[发明专利]一种含氟氮杂环液晶化合物及其合成方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于液晶材料领域，具体涉及一种含氟氮杂环液晶化合物合成方法与应用。

背景技术

近几十年来，液晶材料领域的快速发展带来了液晶显示行业的大变革，液晶显示器作为重要的信息电子产品，由于其质量轻、体积及功耗小，成为现代显示器的主导产品之一。而含氟类液晶具有黏度低、电阻率高、响应速度较快、介电常数较高等优点，非常适合薄膜场效应晶体管驱动的液晶显示。氟液晶化合物可降低熔点，抑制或消除近晶相，可拓宽向列相温度范围，增大介电常数。含氟液晶具有高的电压保持率，且不随温度变化，是适用于TFT方式的液晶材料。

液晶显示器要求驱动电压低、能耗量小，所以需要使用低阈值电压的液晶材料，而这样的液晶材料必须要求有高的介电各向异性。近年来，人们通过分子设计的方法，在液晶分子中引入多个极性氟原子来改善分子的介电各向异性，所合成的高介电各向异性的液晶单体主要可分为向苯环侧向、末端及桥链引入氟原子，通过增大分子极性，从而有效增大分子的介电各向异性。

液晶从发现到广泛应用于液晶显示器，已经历了一百多年的历程。液晶材料在液晶显示器件的发展过程中起着十分重要的作用，随着液晶显示技术水平的提高，对液晶材料的性能提出了更高的要求。含氟液晶以其良好的性质如黏度低、响应速度快、合适的介电常数等，占据液晶显示材料的重要地位，拥有广阔的发展前景。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种含氟氮杂环液晶化合物。

本发明的另一目的在于提供上述含氟氮杂环液晶化合物的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述含氟氮杂环液晶化合物的用途。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种含氟氮杂环液晶化合物，具有如式I所示的结构：

其中，n为0-10之间的自然数，m为1或2，R₁为H、Cl、F、Br或CN，R₂为H、Cl、F、Br或CN，X为

优选地，n为3或5，R₁＝R₂＝H。

上述的含氟氮杂环液晶化合物的合成方法，包括以下步骤：

(1)取2，2，3，3-四氟-1，4-丁二醇与吡啶以摩尔比1∶(1.5-2.5)混合，加入CH₂Cl₂并搅拌均匀，再加入三氟甲磺酸酐，搅拌反应10小时，反应完毕后得到产物三氟甲磺酸2，2，3，3-四氟-1，4-丁二酯；该过程发生如下反应：

(2)取式V所示的化合物与三氟甲磺酸2，2，3，3-四氟-1，4-丁二酯以摩尔比1∶1混合，加入乙醇溶解，油浴加热回流12小时，反应完毕后得到式III所示的化合物；该过程发生如下反应：

(3)取式III所示的化合物与叔丁醇钠以摩尔比1∶(4-8)混合，加入二甲基亚砜作为溶剂，60-100℃下反应12小时，反应完毕后得到式IV所示的化合物；该过程发生如下反应：

(4)将式II所示的化合物与式III或式IV所示的化合物以摩尔比1∶1混合，再加入N，N′-二环己基碳二亚胺(DCC)和4-二甲氨基吡啶(DMAP)，用三氯甲烷作为溶剂，加热回流12小时，反应完毕后得到如式I所示的含氟氮杂环液晶化合物；该过程发生如下反应：

所述的式II中，n为0-10之间的自然数，n优选3或5；m为1或2。

所述的式III-V中，R₁为H、Cl、F、Br或CN，R₂为H、Cl、F、Br或CN，X为优选地，R₁＝R₂＝H。

步骤(1)所述的三氟甲磺酸酐与2，2，3，3-四氟-1，4-丁二醇的摩尔比为2∶1；

步骤(1)所述反应完毕后，将有机层洗涤、干燥，除去CH₂Cl₂，得到白色粉末状的产物三氟甲磺酸2，2，3，3-四氟-1，4-丁二酯固体；所述的将有机层洗涤是依次用水、饱和食盐水洗涤；所述的干燥是用无水Na₂SO₄干燥；