专利名称：带嘧啶环的含氟液晶化合物及应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种液晶化合物及应用，尤其是带嘧啶环的含氟液晶化合物及应用，属于有机合成技术领域。
所述的带嘧啶环的含氟液晶化合物通式中所述的R包括为正构的乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、寅基和癸基。
本发明带嘧啶环的含氟液晶化合物的应用包括混配液晶中含有通式(II)或(III)或(IV)表示的烷基为正构乙基到癸基，桥基为乙烷、乙烯、乙炔基的化合物或其衍生物。
带嘧啶环的含氟液晶化合物的应用还包括液晶显示器电极对间含有通式(II)或(III)或(IV)表示的烷基为正构乙基到癸基，桥基为乙烷、乙烯、乙炔基的化合物或其衍生物。
本发明带嘧啶环的含氟液晶化合物的合成方法是经修改过的Molecular Crystals and Liquid Crystals 1997年42卷215页至231页合成嘧啶环的方法和利用Wittig反应(黄文芳编著，叶立德化学，华中师范大学出版社)构筑乙烯桥的方法综合而成。
本发明带嘧啶环的含氟液晶技术性能特点是宽温低阈值，使用时效果良好。嘧啶环永久偶极矩强极性电子云密度大的氮原子与端基氟基团相对位置的方向一致，它可贡献的加和性使得具有这种结构的液晶化合物介电常数很大，阈值电压低，驱动电压也低，适用于多路驱动显示；具有这种结构的化合物有高的熔点和清亮点(170-180℃)，表现出很宽的中介相温度区间；此外它们的弹性常数比(K33/K11)较小，对提高响应速率和多路驱动能力有利；低温相溶性好，加入量可达20％，不易在低温下析出结晶。端基氟基团的存在使得它们具有良好热稳定性、光稳定性和化学稳定性；桥基为乙烷基时提高了他们的弹性常数比(K33/K11)，桥基为乙烯基和乙炔基时扩大了他们的折射率各向异性差(Δn＝0.2)，特别适用于STN液晶的“四瓶体系”中调节双折射率用。嘧啶环带来的不良影响是粘度值高(8-10 10-5m2/S)不适用于配制高速响应值的混配液晶。权衡利弊，一般含嘧啶环的液晶在混配配方中加入量的范围是10％以下，个别情况下为14％-15％。
三种化合物的结构式如下 实施例1制备R为正戊基，Z为乙烯基，X为F，Rf为F的化合物(1)、3-乙氧基-2-正戊基-丙烯醛的制备30克(0.16摩尔)2-戊基丙二醛四缩乙二醛，3.5毫升水和150毫克对甲苯磺酸作为催化剂，在80-85℃下混合加热3小时，冷至室温加入1.6克(0.02摩尔)碳酸氢钠，反应混合物搅拌1.5小时，加入乙醚，分离出的乙醚层用3N氢氧化钠水溶液80毫升左右分洗3次，再用水洗到中性为止。用无水硫酸钠干燥，脱除乙醚，粗产品直接用于下步合成反应中。(2)、嘧啶环衍生物的制备将18.3克(0.08摩尔)4-咪基苯甲酸乙酯和13.6克(0.08摩尔)2-戊基-3-乙氧基丙烯醛和7.5克(0.2摩尔)乙醇钠，加到150毫升乙醇中得到悬浮液，通入氮气，室温下搅拌过夜，盐酸酸化后继续乙酯化。滤出生成的固体，依次用水、乙醇和乙醚洗涤，风干，收率85％。进一步纯化用硅胶柱层析，冲洗剂甲苯加5％丙酮，乙醇中重结晶。(3)、带嘧啶环苄醇衍生物的制备将制得带嘧啶环的羧酸乙酯30克(0.1摩尔)溶于无水四氢呋喃中，缓慢滴入充氮保护搅拌下的5.7克(0.15摩尔)氢化锂铝无水四氢呋喃悬浮液，回流过夜。依次滴加6毫升水，12毫升10％氢氧化钠水溶液和18毫升水，搅拌20分钟，用乙醚萃取3次，合并有机相。饱和食盐水洗至中性，无水硫酸钠干燥，蒸除溶剂，固体用乙醇重结晶，收率95％。(4)、带嘧啶环苄溴衍生物的制备将10克(0.1摩尔)浓硫酸和35克(0.2摩尔)的47％溴氢酸加入反应瓶中，室温下搅拌，将制得带嘧啶环的苄醇25.6克(0.1摩尔)溶于25毫升二氯甲烷中，缓慢滴入加热2小时，40℃下蒸除溶剂继续回流4小时，冷至室温用甲苯萃取3次，依次用10％碳酸氢钠水溶液和水洗至中性止。蒸除甲苯，生成物可直接应用，收率85％。(5)、带嘧啶环磷盐的制备在瓶中加入16克(0.06摩尔)三苯膦，用新蒸的甲苯溶解，将制得带嘧啶环的苄溴衍生物16克(0.05摩尔)也同样溶于新蒸的甲苯中，在氮气保护下滴入搅拌中的三苯膦溶液中。回流12小时，冷至室温，滤出的固体用少量甲苯洗涤，干燥，收率82％。(6)、带嘧啶环的烯基衍生物的制备在氮气保护下将制得的磷盐29克(0.05摩尔)溶于纯化过的二甲基甲酰胺中，加入6.7克(0.06摩尔)叔丁氧基钾搅拌1小时。滴入7.1克(0.05摩尔)3，4-二氟苯甲醛和纯化过的二甲基甲酰胺配成溶液，回流12小时。用5％盐酸酸化，加入过量水，滤出固体。在硅胶层析柱上纯化，冲洗剂二氯甲烷∶正己烷(1∶5)，在乙醇中重结晶，收率70％。实施例2、制备R为正戊基，Z为乙烷基，X为F，Rf为F的化合物(1)-(6)与实施例1相同(7)、带嘧啶环的乙烷基衍生物的制备
将18.2克(0.05摩尔)制得带嘧啶环乙烯基衍生物溶于乙醇中，加入1.0克10％钯炭催化剂。搅拌下通入氢气，常压下反应温度维持在50℃。用薄层色谱法检验至乙烯基衍生物基本消失为止，脱溶剂，固体在甲苯∶乙醇(3∶2)中重结晶，收率95％。实施例3、制备R为正戊基，Z为乙炔基，X为F，Rf为F的化合物(1)-(6)与实施例1相同(7)、带嘧啶环的二溴衍生物的制备将制得的3.6克(0.01摩尔)带嘧啶环的乙烯基衍生物溶于二氯甲烷中，室温下滴入1克(0.013摩尔)的溴和10毫升二氯甲烷的溶液。滴毕在室温下继续搅拌3小时。加入50毫升水，分出水相用二氯甲烷萃取3次，合并有机相，依次用10％碳酸氢钠和水洗涤直至中性。用乙醇重结晶，收率85％。(8)、带嘧啶环的乙炔衍生物的制备将制得的5.2克(0.01摩尔)带嘧啶环二溴衍生物室温下溶在无水四氢呋喃中，加入4.5克(0.04摩尔)叔丁氧基钾，40℃下搅拌2小时。加水，用甲苯萃取，萃取液依次用10％盐酸和水洗至中性止。蒸除溶剂，固体用乙醇重结晶，收率80％。
权利要求
1.带嘧啶环的含氟液晶化合物，基本结构包括正构烷基与嘧啶环的5-位相连，苯撑基一端与嘧啶环的2-位相连，另一端4-位与桥基Z的一端相连，桥基的另一端与1-位苯基相连，这个苯基可以在4-或3，4-位含有不同的氟基团，化合物的结构如通式(I)所示 其特征在于当X＝-F，Rf＝F，化合物如通式(II)所示
2.根据权利要求1所述的带嘧啶环的含氟液晶化合物，其特征在于化合物的结构当X＝-H，Rf＝-CF3，如通式(III)所示
3.根据权利要求所述的带嘧啶环的含氟液晶化合物，其特征在于化合物的结构当X＝-H，Rf＝-OCF3，如通式(IV)所示
4.根据权利要求1或2或3所述的带嘧啶环的含氟液晶化合物，其特征在于通式中桥基Z包括乙烷、乙烯、乙炔基。
5.根据权利要求1所述的带嘧啶环的含氟液晶化合物，其特征在于通式中R包括为正构的乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、寅基和癸基。
6.带嘧啶环的含氟液晶化合物的应用，其特征在于在混配液晶中含有通式(II)或(III)或(IV)表示的烷基为正构乙基到癸基，桥基为乙烷、乙烯、乙炔基的化合物或其衍生物。
7.这种带嘧啶环的含氟液晶化合物的应用，其特征在于液晶显示器电极对间含有通式(II)或(III)或(IV)表示的烷基为正构乙基到癸基，桥基为乙烷、乙烯、乙炔基的化合物或其衍生物。
全文摘要
本发明提供一种带嘧啶环的含氟液晶化合物，基本结构包括正构烷基与嘧啶环的5－位相连，苯撑基一端与嘧啶环的2－位相连，另一端4－位与桥基Z的一端相连，桥基的另一端与1－位苯基相连，这个苯基可以在4－或3，4－位含有不同的氟基团，当X＝－F，R
文档编号C09K19/34GK1403535SQ02146568
公开日2003年3月19日 申请日期2002年10月24日 优先权日2002年10月24日
发明者杨世琰, 寇可雨, 刘跃进, 苏海平, 王殿基, 黄金艳 申请人:李文惠