一种三氟甲氧基端取代二芳基乙炔类液晶化合物及其合成方法
【专利摘要】本发明公开了三氟甲氧基端取代二芳基乙炔类液晶化合物及其合成方法，其结构通式如(1)所示：其中F(x)、F(y)均表示苯环上任意位置氟原子取代，x、y表示氟原子的取代个数，其取值为0～4。本发明具有中红外透过率高、液晶相范围宽及双折射率大的优点，可用于中红外液晶光调制器件。
【专利说明】一种三氟甲氧基端取代二芳基乙炔类液晶化合物及其合成 方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于液晶材料【技术领域】，具体涉及一种三氟甲氧基端取代二芳基乙炔类液 晶化合物及其制备方法，可用于中红外液晶光调制器件。
【背景技术】
[0002] 液晶器件具有平板化、功耗低、重量轻、可以集成电路相匹配等优点而获得了广泛 的应用。例如用于人机交互界面的液晶显示器、用于光互联网的液晶光阀、可电控焦距的液 晶光学透镜等。目前，基于液晶的各种光调制器件的应用中，需要调制的光主要为可见光区 (400?700nm)，因此人们对所使用液晶材料的研究也主要集中在可见光波段。
[0003] 中红外（波长为3?5μπι)是重要的大气窗口波段，在中红外波段液晶光调制器 件具有一些重要的用途，如基于红外波段的光通讯、可应用于国防及航天航空领域的中红 外导引技术、可应用于光谱成像探测仪的液晶法布里-珀罗器件等。
[0004] 大部分液晶材料在可见光区（400nm?700nm)是透明的。但在中红外波 段，目前在可见光波段得到广泛应用的液晶材料，具有强烈的吸收带。如Liquid Crystal, 1989, 5, 1415 ?1424，题名为"Potential infrared liquid crystals"的论文研 究了普通液晶材料的红外特性，研究结果指出：液晶材料作为一种有机化合物，其分子振动 吸收基本覆盖中红外（3?5 μ m)波段，例如烷基链的CH、CH2、CH3在3. 2?3. 7 μ m有明显 的吸收峰，而氰基CN在4. 5 μ m存在强吸收峰。液晶材料的吸收过大，不仅会使液晶器件的 光损失增加，降低液晶器件的效率；更为严重的是，液晶材料吸收的光能会转化为热能而使 器件的温度升高，直至损坏液晶器件。因此，目前应用于可见光波段的常规液晶材料不能应 用于中红外波段。
[0005] 为了降低液晶材料在中红外波段的吸收，期刊J. Appl. Phys.，2002, 92, 7146? 7148.题名为"Perdeuteratedcyanobiphenyl liquid crystals for infrared applications"的论文采用了氣代的方法，对比了 4-戊基联苯腈（5CB)与氣代4-戊基联 苯腈（D5CB)的中红外吸收特性，发现4-戊基联苯腈（5CB)在?3. 3 μ m处碳氢键的强吸收 经氘代后向长波长方向移动至?4. 7 μ m。但是D5CB的合成需要使用重水等稀有的化学试 齐U，极大的增加了制备成本；而且由于氘代的不完全，D-5CB在3. 4 μ m处仍有部分吸收。
[0006] 期刊 Optics Express, 2011，19, 10843 ?10848.题名为"Low absorption liquid crystals for mid-wave infrared applications"的论文报道了如下结构的液晶材料：
【权利要求】
1. 一种三氟甲氧基端取代二芳基乙炔类液晶化合物，其特征在于，结构通式如（I)所 示：
其中F (X)、F (y)均表示苯环上任意位置氟原子取代，x、y表示氟原子的取代个数，其取 值为0?4。
2. 如权利要求1所述的三氟甲氧基端取代二芳基乙炔类液晶化合物，其特征在于，所 述的X的取值为〇?3, y的取值为0?3。
3. 如权利要求2所述的三氟甲氧基端取代二芳基乙炔类液晶化合物，其特征在于，所 述的X的取值为〇?2, y的取值为0?2。
4. 如权利要求1所述的三氟甲氧基端取代二芳基乙炔类液晶化合物，其特征在于，所 述的液晶化合物是式1-1?式1-20所示的化合物中的任意一种，
步骤如下： (1) 氮气保护下，在反应瓶中加入4-三氟甲氧基溴苯、三甲基硅乙炔及三乙胺，搅拌均 匀，加入二（三苯基膦）二氯化钯、碘化亚酮，回流反应，TLC监测至无原料剩余，停止反应 并降温至室温后过滤，滤液旋蒸，得到黑色液体，以正庚烷为洗脱剂，进行柱层析纯化，旋干 后得到1-(4-三氟甲氧基苯基）-2-(三甲基硅基）乙炔； (2) 在氮气保护下，将1-(4-三氟甲氧基苯基）-2-(三甲基硅基）乙炔加入三口烧 瓶中，并依次加入氢氧化钾、乙醇，常温搅拌反应2小时，停止反应，反应液用二氯甲烷萃 取，后水洗至中性，旋蒸去二氯甲烷，所得粗品用减压蒸馏，收集120-125?的馏分，真空 度-〇. 09MPa，得4-二氟甲氧基苯乙块； (3) 氮气保护下，在反应瓶中加入原料（a)、三乙胺，搅拌均匀后加入二（三苯基膦）二 氯化钯、碘化亚酮，搅拌下滴加4-三氟甲氧基苯乙炔，滴加完毕后继续反应2小时，过滤，滤 液旋蒸去溶剂，再以正庚烷为洗脱剂进行柱层析纯化，得到黄色固体，再用正庚烷重结晶一 次，得中间体（b); (4) 氮气保护下，在反应瓶中加入中间体（b)、THF、原料（c)及水，搅拌均匀，再加入二 (三苯基膦）二氯化钮、碳酸钾，加热回流反应5小时，停止反应，反应液静置分液，水相用乙 酸乙酯萃取，合并有机相，旋干得粗品，将粗品以正庚烷为洗脱剂进行柱层析纯化，再用乙 醇重结晶，制备得到最终产品。
6.如权利要求5所述的合成方法，其特征在于： 步骤（1)中所述的4-三氟甲氧基溴苯、三甲基硅乙炔的摩尔比为1:1?5; 步骤（2)中所述的1-(4-三氟甲氧基苯基）-2-(三甲基硅基）乙炔、氢氧化钾的摩尔 比为1:0. 1?1 ; 步骤⑶中所述的原料（a)、4-三氟甲氧基苯乙炔的摩尔比为1:0.7?1.2; 步骤⑷中所述的中间体（b)、原料（c)的摩尔比为1:1?5。
7.如权利要求6所述的合成方法，其特征在于： 步骤⑴中所述的4-三氟甲氧基溴苯、三甲基硅乙炔的摩尔比优选为1:1?5; 步骤（2)中所述的1-(4-三氟甲氧基苯基）-2-(三甲基硅基）乙炔、氢氧化钾的摩尔 比优选为1:0. 1?0. 5 ; 步骤⑶中所述的原料（a)、4_三氟甲氧基苯乙炔的摩尔比优选为1:0.9?1. 1 ; 步骤（4)中所述的中间体（b)、原料（c)的摩尔比优选为1:1?2。
【文档编号】C07C43/225GK104087308SQ201410347415
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月21日 优先权日:2014年7月21日
【发明者】安忠维, 胡明刚, 莫玲超, 李建, 李娟丽, 杨志, 车昭毅, 杨晓哲, 杨诚 申请人:西安近代化学研究所