在过去几年中，液晶化合物的应用领域已经大大扩展到各种类型的显示装置、电光装置、电子元件、传感器等。为此，已经提出了许多不同的结构。特别是在向列液晶领域。迄今为止，向列液晶混合物在平板显示装置中得到最广泛的应用。它们特别用于无源tn或stn矩阵显示器或具有tft有源矩阵的系统。
根据本发明的液晶化合物可用作液晶介质的组分(一种或多种)，特别是用于基于扭曲盒、宾主效应、取向相变形dap或ecb(电控双折射)效应、ips(面内切换)效应或动态散射效应的原理的显示器。
极性联苯衍生物作为液晶物质的用途是本领域技术人员已知的。包含联苯体系的各种化合物已经被描述为液晶或介晶材料，并且其制备例如在de102006033886a1的说明书中有描述。
本发明基于发现适合作为液晶介质的组分(一种或多种)的新型稳定化合物的目的。特别地，化合物应同时具有相对低的粘度以及高的光学各向异性。对于液晶领域中的许多当前混合物构思，使用具有正介电各向异性△ε与高光学各向异性的组合的化合物是有利的。
鉴于具有高△n的这类化合物的非常广泛的应用领域，希望提供优选具有高的向列性的可获得的另外的化合物，其具有精确适合相应应用的性质。
因此，本发明首先基于寻找新型稳定化合物的目的，所述化合物适合作为液晶介质的组分(一种或多种)，特别是适合用于例如tn、stn、ips和tn-tft显示器。
本发明的另一个目的是提供本身或在混合物中具有高光学各向异性△n、高清亮点和低旋转粘度γ1的化合物。此外，根据本发明的化合物在应用领域中普遍存在的条件下应该是热稳定的和光化学稳定的。此外，如果可能，根据本发明的化合物应具有宽的向列相。作为介晶，它们应有利于在具有液晶共组分的混合物中的宽向列相，并且易于与向列基础混合物混溶，特别是在低温下。同样优选具有低熔点和低熔融焓的物质，因为这些参数又是上述期望性质的标志，例如高溶解度、宽液晶相和在低温下在混合物中自发结晶的倾向较低。特别地，在低温下的溶解度在避免任何结晶的情况下对于车辆和飞机以及户外的显示器的安全操作和运输是重要的。
令人惊讶的是，已发现根据本发明的化合物非常适合作为液晶介质的组分。借助所述组分可以获得需要特别高的介电各向异性的显示器的液晶介质，特别是tn-tft和stn显示器的液晶介质，但还有用于ips系统或更新的概念的液晶介质。根据本发明的化合物令人惊讶地稳定和无色。它们的特征还在于高光学各向异性△n，因此当用于光学切换元件时，需要较低的层厚度并因此需要较低的阈值电压。它们对具有相当性质的化合物具有良好的溶解性。此外，根据本发明的化合物具有相对非常高的清亮点并且同时具有低的旋转粘度值。该化合物具有相对低的熔点。
根据本发明的化合物的提供非常广泛地显著扩大了液晶物质的范围，从各种应用的观点来看，所述液晶物质适合于制备液晶混合物。
根据本发明的化合物具有广泛的应用。根据取代基的选择，这些化合物可以充当基础材料，液晶介质主要由其组成。然而，也可以将来自其他种类化合物的液晶基础材料添加到根据本发明的化合物中，以便例如影响这种类型的电介质的介电和/或光学各向异性，和/或优化其阈值电压和/或其粘度。
因此，本发明涉及式i化合物，
其中
x表示cn、cf3、scn、-c≡c-cf3或-ch＝ch-cf3，
r表示具有1至15个c原子的卤代或未取代的烷基，其中这些基团中的一个或多个ch2基团可以各自彼此独立地被-c≡c-或-ch＝ch-替代，
a表示1,4-亚苯基，其中一个或两个ch基团可以被n替代，并且其中，一个或多个h原子可以被cl、f、cn、甲基、甲氧基或单氟代或多氟代甲基或甲氧基替代，
或2,6-萘基，其中一个或多个h原子也可以被cl、f、cn、甲基、甲氧基或单氟代或多氟代甲基或甲氧基替代，
l1、l2和l3彼此独立地表示h或f，和
n表示0、1、2或3。
本发明还涉及式i化合物在液晶介质中的用途。
本发明同样涉及具有至少两种液晶组分的液晶介质，所述液晶组分包含至少一种式i化合物。
式i化合物具有广泛的应用。根据取代基的选择，这些化合物可以充当基础材料，液晶介质主要由其组成；然而，也可以将式i化合物添加到来自其他种类化合物的液晶基础材料中，以便例如影响这种类型的电介质的介电和/或光学各向异性，和/或优化其阈值电压和/或其粘度。
在纯态下，式i化合物是无色的，并且本身或在混合物中在有利于光电用途所处的温度范围内形成液晶中间相。根据本发明的化合物能够实现宽的向列相范围。在液晶混合物中，与具有高介电各向异性的相当的化合物相比，根据本发明的物质显著提高光学各向异性和/或导致低温储存稳定性的改善。同时，这些化合物的特征在于良好的uv稳定性。
基团a优选地表示
特别优选地
基团r优选地表示具有最多8个碳原子的烷基或烯基。r特别优选地表示具有1至7个c原子的非支链烷基。
基团x优选地表示cf3、-scn、-c≡c-cf3或-ch＝ch-cf3，特别优选地表示cf3。基团-ch＝ch-cf3优选地为反式构型。
具有支链或取代的侧翼基团(winggroup)r的式i化合物可能偶尔是重要的，因为在常规的液晶基础材料中具有更好的溶解度。基团r优选地是直链的。
优选其中l3表示氟的式i化合物。进一步优选其中l1表示f，特别是其中l1和l2表示f的式i化合物。
优选其中n为0或1，且特别优选地n＝0的式i化合物。
因此，优选式ia的化合物
特别是其中x＝cf3和l1＝f的那些。
基团r特别优选地选自以下部分：
-ch3
-c2h5
-c3h7
-c4h9
-ch2-ch＝ch2
-ch2-ch＝ch-ch3
特别优选的式i化合物是式i1至i5的化合物，
其中r和x独立地具有上述含义，特别是优选含义或其组合。在式i1至i5的化合物中，优选式i1、i2、i3和i4的化合物，特别是式i1和i3的化合物。
式i化合物是通过本身已知的方法如在文献中(例如在标准著作中，如houben-weyl,methodenderorganischenchemie[有机化学方法],georg-thieme-verlag,stuttgart)描述的方法制备，更确切地说在已知的和适合于所述反应的反应条件下。也可以在此使用自身已知的在此未详细提及的变化方案。
从以下示例性合成和实施例(方案1)显而易见的是，可以有利地制备式i化合物：
方案1.制备式i化合物的一般合成方案。起始化合物可以通过类似于式i的基团a或(a)n延伸。x表示如式i中的基团x或(任选地缩酮保护的)醛基。
两个极性端基-ch＝ch-cf3和-c≡c-cf3可以如下制备：
方案2.端基x＝-ch＝ch-cf3和-c≡c-cf3的合成；ar表示式i化合物的取代联苯基。在第一步中，优选地加入分子筛以吸收水。
相应的起始原料通常可由本领域技术人员通过文献中已知的合成方法容易地制备。硼酸衍生物的合成例如通过相应的卤素化合物的金属化并随后与合适的亲电硼化合物(例如三烷基硼酸酯)反应来进行。水解后得到硼酸，用于与芳基溴化物的suzuki偶联。
也可以使用具有相当反应性的碘化物、氯化物或离去基团(例如三氟甲磺酸酯基团)代替所示的芳基溴化物。
因此，本发明还涉及制备式i化合物的方法，该方法包括以下反应步骤，其中式iia的硼酸或式iib的开链或环状硼酸酯
其中x、l1和l2如针对式i所定义，并且
r3、r4表示具有1-12个c原子的烷基，或r3+r4也一起表示2-10个c的亚烷基，特别是式-ch2-(ch2)p-ch2-和-c(ch3)2c(ch3)2-，其中p为0或1，
或表示1,2-亚苯基，
其中亚苯基、r3、r4和r3+r4也可以被取代，
在过渡金属催化剂的存在下与式iii的化合物反应。在此，得到式i化合物或其前体
其中
r、a、l3和n独立地如针对式i所定义，并且
hal表示cl、br、i或o(so2)cf3。
过渡金属催化剂优选地为氧化态为0、ii或iv的钯配合物。该反应优选地在均相中用可溶性催化剂进行。配合物特别优选为双(三苯基膦)-氯化钯(ii)。使用的反应方法和试剂原则上从文献中已知。通过可行的实施例揭示了另外的反应条件。
所述方法的供选择的方案包括替换反应物(硼酸和卤化物)的反应性基团。
通过实施例或权利要求揭示了上文未提及的进一步优选的方法变化方案。
本发明还涉及包含一种或多种根据本发明的式i化合物的液晶介质。液晶介质包含至少两种组分。它们优选通过将组分彼此混合而获得。因此，根据本发明的制备液晶介质的方法的特征在于，将至少一种式i化合物与至少一种另外的介晶化合物混合，并任选加入添加剂。
可实现的清亮点、低温粘度、热和uv稳定性以及介电各向异性的组合远远优于现有技术的先前材料。
根据本发明的液晶介质优选地包含2至40种，特别优选地4至30种除了一种或多种根据本发明的化合物以外的作为另外成分的组分。特别地，这些介质包含7至25种除了一种或多种根据本发明的化合物以外的组分。这些其他成分优选地选自向列或向列态(nematogenic)(单向同性或各向同性)物质，特别是来自以下类别的物质：氧化偶氮苯，亚苄基苯胺，联苯，三联苯，苯甲酸苯酯或苯甲酸环己酯，环己烷羧酸的苯基或环己基酯，环己基苯甲酸的苯基或环己基酯，环己基环己烷羧酸的苯基或环己基酯，苯甲酸、环己烷羧酸或环己基环己烷羧酸的环己基苯基酯，苯基环己烷，环己基联苯，苯基环己基环己烷，环己基环己烷，环己基环己基环己烷，1,4-双环己基苯，4,4'-双环己基联苯，苯基或环己基嘧啶，苯基或环己基吡啶，苯基或环己基二噁烷，苯基-或环己基-1,3-二噻烷，1,2-二苯基乙烷，1,2-二环己基乙烷，1-苯基-2-环己基乙烷，1-环己基-2-(4-苯基-环己基)乙烷，1-环己基-2-联苯乙烷，1-苯基-2-环己基苯基乙烷，任选地卤代的二苯乙烯，苄基苯基醚，二苯乙炔和取代的肉桂酸。这些化合物种的1,4-亚苯基也可以是氟化的。
适合作为根据本发明的介质的另外成分的最重要的化合物可以通过式1、2、3、4和5表征：
r'-l-e-r"1
r'-l-coo-e-r"2
r'-l-cf2o-e-r"3
r'-l-ch2ch2-e-r"4
r'-l-c≡c-e-r"5
在式1、2、3、4和5中，l和e可以相同或不同，各自彼此独立地表示来自由结构元素-phe-、-cyc-、-phe-phe-、-phe-cyc-、-cyc-cyc-、-pyr-、-dio-、-py-、-g-phe-、-g-cyc-及其镜像形成的群组的二价基团，其中phe表示未取代的或氟取代的1,4-亚苯基，cyc表示反式-1,4-亚环己基，pyr表示嘧啶-2,5-二基或吡啶-2,5-二基，dio表示1,3-二噁烷-2,5-二基，py表示四氢吡喃-2,5-二基，并且g表示2-(反式-1,4-环己基)乙基。
基团l和e之一优选地为cyc、phe或pyr。e优选地为cyc、phe或phe-cyc。根据本发明的介质优选地包含：一种或多种选自式1、2、3、4和5的化合物的组分，其中l和e选自cyc、phe和pyr；以及一种或多种选自式1、2、3、4和5的化合物的组分，其中基团l和e之一选自cyc、phe、py和pyr，而另一个基团选自-phe-phe-、-phe-cyc-、-cyc-cyc-、-g-phe-和-g-cyc-；和任选地一种或多种选自式1、2、3、4和5的化合物的组分，其中基团l和e选自-phe-cyc-、-cyc-cyc-、-g-phe-和-g-cyc-。
r'和/或r"各自彼此独立地表示具有最多8个c原子的烷基、烯基、烷氧基、烷氧基烷基、烯基氧基或烷酰基氧基、-f、-cl、-cn、-ncs或-(o)ich3-kfk，其中i为0或1并且k为1、2或3。
在式1、2、3、4和5的化合物的较小子组中，r'和r"各自彼此独立地表示具有最多8个c原子的烷基、烯基、烷氧基、烷氧基烷基、烯基氧基或烷酰基氧基。较小子组在下面称为a组，并且化合物由子式1a、2a、3a、4a和5a表示。在大多数这些化合物中，r'和r"彼此不同，这些基团之一通常是烷基、烯基、烷氧基或烷氧基烷基。
在称为b组的式1、2、3、4和5的化合物的另一个较小子组中，r"表示-f、-cl、-ncs或-(o)ich3-kfk，其中i为0或1，并且k为1、2或3。其中r"具有该含义的化合物由子式1b、2b、3b、4b和5b表示。特别优选的是子式1b、2b、3b、4b和5b的化合物，其中r"具有-f、-cl、-ncs、-cf3、-ochf2或-ocf3的含义。
在子式1b、2b、3b、4b和5b的化合物中，r'具有在子式1a至5a的化合物的情况下所示的含义，并且优选地为烷基、烯基、烷氧基或烷氧基烷基。
式1、2、3、4和5的化合物的另一个较小子组中，r"表示-cn。该子组在下面称为c组，并且该子组的化合物相应地由子式1c、2c、3c、4c和5c描述。在子式1c、2c、3c、4c和5c的化合物中，r'具有在子式1a至5a的化合物的情况下所示的含义，并且优选地为烷基、烷氧基或烯基。
除了a、b和c组的优选的化合物外，具有提出的取代基的其他变化方案的式1、2、3、4和5的其他化合物也是常规的。所有这些物质都可以通过文献中已知的或与其相似的方法获得。
除了根据本发明的式i化合物之外，根据本发明的介质优选地还包含选自a、b和/或c组的一种或多种化合物。在根据本发明的介质中来自这些组的化合物的质量比例优选地为：
a组：0至90％，优选地20至90％，特别优选地30至90％；
b组：0至80％，优选地10至80％，特别优选地10至65％；
c组：0至80％，优选地0至80％，特别优选地0至50％；
其中，在根据本发明的相应介质中存在的a、b和/或c组化合物的质量比例的总和优选地为5至90％，特别优选地为10至90％。
根据本发明的介质优选地包含1至40％、特别优选地5至30％的根据本发明的化合物。
根据本发明的液晶混合物以本身常规的方式制备。一般而言，以较少量使用的期望量的组分在构成主要成分的组分中溶解，优选在升高的温度下溶解。还可以将组分的溶液在有机溶剂中混合，例如在丙酮、氯仿或甲醇中混合，并在彻底混合后例如通过蒸馏再次除去溶剂。还可以以其他常规方式制备混合物，例如通过使用预混物，例如均相混合物，或使用所谓的“多瓶”体系。
电介质还可以包含本领域技术人员已知的和文献中描述的另外的添加剂。例如，可以添加0至15％，优选地0至10％的多色染料、手性掺杂剂、稳定剂或纳米颗粒。添加的各化合物以0.01至6％，优选地0.1至3％的浓度使用。然而，这里给出了液晶混合物的其他组分(即液晶或介晶化合物)的浓度数据，而没有考虑这些添加剂的浓度。根据本发明的液晶混合物能够显著扩大可用的参数范围。
本发明还涉及包含该类型的介质的电光显示器(特别是具有两个平面平行的基板的tft显示器，所述基板与框架一起形成盒，用于切换在基板上各个像素的集成非线性元件，以及位于盒中的具有正介电各向异性和高电阻率的向列型液晶混合物)，以及涉及这些介质用于电光目的的用途。
表述“烷基”包含具有1-9个碳原子的非支链和支链烷基，特别是非支链基团甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基和庚基。通常优选具有2-5个碳原子的基团。
表述“烯基”包括具有最多9个碳原子非支链和支链烯基，特别是非支链基团。特别优选的烯基是c2-c7-1e-烯基、c4-c7-3e-烯基、c5-c7-4-烯基、c6-c7-5-烯基和c7-6-烯基，特别是c2-c7-1e-烯基、c4-c7-3e-烯基和c5-c7-4-烯基。优选的烯基的实例是乙烯基、1e-丙烯基、1e-丁烯基、1e-戊烯基、1e-己烯基、1e-庚烯基、3-丁烯基、3e-戊烯基、3e-己烯基、3e-庚烯基、4-戊烯基、4z-己烯基、4e-己烯基、4z-庚烯基、5-己烯基、6-庚烯基等。通常优选具有最多5个碳原子的基团。
表述“卤代烷基”优选地包括单氟代或多氟代和/或单氯代或多氯代基团。包括全卤代基团。特别优选氟代烷基，特别是cf3、ch2cf3、ch2chf2、chf2、ch2f、chfcf3和cf2chfcf3。相应地解释表述“卤代烯基”和相关表述。
在根据本发明的混合物中的式i化合物的总量不是至关重要的。因此，出于优化各种性能的目的，混合物可以包含一种或多种另外的组分。
由起偏器、电极基板和经表面处理的电极构成的本发明矩阵显示器的构造对应于这类显示器的常规设计。术语“常规设计”在此处广义理解并且也包括矩阵显示器的所有衍生和变形形式，特别是还包括基于poly-sitft的矩阵显示元件。
然而，根据本发明的显示器和迄今的基于扭曲向列盒的常规显示器之间的基本差异在于液晶层的液晶参数的选择。
下列实施例意在解释而非限定本发明。本领域技术人员将能够从示例中收集在一般描述中未详细给出的工作细节，根据一般专业知识对其进行概括并将其应用于特定问题。
上下文中，百分比数据表示重量百分比。所有温度都以摄氏度表示。此外，c＝结晶态，n＝向列相，sm＝近晶相、tg＝玻璃化转变温度和i＝各向同性相。在这些符号间的数据代表转变温度。△n表示光学各向异性(589nm，20℃)，△ε表示介电各向异性(1khz，20℃)，并且γ1表示旋转粘度(20℃；单位mpa·s)。
物理、物理化学和电光学参数通过通常已知的方法确定，尤其如在手册“merckliquidcrystals-
在本申请中，除非另有明确说明，否则术语的复数形式表示单数形式和复数形式，反之亦然。根据说明书的本发明的实施方案和变型的另外组合也源自所附权利要求。
使用以下缩写：
mtb醚甲基叔丁基醚
thf四氢呋喃
实施例1
步骤1
苯酚1、乙醇和三苯基膦(各1当量)溶解在thf中，并在低于30℃的温度下添加重氮化合物2。随后将反应混合物在室温下搅拌12小时。除去溶剂，并将残余物与甲苯和正庚烷的混合物(9/1)一起搅拌。分离出形成的固体，滤液通过硅胶(甲苯/正庚烷(9/1))。产率85％。
步骤2:4'-乙氧基-3,5,2'-4-三氟甲基联苯
将thf、催化剂(0.01当量)和2当量四水合偏硼酸钠的水溶液添加到醚3和硼酸4(各1当量)中。加入氢氧化肼(0.03当量)后，将混合物加热回流4小时。随后将mtb醚添加到冷却的反应混合物中。将分离出的有机相用水洗涤，用硫酸钠干燥并蒸发。将残余物通过硅胶(氯丁烷)。产率：70％。
c45i
△ε＝28
△n＝0.096
γ1＝33mpa·s
类似或相似地制备以下物质：
另外的实施例
表1：示例性化合物和测量值
实施例13
c100sma(94)i
△ε＝28
△n＝0.234
γ1＝401mpa·s
根据说明书的本发明的其他实施方案和变型也源自以下权利要求或者源自这些权利要求中的多个的组合。