Жидкокристаллические нематические вещества Советский патент 1976 года по МПК C07C69/78 

(54) ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ НЕМАТИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА

1

Изобретение относится к новым веществам, которые могут найти применение в электрооптических устройствах для модуляции проходящего или падающего света, для воспроизведения цифр, знаков и изображений, а также в качестве стационарной фазы в газовой хроматографии.

Применяемые до сих лор нематические вещества, например анилы, азо- и азоксисоединения, обладают различными существенными недостатками, в частности имеют мешающую собственную окраску; химически мало устойчивы к воздействию воздуха, тепла, влаги, ультрафиолетового облучения и электрических полей; имеют слишком узкую область существования нематической фазы; имеют слабо выраженный эффект динамического рассеяния, а вследствие этого недостаточную контрастность электрооптических ячеек.

Известны жидкокристаллические нематические вещества - п-фениловые эфиры гидрохинона, которые лишены указанных недостатков: бесцветны, химически стабильны и имеют широкую область существования нематической фазы. Однако они высокоплавки, температуры перехода в нематическую фазу (т. пл.) 130 215°С и выше, что затрудняет их практическое использование.

Предлагаются новые жидкокристаллические нематические вещества общей формулы

Rg Ш

RI и Rs обозначают СпНзп-ы, С„Н2п-цО, СпП27г+1СОО, С„Н2п-цОСОО при -10;

Кз обозначают С1, Вг, СНз, С2Н5, СНзСО, СНзООС, отличающиеся гораздо более низкими температурами плавления, лежащими в интервале 44-120°С, и еще более широким температурным интервалом существования нематического состояния. Это достигается наличием О-за.местителя в центральном фенольном кольце

молекулы нематического вещества.

Вещества общей формулы I получают путем ацилирования в пиридине двойным молярным количеством соответствующего бензоилхлорида.

Соединения с одинаковыми боковыми группами формулы I получают взаимодействием 4-замещенного бензоилхлорида с 2-замещенным гидрохиноном.

Таблица I

Соединения формулы I с неодинаковыми боковыми группами () могут -быть оолучены разными способами:

взаимодействием моно-4-замещенного бензоил-2-замещ,енного гидрохинона с 4-замещенным бензоилхлоридом;

одновременной этерификацией обеих гидроксильных групп двузамещенного гидрохинона и двумя или более различно четырехзамещенными бензоилхлоридами до смеси всех возможных изомеров двузамещенного гидрохинондиэфира; бензоилхлориды могут вводиться в одинаковых или различных количественных соотношениях друг относительно друга.

Вещества и смеси по изобретению могут быть смешаны друг с другом и с другими жид кокристалличеОКИ1М1И соединениями, например4-н-пентилоК|Сибензоил-4-«-Октило1КС.ифенолом, 4-метокси-4-кат1ролоксиазобензолом, а также нежидкокристалличеакими соединениями, например дифенилом, азобензолом, рктадеканолом, метилоранжем. Путем изготовления таких смесей точки плавления могут быть снижены еще дальше.

Вещества согласно изобретению пригодны

в нематическом состоянии для применения з качестве стационарной фазы для газохрЪмптографии. Так, например, возможно разделение смеси изомеров таких замещенных бензолов, как ж-ксилол и м-ксилол.

Предлагаемые вещества бесцветны, устойчивы против химических воздействий воды или воздуха, а также против воздействия света, устойчивы при работе до температур выше 150°С, а также -против электрических постоянных и переменных полей. Температуры плавления их относительно низки, а также сравнительно высоки температуры сохранения прозрачности, за счет чего получается большая область существования нематических свойств.

Чистые и смешанные вещества имеют ярко выраженный динамический эффект рассеяния и позволяют поэтому изготовлять очень контрастные электрооптические элементы.

Пример 1. Получение соединения с одинаковыми боковыми группами (R R2).

Для получения соединений по изобретению 0,02 моля четырехзамещенного беизоилхлорида растворяют в 20 мл сухого пиридина и при помещивании и охлаждении льдом раствор по каплям добавляют к 0,01 молю соответствующего гидрохинона в 50 мл сухого пиридина. Смесь оста1вляют на ночь при комнатйой температуре, затем нагревают в течение 5 мин на водяной бане и после охлаждения вливают в смесь концентрированной соляной кислоты со льдом. Остаток отсасывают, промывают разведенной соляной кислотой и водой и перекристаллизовывают. В качестве растворителя пригодны, например, этиловый спирт или н-гексан. Выход 60-70% от теоретического.

Пример 2. Получение соединений с неодинаковыми боковыми группами ().

По 0,01 моля 4-н-пропилбензоилхлорида и

4-н-гексилбензоилхлорида растворяют в 10 мл

сухого пиридина и при охлаждении льдом и

помещивании добавляют к 0,01 молю этилгидрохинона и 50 мл сухого пиридина. После продолжительного стояния и короткого нагрева до 50°С раствор после охлаждения выливают в смесь концентрированной соляной кислоты со льдом, причем желаемое соединение выделяют в нематическом состоянии. Соединение плавится при температурах от -10 до с образованием нематической жидкости, которая допускает многочасовое переохлаждение до -80°С. Между -f70 и -f80°C смесь превращается в изотропную жидкость. Смесь в иематическом состоянии имеет очень хороший динамический эффект рассеяния с контрастностью 6:1 (азоксианизол имеет контрастиость 4:1).

Пример 3. В табл. 1 приведены температуры плавления и температуры прозрачности нематических веществ по изобретению общей формулы I.

П р и мер 4. Примеры смесей веществ по изобретению приведены в табл. 2.

Таблица 2

Таблица 3