聚合性化合物、聚合性组合物以及液晶显示元件的制作方法_2

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的碳数1~5的烷氧基。
[0095] 项11.根据项1所述的聚合性化合物,其是由式(1-5)或(1-6)所表示:
[0096]
[0097] 式(1-5)及式(1-6)中,P17、P18及P19的至少一个为丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧 基,其余的至少一个为选自式(P-l)、(P-2)及(P-3)所表示的基团的组群中的聚合性基:
[0098]
[0099] 式(P-1)~(P-3)中,#、1?2、1?3、1?4、1? 5、1?6、1?7及1?8独立为氢、氟、甲基、乙基或三氟 甲基;
[0100] 式(P-1)中,当R1为氢或甲基时,R2及R3的至少一个为氟、甲基、乙基或三氟甲基;
[0101] 式(P-2)中,R4及R5的至少一个为氟、甲基、乙基或三氟甲基;
[0102] 式(P-3)中,R6、R7及R8的至少一个为氟、甲基、乙基或三氟甲基;fl为1或2。
[0103] 项12.根据项9所述的聚合性化合物,其中在根据项9所述的式(1-5)及(1-6) 中,P17、P1S及P19的至少一个为丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基,其余的至少一个为2-丁烯酰 氧基、2-甲基-2- 丁烯酰氧基、2-亚甲基丁酰氧基、2-甲基-1-丙烯氧基、2, 2-二氟乙烯氧 基、2- 丁稀氧基或2-甲基_2_丙稀氧基;fl为1或2。
[0104] 项13. -种聚合性组合物,其包含至少一种根据项1~12中任一项所述的化合 物。
[0105] 项14.根据项13所述的聚合性组合物,其还含有选自式(2)~(4)所表示的化合 物的组群中的至少一种化合物:
[0106]
[0107] 式⑵~⑷中,
[0108]R11及R12独立为碳数1~10的烷基或碳数2~10的烯基,所述烷基或烯基中至 少一个-CH2-可经-0-所取代,至少一个氢可经氟取代;
[0109]环B1、环B2、环B3、及环B4独立为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、 2, 5-二氟-1,4-亚苯基或嘧啶-2, 5-二基;
[0110] Z11、Z12及Z13独立为单键、-CH2CH2-、-CH=CH-、-cEC-或-C00-。
[0111] 项15.根据项13或14所述的聚合性组合物,其还含有选自式(5)~(7)所表示 的化合物的组群中的至少一种化合物:
[0112]
[0113]式(5)~(7)中,
[0114]R13为碳数1~10的烷基或碳数2~10的烯基,所述烷基及烯基中至少一 个-ch2-可经-〇-取代,至少一个氢可经氟取代;
[0115]X11 为氟、氯、-0CF3、-ochf2、-cf3、-chf2、-ch2f、-ocf2chf2S-ocf2chfcf3;
[0116] 环C1、环C2及环C3独立为1,4-亚环己基、至少一个氢可经氟取代的1,4-亚苯基、 四氢吡喃-2, 5-二基、1,3-二噁烷-2, 5-二基或嘧啶-2, 5-二基;
[0117] 214、215及216独立为单键、-〇12〇12-、-〇1 =〇1-、-〇三(:-、-〇)0-、-〇卩20-、-(^^2-、-〇 H2〇-或-(ch2)4-;
[0118]L11及L12独立为氢或氟。
[0119] 项16.根据项13~15中任一项所述的聚合性组合物,其还含有选自式⑶所表 示的化合物的组群中的至少一种化合物:
[0120]
[0121] 式(8)中,
[0122] R14为碳数1~10的烷基或碳数2~10的烯基,烷基及烯基中至少一个-CH2_可 经-〇-取代,至少一个氢可经氟取代;
[0123]X12为-CeN或者-CeC-CeN;
[0124]环D1为1,4-亚环己基、至少一个氢可经氟取代的1,4-亚苯基、四氢吡喃-2,5-二 基、1,3-二噁烷-2, 5-二基或嘧啶-2, 5-二基;
[0125] Z17为单键、-CH2CH2-、-Cec-、-COO-、-CF20-、-0CF2-或-CH20-;
[0126] L13及L14独立为氢或氟;
[0127] i为 1、2、3 或 4。
[0128] 项17. -种液晶复合体,其是通过根据项13~16中任一项所述的聚合性组合物 的聚合而生成。
[0129] 项18. -种光学各向异性体,其是通过根据项13~16中任一项所述的聚合性组 合物的聚合而生成。
[0130] 项19. 一种液晶显示元件,其含有根据项13~16中任一项所述的聚合性组合物 或者根据项17所述的液晶复合体。
[0131] 项20. -种选自根据项1~12中任一项所述的化合物、根据项13~16中任一项 所述的聚合性组合物、以及根据项17所述的液晶复合体的组群中的至少一个的用途,其用 于液晶显示元件中。
[0132] 本发明还包括以下各项。(a)所述聚合性组合物,还含有光学活性化合物、抗氧化 剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、热稳定剂、消泡剂、聚合引发剂、聚合抑制剂等添加物的至少 一种。(b)所述聚合性组合物,还含有与式(1)表示的化合物不同的聚合性化合物。(c) 一种有源矩阵元件,含有所述聚合性组合物。(d) -种元件,含有所述聚合性组合物,且具 PS-TN、PS-IPS、PS-FFS、PSA-VA或PSA-0CB的模式。(e) -种透过型元件,含有所述聚合性 组合物。(f)将所述聚合性组合物作为具向列相组合物的用途。(g)在所述组合物中添加 光学活性化合物而作为光学活性组合物的用途。
[0133] 本发明还包括以下各项。(h) -种聚合性组合物,含有选自式(1)所表示的化合物 的组群中的至少一种化合物,且具有正的介电各向异性。(i) 一种聚合性组合物,含有选自 式(1)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物、选自式(2)~(4)所表示的化合物的 组群中的至少一种化合物,及选自式(5)~(7)所表示的化合物的组群中的至少一种化合 物。(j) 一种聚合性组合物,含有选自式(1)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物、 选自式(2)~(4)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物,及选自式(8)所表示的化 合物的组群中的至少一种化合物。(k) 一种聚合性组合物,含有选自式(1)所表示的化合物 的组群中的至少一种化合物、选自式(2)~(4)所表示的化合物的组群中的至少一种化合 物、选自式(5)~(7)所表示的化合物的组群中的至少一种化合物,及选自式(8)所表示的 化合物的组群中的至少一种化合物。(1)所述聚合性组合物,还含有具2,3_二氟亚苯基且 介电各向异性为负的液晶性化合物。(m) -种液晶复合体,通过所述聚合性组合物的聚合而 生成。(n)所述聚合性组合物或所述液晶复合体的用途,其用于具有PSA模式的液晶显示元 件。
[0134] 1.聚合性化合物
[0135] 首先说明本发明的聚合性化合物,再依序说明合成法、聚合性组合物、液晶复合 体、液晶显示元件。所述聚合性化合物具有至少两个聚合性基,至少一个聚合性基为丙烯酰 氧基(-〇C〇-CH=CH2)或甲基丙烯酰氧基(-0C0-C(CH3) =CH2),其余的至少一个聚合性基 选自式(P-1)、(P-2)及(P-3)所表示的基团的组群中。
[0136]
[0137] 式(P-1)~(P-3)中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7及R8独立为氢、氟、碳数 1 ~5 的烷 基,或者碳数1~5的烷基。然而,这些基团与丙烯酰氧基及甲基丙烯酰氧基不同。
[0138] 本发明的聚合性化合物的典型例为式(1)表示的下述化合物。第一,化合物(1) 的特征在于具有棒状分子结构。市售的液晶显示元件使用的液晶组合物是具棒状分子结构 的液晶性化合物的混合物。两个的分子结构类似。因此,化合物(1)具有在液晶组合物中 的高溶解度。第二,化合物(1)的特征在于包括聚合性高的基团及聚合性低的基团。前者 为丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基。后者为2-丁烯酰氧基等。化合物(1)具有至少两种聚 合性基。因此,分子的对称性下降,因此期待在液晶组合物中的溶解度提高。
[0139]
[0140] 式(1)中,P1、P2、P3及P4的至少一个为丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基,其余的至 少一个为选自式(P-1)、式(P-2)及式(P-3)所表示的基团的组群中的聚合性基。
[0141]
[0142] 式(P-1)~(P-3)中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7及R8独立为氢、氟、碳数 1 ~5 的烷 基、或者至少一个氢经卤素取代的碳数1~5的烷基;当R1为氢或甲基时,R2及R3的至少一 个为氟、碳数1~5的烷基、或者至少一个氢经卤素取代的碳数1~5的烷基;R4及R5的至 少一个为氟、碳数1~5的烷基或者碳数1~5的烷基;R6、R7及R8的至少一个为氟、碳数 1~5的烷基、或者至少一个氢经卤素取代的碳数1~5的烷基。所谓 少一个",是指"一种化合物中所存在的P1、P2、P3及P4中的至少一个,在存在多个时为这些 全部中的至少一个"。所述规则也应用于其他的"至少一个"。
[0143] 基(P-1)~(P-3)的优选例为:2_丁烯酰氧基(-0C0-CH=CH_CH3)、2_甲基-2-丁 稀醜氧基(_〇C〇-C(CH3)=CH-CH3)、2-亚甲基丁醜氧基(-0C0-C(=CH2)-CH2-CH3)、2-甲 基_1-丙稀氧基(-〇-CH=C(CH3)2)、2,2-二氣乙稀氧基(《H=CF2)、2-丁稀氧基 (_0_CH2 _CH=CH_CH3)、2_甲基_2_丙稀氧基(_0_CH2_C(CH3)=CH2)。基(P_l)~(P_3) 的更优选例为2-丁烯酰氧基、2-甲基-2-丁烯酰氧基或2-亚甲基丁酰氧基。另外,基 (P-1)~(P-3)的更优选例还有2-甲基-1-丙烯氧基、2,2_二氟乙烯氧基、2-丁烯氧基或 2-甲基-2-丙烯氧基。
[0144] 式⑴中,S1、S2、S3及S4独立为单键或碳数1~10的亚烷基,所述亚烷基中至少 一个-CH2-可经-0-、-COO-、-0C0-或-0C00-取代,至少一个-CH2-CH2-可经-CH=CH-或 者-c=c-取代,至少一个氢可经氟或氯取代。
[0145] Si、S2、S3或S4的优选例为:单键、-ch2-、-ch2o-、-och2-、-coo-、-oco-、-ch2ch2-、-ch =CH-、-CeC-、-(CH2)3-、-CH2CH20-、-0CH2CH2-、-CH=CH-〇-、-〇-CH=CH-、-CeC-〇-、-〇-C ec_、- (CH2) 4-、- (CH2) 3-〇-、-〇- (CH2) 3-、- (CH2) 4〇-或-〇 (CH2) 4_。更优选例为单键、-CH2-、-CH2〇-、-0CH2-、-coo-、-oco-、-CH=CH-、-c=c-、-CH2CH20-、-0CH2CH2-、-CH=CH-0-或-0-CH=CH-。 特别优选例为单键、-CH2-、-CH=CH-、-CH=CH-〇-、-〇-CH=CH-、-CH2CH20-或-0CH2CH2-〇 最优选例为单键。-CH=CH-的双键的立体构型可为顺式,也可为反式。反式优于顺式。
[0146]式(1)中,al、a2、a3 及a4 独立为 0、1、2、3 或 4,al、a2、a3 及a4 的和为 2 ~10 的整数。a1、a2、a3或a4的优选例为0、1、2或3,更优选例为0、1或2。
[0147] 式(1)中,环A1及环A4独立为苯基、嘧啶基、吡啶基、萘基、环己基、环己烯基、四氢 吡喃基或1,3-二噁烷基,这些环中至少一个氢可经卤素、碳数1~12的烷基、或者至少一 个氢经卤素取代的碳数1~12的烷基所取代。
[0148] 环A2及环A3独立为1,4-亚苯基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、萘-1,2-二 基、蔡 _1,3_ 二基、蔡 _1,4_ 二基、蔡 _1,5_ 二基、蔡 _1,6_ 二基、蔡 _1,7_ 二基、蔡 _1,8_ 二 基、蔡-2, 3_二基、蔡_2,6_二基、蔡_2, 7_二基、1,4_亚环己基、1,4_亚环己烯基、四氛P比 喃-2, 5-二基或1,3-二嚼烧-2, 5-二基,这些环中至少一个氢可经卤素、碳数1~12的烧 基、或者至少一个氢经卤素取代的碳数1~12的烷基所取代。
[0149]环A1、环A2、环A3、或环A4的优选例为1,4-亚苯基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二 基、蔡_1,4_二基、蔡_1,5_二基、蔡_1,6_二基、蔡_2,6_二基、1,4_亚环己基、四氛P比 喃-2, 5-二基或1,3-二噁烷-2, 5-二基,这些环中至少一个或两个氢可经氟、氯、碳数1~ 3的烷基、或者至少一个氢经卤素取代的碳数1~3的烷基所取代。所述至少一个氢经卤素 取代的烷基的优选例为:-ch2f、-CHF2、-CF3、-CC1F2、-CH2CF3、-CF2CF3&-CH2H2CF3〇
[0150] 环A\A2、A3或A4的更优选例为1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚 苯基、2, 5_二氣_1,4_亚苯基、2,6_二氣_1,4_亚苯基、2_氣_1,4_亚苯基、2_氣_3_氣_1, 4- 亚苯基、2-甲基-1,4-亚苯基、2-乙基-1,4-亚苯基、2-二氟甲基-1,4-亚苯基、2-三氟 甲基-1,4-亚苯基、嘧啶-2, 5-二基或吡啶-2, 5-二基。更优选例为萘-1,4-二基、萘-1, 5- 二基、萘-1,6-二基或者萘-2,6-二基。特别优选例为1,4-亚苯基、萘-1,4-二基、萘-1, 5-二基或萘-2,6-二基。最优选例为1,4-亚苯基。
[0151] 式(1)中,Z1、Z2及Z3独立为单键或碳数1~10的亚烷基,所述亚烷基中至少一 个-CH2-可经-0-、-C0-、-C00-或-0C0-取代,至少一个-ch2-ch2-可经-CH=CH-、-C(CH3) =CH-、-CH=C(CH3)-或-C(CH3) =C(CH3)-取代,至少一个氢可经氟或氯取代。
[0152] 优选的Z1、Z2或Z3为单键、碳数1~5的亚烷基、-C0-、-C00-、-0C0-、-CH= CH-、-CH=CH-C00-、-0C0-CH=CH-、-C(CH3) =CH-C00-、-0C0-CH=C(CH3)-、-CH= C(CH3) -coo-、-oco- (CH3)C=CH-、-c(CH3) =C(CH3) -coo-、-0C0-C(CH3) =C(CH3)-、-C0-CH =CH-、-CH=CH-C0-、-C(CH3) =C(CH3)-、-CH=CH-CH20-、-0CH2-CH=CH-、-CH= 〇1-0〇12-或-〇120-〇1 = 〇1-。更优选的21、22或23为单键、-(:00-、-0〇)-或-〇1 = 〇1-。最 优选的Z\Z2或Z3为单键。当这些结合基具有-CH=CH-时,立体构型可为顺式,也可为反 式。优选的立体构型为反式。
[0153] 式(1)中,bl、b2及b3独立为0或1。bl、b2及b3的和为0、1、2或3。和的优选 例为1、2或3。更优选例为2或3。特别优选例为2。
[0154] 化合物(1)中的聚合性基P、连结基S、环A及结合基Z的优选例如上所述。所述 例也适用于化合物(1)的下位式。参照所述优选例来适当选择聚合性基(P1~P4)、连结基 (S1~S4)、环(A1~A4)、以及结合基(Z1~Z3)的组合,由此可获得具有目标物性的聚合性化 合物。此外,与P1键结的S1的元素为氧的情况欠佳。其原因在于生成如-coo-o-、-o-o-之 类的二价基。所述规则也适用于P2与S2的键结等。由于化合物的物性并无大的差异,故而 化合物(1)可包含较天然丰度的量更多的 2H(氘)、13C等同位素。
[0155]化合物⑴的优选例为化合物(1-1)。更优选例为化合物(1-2)~(1-4)及 (1-1-1)~(1-1-3)。特别优选例可举化合物(l-2-a)~(l-2-m)、化合物(l-3-a)~ (1-3-0)化合物(l-4-a)~(l-4-g)、化合物(l-1-1-a)~(l-1-1-f)、化合物(l-1-2-a)~ (l-1-2-g)及化合物(l-1-3-a)~(l-1-3-g)。
[0156]
[0157]
[0158]
[0159]
[0160]
[0161]
[0162]
[0163]化合物(l-2_a)~(1-2-m)、化合物(l_3_a)~(1-3-〇)、化合物(l_4_a)~ (l-4-g)、化合物(l-1-l-a)~(l-1-l-f)、化合物(l-l-2-a)~(l-l-2-g)及化合物 (l-l-3-a)~(l-l-3-g)中,
[0164] P11、P12、P13、P14、P15及P16的至少一个为丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基,其余的至 少一个为2- 丁烯酰氧基、2-甲基-2- 丁烯酰氧基、2-亚甲基丁酰氧基、2-甲基-1-丙烯氧 基、2, 2_二氣乙稀氧基、2_ 丁稀氧基或2_甲基_2_丙稀氧基;
[0165] S11、S12、S13、S14、S15及S16独立为单键、-〇120-、-0〇12-、-〇)0-、-0〇)-、-〇1 = 〇1-、-cEc-、-CH2CH20-、-0CH2CH2-、-CH=CH-0-或-0-CH=CH-;
[0166] Z7、Zs及Z9独立为单键、-CO-、-COO-、-CH=CH-、-CH=CH-C00-、-C(CH3)= CH-C00-、-CH=C(CH3) -COO-、-C(CH3) =C(CH3) -COO-、-C0CH=CH-、-C(CH3) =C(CH3)-、-CH =CH-CH20-或-CH=ch-och2-〇
[0167] 所谓"P11、P12、P13、P14、P15及P16的至少一个",是指"存在于一种化合物中的P11~ P16中的至少一个"。化合物(l-2-a)~(l-2-j)、化合物(l-3-a)~(1-3-〇)、化合物 (l-4-a)~(l-4-g)、化合物(l-1-l-a)~(l-1-l-f)、化合物(l-l-2-a)~(l-l-2-g)及 化合物(l-l-3-a)~(l-l-3-g)中,P11及P16优选为丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基,P11及 P16更优选为甲基丙烯酰氧基。进而S11及S16优选为单键,Z7、ZS及Z9优选为单键。这些化 合物中优选例为化合物(l-2-c)、化合物(l-2-d)、化合物(l-2-e)、化合物(l-2-h)、化合 物(l-3-c)、化合物(l-3-d)、化合物(l-3-i)、化合物(l-3-k)、化合物(l-3-m)及化合物 (l-4-f),更优选例为化合物(l-3-c)及化合物(l-3-d)。
[0168] 另外,化合物(l-1-l-a)~(l-1-l-f)、化合物(l-l-2-a)~(l-l-2-g)及化合物 (l-l-3-a)~(l-l-3-g)中,Y1为卤素,P9、Pn及P14的至少一个为丙烯酰氧基,且另一个为 甲基丙烯酰氧基时,(期待由分子的对称性下降所引起的在液晶组合物中的溶解度提高) 也优选。
[0169] 化合物⑴的特别优选例还可列举具有由萘所衍生的二价基的化合物(1-7-1)~ (1-7-5)〇
[0170]
[0171]化合物(1-7-1)~(1-7-5)中,
[0172]P2°、P21及P22的至少一个为丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基,其余的至少一个为 2_ 丁烯酰氧基、2-甲基-2-丁烯酰氧基、2-亚甲基丁酰氧基、2-甲基-1-丙烯氧基、2, 2-二 氟乙烯氧基、2- 丁烯氧基或2-甲基-2-丙烯氧基;
[0173]S2〇、S21 及S22独立为单键、-CH20_、-0CH2-、-COO-、-0C0-、-CH=CH-、-Cec-、-CH2 CH20-、-0CH2CH2-、-CH=CH-0-或-0-CH=CH-;
[0174]Z1。为单键、-CO-、-COO-、-CH=CH-、-CH=CH-C00-、-C(CH3) =CH-C00-、-CH =C(CH3)-C00-、-C(CH3) =c(ch3)-coo-、-coch=ch-、-c(ch3) =c(ch3)-、-ch= ch-ch2o-或-CH=ch-och2-〇
[0175] 化合物(1-7-1)~(1-7-5)中,P2°及P22优选为丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基。 S2°及S22优选为单键。
[0176] 又,化合物(1-7-1)~(1-7-5)中,Y1为卤素,P9、Pn及P14的至少一个为丙烯酰氧 基,且另一个为甲基丙烯酰氧基时,(期待由分子对称性下降引起的在液晶组合物中的溶解 度提高)也优选。
[0177] 2.合成法
[0178] 对化合物(1)的合成法进行说明。化合物(1)可通过将有机合成化学的方法适 当组合来合成。在起始物质中导入目标末端基、环以及结合基的方法记载于侯本-怀尔 (Houben-Wyle,《有机化学方法(MethodenderOrganischeChemie)》,乔治?蒂姆出版社 (Georg-ThiemeVerlag),斯图加特(Stuttgart))、《有机合成》(OrganicSyntheses,约翰 威立父子出版公司(JohnWily&Sons,Inc.))、《有机反应》(OrganicReactions,约翰威立 父子出版公司)、《综合有机合成》(ComprehensiveOrganicSynthesis,培格曼出版公司 (PergamonPress))、新实验化学讲座(丸善)等书中。
[0179] 2-1.结合基Z的生成
[0180] 生成化合物(1)中结合基Z1~Z3的方法的例子如下述流程。所述流程中,MSG1(或 MSG2)为至少有1个环的一价有机基。多个MSG1 (或MSG2)表示的一价有机基可相同或也可 不同。化合物(1A)~(II)相当于化合物(1)。酯的生成中示出具-C00-化合物的合成法。 具-0C0-化合物也可用所述合成法合成。对其他非对称结合基也同样。
[0181]
[0182]
[0183] (1)单键的生成
[0184] 在碳酸盐水溶液中,在四(三苯基膦)钯之类的催化剂存在下,使芳基硼酸(21) 与以周知方法合成的化合物(22)反应而合成化合物(1A)。所述化合物(1A)也可通过使以 周知方法合成的化合物(23)与正丁基锂反应,继而与氯化锌反应,在二氯双(三苯基膦) 钯之类的催化剂存在下使化合物(22)进行反应来合成。
[0185] (2)-C00_ 的生成
[0186] 使化合物(23)与正丁基锂反应,继而与二氧化碳反应而得羧酸(24)。在1,3-二 环己基碳二亚胺(DCC)与N,N-二甲基-4-氨基吡啶(DMAP)的存在下,使化合物(24)与以 周知方法合成的苯酚(25)进行脱水缩合而合成化合物(1B)。
[0187] (3)-CF20_ 的生成
[0188] 以劳森试剂(Lawesson'sreagent)之类的硫化剂处理化合物(1B)而得化合物 (26)。以氟化氢吡啶络合物及N-溴代丁二酰亚胺(NBS)氟化化合物(26)而合成化合物 (1C)。参照M?黑星(M.Kuroboshi)等的《化学快报(ChemistryLetters,Chem.Lett.)》1992 年第827期。也可以(二乙基氨基)三氟化硫(DAST)氟化化合物(26)来合成化合物(1C)。 参
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