一种含氟负性液晶化合物及其制备方法技术

本发明专利技术属于液晶化合物技术领域，公开了一种含氟负性液晶化合物及其制备方法。本发明专利技术的含氟负性液晶化合物的结构通式如式I所示：本发明专利技术的含氟负性液晶化合物，在环B的1位增加侧向的(多)氟甲基，可以增加分子侧向的负性性能；当环A或环C为芳烃，同时含有侧位氟时，产生协同作用，能够进一步加强负性性能。进一步加强负性性能。进一步加强负性性能。进一步加强负性性能。

【技术实现步骤摘要】
一种含氟负性液晶化合物及其制备方法


[0001]本专利技术属于液晶化合物领域，具体地说，涉及一种含氟负性液晶化合物及其制备方法。

技术介绍

[0002]近十几年液晶显示技术得到了迅速的发展，液晶显示产品在人们普通生活得到了快速普及。新型液晶显示方式主要有光学补偿弯曲模式(OCB)、共面转变液晶显示(IPS)、垂直取向模式(VA)、轴对称微结构液晶显示(ASM)、多畴扭曲液晶显示等。各种显示方式液晶盒的设计不同、驱动方式不同，液晶分子指向矢和玻璃基板方向不同，光学补偿弯曲模式(OCB)、共面转变液晶显示(IPS)液晶分子指向矢和玻璃基板方向是平行的，而垂直取向模式(VA)、轴对称微结构液晶显示(ASM)在无电场状态下液晶分子指向矢和玻璃基板方向垂直。平行排列方式的IPS，液晶的介电各向异性(Δε)既可以是正的，也可以是负的。
[0003]垂直取向模式(VA)所有液晶分子在零场时和玻璃基板方向垂直，与垂直入射光线平行。当偏振片正交时，会显示良好的暗态，所以该类器件有良好的对比度，用到液晶的介电各向异性(Δε)必须是负的。液晶的光学各向异性(Δη)、液晶盒的厚度(d)、入射光的波长(λ)几乎影响不到对比度。垂直取向模式(VA)的响应时间比扭曲型器件要短得多，约为一半左右。在外加电压影响下，VA器件主要产生的是液晶分子的弯曲形变，ECB产生的是液晶分子的展曲形变，而扭曲显示产生的是液晶分子的扭曲形变，其响应时间也分别与弯曲、展曲、扭曲弹性常数成反比，由于大部分的液晶在通常的情况下液晶的弯曲弹性常数大于展曲弹性常数，展曲弹性常数又大于扭曲弹性常数，这也是VA器件响应时间较快的原因。
[0004]为了能使显示器件的性能更加接近理想化，人们一直在致力于研究新的液晶化合物，这得以使液晶化合物及显示器件的性能仍在不断的向前发展。近几年，侧位含氟，含氰等多种负性材料在液晶混合物中得到了大量应用。在液晶材料领域的研发仍远未完成。为了改进液晶显示器元件的性能，不断尝试以研发能够优化这种显示器的新化合物。
[0005]有鉴于此特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种含氟负性液晶化合物及其制备方法。该化合物在环B的1位增加侧向的(多)氟甲基，可以增加分子侧向的负性性能；当环A或环C为芳烃，同时含有侧位氟时，产生协同作用，能够进一步加强负性性能。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用技术方案的基本构思是：
[0008]本专利技术的第一目的是提供一种含氟负性液晶化合物，化合物的结构通式如式I所示：
[0009][0010]其中，R1，R2独立选自：氢原子、碳数1-10的烷基、烷氧基或氟代直链烷基、或者碳数2-10的直链烯基、烯氧基或氟代直链烯烃基、烃氧基、或者有取代基的含氧或氮的3-6元杂环基；
[0011]n1，n2相同或不同，可独立表示为0或1或2或3；
[0012]环A独立选自：含有1个或多个烷基取代基的芳烃基，或一个或多个氟取代的芳烃基，或含有3-6个碳的环烷基或环烷烯基；
[0013]环B独立选自：含有3-6个碳的环烷基；
[0014]环C独立选自：含有1个或多个烷基取代基的芳烃基，或一个或多个氟取代的芳烃基，或含有3-6个碳的环烷基，或至少一个含氟基团取代的碳原子数3-6的环烷基，或
[0015][0016]T选自：—CH2F或—CHF2。
[0017]进一步的方案，所述环B选自环己基。
[0018]进一步的方案，当n2≥2时，多个环C之间通过醚键、碳链或烃氧链连接。
[0019]进一步的方案，所述式I化合物为下述式I-1到式I-15中的任意一种：
[0020][0021][0022][0023]需要说明的是，以上结构式中，带有括号标记的F意为芳烃(环状结构)上对应的位点可以是被F取代或无取代的，也就是说芳烃上F基团的总数为0-2个。例如，式I-4中，结构式可以但不限于：
[0024][0025]本专利技术的第二目的是提供一种如上所述的含氟负性液晶化合物的制备方法，先醚化，再分别采用氟化试剂氟化制备目标产物，具体包括如下步骤：
[0026][0027]或者，
[0028][0029]关键中间体：中间体B-1可用液晶行业醛类中间体，这里不再详细叙述。
[0030]进一步的方案，包括如下步骤：
[0031][0032]W为用于醚化的基团，优选自OTs，或OMs，或OH，或I，或Br，或Cl；
[0033]其中，中间体B-1在碱性条件下(氢氧化钠，氢氧化钾，碳酸钾，碳酸钠，R3N等)催化下，与甲醛反应，在醛或酮的a-碳原子上引入羟甲基(称为Tollens缩合，羟甲基化反应)制备中间体B-2。
[0034]中间体B-2根据醚化条件的需求可进一步衍生为中间体B-3(磺酸酯产物，或卤代物等)。
[0035]需要说明的是，本专利技术的醚化条件可以采用文献中经典的醚化条件，例如Mitsunobu醚化，WilliamsonSynthesis等反应。
[0036]上述方法可以称为方法1，方法1采取先醚化，再分别氟化制备目标产物。
[0037]此方法因为醚化后分子量大增，有利于提纯，对最终产物提纯有利。当采用昂贵的氟化试剂进行氟化时可以减少氟化成本。
[0038]本专利技术的第三目的是提供一种如上所述的含氟负性液晶化合物的制备方法，包括如下步骤：
[0039][0040]W为可用于醚化的基团，选自OTs，或OMs，或OH，或I，或Br，或Cl；
[0041]T选自：—CH2F或—CHF2；
[0042]中间体D-1与中间体E-1在醚化条件下反应，制备获得产物T-1。
[0043]需要说明的是，本专利技术的醚化条件可以采用文献中经典的醚化条件，例如Mitsunobu醚化，WilliamsonSynthesis等反应。
[0044]进一步的方案，制备氟化中间体的过程包括如下步骤：
[0045][0046]或者
[0047][0048]E表示醇羟基的保护基团，优选自乙酰基，或三甲基硅烷基，或苄基，或OTs，或OMs；
[0049]其中，中间体A-1先将醇羟基保护起来，得到A-2；再氟化得到A-3,进一步转化为中间体D-1-1；
[0050]或者，中间体A-1先将醇羟基保护起来，得到A-2；然后还原醛基得到A-4；采用氟化试剂氟化得到A-5，最后转化为中间体D-1-2；
[0051]优选的，当保护基团选自OTs，或OMs(有利于醚化的磺酸酯酯类)时，中间体A-3与D-1-1、A-5与D-1-2功能重合，中间体A-3、A-5则直接参与下一步醚化反应。
[0052]本制备方法可以称为方法2，方法2采取先氟化中间体，后醚化制备目标结构，有利于关键中间体模块化。
[0053]进一步的方案，方法1和方法2中采用的氟化试剂选自HF，n-Bu4NF，SF4，D本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含氟负性液晶化合物，其特征在于，结构通式如式I所示：其中，R1，R2独立选自：H、碳数1-10的烷基、烷氧基或氟代直链烷基、或者碳数2-10的直链烯基、烯氧基或氟代直链烯烃基、烃氧基、或者有取代基的含氧或氮的3-6元杂环基；n1，n2相同或不同，可独立表示为0或1或2或3；环A独立选自：含有1个或多个烷基取代基的芳烃基，或一个或多个氟取代的芳烃基，或含有3-6个碳的环烷基或环烷烯基；环B独立选自：含有3-6个碳的环烷基；环C独立选自：含有1个或多个烷基取代基的芳烃基，或一个或多个氟取代的芳烃基，或碳原子数3-6的环烷基，或至少一个含氟基团取代的碳原子数3-6的环烷基，或T选自：—CH2F或—CHF2。2.根据权利要求1所述的一种含氟负性液晶化合物，其特征在于，所述环B选自环己基。3.根据权利要求1所述的一种含氟负性液晶化合物，其特征在于，当n2≥2时，多个环C之间通过醚键、碳链或烃氧链连接。4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种含氟负性液晶化合物，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：仲锡军，杨镜轩，葛会军，李志慧，赵红欣，王震，
申请(专利权)人：河北迈尔斯通电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：