[发明专利]一种用于高双折射率液晶的含侧氟型二苯乙炔稀释剂及其合成方法

说明书

本发明公开了一种用于高双折射率液晶的含侧氟型二苯乙炔稀释剂及其合成方法，该稀释剂的结构式为式中X代表O或CH₂，R代表C₁～C₆烷基，其采用工业上成熟的Sonogashira偶联和Witting反应进行合成，方法简便且高效，有利于工业化生产。本发明稀释剂结构中含有侧氟取代基和端烯取代基，能够有效改善高双折射率液晶的低温性能，且本发明稀释剂比商业化3HHV稀释剂的双折射率高13～15倍，能够在降低高双折射率液晶旋转粘度的同时，保证液晶材料的大双折射率(0.25)。

技术领域

本发明属于高双折射率液晶技术领域，具体涉及一种用于高双折射率液晶的稀释剂及其合成方法。

背景技术

增强现实(AR)显示系统在众多液晶器件及设备中有广泛的应用，它需要有红、绿、蓝三色光源，高的光学效率，快的响应时间，低的能耗，轻便、小体积和低成本等特点。通过用红、绿、蓝三色的LED灯照射产生连续场色彩可以获得高的光学效率，但是它需要液晶的响应速度低于1毫秒，以克服色彩失真。获得低旋转粘度和高双折射率的液晶材料是提高响应速度的有效途径。高双折射率液晶通常需要加入大共轭的液晶单体，这样又增加了液晶的旋转粘度和熔点，因此高双折射率与低熔点、高双折射率与低旋转粘度是两对相互矛盾的关系。

吴诗聪教授团队已经报道了不同稀释剂组分的掺入可以有效降低液晶材料的熔点和旋转粘度(Liquid Crystals,2009,36,865-872；Journal of Display Technology,2013,9,592-597)，同时也会降低液晶材料的双折射率。由于现有的大部分稀释剂中含有非共轭的环己烷结构，显著地降低了液晶材料的双折射率，使得液晶的响应速度无法满足器件要求。因此为了获得毫秒级的快响应速度，急切需要重新设计合成用于高双折射率液晶研究的稀释剂单体。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有低粘度的稀释剂显著降低高双折射率液晶双折射率的问题，提供一种自身双折射率较高且旋转粘度较低的含侧氟型二苯乙炔稀释剂，并且为这种稀释剂提供一种合成路线短、操作简单且收率高的合成方法。

解决上述技术问题所采用的含侧氟型二苯乙炔稀释剂的结构式如下所示：

式中X代表O或CH₂，R代表C₁～C₆烷基。

上述含侧氟型二苯乙炔稀释剂中X代表O时，其合成路线和制备方法如下：

1、在惰性气体保护下，将式I所示的对烷基溴苯、2-甲基-3-丁炔-2-醇、四(三苯基膦)合钯、碘化亚铜、三苯基膦、三乙胺在回流条件下搅拌反应10～12小时，分离纯化，得到式II化合物。其中所述对烷基溴苯与2-甲基-3-丁炔-2-醇、四(三苯基膦)合钯、碘化亚铜、三苯基膦、三乙胺的摩尔比优选1:1.5～2:0.005～0.01:0.01～0.02:0.02～0.05:10～15。

2、以二氯甲烷为溶剂，在惰性气体保护下，将4-溴-2-氟苯酚、3,4-2H-二氢吡喃、4-甲基苯磺酸吡啶鎓在常温条件下搅拌反应3～5小时，分离纯化，得到4-[(2-四氢吡喃)氧]-2-氟溴苯。其中所述4-溴-2-氟苯酚与3,4-2H-二氢吡喃、4-甲基苯磺酸吡啶鎓的摩尔比优选1:1.5～2:0.08～0.1。

3、以甲苯与水的体积比为5:1的混合液为溶剂，在惰性气体保护下，将式II化合物、四正丁基溴化铵、氢氧化钾在50～70℃下反应30～60分钟，然后加入4-[(2-四氢吡喃)氧]-2-氟溴苯和四(三苯基膦)合钯，在70～90℃下反应10～12小时，分离纯化，得到式III化合物。其中所述式II化合物与四正丁基溴化铵、氢氧化钾、4-[(2-四氢吡喃)氧]-2-氟溴苯、四(三苯基膦)合钯的摩尔比优选1:0.08～0.10:1.5～3:0.8～1.0:0.03～0.05。