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Patent Searching and Data


Title:
ANISOTROPIC COMPOUNDS AND LIQUID CRYSTAL MIXTURES THEREWITH
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1985/004874
Kind Code:
A1
Abstract:
Anisotropic compounds of formula (I) wherein R is an alkyl, alkoxy, oxaalkyl, alkenyl or alkanoyloxy group with the alkyl part comprising between 1 and 12 atoms of carbon, with a straight or branched and optionally chiral chain; X2 and X3 are selected among hydrogen, halogen and nitrile ; X4 is halogen or nitrile; Z is the methylene group -CH2- or the ether oxygen bridge -O-; m and n are 0, 1 or 2 with the proviso that a) the sum of n and m is at least 1 and at the most 3, b) m is 2 and n is 0 in the case where Z is -CH2- and X4 is nitrile, and c) at least one of the groups X2 and X3 does not represent hydrogen and d) n is 0 or 1 if Z represents -CH2 and X4 is halogen. Due to their low values DELTAepsilon/epsilon$(1,3)$, said compounds are appropriate for liquid crystal displays; they have high information densities for example up to 106 image points and may therefore be multiplexed; compared to known compounds they have improved utilization properties and their synthesis is relatively simple.

Inventors:
SCHAD HANS P (CH)
KELLY STEPHEN M (CH)
Application Number:
PCT/EP1985/000163
Publication Date:
November 07, 1985
Filing Date:
April 13, 1985
Export Citation:
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Assignee:
MERCK PATENT GMBH (DE)
International Classes:
C07C17/00; C07C17/18; C07C25/13; C07C25/18; C07C41/00; C07C43/225; C07C43/192; C07C67/00; C07C253/00; C07C255/50; C07C255/51; C07C255/53; C07C255/54; C09K19/02; C09K19/14; C09K19/20; C09K19/30; G02F1/13; (IPC1-7): C07C121/00; C07C121/75; C07C121/60; C07C43/225; C07C25/18; C09K19/30
Foreign References:
GB2086385A1982-05-12
EP0084194A11983-07-27
EP0028305A11981-05-13
GB2121406A1983-12-21
DE3317921A11983-12-08
US4424371A1984-01-03
EP0023728A11981-02-11
DE3233641A11983-03-24
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Claims:
Patentansprüche
1. Verbindungen der Formel (1) in welcher R eine Alkyl, Alkoxy, Oxaalkyl, Alkenyl oder Alkanoyloxygruppe mit jeweils 112 CAtomen im Alkylteil, der eine gerade oder ver¬ zweigte und gegebenenfalls chirale Kette hat, ist, X 2 und X3 gewählt sind aus Wasserstoff; Halogen und Nitril, X 4 Halogen oder Ni.tril bedeutet, Z die Methylengruppe CH2 oder die Ethersauerstoffbrücke 0 bedeutet und m und n jeweils 0, 1 oder 2 be¬ deuten mit den Massgaben, daß a) die Summe von n und m mindestens 1 und höch¬ stens 3 ist, b) m.
2. und n 0 bedeutet, falls Z CH2 und X' Nitril bedeutet, c) mindestens eine der Gruppen X2 und X3 nicht Wasserstoff bedeutet, und d) n 0 oder 1 bedeutet, falls Z CH2 und X 4 Halogen bedeutet.
3. 2 Verbindungen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Formel (2) R — (~E ) Halogen (2 ) in der R, X 2 und X3 die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung haben.
4. Verbindungen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß R eine Alkylgruppe mit 112 CAtomen ist.
5. Verbindungen nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß Halogen Fluor oder Chlor ist.
6. Verbindungen nach einem der Ansprüche 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine von X 2, X3 em Halogen¬ atom und die andere Wasserstoff ist.
7. Verbindungen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Formel (6) in der R, X 2, X3 und X4 die in Anspruch 1 angege¬ bene Bedeutung haben und m 0 oder 1 ist.
8. Verbindungen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich¬ net, daß R eine Alkylgruppe mit 112 CAtomen ist.
9. Verbindungen nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn zeichnet, daß X 4 die Nitrilgruppe ist und eine von X 2, X3 ein Halogenatom und die andere Wasserstoff ist.
10. Verbindungen nach Anspruch 6, 7 oder 8 dadurch ge kennzeichnet, daß X 2 Fluor bedeutet.
11. Verbindungen nach Anspruch 6, 7 oder 8 dadurch ge 3 kennzeichnet, daß X Fluor oder Chlor bedeutet.
12. Verbindungen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Formel (7) in der R, X 2, X 3 und X 4 die in Anspruch 1 angege¬ bene Bedeutung haben.
13. Verbindungen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich¬ net, daß R eine Alkylgruppe mit 112 CAtomen ist.
14. Verbindungen nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ge kennzeichnet, daß X 4 die Nitrilgruppe ist und eine von X 2, X3 ein Halogenatom und die andere Wasser¬ stoff ist.
15. Verbindungen nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch 2 gekennzeichnet, daß X Fluor bedeutet.
16. Verbindungen nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch 3 gekennzeichnet, daß X Fluor oder Chlor bedeutet.
17. Verbindungen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Formel (8) m der R, X 2 und X3 die m Anspruch 1 angegebene Bedeutung haben.
18. Verbindungen nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich¬ net, daß R eine Alkylgruppe nach 112 CAtomen ist.
19. Verbindungen nach Anspruch 16 oder 17, dadurch ge kkeennnnzzeeiichnet, daß X 2 Fluor und X3 Wasserstoff be deutet.
20. Verbindungen nach Anspruch 16 oder 17, dadurch ge¬ kkeennnnzzeeiicchhnneett,, ddaß X 2 Wasserstoff und X3 Fluor oder Chlor bedeutet.
21. Verwendung von Verbindungen der Formel (1) nach Anspruch 1 als Komponenten von Flüssigkristall¬ mischungen.
22. Flüssigkristallmischung mit mindestens zwei flüssig¬ kristallinen Komponenten, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Verbindung der Formel (1) gemäß einem der Ansprüche 119 enthält.
23. Elektrooptisches Anzeigeelement mit Multiplexbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß es als Dielektrikum eine Flüssigkristallmischung nach Anspruch 21 enthält.
Description:
Anisotrope Verbindungen und FK-Mischungen mit diesen

Zum Betrieb von elektrooptischen Anzeigen auf der Basis von Flüssigkristallen, auch FK-Anzeigen oder LCD genannt, liegt die FK-Phase als Dielektrikum zwischen zwei von¬ einander beabstandeten, flächigen und muster- bzw. rasterartig ausgebildeten. Elektroden; durch selektive Erregung von vorbestimmten Elektrodenfeldbereichen wird die Lage bzw. Orientierung der Moleküle des Dielektri- kums in den Bereichen der selektiven Erregung verändert und dadurch eine für das Auge wahrnehmbare selektive lokale Veränderung des Dielektrikums bewirkt.

Dies erfordert Potentiale, deren Größe unter anderem von dem Grad der Anisotropie der FK-Phase abhängig ist; dieser Anisotropiegrad wird für eine gegebene FK-Sub- stanz allgemein durch die Differenz (Δ) der Dielektri¬ zitätskonstanten (ε) parallel zum elektrischen Feld (ε w ) minus derjenigen senkrecht dazu (ε^), d.h. durch die kurz als DK-Anisotropie oder DKA genannte Beziehung Δε = ε.. - ε, ausgedrückt.

Bei FK-Anzeigen, die nach dem Prinzip der nematischen Drehzelle (TN = twisted nematic; siehe Helfrich, W. und Schadt, M., Appl. Phys. Lett. 18. (1971) 127) arbeiten, hängt von der DKA die sogenannte Schwellenspannung ab,

die ihrerseits aus verschiedenen Gründen, wie CMOS- Kompatibilität, nicht beliebig hoch liegen darf und praktisch umso kleiner gehalten werden kann, je größer der Wert von Δε ist.

Da Δε die Differenz von zwei Werten ist, kann sich eine jeweils gleiche Differenzgröße aus ganz unterschied¬ lichen Wertepaaren ergeben, z.B. indem die DKA im Er¬ gebnis gleich ist für

Δε = 21 (ε w ) - 20 (ε^) = 1 Δε = 2 (ε„) - 1 (ε ) = 1.

Aus einem völlig anderen Grund, nämlich der besonders für Anzeigen mit hohem Informationsgehalt (z.B. im Be- g reich von bis zu 10 Bildpunkten pro Anzeige) wesent¬ lichen Matrixdressierung und der damit zusammenhängen- den Wünschbarkeit einer möglichst steilen und hohen

Schulter der Sprungstelle im Spannungs/Kontrast-Diagramm des flüssigkristallinen Dielektrikums der FK-Anzeige, soll ferner der Wert des Verhältnisses Δε/εj, klein sein; aufgrund des obigen Zahlenbeispiels ist ohne weiteres verständlich, daß man sich diesem Ziel auf zwei Wegen nähern kann, nämlich:

a) Verwendung entsprechender FK-Mischungen aus Sub¬ stanzen mit stark positiver oder schwach negati¬ ver DKA (siehe z.B. K etz, A.R., SID Digest, Tech. Papers IX- (1078) 70); dies hat besonders den Nach¬ teil, daß die Mischungen zur Bildung smektischer Phasen neigen;

b) Verwendung von Substanzen, die im Molekül sowohl eine ausgeprägte Polarisierung in Längsrichtung als auch eine solche in Querrichtung, bezogen auf die allgemein "gestreckte" Form der FK-Moleküle, auf¬ weisen (Osman, M.A., europäische Patentanmeldung,

Publikations-Nr. 0 019 665); dies hat den Vorteil, daß das Verhältnis Δε/ε vermindert werden kann durch Erhöhung des ε^-Beitrages und nicht oder nicht notwendigerweise durch Verminderung des ε w - Beitrages des gleichen Moleküls.

Die Nachteile der in der genannten europäischen Patentanmeldung beschriebenen Verbindungen liegt in deren relativ hoher Viskosität bzw. deren rela¬ tiv hohen Schmelzpunkten sowie der meist schwie¬ rigen Synthese und/oder geringen Stabilität.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue Klasse anisotro- pischer Verbindungen anzugeben, die sich für FK-Anzeigen bzw. für FK-Mischungen eignen und eine weitgehende freie Wahl der Δε- bzw. ε -Beiträge unter Verminderung bzw. Ausschaltung der Nachteile der bekannten Verbindungen gestatten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss erreicht durch ani¬ sotrope Verbindungen der Formel (1)

in welcher R eine Alkyl-, Alkoxy-, Oxaalkyl-, Alkenyl- oder Alkanoyloxygruppe mit jeweils 1-12 C-Atomen im Alkylteil, der eine gerade oder verzweigte und gegebe-

2 3 nenfalls chirale Kette hat, ist, X und X gewählt sind aus Wasserstoff Halogen und Nitril, X 4 Halogen oder

Nitril bedeutet, Z die Methylengruppe -CH 2 ~ oder die

Ethersauerstoffbrücke -0- bedeutet und und n jeweils

0, 1 oder 2 bedeuten mit den Massgaben, daß a) die Summe von n und m mindestens 1 und höchstens 3 ist,

b) m 2 und n 0 bedeutet, falls Z -CH 2 - und X Nitril bedeutet,

c) mindestens eine der Gruppen X 2 und X3 nicht Wasser¬ stoff bedeutet, und

d) n 0 oder 1 bedeutet, falls Z -CH 2 - und X 4 Halogen bedeutet.

R bedeutet vorzugsweise eine Alkyl-, Alkoxy- oder Alka- noyloxygruppe mit jeweils 1-12 C-Atomen im Alkylteil, der eine gerade oder verzweigte und gegebenenfalls chi- rale Kette hat, d.h. C.,-C, 2 -Alkyl, C,-C 12 -Alkoxy- und

C,-C, 2 -Alkyl-C-0-Gruppen, wie z.B. Methyl, Ethyl, Pro- pyl, Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl, Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl oder Dodecyl als Alkylteil einschließlich der entsprechenden chiralisomeren Alkylteile, wie beispiels¬ weise 1-Methylpropyl, 1-Methylbutyl, 2-Methylbutyl, 1-Methylpentyl, 2-Methylpentyl, 3-Methylpentyl, 1- oder 2- oder 3- oder 4-Methylhexyl, 1- oder 2- oder 3- oder 4- oder 5-Methylheptyl sowie weitere nach diesem Prinzip gebildete Alkyl-Alkylgruppen mit asymmetrischem C-Atom. Alkylteile mit 2-8 C-Atomen, insbesondere 3-8 C-Atomen, werden häufig bevorzugt.

In Formel (1) sind X 2 und X3 gewählt aus Wasserstoff,

Halogen, Fluor, Chlor, Brom, Jod und Nitril (-C≡N) mit der Maßgabe, daß mindestens eine der Gruppen X 2 und X3 nicht Wasserstoff bedeutet; Z bedeutet die Methylen¬ gruppe -CH 2 - oder die Ethersauerstoffbrücke -0-; m und n sind jeweils 0, 1 oder 2 mit der Maßgabe, daß die

Summe von n und m mindestens 1 und höchstens 3 ist. Für viele Zwecke werden Verbindungen (1) bevorzugt, bei welchen n = 1 oder 2, vorzugsweise 1, und m 0 oder 1 ist. Z ist vorzugsweise die Ethersauerstoffbrücke -0-. Vorzugsweise ist eine der Gruppen X 2 und X3 Fluor und die andere Wasserstoff.

X4 i.st Halogen oder Ni.tril, vorzugsweise Nitril, Fluor oder Chlor. Falls (m + n) 2 oder 3 und n 1 oder 2 und Z -CH 2 - bedeutet, ist X 4 vorzugsweise F oder Cl, insbe¬ sondere bevorzugt F. Falls (m+n) 1 und Z -CH.,- bedeutet, ist X 4 vorzugswei.se F oder Cl, insbesondere bevorzugt F.

Eine bevorzugte Gruppe von Verbindungen (1) hat somit die Formel (9)

in der R, X 2 und X3 die oben angegebene Bedeutung haben und Halogen Fluor oder Chlor, vorzugsweise Fluor, be¬ deutet.

Eine bevorzugte Gruppe von Verbindungen (1) hat die Formel (2)

-Halogen (2) in der R, X 2 und X3 die oben angegebene Bedeutung haben,

Halogen bedeutet vorzugsweise Fluor oder Chlor, insbe¬ sondere Fluor.

Bei einer ebenfalls bevorzugten Gruppevon Verbindungen der Formel (1) bzw. (2) ist R eine Alkylgruppe mit 1-12 C-Atomen, vorzugsweise mit 3-9 C-Atomen, wie z.B. n-Pentyl oder n-Heptyl.

Für viele Zwecke werden ferner erfindungsgemäße Verbin- düngen (1) mit einer längspolarisierenden Flügelgruppe bevorzugt, d.h. solche, bei welchen X 4 die Ni•tπlgruppe

(-C≡N) oder ein Halogenatom, insbesondere F, ist, wobei eine von X 2, X3 ein Halogenatom, insbesondere Fluor, und die andere von X 2, X3 das Wasserstoffato bedeutet.

Eine weitere allgemein bevorzugte Gruppe von Verbindun- gen (1) sind solche der Formel (6)

in der R, X 2, X3 und X4 die für Formel (1) angegebene allgemeine oder bevorzugte Bedeutung haben und m 0 oder

1 ist.

Eine weitere allgemein bevorzugte Gruppe von Verbindun¬ gen (1) sind solche der Formel (7)

in der R, X 2, X3 und X4 die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung haben. X 4 i.st hier vorzugsweise CN, F oder

Cl, insbesondere bevorzugt CN. Eine weiter allgemein bevorzugte Gruppe von Verbindungen (1) sind solche der

Formel (8)

Halogen (8) m der R, X 2 und X3 die in Anspruch 1 angegebene

Bedeutung haben.

2 3

R, X und X haben in den Formeln (7) und (8) die für Formel (1) angegebene allgemeine oder bevorzugte Bedeu¬ tung.

Mit der Bereitstellung der Verbindungen der Formel (1) wird außerdem ganz allgemein die Palette der flüssig¬ kristallinen Substanzen, die sich unter verschiedenen anwendungstechnischen Gesichtspunkten zur Herstellung nematischer Gemische eignen, erheblich verbreitert.

Die Verbindungen der Formel (1) besitzen einen breiten Anwendungsbereich. In Abhängigkeit von der Auswahl der Substituenten können diese Verbindungen als Basismate¬ rialien dienen, aus denen flüssigkristalline Dielektri¬ ka zum überwiegenden Teil zusammengesetzt sind; es können aber auch Verbindungen der Formel (1) flüssig- kristalliner Basismaterialien aus anderen Verbindungs¬ klassen zugesetzt werden, um beispielsweise die dielek¬ trische und/oder optische Anisotropie eines solchen Dielektrikums zu senken. Die Verbindungen der Formel (1) eignen sich ferner als Zwischenprodukte zur Herstellung anderer Substanzen, die sich als Bestandteile flüssig¬ kristalliner Dielektrika verwenden lassen.

Die Verbindungen der Formel (1) sind in reinem Zustand farblos und bilden flüssigkristalline Mesophasen in einem für die elektrooptische Verwendung günstig gele- genen Temperaturbereich. Chemisch, thermisch und gegen Licht sind sie sehr stabil.

Gegenstand der Erfindung sind somit die Verbindungen der Formel (1) sowie die Verwendung der Verbindungen der Formel (1) als Komponenten flüssigkristalliner Pha- sen. Gegenstand der Erfindung sind ferner flüssigkri¬ stalline Gemische mit einem Gehalt an mindestens einer

Verbindung der Formel (1) sowie Flüssigkristallanzeige¬ elemente, insbesondere solche mit Multipexbetrieb, -die derartige Gemische enthalten.

Verbindungen der Formeln (1) mit verzweigter Flügel- gruppe R können gelegentlich wegen einer besseren Lös¬ lichkeit in den üblichen flüssigkristallinen Basismate¬ rialien von Bedeutung sein, insbesondere aber als chi- rale Dotierstoffe, wenn sie optisch aktiv sind. Ver¬ zweigte Gruppen dieser Art enthalten in der Regel nicht mehr als eine Kettenverzweigung. Bevorzugte verzweigte Reste R sind Isopropyl, 2-Butyl (= 1-Methylpropyl), Isobutyl (= 2-Methylpropyl), 2-Methylbutyl, Isopentyl (= 3-Methylbutyl), 2-Methylpentyl, 3-Methylpentyl, 2-Ethylhexyl, 2-Propylpentyl, 2-0ctyl, Isopropoxy, 2-Methylpropoxy, 2-Methylbutoxy, 3-Methylbutoxy,

2-Methylpentoxy, 3-Methylpentox, 2-Ethylhexoxy, 1-Methyl- hexoxy, 2-Octyloxy, 2-Oxa-3-methylbutyl, 3-Oxa-4-methyl- pentyl. Solche Verbindungen sind als Komponenten smek- tischer Mischungen mit ferroelektrischen Eigenschaften verwendbar.

Unter den Verbindungen der Formel (1) sind diejenigen bevorzugt, in denen mindestens einer der darin enthal¬ tenen Reste eine der angegebenen bevorzugten Bedeutun¬ gen hat.

Die Verbindungen der Formel (1) werden nach an sich be¬ kannten Methoden hergestellt, wie sie in der Literatur (z.B. in den Standardwerken wie Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Georg Thieme-Verlag, Stuttgart) beschrieben sind, und zwar unter Reaktionsbedingungen, die für die genannten Umsetzungen bekannt und geeignet sind. Dabei kann man auch von an sich bekannten, hier nicht näher erwähnten Varianten Gebrauch machen.

Der Fachmann kann durch Routinemethoden entsprechende Synthesemethoden aus dem Stand der Technik entnehmen (z.B. DE-OS 23 44 732, 24 50 088, 2429 093, 25 02 904, 26 36 684, 27 01 591 und 27 52 975 betreffend Verbin- düngen mit 1,4-Cyclohexylen und 1,4-Phenylen-Gruppen; DE-OS 32 08 089, DE-OS 31 17 152, DE-OS 30 42 391 und EP-OS 84 194 betreffend lateral substituierter Verbin¬ dungen; und DE-OS 32 01 721 betreffend Verbindungen -CH 2 CH 2 -Brückengliedern).

Die Ausgangsstoffe können gewünschtenfalls auch in situ gebildet werden, derart, daß man sie aus dem Reaktions¬ gemisch nicht isoliert, sondern sofort weiter zu den Verbindungen der Formel (1) umsetzt.

So können diejenigen Verbindungen der Formel (1), in welchen Z die Methylenbrücke (-CH 2 -) bedeutet, zweck¬ mäßig z.B. nach dem folgenden Schema I nach einer Grig- nard-Umsetzung und nachfolgender Reduktion hergestellt werden, während diejenigen Verbindungen der Formel (1), in welcher Z die Ethersauerstoffbrücke (-0-) bedeutet, vorteilhaft durch Kondensation gemäß Schema II zugäng- lieh sind. Verbindungen der Formel (1), in welcher X 2,

X 3 oder X4 die Nitrilgruppe i.st, können durch Ni.tri- lieren aus den entsprechenden Verbindungen (1) erhalten werden, in welchen das entsprechende X 2, X3 oder X4 ein für die Nitrilierung geeignetes Halogenatom, z.B. Brom, ist.

In den Schemata I und II bedeuten ferner:

und

worin R, n, m, X 2, X3 und X4 die oben genannte Bedeu- tunng haben.

S C H E M A

CN BrMg CH B

(I-D (1-2)

(Ia)

•CO CH, -B

(1-3)

CH 2 CH 2 - B d')

S C H E M A II

CH 2 Br HO B

(ii-D (H-2)

(Ha)

CH, B d")

Geeignete Verbindungen der Formeln (I-l) und (1-2) bzw. der Formeln (II-l) und (II-2) sind entweder bekannt oder analog wie die bekannten Verbindungen nach Stan¬ dardverfahren erhältlich.

Ein Beispiel zur Herstellung einer Verbindung der For¬ mel (1-2) ist im folgenden Schema III erläutert.

S C H E M A I I I

Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen (Phasen) bestehen aus 2 bis 25, vorzugsweise 3 bis 15 Komponen- ten, darunter mindestens einer Verbindung der Formel (1) Die anderen Bestandteile werden vorzugsweise ausgewählt aus den nematischen oder nematogenen Substanzen, insbe¬ sondere den bekannten Substanzen, aus den Klassen der Azoxybenzole, Benzylidenaniline, Biphenyle, Terphenyle, Phenyl-oder Cyclohexylbenzoate, Cyclohexancarbonsäure- phenyl- oder cyclohexyl-ester, Phenylcyclohexane, Cyclo- hexylbiphenyle, Cyclohexylcyclohexane, Cyclohexylnaph- thaline, 1,4-Bis-cyclohexylbenzole, 4,4'-Bis-cyclohexyl- biphenyle, Phenyl- oder Cyclohexylpyrimidine, Phenyl- oder Cyclohexyldioxane, Phenyl- oder Cyclohexyl-1,3- dithiane, 1,2-Diphenylethane, 1,2-Dicyclohexylethane, l-Cyclohexyl-2-phenylethane, gegebenenfalls halogenier- ten Stilbene, Benzylphenylether, Tolane und substitu¬ ierten Zimtsäuren.

Die wichtigsten als Bestandteile derartiger flüssigkri¬ stalliner Phasen in Frage kommenden Verbindungen lassen sich durch die Formel II charakterisieren,

R'-L-G-E-R" II

worin L und E je ein carbo- oder heterocyclisches Ring¬ system aus der aus 1,4-disubstituierten Benzol und Cyclohexanringen, 4'4-disubstituierten Biphenyl-, Phenyl- cyclohexan- und Cyclohexylcyclohexansystemen, 2,5-disub- stituierten Pyrimidin- und 1,3-dioxanringen, 2,6-disub- stituiertem Naphthalin, Di- und Tetrahydronaphthalin, Chinazolin und Tetrahydrochinazolin gebildeten Gruppe,

G -CH=CH- -N(0)=N-

-CH=CY- -CH=N(0)- -CH=C- -CH 2 -CH 2 -

-CO-O- -CH 2 -0-

-CO-S- -CH 2 -S-

-CH=N- -COO-Phe-COO-

oder eine C-C-Einfachbindung, Y Halogen, vorzugsweise Chlor, oder -CN, und R' und R" Alkyl, Alkoxy, Alkanoyl- oxy oder Alkoxycarbonyloxy mit bis zu 18, vorzugsweise bis zu 8 Kohlenstoffatomen, oder einer dieser Reste auch CN, NC, N0 2 , CF,, F, Cl oder Br bedeuten.

Bei den meisten dieser Verbindungen sind R' und R" von- einander verschieden, wobei einer dieser Reste meist eine Alkyl- oder Alkoxygruppe ist. Aber auch andere Varianten der vorgesehenen Substituenten sind gebräuch¬ lich. Viele solcher Substanzen oder auch Gemische davon sind im Handel erhältlich. Alle dieser Substanzen sind nach literaturbekannten Methoden herstellbar.

Die erfindungsgemäßen Phasen enthalten etwa 0,1 bis 100, vorzugsweise 10 bis 100 %, einer oder mehrerer Verbindungen der Formel I.

Weiterhin bevorzugt sind erfindungsgemäße Dielektrika, enthaltend 0,1 bis 40, vorzugsweise 0,5 bis 30 %, einer oder mehrerer Verbindungen der Formel I.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Dielektrika er¬ folgt in an sich üblicher Weise. In der Regel werden die Komponenten ineinander gelöst, zweckmäßig bei er¬ höhter Temperatur.

Durch geeignete Zusätze können die flüssigkristallinen Dielektrika nach der Erfindung so modifiziert werden, daß sie in allen bisher bekannt gewordenen Arten von Flüssigkristallanzeigeelementen verwendet werden können.

Derartige Zusätze sind dem Fachmann bekannt und in der Literatur ausführlich beschrieben. Beispielsweise können Leitsalze, vorzugsweise Ethyl-dimethyl-dodecyl-ammonium- 4-hexyloxybenzoat, Tetrabutylammonium-tetraphenylboranat oder Komplexsalze von Kronenthern (vgl. z.B. I. Haller et al., Mol. Cryst. Lig. Cryst. Band 2£, Seiten 249-258 (1973)) zur Verbesserung der Leitfähigkeit, dichroitische Farbstoffe zur Herstellung farbiger Guest-Host-Systeme oder Substanzen zur Veränderung der dielektrischen Ani¬ sotropie, der Viskosität und/oder der Orientierung der nematischen Phasen zugesetzt werden. Derartige Substan- zen sind z.B. in den DE-OS 22 09 127, 22 40 864,

23 21 632, 23 38 281, 24 50 088, 26 37 430, 28 53 728 und 29 02 177 beschrieben.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu begrenzen. F. = Schmelzpunkt, K. = Klär- punkt. Vor- und nachstehend bedeuten Prozentangaben Ge¬ wichtsprozent; alle Temperaturangaben sind in Grad Celsius angegeben. "Übliche Aufarbeitung" bedeutet: man gibt Wasser hinzu, extrahiert mit Methylenchlorid, trennt ab, trocknet die organische Phase, dampft ein und reinigt das Produkt durch Destillation, Kristalli¬ sation und/oder Chromatographie.

Beispiel 1

Herstellung von 4-(trans-4-Pentylcyclohexylmethoxy)-3- fluor-benzonitril; Formel 6: R = n-Pentyl, m = 0,

Die Herstellung dieser Verbindung erfolgte nach dem nachstehenden Schema IV. Hierzu wurden 4-Hydroxy-3- fluorbenzonitril (1,0 g, 0,0074 Mol) und trans-4-Pentyl- cyclohexylmethylbromid (2,5 g, 0,0102 Mol) mit Butan- 2-on (50 ml) versetzt; das Gemisch wurde auf Rückfluß erwärmt, unter Rühren 48 Std. auf Rückflußtemperatur gehalten, dann auf Raumtemperatur abkühlen, in Wasser (250 ml) gegossen und mit Chloroform (dreimal 50 ml) extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden mit Wasser gewaschen und über Magnesiumsulfat getrock- net. Das nach Abdampfen erhaltene Rohprodukt wurde durch Säulenchromatograpfie an Silicagel mit Toluol als Eluiermittel gereinigt. Nach Abdampfen des Toluols wurde das Produkt mehrmals aus Methanol umkristalli¬ siert, bis die Phasenübergangstemperaturen (in Grad Celsius; K = kristallin; N = nematisch; I = isotrop) konstant waren; die entsprechenden Werte sind: K . 57.5 . N (45.5) . I.

Das verwendete trans-4-Pentylcyclohexylmethylbromid wurde nach der in der europäischen Patentanmeldung Nr. 80201158.5 beschriebenen Methode aus der entspre¬ chenden Carbonsäure durch Reduktion zum entsprechenden Methanolderivat und Bromieren des letzteren erhalten.

Das 4-Hydroxy-3-fluorbenzonitril wurde wie folgt herge¬ stellt:

4-Brom-2-fluoranisol wurde nach der von Gray, G.W., und Jones, B. (J. Chem. Soc. (1954), (1967) beschriebenen Methode in fast quantitativer Ausbeute erhalten und in

einer Menge von 93 g (0,4537 Mol) mit wasserfreiem Kupfer(I)-cyanid (49 g, 0,5444 Mol) in trockenem Dime- thylfor amid (90 ml) nach der von Adamska, G. et al. (Mol. Cryst. Liqu. Cryst. 76_ (1981) 93) beschriebenen Methode 3,5 Std. unter Rückfluss erhitzt. Aus dem so gewonnenen Rohprodukt wurden 39 g (57 % Ausbeute) rei¬ nes 4-Methoxy-3-fluorbenzonitril, F 98,5 bis 99 °C, er¬ halten.

Aus 5,0 g (0,0329 Mol) der so erhaltenen Verbindung und 8,75 g (0,0658 Mol) wasserfreiem Aluminiumchlorid sowie 1,9 g (0,0329 Mol) Natriumchlorid wurde eine feinpulve¬ risierte Mischung bereitet und 40 min unter wasserfreien Bedingungen auf dem Oelbad auf 210 °C erhitzt. Die ab¬ gekühlte Mischung wurde mit 250 ml Wasser behandelt und dreimal mit je 50 ml Diethyläther extrahiert. Die ver- eingten Etherextrakte wurden mit Kochsalzlösung (2 x 250 ml) extrahiert und über Magnesiumsulfat getrocknet. Das Lösungsmittel wurde unter schwachem Unterdruck ver¬ dampft und der Rückstand aus Toluol:Hexan (1:1) kri- stallisiert. Dies ergab 3,0 g (66 % Ausbeute) reines 4-Hydroxy-3-fluorbenzonitril, F 133,5 bis 134,5 °C.

S C H E M A IV

R-(- HV)-(- OV)-CH 2 OH CH 3 0- Λ-CN

Analog Schema IV sind aus 4-Hydroxy-2-fluorbenzonitril die entsprechenden isomeren erfindungsgemäßen Verbin¬ dungen erhältlich.

Beispiel 2-4

Nach der in Beispiel 1 beschriebenen Methode wurden er¬ findungsgemäße Verbindungen der im Folgenden angegebenen Formeln (20), (30), (40) und (50) und den ebenfalls an- gegebenen Phasenübergangstemperaturen hergestellt:

F

Cl

C 3 H 7 - -CH 2 O- -CN K 39 . N (-30) . I (40)

K 72 ' 5 ' S A 73 ' 5 • N 85 • I (5 ° )

Beispiele 5-6

Nach dem im nachfolgenden Schema V dargestellten Ver¬ fahren wurden die erfindungsgemäßen Verbindungen

2-(4-[trans-4-heptylcyclohexyl]phenyl)-1-(4-chlor-2- fluorphenyl)ethan ( K . 58.5 . N . 83 . I)

und

2-(4-[trans-4-penty1cyc1ohexy1]phenyl)-1-(4-chlor-2 fluorphenyl)ethan

hergestellt.

S C H E M A V

(C 7 H 15 - H -/V C *— BrCH 2 - θ ci

F

C 7 H 15 - HV-(O -CO . CH 2 - OVCI

Im folgenden werden weitere Beispiele für erfindungs¬ gemäße Verbindungen der Formel (1) gegeben.

2-(4-trans-Methylcyclohexyl)-1-(4-chlor-2-fluorphe- nyl)ethan

2-(4-trans-Ethylcyclohexyl)-1-(4-chlor-2-fluorphe- nyl)ethan

2-(4-trans-Propylcyclohexyl)-1-(4-chlor-2-fluorphe- nyl)ethan 2-(4-trans-Butylcyclohexyl)-l-(4-chlor-2-fluorphe- nyl)ethan

2-(4-trans-Pentylcyclohexyl)-1-(4-chlor-2-fluorphe¬ nyl)ethan

2-(4-trans-Hexy1cyc1ohexy1)-1-(4-chlor-2-fluorphe¬ nyl)ethan 2-(4-trans-Heptylcyclohexyl)-1-(4-chlor-2-fluorphe¬ nyl)ethan

2-(4-trans-Octylcyc1ohexy1)-1-(4-chlor-2-fluorphe¬ nyl)ethan

2-(4-trans-Methylcyclohexyl)-l-(4-chlor-3-fluorphe- nyl)ethan

2-(4-trans-Ethylcyclohexyl)-l-(4-chlor-3-fluorphe¬ nyl)ethan

2-(4-trans-Propylcyclohexyl)-l-(4-chlor-3-fluorphe¬ nyl)ethan 2-(4-trans-Butylcyclohexyl)-l-(4-chlor-3-fluorphe¬ nyl)ethan

2-(4-trans-Pentylcyclohexyl)-l-(4-chlor-3-fluorphe¬ nyl)ethan 2-(4-trans_-Hexylcyclohexyl)-l-(4-chlor-3-fluorphe- nyl)ethan

2-(4-trans-Heptylcyclohexyl)-l-(4-chlor-3-fluorphe¬ nyl)ethan

2-(4-trans-Octylcyclohexyl)-l-(4-chlor-3-fluorphe¬ nyl)ethan

2-(4-trans-Methylcyclohexyl)-1-(2,4-difluorphenyl)ethan 2-(4-trans-Ethylcyclohexyl)-1-(2,4-difluorphenyl)ethan 2-(4-trans-Propylcyclohexyl)-1-(2,4-difluorphenyl)ethan 2-(4-trans-Butylcyclohexyl)-l-(2,4-difluorphenyl)ethan 2-(4-trans-Pentylcyclohexyl)-1-(2,4-difluorphenyl)ethan 2-(4-trans-Hexylcyclohexyl)-l-(2,4-difluorphenyl)ethan 2-(4-trans-Heptylcyclohexyl)-1-(2,4-difluorphenyl)ethan

2-(4-trans-Methylcyclohexyl)-1-(3,4-difluorphenyl)ethan 2-(4-trans-Ethylcyclohexyl)-1-(3, -difluorphenyl)ethan 2-(4-trans-Propylcyclohexyl)-1-(3,4-difluorphenyl)ethan 2-(4-trans-Butylcyclohexyl)-1-(3,4-difluorphenyl)ethan 2-(4-trans-Pentylcyclohexyl)-1-(3,4-difluorphenyl)ethan 2-(4-trans-Hexylcyclohexyl)-1-(3,4-difluorphenyl)ethan 2-(4-trans-Heptylcyclohexyl)-1-(3,4-difluorphenyl)ethan

2-(4-trans-4-Propyl-4'-bicyclohexyl)-1-(4-chlor-2-fluor¬ phenyl)ethan 2-(4-trans-4-Pentyl-4 ! -bicyclohexyl)-l-(4-chlor-2-fluor¬ phenyl)ethan

2-(4-trans-4-Heptyl- '-bicyclohexyl)-1-(4-chlor-2-fluor¬ phenyl)ethan

2-(4-trans-4-Propyl- '-bicyclohexyl)-1-(4-chlor-3-fluor- phenyl)ethan

2-(4-trans-4-Pentyl-4'-bicyclohexyl)-1-(4-chlor-3-fluor¬ phenyl)ethan

2-(4-trans-4-Heptyl-4'-bicyclohexyl)-1-(4-chlor-3-fluor¬ phenyl)ethan

2-(trans-4-Methyl-4'-bicyclohexyl)-1-(2,4-difluorphe¬ nyl)ethan

2-(trans-4-Ethyl-4'-bicyclohexyl)-1-(2, -difluorphe¬ nyl)ethan 2-(trans-4-Propyl-4'-bicyclohexyl)-1-(2,4-difluorphe- nyl)ethan

2-(trans-4-Butyl- '-bicyclohexyl)-1-(2,4-difluorphe¬ nyl)ethan

2-(trans-4-Pentyl-4'-bicyclohexyl)-1-(2, -difluorphe¬ nyl)ethan 2-(trans-4-Hexyl-4*-bicyclohexyl)-1-(2,4-difluorphe¬ nyl)ethan

2-(trans-4-Heptyl-4'-bicyclohexyl)-1-(2,4-difluorphe¬ nyl)ethan

2-(trans-4-Methyl-4'-bicyclohexyl)-1-(3,4-difluorphe¬ nyl)ethan

2-(trans-4-Ethyl-4'-bicyclohexyl)-1-(3,4-difluorphe¬ nyl)ethan 2-(trans-4-Propyl-4'-bicyclohexyl)-1-(3,4-difluorphe¬ nyl)ethan

2-(trans-4-Butyl-4'-bicyclohexyl)-1-(3,4-difluorphe¬ nyl)ethan

2-( rans-4-Pentyl-4'-bicyclohexyl)-1-(3,4-difluorphe- nyl)ethan

2-(trans-4-Hexyl-4'-bicyclohexyl)-1-(3,4-difluorphe¬ nyl)ethan

2-(trans-4-Heptyl-4'-bicyclohexyl)-1-(3,4-difluorphe¬ nyl)ethan

2-(4'-Methylbiphenyl-4-yl)-l-(4-cyano-3-fluorphenyl)ethan 2-(4'-Ethylbiphenyl-4-yl)-1-(4-cyano-3-fluorphenyl)ethan 2-(4'-Propylbiphenyl-4-yl)-l-(4-cyano-3-fluorphenyl)ethan 2-(4'-Butylbiphenyl-4-yl)-1-(4-cyano-3-fluorphenyl)ethan 2-(4'-Pentylbiphenyl-4-yl)-1-(4-cyano-3-fluorphenyl)ethan 2-(4*-Hexylbiphenyl-4-yl)-l-(4-cyano-3-fluorphenyl)ethan 2-(4'-Heptylbiphenyl-4-yl)-1-(4-cyano-3-fluorphenyl)ethan 2-(4'-Methoxybiphenyl-4-yl)-l-(4-cyano-3-fluorphenyl)ethan 2-(4'-Ethoxybiphenyl-4-yl)-l-(4-cyano-3-fluorphenyl)ethan 2-(4'-Propoxybiphenyl-4-yl)-l-(4-cyano-3-fluorphenyl)ethan 2-(4'-Butoxybiphenyl-4-yl)-l-(4-cyano-3-fluorphenyl)ethan 2-(4*-Pentoxybiphenyl-4-yl)-l-(4-cyano-3-fluorphenyl)ethan

4-(trans-4-Propylcyclohexylmethoxy)-3-fluorbenzonitri1 4-(trans-4-Butylcyclohexylmethoxy)-3-fluorbenzonitril 4-(trans-4-Pentylcyclohexylmethoxy)-3-fluorbenzonitri1 4-(trans-4-Ethylcyclohexylmethoxy)-3-fluorbenzonitril 4-(trans-4-Hexylcyclohexylmethoxy)-3-fluorbenzonitril 4-(trans-4-0ctylcyclohexylmethoxy)-3-fluorbenzonitril

4-(trans-4-MethylcyclohexyImethoxy)-3-chlorbenzonitril 4-(trans-4-Ethylcyclohexylmethoxy)-3-chlorbenzonitril 4-(trans-4-PropylcyclohexyImethoxy)-3-chlorbenzonitril 4-(trans-4-ButylcyclohexyImethoxy)-3-chlorbenzonitril 4-(trans-4-PentylcyclohexyImethoxy)-3-chlorbenzonitril 4-(trans-4-HexylcyclohexyImethoxy)-3-chlorbenzonitril 4-(trans-4-HeptylcyclohexyImethoxy)-3-chlorbenzonitril

4-(trans-4-Propylcyclohexylmethoxy)-2-fluorbenzonitril 4-(trans-4-ButylcyclohexyImethoxy)-2-fluorbenzonitril 4-(trans-4-Pentylcyclohex Imethoxy)-2-fluorbenzonitril 4-(trans-4-HexylcyclohexyImethoxy)-2-fluorbenzonitril 4-(trans-4-Heptylcyclohexylmethoxy)-2-fluorbenzonitril 4-(trans-4-0ctylcyclohex Imethoxy)-2-fluorbenzonitril

4-Cyano-2-fluorphenyl-4-(trans-4-propylcyclohexyl)- benzyl-ether

4-Cyano-2-fluorphenyl-4-(trans-4-pentylcyclohexyl)- benzyl-ether

4-Cyano-3-fluorphenyl-4-(trans-4-propylcyclohexyl)- benzyl-ether 4-Cyano-3-fluorphenyl-4-(trans-4-pentylcyclohexyl)- benzyl-ether

4-Cyano-3-fluorphenyl-4-(trans-4-heptylcyclohexyl)- benzyl-ether

4-(trans-4-Propyl-4'-bicyclohexylmethoxy)-3-fluorbenzo- nitril

4-(trans-4-Pentpyl-4'-bicyclohexylmethoxy)-3-fluorbenzo¬ nitril

4-(trans-4-Heptyl- '-bicyclohexylmethoxy)-3-fluorbenzo¬ nitril

4-(trans-4-Propyl-4 ! -bicyclohexylmethoxy)-2-fluorbenzo¬ nitril

4-(trans-4-Pentpyl-4'-bicyclohexylmethoxy)-2-fluorbenzo¬ nitril 4-(trans-4-Heptyl-4'-bicyclohexylmethoxy)-2-fluorbenzo¬ nitril

4-(trans-4-Propyl-4'-bicyclohexylmethoxy)-1,2-benzodi- carbonitril

4-(trans-4-Penty1-4'-bicyclohexylmethoxy)-1,2-benzodi- carbonitril

4-(tr ns-4-Heptyl-4'-bicyclohexylmethoxy)-1,2-benzodi- carbonitril

4-(trans-4-Propyl-4'-bicyclohexylmethoxy)-1,3-benzodi- carbonitril 4-(trans-4-Pentyl-4'-bicyclohexylmethoxy)-1,3-benzodi- carbonitril

4-(trans-4-Heptyl-4'-bicyclohexylmethoxy)-!,3-benzodi- carbonitril

Erfindungsgemäße FK-Mischungen enthalten mindestens eine Verbindung der Formel (1), meist zusammen mit bekannten FK-Substanzen und Zusätzen, welche für den Betrieb von elektrooptischen Anzeigezellen der verschiedenen Typen bekannt sind. Vorzugsweise enthalten solche Mischungen zwei oder mehr unterschiedliche Verbindungen der Formel (1), z.B. insgesamt in Anteilen von 1-90 Mol%; derartige Mischungen können in an sich üblicher Weise durch Ver¬ einigen der Komponenten, gegebenenfalls Erwärmen, und Mischen erhalten und in bekannter Weise in die Anzeige¬ zellen eingefüllt werden.

Erfindungsgemäße FK-Verbindungen der Formel (1) sind von besonderem Vorteil, insbesondere für Basismischungen, die sich allgemein für nematische Drehzellen (TN) eignen, welche jeweils einen hohen Grad an Multiplexierbarkeit benötigen, um hohe Informationsdichten zu bieten, bei¬ spielsweise für Ein- oder/und Ausgabegeräte in tragbaren Systemen, etwa für Texteditoren, Teletextgeräte, Per¬ sonalcomputer, Speicheroszilloskope und dergleichen.