CN103476838B - 在末端环结构上具有侧向取代基的聚合性化合物 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题是提供一种具有小的折射率各向异性、在构成聚合性液晶组合物时具有高保存稳定性和高取向性的聚合性化合物以及含有该聚合性化合物的聚合性液晶组合物。进一步,本发明提供通过使该聚合性液晶组合物进行聚合而得到的聚合物以及使用该聚合物的光学各向异性体。本发明提供通式(I)所表示的聚合性化合物,并提供以该化合物为构成材料的聚合性液晶组合物,进一步,提供通过使该聚合性液晶组合物进行聚合而得到的聚合物以及使用该聚合物的光学各向异性体。
Description
技术领域
本发明涉及聚合性化合物、含有该化合物的聚合性液晶组合物和使用了该聚合性组合物的光学各向异性体。
背景技术
聚合性化合物可用于各种膜中。例如,将聚合性化合物以液晶状态排列后,通过聚合,能够制作具有均匀取向的膜。由此制作的膜可以用于液晶显示器所必要的偏光板、相位差板等中。另外,聚合性化合物也可以在具有胆甾结构的膜的制作中使用。在大多数情况下,为了满足所要求的光学特性、聚合速度、溶解性、熔点、玻璃化转变温度、膜的透明性、机械强度、表面硬度、耐热性以及耐光性,可使用由2种以上的聚合性化合物构成的组合物。这时,对于使用的聚合性化合物而言,为了不对其它特性造成不良影响,要求组合物具有良好的物性。特别是,在以具有胆甾结构的膜的制作作为目的的情况下,需要在广泛的温度范围下可以作为向列相或者胆甾相存在、而且具有高的向列相或者胆甾相液晶取向性的聚合性化合物。另外,在工业中使用聚合性液晶组合物时,要求即使长时间保管、成分中的聚合性化合物也不会析出的这样的高保存稳定性。
在将具有该胆甾结构的膜用作显示器等提高亮度的膜时,要求具有雾度值小、无斑点的均匀的胆甾结构。因此,期望开发除了上述特性外,取向性高的聚合性化合物。另外,为了将组合物的折射率各向异性调节至期望的值,不仅使用具有大的折射率各向异性的聚合性化合物,具有小的折射率各向异性的聚合性化合物也有用。然而,以往已知的具有小的折射率各向异性的聚合性化合物,存在保存稳定性降低,含有这些聚合性化合物的组合物在室温下长时间放置会析出结晶这样的问题。另外,由于取向性降低,将组合物涂布在PET上干燥而得到的光学各向异性体存在雾度值变大、或者产生斑点等问题(参照专利文献1~专利文献3)。另一方面,也报道过作为具有高的双轴性指数的液晶材料而使用引入二苯乙炔骨架的聚合性化合物的例子,但由于这些聚合性化合物任一种的折射率各向异性非常大,因此组合物的折射率各向异性也变大(专利文献4)。这里,为了将组合物的折射率各向异性调节至期望的值,有必要添加具有小的折射率各向异性的聚合性化合物,但具有小的折射率各向异性的公知聚合性化合物有如上所述的保存稳定性及取向性不充分等问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-195762号公报
专利文献2:日本特开2008-88291号公报
专利文献3:GB2280445A号公报
专利文献4:EP1786887B1号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明要解决的问题在于提供一种具有小的折射率各向异性、在构成聚合性液晶组合物时具有高保存稳定性和高取向性的聚合性化合物以及含有该聚合性化合物的聚合性液晶组合物。进一步,提供通过使该聚合性液晶组合物进行聚合而得到的聚合物及使用该聚合物的光学各向异性体。
解决问题的手段
本申请发明人等对聚合性化合物中的各种取代基进行研究的结果表明具有特定结构的聚合性化合物能够解决上述问题,由此完成本申请发明。
本申请发明提供通式(I)所表示的聚合性化合物和使用该化合物的聚合性液晶组合物,
(式中,P表示从下述式(P-1)至式(P-15)所表示的聚合性基团中选择的取代基,
S1表示1个-CH2-或不邻接的2个以上-CH2-各自独立地可以被-O-取代的碳原子数1至20的亚烷基或者单键,但存在多个S1时它们可以相同也可以不同;X1表示-O-、-S-、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CH2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CH2-、-CF2CF2-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-OCO-、-CH2CH2-COO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-OCO-、-CH2-COO-、-CY1=CY2-、-C≡C-或者单键(式中,Y1和Y2各自独立地表示氢原子、碳原子数1至12的烷基、氟原子、氯原子或者CN基。),但存在多个X1时它们可以相同也可以不同;n表示0、1、2、3或者4;A1和A2各自独立地表示1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-双环(2,2,2)亚辛基、十氢化萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基、吡啶-2,6-二基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二氧六环-2,5-二基,但这些基团可以为无取代,也可以被氟原子、氯原子、氰基、硝基、碳原子数1至7的烷基、碳原子数1至7的烷氧基或者碳原子数1至7的烷酰基取代,这些烷基、烷氧基或者烷酰基中1个以上的氢原子可以被氟原子或者氯原子取代,存在多个A1时它们可以相同也可以不同;A3表示从下述式(A3-1)至式(A3-8)所表示的基团中选择的基团,
(式中,L1表示1个以上的氢原子可以被氟原子或者氯原子取代的碳原子数1至7的烷基、烷氧基或者烷酰基。),式(A3-1)所表示的基团中1个-CH=或不邻接的2个-CH=可以被-N=取代,式(A3-2)以及式(A3-3)所表示的基团中1个-CH2-或不邻接的2个-CH2-可以被-O-或者-S-所取代,这些式(A3-1)至式(A3-8)所表示的基团为进一步可以被氟原子、氯原子、氰基、硝基、碳原子数1至7的烷基、碳原子数1至7的烷氧基或者碳原子数1至7的烷酰基取代,这些烷基、烷氧基或者烷酰基为1个以上的氢原子可以被氟原子或者氯原子取代,Z1和Z2各自独立地表示-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-CO-NH-、-NH-CO-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CH2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CH2-、-CF2CF2-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-OCO-、-CH2CH2-COO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-OCO-、-CH2-COO-、-CY3=CY4-或者单键(式中,Y3和Y4各自独立地表示氢原子、碳原子数1至12的烷基、氟原子、氯原子或者CN基。),但存在多个Z1时它们可以相同也可以不同;R1表示氟原子、氯原子、CN基或者碳原子数1至12的烷基,但存在于烷基中的1个以上的氢原子可以被氟原子、氯原子、氰基取代,另外,烷基中的1个-CH2-或不邻接的2个以上-CH2-各自独立地可以被-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CH=CF-、-CF=CH-或者-C≡C-取代,m表示0、1、2、3或者4。)。
发明的效果
由于本申请发明的聚合性化合物具有小的折射率各向异性,在构成聚合性液晶组合物时表现高的保存稳定性,因此作为聚合性组合物的构成材料有用。另外,使用包含本申请发明的聚合性化合物的组合物的光学各向异性体由于具有高取向性,因此在光学膜等用途中有用。
具体实施方式
在通式(I)中,P表示从式(P-1)至式(P-15)所表示的聚合性基团,这些聚合性基团通过自由基聚合、自由基加成聚合、阴离子聚合以及阳离子聚合而固化。特别是作为聚合方法在进行紫外线聚合的情况下,优选式(P-1)、式(P-2)、式(P-3)、式(P-4)、式(P-5)、式(P-7)、式(P-11)、式(P-13)或者式(P-15),更优选式(P-1)、式(P-2)、式(P-7)、式(P-11)或者式(P-13)、特别优选式(P-1)或者式(P-2)。
S1表示1个-CH2-或不邻接的2个以上-CH2-各自独立地可以被-O-取代的碳原子数1至20的亚烷基或者单键,但从液晶性以及与其它成分的相溶性的观点考虑,特别优选碳原子数1至8的亚烷基。
X1表示-O-、-S-、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CH2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CH2-、-CF2CF2-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-OCO-、-CH2CH2-COO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-OCO-、-CH2-COO-、-CY1=CY2-、-C≡C-或者单键(式中,Y1和Y2各自独立地表示氢原子、碳原子数1至12的烷基、氟原子、氯原子或者CN基。),优选-O-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-OCO-、-CH2CH2-COO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-OCO-、-CH2-COO-或者单键,特别优选-O-。
n表示0、1、2、3或者4,但优选1或者2,特别优选1。
A1和A2各自独立地表示1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-双环(2,2,2)亚辛基、十氢化萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢化萘-2,6-二基、吡啶-2,6-二基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二氧六环-2,5-二基,但这些基团可以为无取代,也可以被氟原子、氯原子、氰基、硝基、碳原子数1至7的烷基、碳原子数1至7的烷氧基或者碳原子数1至7的烷酰基取代,这些烷基、烷氧基或者烷酰基中1个以上的氢原子可以被氟原子或者氯原子取代,存在多个A1时它们可以相同也可以不同,但优选无取代或者被氟原子或者氯原子、碳原子数1至4的烷基或者碳原子数1至4的烷氧基取代的1,4-亚苯基、无取代或者被氟原子或者氯原子取代的萘-2,6-二基、或者1个-CH2-或者不邻接的2个-CH2-可以被-O-取代的无取代的1,4-亚环己烯基,特别优选无取代或者被氟原子、氯原子、CH3基或者CH2O基取代的1,4-亚苯基、无取代的萘-2,6-二基、或者无取代的1,4-亚环己烯基。
A3表示从下述式(A3-1)至式(A3-8)中选择的基团,
(式中,L1表示1个以上的氢原子可以被氟原子或者氯原子取代的碳原子数1至7的烷基、烷氧基或者烷酰基。),式(A3-1)所表示的基团中1个-CH=或不邻接的2个-CH=可以被-N=取代,式(A3-2)及式(A3-3)所表示的基团中1个-CH2-或不邻接的2个-CH2-可以被-O-或者-S-所取代,这些式(A3-1)至式(A3-8)所表示的基团为进一步可以被氟原子、氯原子、氰基、硝基、碳原子数1至7的烷基、碳原子数1至7的烷氧基或者碳原子数1至7的烷酰基所取代,这些烷基、烷氧基或者烷酰基中1个以上的氢原子可以被氟原子或者氯原子所取代,但优选L1表示碳原子数1至4的烷基或者烷氧基、进一步苯环或者萘环上的氢原子可以被氟原子、氯原子或者碳原子数1至4的烷基或者烷氧基所取代的式(A3-1)或者式(A3-5)所表示的基团,特别优选L1表示CH3基团或者CH3O基团、进一步苯环或者萘环上的氢原子可以被氟原子、氯原子、CH3基团或者CH3O基团所取代的式(A3-1)或者式(A3-5)所表示的基团。
Z1和Z2各自独立地表示-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-CO-NH-、-NH-CO-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CH2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CH2-、-CF2CF2-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-OCO-、-CH2CH2-COO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-OCO-、-CH2-COO-、-CY3=CY4-或者单键(式中,Y3和Y4各自独立地表示氢原子、碳原子数1至12的烷基、氟原子、氯原子或者氰基。),但存在多个Z1时它们可以相同也可以不同,优选-COO-、-OCO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-COO-、-CH2-OCO-或者单键,特别优选-COO-、-OCO-、-CH=CH-COO-、-COO-CH=CH-或者单键。
R1表示氟原子、氯原子、氰基或者碳原子数1至12的烷基,但存在于烷基中的1个以上的氢原子可以被氟原子、氯原子、氰基取代,另外,烷基中的1个-CH2-或不邻接的2个以上-CH2-各自独立地可以被-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CH=CF-、-CF=CH–或者-C≡C-取代,但特别优选碳原子数1至8的烷基,进一步优选为直链状。
m表示0、1、2、3或者4,优选1、2或者3,特别优选1或者2。
作为通式(Ⅰ)所表示的化合物,优选下述式(Ⅰ-1)至式(Ⅰ-15)所代表的化合物。
本申请发明的化合物可以通过以下的制法制造。
(制法1)下述化合物(S6)的制造
通过将具有由保护基PG保护的羟基的羧酸(S1)与苯酚衍生物(S2)缩合而形成酯(S3)。作为保护基PG,只要是在合成过程中能够稳定地保护官能团、且容易脱离的基团就没有特别限制,例如可以使用GREENE’SPROTECTIVE GROUPS IN ORGANIG SY NTHESIS(Fourth Edition),PETERG.M.WUTS,THEODORA W.GREENE共著,A John Wiley&Sons,Inc.,Publication所记载的保护基。关于缩合,例如可以使用硫酸、盐酸、硝酸、乙酸、甲酸、三氟乙酸、对甲苯磺酸等酸催化剂或者N,N′-二环己基碳化二亚胺、N,N′-二异丙基碳化二亚胺、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺盐酸盐等碳化二亚胺系缩合剂而进行。另外,也可以经由光延反应(MitsunobuReaction)、羧酸卤化的方法。接着,例如将通过上述文献所记载的方法使保护基PG脱离而得到的中间体(S4)与羧酸(S5)缩合,可以制造目的物(S6)。
(制法2)下述化合物(S11)的制造
通过将具有由保护基PG保护的羟基的醇(S7)与苯酚衍生物(S8)进行醚化而形成醚(S9)。关于醚化,例如可以通过光延反应而进行。另外,可以设计为使用使甲基磺酰氯或者对甲苯磺酰氯与醇(S7)反应得到的甲磺酸或者对甲苯磺酸、或者代替醇(S7)使用卤化物与苯酚衍生物(S8)进行Williamson醚化反应而形成醚(S9)。接着,将通过使保护基PG脱离而得到的中间体(S10)与羧酸(S5)缩合,可以制造目的物(S11)。
(制法3)下述化合物(S16)的制造
通过将具有由保护基PG保护的羟基的醛(S12)与鏻盐(S13)在碱存在下进行反应而得到乙烯中间体(S14)。接着,将通过使保护基PG脱离而得到的中间体(S15)与羧酸(S5)缩合,可以制造目的物(S16)。
(制法4)下述化合物(S18)的制造
通过将上述乙烯中间体(S15)进行氢化还原而得到乙撑中间体(S17)。接着,与羧酸(S5)缩合,可以制造目的物(S18)。
(制法5)下述化合物(S24)的制造
通过将具有由保护基PG保护的羟基的卤化物(S19)与被保护的丙烯酸酯在钯催化剂下进行反应而得到酯中间体(S20)。接着,将通过仅使酯侧的保护基PG脱离而得到的羧酸中间体(S21)与苯酚衍生物(S2)进行缩合,形成酯中间体(S22)。将通过使保护基PG脱离而得到的中间体(S23)与羧酸(S5)缩合,可以制造目的物(S24)。
(制法6)下述化合物(S29)的制造
通过使上述酯中间体(S20)进行氢化还原而得到酯中间体(S25)。接着,将通过仅使酯侧的保护基PG脱离而得到的羧酸中间体(S26)与苯酚衍生物(S2)进行缩合,形成酯中间体(S27)。将通过使保护基PG脱离而得到的中间体(S28)与羧酸(S5)缩合,可以制造目的物(S29)。
本申请发明的化合物优选用于向列液晶组合物、近晶液晶组合物、手性近晶液晶组合物以及胆甾液晶组合物,特别优选用于胆甾相液晶组合物。在使用了本申请发明的聚合性化合物的液晶组合物中也可以添加本申请发明以外的化合物。
作为与本申请发明的聚合性化合物混合使用的其它聚合性化合物,具体地优选通式(Ⅱ)所表示的化合物,
(式中,R11和R12各自独立地表示与通式(Ⅰ)中的P相同的含义,S11和S12各自独立地表示单键或者碳原子数1~18个的亚烷基,但1个-CH2-或者不邻接的2个以上-CH2-可以被氧原子、-COO-、-OCO-、-OCOO-取代,L11、L12和L13各自独立地表示单键、-O-、-S-、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-OCOOCH2-、-CH2OCOO-、-CO-NR13-、-NR13-CO-、-SCH2-、-CH2S-、-CH=N-、-SCH2-、-CH2S-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-COO-、-CH2-OCO-、-CF2-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-CY11=CY12-或者-C≡C-(式中,R13表示碳原子数1~4的烷基、Y11和Y12各自独立地表示氢原子、碳原子数1至12的烷基、氟原子、氯原子或者氰基。),M11和M12各自独立地表示1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、萘-2,6-二基、四氢化萘-2,6-二基或者1,3-二氧六环-2,5-二基,但M11和M12各自独立地为无取代或者可以被烷基、卤代烷基、烷氧基、卤代烷氧基、卤代基、氰基或者硝基取代,I11表示0、1、2或者3,I11表示2或3时,存在的2个或者3个L12和/或M12优选为可以相同也可以不相同的化合物,L11、L12、L13各自独立地表示单键、-O-、-COO-或者-OCO-,M11和M12各自独立地表示1,4-亚苯基、1,4-亚环己基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、萘-2,6-二基。)。
进一步,通式(Ⅱ)的R11和R12优选丙烯基或者甲基丙烯基。具体地说,优选通式(Ⅲ)所表示的化合物,
(式中,S3和S4各自独立地表示碳原子数2至18的亚烷基、X3和X4各自独立地表示-O-、-COO-、-OCO-或者单键,Z5和Z6各自独立地表示-COO-或者-OCO-,A6、A7和A8各自独立地表示无取代或者被氟原子、氯原子、碳原子数1至4的烷基或者碳原子数1至4的烷氧基取代的1,4-亚苯基。),特别优选下述式(Ⅲ-1)至式(Ⅲ-8)所表示的化合物。
(式中,S3表示与通式(Ⅲ)中的S3相同的含义,S4表示与通式(Ⅲ)中的S4相同的含义。)在上述式(Ⅲ-1)至式(Ⅲ-8)中,更优选为S3和S4各自独立地为碳原子数3至6的亚烷基的化合物。
另外,优选通式(Ⅳ)所表示的化合物,
(式中,S5和S6各自独立地表示碳原子数2至18的亚烷基、X5和X6各自独立地表示-O-、-COO-、-OCO-或者单键,Z7表示-COO-或者-OCO-,A9、A10和A11各自独立地表示无取代的或者被氟原子、氯原子、碳原子数1至4的烷基或者碳原子数1至4的烷氧基所取代的1,4-亚苯基。),特别优选下述式(Ⅳ-1)至式(Ⅳ-8)所表示的化合物。
(式中,S5表示与通式(Ⅳ)中的S5相同的含义,S6表示与通式(Ⅳ)中的S6相同的含义。),在上述式(Ⅳ-1)至(Ⅳ-8)中,从耐热性和耐久性的观点考虑,优选式(Ⅳ-2)、式(Ⅳ-5)、式(Ⅳ-6)、式(Ⅳ-7)以及式(Ⅳ-8)所表示的化合物,更优选式(Ⅳ-2)所表示的化合物,特别优选S5和S6各自独立地为碳原子数3至6的亚烷基的化合物。
此外,作为优选的2官能聚合性化合物可列举下述通式(Ⅴ-1)至式(Ⅴ-4)所表示的化合物。
(式中,S7和S8各自独立地表示碳原子数2至18的亚烷基)在上述式(Ⅴ-1)至式(Ⅴ-4)中,优选(Ⅴ-2)和(Ⅴ-3)所表示的化合物,特别优选S7和S8各自独立地为碳原子数3至6的亚烷基的化合物。
在将本申请发明的化合物用于胆甾液晶组合物中的情况下,聚合性手性化合物的添加量优选为0.1~40质量%。另外,在含有本申请发明的化合物的聚合性液晶组合物中,在不损害该组合物的液晶性的范围内,也可以添加不表现液晶性的聚合性化合物。具体地说,只要是在该技术领域中被认作为高分子形成性单体或者高分子形成性低聚物的化合物则没有特别限制而可以使用。
另外,在含有本申请发明的化合物的聚合性液晶组合物中添加的光聚合引发剂的浓度优选为0.1~10质量%,更优选为0.2~5质量%。作为光聚合引发剂,可以使用安息香醚类、二苯甲酮类、苯乙酮、苯偶酰缩酮类、酰基氧化膦等。
另外,在含有本申请发明的化合物的聚合性液晶组合物中,为了提高其保存稳定性,可以添加稳定剂。作为稳定剂,例如可列举氢醌、氢醌单烷基醚类、叔丁基邻苯二酚类、连苯三酚类、苯硫酚类、硝基化合物类、β-萘胺类、β-萘酚类、亚硝基化合物等。使用稳定剂时的添加量,相对于液晶组合物,优选为0.005~1质量%,更优选为0.02~0.5质量%。
另外,在将含有本申请发明的化合物的聚合性液晶组合物用于膜类、光学元件类、功能性颜料类、药品类、化妆品类、涂层剂类、合成树脂类等用途中的情况下,根据目的可以添加金属、金属络合物、染料、颜料、色素、荧光材料、磷光材料、表面活性剂、流平剂、触变剂、胶凝剂、多糖类、紫外线吸收剂、红外线吸收剂、抗氧化剂、离子交换树脂、氧化钛等金属氧化物等。
可以在各种用途中利用通过使含有本申请发明的化合物的聚合性液晶组合物进行聚合而得到的聚合物。例如将通过使含有本申请发明的化合物的聚合性液晶组合物不取向地进行聚合而得到的聚合物用作光散射板、解偏振板、叠栅条纹防护板(モアレ縞防止板)。另外,通过在取向后进行聚合而得到的聚合物具有光学各向异性而有用。这样的光学各向异性体,例如可以通过将含有本申请发明的化合物的聚合性液晶组合物载附于用布等进行了摩擦处理的基板、形成了有机薄膜的基板或者具有斜向蒸镀了SiO2的取向膜的基板上,夹持在基板间,然后使该聚合性液晶组合物进行聚合而制造。
作为使聚合性液晶组合物载附于基板上时的方法,可以列举旋涂法、压模涂法、挤压涂法、辊涂法、线棒涂法、凹版涂布法、喷涂法、浸渍法、印刷法等。另外,涂布时也可以在聚合性液晶组合物添加有机溶剂。作为有机溶剂,可以使用烃系溶剂、卤化烃系溶剂、醚系溶剂、醇系溶剂、缩酮系溶剂、酯系溶剂、非质子性溶剂等,例如作为烃系溶剂可列举甲苯或者己烷,作为卤化烃系溶剂可列举二氯甲烷,作为醚系溶剂可列举四氢呋喃、乙酰氧基-2-乙氧基乙烷或者丙二醇单甲基醚乙酸酯,作为醇系溶剂可列举甲醇、乙醇或者异丙醇,作为缩酮系溶剂可列举丙酮、甲基乙基酮、环己酮、γ-丁内酯或者N-甲基吡咯烷酮类,作为酯系溶剂可列举乙酸乙酯或者熔纤剂、作为非质子性溶剂可列举二甲基甲酰胺或者乙腈。这些可以单独使用,也可以组合使用,可以考虑到其蒸汽压和聚合性液晶组合物的溶解性而适当选择。作为使添加的有机溶剂挥发的方法,可以使用自然干燥、加热干燥、减压干燥、减压加热干燥。为了进一步提高聚合性液晶材料的涂布性,在基板上设置聚酰亚胺薄膜等中间层、在聚合性液晶材料中添加流平剂也是有效的。在基板上设置聚酰亚胺薄膜等中间层的方法,对用于提高通过使聚合性液晶材料进行聚合而得到的聚合物与基板的密合性有效。
作为除上述以外的取向处理,可列举利用液晶材料的流动取向、利用电场或者磁场。这些取向方法可以单独使用,也可以组合使用。进一步,作为代替摩擦的取向处理方法也可以使用光取向法。作为基板的形状,除了平板以外,作为构成部分也可以具有曲面。构成基板的材料无论是有机材料、无机材料都可以使用。作为成为基板材料的有机材料,可列举聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚芳酯、聚砜、三乙酰纤维素、纤维素、聚醚醚酮等,另外,作为无机材料,例如可列举硅、玻璃、方解石等。
在使含有本申请发明的化合物的聚合性液晶组合物进行聚合时,由于期望迅速地进行聚合,因此优选通过照射紫外线或者电子束等活性能量射线而进行聚合的方法。在使用紫外线的情况下,可以使用偏振光光源也可以使用非偏振光光源。另外,在将液晶组合物夹持于2片基板间的状态下进行聚合的情况下,至少照射面侧的基板必须相对于活性能量射线具有适当的透明性。另外,也可以使用在光照射时使用掩模仅使特定的部分进行聚合后,通过变化电场、磁场或者温度等条件来改变未聚合部分的取向状态,进一步照射活性能量射线而进行聚合这样的方法。另外,照射时的温度优选在使本发明的聚合性液晶组合物的液晶状态得以保持的温度范围内。特别是,在通过光聚合而制造光学各向异性体这样的情况下,从避免诱发不期望的热聚合的意义方面考虑,优选尽可能接近室温的温度,即典型地在25℃下的温度下进行聚合。活性能量射线的强度优选为0.1mW/cm2~2W/cm2。在强度为0.1mW/cm2以下的情况下,为了结束光聚合需要很多时间而使生产率降低,在2W/cm2以上的情况下,存在聚合性液晶化合物或者聚合性液晶组合物变差的危险。
通过聚合得到的该光学各向异性体,以减轻初期的特性变化、实现稳定的特性体现为目的可以实施热处理。热处理的温度优选为50~250℃的范围,热处理时间优选30秒~12小时的范围。
通过这样方法制造的该光学各向异性体可以从基板剥离以单独体使用,也可以不剥离而使用。另外,可以将得到的光学各向异性体进行层压,也可以与在其他基板粘贴而使用。
实施例
下面,列举实施例进一步说明本发明,但本发明不限于这些实施例。另外,在下面的实施例以及比较例的组合物中“%”的意思是“质量%”。
(实施例1)式(Ⅰ-1)所代表的化合物的制造
在具有搅拌装置和温度计的反应容器中加入20.0g(0.11摩尔)的4-乙酰氧基苯甲酸(式(A-1)所表示的化合物)、12.3g(0.10摩尔)的2,4-二甲基苯酚、0.6g(5.0毫摩尔)的N,N-二甲基氨基吡啶(DMAP)、100ml二氯甲烷,一边冷却一边搅拌。一边将反应液的温度保持在15℃以下,一边滴下15.3g(0.12摩尔)的N,N′-二异丙基碳化二亚胺(DIC)。滴下结束后,在室温下搅拌反应5小时。过滤反应液将析出物除去后,将溶剂蒸发掉。将得到的固体物溶解在二氯甲烷中,通过柱层析(提纯剂:硅胶29g,洗脱液:二氯甲烷232ml)提纯后,将溶剂蒸发掉。使用87ml甲醇将得到的固体物分散洗涤后,通过干燥得到26.7g式(A-2)所表示的化合物。
在具有搅拌装置和温度计的反应容器中加入26.7g(0.094摩尔)的式(A-2)所表示的化合物、80ml甲苯、80ml四氢呋喃。一边搅拌,一边滴下8.2g(0.11摩尔)丁胺。滴下结束后,在室温下搅拌一晚。用150ml的5%盐酸进行中和、分液后,用150ml盐溶液将有机层洗涤2次。将溶剂蒸发掉,使用80ml甲醇及80ml水的混合溶剂将得到的油状物质进行重结晶。通过将得到的固体干燥而得到20.9g式(A-3)所表示的化合物。
在具有搅拌装置和温度计的反应容器中加入20.9g(0.086摩尔)式(A-3)所表示的化合物、23.8g(0.095摩尔)的4-(3-丙烯酰氧基-丙氧基)苯甲酸(式(A-4)所表示的化合物)、0.53g(4.3毫摩尔)的N,N-二甲基氨基吡啶、119ml二氯甲烷,一边冷却一边搅拌。一边将反应液的温度保持在15℃以下,一边滴下13.1g(0.10摩尔)的N,N′-二异丙基碳化二亚胺。滴下结束后,在室温下搅拌反应6小时。过滤反应液将析出物除去后,将溶剂蒸发掉。将得到的固体物溶解在二氯甲烷中,通过柱层析(提纯剂:硅胶41g,洗脱液:二氯甲烷328ml)提纯后,将溶剂蒸发掉。使用41ml二氯甲烷和123ml甲醇的混合溶剂将得到的固体物进行2次重结晶后,通过干燥得到33.6g作为目标的式(Ⅰ-1)所表示的化合物。
(式(Ⅰ-1)所表示的化合物的物性值)
1H NMR(CDCl3)δ2.19~2.25(m,5H),2.34(s,3H),4.17(t,2H),4.39(t,2H),5.85(dd,1H),6.14(dd,1H),6.42(dd,1H),6.98~7.08(m,5H),7.36(d,2H),8.16(d,2H),8.29(d,2H)ppm。
13C NMR(CDCl3)δ16.1,20.8,28.5,61.1,64.7,113.1,114.3,121.3,121.6,122.0,127.0,127.5,128.2,129.8,131.0,131.7,131.8,132.4,135.6,147.2,155.2,163.3,164.2,164.3,166.1ppm。
LRMS(EI)m/z474(100)。
(实施例2)式(Ⅰ-2)所代表的化合物的制造
在具有搅拌装置和温度计的反应容器中加入25.1g(0.10摩尔)式(A-3)所表示的化合物、33.3g(0.11摩尔)的4-(6-丙烯酰氧基-己氧基)苯甲酸(式(B-1)所表示的化合物)、0.63g(5.2毫摩尔)的N,N-二甲基氨基吡啶、166ml二氯甲烷,一边冷却一边搅拌。一边将反应液的温度保持在15℃以下,一边滴下15.7g(0.12摩尔)的N,N′-二异丙基碳化二亚胺。滴下结束后,在室温下搅拌反应5小时。过滤反应液将析出物除去后,将溶剂蒸发掉。将得到的固体物溶解在二氯甲烷中,通过柱层析(提纯剂:硅胶53g,洗脱液:二氯甲烷430ml)提纯后,将溶剂蒸发掉。使用53ml二氯甲烷和159ml甲醇的混合溶剂对得到的固体物进行2次重结晶后,通过干燥得到42.8g作为目标的式(Ⅰ-2)所表示的化合物。
(式(Ⅰ-2)所表示的化合物的物性值)
1H NMR(CDCl3)δ1.45~1.57(m,4H),1.73(quin,2H),1.85(quin,2H),2.19(s,3H),2.34(s,3H),4.06(t,2H),4.18(t,2H),5.82(dd,1H),6.12(dd,1H),6.41(dd,1H),6.98~7.08(m,5H),7.36(d,2H),8.16(d,2H),8.29(d,2H)ppm。
13C NMR(CDCl3)δ16.1,20.8,25.6,25.7,28.5,28.9,64.4,68.1,114.3,121.0,121.6,122.0,126.9,127.2,127.5,128.5,129.8,130.5,131.7,131.8,132.4,135.6,147.2,155.2,163.7,164.3,164.3,166.3ppm。
LRMS(EI)m/z516(100)。
(实施例3)式(Ⅰ-3)所表示的化合物的制造
在具有搅拌装置、冷却器以及温度计的反应容器中加入100g(0.53摩尔)6-羟基-2-萘甲酸(式(C-1)所表示的化合物)、300ml乙酸、65.1g(0.64摩尔)乙酸酐、5g硫酸,在60℃下加热反应8小时。一边向反应液中加入1L水进行冷却一边搅拌1小时后,将析出的固体过滤掉。用1L水将得到的固体分散洗涤2次。通过将固体干燥而得到118.7g式(C-2)所表示的化合物。
在具有搅拌装置和温度计的反应容器中加入25.0g(0.11摩尔)式(C-2)所表示的化合物、12.1g(0.099摩尔)的2,4-二甲基苯酚、0.6g(4.9毫摩尔)的N,N-二甲基氨基吡啶、125ml二氯甲烷,一边冷却一边搅拌。一边将反应液的温度保持在15℃以下,一边滴下15.0g(0.12摩尔)N,N′-二异丙基碳化二亚胺。滴下结束后,在室温下搅拌反应5小时。过滤反应液将析出物除去后,将溶剂蒸发掉。将得到的固体物溶解在二氯甲烷中,通过柱层析(提纯剂:硅胶33g,洗脱液:二氯甲烷264ml)提纯后,将溶剂蒸发掉。使用99ml甲醇将得到的固体物进行分散洗涤后,通过干燥得到30.7g式(C-3)所表示的化合物。
在具有搅拌装置和温度计的反应容器中加入30.7g(0.092摩尔)式(C-3)所表示的化合物、92ml甲苯、92ml四氢呋喃。一边搅拌,一边滴下8.1g(0.11摩尔)丁胺。滴下结束后,在室温下搅拌一晚。用150ml的5%盐酸进行中和分液后,用150ml的盐溶液将有机层洗涤2次。将溶剂蒸发掉,使用66ml甲醇及66ml水的混合溶剂将得到的油状物质进行重结晶。通过将得到的固体干燥而得到24.2g式(C-4)所表示的化合物。
在具有搅拌装置和温度计的反应容器中加入24.2g(0.083摩尔)式(C-4)所表示的化合物、22.7g(0.091摩尔)的4-(3-丙烯酰氧基-丙氧基)苯甲酸(式(C-5)所表示的化合物)、0.50g(4.1毫摩尔)的N,N-二甲基氨基吡啶、114ml二氯甲烷,一边冷却一边搅拌。一边将反应液的温度保持在15℃以下,一边滴下12.5g(0.099摩尔)N,N′-二异丙基碳化二亚胺。滴下结束后,在室温下搅拌反应6小时。过滤反应液将析出物除去后,将溶剂蒸发掉。将得到的固体物溶解在二氯甲烷中,通过柱层析(提纯剂:硅胶44g,洗脱液:二氯甲烷352ml)提纯后,将溶剂蒸发掉。使用44ml二氯甲烷和132ml甲醇的混合溶剂将得到的固体物进行2次重结晶后,通过干燥得到36.8g作为目标的式(Ⅰ-3)所表示的化合物。
(式(Ⅰ-3)所表示的化合物的物性值)
1H NMR(CDCl3)δ2.20~2.26(m,5H),2.35(s,3H),4.18(t,2H),4.40(t,2H),5.85(dd,1H),6.14(dd,1H),6.43(dd,1H),7.01(d,2H),7.07(s,2H),7.11(s,1H),7.46(dd,1H),7.77(d,1H),7.93(d,1H),8.06(d,1H),8.20(d,2H),8.24(dd,1H),8.82(d,1H)ppm。
13C NMR(CDCl3)δ16.2,20.8,28.5,61.1,64.7,114.3,118.8,121.6,121.6,122.5,126.2,126.6,127.5,128.1,128.2,129.8,130.4,131.0,131.6,131.8,132.4,135.7,136.4,147.3,150.8,163.2,164.7,165.0,166.1ppm。
LRMS(EI)m/z524(100)。
(实施例4)式(Ⅰ-4)所表示的化合物的制造
在具有搅拌装置和温度计的反应容器中加入25.0g(0.086摩尔)式(C-4)所表示的化合物、27.5g(0.094摩尔)的4-(6-丙烯酰氧基-己氧基)苯甲酸(式(B-1)所表示的化合物)、0.52g(4.3毫摩尔)的N,N-二甲基氨基吡啶、138ml二氯甲烷,一边冷却一边搅拌。一边将反应液的温度保持在15℃以下,一边滴下13.0g(0.10摩尔)N,N′-二异丙基碳化二亚胺。滴下结束后,在室温下搅拌反应8小时。过滤反应液将析出物除去后,将溶剂蒸发掉。将得到的固体物溶解在二氯甲烷中,通过柱层析(提纯剂:硅胶49g,洗脱液:二氯甲烷392ml)提纯后,将溶剂蒸发掉。使用49ml二氯甲烷和147ml甲醇的混合溶剂将得到的固体物进行2次重结晶后,通过干燥得到39.3g作为目标的式(Ⅰ-4)所表示的化合物。
(式(Ⅰ-4)所表示的化合物的物性值)
1H NMR(CDCl3)δ1.45~1.56(m,4H),1.73(quin,2H),1.86(quin,2H),2.23(s,3H),2.35(s,3H),4.07(t,2H),4.19(t,2H),5.82(dd,1H),6.13(dd,1H),6.41(dd,1H),7.00(dd,2H),7.06(s,2H),7.11(s,1H),7.46(dd,1H),7.77(d,1H),7.93(d,1H),8.06(d,1H),8.19(d,2H),8.23(dd,1H),8.81(s,1H)ppm。
13C NMR(CDCl3)δ16.2,20.8,25.7,,25.7,28.5,28.9,64.4,68.1,114.3,118.8,121.2,121.6,122.5,126.2,126.6,127.5,128.1,128.5,129.8,130.4,130.5,131.0,131.6,131.8,132.4,135.7,136.4,147.3,150.9,163.6,164.8,165.0,166.3ppm。
LRMS(EI)m/z566(100)。
(实施例5)式(Ⅰ-7)所表示的化合物的制造
在具有搅拌装置和温度计的反应容器中加入14.1g(0.12摩尔)2,4-二甲基苯酚(式(E-1)所表示的化合物)、40.0g(0.13摩尔)的6-(4-丙烯酰氧基-丁氧基)-2-萘甲酸(式(E-2)所表示的化合物)、0.71g(5.8毫摩尔)的N,N-二甲基氨基吡啶、200ml二氯甲烷,一边冷却一边搅拌。一边将反应液的温度保持在15℃以下,一边滴下17.5g(0.14摩尔)N,N′-二异丙基碳化二亚胺。滴下结束后,在室温下搅拌反应10小时。过滤反应液将析出物除去后,将溶剂蒸发掉。将得到的固体物溶解在二氯甲烷中,通过柱层析(提纯剂:硅胶48g,洗脱液:二氯甲烷384ml)提纯后,将溶剂蒸发掉。使用48ml二氯甲烷及144ml甲醇的混合溶剂将得到的固体物进行2次重结晶后,通过干燥得到41.2g作为目标的式(Ⅰ-7)所表示的化合物。
(式(Ⅰ-7)所表示的化合物的物性值)
1H NMR(CDCl3)δ2.22(s,3H),2.25(quin,2H),2.34(s,3H),4.23(t,2H),4.42(t,2H),5.85(dd,1H),6.15(dd,1H),6.43(dd,1H),7.03~7.09(m,3H),7.22(dd,2H),7.80(d,1H),7.89(d,1H),8.17(dd,1H),8.71(s,1H)ppm。
13C NMR(CDCl3)δ16.2,20.8,28.5,61.3,64.5,106.4,119.9,121.7,124.5,126.2,127.0,127.5,127.9,128.3,129.9,130.9,131.0,131.5,131.7,135.5,137.4,147.4,158.9,165.3,166.1ppm。
LRMS(EI)m/z418(100)。
(实施例6)式(Ⅰ-5)所表示的化合物的制造
除了将实施例3中的2,4-二甲基苯酚换成2,4,5-三甲基苯酚(式(F-2)所表示的化合物)之外,通过同样的合成过程合成式(Ⅰ-5)所表示的化合物。
(式(Ⅰ-5)所表示的化合物的物性值)
1H NMR(CDCl3)δ2.20~2.26(m,7H),2.35(s,3H),4.18(t,2H),4.40(t,2H),5.85(dd,1H),6.14(dd,1H),6.43(dd,1H),7.01(d,2H),7.07(s,2H),7.11(s,1H),7.46(dd,1H),7.77(d,1H),8.06(d,1H),8.20(d,2H),8.24(dd,1H),8.82(d,1H)ppm。
13C NMR(CDCl3)δ16.2,20.8,28.5,61.1,61.5,64.7,114.3,118.8,121.6,121.6,122.5,126.2,126.6,127.5,128.1,128.2,129.8,130.4,131.0,131.8,132.4,135.7,136.4,147.3,150.8,163.2,164.7,165.0,166.1ppm。
LRMS(EI)m/z538(100)。
(实施例7)式(Ⅰ-11)所表示的化合物的制造
在具有搅拌装置和温度计的烧瓶中加入34.6g(0.12摩尔)式(C-4)所表示的化合物、30.0g(0.13摩尔)式(C-2)所表示的化合物、0.72g(5.9毫摩尔)N,N-二甲基氨基吡啶,悬浮在150ml的二氯甲烷中。一边搅拌,一边滴下17.9g(0.14摩尔)N,N′-二异丙基碳化二亚胺。滴下结束后,在室温下搅拌反应10小时。过滤反应液将析出物除去后,将溶剂蒸发掉。将得到的固体物溶解在二氯甲烷中,通过柱层析(提纯剂:硅胶60g,洗脱液:二氯甲烷480ml)提纯后,将溶剂蒸发掉。使用60ml二氯甲烷和180ml甲醇的混合溶剂将得到的固体物进行重结晶后,通过干燥得到52.6g式(G-1)所表示的化合物。
在具有搅拌装置和温度计的反应容器中加入52.6g式(0.10摩尔)(G-1)所表示的化合物、157ml甲苯、157ml四氢呋喃。一边搅拌,一边滴下9.1g(0.12摩尔)丁胺。滴下结束后,在室温下搅拌一晚。用150ml的5%盐酸进行中和分液后,用150ml盐溶液将有机层洗涤2次。将溶剂蒸发掉,通过闪式柱层析(硅胶、二氯甲烷/己烷)来分馏目的物。使用50ml甲醇及50ml水的混合溶剂将得到的化合物进行重结晶。通过将得到的固体干燥而得到14.5g式(G-2)所表示的化合物。
在具有搅拌装置和温度计的反应容器中加入14.5g式(0.031摩尔)(G-2)所表示的化合物、8.61g(0.034摩尔)的4-(3-丙烯酰氧基-丙氧基)苯甲酸(式(C-5)所表示的化合物)、0.19g(1.6毫摩尔)的N,N-二甲基氨基吡啶、43ml二氯甲烷,一边冷却一边搅拌。一边将反应液的温度保持在15℃以下,一边滴下4.74g(0.038摩尔)N,N′-二异丙基碳化二亚胺。滴下结束后,在室温下搅拌反应6小时。过滤反应液将析出物除去后,将溶剂蒸发掉。将得到的固体物溶解在二氯甲烷中,通过柱层析(提纯剂:硅胶22g,洗脱液:二氯甲烷176ml)提纯后,将溶剂蒸发掉。使用22ml二氯甲烷和66ml甲醇的混合溶剂将得到的固体物进行2次重结晶后,通过干燥得到19.6g作为目标的式(Ⅰ-11)所表示的化合物。
(式(Ⅰ-11)所表示的化合物的物性值)
1H NMR(CDCl3)δ2.20~2.26(m,5H),2.35(s,3H),4.18(t,2H),4.40(t,2H),5.86(dd,1H),6.15(dd,1H),6.43(dd,1H),7.01(d,2H),7.09(d,3H),7.49(dd,1H),7.54(dd,1H),7.83(dd,2H),7.97(d,2H),8.10(dd,2H),8.21(d,2H),8.27(dd,2H),8.86(d,2H)ppm。
13C NMR(CDCl3)δ16.2,20.9,28.5,61.1,64.7,114.4,118.9,118.9,121.6,121.7,122.4,122.7,126.2,126.3,126.8,127.6,128.2,128.2,128.3,129.9,130.5,130.6,131.0,131.1,131.2,131.7,131.8,131.9,132.5,135.7,136.5,136.6,147.3,150.8,151.1,163.3,164.7,165.1,165.1,166.1ppm。
LRMS(EI)m/z694(100)。
(实施例8)式(Ⅰ-13)所表示的化合物的制造
在具有搅拌装置、冷却器以及温度计的反应容器中加入50.0g(0.29摩尔)3-氯-4-羟基苯甲酸(式(H-1)所表示的化合物)、150ml乙酸、44.4g(0.44摩尔)乙酸酐、2.5g硫酸,在60℃下加热反应8小时。一边向反应液中加入1L水进行冷却一边搅拌1小时后,将析出的固体过滤掉。用1L水将得到的固体分散洗涤2次。通过将固体干燥而得到59.1g式(H-2)所表示的化合物。
在具有搅拌装置和温度计的反应容器中加入59.1g(0.28摩尔)式(H-2)所表示的化合物、43.1g(0.25摩尔)1,6-二甲基-2-萘酚(式(H-3)所表示的化合物)、3.1g(25毫摩尔)的N,N-二甲基氨基吡啶、250ml二氯甲烷,一边冷却一边搅拌。一边将反应液的温度保持在15℃以下,一边滴下37.9g(0.30摩尔)N,N′-二异丙基碳化二亚胺。滴下结束后,在室温下搅拌反应5小时。过滤反应液将析出物除去后,将溶剂蒸发掉。将得到的固体物溶解在二氯甲烷中,通过柱层析(提纯剂:硅胶90g,洗脱液:二氯甲烷900ml)提纯后,将溶剂蒸发掉。使用180ml甲醇将得到的固体物进行分散洗涤后,通过干燥得到84.8g式(H-4)所表示的化合物。
在具有搅拌装置和温度计的反应容器中加入84.8g式(0.23摩尔)(H-4)所表示的化合物、240ml甲苯、240ml四氢呋喃。一边搅拌,一边滴下25.2g(0.35摩尔)丁胺。滴下结束后,在室温下搅拌一晚。用300ml的5%盐酸进行中和分液后,用300ml盐溶液将有机层洗涤2次。将溶剂蒸发掉,使用150ml甲醇及150ml水的混合溶剂将得到的油状物质进行重结晶。通过将得到的固体干燥而得到61.6g式(H-5)所表示的化合物。
在具有搅拌装置和温度计的反应容器中加入20.0g(0.061摩尔)式(H-5)所表示的化合物、19.7g(0.067摩尔)的4-(6-丙烯酰氧基-己氧基)苯甲酸(式(B-1)所表示的化合物)、0.70g(5.7毫摩尔)的N,N-二甲基氨基吡啶、100ml二氯甲烷,一边冷却一边搅拌。一边将反应液的温度保持在15℃以下,一边滴下9.3g(0.074摩尔)N,N′-二异丙基碳化二亚胺。滴下结束后,在室温下搅拌反应6小时。过滤反应液将析出物除去后,将溶剂蒸发掉。将得到的固体物溶解在二氯甲烷中,通过柱层析(提纯剂:硅胶37g,洗脱液:二氯甲烷370ml)提纯后,将溶剂蒸发掉。使用37ml二氯甲烷和111ml甲醇的混合溶剂将得到的固体物进行2次重结晶后,通过干燥得到29.4g作为目标的式(Ⅰ-13)所表示的化合物。
(式(Ⅰ-13)所表示的化合物的物性值)
1H NMR(CDCl3)δ1.29(m,4H),1.57(quin,2H),1.71(quin,2H),2.46(s,3H),2.65(s,3H),3.94(t,2H),4.15(t,2H),5.80(dd,1H),6.05(dd,1H),6.43(dd,1H),6.83(d,1H),6.92(d,2H),7.15(d,1H),7.24(d,1H),7.43(d,1H),7.39(s,1H),7.57(d,1H),8.03(d,2H),8.09(d,1H),8.22(s,1H)ppm。
13C NMR(CDCl3)δ9.2,21.3,26.3,26.5,30.0,30.6,66.8,72.3,114.1,114.1,114.9,118.0,121.4,122.2,122.7,126.6,126.7,127.4,127.9,128.6,128.6,128.6,128.8,130.3,130.7,130.7,130.9,131.4,132.1,152.6,158.7,164.0,164.0,164.0,165.0ppm。
LRMS(EI)m/z600(100)。
(实施例9)
在具有搅拌装置以及温度计的反应容器中加入20.0g(0.039摩尔)4′-羟基联苯-4-羧酸、15.3g(0.11摩尔)6-氯己醇、160ml乙醇、80ml的10%氢氧化钠水溶液,在78℃下加热搅拌10小时。冷却至室温后,加入10%盐酸进行中和。用乙酸乙酯提取后,通过柱层析和重结晶进行提纯,从而得到14.6g(0.046摩尔)式(J-2)所表示的化合物。
在具有搅拌装置和迪安-斯达克(Dean-Stark)装置的烧瓶中加入14.6g(0.046摩尔)式(J-2)所表示的化合物、7.56g(0.070摩尔)3-氯丙酸、0.88g(4.6毫摩尔)对甲苯磺酸一水合物、200ml甲苯,一边除去适量水一边加热回流6小时。冷却至室温后,用乙酸乙酯提取,通过柱层析和重结晶进行提纯,从而得到11.3g(0.028摩尔)式(J-3)所表示的化合物。
在具有搅拌装置和温度计的反应容器中加入11.3g(0.028摩尔)式(J-3)所表示的化合物、5.67g(0.056摩尔)三乙基胺、110ml四氢呋喃。在66℃下加热10小时后,放置冷却至室温用并盐酸中和。通过柱层析和重结晶进行提纯,从而得到7.22g(0.020摩尔)式(J-4)所表示的化合物。
在具有搅拌装置和温度计的反应容器中加入7.22g(0.020摩尔)4′-(6-丙烯酰氧基-己氧基)-4-联苯羧酸(式(J-4)所表示的化合物)、2.39g(0.20摩尔)的2,4-二甲基苯酚(式(E-1)所表示的化合物)、0.24g(1.9毫摩尔)的N,N-二甲基氨基吡啶、50ml二氯甲烷,一边冷却一边搅拌。一边将反应液的温度保持在15℃以下,一边滴下2.97g(0.024摩尔)N,N′-二异丙基碳化二亚胺。滴下结束后,在室温下搅拌反应7小时。过滤反应液将析出物除去后,将溶剂蒸发掉。将得到的固体物溶解在二氯甲烷中,通过柱层析(提纯剂:硅胶20g,洗脱液:二氯甲烷200ml)提纯后,将溶剂蒸发掉。使用10ml二氯甲烷和100ml甲醇的混合溶剂将得到的固体物进行2次重结晶后,通过干燥得到5.2g作为目标的式(Ⅰ-14)所表示的化合物。
(式(Ⅰ-14)所表示的化合物的物性值)
1H NMR(CDCl3)δ1.44-1.56(m,4H),1.73(quin,7.3Hz,2H),1.84(quin,7.3Hz,2H),2.21(s,3H),2.34(s,3H),4.02(t,6.5Hz,2H),4.18(t,6.5Hz,2H),5.82(dd,1.4,10.4Hz,1H),6.13(dd,10.4,17.4Hz,1H),6.41(dd,1.6,17.3Hz,1H),6.98-7.09(m,5H),7.59(d,8.9Hz,2H),7.69(d,8.9Hz,2H),8.25(d,11Hz,2H)ppm。
13C NMR(CDCl3)δ16.2,20.9,25.7,25.7,28.6,29.1,64.5,67.9,114.9,121.7,126.6,127.5,128.4,128.6,129.9,130.6,130.6,130.7,131.8,132.1,135.6,145.9,147.3,159.4,165.0,166.3ppm。
LRMS(EI)m/z472(100)。
(实施例10~14、比较例1~5)
将实施例1至实施例5所记载的本申请发明的化合物(Ⅰ-1)至化合物(Ⅰ-4)、化合物(Ⅰ-7)、化合物(Ⅰ-9)、EP1786887B1号公报记载的比较化合物1、比较化合物2以及GB2280445A号公报记载的比较化合物3的物性值记载在下述表1中。
[表1]
由于本申请发明的化合物(Ⅰ-1)至化合物(Ⅰ-4)以及化合物(Ⅰ-9)中的任一种在宽温度范围中均表现向列液晶相,因此期待通过添加到组合物中而使组合物的液晶相达到稳定化的效果。另外,可知化合物(Ⅰ-1)至化合物(Ⅰ-4)、化合物(Ⅰ-7)以及化合物(Ⅰ-9)与比较化合物2相比具有小的折射率各向异性。
为了评价该化合物的保存稳定性,相对于由化合物(Ⅵ)(30%)、化合物(Ⅶ)(30%)、化合物(Ⅷ)(30%)以及化合物(Ⅸ)(10%)构成的母体液晶,分别调制从10%至60%以每5%的增量添加该化合物的聚合性液晶组合物。将调制的聚合性液晶组合物在25℃下放置10小时后,将不发生结晶析出的该化合物的最大添加浓度记载在上述表1中。可知本申请发明的化合物(Ⅰ-1)至化合物(Ⅰ-3)、化合物(Ⅰ-7)以及化合物(Ⅰ-9)中任一种与比较化合物1以及比较化合物3相比,不发生结晶析出的最大添加浓度较高,表现高的保存稳定性。另外,可知本申请发明的化合物(Ⅰ-4)与比较化合物2表现同等的高保存稳定性。
将包含本申请发明的化合物(Ⅰ-1)至化合物(Ⅰ-4)和化合物(Ⅰ-7)、以及比较化合物1至比较化合物3的聚合性液晶组合物按照下述表2进行调整。
[表2]
[表3]
(实施例15~19、比较例6~10)
接着,向作为本申请组合物的实施例10至实施例14以及作为比较组合物的比较例1至比较例5的各自的98%聚合性液晶组合物中添加2%光聚合引发剂IRGACURE907(汽巴精化公司制)后溶解在环己酮中,旋涂在附有聚酰亚胺的玻璃上,使用高压水银灯对其照射120秒钟的4mW/cm2紫外线,得到作为本申请聚合物的实施例15至实施例19以及作为比较聚合物的比较例6至比较例10。对得到的聚合物的雾度值和外观进行评价。雾度值由下述式表示
雾度值(%)=Td/Tt×100
(式中,Td表示扩散透过率、Tt表示总光线透过率。),测定中使用雾度值测定装置(日本电色工业株式会社制NHD2000),对基板上5个位置进行测定,取其平均值。另外,通过目视如果聚合物上没有斑点等且整体均匀则记为◎,能看到斑点的情况记为△。
在含有本申请发明的化合物(Ⅰ-1)至化合物(Ⅰ-4)、化合物(Ⅰ-7)以及化合物(Ⅰ-9)的实施例15至实施例19中,均得到雾度值小、另外也没有产生斑点的均匀的聚合物。另一方面,在含有比较化合物1以及比较化合物3的比较例6和比较例8中,得到雾度值大、另外在聚合物上产生白色条纹斑点的不均匀的聚合物。在含有比较化合物2的比较例7中,雾度值小且没看到斑点,但如上述表3所示比较例2的折射率各向异性大、为0.180。
由此可知,本申请发明化合物的任一种与具有相同折射率各向异性的比较化合物1以及比较化合物3相比保存稳定性高,另外形成聚合物时由于雾度值低、也没有斑点因此具有高取向性。另外可知,相对于折射率各向异性大的比较化合物2,与通过添加比较化合物1和3来调整折射率各向异性的情况(比较例4和5)相比,在形成聚合物时(比较例9和10)由于雾度值低、也没有斑点因此具有高取向性。
[表4]
外观:◎良好;△有几个斑点;×很多斑点
Claims (8)
1.一种通式(I)所表示的聚合性化合物,
式中,P表示从下述式(P-1)至式(P-2)所表示的聚合性基团中选择的取代基,
S1表示1个-CH2-或不邻接的2个以上-CH2-各自独立地可以被-O-取代的碳原子数1至20的亚烷基或者单键,但存在多个S1时它们可以相同也可以不同;X1表示-O-、-OCH2-、-CH2O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-CH2CH2-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-COO-、-CH2-OCO-、-C≡C-或者单键,但存在多个X1时它们可以相同也可以不同;n表示0、1、2、3或者4;A1和A2各自独立地表示1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、1,4-亚环己基、吡啶-2,6-二基、嘧啶-2,5-二基,但这些基团可以为无取代,也可以被氟原子、氯原子、氰基、硝基、碳原子数1至7的烷基、碳原子数1至7的烷氧基或者碳原子数1至7的烷酰基取代,这些烷基、烷氧基或者烷酰基中1个以上的氢原子可以被氟原子或者氯原子取代,存在多个A1时它们可以相同也可以不同;A3表示从下述式(A3-1)至式(A3-8)所表示的基团中选择的基团,
式中,L1表示1个以上的氢原子可以被氟原子或者氯原子取代的碳原子数1至7的烷基、烷氧基或者烷酰基;式(A3-1)所表示的基团中1个-CH=或不邻接的2个-CH=可以被-N=所取代,式(A3-2)及式(A3-3)所表示的基团中1个-CH2-或不邻接的2个-CH2-可以被-O-所取代,这些式(A3-1)至式(A3-8)所表示的基团中进一步苯环或者萘环上的氢原子可以被氟原子、氯原子、氰基、硝基或者1个以上的氢原子可以被氟原子或者氯原子取代的碳原子数1至7的烷基、烷氧基或者烷酰基取代;Z1表示-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CH2CH2-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-COO-、-CH2-OCO-、或者单键,Z2表示-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CH2CH2-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-COO-、或者-CH2-OCO-,但存在多个Z1时它们可以相同也可以不同;R1表示氟原子、氯原子、氰基或者碳原子数1至12的烷基,但存在于烷基中的1个以上的氢原子可以被氟原子、氯原子、氰基取代,另外,烷基中的1个-CH2-或不邻接的2个以上-CH2-各自独立地可以被-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-O-CO-O-、-CH=CH-、或者-C≡C-取代;m表示0、1、2、3或者4。
2.根据权利要求1所述的聚合性化合物,其中,通式(Ⅰ)中的A3由式(A3-1)或式(A3-5)表示,式(A3-1)或式(A3-5)中L1表示碳原子数1至4的烷基或者烷氧基,进一步苯环或者萘环上的氢原子可以被氟原子、氯原子或者碳原子数1至4的烷基或者烷氧基所取代。
3.根据权利要求1或2所述的聚合性化合物,其中,通式(Ⅰ)中的A3由式(A3-1)或式(A3-5)表示,式(A3-1)或式(A3-5)中L1表示CH3基团或者CH3O基团,进一步苯环或者萘环上的氢原子可以被氟原子、氯原子、CH3基团或者CH3O基团取代。
4.根据权利要求1或2所述的聚合性化合物,其中,通式(Ⅰ)中的Z1和Z2各自独立地表示-COO-、-OCO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-COO-CH2CH2-、-OCO-CH2CH2-、-CH2CH2-COO-、-CH2CH2-OCO-、-COO-CH2-、-OCO-CH2-、-CH2-COO-或者-CH2-OCO-。
5.根据权利要求1或2所述的聚合性化合物,其中,m表示1、2、3或者4。
6.一种聚合性液晶组合物,其含有权利要求1至5中任一项所述的聚合性化合物。
7.一种聚合物,其通过使权利要求6所述的聚合性液晶组合物进行聚合而得到。
8.一种使用权利要求7所述的聚合物的光学各向异性体。
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