CN112334441B - 聚合性极性化合物、液晶组合物及液晶显示元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种化学稳定性高、使液晶分子取向的能力高、在液晶组合物中的溶解度高，且液晶显示元件的电压保持率大的聚合性极性化合物、液晶组合物及液晶显示元件。一种聚合性化合物，其由式(1)表示。

Description

聚合性极性化合物、液晶组合物及液晶显示元件
技术领域
本发明涉及一种聚合性极性化合物、液晶组合物及液晶显示元件。更详细而言，本发明涉及一种兼具两个甲基丙烯酰氧基等聚合性基与经-OH基等极性基取代的丙酰氧基等聚合性基的化合物、包含所述化合物且介电各向异性为正或负的液晶组合物及包含所述组合物或其一部分硬化物的液晶显示元件。
背景技术
若基于液晶分子的运行模式而对液晶显示元件进行分类，则可分类为相变(phasechange，PC)、扭转向列(twisted nematic，TN)、超扭转向列(super twisted nematic，STN)、电控双折射(electrically controlled birefringence，ECB)、光学补偿弯曲(optically compensated bend，OCB)、共面切换(in-plane switching，IPS)、垂直取向(vertical alignment，VA)、边缘场切换(fringe field switching，FFS)、电场感应光反应取向(field-induced photo-reactive alignment，FPA)等模式。另外，若基于元件的驱动方式，则可分类为无源矩阵(passive matrix，PM)与有源矩阵(active matrix，AM)。PM被分类为静态式(static)、多路复用式(multiplex)等，AM被分类为薄膜晶体管(thin filmtransistor，TFT)、金属-绝缘体-金属(metal insulator metal，MIM)等。进而，TFT可分类为非晶硅(amorphous silicon)及多晶硅(polycrystal silicon)。后者根据制造步骤而分类为高温型与低温型。若进行基于光源的分类，则可分类为利用自然光的反射型、利用背光的透过型以及利用自然光与背光这两者的半透过型。
具有向列相的液晶组合物具有适当的特性。通过提高所述组合物的特性，可获得具有良好特性的AM元件。将所述组合物的特性与AM元件的特性的关联归纳于下述表1中。
表1.组合物与AM元件的特性
1)可缩短在液晶显示元件中注入组合物的时间
基于市售的AM元件来对所述组合物的特性进一步进行说明。向列相的温度范围(呈现向列相的温度范围)与元件可使用的温度范围相关联。向列相的优选的上限温度为约70℃以上，而且向列相的优选的下限温度为约-10℃以下。
所述组合物的粘度与元件的响应时间相关联。为了以元件显示动态图像，优选为响应时间短。理想为短于1毫秒的响应时间。因此，优选为所述组合物的粘度低，进而，更优选为即便在低温下，所述组合物的粘度也低。
所述组合物的光学各向异性与元件的对比度相关联。根据元件的模式，需要光学各向异性大或光学各向异性小，即光学各向异性适当。组合物的光学各向异性(Δn)与元件的单元间隙(d)的积(Δn×d)被设计成使对比度成为最大。积的适当值依存于运行模式的种类。在TN等模式的元件中，所述值为约0.45μm。在VA模式的元件中，所述值为约0.30μm至约0.40μm的范围，在IPS模式或FFS模式的元件中，所述值为约0.20μm至约0.30μm的范围。这些情况下，对单元间隙小的元件而言优选为具有大的光学各向异性的组合物。
所述组合物的介电各向异性大有助于元件的阈电压低、消耗电力小与对比度大。因此，优选为正或负的介电各向异性大。组合物的比电阻大有助于元件的电压保持率大与对比度大。因此，优选为在初始阶段中不仅在室温下，而且在接近向列相的上限温度的温度下比电阻也大的组合物。优选为在长时间使用后，不仅在室温下而且在接近向列相的上限温度的温度下比电阻也大的组合物。
组合物对紫外线及热的稳定性与元件的寿命相关联。在所述稳定性高时，元件的寿命长。此种特性对于液晶投影仪、液晶电视等中所使用的AM元件而言优选。
在聚合物稳定取向(polymer sustained alignment，PSA)型的液晶显示元件中，使用含有聚合物的液晶组合物。首先，将添加有少量聚合性化合物的组合物注入至元件中。此处，通常使用具有多个聚合性基的聚合性化合物。继而，一边对夹持所述元件的基板之间施加电压，一边对组合物照射紫外线。聚合性化合物进行聚合而在组合物中生成聚合物的网状结构。当使用所述组合物时，可通过聚合物来控制液晶分子的取向，因此元件的响应时间缩短，图像的残像得以改善。具有TN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、FPA等模式的元件可期待聚合物的此种效果。
在通用的液晶显示元件中，液晶分子的垂直取向是通过聚酰亚胺取向膜来实现。另一方面，作为不具有取向膜的液晶显示元件，提出有将极性化合物添加至液晶组合物中，而使液晶分子取向的模式。首先，将添加有少量极性化合物及少量聚合性化合物的组合物注入至元件中。作为所述聚合性化合物，通常使用具有多个聚合性基的聚合性化合物。此处，通过极性化合物的作用而液晶分子进行取向。继而，一边对夹持所述元件的基板之间施加电压，一边对组合物照射紫外线。此处，聚合性化合物进行聚合，并使液晶分子的取向稳定化。若使用所述组合物，则可通过极性化合物及聚合物来控制液晶分子的取向，因此元件的响应时间缩短，图像的残像得以改善。进而，在不具有取向膜的元件中，不需要形成取向膜的步骤。由于不存在取向膜，故不存在元件的电阻因取向膜与组合物的相互作用而降低的情况。具有TN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、FPA等模式的元件可期待利用极性化合物与聚合物的组合的此种效果。
迄今为止，在不具有取向膜的液晶显示元件中，作为兼具极性化合物的作用与聚合性化合物的作用的化合物，合成了具有聚合性的极性化合物(例如，专利文献1、专利文献2、及专利文献3)。在专利文献1中，记载了兼具甲基丙烯酰氧基与经-OH取代的聚合性基的聚合性化合物(S-1)及聚合性化合物(S-2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2017/209161号
专利文献2：国际公开第2017/047177号
专利文献3：国际公开第2016/129490号
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的第一课题为提供一种化合物，其满足化学稳定性高、使液晶分子取向的能力高、由紫外线照射所引起的聚合反应性高、在液晶组合物中的溶解度高的至少一种，而且用于液晶显示元件的情况下的电压保持率大。第二课题为提供一种液晶组合物，其包含所述化合物，而且满足向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、粘度低、光学各向异性适当、正或负的介电各向异性大、比电阻大、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高、弹性常数大等特性的至少一种。第三课题为提供一种液晶显示元件，其具有可使用元件的温度范围广、响应时间短、透过率高、电压保持率大、阈电压低、对比度大、寿命长、垂直取向性良好等特性的至少一种。
解决问题的技术手段
本发明涉及一种式(1)所表示的化合物、包含所述化合物的液晶组合物及包含所述组合物和/或所述组合物的至少一部分进行聚合而成的聚合物的液晶显示元件。
式(1)中，
R1为氢或碳数1至15的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-或-S-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
环A1及环A2独立地为1,2-亚环丙基、1,3-亚环丁基、1,3-亚环戊基、1,4-亚环己基、1,4-亚环庚基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、十氢萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至10的烷基、碳数2至10的烯基、碳数1至9的烷氧基、或碳数2至9的烯氧基取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
a为0、1、2、3、或4；
Z1独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
Sp1、Sp2、Sp3、及Sp4独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
M1、M2、M3、M4、M5、及M6独立地为氢、氟、氯、碳数1至5的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至5的烷基；
R2及R3独立地为氢或碳数1至10的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
R4为选自式(1-a)、式(1-b)、及式(1-c)所表示的基中的基；
式(1-a)、式(1-b)、及式(1-c)中，
Sp5及Sp6独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
R5为氢、碳数1至10的烷基、碳数1至9的烷氧基、或碳数1至9的烷氧基烷基；
X1独立地为-OH、-NH2、-N(R6)2、-COOH、-SH、或-Si(R6)3；
-N(R6)2、及-Si(R6)3中，
R6为氢或碳数1至10的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代。
发明的效果
本发明的第一优点为提供一种化合物，其满足化学稳定性高、由紫外线照射所引起的聚合反应性高、使液晶分子取向的能力高、在液晶组合物中的溶解度高的至少一种，而且用于液晶显示元件的情况下的电压保持率大。第二优点为提供一种液晶组合物，其包含所述化合物，而且满足向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、粘度低、光学各向异性适当、正或负的介电各向异性大、比电阻大、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高、弹性常数大等特性的至少一种。第三优点为提供一种液晶显示元件，其具有可使用元件的温度范围广、响应时间短、透过率高、电压保持率大、阈电压低、对比度大、寿命长、垂直取向性良好等特性的至少一种。
具体实施方式
所述说明书中的用语的使用方法如下所述。有时将用语“液晶性化合物”、“液晶组合物”、及“液晶显示元件”分别简称为“化合物”、“组合物”、及“元件”。
“液晶性化合物”是具有向列相、近晶相等液晶相的化合物，及虽不具有液晶相，但出于调节上限温度、下限温度、粘度、介电各向异性等组合物的物性的目的而添加的化合物的总称。所述化合物通常具有1,4-亚环己基或1,4-亚苯基等六元环，且其分子结构为棒状(rod like)。
“聚合性化合物”是出于在组合物中生成聚合物的目的而添加的化合物。具有烯基的液晶性化合物在其意义方面并非为聚合性化合物。
“极性化合物”是通过极性基与基板表面等相互作用而帮助液晶分子排列。
“液晶显示元件”为液晶显示面板及液晶显示模块等的总称。
液晶组合物通常通过将多种液晶性化合物混合来制备。在所述组合物中，出于进一步调整物性的目的而视需要来添加聚合性化合物、聚合引发剂、聚合抑制剂、光学活性化合物、抗氧化剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、热稳定剂、色素、及消泡剂等添加物。关于液晶组合物中的液晶性化合物的比例(含量)，即便在添加有添加物的情况下，也是由基于不包含添加物的液晶组合物的重量的重量百分率(重量％)来表示。液晶组合物中的添加物的比例(添加量)是由基于不包含添加物的液晶组合物的重量的重量百分率(重量％)来表示。即，液晶性化合物或添加物的比例是基于液晶性化合物的总重量而算出。有时也使用重量百万分率(ppm)。液晶组合物中的聚合引发剂及聚合抑制剂的比例是例外地基于聚合性化合物的重量来表示。
“透明点”为液晶性化合物中的液晶相-各向同性相的转变温度。“液晶相的下限温度”为液晶性化合物中的固体-液晶相(近晶相、向列相等)的转变温度。“向列相的上限温度”为液晶性化合物与母液晶的混合物或液晶组合物中的向列相-各向同性相的转变温度，有时简称为“上限温度”。有时将“向列相的下限温度”简称为“下限温度”。“提高介电各向异性”或“大的介电各向异性”的表述是指其值的绝对值增加或大。“电压保持率大”是指元件在初始阶段不仅在室温下而且在接近上限温度的温度下电压保持率也大，而且，在将元件长时间使用后不仅在室温下，而且在接近上限温度的温度下电压保持率也大。在组合物或元件中，有时在经时变化试验(包含加速劣化试验)的前后研究特性。“在液晶组合物中的溶解度高”的表述是指相对于常温下的包含液晶性化合物的组合物的任一者，溶解度均高，但作为所述组合物，可将用以在下述实施例中对溶解性进行评价的组合物设为基准。
有时将式(1)所表示的化合物简称为“化合物(1)”。化合物(1)是指式(1)所表示的一种化合物、两种化合物的混合物、或三种以上化合物的混合物。所述规则也适用于选自式(2)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物等。
由六边形包围的A1、B1、C1等记号分别与环A1、环B1、环C1等相对应。六边形表示环己烷环或苯环等六元环或者萘环等缩合环。横切所述六边形的一边的直线表示环上的任意的氢可经-Sp1-P1等基取代。
f、g、h等下标表示经取代的基的个数。在下标为0时，不存在此种取代。
在“环A及环C独立地为X、Y、或Z”的表述中，由于主语为多个，故使用“独立地”。在主语为“环A为”时，由于主语为单个，故不使用“独立地”。
在化合物的化学式中，将末端基R11的记号用于多种化合物中，但这些化合物中的R11所表示的基分别可相同，或也可不同。例如，在化合物(2)的R11为乙基的情况下，化合物(3)的R11可为乙基，也可为丙基等其他基。所述规则也适用于其他记号。化合物(8)中，在i为2时，存在两个环D1。所述化合物中，两个环D1所表示的两个基可相同，或也可不同。在i大于2时，也适用于任意的两个环D1。所述规则也适用于其他记号。
“至少一个‘A’”的表述是指‘A’的个数为任意。“至少一个‘A’可经‘B’取代”的表述包含未经‘B’取代的‘A’本身的情况、一个‘A’经‘B’取代的情况、两个以上的‘A’经‘B’取代的情况，这些情况中，经‘B’取代的‘A’位置为任意。取代位置为任意的规则也适用于“至少一个‘A’经‘B’取代”的表述。“至少一个A可经B、C、或D取代”的表述是指包含A未经取代的情况、至少一个A经B取代的情况、至少一个A经C取代的情况、及至少一个A经D取代的情况、以及多个A经B、C、D的至少两个取代的情况。例如，至少一个-CH2-(或-CH2CH2-)可经-O-(或-CH＝CH-)取代的烷基中，包含烷基、烯基、烷氧基、烷氧基烷基、烷氧基烯基、烯氧基烷基。再者，连续的两个-CH2-经-O-取代而成为-O-O-的情况欠佳。在烷基等中，甲基部分(-CH2-H)的-CH2-经-O-取代而成为-O-H的情况也欠佳。
有时使用“R11及R12独立地为碳数1至10的烷基或碳数2至10的烯基，所述烷基及烯基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，这些基中，至少一个氢可经氟取代”的表述。所述表述中，“这些基中”可按照语句进行解释。在所述表述中，“这些基”是指烷基、烯基、烷氧基、烯氧基等。即，“这些基”表示在用语“这些基中”之前所记载的所有基。所述常识性解释也适用于其他用语。
卤素是指氟、氯、溴、或碘。优选的卤素为氟或氯。进而优选的卤素为氟。液晶性化合物中，烷基为直链状或分支状，且不包含环状烷基。通常而言，直链状烷基优于分支状烷基。这些情况对于烷氧基、烯基等末端基而言也相同。关于与1,4-亚环己基相关的立体构型，为了提高向列相的上限温度，反式构型优于顺式构型。2-氟-1,4-亚苯基是指下述两个二价基。化学式中，氟可向左(L)，也可向右(R)。所述规则也适用于四氢吡喃-2,5-二基等通过自环中去除两个氢而生成的左右非对称的二价基。
本发明包括下述项等。
项1.
一种化合物，其由式(1)表示。
式(1)中，
R1为氢或碳数1至15的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-或-S-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
环A1及环A2独立地为1,2-亚环丙基、1,3-亚环丁基、1,3-亚环戊基、1,4-亚环己基、1,4-亚环庚基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、十氢萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至10的烷基、碳数2至10的烯基、碳数1至9的烷氧基、或碳数2至9的烯氧基取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
a为0、1、2、3、或4；
Z1独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
Sp1、Sp2、Sp3、及Sp4独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
M1、M2、M3、M4、M5、及M6独立地为氢、氟、氯、碳数1至5的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至5的烷基；
R2及R3独立地为氢或碳数1至10的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
R4为选自式(1-a)、式(1-b)、及式(1-c)所表示的基中的基；
式(1-a)、式(1-b)、及式(1-c)中，
Sp5及Sp6独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
R5为氢、碳数1至10的烷基、碳数1至9的烷氧基、或碳数1至9的烷氧基烷基；
X1独立地为-OH、-NH2、-N(R6)2、-COOH、-SH、或-Si(R6)3；
-N(R6)2、及-Si(R6)3中，
R6为氢或碳数1至10的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代。
项2.
根据项1所述的化合物，其中，式(1)中，
Z1独立地为单键、-(CH2)2-、-(CH2)4-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、或-CF＝CF-。
项3.
根据项1或项2所述的化合物，其中，式(1)中，
环A1及环A2独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至10的烷基、碳数2至10的烯基、碳数1至9的烷氧基、或碳数2至9的烯氧基取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代。
项4.
根据项1至项3中任一项所述的化合物，其由式(1-1)至式(1-4)的任一者表示。
式(1-1)至式(1-4)中，
R1为碳数1～15的烷基、碳数2～15的烯基、碳数1～14的烷氧基、或碳数2～14的烯氧基，这些基中，至少一个氢可经氟取代；
环A1、环A2、环A3、及环A4独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、四氢吡喃-2,5-二基、或1,3-二噁烷-2,5-二基，这些环中，至少一个氢可经氟、碳数1至10的烷基、碳数2至10的烯基、碳数1至9的烷氧基、或碳数2至9的烯氧基取代，这些基中，至少一个氢可经氟取代；
Z1、Z2、及Z3独立地为单键、-(CH2)2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、或-CF＝CF-；
Sp1、Sp2、Sp3、及Sp4独立地为单键或碳数1至7的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、或-OCO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代，这些基中，至少一个氢可经氟取代；
M1、M2、M3、M4、M5、及M6独立地为氢、氟、碳数1至5的烷基、或至少一个氢经氟取代的碳数1至5的烷基；
R2及R3独立地为氢、碳数1至7的烷基、碳数1至6的烷氧基、或碳数1至6的烷氧基烷基，这些基中，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，至少一个氢可经氟取代；
R4为选自式(1-a)、式(1-b)、及式(1-c)所表示的基中的基；
式(1-a)、式(1-b)、及式(1-c)中，
Sp5及Sp6独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
R5为氢、碳数1至7的烷基、碳数1至6的烷氧基、或碳数1至6的烷氧基烷基；
X1独立地为-OH、-NH2、-COOH、或-SH。
项5.
根据项1至项4中任一项所述的化合物，其由式(1-5)至式(1-7)的任一者表示。
式(1-5)至式(1-7)中，
R1为碳数1～10的烷基、碳数2～10的烯基、或碳数1～9的烷氧基；
环A1、环A2、环A3、及环A4独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、四氢吡喃-2,5-二基、或1,3-二噁烷-2,5-二基，这些环中，至少一个氢可经氟、碳数1至5的烷基、碳数2至5的烯基、或碳数1至4的烷氧基取代；
Z1、Z2、及Z3独立地为单键、-(CH2)2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CH2O-、或-OCH2-；
Sp1、Sp2、Sp3、及Sp4独立地为单键或碳数1至5的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代；
R2及R3独立地为碳数1至5的烷基、碳数1至4的烷氧基、或碳数1至4的烷氧基烷基，这些基中，至少一个氢可经氟取代；
R4为选自式(1-a-1)及式(1-b-1)所表示的基中的基；
式(1-a-1)及式(1-b-1)中，
Sp5及Sp6独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代；
R5为氢或碳数1至7的烷基。
项6.
根据项1至项5中任一项所述的化合物，其由式(1-8)至式(1-37)的任一者表示。
/>
/>
/>
/>
式(1-8)至式(1-37)中，
环A1、环A2、及环A3独立地为1,4-亚环己基或1,4-亚苯基，这些环中，至少一个氢可经氟、碳数1至5的烷基取代；
R1为碳数1～10的烷基、碳数2～10的烯基、或碳数1～9的烷氧基；
Z1及Z2独立地为单键或-(CH2)2-；
Sp1、Sp2、Sp3、及Sp4独立地为单键或碳数1至5的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代；
R5为氢或碳数1至5的烷基。
项7.
根据项1至项6中任一项所述的化合物，其由式(1-38)至式(1-49)的任一者表示。
/>
式(1-38)至式(1-49)中，
R1为碳数1～10的烷基；
Z1及Z2独立地为单键或-(CH2)2-；
Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、及Y6独立地为氢、氟、甲基、或乙基；
Sp1及Sp4独立地为单键或碳数1至5的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代；
R5为氢、甲基、或乙基。
项8.
根据项1至项6中任一项所述的化合物，其由式(1-50)至式(1-55)的任一者表示。
式(1-50)至式(1-55)中，
R1为碳数1～10的烷基；
Z1及Z2独立地为单键或-(CH2)2-；
Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、及Y6独立地为氢、氟、甲基、或乙基；
Sp1及Sp4独立地为单键或碳数1至5的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代。
项9.
一种液晶组合物，其含有根据项1至项8中任一项所述的化合物的至少一种。
项10.
根据项9所述的液晶组合物，其含有选自式(2)至式(4)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物。
式(2)～式(4)中，
R11及R12独立地为碳数1至10的烷基或碳数2至10的烯基，所述烷基及烯基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，这些基中，至少一个氢可经氟取代；
环B1、环B2、环B3、及环B4独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,5-二氟-1,4-亚苯基、或嘧啶-2,5-二基；
Z11、Z12、及Z13独立地为单键、-COO-、-CH2CH2-、-CH＝CH-、或-C≡C-。
项11.
根据项9或项10所述的液晶组合物，其含有选自式(5)至式(7)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物。
式(5)至式(7)中，
R13为碳数1至10的烷基或碳数2至10的烯基，所述烷基及烯基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，这些基中，至少一个氢可经氟取代；
X11为氟、氯、-OCF3、-OCHF2、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCF2CHF2、或-OCF2CHFCF3；
环C1、环C2、及环C3独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或至少一个氢经氟取代的1,4-亚苯基；
Z14、Z15、及Z16独立地为单键、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CH＝CH-、-C≡C-、或-(CH2)4-；
L11及L12独立地为氢或氟。
项12.
根据项9至项11中任一项所述的液晶组合物，其含有选自式(8)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物。
式(8)中，
R14为碳数1至10的烷基或碳数2至10的烯基，所述烷基及烯基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，这些基中，至少一个氢可经氟取代；
X12为-C≡N或-C≡C-C≡N；
环D1为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或至少一个氢经氟取代的1,4-亚苯基；
Z17为单键、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、或-C≡C-；
L13及L14独立地为氢或氟；
i为1、2、3、或4。
项13.
根据项9至项12中任一项所述的液晶组合物，其含有选自式(11)至式(19)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物。
式(11)至式(19)中，
R15、R16、及R17独立地为碳数1至10的烷基或碳数2至10的烯基，所述烷基及烯基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，这些基中，至少一个氢可经氟取代，而且R17也可为氢或氟；
环E1、环E2、环E3、及环E4独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、四氢吡喃-2,5-二基、十氢萘-2,6-二基、或至少一个氢经氟取代的1,4-亚苯基；
环E5及环E6独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、四氢吡喃-2,5-二基、或十氢萘-2,6-二基；
Z18、Z19、Z20、及Z21独立地为单键、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2OCH2CH2-、或-OCF2CH2CH2-；
L15及L16独立地为氟或氯；
S11为氢或甲基；
X为-CHF-或-CF2-；
j、k、m、n、p、q、r、及s独立地为0或1，k、m、n、及p的和为1或2，q、r、及s的和为0、1、2、或3，
t为1、2、或3。
项14.
根据项9至项13中任一项所述的液晶组合物，其含有式(1)所表示的化合物以外的式(20)所表示的至少一种聚合性化合物。
式(20)中，
环F及环I独立地为环己基、环己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氢吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基、或吡啶-2-基，这些环中，至少一个氢可经卤素、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或至少一个氢经卤素取代的碳数1至12的烷基取代；
环G为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、菲-2,7-二基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基，这些环中，至少一个氢可经卤素、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或至少一个氢经卤素取代的碳数1至12的烷基取代；
Z22及Z23独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-、-C(CH3)＝CH-、-CH＝C(CH3)-、或-C(CH3)＝C(CH3)-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
P11、P12、及P13独立地为聚合性基；
Sp11、Sp12、及Sp13独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
u为0、1、或2；
f、g、及h独立地为0、1、2、3、或4，而且f、g、及h的和为1以上。
项15.
根据项14所述的液晶组合物，其中，式(20)中，
P11、P12、及P13独立地为选自式(P-1)至式(P-5)所表示的聚合性基的群组中的基。
式(P-1)至式(P-5)中，
M11、M12、及M13独立地为氢、氟、碳数1至5的烷基、或至少一个氢经卤素取代的碳数1至5的烷基。
项16.
根据项14或项15所述的液晶组合物，其中式(20)所表示的聚合性化合物为选自式(20-1)至式(20-7)所表示的聚合性化合物的群组中的至少一种化合物。
式(20-1)至式(20-7)中，
L31、L32、L33、L34、L35、L36、L37、及L38独立地为氢、氟、或甲基；
Sp11、Sp12、及Sp13独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
P11、P12、及P13独立地为选自式(P-1)至式(P-3)所表示的聚合性基的群组中的基，
式(P-1)至式(P-3)中，
M11、M12、及M13独立地为氢、氟、碳数1至5的烷基、或至少一个氢经卤素取代的碳数1至5的烷基。
项17.
根据项9至项16中任一项所述的液晶组合物，其含有选自与式(1)或式(20)所表示的化合物不同的聚合性化合物、聚合引发剂、聚合抑制剂、光学活性化合物、抗氧化剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、热稳定剂、色素、及消泡剂的群组中的至少一种。
项18.
一种液晶显示元件，其含有选自由根据项9至项17中任一项所述的液晶组合物、及根据项9至项17中任一项所述的液晶组合物的至少一部分进行聚合而成者所组成的群组中的至少一种。
本发明也包括以下项。
(a)所述液晶组合物，其进而含有聚合性化合物、聚合引发剂、聚合抑制剂、光学活性化合物、抗氧化剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、热稳定剂、色素、消泡剂等添加物的至少两种。
(b)一种聚合性组合物，其是通过在所述液晶组合物中添加与化合物(1)或化合物(20)不同的聚合性化合物而制备。
(c)一种聚合性组合物，其是通过在所述液晶组合物中添加化合物(1)与化合物(20)而制备。
(d)一种液晶复合体，其是通过使所述聚合性组合物聚合而制备。
(e)一种聚合物稳定取向型的元件，其含有所述液晶复合体。
(f)一种聚合物稳定取向型的元件，其是通过使用聚合性组合物而制成，所述聚合性组合物是通过在所述液晶组合物中添加化合物(1)与化合物(20)、以及与化合物(1)或化合物(20)不同的聚合性化合物而制备。
以下依序对化合物(1)的形态、化合物(1)的合成、液晶组合物及液晶显示元件进行说明。
1.化合物(1)的形态
本发明的化合物(1)的特征在于：具有由至少一个环构成的液晶原部位，且具有经由间隔基而连接于同一碳原子的两个甲基丙烯酰氧基等聚合性基、及经-OH等极性基取代的丙烯酰氧基。化合物(1)因极性基与玻璃(或金属氧化物)等的基板表面以非共价键结的方式相互作用而有用。用途之一为液晶显示元件中所使用的液晶组合物用的添加物，所述用途中，化合物(1)是出于控制液晶分子的取向的目的而添加。此种添加物优选为在密封于元件中的条件下化学性稳定，使液晶分子取向的能力高，用于液晶显示元件的情况下的电压保持率大，而且在液晶组合物中的溶解度大。化合物(1)具有经由间隔基而连接于同一碳原子的两个甲基丙烯酰氧基等聚合性基，因此当聚合时可对称性高地形成良质的聚合物网络，故用于液晶显示元件的情况下的电压保持率极大，与使用现有的化合物的情况相比，可容易地获得取向性及长期稳定性优异的元件。
对化合物(1)的优选例进行说明。化合物(1)中的R1、A1、Sp1等记号的优选例也适用于化合物(1)的下位式、例如式(1-1)等。化合物(1)中，通过将这些基的种类适当组合，可任意调整特性。由于化合物的特性不存在大的差异，因此化合物(1)可包含较天然丰度的量更多的2H(氘)、13C等同位素。
R1为氢或碳数1至15的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-或-S-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代。
优选的R1为碳数1至15的烷基、碳数2至15的烯基、碳数1至14的烷氧基、或碳数2至14的烯氧基，这些基中，至少一个氢可经氟取代。
进而优选的R1为碳数1至10的烷基、碳数2至10的烯基或碳数1至9的烷氧基。
特别优选的R1为碳数1至10的烷基。
R1为碳数1至15的烷基或碳数1至14的烷氧基的化合物的化学稳定性高。R1为碳数1至15的烷基、碳数2至15的烯基、或碳数2至14的烯氧基的化合物在液晶组合物中的溶解度大。R1为碳数1～15的烷基的化合物使液晶分子取向的能力高。
环A1及环A2独立地为1,2-亚环丙基、1,3-亚环丁基、1,3-亚环戊基、1,4-亚环己基、1,4-亚环庚基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、十氢萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至10的烷基、碳数2至10的烯基、碳数1至9的烷氧基、或碳数2至9的烯氧基取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代。
优选的环A1及环A2为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至10的烷基、碳数2至10的烯基、碳数1至9的烷氧基、或碳数2至9的烯氧基取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代。
更优选的环A1及环A2为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、四氢吡喃-2,5-二基、或1,3-二噁烷-2,5-二基，这些环中，至少一个氢可经氟、碳数1至10的烷基、碳数2至10的烯基、碳数1至9的烷氧基、或碳数2至9的烯氧基取代，这些基中，至少一个氢可经氟取代。
进而优选的环A1及环A2为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、四氢吡喃-2,5-二基、或1,3-二噁烷-2,5-二基，这些环中，至少一个氢可经氟、碳数1至5的烷基、碳数2至5的烯基、或碳数1至4的烷氧基取代。
特别优选的环A1及环A2为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2位取代1,4-亚苯基、3位取代1,4-亚苯基、或2位及3位取代1,4-亚苯基，作为所述取代基，优选为氢、氟、碳数1至5的烷基、碳数2至5的烯基、或碳数1至4的烷氧基，更优选为氢、氟、甲基、或乙基。
环A1及环A2独立地为1,3-亚环戊基、1,4-亚环己基、1,4-亚环庚基、1,4-亚苯基、至少一个氢经氟取代的1,4-亚苯基、至少一个氢经碳数1至5的烷基取代的1,4-亚苯基、十氢萘-2,6-二基、或四氢吡喃-2,5-二基的化合物的化学稳定性高。环A1及环A2独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、至少一个氢经氟取代的1,4-亚苯基、至少一个氢经碳数1至5的烷基取代的1,4-亚苯基、或至少一个氢经碳数2至5的烯基取代的1,4-亚苯基的化合物在液晶组合物中的溶解度大。环A1及环A2独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、至少一个氢经碳数1至2的烷基取代的1,4-亚苯基的化合物使液晶分子取向的能力高。环A1及环A2独立地为1,4-亚苯基、至少一个氢经碳数1至5的烷基取代的1,4-亚苯基、至少一个氢经碳数1至4的烷氧基取代的1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基的化合物的由紫外线照射所引起的聚合反应性高。
a为0、1、2、3、或4，优选为0、1、2、或3，更优选为1、2、或3，特别优选为1或2。
a为0的化合物在液晶组合物中的溶解度大。a为3或4的化合物使液晶分子取向的能力高。a为1或2的化合物在液晶组合物中的溶解度大、使液晶分子取向的能力高、由紫外线照射所引起的聚合反应性高。
Z1独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代。
优选的Z1为单键、-(CH2)2-、-(CH2)4-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、或-CF＝CF-。
更优选的Z1为单键、-(CH2)2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、或-CF＝CF-。
进而优选的Z1为单键、-(CH2)2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CH2O-、或-OCH2-，更优选的Z1为单键或-(CH2)2-，特别优选的Z1为单键。
Z1为单键的化合物的化学稳定性高。Z1为单键、-(CH2)2-、-CF2O-、或-OCF2-的化合物在液晶组合物中的溶解度大。Z1为单键或-(CH2)2-的化合物使液晶分子取向的能力高。Z1为单键、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-的化合物的由紫外线照射所引起的聚合反应性高。
Sp1、Sp2、Sp3、及Sp4独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代。
优选的Sp1、Sp2、Sp3、及Sp4独立地为单键或碳数1至7的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、或-OCO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代，这些基中，至少一个氢可经氟取代。
Sp1、Sp2、Sp3、及Sp4独立地为单键或碳数1至7的亚烷基的化合物的化学稳定性高。Sp1、Sp2、Sp3、及Sp4独立地为碳数1至7的亚烷基、或碳数1至7的亚烷基的至少一个-CH2-经-O-取代的基的化合物在液晶组合物中的溶解度大。
更优选的Sp1、Sp2、Sp3、及Sp4独立地为单键或碳数1至5的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代。
就成为在液晶组合物中的溶解性更优异的化合物等方面而言，特别优选为：
Sp1及Sp4独立地为单键或碳数1至5的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代；
Sp2、及Sp3为单键或碳数1至5的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，进而优选为-CH2-。
M1、M2、M3、M4、M5、及M6独立地为氢、氟、氯、碳数1至5的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至5的烷基，优选为氢、氟、碳数1至5的烷基、或至少一个氢经氟取代的碳数1至5的烷基，就成为由紫外线照射所引起的聚合反应性特别高的化合物等方面而言，更优选为氢。
R2及R3独立地为氢或碳数1至10的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代。
优选的R2及R3独立地为氢、碳数1至7的烷基、碳数1至6的烷氧基、或碳数1至6的烷氧基烷基，这些基中，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，至少一个氢可经氟取代。就成为在液晶组合物中的溶解性更优异、化学稳定性高、使液晶分子取向的能力高的化合物等方面而言，进而优选的R2及R3独立地为碳数1至5的烷基、碳数1至4的烷氧基、或碳数1至4的烷氧基烷基，这些基中，至少一个氢可经氟取代。特别优选的R2及R3为甲基。
R4为选自式(1-a)、式(1-b)、及式(1-c)所表示的基中的基。优选的R4为式(1-a)或式(1-b)所表示的基。
在R4为式(1-a)所表示的基时，在液晶组合物中的溶解度大，用于液晶显示元件的情况下的电压保持率大。在R4为式(1-b)或式(1-c)所表示的基时，使液晶分子取向的能力高。在R4为式(1-b)所表示的基时，在液晶组合物中的溶解度大，使液晶分子取向的能力高。
式(1-a)、式(1-b)、及式(1-c)中，Sp2及Sp3独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代。
优选的Sp5及Sp6独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代，这些基中，至少一个氢可经氟取代。更优选的Sp5及Sp6为碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代。
Sp5及Sp6独立地为单键或碳数1至10的亚烷基的化合物的化学稳定性高。Sp5及Sp6独立地为碳数1至10的亚烷基、或碳数1至10的亚烷基的至少一个-CH2-经-O-取代的基的化合物在液晶组合物中的溶解度大，使液晶分子取向的能力高。
式(1-b)中，R5为氢、碳数1至10的烷基、碳数1至9的烷氧基、或碳数1至9的烷氧基烷基。优选的R5为氢、碳数1至7的烷基、碳数1至6的烷氧基、或碳数1至6的烷氧基烷基。进而优选的R5为氢或碳数1至7的烷基。特别优选的R5为氢或碳数1至5的烷基。
式(1-a)、式(1-b)、及式(1-c)中，X1独立地为-OH、-NH2、-N(R6)2、-COOH、-SH、或-Si(R6)3，-N(R6)2、及-Si(R6)3中，R6为氢或碳数1至10的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代。
优选的X1独立地为-OH、-NH2、-COOH、或-SH。特别优选的X1为-OH。在X1独立地为-OH、-NH2、-COOH、或-SH时，使液晶分子取向的能力高。在X1为-OH时，在液晶组合物中的溶解度大，使液晶分子取向的能力高，用于液晶显示元件的情况下的电压保持率大。
优选的化合物(1)的例子为项4所述的化合物(1-1)至化合物(1-4)。更优选的化合物(1)的例子为项5所述的化合物(1-5)至化合物(1-7)。进而优选的化合物(1)的例子为项6所述的化合物(1-8)至化合物(1-37)。最优选的化合物(1)的例子为项7所述的化合物(1-38)至化合物(1-49)。
2.化合物(1)的合成
对化合物(1)的合成法进行说明。化合物(1)可通过将有机合成化学的方法适当组合而合成。未记载合成法的化合物可通过“有机合成(Organic Syntheses)”(约翰·威利父子出版公司(John Wiley&Sons,Inc))、“有机反应(Organic Reactions)”(约翰·威利父子出版公司(John Wiley&Sons,Inc))、“综合有机合成(Comprehensive OrganicSynthesis)”(培格曼出版社(Pergamon Press))、“新实验化学讲座”(丸善)等书籍中所记载的方法来合成。
2-1.键结基的生成
生成化合物(1)中的键结基的方法的例子如下述的流程所述。在所述流程中，MSG1(或MSG2)为具有至少一个环的一价有机基。多个MSG1(或MSG2)所表示的一价有机基可相同，或也可不同。化合物(1A)至化合物(1H)相当于化合物(1)或化合物(1)的中间体。
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(I)单键的生成
在碳酸盐、四(三苯基膦)钯催化剂的存在下，使硼酸化合物(21)与化合物(22)进行反应来合成化合物(1A)。所述化合物(1A)也可以如下方式来合成：使化合物(23)与正丁基锂进行反应，继而与氯化锌进行反应，并在二氯双(三苯基膦)钯催化剂的存在下使化合物(22)进行反应。
(II)-COO-与-OCO-的生成
使化合物(23)与正丁基锂进行反应，继而与二氧化碳进行反应而获得羧酸(24)。使所述羧酸(24)与自化合物(21)衍生出的醇(25)在1,3-二环己基碳二亚胺(1,3-dicyclohexyl carbodiimide，DCC)与4-二甲基氨基吡啶(4-dimethylaminopyridine，DMAP)的存在下进行脱水来合成具有-COO-的化合物(1B)。具有-OCO-的化合物也通过所述方法来合成。
(III)-CF2O-与-OCF2-的生成
利用劳森试剂(Lawesson's reagent)对化合物(1B)进行硫化而获得化合物(26)。利用氟化氢吡啶络合物与N-溴代琥珀酰亚胺(N-bromosuccinimide，NBS)对化合物(26)进行氟化而合成具有-CF2O-的化合物(1C)。参照M.黑星(M.Kuroboshi)等人的“化学快报(Chem.Lett.)”1992年第827期。化合物(1C)也可利用(二乙基氨基)三氟化硫((diethylamino)sulphur trifluoride，DAST)对化合物(26)进行氟化来合成。参照W.H.班尼尔(W.H.Bunnelle)等人的“有机化学期刊(J.Org.Chem.)”1990年第55期第768页。具有-OCF2-的化合物也可通过所述方法来合成。
(IV)-CH＝CH-的生成
使化合物(22)与正丁基锂进行反应，继而与N,N-二甲基甲酰胺(N,N-dimethylformamide，DMF)进行反应而获得醛(27)。使鏻盐(28)与叔丁醇钾进行反应而产生磷叶立德(phosphorus ylide)，并使所述磷叶立德与醛(27)进行反应来合成化合物(1D)。因反应条件而生成顺式体，故视需要通过现有的方法而将顺式体异构化成反式体。
(V)-CH2CH2-的生成
在钯碳催化剂的存在下对化合物(1D)进行氢化而合成化合物(1E)。
(VI)-C≡C-的生成
在二氯钯与碘化铜的催化剂存在下，使化合物(23)与2-甲基-3-丁炔-2-醇进行反应后，在碱性条件下进行脱保护而获得化合物(29)。在二氯双(三苯基膦)钯与卤化铜的催化剂存在下，使化合物(29)与化合物(22)进行反应而合成化合物(1F)。
(VII)-CH2O-与-OCH2-的生成
利用硼氢化钠将化合物(27)还原而获得化合物(30)。利用氢溴酸对其进行溴化而获得化合物(31)。在碳酸钾的存在下，使化合物(25)与化合物(31)进行反应而合成化合物(1G)。具有-OCH2-的化合物也可通过所述方法来合成。
(VIII)-CF＝CF-的生成
利用正丁基锂对化合物(23)进行处理后，使四氟乙烯进行反应而获得化合物(32)。利用正丁基锂对化合物(22)进行处理后，与化合物(32)进行反应而合成化合物(1H)。
2-2.环A1及环A2的生成
关于1,2-亚环丙基、1,3-亚环丁基、1,3-亚环戊基、1,4-亚环己基、1,4-亚环庚基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、十氢萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基等环，引发物质有市售，或合成法为人所熟知。
2-3.合成例
合成化合物(1)的方法的例子如下所述。这些化合物中，R1、A1、A2、Z1、Sp1、Sp4、及a的定义与项1中的记载相同。
式(1)中，Sp2及Sp3为-CH2-，M1、M2、M3、及M4为氢，R4为式(1-a)所表示的基，Sp5为-CH2-，X1为-OH的化合物(1-51)可利用以下的方法来合成。
使氢化钠及化合物(52)作用于化合物(51)而获得化合物(53)。通过在氢环境下使氢氧化钯作用于化合物(53)，获得化合物(54)。使3,4-二氢-2H-吡喃及吡啶对甲苯磺酸盐(Pyridinium p-Toluenesulfonate，PPTS)作用于化合物(54)，获得化合物(55)。使用氢化锂铝还原化合物(55)而获得化合物(56)。使甲基丙烯酰氯及三乙基胺作用于化合物(56)而获得化合物(57)后，使用PPTS进行脱保护，由此获得化合物(58)。使化合物(58)与化合物(59)在DCC及DMAP的存在下进行反应而获得化合物(60)，然后使用PPTS进行脱保护，由此可导出化合物(1-51)。
式(1)中，Sp2及Sp3为-CH2-，M1、M2、M3、及M4为氢，R4为式(1-a)所表示的基，Sp5为-(CH2)2-，X1为-OH的化合物(1-52)可利用以下的方法来合成。使三溴化磷作用于化合物(1-51)而进行溴化，然后在铟催化剂存在下使甲醛发挥作用，由此可导出化合物(1-52)。
式(1)中，Sp2及Sp3为-CH2-，M1、M2、M3、及M4为氢，R4为式(1-a)所表示的基，Sp5为-CH2O(CH2)a-，X1为-OH的化合物(1-53)可利用以下的方法来合成。通过使三氟甲磺酸酐(Tf2O)及三乙基胺作用于化合物(1-51)后，与碳数a相对应的二醇(HO-(CH2)a-OH)进行反应而可导出化合物(1-53)。
式(1)中，Sp2及Sp3为-CH2-，M1、M2、M3、及M4为氢，R4为式(1-b)所表示的基，Sp5及Sp6为-CH2-，R5为氢，X1为-OH的化合物(1-54)可利用以下的方法来合成。
利用碘、三苯基膦、及咪唑对化合物(61)进行碘化而获得化合物(62)后，依次与化合物(63)及氢化钠、甲醛及碳酸钾进行反应而获得化合物(64)。使用氢氧化锂对化合物(64)进行水解而获得化合物(65)。使化合物(58)与化合物(65)在DCC及DMAP的存在下进行反应而获得化合物(66)，然后使用PPTS进行脱保护，由此可导出化合物(1-54)。
3.液晶组合物
3-1.成分化合物
本发明的液晶组合物包含化合物(1)作为成分A。化合物(1)通过与元件的基板以非共价键结的方式进行相互作用，可控制液晶分子的取向。所述组合物优选为包含化合物(1)作为成分A，进而包含选自下述成分B、成分C、成分D、及成分E中的至少一种液晶性化合物。成分B为化合物(2)至化合物(4)。成分C为化合物(5)至化合物(7)。成分D为化合物(8)。成分E为化合物(11)至化合物(19)。所述组合物也可包含与化合物(2)至化合物(8)及化合物(11)至化合物(19)不同的其他液晶性化合物。在制备所述组合物时，优选为考虑到正或负的介电各向异性的大小等而选择成分B、成分C、成分D、及成分E。适当选择成分的组合物的上限温度高、下限温度低、粘度低、光学各向异性适当(即，光学各向异性大或光学各向异性小)、正或负的介电各向异性大、比电阻大、对热或紫外线为稳定性、及弹性常数适当(即，弹性常数大或弹性常数小)。
化合物(1)是出于控制液晶分子的取向的目的而添加至组合物中。关于化合物(1)相对于液晶组合物100重量％的优选的比例，就可容易使液晶分子取向等方面而言为0.05重量％以上，就可进一步防止元件的显示不良等方面而言，优选为10重量％以下。进而优选的比例为0.1重量％至7重量％的范围，特别优选的比例为0.4重量％至5重量％的范围。这些比例也适用于包含化合物(20)的组合物。
成分B为两个末端基为烷基等的化合物。成分B的介电各向异性小。作为成分B的优选例，可列举化合物(2-1)至化合物(2-11)、化合物(3-1)至化合物(3-19)、及化合物(4-1)至化合物(4-7)。这些化合物中，R11及R12独立地为碳数1至10的烷基或碳数2至10的烯基，所述烷基或烯基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个氢可经氟取代。
成分B由于介电各向异性的绝对值小，故为接近中性的化合物。化合物(2)主要在减少粘度或调整光学各向异性的方面有效果。化合物(3)及化合物(4)有通过提高上限温度而扩大向列相的温度范围的效果，或在调整光学各向异性的方面有效果。
随着使成分B的含量增加，组合物的介电各向异性变小，但粘度变小。因此，只要满足元件的阈电压的要求值，则成分B的含量以多为优选。相对于液晶组合物100重量％，成分B的含量优选为30重量％以上，进而优选为40重量％以上，其上限并无特别限制，例如为99.95重量％。
成分C为在至少一末端具有氟、氯或含氟基的化合物。成分C具有大的正的介电各向异性。成分C的优选例可列举化合物(5-1)至化合物(5-16)、化合物(6-1)至化合物(6-116)、化合物(7-1)至化合物(7-59)。成分C的化合物中，R13为碳数1至10的烷基或碳数2至10的烯基，所述烷基及烯基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个氢可经氟取代；X11为氟、氯、-OCF3、-OCHF2、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCF2CHF2、或-OCF2CHFCF3。
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成分C的介电各向异性为正，且对热、光等的稳定性非常良好，因此可优选地用于制备IPS、FFS、OCB等模式用的组合物的情况。成分C相对于液晶组合物100重量％的含量合适的是1重量％至99重量％的范围，优选为10重量％至97重量％的范围，进而优选为40重量％至95重量％的范围。在将成分C添加至介电各向异性为负的组合物中的情况下，相对于液晶组合物100重量％，成分C的含量优选为30重量％以下。通过添加成分C，可调整组合物的弹性常数，且可调整元件的电压-透过率曲线。
成分D是单末端基为-C≡N或-C≡C-C≡N的化合物(8)。成分D由于具有氰基，故具有更大的正的介电各向异性。成分D的优选例可列举化合物(8-1)至化合物(8-64)。成分D的化合物中，R14为碳数1至10的烷基或碳数2至10的烯基，所述烷基及烯基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个氢可经氟取代；-X12为-C≡N或-C≡C-C≡N。
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成分D的介电各向异性为正，且其值大，因此主要用于制备TN等模式用的组合物的情况。通过添加所述成分D，可增大组合物的介电各向异性。成分D具有扩大液晶相的温度范围、调整粘度、或调整光学各向异性的效果。成分D对于调整元件的电压-透过率曲线而言也有用。
成分D相对于液晶组合物100重量％的含量合适的是1重量％至99重量％的范围，优选为10重量％至97重量％的范围，进而优选为40重量％至95重量％的范围。在将成分D添加至介电各向异性为负的组合物中的情况下，相对于液晶组合物100重量％，成分D的含量优选为30重量％以下。通过添加成分D，可调整组合物的弹性常数，且可调整元件的电压-透过率曲线。
成分E为化合物(11)至化合物(19)。成分E具有大的负的介电各向异性。这些化合物具有2,3-二氟-1,4-亚苯基那样侧位经两个卤素(氟或氯)取代的亚苯基。成分E的优选例可列举化合物(11-1)至化合物(11-9)、化合物(12-1)至化合物(12-19)、化合物(13-1)及化合物(13-2)、化合物(14-1)至化合物(14-3)、化合物(15-1)至化合物(15-3)、化合物(16-1)至化合物(16-11)、化合物(17-1)至化合物(17-3)、化合物(18-1)至化合物(18-3)、及化合物(19-1)。这些化合物中，R15、R16、及R17独立地为碳数1至10的烷基或碳数2至10的烯基，所述烷基及烯基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，这些基中，至少一个氢可经氟取代，而且R17也可为氢或氟。
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成分E的介电各向异性为负且大。成分E可优选地用于制备IPS、VA、PSA等模式用的组合物的情况。随着使成分E的含量增加，组合物的介电各向异性为负且变大，但粘度变大。因此，只要满足元件的阈电压的要求值，则含量以少为优选。若考虑到介电各向异性为-5左右，则为了进行充分的电压驱动，成分E相对于液晶组合物100重量％的含量优选为40重量％以上。
成分E中，化合物(11)为二环化合物，因此具有降低粘度、调整光学各向异性、或提高介电各向异性的效果。化合物(12)及化合物(13)为三环化合物，化合物(14)为四环化合物，因此具有提高上限温度、提高光学各向异性、或提高介电各向异性的效果。化合物(15)至化合物(19)具有提高介电各向异性的效果。
相对于液晶组合物100重量％，成分E的含量优选为40重量％以上，进而优选为50重量％至95重量％的范围。在将成分E添加至介电各向异性为正的组合物中的情况下，相对于液晶组合物100重量％，成分E的含量优选为30重量％以下。通过添加成分E，可调整组合物的弹性常数，且可调整元件的电压-透过率曲线。
通过将以上所述的成分B、成分C、成分D、及成分E适当组合，可制备充分满足如下特性的至少一种的液晶组合物：上限温度高、下限温度低、粘度小、光学各向异性适当、正或负的介电各向异性大、比电阻大、对紫外线的稳定性高、对热的稳定性高、弹性常数大等。
3-2.添加物
液晶组合物是通过现有的方法而制备。例如可列举将所述成分混合，然后通过加热而使其相互溶解的方法。也可根据用途而在所述组合物中添加添加物。添加物的例子为化合物(1)以外的聚合性化合物、聚合引发剂、聚合抑制剂、光学活性化合物、抗氧化剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、热稳定剂、色素、消泡剂等。此种添加物已为本技术领域具通常知识者所熟知，且记载于文献中。
聚合性化合物是出于使液晶组合物中生成聚合物的目的而添加。在对电极间施加电压的状态下照射紫外线，使化合物(1)聚合，由此可生成聚合物。此时，化合物(1)在其极性基与玻璃(或金属氧化物)的基板表面以非共价键结的方式相互作用的状态下经固定化。由此，控制液晶分子的取向的能力进一步提高，且可获得适当的预倾角，因此可缩短响应时间。
聚合性化合物的优选例为丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基化合物、乙烯氧基化合物、丙烯基醚、环氧化合物(氧杂环丙烷、氧杂环丁烷)、及乙烯基酮。进而优选的例子为具有至少一个丙烯酰氧基的化合物及具有至少一个甲基丙烯酰氧基的化合物。进而优选的例子中也包含具有丙烯酰氧基与甲基丙烯酰氧基这两者的化合物。
聚合性化合物的特别优选的例子可列举化合物(20)。化合物(20)为与化合物(1)不同的化合物。化合物(1)具有极性基。另一方面，化合物(20)优选为不具有极性基。
式(20)中，环F及环I独立地为环己基、环己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氢吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基、或吡啶-2-基，这些环中，至少一个氢可经卤素、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或至少一个氢经卤素取代的碳数1至12的烷基取代。
优选的环F或环I为环己基、环己烯基、苯基、氟苯基、二氟苯基、1-萘基、或2-萘基。进而优选的环F或环I为环己基、环己烯基、或苯基。特别优选的环F或环I为苯基。
式(20)中，环G为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、菲-2,7-二基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基，这些环中，至少一个氢可经卤素、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或至少一个氢经卤素取代的碳数1至12的烷基取代。
优选的环G为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基。进而优选的环G为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、或2-氟-1,4-亚苯基。特别优选的环G为1,4-亚苯基或2-氟-1,4-亚苯基。最优选的环G为1,4-亚苯基。
式(20)中，Z22及Z23独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-、-C(CH3)＝CH-、-CH＝C(CH3)-、或-C(CH3)＝C(CH3)-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代。优选的Z22或Z23为单键、-CH2CH2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、或-OCO-。进而优选的Z22或Z23为单键。
化合物(20)中，P11、P12、及P13独立地为聚合性基。优选的P11至P13为选自式(P-1)至式(P-5)所表示的聚合性基的群组中的基。进而优选的P11至P13为式(P-1)、式(P-2)、或式(P-3)所表示的基。特别优选的P11至P13为式(P-1)所表示的基。式(P-1)所表示的优选的基为丙烯酰氧基(-OCO-CH＝CH2)或甲基丙烯酰氧基(-OCO-C(CH3)＝CH2)。式(P-1)至式(P-5)的波浪线表示进行键结的部位。
式(P-1)至式(P-5)中，M11、M12、及M13独立地为氢、氟、碳数1至5的烷基、或至少一个氢经卤素取代的碳数1至5的烷基。为了提高反应性，优选的M11、M12、或M13为氢或甲基。进而优选的M11为氢或甲基，进而优选的M12或M13为氢。
式(20)中，Sp11、Sp12、及Sp13独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代。优选的Sp11、Sp12、或Sp13为单键。
式(20)中，u为0、1、或2。优选的u为0或1。
式(20)中，f、g、及h独立地为0、1、2、3、或4，而且，f、g、及h的和为1以上。优选的f、g、或h为1或2。优选的和为2、3或4。进而优选的和为2或3。
化合物(20)的优选例为项15所述的化合物(20-1)至化合物(20-7)及化合物(20-8)至化合物(20-11)。进而优选的例子为化合物(20-1-1)至化合物(20-1-5)、化合物(20-2-1)至化合物(20-2-5)、化合物(20-4-1)、化合物(20-5-1)、化合物(20-6-1)、及化合物(20-7-1)。这些化合物中，R25至R31独立地为氢或甲基；R32、R33、及R34独立地为氢或碳数1至5的烷基，且R32、R33、及R34的至少一个为碳数1至5的烷基；v、及x独立地为0或1；t及u独立地为1至10的整数；t+v及x+u分别最大为10；L31至L36独立地为氢或氟，L37及L38独立地为氢、氟、或甲基。
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组合物中的聚合性化合物可通过使用光自由基聚合引发剂等聚合引发剂而迅速聚合。另外，通过使聚合时的反应条件最优选化，可减少残存的聚合性化合物的量。光自由基聚合引发剂的例子可列举巴斯夫(BASF)公司的达罗固(Darocure)系列中的TPO、1173、及4265，并可列举艳佳固(Irgacure)系列中的184、369、500、651、784、819、907、1300、1700、1800、1850、及2959。
光自由基聚合引发剂的追加例为4-甲氧基苯基-2,4-双(三氯甲基)三嗪、2-(4-丁氧基苯乙烯基)-5-三氯甲基-1,3,4-噁二唑、9-苯基吖啶、9,10-苯并啡嗪、二苯甲酮/米氏酮混合物、六芳基联咪唑/巯基苯并咪唑混合物、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、苄基二甲基缩酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉基丙烷-1-酮、2,4-二乙基氧杂蒽酮/对二甲基氨基苯甲酸甲酯混合物、二苯甲酮/甲基三乙醇胺混合物。
在液晶组合物中添加光自由基聚合引发剂后，在施加电场的状态下照射紫外线，由此可进行聚合。但是，未反应的聚合引发剂或聚合引发剂的分解产物有可能对元件引起图像的残像等显示不良。为了防止所述情况，也可在不添加聚合引发剂的状态下进行光聚合。所照射的光的优选波长为150nm至500nm的范围。进而优选的波长为250nm至450nm的范围，最优选的波长为300nm至400nm的范围。
在保管聚合性化合物时，也可为了防止聚合而添加聚合抑制剂。聚合性化合物通常是以不去除聚合抑制剂的状态而添加至组合物中。聚合抑制剂的例子为对苯二酚、甲基对苯二酚等对苯二酚衍生物、4-叔丁基邻苯二酚、4-甲氧基苯酚、吩噻嗪。
光学活性化合物具有通过在液晶分子中诱发螺旋结构而赋予所需的扭转角来防止逆扭转的效果。通过添加光学活性化合物，可调整螺旋节距。出于调整螺旋节距的温度依存性的目的而也可添加两种以上的光学活性化合物。光学活性化合物的优选例可列举下述化合物(Op-1)至化合物(Op-18)。化合物(Op-18)中，环J为1,4-亚环己基或1,4-亚苯基，R28为碳数1至10的烷基。*符号表示不对称碳。
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抗氧化剂有效用于维持大的电压保持率。抗氧化剂的优选例可列举：下述化合物(AO-1)及化合物(AO-2)；艳佳诺(Irganox)415、艳佳诺(Irganox)565、艳佳诺(Irganox)1010、艳佳诺(Irganox)1035、艳佳诺(Irganox)3114、及艳佳诺(Irganox)1098(商品名；巴斯夫(BASF)公司)。
紫外线吸收剂有效用于防止上限温度的降低。紫外线吸收剂的优选例为二苯甲酮衍生物、苯甲酸酯衍生物、***衍生物等，具体例可列举：下述化合物(AO-3)及化合物(AO-4)；帝奴彬(Tinuvin)329、帝奴彬(Tinuvin)P、帝奴彬(Tinuvin)326、帝奴彬(Tinuvin)234、帝奴彬(Tinuvin)213、帝奴彬(Tinuvin)400、帝奴彬(Tinuvin)328、及帝奴彬(Tinuvin)99-2(商品名；巴斯夫(BASF)公司)；及1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(1,4-Diazabicyclo[2.2.2]octane；triethylenediamine，DABCO)。
具有位阻的胺等光稳定剂维持大的电压保持率，故而优选。光稳定剂的优选例可列举：下述化合物(AO-5)、化合物(AO-6)、及化合物(AO-7)；帝奴彬(Tinuvin)144、帝奴彬(Tinuvin)765、及帝奴彬(Tinuvin)770DF(商品名；巴斯夫(BASF)公司)；LA-77Y及LA-77G(商品名；艾迪科(ADEKA)公司)。
热稳定剂也有效用于维持大的电压保持率，优选例可列举艳佳富(Irgafos)168(商品名；巴斯夫(BASF)公司)。
为了适合于宾主(guest host，GH)模式的元件，而视需要将偶氮系色素、蒽醌系色素等二色性色素(dichroic dye)添加至组合物中。
为了防止起泡，有效的是消泡剂。消泡剂的优选例为二甲基硅油、甲基苯基硅油等。
化合物(AO-1)中，R40为碳数1至20的烷基、碳数1至20的烷氧基、-COOR41、或-CH2CH2COOR41，此处，R41为碳数1至20的烷基。化合物(AO-2)及化合物(AO-5)中，R42为碳数1至20的烷基。化合物(AO-5)中，R43为氢、甲基或O·(氧自由基)；环G1为1,4-亚环己基或1,4-亚苯基；化合物(AO-7)中，环G2为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、或1,4-亚苯基的至少一个氢经氟取代的基；化合物(AO-5)及化合物(AO-7)中，z为1、2、或3。
4.液晶显示元件
液晶组合物可优选地用于具有PC、TN、STN、OCB、PSA等运行模式且以有源矩阵方式驱动的液晶显示元件。所述组合物也可优选地用于具有PC、TN、STN、OCB、VA、IPS等运行模式且以无源矩阵方式驱动的液晶显示元件。这些元件也可适用于反射型、透过型、半透过型的任一类型。
所述组合物也适合于向列曲线排列相(nematic curvilinear aligned phase，NCAP)元件，此处，组合物经微胶囊化。所述组合物也可用于聚合物分散型液晶显示元件(polymer dispersed liquid crystal display，PDLCD)或聚合物网络液晶显示元件(polymer network liquid crystal display，PNLCD)中。这些组合物中，大量地添加聚合性化合物。另一方面，关于用于PSA模式的液晶显示元件的组合物，相对于液晶组合物100重量％，聚合性化合物的比例优选为10重量％以下，更优选的比例为0.1重量％至2重量％的范围，进而优选的比例为0.2重量％至1.0重量％的范围。PSA模式的元件可以有源矩阵方式、无源矩阵方式等驱动方式来驱动。此种元件也可适用于反射型、透过型、半透过型的任一类型。
在聚合物稳定取向型的元件中，组合物所含的聚合物使液晶分子取向。极性化合物帮助液晶分子排列。即，极性化合物可代替取向膜而使用。制造此种元件的方法的一例如下所述。准备具有被称为阵列基板与彩色滤光片基板的两片基板的元件。所述基板不具有取向膜。所述基板的至少一片具有电极层。将液晶性化合物混合而制备液晶组合物。在所述组合物中添加化合物(1)、以及视需要的其他聚合性化合物及极性化合物。视需要也可进一步添加添加物。将所述组合物注入至元件中。在对所述元件施加电压的状态下进行光照射。优选为紫外线。通过光照射而使聚合性化合物聚合。通过所述聚合而生成包含聚合物的组合物，从而制作具有PSA模式的元件。
所述程序中，极性化合物由于极性基与基板表面相互作用，故在基板上排列。所述极性化合物使液晶分子取向。在存在多个极性基的情况下，与基板表面的相互作用变得更强，可以低浓度进行取向。在施加电压时，通过电场的作用来进一步促进液晶分子的取向。依据所述取向，聚合性化合物也进行取向。在所述状态下聚合性化合物通过紫外线而聚合，因此生成维持所述取向的聚合物。通过所述聚合物的效果，液晶分子的取向追加地稳定化，因此元件的响应时间缩短。由于图像的残像为液晶分子的运行不良，故通过所述聚合物的效果而也同时改善残像。化合物(1)为聚合性，因此通过聚合而被消耗。化合物(1)也通过与其他聚合性化合物进行共聚而被消耗。因此，化合物(1)虽具有极性基，但被消耗，因此可获得电压保持率大的液晶显示元件。再者，若使用具有聚合性的极性化合物，则可以一种化合物实现极性化合物与聚合性化合物这两者的效果，因此也有时不需要不具有极性基的聚合性化合物。
实施例
通过实施例(包含合成例、使用例)来对本发明进一步进行详细说明。本发明并不受这些实施例的限制。本发明也包含通过将使用例的组合物的至少两种混合而制备的混合物。
1.化合物(1)的实施例
只要无特别记载，则反应是在氮气环境下进行。化合物(1)是通过实施例1等所示的程序而合成。所合成的化合物是通过核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance，NMR)分析等方法而鉴定。化合物(1)、液晶性化合物、组合物、元件的特性是通过下述方法来测定。
NMR分析：在测定时，使用布鲁克拜厄斯宾(Bruker BioSpin)公司制造的DRX-500。在1H-NMR的测定中，使试样溶解于CDCl3等氘化溶媒中，在室温下以500MHz、累计次数16次的条件进行测定。使用四甲基硅烷作为内部标准。在19F-NMR的测定中，使用CFCl3作为内部标准，以累计次数24次进行测定。核磁共振光谱的说明中，s是指单峰(singlet)，d是指双重峰(doublet)，t是指三重峰(triplet)，q是指四重峰(quartet)，quin是指五重峰(quintet)，sext是指六重峰(sextet)，m是指多重峰(multiplet)，br是指宽峰(broad)。
气相色谱分析：在测定时，使用岛津制作所(股)制造的GC-2010型气相色谱仪。管柱是使用安捷伦科技公司(Agilent Technologies Inc.)制造的毛细管柱DB-1(长度60m、内径0.25mm、膜厚0.25μm)。作为载体气体，使用氦气(1ml/分钟)。将试样气化室的温度设定为300℃，将检测器(火焰电离检测器(flame ionization detector，FID))部分的温度设定为300℃。试样是溶解于丙酮中并以成为1重量％的溶液的方式制备，将1μl的所获得的溶液注入至试样气化室中。记录计是使用岛津制作所(股)制造的GC溶解(GC Solution)***等。
高效液相色谱(High Performance Liquid Chromatography，HPLC)分析：在测定时，使用岛津制作所(股)制造的普罗米纳斯(Prominence)(LC-20AD；SPD-20A)。管柱是使用维美希(YMC)制造的YMC-填充(YMC-Pack)ODS-A(长度150mm、内径4.6mm、粒径5μm)。溶出液是将乙腈与水适宜混合而使用。检测器是适宜使用紫外线(Ultraviolet，UV)检测器、折射率(Reflective Index，RI)检测器、科罗娜(CORONA)检测器等。在使用UV检测器的情况下，将检测波长设为254nm。试样是溶解于乙腈中并以成为0.1重量％的溶液的方式制备，将1μL的所述溶液导入至试样室中。记录计是使用岛津制作所(股)制造的C-R7A加强版(C-R7Aplus)。
紫外可见分光分析：在测定时，使用岛津制作所(股)制造的法码思拜(PharmaSpec)UV-1700。将检测波长设为190nm至700nm。试样是溶解于乙腈中并以成为0.01mmol/L的溶液的方式制备，并放入至石英单元(光程长度1cm)中进行测定。
测定试样：在测定相结构及转变温度(透明点、熔点、聚合引发温度等)时，将化合物本身用作试样。
测定方法：特性的测定是利用下述方法来进行。这些方法大多为社团法人电子信息技术产业协会(Japan Electronics and Information Technology IndustriesAssociation，JEITA)所审议制定的JEITA标准(JEITA·ED-2521B)中所记载的方法或将其加以修饰的方法。用于测定的TN元件中，未安装薄膜晶体管(TFT)。
(1)相结构
将试样放置于具备偏光显微镜的熔点测定装置的热板(梅特勒(Mettler)公司制造，FP-52型热平台(hot stage))上。对所述试样一边以3℃/分钟的速度加热一边利用偏光显微镜观察相状态及其变化，确定相的种类。
(2)转变温度(℃)
在测定时，使用珀金埃尔默(Perkin Elmer)公司制造的扫描热量计Diamond DSC***或日立高科技科学(Hitachi High-Tech Science)(股)制造的高感度示差扫描热量计X-DSC7000。对试样以3℃/分钟的速度进行升降温，通过外推而求出伴随着试样的相变化的吸热峰值或发热峰值的引发点，决定转变温度。化合物的熔点、聚合引发温度也是使用所述装置来测定。有时将化合物自固体转变为近晶相、向列相等液晶相的温度简称为“液晶相的下限温度”。有时将化合物自液晶相转变为液体的温度简称为“透明点”。
将结晶表示为C。在区分结晶的种类的情况下，分别如C1、C2那样表示。将近晶相表示为S，将向列相表示为N。近晶相中，在区分层列A相、层列B相、层列C相、或层列F相的情况下，分别表示为SA、SB、SC、或SF。将液体(各向同性)表示为I。转变温度例如是如“C 50.0N100.0I”那样表述。其表示自结晶转变为向列相的温度为50.0℃，自向列相转变为液体的温度为100.0℃。
(3)向列相的上限温度(TNI或NI；℃)
将试样放置于具备偏光显微镜的熔点测定装置的热板上，以1℃/分钟的速度进行加热。对试样的一部分自向列相变化为各向同性液体时的温度进行测定。有时将向列相的上限温度简称为“上限温度”。在试样为化合物(1)与母液晶的混合物时，以TNI的记号来表示。在试样为化合物(1)与成分B、成分C、成分D之类的化合物的混合物时，以NI的记号来表示。
(4)向列相的下限温度(TC；℃)
将具有向列相的试样在0℃、-10℃、-20℃、-30℃、及-40℃的冷冻器中保管10天后，观察液晶相。例如当试样在-20℃下保持向列相、且在-30℃下变化为结晶或近晶相时，将TC记载为≦-20℃。有时将向列相的下限温度简称为“下限温度”。
(5)粘度(体积粘度(bulk viscosity)；η；在20℃下测定；mPa·s)
在测定时，使用东京计器(股)制造的E型旋转粘度计。
(6)光学各向异性(折射率各向异性；在25℃下测定；Δn)
使用波长589nm的光，通过在接目镜上安装有偏光板的阿贝折射计来进行测定。对主棱镜的表面朝一个方向摩擦后，将试样滴加至主棱镜上。折射率(n∥)是在偏光的方向与摩擦的方向平行时测定。折射率(n⊥)是在偏光的方向与摩擦的方向垂直时测定。光学各向异性(Δn)的值是根据Δn＝n∥-n⊥的式子来计算。
(7)比电阻(ρ；在25℃下测定；Ωcm)
在具备电极的容器中注入1.0mL试样。对所述容器施加直流电压(10V)，测定10秒后的直流电流。比电阻是根据下式来算出。(比电阻)＝{(电压)×(容器的电容)}/{(直流电流)×(真空的介电常数)}。
对于介电各向异性为正的试样与介电各向异性为负的试样，有时特性的测定法不同。在介电各向异性为正时的测定法是记载于项(8a)至项(12a)中。在介电各向异性为负的情况下，测定法是记载于项(8b)至项(12b)中。
(8a)粘度(旋转粘度；γ1；在25℃下测定；mPa·s)
正的介电各向异性：测定是依据M.今井(M.Imai)等人的“分子晶体及液晶(Molecular Crystals and Liquid Crystals)”(Vol.259，37(1995))中所记载的方法。在扭转角为0度、而且两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为5μm的TN元件中放入试样。对所述元件在16V至19.5V的范围内以0.5V为单位阶段性地施加电压。不施加电压0.2秒后，以仅一个矩形波(矩形脉冲；0.2秒)与不施加(2秒)的条件反复施加电压。对因所述施加而产生的瞬态电流(transientcurrent)的峰值电流(peak current)及峰值时间(peak time)进行测定。根据这些测定值及M.今井(M.Imai)等人的论文40页的计算式(8)而获得旋转粘度的值。所述计算所必需的介电各向异性的值是使用测定了所述旋转粘度的元件并利用以下记载的方法而求出。
(8b)粘度(旋转粘度；γ1；在25℃下测定；mPa·s)
负的介电各向异性：测定是依据M.今井(M.Imai)等人的“分子晶体及液晶(Molecular Crystals and Liquid Crystals)”(Vol.259，37(1995))中所记载的方法。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为20μm的VA元件中放入试样。对所述元件在39伏特至50伏特的范围内以1伏特为单位阶段性地施加电压。不施加电压0.2秒后，以仅一个矩形波(矩形脉冲；0.2秒)与不施加(2秒)的条件反复施加电压。对因所述施加而产生的瞬态电流(transient current)的峰值电流(peak current)及峰值时间(peak time)进行测定。根据这些测定值及M.今井(M.Imai)等人的论文40页的计算式(8)而获得旋转粘度的值。所述计算所必需的介电各向异性是使用下述介电各向异性的项中测定的值。
(9a)介电各向异性(Δε；在25℃下测定)
正的介电各向异性：在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为9μm、而且扭转角为80度的TN元件中放入试样。对所述元件施加正弦波(10V、1kHz)，2秒后测定液晶分子的长轴方向上的介电常数(ε∥)。对所述元件施加正弦波(0.5V、1kHz)，2秒后测定液晶分子的短轴方向上的介电常数(ε⊥)。介电各向异性的值是根据Δε＝ε∥-ε⊥的式子来计算。
(9b)介电各向异性(Δε；在25℃下测定)
负的介电各向异性：介电各向异性的值是根据Δε＝ε∥-ε⊥的式子来计算。介电常数(ε∥及ε⊥)是如下那样测定。
1)介电常数(ε∥)的测定：在经充分清洗的玻璃基板上涂布十八烷基三乙氧基硅烷(0.16mL)的乙醇(20mL)溶液。利用旋转器使玻璃基板旋转后，在150℃下加热1小时。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为4μm的VA元件中放入试样，通过利用紫外线进行硬化的接着剂将所述元件密闭。对所述元件施加正弦波(0.5V、1kHz)，2秒后测定液晶分子的长轴方向上的介电常数(ε∥)。
2)介电常数(ε⊥)的测定：在经充分清洗的玻璃基板上涂布聚酰亚胺溶液。将所述玻璃基板煅烧后，对所得的取向膜实施摩擦处理。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为9μm、扭转角为80度的TN元件中放入试样。对所述元件施加正弦波(0.5V、1kHz)，2秒后测定液晶分子的短轴方向上的介电常数(ε⊥)。
(10a)弹性常数(K；在25℃下测定；pN)
正的介电各向异性：在测定时，使用安捷伦科技(Agilent Technologies)公司制造的HP4284A型LCR计。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为20μm的水平取向元件中放入试样。对所述元件施加0伏特至20伏特的电荷，测定静电电容及施加电压。使用“液晶元件手册”(日刊工业报社)75页中的式(2.98)、式(2.101)对所测定的静电电容(C)及施加电压(V)的值进行拟合，根据式(2.99)而获得K11及K33的值。继而，在171页中的式(3.18)中，使用之前求出的K11及K33的值算出K22。弹性常数K是以如此般求出的K11、K22及K33的平均值来表示。
(10b)弹性常数(K11及K33；在25℃下测定；pN)
负的介电各向异性：在测定时，使用东阳技术(TOYO Technica)(股)制造的EC-1型弹性常数测定器。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为20μm的垂直取向元件中放入试样。对所述元件施加20伏特至0伏特的电荷，测定静电电容及施加电压。使用“液晶元件手册”(日刊工业报社)75页中的式(2.98)、式(2.101)对静电电容(C)及施加电压(V)的值进行拟合，根据式(2.100)而获得弹性常数的值。
(11a)阈电压(Vth；在25℃下测定；V)
正的介电各向异性：在测定时，使用大冢电子(股)制造的LCD5100型亮度计。光源设为卤素灯。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为0.45/Δn(μm)、扭转角为80度的常白模式(normally white mode)的TN元件中放入试样。对所述元件施加的电压(32Hz、矩形波)是自0V起以0.02V为单位阶段性地增加至10V为止。此时，对元件自垂直方向照射光，对透过元件的光量进行测定。制成所述光量达到最大时为透过率100％、所述光量最小时为透过率0％的电压-透过率曲线。阈电压是以透过率成为90％时的电压来表示。
(11b)阈电压(Vth；在25℃下测定；V)
负的介电各向异性：在测定时，使用大冢电子(股)制造的LCD5100型亮度计。光源设为卤素灯。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为4μm、摩擦方向为反平行的常黑模式(normally black mode)的VA元件中放入试样，使用利用紫外线进行硬化的接着剂将所述元件密闭。对所述元件施加的电压(60Hz、矩形波)是自0V起以0.02V为单位阶段性地增加至20V为止。此时，对元件自垂直方向照射光，测定透过元件的光量。制成所述光量达到最大时为透过率100％、所述光量最小时为透过率0％的电压-透过率曲线。阈电压是以透过率成为10％时的电压来表示。
(12a)响应时间(τ；在25℃下测定；ms)
正的介电各向异性：在测定时，使用大冢电子(股)制造的LCD5100型亮度计。光源设为卤素灯。低通滤波器(Low-pass filter)是设定为5kHz。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为5.0μm、扭转角为80度的常白模式(normally white mode)的TN元件中放入试样。对所述元件施加矩形波(60Hz、5V、0.5秒)。此时，对元件自垂直方向照射光，测定透过元件的光量。将所述光量达到最大时视为透过率100％，所述光量最小时视为透过率0％。上升时间(τr：rise time；毫秒)为透过率自90％变化为10％所需要的时间。下降时间(τf：falltime；毫秒)为透过率自10％变化为90％所需要的时间。响应时间是以如此般求出的上升时间与下降时间的和来表示。
(12b)响应时间(τ；在25℃下测定；ms)
负的介电各向异性：在测定时，使用大冢电子(股)制造的LCD5100型亮度计。光源设为卤素灯。低通滤波器(Low-pass filter)是设定为5kHz。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为3.2μm、摩擦方向为反平行的常黑模式(normally black mode)的PVA元件中放入试样。使用利用紫外线进行硬化的接着剂将所述元件密闭。对所述元件施加稍许超过阈电压的程度的电压1分钟，继而，一边施加5.6V的电压，一边照射23.5mW/cm2的紫外线8分钟。对所述元件施加矩形波(60Hz、10V、0.5秒)。此时，对元件自垂直方向照射光，测定透过元件的光量。将所述光量达到最大时视为透过率100％，所述光量最小时视为透过率0％。响应时间是以透过率自90％变化为10％所需要的时间(下降时间；fall time；毫秒)来表示。
(13)电压保持率
使用岩琦(Eye Graphics)(股)制造的不可见光(black light)F40T10/BL(峰值波长369nm)照射紫外线，由此使聚合性化合物聚合。对所述元件在60℃下施加脉冲电压(1V且60微秒)而进行充电。利用高速电压计在1.67秒的期间中测定衰减的电压，求出单位周期的电压曲线与横轴之间的面积A。面积B为未衰减时的面积。电压保持率是以面积A相对于面积B的百分率来表示。
原料
索尔米克斯(solmix)(注册商标)A-11为乙醇(85.5％)、甲醇(13.4％)与异丙醇(Isopropanol，IPA)(1.1％)的混合物，是自日本醇销售(股)获取。
[合成例1]
化合物(1-2-1)的合成
第一步骤
将氢化钠(6.52g)及四氢呋喃(tetrahydrofuran，THF)(380ml)放入至反应器中，冷却至0℃。向其中缓缓滴加化合物(T-1)(39.3g)的THF(210ml)溶液，一边恢复至室温一边搅拌20分钟。向其中滴加苄基氯甲基醚(27.5ml)，在55℃下进行6小时加热回流。将反应混合物注入至水中，利用乙酸乙酯来萃取水层。利用水对所获得的有机层进行清洗，利用无水硫酸镁进行干燥。在减压下对所述溶液进行浓缩，利用硅胶色谱法(容积比，庚烷：乙酸乙酯＝10：1)对残渣进行纯化而获得化合物(T-2)(38.6g；75％)。
第二步骤
将化合物(T-2)(38.6g)、氢氧化钯(1.93g)、甲苯(115ml)、及IPA(115ml)放入至反应器中，在氢气环境下、室温下搅拌12小时。将催化剂过滤分离后，在减压下进行浓缩，利用硅胶色谱法(容积比，庚烷：乙酸乙酯＝2：1)对残渣进行纯化而获得化合物(T-3)(25.0g；79％)。
第三步骤
将化合物(T-3)(25.0g)、3,4-二氢-2H-吡喃(5.45g)、及二氯甲烷(250ml)放入至反应器中，冷却至0℃。向其中缓缓添加吡啶对甲苯磺酸盐(PPTS)(1.48g)，一边恢复至室温一边搅拌8小时。将反应混合物注入至水中，利用二氯甲烷来萃取水层。利用水对所获得的有机层进行清洗，利用无水硫酸镁进行干燥。在减压下对所述溶液进行浓缩，利用硅胶色谱法(容积比，庚烷：乙酸乙酯＝10：1)对残渣进行纯化而获得化合物(T-4)(29.7g；99％)。再者，THP表示四氢吡喃基。
第四步骤
将氢化锂铝(3.68g)及THF(300ml)放入至反应器中，冷却至0℃。向其中缓缓滴加化合物(T-4)(29.7g)的THF(200ml)溶液，一边恢复至室温一边搅拌2小时。将反应混合物注入至饱和氯化铵水溶液中，将不溶物过滤分离后，利用乙酸乙酯来萃取水层。利用食盐水对所获得的有机层进行清洗，利用无水硫酸镁进行干燥。在减压下对所述溶液进行浓缩而获得化合物(T-5)(19.7g；77％)。
第五步骤
将化合物(T-5)(8.00g)、三乙基胺(7.88ml)、及THF(160ml)放入至反应器中，冷却至0℃。向其中缓缓滴加甲基丙烯酰氯(4.56ml)，一边恢复至室温一边搅拌8小时。将反应混合物注入至水中，利用乙酸乙酯来萃取水层。利用水对所获得的有机层进行清洗，利用无水硫酸镁进行干燥。在减压下对所述溶液进行浓缩，利用硅胶色谱法(容积比，庚烷：乙酸乙酯＝10：1)对残渣进行纯化而获得化合物(T-6)(6.84g；65％)。
第六步骤
将化合物(T-6)(6.84g)、PPTS(1.53g)、THF(34.0ml)、及甲醇(34.0ml)放入至反应器中，在50℃下搅拌4小时。将反应混合物注入至水中，利用乙酸乙酯来萃取水层。利用水对所获得的有机层进行清洗，利用无水硫酸镁进行干燥。在减压下对所述溶液进行浓缩，利用硅胶色谱法(容积比，庚烷：乙酸乙酯＝4：1)对残渣进行纯化。进而以庚烷与乙酸乙酯的混合溶媒(体积比，20：1)进行再结晶而纯化，获得化合物(T-7)(3.77g；65％)。
第七步骤
将依照WO2017209161A1中记载的方法而合成的化合物(T-8)(1.77g)、化合物(T-7)(3.77g)、DMAP(0.483g)、及二氯甲烷(45.0ml)放入至反应器中，冷却至0℃。向其中缓缓滴加DCC(2.45g)的二氯甲烷(10.0ml)溶液，一边恢复至室温一边搅拌12小时。将不溶物过滤分离后，将反应混合物注入至水中，利用二氯甲烷来萃取水层。利用水对所获得的有机层进行清洗，利用无水硫酸镁进行干燥。在减压下对所述溶液进行浓缩，利用硅胶色谱法(容积比，庚烷：乙酸乙酯＝6：1)对残渣进行纯化而获得化合物(T-9)(5.05g；99％)。
第八步骤
将化合物(T-9)(5.05g)、PPTS(0.984g)、THF(25.0ml)、及甲醇(25.0ml)放入至反应器中，在50℃下搅拌4小时。将反应混合物注入至水中，利用乙酸乙酯来萃取水层。利用水对所获得的有机层进行清洗，利用无水硫酸镁进行干燥。在减压下对所述溶液进行浓缩，利用硅胶色谱法(容积比，庚烷：乙酸乙酯＝3：1)对残渣进行纯化。进而以庚烷与乙酸乙酯的混合溶媒(体积比，5：1)进行再结晶而纯化，获得化合物(1-2-1)(3.30g；75％)。
所获得的化合物(1-2-1)的NMR分析值如下所述。
1H-NMR：化学位移δ(ppm；CDCl3)：6.22(s,1H)，6.08(s,2H)，5.86(s,1H)，5.58(t,J＝1.2Hz,2H),4.45-4.38(m,2H)，4.38-4.29(m,6H)，2.22(t,J＝6.4Hz,1H)，1.93(s,6H)，1.86-1.78(m,4H)，1.78-1.65(m,4H)，1.55-1.48(m,2H)，1.34-1.07(m,10H)，1.07-0.78(m,11H).
[合成例2]
化合物(1-2-15)的合成
第一步骤
将三氟甲磺酸酐(43.6g)及二氯甲烷(230ml)放入至反应器中，冷却至0℃。向其中缓缓滴加化合物(T-10)(30.9g)及三乙基胺(37.1ml)的二氯甲烷(460ml)溶液。将所获得的溶液注入至乙二醇(500ml)中，在室温下搅拌12小时。将反应混合物注入至水中，利用二氯甲烷来萃取水层。利用水对所获得的有机层进行清洗，利用无水硫酸镁进行干燥。在减压下对所述溶液进行浓缩，利用硅胶色谱法(容积比，庚烷：乙酸乙酯＝1：1)对残渣进行纯化而获得化合物(T-11)(21.9g；51％)。
第二步骤
使用化合物(T-11)(19.6g)作为原料，通过与合成例1的第三步骤相同的方法而获得化合物(T-12)(29.0g；97％)。
第三步骤
将化合物(T-12)(29.0g)、THF(145ml)、及水(145ml)放入至反应器中，并冷却至0℃。向其中添加氢氧化锂一水合物(9.96g)，一边恢复至室温一边搅拌8小时。将反应混合物注入至水中，缓缓添加10％柠檬酸水溶液(150ml)而设为酸性后，利用乙酸乙酯来萃取水层。利用水对所获得的有机层进行清洗，利用无水硫酸镁进行干燥。在减压下对所述溶液进行浓缩，获得化合物(T-13)(26.0g；95％)。
第四步骤
使用化合物(T-14)(40.0g)作为原料，通过与合成例1的第一步骤相同的方法而获得化合物(T-15)(50.1g；97％)。
第五步骤
使用化合物(T-15)(50.1g)作为原料，通过与合成例1的第二步骤相同的方法而获得化合物(T-16)(40.4g；97％)。
第六步骤
使用化合物(T-16)(40.4g)作为原料，通过与合成例1的第三步骤相同的方法而获得化合物(T-17)(43.2g；90％)。
第七步骤
使用化合物(T-17)(43.2g)作为原料，通过与合成例1的第四步骤相同的方法而获得化合物(T-18)(30.1g；83％)。
第八步骤
使用化合物(T-18)(30.1g)作为原料，通过与合成例1的第五步骤相同的方法而获得化合物(T-19)(25.2g；63％)。
第九步骤
使用化合物(T-19)(25.2g)作为原料，通过与合成例1的第六步骤相同的方法而获得化合物(T-20)(18.1g；84％)。
第十步骤
使用化合物(T-20)(5.00g)及化合物(T-13)(3.19g)作为原料，通过与合成例1的第七步骤相同的方法而获得化合物(T-21)(6.66g；94％)。
第十一步骤
使用化合物(T-21)(6.66g)作为原料，通过与合成例1的第八步骤相同的方法而获得化合物(1-2-15)(2.10g；36％)。
所获得的化合物(1-2-15)的NMR分析值如下所述。
1H-NMR：化学位移δ(ppm；CDCl3)：6.32(d,J＝0.7Hz,1H)，6.11(s,2H)，5.91(d,J＝1.2Hz,1H)，5.61(t,J＝1.2Hz,2H),4.25(s,2H)，4.19(s,2H)，4.17(s,4H)，3.81-3.75(m,2H)，3.66-3.61(m,2H)，2.31(t,J＝6.3Hz,1H)，1.96(s,6H)，1.80-1.66(m,8H)，1.56-1.50(m,2H)，1.36-0.80(m,25H).
[合成例3]
化合物(1-2-27)的合成
第一步骤
将化合物(T-22)(150g)、三苯基膦(350g)、咪唑(175g)、及甲苯(2.25l)放入至反应器中，冷却至0℃。向其中缓缓添加碘(326g)，一边恢复至室温一边搅拌2小时。将不溶物过滤分离后，将反应混合物注入至水中，并利用乙酸乙酯来萃取水层。利用饱和硫代硫酸钠水溶液对所获得的有机层进行清洗，利用无水硫酸镁进行干燥。在减压下对所述溶液进行浓缩，利用硅胶色谱法(容积比，甲苯：乙酸乙酯＝10：1)对残渣进行纯化而获得化合物(T-23)(197g；75％)。
第二步骤
将氢化钠(21.8g)及THF(800ml)放入至反应器中，缓缓滴加化合物(T-24)(107g)的THF(240ml)溶液并搅拌1小时后，冷却至0℃。向其中缓缓滴加化合物(T-23)(61.0g)的THF(360ml)溶液，在55℃下进行6小时加热回流。将反应混合物注入至水中，利用乙酸乙酯来萃取水层。利用食盐水对所获得的有机层进行清洗，利用无水硫酸镁进行干燥。在减压下对所述溶液进行浓缩。将所获得的中间体与甲醛(28.6g)、碳酸钾(65.8g)、及水(610ml)一同放入至另一反应器中，在80℃下搅拌6小时。利用乙酸乙酯来萃取水层，利用水对所获得的有机层进行清洗，并利用无水硫酸镁进行干燥。在减压下对所述溶液进行浓缩，利用硅胶色谱法(容积比，甲苯：乙酸乙酯＝15：1)对残渣进行纯化而获得化合物(T-25)(19.6g；36％)。
第三步骤
使用化合物(T-25)(19.6g)作为原料，通过与合成例2的第三步骤相同的方法而获得化合物(T-26)(15.4g；95％)。
第四步骤
使用化合物(T-20)(5.00g)及化合物(T-26)(2.78g)作为原料，通过与合成例1的第七步骤相同的方法而获得化合物(T-27)(6.53g；96％)。
第五步骤
将化合物(T-27)(6.53g)、PPTS(0.478g)、THF(100ml)、及甲醇(100ml)放入至反应器中，在室温下搅拌3小时。将反应混合物注入至水中，利用乙酸乙酯来萃取水层。利用水对所获得的有机层进行清洗，利用无水硫酸镁进行干燥。在减压下对所述溶液进行浓缩，利用硅胶色谱法(容积比，甲苯：乙酸乙酯＝1：2)对残渣进行纯化。进而以庚烷与甲苯的混合溶媒(体积比，5：1)的再结晶而进行纯化，获得化合物(1-2-27)(5.05g；82％)。
所获得的化合物(1-2-27)的NMR分析值如下所述。
1H-NMR：化学位移δ(ppm；CDCl3)：6.24(s,1H)，6.10(s,2H)，5.66(s,1H)，5.60(t,J＝1.2Hz,2H)，4.15(s,6H)，3.80-3.72(m,2H)，3.67-3.60(m,2H)，2.55(t,J＝5.7Hz,2H)，2.35(d,J＝7.4Hz,2H)，1.94(s,6H)，1.87-1.79(m,1H)，1.78-1.64(m,8H)，1.55-1.48(m,2H)，1.34-1.03(m,12H)，1.03-0.78(m,13H).
[合成例4]
化合物(1-2-3)的合成
第一步骤
使用化合物(T-20)(12.0g)作为原料，通过与合成例1的第六步骤相同的方法而获得化合物(T-28)(13.1g；82％)。
第二步骤
使用化合物(T-28)(13.1g)作为原料，通过与合成例1的第七步骤相同的方法而获得化合物(1-2-3)(10.1g；88％)。
所获得的化合物(1-2-3)的NMR分析值如下所述。
1H-NMR：化学位移δ(ppm；CDCl3)：6.24(s,1H)，6.09(s,2H)，5.87(d,J＝1.0Hz,1H)，5.59(t,J＝1.3Hz.2H),4.35-4.31(m,2H)，4.19-4.12(m,6H)，2.28(t,J＝6.5Hz,1H)，1.94(s,6H)，1.78-1.64(m,8H)，1.54-1.47(m,2H)，1.33-0.78(m,25H).
[合成例5]
化合物(1-3-4)的合成
第一步骤
使用化合物(T-29)(32.0g)作为原料，通过与合成例1的第一步骤相同的方法而获得化合物(T-30)(34.7g；87％)。
第二步骤
使用化合物(T-30)(34.7g)作为原料，通过与合成例1的第二步骤相同的方法而获得化合物(T-31)(22.8g；77％)。
第三步骤
使用化合物(T-31)(22.8g)作为原料，通过与合成例1的第三步骤相同的方法而获得化合物(T-32)(24.5g；93％)。
第四步骤
使用化合物(T-32)(24.5g)作为原料，通过与合成例1的第四步骤相同的方法而获得化合物(T-33)(21.1g；100％)。
第五步骤
使用化合物(T-33)(21.1g)作为原料，通过与合成例1的第五步骤相同的方法而获得化合物(T-34)(15.0g；56％)。
第六步骤
使用化合物(T-34)(15.0g)作为原料，通过与合成例1的第六步骤相同的方法而获得化合物(T-35)(13.0g；99％)。
第七步骤
使用化合物(T-35)(13.0g)作为原料，通过与合成例1的第七步骤相同的方法而获得化合物(T-36)(16.0g；95％)。
第八步骤
使用化合物(T-36)(16.0g)作为原料，通过与合成例1的第八步骤相同的方法而获得化合物(1-3-4)(5.86g；41％)。
所获得的化合物(1-3-4)的NMR分析值如下所述。
1H-NMR：化学位移δ(ppm；CDCl3)：7.12(d,J＝8.1Hz,2H)，7.05(d,J＝8.1Hz,2H)，6.26(s,1H)，6.12(s,2H)，5.89(d,J＝1.1Hz,1H)，5.61(t,J＝1.2Hz,2H),4.36-4.32(m,2H)，4.26-4.22(m,6H)，2.67-2.60(m,2H)，2.41(tt,J＝12.2Hz,J＝3.3Hz,1H)，2.23(t,J＝6.4Hz,1H)，1.95(s,6H)，1.92-1.70(m,10H)，1.45-1.34(m,2H)，1.34-0.94(m,15H)，0.91-0.81(m,5H).
[合成例6]
化合物(1-3-40)的合成
第一步骤
使用通过与合成例5的第一步骤至第六步骤相同的方法而合成的化合物(T-37)(2.12g)作为原料，通过与合成例1的第六步骤相同的方法而获得化合物(T-38)(2.57g；95％)。
第二步骤
使用化合物(T-38)(2.57g)作为原料，通过与合成例1的第七步骤相同的方法而获得化合物(1-3-40)(1.70g；74％)。
所获得的化合物(1-3-40)的NMR分析值如下所述。
1H-NMR：化学位移δ(ppm；CDCl3)：7.17(d,J＝8.1Hz,2H)，7.07(d,J＝8.1Hz,2H)，6.28(s,1H)，6.14(s,2H)，5.91(s,1H)，5.63(s,2H)，4.36-4.32(m,2H)，4.27-4.23(m,6H)，2.68-2.62(m,2H)，2.45(tt,J＝12.1Hz,J＝3.3Hz,1H)，2.29(t,J＝6.4Hz,1H)，1.97(s,6H)，1.90-1.60(m,8H)，1.50-0.80(m,28H).
[合成例7]
化合物(1-2-37)的合成
第一步骤
将氢化钠(4.96g)及THF(200ml)放入至反应器中，冷却至0℃。向其中缓缓滴加化合物(T-14)(32.0g)的THF(120ml)溶液，一边恢复至室温一边搅拌20分钟。向其中滴加苄基2-氯乙基醚(23.3ml)，在55℃下进行6小时加热回流。将反应混合物注入至水中，利用乙酸乙酯来萃取水层。利用水对所获得的有机层进行清洗，利用无水硫酸镁进行干燥。在减压下对所述溶液进行浓缩，利用硅胶色谱法(容积比，庚烷：乙酸乙酯＝10：1)对残渣进行纯化而获得化合物(T-39)(32.5g；77％)。
第二步骤
使用化合物(T-39)(32.5g)作为原料，通过与合成例1的第二步骤相同的方法而获得化合物(T-40)(19.9g；73％)。
第三步骤
使用化合物(T-40)(19.9g)作为原料，通过与合成例1的第三步骤相同的方法而获得化合物(T-41)(22.1g；94％)。
第四步骤
使用化合物(T-41)(22.1g)作为原料，通过与合成例1的第四步骤相同的方法而获得化合物(T-42)(17.8g；95％)。
第五步骤
使用化合物(T-42)(17.8g)作为原料，通过与合成例1的第五步骤相同的方法而获得化合物(T-43)(15.2g；66％)。
第六步骤
使用化合物(T-43)(15.2g)作为原料，通过与合成例1的第六步骤相同的方法而获得化合物(T-44)(12.9g；99％)。
第七步骤
使用化合物(T-44)(2.00g)作为原料，通过与合成例1的第七步骤相同的方法而获得化合物(T-45)(1.74g；95％)。
第八步骤
使用化合物(T-45)(1.74g)作为原料，通过与合成例1的第八步骤相同的方法而获得化合物(1-2-37)(1.12g；73％)。
所获得的化合物(1-2-37)的NMR分析值如下所述。
1H-NMR：化学位移δ(ppm；CDCl3)：6.23(s,1H)，6.09(s,2H)，5.84(s,1H)，5.58(t,J＝1.0Hz,2H),4.35-4.27(m,4H)，4.13-4.05(m,4H)，2.26(t,J＝6.4Hz,1H)，1.94(s,6H)，1.83(t,J＝6.7Hz,2H)，1.78-1.63(m,8H)，1.50-1.42(m,2H)，1.33-0.78(m,25H).
[比较例1]
合成化合物(S-1)及化合物(S-2)作为比较化合物，并测定特性。所述化合物记载于国际公开第2017/209161号中且与本发明的化合物类似，故选择了所述化合物。
比较化合物(S-1)的NMR分析值如下所述。
1H-NMR：化学位移δ(ppm；CDCl3)：6.24(s,1H)，6.09(s,1H)，5.84(s,1H)，5.57(s,1H),4.33-4.27(m,4H)，4.20-4.16(m,2H)，2.34-2.31(m,1H)，1.97-1.90(m,4H)，1.82-1.67(m,8H)，1.43-1.39(m,1H)，1.31-1.18(m,6H)，1.15-0.75(m,16H).
比较化合物(S-2)的NMR分析值如下所述。
1H-NMR：化学位移δ(ppm；CDCl3)：6.24(s,1H)，6.09(s,2H)，5.87(s,1H)，5.57-5.60(m,2H),4.36-4.26(m,6H)，4.21-4.17(m,2H)，2.34-2.31(m,1H)，1.97-1.85(m,8H)，1.78-1.64(m,6H)，1.54-1.47(m,2H)，1.33-0.78(m,27H).
对化合物(1-2-1)及化合物(1-2-3)与比较化合物(S-1)及比较化合物(S-2)的电压保持率(VHR)进行比较。再者，评价中使用组合物(i)。
以重量％来表示组合物(i)的成分的比例。
在组合物(i)中，分别以3.0重量％的比例添加各化合物而制作试样。将所述试样注入至两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为3.5μm的不具有取向膜的元件中。使用岩琦(EyeGraphics)股份有限公司制造的不可见光F40T10/BL(峰值波长355nm)对所述元件照射紫外线(20J)，由此使所添加的化合物聚合。对所述元件在60℃下施加脉冲电压(1V且60微秒)而进行充电。利用高速电压计在1.67毫秒期间测定所衰减的电压，求出单位周期中的电压曲线与横轴之间的面积A。面积B为未衰减时的面积。电压保持率是由面积A相对于面积B的百分率来表示。
表2.化合物(1-2-1)及化合物(1-2-3)与比较化合物(S-1)及比较化合物(S-2)的电压保持率(VHR)
将化合物(1-2-1)及化合物(1-2-3)与比较化合物(S-1)及比较化合物(S-2)的电压保持率归纳于表2中。在使用化合物(1-2-1)或化合物(1-2-3)的情况下，可获得比使用比较化合物(S-1)或比较化合物(S-2)的情况大的电压保持率。其原因在于：本案化合物具有多个甲基丙烯酰基等聚合性基，且所述聚合性基经由间隔基而连结于同一碳原子，因此可对称性高地形成良质的聚合物网络，由此，电压保持率的降低得到抑制。因此，化合物(1-2-1)及化合物(1-2-3)可谓是用于液晶显示元件的情况下的电压保持率大的优异化合物。
可参考合成例中所记载的方法、或“2.化合物(1)的合成”一项，来合成以下的化合物。
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2.组合物的实施例
实施例中的化合物基于下述表3的定义而以记号来表示。表3中，与1,4-亚环己基相关的立体构型为反式构型。位于记号后的括弧内的编号与化合物的编号相对应。(-)的记号是指其他液晶性化合物。液晶性化合物的比例(百分率)为基于液晶组合物的重量的重量百分率(重量％)。最后归纳液晶组合物的特性值。特性是依据上文记载的方法来测定，(不进行外推而)直接记载测定值。
表3.使用记号的化合物的表述方法
R-(A1)-Z1-·····Zn-(An)-R′
[使用例1]
/>
以1重量％的比例在所述组合物中添加下述化合物(1-2-1)。
NI＝95.9℃；η＝17.7mPa·s；Δn＝0.108；Δε＝5.0.
[使用例2]
以3重量％的比例在所述组合物中添加下述化合物(1-2-27)。
NI＝71.3℃；η＝19.8mPa·s；Δn＝0.113；Δε＝5.7.
[使用例3]
以7重量％的比例在所述组合物中添加下述化合物(1-2-15)。
NI＝82.6℃；η＝24.2mPa·s；Δn＝0.109；Δε＝5.4.
[使用例4]
/>
以3.5重量％的比例在所述组合物中添加下述化合物(1-3-15)。
NI＝119.8℃；η＝20.4mPa·s；Δn＝0.094；Δε＝3.7.
[使用例5]
/>
以5重量％的比例在所述组合物中添加下述化合物(1-2-12)。
NI＝104.9℃；η＝32.1mPa·s；Δn＝0.122；Δε＝8.3.
[使用例6]
以0.1重量％的比例在所述组合物中添加下述化合物(1-2-30)。
NI＝85.1℃；η＝14.7mPa·s；Δn＝0.092；Δε＝4.4.
[使用例7]
以2重量％的比例在所述组合物中添加下述化合物(1-2-1)。
NI＝75.7℃；η＝22.7mPa·s；Δn＝0.108；Δε＝8.8.
[使用例8]
/>
以1重量％的比例在所述组合物中添加下述化合物(1-2-27)。
NI＝73.3℃；η＝24.7mPa·s；Δn＝0.098；Δε＝8.1.
[使用例9]
以0.5重量％的比例在所述组合物中添加下述化合物(1-2-15)。
NI＝73.1℃；η＝15.0mPa·s；Δn＝0.073；Δε＝3.0.
[使用例10]
以4重量％的比例在所述组合物中添加下述化合物(1-3-15)。
NI＝87.9℃；η＝21.5mPa·s；Δn＝0.071；Δε＝5.8.
[使用例11]
以3重量％的比例在所述组合物中添加下述化合物(1-2-12)。
NI＝81.3℃；η＝11.7mPa·s；Δn＝0.129；Δε＝7.8.
[使用例12]
以1重量％的比例在所述组合物中添加下述化合物(1-2-3)。
NI＝95.9℃；η＝17.7mPa·s；Δn＝0.108；Δε＝5.0.
[使用例13]
以5重量％的比例在所述组合物中添加下述化合物(1-3-4)。
NI＝104.9℃；η＝32.1mPa·s；Δn＝0.122；Δε＝8.3.
[使用例14]
/>
以1重量％的比例在所述组合物中添加下述化合物(1-3-40)。
NI＝73.3℃；η＝24.7mPa·s；Δn＝0.098；Δε＝8.1.
[使用例15]
以3重量％的比例在所述组合物中添加下述化合物(1-2-37)。
NI＝81.3℃；η＝11.7mPa·s；Δn＝0.129；Δε＝7.8.
产业上的可利用性
包含化合物(1)的液晶组合物可用于液晶投影仪、液晶电视等的显示元件。

Claims (18)

1.一种聚合性极性化合物，其由式(1)表示，
式(1)中，
R1为氢或碳数1至15的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-或-S-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
环A1及环A2独立地为1,2-亚环丙基、1,3-亚环丁基、1,3-亚环戊基、1,4-亚环己基、1,4-亚环庚基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、十氢萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至10的烷基、碳数2至10的烯基、碳数1至9的烷氧基、或碳数2至9的烯氧基取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
a为0、1、2、3、或4；
Z1独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
Sp2、Sp3、及Sp4独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
Sp1为碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
M1、M2、M3、M4、M5、及M6独立地为氢、氟、氯、碳数1至5的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至5的烷基；
R2及R3独立地为氢或碳数1至10的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
R4为选自式(1-a)、式(1-b)、及式(1-c)所表示的基中的基；
式(1-a)、式(1-b)、及式(1-c)中，
Sp5及Sp6独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
R5为氢、碳数1至10的烷基、碳数1至9的烷氧基、或碳数1至9的烷氧基烷基；
X1独立地为-OH、-NH2、-N(R6)2、-COOH、-SH、或-Si(R6)3；
-N(R6)2、及-Si(R6)3中，
R6为氢或碳数1至10的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代。
2.根据权利要求1所述的聚合性极性化合物，其中，式(1)中，
Z1独立地为单键、-(CH2)2-、-(CH2)4-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、或-CF＝CF-。
3.根据权利要求1或2所述的聚合性极性化合物，其中，式(1)中，
环A1及环A2独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基，这些环中，至少一个氢可经氟、氯、碳数1至10的烷基、碳数2至10的烯基、碳数1至9的烷氧基、或碳数2至9的烯氧基取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代。
4.根据权利要求1或2所述的聚合性极性化合物，其由式(1-1)至式(1-4)的任一者表示，
式(1-1)至式(1-4)中，
R1为碳数1～15的烷基、碳数2～15的烯基、碳数1～14的烷氧基、或碳数2～14的烯氧基，这些基中，至少一个氢可经氟取代；
环A1、环A2、环A3、及环A4独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、四氢吡喃-2,5-二基、或1,3-二噁烷-2,5-二基，这些环中，至少一个氢可经氟、碳数1至10的烷基、碳数2至10的烯基、碳数1至9的烷氧基、或碳数2至9的烯氧基取代，这些基中，至少一个氢可经氟取代；
Z1、Z2、及Z3独立地为单键、-(CH2)2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、或-CF＝CF-；
Sp2、Sp3、及Sp4独立地为单键或碳数1至7的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、或-OCO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代，这些基中，至少一个氢可经氟取代；
Sp1为碳数1至7的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、或-OCO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代，这些基中，至少一个氢可经氟取代；
M1、M2、M3、M4、M5、及M6独立地为氢、氟、碳数1至5的烷基、或至少一个氢经氟取代的碳数1至5的烷基；
R2及R3独立地为氢、碳数1至7的烷基、碳数1至6的烷氧基、或碳数1至6的烷氧基烷基，这些基中，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，至少一个氢可经氟取代；
R4为选自式(1-a)、式(1-b)、及式(1-c)所表示的基中的基；
式(1-a)、式(1-b)、及式(1-c)中，
Sp5及Sp6独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
R5为氢、碳数1至7的烷基、碳数1至6的烷氧基、或碳数1至6的烷氧基烷基；
X1独立地为-OH、-NH2、-COOH、或-SH。
5.根据权利要求1或2所述的聚合性极性化合物，其由式(1-5)至式(1-7)的任一者表示，
式(1-5)至式(1-7)中，
R1为碳数1～10的烷基、碳数2～10的烯基、或碳数1～9的烷氧基；
环A1、环A2、环A3、及环A4独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、四氢吡喃-2,5-二基、或1,3-二噁烷-2,5-二基，这些环中，至少一个氢可经氟、碳数1至5的烷基、碳数2至5的烯基、或碳数1至4的烷氧基取代；
Z1、Z2、及Z3独立地为单键、-(CH2)2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CH2O-、或-OCH2-；
Sp2、Sp3、及Sp4独立地为单键或碳数1至5的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代；
Sp1为碳数1至5的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个-(CH2)2-可经-CH＝CH-取代；
R2及R3独立地为碳数1至5的烷基、碳数1至4的烷氧基、或碳数1至4的烷氧基烷基，这些基中，至少一个氢可经氟取代；
R4为选自式(1-a-1)及式(1-b-1)所表示的基中的基；
式(1-a-1)及式(1-b-1)中，
Sp5及Sp6独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代；
R5为氢或碳数1至7的烷基。
6.根据权利要求1或2所述的聚合性极性化合物，其由式(1-8)至式(1-37)的任一者表示，
式(1-8)至式(1-37)中，
环A1、环A2、及环A3独立地为1,4-亚环己基或1,4-亚苯基，这些环中，至少一个氢可经氟、碳数1至5的烷基取代；
R1为碳数1～10的烷基、碳数2～10的烯基、或碳数1～9的烷氧基；
Z1及Z2独立地为单键或-(CH2)2-；
Sp2、Sp3、及Sp4独立地为单键或碳数1至5的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代；
Sp1为碳数1至5的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代；
R5为氢或碳数1至5的烷基。
7.根据权利要求1或2所述的聚合性极性化合物，其由式(1-38)至式(1-49)的任一者表示，
/>
/>
式(1-38)至式(1-49)中，
R1为碳数1～10的烷基；
Z1及Z2独立地为单键或-(CH2)2-；
Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、及Y6独立地为氢、氟、甲基、或乙基；
Sp4为单键或碳数1至5的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代；
Sp1为碳数1至5的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代；
R5为氢、甲基、或乙基。
8.根据权利要求1或2所述的聚合性极性化合物，其由式(1-50)至式(1-55)的任一者表示，
/>
式(1-50)至式(1-55)中，
R1为碳数1～10的烷基；
Z1及Z2独立地为单键或-(CH2)2-；
Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、及Y6独立地为氢、氟、甲基、或乙基；
Sp4为单键或碳数1至5的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，
Sp1为碳数1至5的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-取代。
9.一种液晶组合物，其含有如权利要求1至8中任一项所述的聚合性极性化合物的至少一种。
10.根据权利要求9所述的液晶组合物，其含有选自式(2)至式(4)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物，
式(2)至式(4)中，
R11及R12独立地为碳数1至10的烷基或碳数2至10的烯基，所述烷基及烯基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，这些基中，至少一个氢可经氟取代；
环B1、环B2、环B3、及环B4独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,5-二氟-1,4-亚苯基、或嘧啶-2,5-二基；
Z11、Z12、及Z13独立地为单键、-COO-、-CH2CH2-、-CH＝CH-、或-C≡C-。
11.根据权利要求9或10所述的液晶组合物，其含有选自式(5)至式(7)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物，
式(5)至式(7)中，
R13为碳数1至10的烷基或碳数2至10的烯基，所述烷基及烯基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，这些基中，至少一个氢可经氟取代；
X11为氟、氯、-OCF3、-OCHF2、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCF2CHF2、或-OCF2CHFCF3；
环C1、环C2、及环C3独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或至少一个氢经氟取代的1,4-亚苯基；
Z14、Z15、及Z16独立地为单键、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CH＝CH-、-C≡C-、或-(CH2)4-；
L11及L12独立地为氢或氟。
12.根据权利要求9或10所述的液晶组合物，其含有选自式(8)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物，
式(8)中，
R14为碳数1至10的烷基或碳数2至10的烯基，所述烷基及烯基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，这些基中，至少一个氢可经氟取代；
X12为-C≡N或-C≡C-C≡N；
环D1为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或至少一个氢经氟取代的1,4-亚苯基；
Z17为单键、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、或-C≡C-；
L13及L14独立地为氢或氟；
i为1、2、3、或4。
13.根据权利要求9或10所述的液晶组合物，其含有选自式(11)至式(19)所表示的化合物的群组中的至少一种化合物，
式(11)至式(19)中，
R15、R16、及R17独立地为碳数1至10的烷基或碳数2至10的烯基，所述烷基及烯基中，至少一个-CH2-可经-O-取代，这些基中，至少一个氢可经氟取代，而且R17也可为氢或氟；
环E1、环E2、环E3、及环E4独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、四氢吡喃-2,5-二基、十氢萘-2,6-二基、或至少一个氢经氟取代的1,4-亚苯基；
环E5及环E6独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、四氢吡喃-2,5-二基、或十氢萘-2,6-二基；
Z18、Z19、Z20、及Z21独立地为单键、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2OCH2CH2-、或-OCF2CH2CH2-；
L15及L16独立地为氟或氯；
S11为氢或甲基；
X为-CHF-或-CF2-；
j、k、m、n、p、q、r、及s独立地为0或1，k、m、n、及p的和为1或2，q、r、及s的和为0、1、2、或3，
t为1、2、或3。
14.根据权利要求9或10所述的液晶组合物，其含有式(1)所表示的化合物以外的式(20)所表示的至少一种聚合性化合物，
式(20)中，
环F及环I独立地为环己基、环己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氢吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基、或吡啶-2-基，这些环中，至少一个氢可经卤素、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或至少一个氢经卤素取代的碳数1至12的烷基取代；
环G为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、菲-2,7-二基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基，这些环中，至少一个氢可经卤素、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或至少一个氢经卤素取代的碳数1至12的烷基取代；
Z22及Z23独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-、-C(CH3)＝CH-、-CH＝C(CH3)-、或-C(CH3)＝C(CH3)-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
P11、P12、及P13独立地为聚合性基；
Sp11、Sp12、及Sp13独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
u为0、1、或2；
f、g、及h独立地为0、1、2、3、或4，而且f、g、及h的和为1以上。
15.根据权利要求14所述的液晶组合物，其中，式(20)中，
P11、P12、及P13独立地为选自式(P-1)至式(P-5)所表示的聚合性基的群组中的基，
式(P-1)至式(P-5)中，
M11、M12、及M13独立地为氢、氟、碳数1至5的烷基、或至少一个氢经卤素取代的碳数1至5的烷基。
16.根据权利要求14所述的液晶组合物，其中，式(20)所表示的聚合性化合物为选自式(20-1)至式(20-7)所表示的聚合性化合物的群组中的至少一种化合物，
/>
式(20-1)至式(20-7)中，
L31、L32、L33、L34、L35、L36、L37、及L38独立地为氢、氟、或甲基；
Sp11、Sp12、及Sp13独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
P11、P12、及P13独立地为选自式(P-1)至式(P-3)所表示的聚合性基的群组中的基，
式(P-1)至式(P-3)中，
M11、M12、及M13独立地为氢、氟、碳数1至5的烷基、或至少一个氢经卤素取代的碳数1至5的烷基。
17.根据权利要求9或10所述的液晶组合物，其含有选自与式(1)或式(20)所表示的化合物不同的聚合性化合物、聚合引发剂、聚合抑制剂、光学活性化合物、抗氧化剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、热稳定剂、色素、及消泡剂的群组中的至少一种，
式(20)中，
环F及环I独立地为环己基、环己烯基、苯基、1-萘基、2-萘基、四氢吡喃-2-基、1,3-二噁烷-2-基、嘧啶-2-基、或吡啶-2-基，这些环中，至少一个氢可经卤素、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或至少一个氢经卤素取代的碳数1至12的烷基取代；
环G为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基、菲-2,7-二基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、或吡啶-2,5-二基，这些环中，至少一个氢可经卤素、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或至少一个氢经卤素取代的碳数1至12的烷基取代；
Z22及Z23独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-、-C(CH3)＝CH-、-CH＝C(CH3)-、或-C(CH3)＝C(CH3)-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
P11、P12、及P13独立地为聚合性基；
Sp11、Sp12、及Sp13独立地为单键或碳数1至10的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-取代，至少一个-CH2CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，这些基中，至少一个氢可经氟或氯取代；
u为0、1、或2；
f、g、及h独立地为0、1、2、3、或4，而且f、g、及h的和为1以上。
18.一种液晶显示元件，其含有选自由如权利要求9至17中任一项所述的液晶组合物、及如权利要求9至17中任一项所述的液晶组合物的至少一部分进行聚合而成者所组成的群组中的至少一种。
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