进一步优选自以下化合物：其中(1)-7进一步优选自以下化合物：其中(1)-8进一步优选自以下化合物：其中(1)-9进一步优选自以下化合物：其中(1)-10进一步优选自以下化合物：本专利技术提供一种液晶组合物，包含结构通式(1)所示化合物中的一种或多种。其中一类液晶组合物具有正的介电各向异性，优选分子结构如(1)-1、(1)-2、(1)-3、(1)-4、(1)-6、(1)-7、(1)-8、(1)-10所示，优选化合物来自优选分子结构对应的一种或几种化合物。化合物的比例为1％～50％wt。另外一类液晶组合物具有负的介电各向异性，优选分子结构如(1)-5和(1)-9所示。优选化合物来自优选分子结构(1)-5和(1)-9中对应的一种或几种化合物。化合物的比例为1％～50％wt。本专利技术还提供了所述基于环戊烷并苯并呋喃骨架液晶化合物的合成方法，该方法原料易得、易于操作、产率较高、路线简洁、适合工业化生产。本专利技术采用的合成方法如下：在氮气保护下，向反应瓶中依次加入商业可得的取代邻溴苯酚原料或取代邻碘苯酚原料，双三苯基膦二氯化钯、碘化亚铜，三乙胺，然后搅拌均匀。缓慢向反应体系中滴入末端炔原料，滴加完毕后过夜回流即得到目标环戊烷并苯并呋喃骨架液晶化合物。其反应机理可能历程为利用取代邻溴苯酚原料或邻碘苯酚原料与对应的末端炔原料在双三苯基膦二氯化钯、碘化亚铜联合催化下，通过先分子间偶联反应再分子内环化反应制备权利要求1所示的结构通式化合物。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明，将有助于对本专利技术的理解，但并不能以此来限制本专利技术的权利范围。按照本专利技术的技术方案，实施例给出一种基于环戊烷并苯并呋喃骨架的液晶化合物，结构通式如(1)所示：其中，R1为碳数1～9的直链烷基、烯基；n＝0、1；m＝0、1；Z1、Z2桥键可分别为单键、-C＝C-、-C≡C-、-CH2CH2-、-CF2O-、-CH2O-、-COO-、-N＝N-、-CH＝N-中的一种；环A和环B分别为苯环、反式-环己烷，且苯环上氢原子可以被1个或多个氟原子所取代；R2为碳数1～9的直链烷基、烯基和烷氧基、卤素、氰基、异硫氰基、氟烷基、氟烷氧基、氟烯氧基中的一种。上述部分含氟液晶化合物，所使用的原料均为市售产品，其合成路线如下所示：通用合成方法：在氮气保护下，向反应瓶中依次加入取代邻溴苯酚原料或取代邻碘苯酚原料，双三苯基膦二氯化钯、碘化亚铜，三乙胺，搅拌均匀，向反应体系中滴入末端炔原料，滴加完毕后过夜回流即得到目标环戊烷并苯并呋喃骨架液晶化合物。以下结合具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。测试方法：本专利技术涉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于环戊烷并苯并呋喃骨架的液晶化合物，其特征在于结构通式如(1)所示：

【技术特征摘要】
1.一种基于环戊烷并苯并呋喃骨架的液晶化合物，其特征在于结构通式如(1)所示：其中，R1为碳数1～9的直链烷基或烯基；n＝0或1；m＝0或1；Z1、Z2桥键分别为单键、-C＝C-、-C≡C-、-CH2CH2-、-CF2O-、-CH2O-、-COO-、-N＝N-、-CH＝N-中的一种；环A和环B分别为苯环、反式-环己烷中的一种，且苯环上氢原子可以被1个或多个氟原子所取代；R2为碳数1～9的直链烷基、烯基和烷氧基、卤素、氰基、异硫氰基、氟烷基、氟烷氧基、氟烯氧基中的一种。2.根据权利要求1所述液晶化合物，其特征在于n＝0，m＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建，万丹阳，安忠维，杨晓哲，莫玲超，胡明刚，车昭毅，李娟利，杨志，
申请(专利权)人：西安近代化学研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61