2-[4-(4-Транс-алкил-3-метилциклогексил)-фенил]5-(4-транс-алкилциклогексил)пиридины в качестве компонентов жидкокристаллического материала и жидкокристаллический материал для электрооптических устройств Советский патент 1992 года по МПК C07D213/06 C09K19/40 

Изобретение относится к органической химии, точнее к новым (4-тра -tc-алкил-З- метилциклогексил)фенил -5-(4-трэнс-алкил циклогексил) пиридинам, обладающим жидкокристаллическими свойствами и предназначенными для использования з качестве компонентов жидкокристаллического материала, а также к жидкокристаллииеским материалам для электрооптических устройств

отображения и переработки информации наружного применения, например, для табло бензоколонок.

Заявленные (4-транс-алкил-3-ме- тилциклогексил)фенил -5-(4-транс-алкилци клогексил) пиридины имеют общую структурную формулу (

CnH2n+1- Xo pK CmH

сн.

2mH

где , 4, , 5.

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

Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Получение (4-транс- алкил-3-метилциклогексил)фенил -5-(4-тра нс-алкилциклогексил) пиридинов.

(4-Транс-пропил-3-метилциклогек сил)фенил -5-(4-транс-бутилциклогексил) пиридин.

1.1.1-Акрилоил-4-(4-транс-пропил-3-ме- тил-циклогексил)бензол.

Смесь 0.13 мол 1-ацетил-4-(4-транс-про- пил-3-метилциклогексил)бензола, 0,13 мол гидрохлорида диметиламина, 0,22 мол па- раформа, 25 мл изопропилового спирта и 0,02 мл соляной кислоты кипятят 8 часов, охлаждают, отгоняют растворитель в вакууме, остаток разбавляют 100 мл абсолютного эфира и фильтруют. Осадок гидрохлорида 1-(3-диметиламинопропионил)-4-(4-транс- пропил-3-метилциклогексил)бензола растворяют в 200 мл воды, подщелачивают 5% водным раствором гидроокиси натрия до рН 8 и экстрагируют хлористым метиленом. Органический слой сушат сульфатом натрия, фильтруют. К полученному раствору 1-(3-диметилами+нопропионил)-4-(4-транс- пропил-3-метилциклогексил)бензола при температуре 10-15° и перемешивании прикапывают 0,15 мол йодометана и оставляют реакционную смесь в темноте на сутки. Выпавший осадой йодметилата 1-{3-диметиламиноп- ропионил)-4-(4-транс-пропил-3-метилциклогек сил)бензола отфильтровывают, промывают хлористым метиленом. Осадок суспендируют в смеси 220 мл НаО и 360 мл хлористого метилена и при интенсивном леремешивании и при комнатной температуре прибавляют в течение 15 минут раствор 6,4 г едкого калия в 60 мл еоды. Через 10-15 минут исчезает осадок. Органический слой отделяют, водный экстрагируют (2 раза по 50 мл) хлористым метиленом. Органические экстракты объединяют: промывают водой, сушат Na2SO i, филы руют через 5Ю2 L 5/40 (h 3 см), добавляют гидрохинон и отгоняют растворитель в сак/уме. Остаток, не перекристаллизовывая, направляют на следующую стадию.

1.2.(4-Транс-пропил-3-г етилцикло- гексил)фенил -5-(4-трэ с-бутилциклогексил) пиридин.

Смешивают при температуре 0°С 0,03 мол 1-акрил оил-4-(4-транс-пропил-3-метил- циклогексил)бензола с 0,03 мол 1- (4- тра нс-бутил цикл ore ксил)этиленил -пипери

дина. Смесь выдерживают при комнатной температуре 2 часа, добавляют 90 мл спирта, 10 мл Н20, 0,14 мол гидрохлорида гидро- ксиламина, 5 мл соляной кислоты и кипятят 8 часов. Отгоняют 2/3 объема растворителя,

остаток разбавляют 150 мл воды и подщелачивают до рН 8 водным раствором соды. Органический слой экстрагируют бензолом, промывают бензольный экстракт водой до нейтральной реакции промывных вод, сушат сульфатом натрия и фильтруют через слой Si02 L 5/40 ( см). Из фильтрата отгоняют растворитель и остаток очищают перекристаллизацией из ацетона и гексана. Аналогично получают другие соединения

формулы . Температуры фазовых переходов и элементный анализ этих соединений представлены в табл.1.

Сравнительные данные по температурам фазовых переходов новых соединений

и известных представлены в табл.2. Из представленных данных видно, что новые соединения имеют значительно более низкие нижние пределы интервалов нематической фазы, чем известные соединения.

П р и м е р 2. Получение жидкокристаллического материала по изобретению

0.2 г (20 мае/

0,16 г (16 мае.%)

С1М

40

0.22 r(2ZMac.%) С5Нп-(н}-(о}-СЫ 0,07 г (7 мас.%)С3Н7-{нХо}-С2Н5

45

0,25 г (25 мае. %)

0,1 г(10мас.

5

помещают в сосуд, нагревают до температуры 100°С, тщательно перемешивают, охлаждают и получают готовый к употреблению ЖКМ с интервалом нематической фазы от(-)25°Сдо79,3°С.

Аналогично получают другие ЖКМ по примерам 3-20. Составы по изобретению, интервалы нематической фазы ЖКМ по примерам 2-20 приведены в табл.3. Там же, для сравнения, приведены составы по известным компонентам, интервалы нематиче- ской фазы ЖКМ, в которых новые соединения заменены на равное количество известных соединений - примеры 2а-20а.

Из представленных в табл.3 сравнительных примеров видно, что всякий раз замена известного соединения на новое соединение, согласно предложенному изобретению, приводит к снижению нижнего предела интервала нематической фазы от (-)10-39°С до -16-41°С. При снижении концентрации новых соединений (5 мас.%) - пример 18 - их влияние на значение нижнего предела интервала нематической фазы становится несущественным. При этом нижние пределы интервалов нематической фазы ЖКМ по примерам 18а и 18 сравнимы и равны соответственно-11, -11°С. При повышении концентрации новых соединений (30 мас.%) - пример 20 - повышается нижний предел интервала нематической фазы. При этом нижние пределы интервалов нематической фазы ЖКМ по примерам 20а и 20 равны соответственно -5, -6°С. Предложенные ЖКМ, кроме низких нижних пределов интервалов нематической фазы, обладают также широкими интервалами нематической фазы, что позволяет с успехом использовать их в электрооптических устройствах широкого назначения.

Таким образом, заявляемые (4- транс-алкил-3-метилциклогексил)фенил -5- (4-транс-алкилциклогексил)пиридины имеют более низкие нижние пределы интервалов нематической фазы, чем известные (4-транс-алкилциклогексил)фенил -5-(4 -транс-алкилциклогексил)пйридины. Изобретение, по сравнению с прототипом, позволяет снизить нижний предел интервалов нематической фазы ЖКМ для электрооптических устройств от (-)10-(-)39°С до (-)16-)- (41°С.

В табл.4 приведены сравнительные электрооптические свойства ЖКМ, включающих известные соединения и новые соединения (ЖКМ по примерам 2 и 2а взяты из табл.3). На снижение нижнего предела интервала нематической фазы ЖКМ не влияет взаимное соотношение между жидкокристаллическими веществами.

Из представленных данных видно, что ЖКМ по прототипу и новый ЖКМ имеют весьма близкие характеристики. Таким образом, преимущество новых ЖКМ заключа- ется в более низких нижних пределах интервалов нематической фазы, а по другим свойствам они не уступают известным ЖКМ. Формула изобретения 1. (4-Транс-алкил-3-метилциклогек- сил)фенил -5-(4-транс-алкилциклогексил) пиридины общей формулы

с„н

nll2n+1

V 2mtl

15

где , 4; п 3.5.

в качестве компонентов жидкокристаллического материала.

2. Жидкокристалический материал для

электрооптических устройств, включающий жидкокристаллические вещества, выбранные из ряда производных бифенила, цикло- гексана, диоксана, пиримидина, пиридина,

алкил(алкокси)фениловых эфиров, алкил(ал- кокси)бензойных кислот и/или транс-цикло- гексанкарбоновых кислот, оснований Шиффа и дикетонов, и вещество, изменяющее интервал нематической фазы, о т л ичающийся тем, что, с целью снижения нижнего предела интервала нематической фазы, в качестве вещества, изменяющего интервал нематической фазы, используют от одного до трех (4-транс-алкил-3-метилциклогексил)фенил -5-(4-транс-алкилци клогексил) пиридина формулы где m 2, 4;

СПН

2П+1

С чН2тИ

,4 п 3, 5,

при следующем соотношении компонентов, мас.%:

(4-Транс-алкил-3-метилциклогексил)фенил -5-(4транс-алкилциклогексил)

пиридины5-30

Жидкокристаллические

веществаОстальное

Сравнительные данные по температурам дазовых переходов новых соединений с известными

Изобретение касается производных пиридина, в частности соединений общей ф-лы I СпН nl 2mi CmH2mti где или 4; или 5, в качестве компонентов жидкокристаллических материалов для электрооптических устройств Цель - создание нового вещества указанного класса, для жидкокристаллического материала с более низким пределом интервала нематической фазы. Синтез ведут реакцией, например, 1-акрилоил-4-(4-транс-пропил-3-метил- цеклогексил)бензолас1- /3-4-транс-бутилциклогексилэтиленил пипе ридином с последующим добавлением спирта, воды, гидрохлорида гидроксилами- на, HCI и кипячением. После отгонки раство- рителя остаток разбавляют водой, подщелачивают и экстрагируют бензолом для выделения целевого продукта, Значения пит, т-ры (°С) перехода: кристалл-смек- тик смектик-нематик, нематик-изотропная жидкость: а) 5 и 2, 70, 145, 248, б) 3 и 4, 47, 181. 259, в) 5 и 4, 54, 200, 257, против (без СНз) г) 5 и 2, 68, 252, 307. Жидкокристаллический материал включает жидкокристаллические вещества, выбранные из ряда: производные бифенила, циклогексана, ди- оксана, пиримидина, пиридина, алкил(ал- кокси)фениловыхэфиров алкил(алкокси)бензойных кислот и/или транс-циклогексанкарбоновых кислот, оснований Шиффа, дикетонов, и от одного до трех веществ ф-лы I (5-30 мас,%) как компонента для снижения пределов интервала не- матической фазы с (-10)-(-39) до (-16)-(-41)С 2 с.п. ф-лы, 4 табл. сл С

N-3

- температура перехода нематик-изотропная жидкость

IN

сн3

14а

/ w v ЛЛЛ

II

C5Htl°A°X2HN )-CN

CsHn-®-%CN

C5Hii4HX°VCN

СЛгффСЫ (Ш11)1°

C3H7Hg C2HJ+- § -OC2H5

(XXXVI) 10 (XXIX) 10

10

(XXXI)10

(XXXII)10

10 (2CCXIV) 10

/ w v ЛЛЛ

(Ш11)1°

10%

(XXXVI) 10 -21-06,6 (XXIX) 10

10

(XXXI)10q

(XXXII)10

14

10 (2CCXIV) 10

XXVI

XXIX

XXX

XXXI

XXXII

XXXIII

XII

XXXIV

10 10 10 10 10 10 10

-27-80,8

Ю О

(XXXVIII) Ь 5 (XXXIX) 5

С5Нц ® С2Нц-@-ОСгН5(хххх) и

I10

III10

-21-99,5

16 I

III

10

10

-28-83,3

.0.1 10

Ч- 3 V.Q

ч- Mr1.1

С.Н,

foKN

-7rll5 v y |Q:

с3н7ХВ -сосКо -оСзН7

XIV

20a LVII LVIII LIX LX XIV

rzzi

ИП.

1 8

(LIX) 10 (LX) 17

23

13

11

6

10

10

10

15

20

-5-110,1

LIX LX

XIV

20

LVII

LVIII

LIX

LX

XIV

с5н„

CHj

CjH.,,,H3

CHj

C5H11- ®: § H -C4HS CHj

10 17

23

13

11

6

10

10

10

15

10

15 13

N3 J

-6-90,8

Oo

rss

N3 OO

Электрооптические свойства ЖКМ

Примечание. -ДП- оптическая анизотропия

ЛЈ- диэлектрическая анизотропия,

Таблица 4