本发明涉及添加剂技术领域，尤其涉及一种手性化合物，包含该手性化合物的胆甾型液晶材料，前述手性化合物和胆甾型液晶材料的制备方法，以及包含胆甾型液晶材料的显示装置。
背景技术：
近几年来，伴随着电子与微电子技术的发展，颜色在信息存储和显示中的作用越来越重要，色彩的改变和控制是现代显示技术的最主要特征之一。自然界中很多生物的颜色如甲虫的鞘翅、蝴蝶的翅膀等都来源于它们的微观结构。研究表明，甲虫的鞘翅结构在微观上类似于胆甾相的液晶结构。胆甾相液晶的独特螺旋结构决定了其特殊的光学性能，如选择性反射、圆二色性等。当入射光的波长(λo)与胆甾相液晶的螺距(p)相匹配时，即λo＝n×p时(n为胆甾相液晶的平均折射率)，则光被反射，反射光为圆偏振光，圆偏振光的旋转方向与胆甾相液晶的螺旋结构一致。因此，通过改变液晶的折射率和螺距，可以调节其反射光的波长。胆甾相液晶具有外界刺激响应性，由于这一性质，胆甾相液晶在滤光器、信息存储、显示器等方面具有广阔的用途。
胆甾相液晶通常由向列型液晶材料和手性剂配制而成，因为手性添加剂能诱导向列型转变为胆甾相。因此，手性添加剂在向列型液晶中有着重要的作用。对于手性添加剂而言，螺旋扭曲力常数(htp)是评价其扭曲能力的重要参数，其定义为：
p＝1/(htp×xc)
其中，p为胆甾相液晶的螺距，xc是手性添加剂在主体液晶材料中的质量浓度。胆甾相液晶材料的htp值是由手性添加剂的自身性质决定的。当p值一定时，手性添加剂的htp值越大，则在主体液晶材料中的含量就相对越少，对胆甾相液晶的性能改善就越有利。
截至到目前，尽管报道了许多液晶材料用的手性添加剂，但是，目前很少有一种手性添加剂可以通过光照来改变手性添加剂的螺旋扭曲力常数。
技术实现要素：
鉴于现有技术的上述技术状况，本发明的发明人在液晶材料用的手性添加剂方面进行了广泛而又深入的研究，以期开发出一种新的具有光照响应性、手性大小可调的光敏手性分子，从而可以通过光照波长的变化使其在液晶中的扭曲力常数发生改变，进而调节胆甾相液晶器件的反射带宽。
因此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种新型光敏手性剂，该手性剂添加到向列型液晶材料中可得到胆甾相液晶，而且通过光照可以改变手性添加剂的螺旋扭曲力常数，从而可以拓宽反射带宽。
因此，本发明的一个目的是提供一种手性化合物，该化合物可用作光敏液晶手性添加剂，当添加到向列型液晶材料中可得到胆甾相液晶，而且通过光照可以改变手性添加剂的螺旋扭曲力常数，从而可以拓宽反射带宽。
本发明的另一个目的是提供一种制备本发明手性化合物的方法。
本发明的再一个目的是提供本发明手性化合物在制备胆甾型液晶材料中的用途。
本发明的又一个目的是提供包含本发明手性化合物的胆甾型液晶材料。
本发明的最后一个目的是提供包含本发明胆甾型液晶材料的显示装置。
实现本发明上述目的的技术方案可以概括如下：
1.一种下式(i)的手性化合物：
其中，
n与n’相同或不同，且为0、1、2、3、4或5，并且当n大于1时，每个r1可以相同或不同，当n’大于1时，每个r1’可以相同或不同；
m与m’相同或不同，且为0、1、2、3或4，并且当m大于1时，每个r2可以相同或不同，当m’大于1时，每个r2’可以相同或不同；
r1与r1’相同或不同；
r2与r2’相同或不同；
r1、r1’、r2和r2’彼此独立地选自下组：卤素、硝基、氰基、c1-c6烷基、卤代c1-c6烷基、c1-c6烷氧基、卤代c1-c6烷氧基、c1-c6烷硫基、卤代c1-c6烷硫基、c3-c8环烷基和苯基，前述c3-c8环烷基和苯基还可以含有一个或多个选自卤素、硝基、氰基、c1-c6烷基、卤代c1-c6烷基、c1-c6烷氧基、卤代c1-c6烷氧基、c1-c6烷硫基和卤代c1-c6烷硫基的取代基。
2.根据第1项的化合物，其为式(ia)的反式构象化合物或式(ib)的顺式构象化合物：
3.根据第1或2项的化合物，其中r1、r1’、r2和r2’彼此独立地选自下组：
f、cl、硝基、氰基、c1-c4烷基、卤代c1-c4烷基、c1-c4烷氧基、卤代c1-c4烷氧基、c1-c4烷硫基、卤代c1-c4烷硫基、c3-c6环烷基和苯基，前述c3-c6环烷基和苯基还可以含有一个或多个选自f、cl、硝基、氰基、c1-c4烷基、卤代c1-c4烷基、c1-c4烷氧基、卤代c1-c4烷氧基、c1-c4烷硫基和卤代c1-c6烷硫基的取代基。
4.根据第1-3项中任一项的化合物，其中n与n’为1，m与m’为0或1，以及r1、r1’、r2和r2’彼此独立地选自下组：-ch3、-cf3、-f、-no2、-och3和苯基。
5.根据第1-4项中任一项的化合物，其中(r1)n与(r1’)n’的选择以及(r2)m与(r2’)m’的选择应使得式(i)化合物是对称化合物；例如，n＝n’＝1，m＝m’＝0，r1和r1’相同并且为2-苯基、3-苯基或4-苯基。
6.一种制备式(i)化合物的方法，包括使式(ii)化合物与式(iii)和(iii’)化合物进行醇酸酯化反应，或者使式(ii)化合物与式(iv)和(iv’)化合物进行醇酰卤酯化反应：
其中r1、r1’、r2、r2’、n、n’、m和m’各自如第1-5项中任一项中所定义，以及x和x’各自独立地为卤素，例如氯或溴。
7.根据第5或6项的方法，其中式(iii)化合物与式(iii’)化合物的摩尔比为1.2∶1-1∶1.2，例如1.1∶1-1∶1.1，式(iii)和式(iii’)化合物的总量与式(ii)化合物的摩尔比为3.0∶1-4.0∶1，例如3.1∶1-3.5∶1；式(iv)化合物与式(iv’)化合物的摩尔比为1.2∶1-1∶1.2，例如1.1∶1-1∶1.1，式(iv)和(iv’)化合物的总量与式(ii)化合物的摩尔比为4∶1-4.5∶1，例如4.2∶1-4.3∶1。
8.一种制备胆甾型液晶材料的方法，包括将根据第1-5项中任一项的式(i)化合物与向列型液晶化合物混合。
9.一种胆甾型液晶材料，包含向列型液晶化合物和根据第1-5项中任一项的式(i)化合物。
10.一种显示装置，包含根据第9项的胆甾型液晶材料作为显示材料。
附图简述
图1是式(i)的手性分子调节液晶器件的反射带宽的示意图。
图2是实施例1制备的式(i)化合物的红外光谱图。
图3是实施例1制备的式(i)化合物的溶液在不同曝光时间下的紫外和可见吸收光谱。
图4是实施例1制备的式(i)化合物的四氢呋喃溶液在不同波长光照下在336nm和440nm处的光谱吸收曲线。
图5是包含质量分数1％的实施例1制备的式(i)化合物的向列液晶混合物在不同波长光照下楔形盒中螺距的变化。
具体实施方式
根据本发明的一个方面，提供了下式(i)的手性化合物：
其中，
n与n’相同或不同，且为0、1、2、3、4或5，并且当n大于1时，每个r1可以相同或不同，当n’大于1时，每个r1’可以相同或不同；
m与m’相同或不同，且为0、1、2、3或4，并且当m大于1时，每个r2可以相同或不同，当m’大于1时，每个r2’可以相同或不同；
r1与r1’相同或不同；
r2与r2’相同或不同；
r1、r1’、r2和r2’选自下组：卤素、硝基、氰基、c1-c6烷基、卤代c1-c6烷基、c1-c6烷氧基、卤代c1-c6烷氧基、c1-c6烷硫基、卤代c1-c6烷硫基、c3-c8环烷基和苯基，前述c3-c8环烷基和苯基还可以含有一个或多个选自卤素、硝基、氰基、c1-c6烷基、卤代c1-c6烷基、c1-c6烷氧基、卤代c1-c6烷氧基、c1-c6烷硫基和卤代c1-c6烷硫基的取代基。在本发明中，卤素包括f、cl、br和i。优选的是，卤素包括f、cl或其组合。c1-c6烷基表示总共含有1-6个碳原子的烷基，依此类推。卤代c1-c6烷基表示被卤素部分或全部取代的c1-c6烷基，依此类推。c1-c6烷氧基表示与c1-c6烷基连接的氧基，依此类推。卤代c1-c6烷氧基表示与卤代c1-c6烷基连接的氧基，依此类推。c1-c6烷硫基表示与c1-c6烷基连接的硫基，依此类推。卤代c1-c6烷硫基表示与卤代c1-c6烷基连接的硫基，依此类推。c3-c8环烷基表示含有3-8个环碳原子的环状烷基，依此类推。
在本发明中，式(i)化合物中n＝n双键的存在使得该化合物存在顺反构象，即存在式(ia)的反式构象异构体和式(ib)的顺式构象异构体：
因此，在本发明的一个优选实施方案中，式(i)化合物为顺式构象异构体，或者为反式构象异构体。
在本发明式(i)化合物中，与两个手性碳原子分别直接连接的两个苯环上各自可以不含取代基，也可含有1、2、3、4或5个相同或不同的取代基，优选各自含有0、1或2个取代基。当所述苯环各自含有超过1个取代基时，这些取代基之间可以是相同的，或者不同的。即，当n大于1时，每个r1可以相同或不同；当n’大于1时，每个r1’可以相同或不同。作为此处的r1和r1’基团，它们彼此之间可以是相同的也可以是不同的，并选自下组：卤素、硝基、氰基、c1-c6烷基、卤代c1-c6烷基、c1-c6烷氧基、卤代c1-c6烷氧基、c1-c6烷硫基、卤代c1-c6烷硫基、c3-c8环烷基和苯基，前述c3-c8环烷基和苯基还可以含有一个或多个选自卤素、硝基、氰基、c1-c6烷基、卤代c1-c6烷基、c1-c6烷氧基、卤代c1-c6烷氧基、c1-c6烷硫基和卤代c1-c6烷硫基的取代基。优选的是，n和n’相同并且为1。另外优选的是，r1和r1’各自独立地选自下组：f、cl、硝基、氰基、c1-c4烷基、卤代c1-c4烷基、c1-c4烷氧基、卤代c1-c4烷氧基、c1-c4烷硫基、卤代c1-c4烷硫基、c3-c6环烷基和苯基，前述c3-c6环烷基和苯基还可以含有一个或多个选自f、cl、硝基、氰基、c1-c4烷基、卤代c1-c4烷基、c1-c4烷氧基、卤代c1-c4烷氧基、c1-c4烷硫基和卤代c1-c6烷硫基的取代基取代。
在本发明式(i)化合物中，与偶氮原子分别直接连接的两个苯环上各自可以不含取代基，也可含有1、2、3或4个相同或不同的取代基，优选各自含有0、1或2个取代基。当所述苯环各自含有超过1个取代基时，这些取代基之间可以是相同的，或者不同的。即，当m大于1时，每个r2可以相同或不同；当m’大于1时，每个r2’可以相同或不同。作为此处的r2和r2’基团，它们彼此之间可以是相同的也可以是不同的，并选自下组：卤素、硝基、氰基、c1-c6烷基、卤代c1-c6烷基、c1-c6烷氧基、卤代c1-c6烷氧基、c1-c6烷硫基、卤代c1-c6烷硫基、c3-c8环烷基和苯基，前述环烷基和苯基还可以含有一个或多个选自卤素、硝基、氰基、c1-c6烷基、卤代c1-c6烷基、c1-c6烷氧基、卤代c1-c6烷氧基、c1-c6烷硫基和卤代c1-c6烷硫基的取代基。优选的是，m和m’相同并且为1。另外优选的是，r2和r2’各自独立地选自下组：f、cl、硝基、氰基、c1-c4烷基、卤代c1-c4烷基、c1-c4烷氧基、卤代c1-c4烷氧基、c1-c4烷硫基、卤代c1-c4烷硫基、c3-c6环烷基和苯基，前述c3-c6环烷基和苯基还可以含有一个或多个选自f、cl、硝基、氰基、c1-c4烷基、卤代c1-c4烷基、c1-c4烷氧基、卤代c1-c4烷氧基、c1-c4烷硫基和卤代c1-c6烷硫基的取代基。
在本发明的一个实施方案中，n与n’为1，m与m’为0或1，以及r1、r1’、r2和r2’彼此独立地选自下组：-ch3、-cf3、-f、-no2、-och3和苯基。
在本发明式(i)化合物的一个实施方案中，式(i)化合物为对称化合物，即(r1)n与(r1’)n’的选择以及(r2)m与(r2’)m’的选择应使得式(i)化合物是对称化合物。这意味着，n与n’相同；m与m’相同；r1与r1’相同；r2与r2’相同；并且n个r1基团与n’个r1’基团在各自苯环上的位置是相同的，m个r2基团与m’个r2’基团在各自苯环上的位置是相同的。同样，当式(i)化合物为对称化合物时，如果n大于1，则每个r1可以相同或不同，如果n’大于1，则每个r1’可以相同或不同，如果m大于1，则每个r2可以相同或不同，如果m’大于1，则每个r2’可以相同或不同。在本发明的一个实施方案中，式(i)化合物为对称化合物，其中n与n’为1，m与m’为0或1，r1和r1’相同且选自下组：-ch3、-cf3、-f、-no2、-och3和苯基，以及r2和r2’相同且选自下组：-ch3、-cf3、-f、-no2、-och3和苯基。在本发明的另一个实施方案中，式(i)化合物为对称化合物，其中n＝n’＝1，m＝m’＝0，r1和r1’相同并且为2-苯基、3-苯基或4-苯基。
根据本发明的另一个方面，提供了一种制备本发明式(i)化合物的方法，包括使式(ii)化合物与式(iii)和(iii’)化合物进行醇酸酯化反应，或者使式(ii)化合物与式(iv)和(iv’)化合物进行醇酰卤酯化反应：
其中r1、r1’、r2、r2’、n、n’、m和m’各自如对式(i)化合物所定义，以及x和x’各自独立地卤素，例如氯或溴。
式(ii)化合物为羟基化合物，式(iii)和(iii’)化合物为羧酸化合物，二者通过醇酸酯化反应，即醇与酸的酯化反应，即可获得式(i)化合物。本领域技术人员可以理解：当要制备其中(r1)n与(r1’)n’完全相同(包括取代基位置)的式(i)化合物时，式(iii)化合物与式(iii’)化合物是完全相同的，此时使式(ii)化合物与式(iii)或(iii’)化合物进行酯化反应即可；当要制备其中(r1)n与(r1’)n’不完全相同(包括取代基位置)的式(i)化合物时，式(iii)化合物与式(iii’)化合物是不相同的，此时使式(ii)化合物与式(iii)化合物和式(iii’)化合物的混合物进行醇酸酯化反应即可。
式(iv)和(iv’)化合物为酰卤化合物，式(ii)化合物与式(iv)和(iv’)化合物通过醇酰卤酯化反应，即醇与酰卤的酯化反应，即可获得式(i)化合物。本领域技术人员可以理解，当要制备其中(r1)n与(r1’)n’完全相同(包括取代基位置)的式(i)化合物时，式(iv)化合物与式(iv’)化合物是完全相同的，此时使式(ii)化合物与式(iv)或(iv’)化合物进行酯化反应即可，当要制备其中(r1)n与(r1’)n’不完全相同(包括取代基位置)的式(i)化合物时，式(iv)化合物与式(iv’)化合物是不相同的，此时使式(ii)化合物与式(iv)化合物和式(iv’)化合物的混合物进行醇酰卤酯化反应即可。
式(ii)化合物与式(iii)和(iii’)化合物的反应为常规的醇酸酯化反应，对于反应条件的选择没有特别的限制，只要反应之后能得到式(i)化合物即可。通常而言，该反应在有机溶剂中在醇酸酯化催化剂存在下进行。作为有机溶剂，没有特别的限制，只要能发生所需的醇酸酯化反应即可。作为溶剂的实例，可以是四氢呋喃和/或氯仿等。作为醇酸酯化催化剂，没有特别的限制，只要能发生所需的醇酸酯化反应即可。作为醇酸酯化催化剂的实例，可以是浓硫酸。有利的是，醇酸酯化反应在惰性气氛下进行。作为惰性气氛，没有特别的限制，只要该气体不参与醇酸酯化反应即可。作为惰性气氛的实例，可以是氮气、氩气、氦气或氖气等。醇酸酯化反应中有利的是，相对于式(ii)化合物，式(iii)和(iii’)化合物的总量通常过量使用。通常而言，式(iii)和(iii’)化合物的总量与式(ii)化合物的摩尔比通常可以为3.0∶1-4.0∶1，优选3.1∶1-3.5∶1，例如3.2∶1。式(iii)化合物与式(iii’)化合物通常以大致等摩尔比使用，优选以1.2∶1-1∶1.2的摩尔比使用，特别优选以1.1∶1-1∶1.1的摩尔比使用。醇酸酯化反应的温度没有特别的限制，只要能发生醇酸酯化反应得到式(i)化合物即可。优选的是，醇酸酯化反应在-10℃至55℃的温度下进行，比如加热回流下进行。醇酸酯化反应的压力没有特别的限制，通常在常压下进行。醇酸酯化反应时间通常为10-15小时，优选12-13小时。有利的是，醇酸酯化反应在搅拌条件下进行。醇酸酯化反应完成之后，对所得反应产物混合物进行后处理，以分离出式(i)化合物。通常而言，需要对反应产物混合物进行提纯，例如萃取，然后洗涤，随后干燥，即可获得式(i)化合物。
式(ii)化合物与式(iv)和(iv’)化合物的反应为常规的醇酰卤酯化反应，对于反应条件的选择没有特别的限制，只要反应之后能得到式(i)化合物即可。通常而言，该反应在惰性气氛下在有机溶剂中进行。作为有机溶剂，没有特别的限制，只要能发生所需的醇酰卤酯化反应即可。作为溶剂的实例，可以提及四氢呋喃、氯仿。作为惰性气氛，没有特别的限制，只要该气体不参与醇酰卤酯化反应即可。作为惰性气氛的实例，可以提及氮气、氩气、氦气、氖气等。醇酰卤酯化反应中有利的是，相对于式(ii)化合物，式(iv)和(iv’)化合物的总量通常过量使用。通常而言，式(iv)和(iv’)化合物的总量与式(ii)化合物的摩尔比通常可以为4∶1-4.5∶1，优选4.2∶1-4.3∶1，例如4.2∶1。式(iv)化合物与式(iv’)化合物通常以大致等摩尔比使用，优选以1.2∶1-1∶1.2的摩尔比使用，特别优选以1.1∶1-1∶1.1的摩尔比使用。醇酰卤酯化反应的温度没有特别的限制，只要能发生醇酰卤酯化反应得到式(i)化合物即可。优选的是，醇酰卤酯化反应在25-60℃的温度下进行，比如加热回流下进行。醇酸酯化反应的压力没有特别的限制，通常在常压下进行。醇酸酯化反应时间通常为10-15小时，优选12-14小时。有利的是，醇酰卤酯化反应在搅拌条件下进行。醇酰卤酯化反应完成之后，对所得反应产物混合物进行后处理，以分离出式(i)化合物。通常而言，需要对反应产物混合物进行提纯，例如洗涤，蒸馏，随后干燥，即可获得式(i)化合物。。
在本发明的一个优选实施方案中，式(iv)和(iv’)的酰基卤化合物通过分别将式(iii)和(iii’)的羧酸化合物用卤化试剂进行卤化反应来制备。
作为该卤化反应使用的卤化试剂，可以采用常规的能够将羧酸转变为酰卤的卤化试剂，例如二卤亚砜，如二氯亚砜，次氯酸叔丁酯，卤素。优选使用氯化试剂或溴化试剂。卤化反应通常在惰性气氛下在有机溶剂中进行。作为有机溶剂，没有特别的限制，只要能发生所需的卤化反应即可。作为溶剂的实例，可以提及四氢呋喃、氯仿等。作为惰性气氛，没有特别的限制，只要该气体不参与卤化反应即可。作为惰性气氛的实例，可以提及氮气、氩气、氦气、氖气等。卤化式(iii)或(iii’)化合物使用的卤化试剂通常相对于式(iii)化合物或(iii’)化合物过量使用，前者与后者的摩尔比通常可以为3∶1-3.8∶1，优选3.2∶1-3.5∶1。卤化反应的温度没有特别的限制，只要能发生卤化反应得到式(iv)或(iv’)化合物即可。优选的是，卤化反应在-10℃至55℃，比如冰浴下进行。卤化反应时间通常为8-12小时，优选9-11小时。
卤化反应完成之后，有利的是，对所得反应产物混合物进行后处理，以分离出式(iv)或(iv’)化合物。通常而言，需要对反应产物混合物进行提纯，例如蒸馏，萃取，然后再蒸馏，随后干燥，即可获得式(iv)或(iv’)化合物。
本发明式(i)化合物中偶氮双键的存在使得该化合物存在顺反构象。式(i)化合物可由光照波长和强度来控制分子构象，这两种顺反异构体会发生可逆转变，即由顺式构象转变为反式构象，或者由反式构象转变为顺式构象，其中波长控制构象改变，而光照强度控制改变速率。本发明的发明人首次发现，这两种构象异构体的极性和分子手性大小不同，可以可逆地调节胆甾相液晶的螺距，使得在向列型液晶中添加了式(i)化合物得到的胆甾型液晶在相同可见光照射下会产生不同的反射光，从而使胆甾型液晶器件实现光致变色。
式(ia)的反式构象在紫外光辐照下可以转变为式(ib)的顺式构象，而式(ib)的顺式构象在可见光辐照下又可以转变为式(ia)的反式构象，而且二者的转变是可逆的，可用下式(1)表示：
因此，根据本发明的又一方面，提供了一种制备胆甾型液晶材料的方法，包括将本发明式(i)化合物与向列型液晶化合物混合。
根据本发明的再一方面，提供了一种胆甾型液晶材料，包含向列型液晶化合物和本发明式(i)化合物。
根据本发明的最后一个方面，提供了一种显示装置，包含本发明的胆甾型液晶材料作为显示材料。
上述显示装置可以为：液晶面板、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
在本发明中，作为本发明式(i)化合物与之混合得到胆甾型液晶材料的向列型液晶化合物或材料，没有特别的限制。作为其实例，可以提及e7(一种向列型联苯类混合液晶，由江苏合成新材料有限公司生产，牌号e7)。通常而言，本发明式(i)化合物以0.01％-10％重量的量包含在向列型液晶化合物中，基于向列型液晶化合物的总重量。
本发明化合物在紫外光和可见光照射下分子结构发生可逆转变可以验证如下：
将式(i)化合物配成浓度为2×10-5mol/l的四氢呋喃溶液，加热处理8h，然后用365nm的紫外光照射，测定不同曝光时间下溶液的紫外和可见吸收光谱，直至光谱不再发生变化，此时分子所处状态为顺式态，即变成式(ib)化合物。然后，用440nm的可见光照射，测定不同曝光时间下溶液的紫外和可见吸收光谱，直至光谱不再发生变化，此时分子所处状态为反式态，即变成式(ia)化合物。分子结构的变化导致该分子对紫外光的吸收能力改变。
本发明光敏手性大环分子具有顺反异构性，两种异构体的极性和构象不同，可调节胆甾相液晶的螺距，这可验证如下：
在0.100g向列型液晶中加入0.001g的式(i)化合物，加热至清亮点后在暗室条件下保温1小时，之后注入α＝0.01°(这里的α角指的是楔形盒上下两玻璃板的夹角)的楔形液晶盒子中，用偏光显微镜测量用365nm波长的光光照100s后的螺距，然后测量用440nm波长的可见光光照300秒后的螺距，该过程响应速度快并且可逆。
将本发明的手性分子与向列型液晶分子混合，然后注入反平行液晶盒(即，pi摩擦取向互相平行的液晶盒)中，反式光敏手性分子通过诱导向列型液晶分子取向形成胆甾态，充分黑暗处理后，当白光入射到液晶器件上时，器件的反射带宽被调节到红光区，反射波长在640-780nm，器件反射出红光。然后，使用365nm紫外光照射此胆甾液晶器件，随着时间的推移，顺式光敏手性分子含量增大，此时胆甾相液晶的螺距p增大，反射带宽向蓝移，反射波长在450-500nm，器件显示蓝光反射。之后，再换用440nm的可见光照射器件，该过程可逆且迅速。因此，本发明式(i)的手性分子可用于光响应改变液晶螺距，从而用于调节胆甾液晶器件的反射带宽。
本发明两种异构状态下的手性分子可调节液晶器件的光响应示意图，见图1。图1中各标号和图形代表如下含义：
1：上基板
2：下基板
3：白光入射
4：红光反射
5：蓝光反射
6：白光透射
本发明的有益效果包括：
1.新材料合成简单；
2.与液晶分子相容性好；
3.光照响应性快；
4.对液晶的螺旋扭曲力常数大；
5.使用不同波长的光照射新型光敏分子，可使其实现对胆甾型液晶的螺距可逆调节，从而使胆甾液晶器件实现光致变色；以及
6.热稳定性好。
实施例
顺反结构改变试验
将式(i)化合物配成浓度为2×10-5mol/l的四氢呋喃溶液，加热处理8h，然后用365nm的紫外光照射，测定不同曝光时间下溶液的紫外和可见吸收光谱，直至光谱不再发生变化。偶氮化合物通常在紫外光照射下转化为顺式构象，即变成(ib)化合物。然后，用440nm的可见光照射，测定不同曝光时间下溶液的紫外和可见吸收光谱，直至光谱不再发生变化，此时分子所处状态为反式构象，即变成式(ia)化合物。
顺反结构可逆改变的试验
取2mg式(i)化合物配成浓度为2×10-5mol/l的四氢呋喃溶液。使用365nm的紫外光照射该溶液，直到该溶液的光谱不再发生变化，之后用440nm的可见光照射该溶液，直到该溶液的光谱不再发生变化，然后再用365nm的紫外光照射该溶液直到该溶液的光谱不再发生变化，和用440nm的可见光照射该溶液，直到该溶液的光谱不再发生变化，以此往复，记录溶液在336nm和440nm处的光谱吸收值。
胆甾相液晶的螺距调节试验
在0.100g向列型液晶e7(一种向列型联苯类混合液晶，由江苏合成生产，牌号e7)中加入0.001g的式(i)化合物，加热至清亮点后在暗室条件下保温1小时，之后注入α＝0.01°的楔形液晶盒子中，用偏光显微镜测量用365nm光光照100秒后的螺距，然后测量换用440nm的可见光光照300秒后的螺距，如此往复。
实施例1：n和n’为1，m和m’为0，r1和r1’均为4-苯基的式(i)化合物将1g下式的(s)-3-甲基-3-(4-苯基)苯基丙酸
和二氯亚砜以前者/后者摩尔比为1∶3.8在氮气保护下、在60ml四氢呋喃中冰浴搅拌10h，然后常温减压蒸馏出溶剂后用二氯甲烷溶解，使用10重量％盐酸水溶液萃取三次，每次使用30ml盐酸水溶液，然后再用10重量％氢氧化钠水溶液萃取三次，每次使用30ml氢氧化钠水溶液，之后加入5g硫酸镁干燥，滤出硫酸镁，常温减压蒸馏出二氯甲烷后得到中间体，共1.3g。该中间体为下式的3-甲基-3-(4-苯基)苯基丙酰氯，用旋光度测试仪测定25℃下该产物比旋光度为-21.5°。
将所得中间体化合物和邻二羟基偶氮苯以前者/后者摩尔比为4.2∶1溶解在60ml四氢呋喃中，在氮气保护下加热至55℃并在该温度下回流13h。然后，将所得反应产物混合物用石油醚∶乙酸乙酯的重量比为4∶1的混合物作为洗脱剂进行洗涤，然后常温减压蒸馏出溶剂，干燥，得到产物，共1.7g，该产物用旋光度测试仪测定25℃下的比旋光度为-10.8°，经红外光谱鉴定为标题化合物，其结构式如下，下文称作化合物a：
ir(kbr，cm-1)：3057，1480，1275，1244，1051，750。
化合物a的红外光谱图见图2。
将化合物a进行上文所述的“顺反结构改变试验”，得到的光谱图见图3。由图3可见：随着440nm的可见光照射时间的增加，在336nm周围的吸收值逐渐增加，在其周围曲线逐渐抬高，而在440nm周围的吸收值逐渐降低，其周边曲线逐渐降低。因此，化合物a的溶液在440nm可见光照射下随着时间的推移在336nm处的吸收值逐渐增大，同时在440nm处的吸收值逐渐降低，这证明了化合物a的分子在可见光照射下发生了分子构象的转变。
将化合物a进行上文所述的“顺反结构可逆改变的试验”，得到的结果见图4。图4中有三条曲线，其中在最上方的是一条实心方框和空心方框交替的曲线，实心方框和空心方框分别记录使用440nm可见光和365nm紫外光照射溶液至吸光饱和，即至光谱吸收值不再发生变化；中间的实心方框曲线记录溶液在336nm处的光谱吸收值；下方的实心圆点曲线记录溶液在440nm处的光谱吸收值。由图4可以看出：转换不同波长的光照射化合物a的溶液，其紫外、可见吸收光谱的吸收值出现规律性的波动。
将化合物a进行上文所述的“胆甾相液晶的螺距调节试验”，得到的结果见图5。由图5可见：在楔形盒中的干涉条纹即胆甾液晶螺距随着不同波长的光照射而发生改变，这表示分子的扭曲力常数发生改变，其中用365nm光光照100秒后的螺距为804.428μm，用440nm的可见光光照300秒后的螺距为624.673μm，并且这种螺距改变呈现规律性的可逆反复。