2-[4-(4-Транс-алкил-3-метилциклогексил)фенил]-5-алкилпиридины в качестве компонентов жидкокристаллического материала и жидкокристаллический материал для электрооптических устройств Советский патент 1992 года по МПК C07D213/06 C09K19/34 

Изобретение относится к новым (4- транс-алкил-3-метилциклогексил)фенил}-5- алкилпиридинам, обладающим жидкокристаллическими свойствами и предназначенным для использования в качестве компонентов жидкокристаллического материала (ЖКМ), а также к ЖКМ для электрооптических устройств отображения и переработки

информации наружного применения, например, для табло бензоколонок,

(4-транс-Алкил-3-метилцилогексил) фенил -5-алкилпиридииь имеют общую формулу5

п гп«-ф©©- тНгм (Т)

СН3 где n, m - целые числа 2, 3, 5.10

Целью изобретения является изыскание жидкокристаллических производных пиридина, обеспечивающих снижение нижнего предела интервала нематической фазы и материалов с более низким нижним пред- 15 елом интервала нематической фазы.

Пример 1. Получение 2- 4-{4-транс- алкил-3-метилциклогексил)фенил -5-алкил- пиридинов.

(4-транс-Пропил-3-метилцилогекси- 20 л)фенил -5-амилпиридин (la).

1.1.1-Акрилоил-4-(4-транс-пропил-3-ме- тил цилогексил)бензол,

Смесь 0,13 моль 1-ацетил-4-(4-транс- пропил-3--метилциклогексил)бензола, 0,13 25 моль гидрохлорида диметиламина, 0,22 моль параформа, 25 мл изопропилового спирта и 0,02 мл соляной кислоты кипятят 8 ч, охлаждают, отгоняют спирт в вакууме, разбавляют остаток 100 мл абсолютного 30 эфира и фильтруют. Осадок гидрохлорида 1-(3-диметиламинопропиочил)-4-(4-транс- пропил-3-метилциклогексил)бензола растворяют з 200 мл воды, подщелачивают 5 %- ным водным раствором гидроокиси натрия 35 до рН 8 и экстрагируют хлористым метиленом. Органический слой сушат сульфатом натрия, фильтруют. К полученному раствору 1-(3-диметиламинопропионил}-4-(4-транс- пропил-3-метилциклогексил)бензола при 40 10-15°С и перемешивания прикапывают 0,15 моль йодметана и оставляют реакционную смесь в темноте на сутки. Выпавший осадок йодметилата 1-{3 -диметиламиноп- ропионил)-4-(4-транс-пропил-3-метилцикл- 45 огексил)бензола отфильтровывают, промывают хлористым метиленом. Осадок суспен- , дируют в смеси 200 мл воды и 360 мл хлористого метилена и при интенсивном перемешивании при комнатной температуре 50 прибавляют в течение 1В мин раствор 6,4 г едкого калия в 60 мл воды. Через 10-15 мин исчезает осадок. Органический слой отделяют, водный экстрагируют (2 раза по 50 мл) хлористым метиленом. Органические зкс- 55 тракты объединяют, промывают водой до нейтральной реакции промывных вод, сушат сульфатом натрия, фильтруют через спой SiOa (L 5/40, h 3 см), добавляют гидрохинон и отгоняют растворитель в вакууме.

Остаток (не стабильный) не лерекристалли- зовывают и направляют на следующую стадию,

1,2. (4-транс-Пропил-3-метилцикло- гексил)фенил -5-амилпиридин (la).

Смешивают при 0°С 0,03 моль 1-акрило- ип-4-(4-транс-пропил-3-метилциклогексил) бензола с 0,03 моль 1-М-пиперидино-1-геп- теном, Смесь выдерживают при комнатной температуре 2 ч, добавляют 90 мл спирта, 20 мл воды, 0,14 моль гидрохлорида гидрокси- ламинз, 5 мл соляной кислоты и кипятят 8 ч. Отгоняют2/3 объема растворителя, остаток разбавляют 150 мл воды и подщелачивают до рН 8 водным раствором соды. Органический слой экстрагируют бензолом, промы- вают бензольный экстракт водой до нейтральной реакции промывных вод, сушат сульфатом натрия и фильтруют через слой Si02 (L 5/40, h 3 см). Из фильтрата отгоняют растворитель и остаток очищают перекристаллизацией из ацетона и гексана.

Аналогично получают другие соединения формулы (I), выход, температуры фазовых переходов и данные элементного анализа которых приведены в табл. 1.

Сравнительные данные по температурам фазовых переходов новых соединений с известными представлены в табл. 2. Из представленных данных видно, что предлагаемые соединения имеют значительно более низкие нижние пределы интервалов нематической фазы, чем известные соединения. Кроме того, в соединениях отсутствует смектическая фаза, что является очень важным свойством ЖКС при использовании мх в качестве компонентов ЖКМ для наружного применения.

Пример 2. Получение ЖКМ

0,2 г (20 мае. %) СЭН

0,3 г (30 мае. %) C.

0,25 г (25 мас.%) С,Н3 соо-©-ос2Н5

0,15 г (15 мас.%) с6Н)

0,1 г{10мас.%)СзН7 Н -С2Н5

СН3

помещают в сосуд, нагревают до 70°С, тщательно перемешивают, охлаждают и получают готовый к употреблению ЖКМ с интервалом нематической фазы от -25 до 56,3°С.

Аналогично получают другие ЖКМ по примерам 3-10, Предлагаемые составы, интервалы нематической фазы ЖКМ по примерам 2-10 приведены в табл. 3. Там же, для сравнения, приведены составы Ъо извест- ным компонентам, интервалы нематической фазы ЖКМ, в которых предлагаемые соединения заменены на равное количество известных соединений (примеры 2а-10а).

Из табл. 3 видно, что всякий раз замена известного соединения на предлагаемое приводит к снижению нижнего предела интервала нематической фазы от (-8) - (-30) до (-20) - (-43)°С. При снижении концентрации предлагаемых соединений ( 5 мас.% , при- мер 8) их влияние на значение нижнего предела интервала нематической фазы становится несущественным. При этом нижние пределы интервалов нематической фазы ЖКМ по примерам 8 и 8а сравнимы и равны соответственно - 20, -18°С. При повышении концентрации новых соединений (50 мас.%, пример 10)повышается нижний предел интервала нематической фазы. При этом нижние пределы интервалов немати- ческой фазы ЖКМ по примерам 10 и 10а равны соответственно -7, -3°С.

Таким образом (4-транс-алкил-3- метилциклогексил)фенил -5-алкилпириди- ны имеют более низкие нижние пределы интервалов нематической фазы, чем известные 2-{4-{4-транс алкилциклогексил)фенил - 5-алкилпиридины.Предлагаемое

изобретение по сравнению с известным позволяет снизить нижний предел интервалов нематической фазы ЖКМ от (-8) - (-30)°С до (-20) - (-43)°С.

В табл. 4 приведены сравнительные электрооптические свойства ЖКМ (по примерам 2 и 2а, взяты из табл. 3).

Из представленных данных видно, что известный ЖКМ и предлагаемый имеют весьма близкие характеристики, что указывает на их работоспособность в качестве

ЖКМ для твист-эффекта. Таким образом, преимущество предлагаемого ЖКМ заключается в более низких нижних пределах интервалов нематической фазы, а по другим свойствам они не уступают известным ЖКМ. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 1, (4-транс-Алкил-3-метилцилогек- сил)фенил -5-алкилпиридины общей формулы - ЪЦЗХдШ-н.

N

CnH2rui

гл 2гп-И

где п. m - целые числа 2,3,5, в качестве компонентов жидкокристаллического материала.

2. Жидкокристаллический материал для электрооптических устройств, включающий жидкокристаллические вещества, выбранные из классов: производных бифенила, циклогексана, диоксана, пиримидина, пиридина, алкил(алкокси)фениловых эфиров ал- кил(злкокси)бензойных кислот и/или транс-циклоreксанкарбоновых кислот, алкилфениловых эфиров п-(4-транс-ал- килциклогексил)бензойной кислоты, п-(4- транс-алкилциклогексил)фениловых эфиров 4-транс-алкилциклогексанкарбоновой кислоты и вещество, изменяющее интервал нематической фазы, отличающийся тем,что, с целью снижения нижнего предела интервала нематической фазы, в качестве вещества, изменяющего интервал нематической фазы, используют от одного до четырех (4транс-алкил-3-метилкциклогексил)фенил}-5- алкилпиридинов общей формулы

нУЛ5Хс

N

СН3

где n, m - целые числа 2, 3, 5, при следующем соотношении компонентов, мае. %: (4-транс-алкил-3-метилцикло- гексил)фенил -5-алкилпиридины 5,0-50,0; жидкокристаллические вещества - остальное.

CnH2mi

-CmH2m 1

гг

Изобретение касается замещенных пиридина, в частности соединений общей формулы Шр СН3 где п и m 2 или 3, или 5 в качестве компонентов жидкокристаллического материала для электрооптических устройств. Цель - создание новых веществ указанного класса для жидкокристаллических материалов с более низким пределом интервала нематиче- ской фазы. Синтез ведут реакцией, например, 4-акрилоил-4-(4-транс-пропил-3- метилциклогексил)бензола с 1-М-пипериди- но-1-гептеном с последующим добавлением спирта, воды, гидрохлорида, гидроксилами- на, кипячением. После отгонки растворителя остаток разбавляют водой, подщелачивают, экстрагируют бензолом и выделяют целевой продукт из экстракта Значения пит,т-ры(°С)перехода:кристалл - нематик и кристалл - смектик; смектик - нематик, нематик - изотропная жидкость а) 5 и 3, 15, нет. 104; б) 5 и 2, 33, 8, нет, 94,7; в) Зи5, 47, 50,6, 111,1; г) 3 и 2, 62,5, нет, 95,6, против (без СНз); д) 2 и 3, 51,9, 92,7, 155,2. Жидкокристаллический материал для электрооптических устройств включает жидкокристаллические вещества, выбранные из ряда: производных бифенила, цикло- гексана, диоксана, пиримидина, ал- кил(алкокси)фениловыхэфиров алкил(алкокси)бензойных кислот и/или транс-циклогексанкарбоновых кислот, алкилфениловых эфиров п-(4-транс-ал- килциклогексил)бензойной кислоты, п-(4- транс-алкилциклогексил)фениловых эфиров 4-транс-алкилциклогексанкарбоновой кислоты, пиридина, и от 1 до 4-х веществ указанной ф-лы (I) (в количестве 5-50 мае %) как компонента, изменяющего предел интервала нематической фазы, т.е снижающего этот предел с (-8) - (-30)°С до (-20) - (-43)°С в сравнении с известным 2 с п, ф-лы, 4 табл (Л С 2 ю ю 00

Zl «H -OO- gH®91 5нЪо- оКнУнЕэ

u

л

01

51 нгэо- о -ооэХн -с н9э

5г

ОС

нгэо-@-ооэ- -6н||э

Ј 9S-5Zог

Na oMoy-H

tuti

1/49-91-

Г Э0 яе« dawidj I -енан иееИэ1нц

Oi

г1 6Hl 00- H5 -iHID

-® -Лнсэ

91

Јг

й-бг- л

Na- -®-llHso

к ei 5нгэ- э/-@- н)- н э

« 5нгэо- о)-ооэ- н -«н9з

SZ SH«DO- 0 -OOD)-«H 13

оснэ- §и2 - н{з

вЈ

аг

N3- V&V-tHЈ3

«г

danndp

4 эен aeiDOD ип.иээвсц

8l26t Z.l

Пример Известный Состав, нас %

П2одояжение т5б1в2. Предлагаемый состав, мае t

I Интервал нема- I Пример Предлагаемый состав, мае % I Интервал нема

I тич. ,°С I II тич. фаэы,°С

.(.-.- ... ..... .„-.|-..J-....-......--..-.-...---I--........

5«

СЧНг®-СОО- Н)-С3Н78

Ni .

C5H7-{H)-©-j(j -CjH5;о

C H7-fgX g -CsHt1,0

CifHg- -COO- -CjHT в

CSH,,-$H

CH3 CsH,i-((g -C5H7 Ю

а

с5н„Чн)-%см,о

СзН7- Н СгН4Н§ -ОС2Н5,2

C3H7- B) C2H CJH5

С Н9НЗ СОО- Н -С3Н78

С9Н,,Н715

c5H,i- SH§h C H5 5

CsHfXB P-CjH,,ю

С3н74н)

CsH,,7

)-соо- § -осгн,ю

C6H,jXg -COO-©-OC2Hs,5

10 -8-110,1

-15-6i,5

9а

c5H,,XS

-CN

13

СпН

:7HtSH

нСЫ

17

а

СчН ©-СОО-@-ОСгН8|2

C6H,r -OC H913

с5н„- -с9н„,0

Г U .p LI

5 if yAiiA|ij y j 5S

CSHi.,H75

C3H7- - -CtHsID

C6Hir 3VcoO- g -OC2H5 5

1 СцН9- ВН СЫ5-3-П8.3

C5H.( )0

СэНт- с -О-осаНв

П2одояжение т5б1в2. Предлагаемый состав, мае t

Предлагаемый состав, мае % I И

I т

CifHg- -COO- -CjHT в

CSH,,-$H

CH3 CsH,i-((g -C5H7 Ю

-20-72,3

С5н,-)р-сгн5

сн,

CJH7- B 0 -CN

CSH,r(

СцНэ- Н СОО- §ЮСгНз (0 сбН,э-@-СОО- ОС2Н5 ,5

-22-70,3

csH,,- gH6VcN

13

-29-64,

17

С7Н в-@ СЫ

C4Hs- g -COCH -oC,Hsи

сбН,г%О-ос„н8и

,- Г©-свН|,ч

csHt1- EHgw.C|H;,

СНЛN5s

10

свНин®к:о(и§ -осгН5is

C.H94H -%CN5

CsH,,-® -CNto

сэНт В -соо дГоС|Н4 2

-7-106,2

Пример) Известный состав, мас.$

06589CJe S IS50i-2I Интервал йена- I Пример Предлагаемый состав, мае.ISI Интервал . ,°С III тич. ,вС

10а С,)-СгНц-©-С,Н5 Ю

СцНэХВУсОО-ф-С Н.,8

С5Н1Г Н -©$ -С3Н.,,5

С5Ни: нХ | СгН515

CjMBX p-CsH,,15

ff CJ«Sf0

ciH - -COO- -CjHs 10 СцН9- -СОО н)-С,Н7 g

06589CJe S IS50i-2

ciH - -COO- -CjHs 10 СцН9- -СОО н)-С,Н7 g

Таблица 4