[发明专利]一种吡喃类含氟化合物、制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及吡喃类化合物及其合成方法，具体涉及一种可用于液晶材料的吡喃类含氟化合物、制备方法以及其在制备液晶组合物材料中的用途。

背景技术

1888年，奥地利植物学家Friedrich Reinitzer发现液晶，此后，液晶的研究与应用迅速发展，尤其是1971年W.Helfrich和M.Schadt一起发现了扭曲向列相液晶场效应之后，使得液晶显示技术得以实现。

液晶显示器有无源矩阵[又称被动矩阵(Passive Matrix，PM)或简单矩阵]和有源矩阵[又称主动矩阵(Active Matrix，AM)]两种驱动方式。有源矩阵液晶显示器根据有源器件的种类可以二端子有源矩阵和三端子有源矩阵两大类。二端有源方式工艺相对简单，但是图像质量比三端有源的差，目前已近淘汰。三端有源矩阵以薄膜场效应晶体管(Thin Film Transistor，TFT)为主。TFT-LCD是有源矩阵液晶显示器的典型代表，其研究最活跃、发展最快、应用增长也最迅速。TFT-LCD已经在手机、台式电脑、笔记本电脑、液晶电视和摄像机等显示设备上都得到了良好的应用。

TFT-LCD，是目前唯一在亮度、对比度、功耗、寿命、体积等综合性能上全面赶上并超过阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)显示器的显示器件，它性能优良、大规模生产特性好，自动化程度高，原材料成本低廉，有很大的发展空间。但是对于目前的TFT显示器而言，存在响应时间慢、电荷保持率低和阈值电压高等问题。

纵观用于TFT显示的液晶材料发展过程可以发现，液晶化合物的开发都是朝着高电荷保持率、高介电各向异性、优低温互溶性的方向发展的，从最初的单氟取代到最后的多氟取代，乃至后来-CF₂O-桥键超多氟取代等液晶化合物，成熟的液晶化合物以稳定的六元芳香环(如苯环)及六元烷基环(如环己环)组成，其端位取代基大多为烷基或烯基。

环己环上含氟的液晶化合物可降低粘度，添加至液晶材料中可提高响应速度，实现快速响应；偶极矩加大，致使其介电各向异性较大，有利于饱和电压的降低。专利WO2012/011375A1、DE4427266A1，JP5058926，US6139773A，US6475595B1公开了双氟环己烷化合物的合成方法。

发明内容

为克服现有用于液晶材料的化合物种类少、性能不易控制等技术缺陷，寻找更多的新型液晶化合物，本发明的目的是提供一种吡喃类含氟化合物，其可以作为高效的液晶材料。

本发明提供的吡喃类含氟化合物，其结构如通式(I)所示：

其中，R₁和R₂独立地选自C₁～C₁₂的烷基或烷氧基、或C₂～C₁₂的烯基；L₁和L₂选自F或H，且L₁和L₂中的一个或两个为F；表示六元环中一个-CH₂-被氧原子取代的1,4-亚环己基。

本发明提供的吡喃类含氟化合物的结构优选如通式(II)所示：

进一步优选地，通式(II)中的R₁和R₂独立地选自C₁～C₇的烷基或烷氧基、或C₂～C₇的烯基。

最优选地，本发明提供的吡喃类含氟化合物包括以下化合物：

本发明还提供了所述吡喃类含氟化合物的制备方法，所述化合物的合成路线如上所示，其中，R₁、R₂和如前述技术方案任一项所定义；化合物(a)中的X代表卤素。优选地，所述X代表氯或溴。

优选地，所述吡喃类化合物的制备方法包括以下步骤：

(1)将化合物(a)制成格氏试剂，然后在氯化铈存在下与化合物(b)反应生成化合物(c)；

(2)化合物(c)在酸催化下脱水形成化合物(d)；

(3)化合物(d)依次进行硼氢化和氧化，得到醇化合物(e)；

(4)将化合物(e)直接进行氟化反应，得单氟取代的化合物(f)，或先将化合物(e)中的羟基氧化成酮基，然后进行氟化反应，得双氟取代的化合物(h)。