[发明专利]液晶化合物

说明书

本发明涉及新的液晶化合物、这些化合物的混合物及其在光学仪器中的应用。更具体地，涉及可聚合的液晶混合物的组分在生产取向液晶聚合物中的应用；在可聚合的液晶混合物中作为组分的化合物；包含这些组分的液晶混合物，由所述组分制备的液晶聚合物；和包含这些化合物的液晶装置。

液晶聚合物(LCPs)用于生产光学元件如波导、光栅、滤光片、阻滞剂、压电元件及非线性光学元件和胶片。用于上述光学元件之任一的LCP的选择取决于其光学性质如光学异向性、折射率、透射度和散射性。例如，滤光片包含各向异性(Δn)大和散射(n=f(λ))低的LCPs。

在某些应用中，要求生产其中组分分子相对于基质的平面或垂直于基质的平面采取特殊倾角或取向的LCPs。这些LCP材料可用作光学元件如补偿层和阻滞层(retarders)。这种光学元件可用于生产例如视角改善的液晶装置(LCDs)。

LCPs这样生产：使可聚合的液晶单化合物或混合物层在定向基质上取向并使介晶(mesogenic)层交联形成液晶聚合物(LCP)网。用于生产LCPs的可聚合LC化合物必须是化学和热稳定、对电磁辐射稳定、可溶于标准溶剂并可与其它LC组分混溶、且在25至150℃、优选25至80℃的范围内表现出液晶性质。由在可聚合LC单化合物或混合物上的取向层产生的构型被固定或冻结在交联时形成的LCP网中。所得LCP膜有很高的粘度且对机械应力、温度和光稳定。

因此，需要一种液晶单化合物或混合物，它表现出宽的液晶热范围，在交联之前可以这样的方式在基质上取向以致所述LC单化合物或混合物在基质上的取向在生产所述LCP网所需时间内保持稳定。特别想要可用于可光致交联的液晶层的组分。

现有技术已知的化合物包括EP-A-0675186、EP-A-0700981和EP-A-0748852(F.Hoffmann-La Roche AG)中所公开的那些。这三篇文献公开了化合物如(取自EP-A-0675186)：

US3971824(Van Meter et al./Eastman Kodak Company)在其最宽的方面公开了下式的化合物：

但实际上仅公开了以下化合物：

其中X为氯。

现有技术中用给定的LCP材料获得要求的热和光性质的策略主要依靠包含至少一种液晶可聚合单体的化合物的混合物及其各自性质的组合。然而，由于后面的组分在分子水平上一般不相容，它们的相应混合物的热力学特性一般不理想(例如，澄清点下降、液晶范围减小等)，此外所述混合物的不同组分间可混溶性的一些问题导致难以实现LCP材料的均匀取向。为改善此情况，研究获得特殊热和光学性质的LCP材料的新概念。此概念利用不同分子侧位的化学连接，至少其一是介晶的(mesogenic)，均有最终的LCP材料中所要求的一或多种性质。取决于用途，这些性质可选择性地由所述新“梯段(staircase)分子”的介晶梯段至少之一导致。

因此，本发明提供式Ⅰ的手性或非手性“梯段”化合物：

其中：

A¹至A⁶独立地代表氢；可选地取代的甲基；或可选地取代的2至80个碳原子的烃基，其中一或多个碳原子可被杂原子替代，替代方式是使氧原子不相互连接；

B¹和B²独立地代表单键、氧原子或可选地取代的1至80个碳原子的烃基，其中一或多个碳原子可被杂原子替代，替代方式是使氧原子不相互连接；

MG¹和MG³独立地代表可选地取代的1至80个碳原子的脂族基团，其中一或多个碳原子可被杂原子替代，替代方式是使氧原子不相互连接；或可选地取代的有1至80个碳原子的芳族或非芳族碳环或杂环环系；

MG²代表包含至少两个且最多四个可选地取代的芳族或非芳族碳环或杂环环系的基团，有1至80个碳原子，其中MG²代表包含四个可选地取代的环系的基团时，至少三个所述环系在B¹和B²之间排成一行；

n1和n2独立地为1或2，其中“n1=2”(或“n2=2”)表示在MG¹和MG²(或MG²和MG³)之间存在两个分开的经由基团B¹(或基团B²)的键合；和

n3为最多1000的正整数；