本发明涉及化合物及包含该化合物的的液晶组合物，特别是涉及一种具有双二氢茚(biindane)核心结构的化合物及包含该化合物的液晶组合物。
背景技术：
：近年来，具有末端反应官能基的化合物已逐渐应用于液晶显示设备的工艺，例如作为光学膜或液晶组成物的材料之一。举例来说，具有末端反应官能基的化合物可应用在增亮膜或配向膜的制备中，或是应用于胆固醇液晶配方中。然而，由于结构上的差异，使得大部份传统具有末端反应官能基的化合物在液晶组成物中的溶解度不佳，且所得的液晶组成物的成膜性差。技术实现要素：本发明一实施例提供一种化合物，该化合物具有式(I)所示结构：Za和Zb各自独立为A1、A2、A3和A4各自独立为Z1、Z2、Z3和Z4各自独立为单键、R独立为氢或C1-4烷基；R1和R2各自独立为-O-(CH2)n-、-CH＝CH-(CH2)2-、-(CH2)2-CH＝CH-、-CH＝CH-或-C≡C-；n是1至6的整数；B1和B2各自独立为以及，R3是氢或甲基。根据本发明另一实施例，本发明还提供一种液晶组合物，包含：100重量份的液晶主体；以及，0.1-50重量份的上述化合物。具体实施方式本发明公开了一种化合物及包含其的液晶组合物。本发明所述化合物由于特定的化学结构设计，因此可展现出高螺旋扭转力(HTP)值、在液晶配方中具有良好的溶解度、稳定的温度相关性、波长相对于光照时间变化较缓、可精准调控胆固醇液晶彩色化波长和使胆固醇液晶在周围环境下稳定性佳等特性，使胆固醇液晶应用更为广泛。根据本发明实施例，本发明所述化合物可具有式(I)所示结构：Za和Zb各自独立为A1、A2、A3和A4各自独立为Z1、Z2、Z3和Z4各自独立为单键、R独立为氢或C1-4烷基；R1和R2各自独立为-O-(CH2)n-、-CH＝CH-(CH2)2-、-(CH2)2-CH＝CH-、-CH＝CH-或-C≡C-；n是1至6的整数；B1和B2各自独立为以及R3是氢或甲基。式(I)化合物中双二氢茚(biindane)核心结构可为左旋(S-form)或右旋(R-form)。根据本发明实施例，本发明所述化合物导入碳酸酯基(carbonateester、)来连接侧链。举例来说，该化合物可具有式(II)所示结构其中，A1、A2、A3、A4、Z1、Z2、Z3、Z4、R、R1、R2、B1和B2的定义与上述相同。举例来说，该化合物例如可以是式(II)化合物中双二氢茚核心结构为左旋或右旋。根据本发明实施例，本发明所述的化合物可具有式(III)所示结构：其中，A1、A2、A3、A4、Z1、Z2、Z3、Z4、R、R1、R2、B1和B2的定义与上述相同。举例来说，该化合物例如可以是式(III)化合物中双二氢茚核心结构为左旋或右旋。根据本发明实施例，本发明所述的化合物可具有式(IV)或式(V)所示结构：其中，A1、A2、A3、A4、Z1、Z2、Z3、Z4、R、R1、R2、B1和B2的定义与上述相同。举例来说，该化合物例如可以是在式(IV)或式(V)的化合物中，双二氢茚核心结构为左旋或右旋。根据本发明其他实施例，本发明所述的化合物亦可具有式(VI)或式(VII)所示结构：其中，A1、A2、A3、A4、Z1、Z2、Z3、Z4、R、R1、R2、B1和B2的定义与上述相同。举例来说，该化合物例如可以是在式(VI)或式(VII)的化合物中，双二氢茚核心结构为左旋或右旋。根据本发明实施例，本发明还提供一种液晶组合物，包括：(a)100重量份的液晶主体；以及，(b)0.1-50重量份的具有式(I)结构的化合物。举例来说，该具有式(I)结构的化合物可以是约0.1-30重量份或0.1-25重量份。本发明的化合物可作为光应答型的旋光性添加剂，添加至向列相(nematic)液晶、近晶相(smectic)液晶或碟型(discotic)液晶。在一实施例中，可添加在向列相液晶中形成胆固醇液晶配方，作为光写入型胆固醇液晶显示器的应用。所使用的液晶主体可含有或不含有可聚合官能团(polymerizablegroup)。此外，本发明的液晶组成物还可视需要加入可聚合单体、聚合引发剂、粘结树脂(binderresin)、溶剂、表面活性剂、增粘剂、聚合反应抑制剂、紫外光吸收剂或其它的旋光性添加剂。根据本发明实施例，可聚合单体可以是具有不饱和双键的化合物，例如：季戊四醇四丙烯酸酯(pentaerythritoltetraacrylate)、双季戊四醇六丙烯酸酯(dipentaerythritolhexaacrylate)或其衍生物。聚合引发剂例如可以是2,4-双(三氯甲基)-6-对甲氧基苯基-S-三嗪(p-methoxyphenyl-2,4-bis(trichloromethyl)-s-triazine)、4，4′-二(N,N-二甲氨基)二苯甲酮(4,4′-bis(N,N-dimethylamino)benzophenone)、苯甲基二甲基缩酮(Benzyldimethylketal)或硫杂蒽酮胺(thioxanthoneamine)。粘结树脂可以是聚苯乙烯化合物(例如聚苯乙烯、或聚α甲基苯乙烯)、纤维素树脂(例如甲基纤维素、乙基纤维素或乙酰纤维素)、缩醛树脂(例如聚乙烯醇缩甲醛或聚乙烯醇缩丁醛)。表面活性剂例如可以是非离子型表面活性剂。为提高液晶组合物的保存性，可添加聚合反应抑制剂，其中该聚合反应抑制剂例如可以是氢醌(hydroquinone)、氢醌单甲醚(hydroquinonemonomethylether)、吩噻嗪(phenothiazine)或苯醌(benzoquinone)。适用的溶剂例如可以是2-丁酮、环己酮、二氯甲烷或氯仿。根据本发明实施例，由于所述化合物导入碳酸酯基(carbonateester、)来连接侧链，可提升螺旋扭转力(HTP)、改善电压维持率(voltageholdingratio)、增加在液晶配方中的溶解度且延长在低温下析出的时间。为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举多个实施例及比较实施例，作详细说明如下：化合物的制备实施例1将10克的化合物1(0.038mol)加入一反应瓶中。接着，加入20mL的氯化亚砜(SOCl2)至反应瓶中，并加热至80℃回流。待化合物1完全溶解后，再回流30分钟。接着，待降至室温(25℃)时，完全移除氯化亚砜(SOCl2)。在冰浴(0℃)下加入40mL的四氢呋喃(THF)，得到一第一溶液。接着，另取一反应瓶，加入8.88克对环己二醇(1,4-Cyclohexanediol)(0.076mol)、7.68克的三乙胺(triethylamine)(0.076mol)、0.93克的4-二甲氨基吡啶(4-dimethylaminopyridine、DMAP)(0.0076mol)、以及50mL的四氢呋喃(THF)，得到一第二溶液。接着，在冰浴(0℃)，将第一溶液逐滴滴入第二溶液中。完全加入后，在冰浴下搅拌30分钟，并在室温(25℃)下再搅拌1小时。接着，将四氢呋喃(THF)移除，并加入100mL的二氯甲烷(CH2Cl2)。在超声波震荡30分钟后，加入50mL的盐酸水溶液(5wt％)。经萃取后，收集有机层并以硫酸镁除水。抽干溶剂后，加入10mL四氢呋喃(THF)。接着，加入200mL的甲醇使固体析出，进行过滤并收集滤液。将所得滤液进行浓缩后，得到化合物2(褐红液体)，产率：55％。上述反应的反应式如下所示：接着，将8.0克的化合物2(0.022mol)、0.6克的吡啶(pyridine)、及40mL的二氯甲烷(CH2Cl2)加入一反应瓶中。接着，在冰浴(0℃)下缓慢加入2克的三光气(triphosgene)(溶于10mL的二氯甲烷中)。搅拌1小时后，得到一第三溶液。接着，另取一反应瓶，加入1.5克化合物3(结构为左旋)(0.006mol)、0.6克三乙胺(triethylamine)(0.006mol)、0.01克4-二甲氨基吡啶(4-dimethylaminopyridine、DMAP)(0.0006mol)、以及50mL四氢呋喃(THF)，得到一第四溶液。接着，在冰浴下，将第三溶液逐滴滴入冰浴的第四溶液。完全加入后，在冰浴搅拌30分钟，并在室温(25℃)下再搅拌1小时。接着，将四氢呋喃(THF)移除，并加入100mL的二氯甲烷(CH2Cl2)。在超声波震荡30分钟后，加入50mL的盐酸水溶液(5wt％)。经萃取后，收集有机层并以硫酸镁除水。抽干溶剂后，加入10mL四氢呋喃(THF)。接着，加入200mL的甲醇使固体析出，进行过滤并收集滤液。将所得滤液进行浓缩后，得到旋光性化合物1，产率51％。上述反应的反应式如下所示：利用核磁共振光谱分析旋光性化合物1，所得的光谱信息如下：1HNMR(300MHz，CDCl3)：1.27-1.31(m，8H)，1.43(s，8H)，1.91(s8H)，2.30-2.38(m,4H)，3.1(d，J＝2.75Hz，4H)，4.06(d，J＝4.4Hz，4H)，4.25-4.27(d，J＝5.6Hz，4H)4.52(m,2H)，5.02(m，2H)，5.83-5.85(d，J＝10.3Hz，2H)，6.11-6.16(dd，J＝8.4，10.4Hz2H)，6.40-6.44(d，J＝17.34Hz，2H)，6.90-6.92(d，J＝8.6Hz，4H)，7.00-7.02(d，J＝7.9Hz，2H)，7.15-7.17(d，J＝8.1Hz，2H)，7.23-7.25(d，J＝8.0Hz，2H)，7.97-7.98(d，J＝8.5Hz，4H)。实施例2将10克的化合物1(0.038mol)加入一反应瓶中。接着，加入20mL的氯化亚砜(SOCl2)至反应瓶中，并加热至80℃回流。待化合物1完全溶解后，再回流30分钟。接着，待降至室温(25℃)时，完全移除氯化亚砜(SOCl2)。在冰浴(0℃)下加入40mL的四氢呋喃(THF)，得到一第一溶液。接着，另取一反应瓶，加入8.33克对苯二酚(0.076mol)、7.68克的三乙胺(triethylamine)(0.076mol)、0.93克的4-二甲氨基吡啶(4-dimethylaminopyridine、DMAP)(0.0076mol)、以及50mL的四氢呋喃(THF)，得到一第二溶液。接着，在冰浴(0℃)，将第一溶液逐滴滴入第二溶液中。完全加入后，在冰浴下搅拌30分钟，并在室温(25℃)下再搅拌1小时。接着，将四氢呋喃(THF)移除，并加入100mL的二氯甲烷(CH2Cl2)。在超声波震荡30分钟后，加入50mL的盐酸水溶液(5wt％)。经萃取后，收集有机层并以硫酸镁除水。抽干溶剂后，加入10mL四氢呋喃(THF)。接着，加入200mL的甲醇使固体析出，进行过滤并收集滤液。将所得滤液进行浓缩后，得到化合物4(褐红液体)，产率：56％。上述反应的反应式如下所示：接着，将5.3克的化合物4(0.015mol)、0.6克的吡啶(pyridine)、及40mL的二氯甲烷(CH2Cl2)加入一反应瓶中。接着，在冰浴(0℃)下缓慢加入2克的三光气(triphosgene)(溶于10mL的二氯甲烷中)。搅拌1小时后，得到一第三溶液。接着，另取一反应瓶，加入1.5克化合物3(结构为左旋)(0.006mol)、0.6克三乙胺(triethylamine)(0.006mol)、0.01克4-二甲氨基吡啶(4-dimethylaminopyridine、DMAP)(0.0006mol)、以及50mL四氢呋喃(THF)，得到一第四溶液。接着，在冰浴下，将第三溶液逐滴滴入冰浴的第四溶液。完全加入后，在冰浴搅拌30分钟，并在室温(25℃)下再搅拌1小时。接着，将四氢呋喃(THF)移除，并加入100mL的二氯甲烷(CH2Cl2)。在超声波震荡30分钟后，加入50mL的盐酸水溶液(5wt％)。经萃取后，收集有机层并以硫酸镁除水。抽干溶剂后，加入10mL四氢呋喃(THF)。接着，加入200mL的甲醇使固体析出，进行过滤并收集滤液。将所得滤液进行浓缩后，得到旋光性化合物2，产率75％。上述反应的反应式如下所示：利用核磁共振光谱分析旋光性化合物2，所得的光谱信息如下：1.95(s8H)，2.33-2.41(m,4H)，3.3(d，J＝2.75Hz,4H)，4.01(d，J＝4.4Hz，4H)，4.21-4.24(d，J＝5.5Hz，4H)，5.80-5.83(d，J＝10.1Hz，2H)，6.11-6.16(dd，J＝8.4，10.4Hz，2H)，6.40-6.44(d，J＝17.34Hz，2H)，6.90-6.92(d，J＝8.6Hz，4H)，6.96-6.99(d，J＝8.8Hz，4H)，7.00-7.02(d，J＝7.9Hz，2H)，7.02-7.04(d，J＝8.8Hz，4H)，7.15-7.17(d，J＝8.1Hz，2H)，7.23-7.25(d，J＝8.0Hz，2H)，7.97-7.98(d，J＝8.5Hz，4H)。测量旋光性化合物1(由实施例1制备)及旋光性化合物2(由实施例2制备)的螺旋扭转力(helicaltwistingpower、HTP)值，结果如表1所示。表1旋光性化合物1旋光性化合物2HTP(μm-1)4585由表1可得知，本发明所述具有式(I)结构的化合物具有较高的螺旋扭转力值，在达到相同螺距条件下使添加量减少，进而降低驱动电压，影响液晶程度较小且成本更低。液晶组合物及其性质测量实施例3将0.01克旋光性化合物1配置于4.99克负型液晶主体(Δn＝0.1，Δε＝-2.1，粘度为20mPa·s)，中测量其电压维持率(VHR)及低温保存析出时间，结果如表2所示。表2由表2可知，本发明所述化合物添加到液晶组合物中，可使该液晶组合物具有良好的电压维持率(VHR)(≥95％)，对于需要考虑电压维持率的主动数组液晶显示组件来说，可帮助提高其画面对比与降低其影像残留。此外，本发明所述化合物在低温下也不易析出。实施例4溶解度(wt％)将旋光性化合物1及将旋光性化合物2分别加入液晶主体中(所使用的液晶主体为IBL-087)，并逐渐增加化合物的添加量，观察旋光性化合物1及旋光性化合物2的最大添加重量百分比(由瓶壁上是否有析出的单体来判断)。结果如表3所示：表3旋光性化合物1旋光性化合物2溶解度(wt％)16wt％17wt％由表3可知，本发明所述化合物添加到液晶组成物中，具有高的溶解度(可添加至15wt％以上)。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 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