一种液晶单体侧向含氟的环己烷噁烷类化合物及其合成方法.pdf

1、(10)授权公告号 CN 102827139 B (45)授权公告日 2014.07.30 CN 102827139 B (21)申请号 201210337051.4 (22)申请日 2012.09.13 C07D 319/06(2006.01) C09K 19/34(2006.01) (73)专利权人 山东盛华电子新材料有限公司 地址 265100 山东省烟台市海阳市碧城工业 园区海发路 1 号 (72)发明人 王作鹏 杜开昌 董兆恒 (54) 发明名称 一种液晶单体侧向含氟的环己烷噁烷类化合 物及其合成方法 (57) 摘要 本 发 明 公 开 了 一 种 液 晶 单 体 侧 向 含 氟 的

2、 环 己 烷 噁 烷 类 化 合 物， 该 化 合 物 结 构 是 ， 式 中 R 为氟、 氯、 H、 C1-C5 的直链烷基、 C1-C5 的直链烷氧 基之一， R 为氟、 氯、 H、 C1-C5 的直链烷基、 C1-C5 的直链烷氧基、 氰基之一， 该类化合物可以单独或 混合用于各种显示形式的液晶显示， 本发明具有 用于液晶显示、 满足 3D 显示技术的需要、 降低液 晶材料的旋转黏度、 提高液晶材料的介电各向异 性系数的特点。 (51)Int.Cl. 审查员 施捷 权利要求书 1 页 说明书 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书1页 说明书3页 (1

3、0)授权公告号 CN 102827139 B CN 102827139 B 1/1 页 2 1. 一种液晶单体侧向含氟的环己烷噁烷类化合物， 该化合物结构如下 ： ， 其特征在于， 该化合物为 5- 对乙基苯基 -2-（4 -（2 ,3 - 二氟 -4 - 乙氧基） 苯 基） 环己基 -1,3- 二噁烷或者 5- 对乙基苯基 -2-（4 -（2 ,3 - 二氟 -4 - 正丁氧基） 苯基） 环己基 -1,3- 二噁烷， 该类化合物用于液晶显示。 权 利 要 求 书 CN 102827139 B 2 1/3 页 3 一种液晶单体侧向含氟的环己烷噁烷类化合物及其合成方 法 技术领域 0001 本发

4、明涉及精细化工技术领域， 尤其是涉及一种液晶单体侧向含氟的环己烷噁烷 类化合物的合成方法， 该种侧向含氟的环己烷噁烷类化合物可以用于液晶显示。 背景技术 0002 液晶显示技术已广泛应用于日常生活中， 其核心材料液晶单体的合成一直是化 学家关注的重点， 目前随着液晶显示技术的更新， 3D 显示技术越来越为人们所关注， 3D 显 示的主流技术类型， 包含了眼镜式 3D 技术以及裸眼式 3D 技术， 其中眼镜式 3D 技术包含色 差式 3D 技术、 偏光式 3D 技术和主动快门式 3D 技术 ； 裸眼式 3D 技术包含视差屏障式 3D 技 术、 柱状透镜式3D技术、 指向光源式3D技术等。 上述各

5、种类型的3D显示技术由于其显示的 原理和方式存在不同的差异， 目前能够用液晶面板实现 3D 显示的主要是偏光式、 主动快门 式、 视差屏障式、 柱状透镜式和指向光源式， 对于面板厂家而言， 无论准备应用的是哪一种 3D 显示方式， 降低液晶的响应时间暨使液晶面板拥有更快的刷新频率也是厂家不断追求的 重要目标。而减少液晶材料的旋转黏度、 增大液晶材料的介电各向异性系数是降低液晶响 应时间的关键。但这与液晶材料的本身结构特性相关， 目前任何单一的液晶材料都不能独 立满足， 只能通过单体混配来满足显示需要， 因此开发低旋转黏度、 高介电各向异性系数的 液晶材料是单体研发者不断探索的领域， 在此领域新

6、的化合物也不断被开发出来。 发明内容 0003 本发明的目的在于改进已有侧向含氟液晶性能的不足， 在分子骨架中引入噁烷结 构， 增加分子的柔性， 以改变分子的相变温度及螺距， 这样既可以保持侧向含氟液晶低粘度 的特点， 同时可以发挥噁烷类液晶相变温度宽、 螺距长的特点， 进而提供一种用于液晶显 示、 满足 3D 显示技术的需要、 降低液晶材料的旋转黏度、 提高液晶材料的介电各向异性系 数的液晶单体侧向含氟的环己烷噁烷类化合物及其合成方法。 0004 本发明的目的是这样实现的， 一种液晶单体侧向含氟的环己烷噁烷类化合物， 其 特点是该化合物结构如下 ： 0005 0006 式中 R 为氟、 氯、

7、 H、 C1-C5 的直链烷基、 C1-C5 的直链烷氧基之一， R 为氟、 氯、 H、 C1-C5 的直链烷基、 C1-C5 的直链烷氧基、 氰基之一， 该类化合物可以单独或混合用于各种 显示形式的液晶显示。 0007 为了实现本发明的目的， 上述液晶单体侧向含氟的环己烷噁烷类化合物使用如下 合成路线 ： 说 明 书 CN 102827139 B 3 2/3 页 4 0008 0009 0010 以结构如所示的 4-（2 ,3 - 二氟 -4 - 烷基） 苯基环己基甲醛和结构如所示 的 2- 对烷基苯基丙二醇为原料， 其中化合物、 中 R、 R 与侧向含氟的环己烷噁烷类化合 物中的 R、 R

8、 相同， 采用对甲苯磺酸做催化剂， 以有机溶剂为反应介质， 在温度 35-200， 反应 2-12h， 得到相应的侧向含氟的环己烷噁烷类化合物， 反应完后， 经水洗 ， 萃取， 重结 晶， 其经纯化 99%， 反应总收率大于 70%。 0011 为了进一步实现本发明的目的， 可以是使用的催化剂对甲苯磺酸的质量是原料化 合物的质量的 1%-20%。 0012 为了进一步实现本发明的目的， 可以是是所述的有机溶剂为甲苯、 二甲苯、 正庚 烷、 正己烷中的一种。 0013 为了进一步实现本发明的目的， 可以是是反应温度为 60-110， 反应时间 3-8h。 0014 本发明在设计化合物结构时， 选

9、择了侧向含氟的苯环、 环己烷和噁烷作为化合物 的主体骨架， 可以增加分子的宽度、 调整分子的热稳定性， 降低液晶分子粘度， 降低阈值电 压， 目的使其可以作为液晶单体使用， 而且此类化合物的合成路线简单易行。 具体实施方式 0015 下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。 0016 实施例 1 ， 一种液晶单体侧向含氟的环己烷噁烷类化合物， 该化合物结构如下 ： 0017 0018 式中 R 为氟、 氯、 H、 C1-C5 的直链烷基、 C1-C5 的直链烷氧基之一， R 为氟、 氯、 H、 C1-C5 的直链烷基、 C1-C5 的直链烷氧基、 氰基之一， 该类化合物可以单独或混合用于各种

10、显示形式的液晶显示， 是使用如下合成路线 ： 0019 0020 0021 以结构如所示的 4-（2 ,3 - 二氟 -4 - 烷基） 苯基环己基甲醛和结构如所示 的 2- 对烷基苯基丙二醇为原料， 其中化合物、 中 R、 R 与侧向含氟的环己烷噁烷类化合 物中的 R、 R 相同， 采用对甲苯磺酸做催化剂， 以有机溶剂为反应介质， 在温度 35-200， 反应 2-12h， 得到相应的侧向含氟的环己烷噁烷类化合物， 反应完后， 经水洗 ， 萃取， 重结 晶， 其经纯化 99%， 反应总收率大于 70%， 使用的催化剂对甲苯磺酸的质量是原料化合 物的质量的 1%-20%， 有机溶剂为甲苯、 二甲

11、苯、 正庚烷、 正己烷中的一种， 最佳反应温度为 60-110、 反应时间 3-8h ； 说 明 书 CN 102827139 B 4 3/3 页 5 0022 本实施例液晶单体侧向含氟的环己烷噁烷类化合物具体为 5- 对乙基苯 基 -2-（4 -（2 ,3 - 二氟 -4 - 乙氧基） 苯基） 环己基 -1,3- 二噁烷， 以 a 表示 ； 0023 向装有机械搅拌、 回流冷凝管、 加料漏斗的 250mL 三口反应烧瓶中依次加入 4-（2 ,3 - 二氟 -4 - 乙氧基） 苯基环己基甲醛 27g， 2- 对乙基苯基丙二醇 20g， 催化剂对 甲苯磺酸 3g， 甲苯 110mL， 开始搅拌加

12、热， 108-110回流反应 3-8h， 取样分析， 根据气相分 析结果确定反应终止， 冷却， 然后向反应液中加入水 50mL， 分液， 水相用甲苯 20mL 萃取， 合 并有机相， 水洗至中性， 用无水硫酸镁 5g 干燥 8h， 过滤， 再用甲苯 10mL 淋洗滤饼两次， 取样 分析确定粗产品品质 （ a） ： 76%， 蒸馏除溶剂后， 纯化， 得产品 （ a） 30.7g， （ a） ： 99.5%， 得率 ： 70.1%。产品质谱结果 ： ES-MS m/z ： 430M+。 0024 实施例 2 ， 一种液晶单体侧向含氟的环己烷噁烷类化合物及其合成方法， 本实施 例液晶单体侧向含氟的环

13、己烷噁烷类化合物具体为 5- 对乙基苯基 -2-（4 -（2 ,3 - 二 氟 -4 - 正丁氧基） 苯基） 环己基 -1,3- 二噁烷， 以 b 表示 ； 0025 向装有机械搅拌、 回流冷凝管、 加料漏斗的 250mL 三口反应烧瓶中依次加入 4-（2 ,3 - 二氟 -4 - 正丁氧基） 苯基环己基甲醛 30g， 2- 对乙基苯基丙二醇 20g， 催化剂 对甲苯磺酸4g， 甲苯110mL， 开始搅拌加热， 108-110回流反应3-8h， 其他条件同实施例1， 纯化 , 得产品 （ b） 33.2g， （ b） ： 99.5%， 得率 ： 71.5%。产品质谱结果 ： ES-MS m/z

14、 ： 458M+。 0026 本发明选择了侧向含氟的苯环、 环己烷和噁烷作为分子骨架， 设计出侧向含氟的 环己烷噁烷类液晶化合物， 并以 4-（2 ,3 - 二氟 -4 - 烷基） 苯基环己基甲醛结构如 所示， 和 2- 对烷基苯基丙二醇结构如所示为原料， 其中化合物、 中 R、 R 与侧向含氟 的环己烷噁烷类化合物中的 R、 R 相同， 采用对甲苯磺酸做催化剂， 以有机溶剂为反应介 质， 在 35-200， 反应 2-12h， 得到相应的侧向含氟的环己烷噁烷类化合物， 对其中的结 构进行了确认， 确定了采用对甲苯磺酸作催化剂与原料化合物的质量比为 1%-20%， 最好 是 1%-10%， 以

15、有机溶剂为反应介质， 有机溶剂最好是甲苯、 二甲苯、 正庚烷、 正己烷等溶剂， 在 35-200反应 2-12h。反应体系温度最好是 60-110， 体系反应时间最好是 3-8h， 得到 相应的侧向含氟的环己烷噁烷类化合物， 经水洗、 萃取、 重结晶， 其经纯化含量大于 99%， 反应总收率大于 70%。 0027 仪器与试剂 0028 北京分析仪器厂 SY25000 型高压液相色谱仪 ( 甲醇为流动相 ,C218 为固定相 , 流 速 1mL/min) ； 日本岛津 LC-10ATvp 型高压液相色谱仪 ( 甲醇 ： 乙腈 2 ： 1， 流速 1mL/min) ； 日本岛津 GC 14C、

16、GC 17A 气相色谱仪 （DB-1 型柱子） ； 1102 型气相色谱仪 （上海分析仪 器厂） ； 美国 HP 公司 HP5989B 型质谱仪 ； Hewlett-Packard HP 5989B 型质谱仪。 0029 对甲苯磺酸， 分析纯 （上海化学试剂采购站） ； 甲苯 , 分析纯 （上海试剂一厂） ； 无水 硫酸镁 , 分析纯 ( 天津市四通化工厂 ) ； 4-（2 ,3 - 二氟 -4 - 乙氧基） 苯基环己基甲醛、 4-（2 ,3 - 二氟 -4 - 正丁氧基） 苯基环己基甲醛和 2- 对乙基苯基丙二醇按公开文献制 备。 0030 本发明不仅仅局限于采用上述的仪器与试剂。 说 明 书 CN 102827139 B 5