一种含双环己基的液晶化合物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种含双环己基的液晶化合物及其制备方法与应用。该液晶化合物的结构通式如式Ｉ所示，其中，ｎ为１－５的整数，ｍ为２－６的整数；－（ＣＨ２）ｍ－和－ＣｎＨ２ｎ＋１均为直链烷基。本发明专利技术提供的双环己烷类高分子液晶化合物中间体，具有可以聚合形成柔性聚合物重复单元的双键基团及双环己基刚性骨架，该骨架无苯环的π电子体系，电荷密度分布降低，极化减弱，并且环己烷环相互交错垒叠，形成紧密堆积，可以提高液晶相的清亮点，该类液晶与结构相似的芳环类液晶相比粘度更低，且几乎没有紫外吸收，稳定性更好，是一种良好的液晶功能材料，可用于建筑材料、防伪材料、光通讯材料和新型光学材料等多个领域。（式Ｉ）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种含双环己基的液晶化合物及其制备方法与应用。
技术介绍
1888年，奥地利的科学家F. Reinitzer合成了 一种特殊的有机化合物胆留醇苯 甲酸酯，把它的固态晶体加热到145°C时，便熔成液体，只不过是浑浊的，而一切纯净物质 熔化时却是透明的。如果继续加热到175°C时，它似乎再次熔化，变成清澈透明的液体。此 澄清液体稍微冷却，混浊又复出现。德国物理学家Lehmarm对这种物质进行深入研究后将 其定义为晶态流体，流动晶体(Fliessende kristalle)，也就是今天所说的液晶(liquid crystal)。经过几十年的发展，尤其是近二十多年来，液晶理论不断完善，液晶科学也获得 了许多重要的发展，研究领域遍及液晶光学、分子物理学、液晶化学、液晶分子光谱、生物液 晶等各个学科。高分子液晶是具有类似于低分子液晶有序结构的一类聚合物，它们在熔融状态或 溶液中呈现出液晶特有的流动性和各向异性。在对溶致型高分子液晶材料的研究过程中发 现，某些高分子液晶在特定的溶剂中显示出生物组织的功能，这为人工合成生物膜并使之 具有生物活性提供了可能性；在对热致型高分子液晶材料的研究过程中发现，由于聚合物 中液晶相态的存在，可以获得超高强度、超高模量、热稳定性高和力学性能好的各种合成纤 维，这更加引起了人们对高分子化合物液晶态结构的巨大兴趣。随着对该类材料研究的不 断深入，由液晶态聚合物得到的复合材料已经广泛应用于航空航天材料、建筑材料、防伪材 料、光通讯材料和新型光学材料等多个领域。高分子液晶材料根据其结构通常分为主链高分子、侧链高分子及主链侧链复合型 三类。主链高分子液晶的结构特点为聚合物重复单元是具有液晶相结构的刚性骨架，如图1 所示；侧链高分子液晶的结构特点为聚合物的重复单元是柔性的，具有液晶相结构的刚性 骨架在分子的侧链上，如图2所示；主链侧链复合型高分子液晶的结构特点为聚合物重复 单元和聚合物分子的侧链上都存在具有液晶相结构的刚性骨架，如图3所示。在液晶的应用过程中，为了满足各种环境的要求，对液晶材料提出了各种新的要 求。早期高分子液晶具有液晶相结构的刚性骨架中通常都含有苯环结构，苯环结构中含有 一个大的共轭体系，对紫外光有较强的吸收，因此影响了材料的稳定性；随着研究的深入， 环己烷环被越来越多的引入刚性骨架中，当用环己烷环取代液晶中的苯环后，η电子体系 减少或消失，电荷密度分布降低，极化减弱，并且环己烷环相互交错垒叠，形成紧密堆积，致 使液晶清亮点增加，该类液晶与结构相似的芳环类液晶相比粘度更低，且几乎没有紫外吸 收，稳定性更好。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种含双环己基的液晶化合物及其制备方法。本专利技术所提供的液晶化合物，其结构通式如式(I)所示的化合物4(式I)式I中，η为1-5的整数，m为2_6的整数；-(CH2)m-和_CnH2n+1均为直链烷基。本专利技术所提供的式I化合物的制备方法，包括下述步骤1)在惰性气氛中，将式II所示的烷基双环己基醇与式111所示的氯代烷基醇或溴 代烷基醇在氢化钠(NaH)存在的条件下反应，得到式IV所示的4-羟基-烷氧基-4’ -烷 基-双环己烷；2)在惰性气氛中，将式IV所示的4-羟基-烷氧基-4’ -烷基-双环己烷与式V 所示的丙烯酰氯进行反应，得到式I所示的化合物；HO^H^)~CnH2n+1HO-(CH2)-mCl 或 HO{CH2tBr(式II)(式 III)HO{CH2)-mO-(^)—(^>-CnH2n+1H2C=HC-C-Cl(式IV)(式 V)所述结构式中，η为1-5的整数，m为2-6的整数；-(CH2)m-和_CnH2n+1均为直链烷 基。上述方法步骤1)中所述反应在有机溶剂中进行，所述有机溶剂具体可为四氢呋 喃、乙醚或二氧六环。步骤1)所述反应中，式II所示的烷基双环己基醇与式III所示氯代烷基醇或溴 代烷基醇的摩尔比可为(1-2) :(1_2)，如1 1，1 1.5,1 2，1.5 1或2 1 ；所述反 应的反应温度为50-60°C，反应时间为1-24小时。该方法还可包括在步骤2)前对步骤1)得到的式IV化合物进行纯化的步骤，方法 如下步骤1)中所述反应结束后，向含式IV化合物的反应液中加入水，分离收集有机溶剂 层，水洗，硫酸钠干燥，蒸除所述有机溶剂，得到的固体用石油醚重结晶，即得到纯化后的式 IV化合物。上述方法步骤2)中所述反应也在有机溶剂中进行，所述有机溶剂为苯或甲苯。步骤2)所述反应中，式IV所示的4-羟基-烷氧基-4’ -烷基-双环己烷与式V 所示的丙烯酰氯的摩尔比可为1 (1-2)，如1 1，1 1.5,1 2;所述反应的反应温度 为60-90°C，反应时间为3-10小时。本专利技术的方法还可包括对式I化合物进行纯化的步骤，方法如下步骤2)中所述 反应结束后，向含式I化合物的反应液中加入水，分离收集有机溶剂层，水洗，硫酸钠干燥， 蒸除所述有机溶剂，得到的固体用石油醚重结晶，即得到纯化后的式I化合物。本专利技术方法中所述惰性气氛均为氮气气氛。本专利技术的另一个目的是提供式(I)所示化合物的用途。本专利技术所提供的式(I)所示化合物的用途是该化合物作为液晶材料的应用。此外，还可以式(I)化合物为单体(或预聚体)制备高分子液晶化合物。本专利技术提供的双环己烷类高分子液晶化合物中间体，具有可以聚合形成柔性聚合 物重复单元的双键基团及双环己基刚性骨架，该骨架无苯环的η电子体系，电荷密度分布 降低，极化减弱，并且环己烷环相互交错垒叠，形成紧密堆积，可以提高液晶相的清亮点，该 类液晶与结构相似的芳环类液晶相比粘度更低，且几乎没有紫外吸收，稳定性更好，是一 种良好的液晶功能材料，可用于建筑材料、防伪材料、光通讯材料和新型光学材料等多个领 域。附图说明图1为主链高分子液晶的结构图。图2为侧链高分子液晶的结构图。图3为主链侧链复合型高分子液晶的结构图。具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术并不限于以下实施例。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。所用的试验材料，如无 特殊说明，均为自常规试剂商店购买得到的。实施例1、2-((4，_甲基-双环己基)-4_氧基)乙基-丙烯酸酯(式I中m= 2， η=1的化合物)的制备1)4-羟基-乙氧基-4’ -甲基-双环己烷的制备在250ML三口瓶中，氮气保护下，将2. 4克(0. Imol)氢化钠溶解于IOOml四氢呋喃 (THF)中，再将甲基双环己基醇19.6克(0. Imol)加入反应瓶中，搅拌0. 5小时，滴加12.1 克(0. 15mol) 2-氯-乙醇，滴加完毕搅拌1小时，在60°C回流6小时，冷却后，加入50ml水， 分离出THF层，水洗THF层，硫酸钠干燥，蒸出THF，得到的固体用50ml石油醚重结晶，得到 白色固体14. 9克，为4-羟基-乙氧基-4’ -甲基-双环己烷，收率62%。2) 2-((4’ -甲基-双环己基)-4-氧基)乙基-丙烯酸酯的制备在250ML三口瓶中，氮气保护下，加入上述24克(0. Imol)4_羟基-乙氧基_4，_甲 基-双环己烷加入反应瓶中和IOOml苯，搅拌0.5小时，滴加9. 05克(0. Imol本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
结构通式如式(I)所示的化合物(式I)其中，n为1 5的整数，m为2 6的整数； (CH2)m 和 CnH2n+1均为直链烷基。FSA00000285329400011.tif2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于所述式(I)所示的化合物为下述1)或 2)中的化合物1)式⑴中m= 2，η = 1的化合物；2)式⑴中m= 3，η = 1的化合物。3.制备权利要求1所述化合物的方法，包括下述步骤1)在惰性气氛中，将式II所示的烷基双环己基醇与式III所示的氯代烷基醇或溴代 烷基醇在氢化钠存在的条件下反应，得到式IV所示的4-羟基-烷氧基-4’-烷基-双环己 烷；2)在惰性气氛中，将式IV所示的4-羟基-烷氧基-4’-烷基-双环己烷与式V所示 的丙烯酰氯进行反应，得到式I所示的化合物；H0MO^CyCnH2n+1HO-(CH2}-mCl 或 H-CH2^pr4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于步骤1)所述反应中，式II所示的烷基双 环己基醇与式III所示氯代烷基醇或溴代烷基醇的摩尔比为(1-2) (1-2)；所述反应的反 应温度为50-60°C，反应时间为1-24小时；步骤1)中所述反应在有机溶剂中进行，所述有机溶剂为四氢呋喃、乙醚或二氧六环； 所述惰...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁晓，唐洪，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11