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TWI458813B - 液晶性化合物、液晶組成物以及液晶顯示元件 - Google Patents

液晶性化合物、液晶組成物以及液晶顯示元件 Download PDF

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TWI458813B
TWI458813B TW099127779A TW99127779A TWI458813B TW I458813 B TWI458813 B TW I458813B TW 099127779 A TW099127779 A TW 099127779A TW 99127779 A TW99127779 A TW 99127779A TW I458813 B TWI458813 B TW I458813B
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Masahide Kobayashi
Junichi Yamashita
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Jnc Corp
Jnc Petrochemical Corp
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Description

液晶性化合物、液晶組成物以及液晶顯示元件
本發明是有關於一種液晶性化合物、液晶組成物以及液晶顯示元件。更詳細而言，本發明是有關於一種作為液晶性化合物的在側位具有氟的氟苯衍生物、包含該化合物的具有向列相(nematic phase)的液晶組成物、以及包含該組成物的液晶顯示元件。
以液晶顯示面板、液晶顯示模組等為代表的液晶顯示元件是利用液晶性化合物(本發明中，是指具有向列相、層列相(smectic phase)等液晶相的化合物以及不具有液晶相但可用作液晶組成物的成分的化合物的總稱)所具有的光學異向性、介電異向性等，該液晶顯示元件的運作模式已知有：相變(phase change，PC)模式、扭轉向列(twisted nematic，TN)模式、超扭轉向列(super twisted nematic，STN)模式、雙穩態扭轉向列(bistable twisted nematic，BTN)模式、電控雙折射(electrically controlled birefringence，ECB)模式、光學補償彎曲(optically compensated bend，OCB)模式、橫向電場切換(in-plane switching，IPS)模式、垂直配向(vertical alignment，VA)模式、聚合物穩定配向(Polymer sustained alignment，PSA)等各種模式。
已知，該些運作模式中，ECB模式、IPS模式、VA模式等是利用液晶分子的垂直配向性的運作模式，尤其是IPS模式及VA模式可改善TN模式、STN模式等先前顯示模式的視角狹窄的缺點。
而且，自先前以來，關於該些運作模式的液晶顯示元件中可使用的具有負的介電異向性的液晶組成物的成分，已研究了大量苯環上的氫經氟取代而成的液晶性化合物。
例如研究了苯環上的氫經氟取代而成的化合物(A)及(B)(參照專利文獻1及2)。但是，此種化合物不具有滿足市場要求的程度的高的負的介電異向性。
另外，研究了具有經氟取代的苯的化合物(C)(參照專利文獻3)。但是，該化合物不具有滿足市場要求的程度的高的負的介電異向性。
此外，研究了具有兩個經氟取代的苯的四聯苯(quaterphenyl)化合物(D)(參照專利文獻4)。但是，該化合物的熔點非常高，且缺乏相容性。另外，該化合物不具有滿足市場的程度的高的負的介電異向性。
並且，研究了具有乙烯結合基、及具有三個經氟取代的苯的化合物(E)(參照專利文獻5)。但是，化合物(E)的熔點高，且缺乏相容性。另外，該化合物不具有滿足市場要求的程度的高的負的介電異向性。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特表平02-503441號公報
[專利文獻2]國際公開第89/02425號小冊子
[專利文獻3]日本專利特表2002-193853號公報
[專利文獻4]歐洲專利第1346995號說明書
[專利文獻5]國際公開第98/23564號小冊子
因此，即使是IPS模式及VA模式等運作模式的液晶顯示元件，與陰極射線管(cathode ray tube，CRT)相比較，作為顯示元件尚存在問題，例如期望響應速度提高、對比度提高、驅動電壓降低。
以上述IPS模式或VA模式運作的顯示元件主要由具有負的介電異向性的液晶組成物所構成，為了進一步提高該些特性，該液晶組成物中所含的液晶性化合物必需具有以下(1)～(8)所述的特性。即：
(1)化學性穩定以及物理性穩定；
(2)具有高透明點(液晶相-各向同性相的轉移溫度)；
(3)液晶相(向列相、層列相等)的下限溫度、尤其是向列相的下限溫度低；
(4)黏度小；
(5)具有適當的光學異向性；
(6)具有高負的介電異向性；
(7)具有適當的彈性常數K33 (K33 ：彎曲彈性常數)；
(8)與其他液晶性化合物的相容性優異。
若將包含如(1)所述化學性、物理性穩定的液晶性化合物的組成物用於顯示元件，則可增大電壓保持率。
另外，若為包含如(2)及(3)所述具有高透明點、或具有液晶相的低下限溫度的液晶性化合物的組成物，則可擴大向列相的溫度範圍，可於寬廣的溫度區域用作顯示元件。
進而，若將包含如(4)所述黏度小的化合物、以及如(7)所述具有大的彈性常數K33 的化合物的組成物用作顯示元件，則可提高響應速度，於使用包含如(5)所述具有適當光學異向性的化合物的組成物的顯示元件的情況，可實現顯示元件的對比度的提高。根據元件的設計，光學異向性必需由小至大。最近，研究藉由使液晶單元厚度變薄來改善響應速度的方法，伴隨於此，具有大的光學異向性的液晶組成物亦成為必需。
此外，於液晶性化合物具有負的高介電異向性的情況，可降低包含該化合物的液晶組成物的臨限值電壓，因此於使用包含如(6)所述具有高的負的介電異向性的化合物的組成物的顯示元件的情況，可降低顯示元件的驅動電壓，亦可減少電力消耗。進而藉由將包含如(7)所述具有小的彈性常數K33 的化合物的組成物用作顯示元件，可減小顯示元件的驅動電壓，亦可減少電力消耗。
為了使液晶性化合物表現出單一化合物所難以發揮的特性，該液晶性化合物通常用作與其他很多液晶性化合物混合而製備的組成物。因此，用於顯示元件的液晶性化合物較佳為如(8)所述，與其他液晶性化合物等的相容性良好。另外，顯示元件亦有在包括冰點下的寬廣溫度區域內使用的情況，因此亦有較佳為自低溫度區域起具有良好相容性的化合物的情況。
本發明的第一目的為提供一種液晶性化合物，其具有對熱、光等的穩定性，於寬廣的溫度範圍內成為向列相，黏度小，具有大的光學異向性及適當的彈性常數K33 ，進而具有高的負的介電異向性及與其他液晶性化合物的優異相容性。
本發明的第二目的為提供一種液晶組成物，其具有對熱、光等的穩定性，黏度低，具有大的光學異向性及高的負的介電異向性，具有適當的彈性常數K33 ，且臨限值電壓低，進而，包含上述化合物，向列相的上限溫度(向列相－各向同性相的相轉移溫度)高，向列相的下限溫度低。
本發明的第三目的為提供一種包含上述組成物的液晶顯示元件，其響應時間短，電力消耗及驅動電壓小，具有大的對比度，且可於寬廣的溫度範圍內使用。
本發明者們鑒於該些課題而進行銳意研究，結果發現，於具有苯環上的氫經氟取代而成的伸苯基的特定結構中，具有三個經氟取代的苯的四環液晶性化合物具有對熱、光等的穩定性，於寬廣的溫度範圍內成為向列相，黏度小，具有大的光學異向性及適當的彈性常數K33 ，進而具有高的負的介電異向性及與其他液晶性化合物的優異相容性，另外發現，包含該化合物的液晶組成物具有對熱、光等的穩定性，黏度小，具有大的光學異向性、適當的彈性常數K33 及適當高的介電異向性，臨限值電壓低，進而，向列相的上限溫度高，向列相的下限溫度低；並且發現，包含該組成物的液晶顯示元件的響應時間短，電力消耗及驅動電壓小，對比度大，可於寬廣的溫度範圍內使用；從而完成本發明。
即，本發明包括如以下[1]～[20]所述的項目。
[1]　一種化合物，其是由式(1-1)表示：
式(1-1)中，R1 及R2 獨立地為氫、碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基；環A1 為反式-1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基或吡啶-2,5-二基；L1 及L2 獨立地為氫或氟，該些中至少一個為氟；並且Z1 、Z2 及Z3 獨立地為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
[2]　如項[1]所述的化合物，其是由式(1-2)表示：
式(1-2)中，R3 及R4 獨立地為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基；環A2 為反式-1,4-伸環己基或1,4-伸環己烯基；L3 及L4 獨立地為氫或氟，該些中至少一個為氟；並且Z4 為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH=CH-、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
[3]　如項[1]所述的化合物，其是由式(1-3)表示：
式(1-3)中，R5 及R6 獨立地為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基；環A3 為反式-1,4-伸環己基或1,4-伸環己烯基；L5 及L6 獨立地為氫或氟，該些中至少一個為氟；並且Z5 為-(CH2 )2 -、-CH=CH-、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
[4]　如項[1]所述的化合物，其是由式(1-4)表示：
式(1-4)中，R7 及R8 獨立地為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基；環A4 為反式-1,4-伸環己基或1,4-伸環己烯基；L7 及L8 獨立地為氫或氟，該些中至少一個為氟；並且Z6 為-(CH2 )2 -、-CH=CH-、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
[5]　如項[2]所述的化合物，其是由式(1-5)及(1-6)中的任一個表示：
式(1-5)及(1-6)中，R3 及R4 獨立地為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基；並且Z4 為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
[6]　如項[3]所述的化合物，其是由式(1-7)表示：
式(1-7)中，R5 及R6 獨立地為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基；並且Z5 為-(CH2 )2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
[7]　如項[4]所述的化合物，其是由式(1-8)及(1-9)中的任一個表示：
式(1-8)及(1-9)中，R7 及R8 獨立地為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基；並且Z6 為-(CH2 )2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
[8]　如項[2]所述的化合物，其是由式(1-10)表示：
式(1-10)中，R3 及R4 獨立地為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基；並且Z4 為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
[9]　如項[3]所述的化合物，其是由式(1-11)表示：
式(1-11)中，R5 及R6 獨立地為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基；並且Z5 為-(CH2 )2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
[10]　如項[4]所述的化合物，其是由式(1-12)表示：
式(1-12)中，R7 及R8 獨立地為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基；並且Z6 為-(CH2 )2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
[11]　一種液晶組成物，其包含項[1]～[10]中任一項所述的化合物。
[12]　如項[11]所述的液晶組成物，其更包含選自式(2)、(3)及(4)分別所表示的化合物組群中的至少一種化合物：
式(2)～(4)中，R9 獨立地為碳數1～10的烷基或碳數2～10的烯基，烷基及烯基中任意的氫可經氟取代，任意的-CH2 -可經-O-取代；X1 為氟、氯、-OCF3 、-OCHF2 、-CF3 、-CHF2 、-CH2 F、-OCF2 CHF2 或-OCF2 CHFCF3 ；環B1 、環B2 及環B3 獨立地為1,4-伸環己基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、1-吡喃-2,5-二基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基或3,5-二氟-1,4-伸苯基；Z7 及Z8 獨立地為-(CH2 )2 -、-(CH2 )4 -、-COO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2 O-或單鍵；並且L9 及L10 獨立地為氫或氟。
[13]　如項[11]所述的液晶組成物,其更包含選自式(5)所表示的化合物組群中的至少一種化合物：
式(5)中，R10 為碳數1～10的烷基或碳數2～10的烯基，烷基及烯基中，任意的氫可經氟取代，任意的-CH2 -可經-O-取代；X2 為-C≡N或-C≡C-C≡N；環C1 、環C2 及環C3 獨立地為1,4-伸環己基、任意的氫可經氟取代的1,4-伸苯基、1,3-二噁烷-2,5-二基、1-吡喃-2,5-二基或嘧啶-2,5-二基；Z9 為-(CH2 )2 -、-COO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-C≡C-、-CH2 O-或單鍵；L11 及L12 獨立地為氫或氟；並且o為0、1或2，p為0或1，o+p為0、1、2或3。
[14]如項[11]所述的液晶組成物，其更包含選自式(6)、(7)、(8)、(9)、(10)及(11)分別所表示的化合物組群中的至少一種化合物：
式(6)～(11)中，R11 及R12 獨立地為碳數1～10的烷基或碳數2～10的烯基，烷基及烯基中，任意的氫可經氟取代，任意的-CH2 -可經-O-取代；環D1 、環D2 、環D3 及環D4 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、任意的氫可經氟取代的1,4-伸苯基、6-吡喃-2,5-二基或十氫-2,6-伸萘基；Z10 、Z11 、Z12 及Z13 獨立地為-(CH2 )2 -、-COO-、-CH2 O-、-OCF2 -、-OCF2 (CH2 )2 -或單鍵；L13 及L14 獨立地為氟或氯；並且q、r、s、t、u及v獨立地為0或1，r+s+t+u為1或2。
[15]　如項[11]所述的液晶組成物，其更包含選自式(12)、(13)及(14)分別所表示的化合物組群中的至少一種化合物：
式(12)～(14)中，R13 及R14 獨立地為碳數1～10的烷基或碳數2～10的烯基，該烷基及烯基中，任意的-CH2 -可經-O-取代；環E1 、環E2 及環E3 獨立地為1,4-伸環己基、嘧啶-2,5-二基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基或2,5-二氟-1,4-伸苯基；並且Z14 及Z15 獨立地為-C≡C-、-COO-、-(CH2 )2 -、-CH=CH-或單鍵。
[16]如項[12]所述的液晶組成物，其更包含選自式(5)所表示的化合物組群中的至少一種化合物。
[17]如項[14]所述的液晶組成物，其更包含選自式(12)、(13)及(14)分別所表示的化合物組群中的至少一種化合物。
[18]　如項[11]～[17]中任一項所述的液晶組成物，其更包含至少一種光學活性化合物及/或可聚合的化合物。
[19]　如項[11]～[18]中任一項所述的液晶組成物，其更包含至少一種抗氧化劑及/或紫外線吸收劑。
[20]　一種液晶顯示元件，其包含如項[11]～[19]中任一項所述的液晶組成物。
本說明書中的用語的使用方法如下。液晶性化合物是具有向列相、層列相等液晶相的化合物以及不具有液晶相但可用作液晶組成物的成分的化合物的總稱。有時將液晶性化合物、液晶組成物、液晶顯示元件分別簡稱為化合物、組成物、元件。液晶顯示元件是液晶顯示面板及液晶顯示模組的總稱。向列相的上限溫度為向列相-各向同性相的相轉移溫度，而且有時僅簡稱為透明點或上限溫度。有時將向列相的下限溫度僅簡稱為下限溫度。有時將式(1)所表示的化合物簡稱為化合物(1)。該簡記有時亦應用於式(2)等所表示的化合物。式(1)至式(13)中，由六角形包圍的B1 、D1 、E1 等記號分別對應於環B1 、環D1 、環E1 等。以百分率表示的化合物的量是基於組成物總重量的重量百分率(wt%)。將環B1 、X1 、環C2 等多個相同記號記載於同一式化學或不同化學式中，該些可分別相同，或者亦可不同。
「任意的」是表示不僅位置為任意，而且個數亦為任意，但不包括個數為0的情況。任意的A可經B、C或D取代的表述，是指除了任意的A經B取代的情況、任意的A經C取代的情況及任意的A經D取代的情況以外，亦包括多個A經B～D中至少兩個所取代的情況。例如，任意的-CH2 -可經-O-或-CH=CH-取代的烷基中，包括烷基、烯基、烷氧基、烷氧基烷基、烷氧基烯基、烯氧基烷基等。此外，本發明中，連續的兩個-CH2 -經-O-取代而成為-O-O-的的情況欠佳。而且，烷基的末端的-CH2 -經-O-取代的情況亦欠佳。以下對本發明進行進一步說明。
[發明的效果]
本發明的液晶性化合物具有對熱、光等的穩定性，於寬廣的溫度範圍內成為向列相，黏度小，具有大的光學異向性及適當的彈性常數K33 (K33 ：彎曲彈性常數)，進而具有高的負的介電異向性及與其他液晶性化合物的優異相容性。另外，本發明的液晶性化合物於存在向列相的上限溫度不會降低，而且黏度不會變大而光學異向性變大的傾向的方面特別優異。
另外，本發明的液晶組成物的黏度小，具有大的光學異向性、適當的彈性常數K33 、以及高的負的介電異向性，且臨限值電壓低，進而，向列相的上限溫度高，向列相的下限溫度低。尤其，本發明的液晶組成物由於具有大的光學異向性，故而對需要大的光學異向性的元件而言有效。
進而，本發明的液晶顯示元件是以包含上述液晶組成物為特徵，響應時間短，電力消耗及驅動電壓小，對比度大，且可於寬廣的溫度範圍內使用，可適宜用於PC模式、TN模式、STN模式、ECB模式、OCB模式、IPS模式、VA模式或PSA模式等顯示模式的液晶顯示元件，尤其可適宜用於IPS模式、VA模式或PSA模式的液晶顯示元件。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
以下，對本發明進行更具體的說明。
此外，以下說明中，只要無特別說明，則以百分率表示的化合物的量是指基於組成物的總重量的重量百分率(wt%)。
[化合物(1-1)]
本發明的液晶性化合物具有式(1-1)所表示的結構(以下，將該些化合物亦稱為「化合物(1-1)」)。
式(1-1)中，R1 及R2 獨立地為氫、碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基。
環A1 為反式-1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基或吡啶-2,5-二基。
此外，於本說明書中，1,4-伸環己烯基難以根據環中雙鍵的位置來區別化合物結構。因此，1,4-伸環己烯基的表述中容許下述兩種化合物結構。
另外，對於1,3-二噁烷-2,5-二基等而言亦同樣。
L1 及L2 獨立地為氫或氟，該些中至少一個為氟；Z1 、Z2 及Z3 獨立地為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
化合物(1-1)具有三個2位或3位的氫經氟取代而成的1,4-伸苯基。由於具有此種結構，而具有小的黏度、適當的光學異向性、適當的彈性常數K33 、高的負的介電異向性及與其他液晶性化合物的優異相容性。尤其於向列相的上限溫度不會降低，而且黏度不會變大而負的介電異向性高的方面特別優異。
式中，R1 及R2 為氫、碳數1～10的烷基或碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基，例如為CH3 (CH2 )3 -、-CH2 -、CH3 (CH2 )2 O-、CH3 -O-(CH2 )2 -、CH3 -O-CH2 -O-、H2 C=CH-(CH2 )2 -、CH3 -CH=CH-CH2 -或CH3 -CH=CH-O-。
但是，若考慮到化合物的穩定性，則如CH3 -O-O-CH2 -等的氧與氧鄰接的基團、或CH3 -CH=CH-CH=CH-等的雙鍵部位鄰接的基團欠佳。
該些基團中的碳-碳鍵的鏈較佳為直鏈。若碳-碳鍵的鏈為直鏈，則可擴大液晶相的溫度範圍，且可減小黏度。另外，於R1 及R2 中的任一個為光學活性基團的情況，可用作手性摻雜劑(chiral dopant)，藉由將該化合物添加於液晶組成物中，可防止液晶顯示元件所產生的反向扭轉域(reverse twisted domain)。
該些R1 及R2 較佳為烷基、烷氧基、烷氧基烷基及烯基，更佳為烷基、烷氧基或烯基。
於R1 及R2 為烷基、烷氧基或烯基的情況，可擴大液晶性化合物的液晶相的溫度範圍。
烯基中，依存於烯基中的雙鍵的位置而有-CH=CH-的較佳立體構型。
如-CH=CHCH3 、-CH=CHC2 H5 、-CH=CHC3 H7 、-CH=CHC4 H9 、-C2 H4 CH=CHCH3 或-C2 H4 CH=CHC2 H5 等這樣在奇數位具有雙鍵的烯基中，立體構型較佳為反式構型。
另一方面，如-CH2 CH=CHCH3 、-CH2 CH=CHC2 H5 、-CH2 CH=CHC3 H7 等這樣在偶數位具有雙鍵的烯基中，立體構型較佳為順式構型。具有如上所述的較佳立體構型的烯基化合物，其液晶相的溫度範圍廣，具有大的彈性常數比K33 /K11 (K33 ：彎曲彈性常數，K11 ：展曲彈性常數)，可減小化合物的黏度，進而，若將該液晶性化合物添加於液晶組成物中，則可提高向列相的上限溫度(TNI )。
烷基的具體例可列舉：-CH3 、-C2 H5 、-C3 H7 、-C4 H9 、-C5 H11 、-C6 H13 、-C7 H15 、-C8 H17 、-C9 H19 或-C10 H21 ；烷氧基的具體例可列舉：-OCH3 、-OC2 H5 、-OC3 H7 、-OC4 H9 、-OC5 H11 、-OC6 H13 、-OC7 H15 、-OC8 H17 或-OC9 H19 ；烷氧基烷基的具體例可列舉：-CH2 OCH3 、-CH2 OC2 H5 、-CH2 OC3 H7 、-(CH2 )2 OCH3 、-(CH2 )2 OC2 H5 、-(CH2 )2 OC3 H7 、-(CH2 )3 OCH3 、-(CH2 )4 OCH3 或-(CH2 )5 OCH3 ；烯基的具體例可列舉：-CH=CH2 、-CH=CHCH3 、-CH2 CH=CH2 、-CH=CHC2 H5 、-CH2 CH=CHCH3 、-(CH2 )2 CH=CH2 、-CH=CHC3 H7 、-CH2 CH=CHC2 H5 、-(CH2 )2 CH=CHCH3 或-(CH2 )3 CH=CH2 ；烯氧基的具體例可列舉：-OCH2 CH=CH2 、-OCH2 CH=CHCH3 或-OCH2 CH=CHC2 H5 。
R1 及R2 的具體例中，較佳為-CH3 、-C2 H5 、-C3 H7 、-C4 H9 、-C5 H11 、-OCH3 、-OC2 H5 、-OC3 H7 、-OC4 H9 、-OC5 H11 、-CH2 OCH3 、-(CH2 )2 OCH3 、-(CH2 )3 OCH3 、-CH2 CH=CH2 、-CH2 CH=CHCH3 、-(CH2 )2 CH=CH2 、-CH2 CH=CHC2 H5 、-(CH2 )2 CH=CHCH3 、-(CH2 )3 CH=CH2 、-(CH2 )3 CH=CHCH3 、-(CH2 )3 CH=CHC2 H5 、-(CH2 )3 CH=CHC3 H7 、-OCH2 CH=CH2 、-OCH2 CH=CHCH3 、-OCH2 CH=CHC2 H5 ，更佳為-CH3 、-C2 H5 、-C3 H7 、-OCH3 、-OC2 H5 、-OC3 H7 、-OC4 H9 、-(CH2 )2 CH=CH2 、-(CH2 )2 CH=CHCH3 或-(CH2 )2 CH=CHC3 H7 。
環A1 為反式-1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基或吡啶-2,5-二基。
該些環中，更佳為1,4-伸環己烯基及反式-1,4-伸環己基，最佳為反式-1,4-伸環己基。
其中，當該些環中的至少一個環為反式-1,4-伸環己基時，可減小黏度，進而，若將該液晶性化合物添加於液晶組成物中，則可提高向列相的上限溫度(TNI )。
L1 及L2 分別獨立地為氫或氟，該些中至少一個為氟。
若L1 及L2 中的其中一個為氟，則可降低化合物的熔點，故而較佳。
若L1 及L2 中全部為氟，則可負地增大化合物的介電異向性，故而最佳。
Z1 、Z2 及Z3 為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
於Z1 、Z2 及Z3 為單鍵、-(CH2 )2 -或-CH=CH-的情況，可減小化合物的黏度，故而較佳。於Z1 、Z2 及Z3 為-COO-或-OCO-的情況，可提高化合物的向列相的上限溫度(TNI )，故而更佳。進而，於Z1 、Z2 及Z3 為-CH2 O-或-OCH2 -的情況，可負地提高化合物的介電異向性，故而更佳。
若考慮到化合物的穩定性，則較佳為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH2 O-或-OCH2 -，更佳為單鍵及-(CH2 )2 -。另外，若考慮到提高化合物的向列相的上限溫度，則當Z1 、Z2 及Z3 中的一個為-(CH2 )2 -、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-時，其餘較佳為單鍵，更佳為Z1 、Z2 及Z3 全部為單鍵。
於Z1 、Z2 及Z3 為-CH=CH-的情況，其他基團相對於雙鍵的立體構型較佳為反式構型。由於為此種立體構型，可擴大該液晶性化合物的液晶相的溫度範圍，進而，若將該液晶性化合物添加於液晶組成物中，則可提高向列相的上限溫度(TNI )。
另外，於Z1 、Z2 及Z3 中包含-CH=CH-的情況，可擴大液晶相的溫度範圍，增大彈性常數比K33 /K11 (K33 ：彎曲彈性常數，K11 ：展曲彈性常數)，以及減小化合物的黏度，進而，當將該液晶性化合物添加於液晶組成物時，可提高向列相的上限溫度(TNI )。
此外，由於化合物的物性並無大的差異，故而化合物(1-1)可含有比同位素相對豐度(relative isotopic abundance)的量更多的2 H(氘)、13 C等的同位素。
該些化合物(1-1)中，藉由適當選擇R1 、R2 、環A1 、Z1 、Z2 以及Z3 、L1 及L2 ，可將介電異向性等物性調整為所需物性。
化合物(1-1)所表示的化合物中較佳的化合物可列舉化合物(1-2)～(1-12)。
式(1-2)中，R3 及R4 獨立地為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基；環A2 為反式-1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基；L3 及L4 獨立地為氫或氟，該些中至少一個為氟；Z4 為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH=CH-、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
式(1-3)中，R5 及R6 獨立地為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基；環A3 為反式-1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基；L5 及L6 獨立地為氫或氟，該些中至少一個為氟；Z5 為-(CH2 )2 -、-CH=CH-、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
式(1-4)中，R7 及R8 獨立地為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基；環A4 為反式-1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基；L7 及L8 獨立地為氫或氟，該些中至少一個為氟；Z6 為-(CH2 )2 -、-CH=CH-、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
化合物(1-2)～(1-4)除了具有三個經氟取代的苯，亦具有反式-1,4-伸環己基或1,4-伸環己烯基，且相對於化合物整體而結構非對稱地具有結合基，因此就可具有對熱或光的穩定性，更降低液晶相的下限溫度，提高向列相的上限溫度，具有大的光學異向性及適當的彈性常數K33 ，且減小黏度的觀點而言更佳。
式(1-5)及(1-6)中，R3 及R4 獨立地為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基；Z4 為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
式(1-7)中，R5 及R6 獨立地為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基；Z5 為-(CH2 )2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
式(1-8)及(1-9)中，R7 及R8 獨立地為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基；Z6 為-(CH2 )2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
化合物(1-8)及(1-9)除了具有三個經氟取代的苯，亦具有1,4-伸環己烯基，且相對於化合物整體而結構非對稱地具有結合基，因此就可具有對熱或光的穩定性，更降低液晶相的下限溫度，更提高向列相的上限溫度，具有大的光學異向性及適當的彈性常數K33 ，且可減小黏度的觀點而言更佳。
式(1-10)中，R3 及R4 獨立地為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基；Z4 為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
式(1-11)中，R5 及R6 獨立地為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基；Z5 為-(CH2 )2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
式(1-12)中，R7 及R8 獨立地為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基；Z6 為-(CH2 )2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
化合物(1-11)及(1-12)除了具有三個經氟取代的苯，亦具有反式-1,4-伸環己基，且相對於化合物整體而結構非對稱地具有結合基，因此就可具有對熱或光的穩定性，更降低液晶相的下限溫度，更提高向列相的上限溫度，具有大的光學異向性及適當的彈性常數K33 ，且可減小黏度的觀點而言更佳。
化合物(1-2)～(1-12)具有高的負的介電異向性，具有對熱或光的穩定性，於寬廣的溫度範圍內成為向列相，且具有適當的光學異向性及適當的彈性常數K33 。其中，Z4 、Z5 及Z6 為-CH=CH-的化合物就可更降低液晶相的下限溫度，且基本不降低向列相的上限溫度而更減小黏度的觀點而言較佳。另外，Z4 、Z5 及Z6 為-COO-或-OCO-的化合物可提高化合物的向列相的上限溫度，故而更佳。另外，Z4 、Z5 及Z6 為-(CH2 )2 -的化合物就可更降低液晶相的下限溫度，更提高相容性，且更減小黏度的觀點而言更佳。進而，Z4 、Z5 及Z6 為-CH2 O-或-OCH2 -的化合物就可更提高負的介電異向性，且更減小黏度的觀點而言最佳。
於液晶性化合物具有該些化合物(1-2)～(1-12)所表示的結構的情況，具有高的負的介電異向性，與其他的液晶性化合物的相容性極其良好。進而，具有對熱、光等的穩定性，黏度小，具有大的光學異向性及適當的彈性常數K33 。另外，含有該化合物(1-1)的液晶組成物在液晶顯示元件通常使用的條件下穩定，即使在低溫下保管，亦無該化合物析出為結晶(或層列相)的情況。
因此，化合物(1-1)可適宜應用於PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、VA、PSA等顯示模式的液晶顯示元件中使用的液晶組成物，尤其可適宜應用於IPS、VA或PSA等顯示模式的液晶顯示元件中使用的液晶組成物。
[化合物(1-1)的合成]
化合物(1-1)可藉由將有機合成化學的合成方法適當組合而合成。於起始物質中導入目標末端基、環及結合基的方法，例如記載於有機合成(Organic Syntheses，John Wiley & Sons,Inc)、有機反應(Organic Reactions，John Wiley & Sons,Inc)、綜合有機合成(Comprehensive Organic Synthesis，Pergamon Press)、新實驗化學講座(丸善)等的成書中。
〈結合基Z1 、Z2 或Z3 的形成〉
列出形成結合基Z1 、Z2 或Z3 的方法的一例。形成結合基的流程示於以下。該流程中，MSG1 或MSG2 為一價有機基團。流程中使用的多個MSG1 (或MSG2 )可相同，或亦可不同。化合物(1A)至(1E)相當於化合物(1-1)。
〈雙鍵的生成〉
使具有一價有機基團MSG2 的有機鹵素化合物(a1)與鎂反應來製備格任亞試劑(Grignard reagent)。藉由使該些所製備的格任亞試劑或鋰鹽、與醛衍生物(a2)反應來合成所對應的醇衍生物。接著，使用對甲苯磺酸等酸觸媒，進行所得醇衍生物的脫水反應，藉此可合成所對應的化合物(1A)。
使將有機鹵素化合物(a1)以丁基鋰、或鎂加以處理所得的化合物，與N,N-二甲基甲醯胺(DMF)等甲醯胺反應，而獲得醛衍生物(a3)。接著，可使所得的醛(a3)與將鏻鹽(a4)以第三丁醇鉀等鹼加以處理所得的磷葉立德(phosphorus ylide)反應，而合成所對應的具有雙鍵的化合物(1A)。此外，該反應中，根據反應條件亦有生成順式體的情況，因此於需要獲得反式體的情況，視需要利用公知的方法將順式體異構化為反式體。
〈-(CH2 )2 -的生成〉
藉由將化合物(1A)於如碳載鈀(Pd/C)等的觸媒的存在下進行氫化，可合成化合物(1B)。
〈單鍵的生成〉
使有機鹵素化合物(a1)與鎂或丁基鋰反應，來製備格任亞試劑或鋰鹽。使該所製備的格任亞試劑或鋰鹽與硼酸三甲酯等硼酸酯反應，以鹽酸等酸加以水解，藉此合成二羥基硼烷衍生物(a5)。藉由使該二羥基硼烷衍生物(a5)與有機鹵素化合物(a6)，例如於由碳酸鹽水溶液與四(三苯基膦)鈀(Pd(PPh3 )4 )所構成的觸媒的存在下反應，可合成化合物(1C)。
另外，使丁基鋰與具有一價有機基團MSG1 的有機鹵素化合物(a6)反應，進而使氯化鋅反應，然後使所得化合物，例如在雙三苯基膦二氯鈀(Pd(PPh3 )2 Cl2 )觸媒的存在下與化合物(a1)反應，藉此亦可合成化合物(1C)。
〈-CH2 O-或-OCH2 -的生成〉
將二羥基硼烷衍生物(a5)利用過氧化氫等氧化劑加以氧化，獲得醇衍生物(a7)。另外，將醛衍生物(a3)以硼氫化鈉等還原劑加以還原而獲得醇衍生物(a8)。將所得的醇衍生物(a8)以氫溴酸等加以鹵化而獲得有機鹵素化合物(a9)。然後使以上述方式獲得的醇衍生物(a8)與有機鹵素化合物(a9)在碳酸鉀等的存在下反應，藉此可合成化合物(1D)。
〈-COO-與-OCO-的生成〉
使正丁基鋰與化合物(a6)反應，接著使二氧化碳反應而獲得羧酸衍生物(a10)。使羧酸衍生物(a10)與苯酚衍生物(a11)在1,3-二環己基碳二醯亞胺(1,3-dicyclohexylcarbodiimide，DCC)與4-二甲基胺基吡啶(4-dimethylamino pyridine，DMAP)的存在下進行脫水，可合成具有-COO-的化合物(1E)。利用該方法亦可合成具有-OCO-的化合物。
〈-C≡C-的生成〉
在二氯鈀與鹵化銅的觸媒存在下，使2-甲基-3-丁炔-2-醇(2-methyl-3-butyne-2-ol)與化合物(a6)反應後，在鹼性條件下去保護而獲得化合物(a12)。然後於二氯鈀與鹵化銅的觸媒存在下，使化合物(a12)與化合物(a1)反應而合成化合物(1F)。
〈環A1 的形成〉
關於反式-1,4-伸環己基、環己烯-1,4-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基及吡啶-2,5-二基等的環，起始物質已有市售，或者合成法已熟知。
[化合物(1-1)的製造方法]
以下，列出化合物(1-1)的製造例。
首先，使二氟苯衍生物(b1)與第二丁基鋰(sec-butyllithium，sec-BuLi)反應來製備鋰鹽。接著使該鋰鹽與羰基衍生物(b2)反應，進而，在對甲苯磺酸等酸觸媒的存在下，進行所得醇衍生物的脫水反應，然後在Pd/C等觸媒的存在下進行氫化反應，藉此獲得化合物(b3)。使所得化合物(b3)以甲酸等進行反應而獲得羰基衍生物(b4)。另外，使二氟苯基硼酸(b5)與溴二氟苯衍生物(b6)在碳酸鉀、Pd(PPh3 )2 Cl2 等觸媒的存在下反應而獲得化合物(b7)。
使上述操作中所得的化合物(b7)與sec-BuLi反應來製備鋰鹽。接著使該鋰鹽與羰基衍生物(b4)反應，進而，在對甲苯磺酸等酸觸媒的存在下，進行所得醇衍生物的脫水反應，可製造作為本發明化合物(1-1)的一例的(b8)。進而，在Pd/C等觸媒的存在下進行氫化反應，藉此可製造作為本發明化合物(1-1)的一例的(b9)。
[液晶組成物]
以下，對本發明的液晶組成物進行說明。該液晶組成物的成分的特徵為包含至少一種化合物(1-1)，但亦可包含兩種以上的化合物(1-1)，亦可僅由化合物(1-1)所構成。另外，當製備本發明的液晶組成物時，例如亦可考慮到化合物(1-1)的介電異向性來選擇成分。經選擇成分的液晶組成物，其黏度低，具有高的負的介電異向性，具有適當的彈性常數K33 ，且臨限值電壓低，進而，向列相的上限溫度(向列相-各向同性相的相轉移溫度)高，向列相的下限溫度低。
[液晶組成物(1)]
本發明的液晶組成物必需包含本發明的式(1)所表示的化合物作為成分A。可為僅包含該成分A的組成物、或者成分A與本說明書中未特別表示成分名的其他成分的組成物，藉由在該成分A中添加選自以下所示的成分B、C、D及E中的成分，可提供具有各種特性的本發明液晶組成物。
添加於成分A中的成分較佳為將以下成分混合而成：由選自由式(2)、(3)及(4)所組成的組群中的至少一種化合物所構成的成分B，及/或由選自由上述式(5)所組成的組群中的至少一種化合物所構成的成分C，及/或由選自由式(6)、(7)、(8)、(9)、(10)及(11)所組成的組群中的至少一種化合物所構成的成分D。進而，藉由混合由選自由式(12)、(13)及(14)所組成的組群中的至少一種化合物所構成的成分E，可調整臨限值電壓、液晶相溫度範圍、折射率異向性值、介電異向性值及黏度等。
另外，本發明中使用的液晶組成物的各成分即使為由各元素的同位素所構成的類似物，其物理特性亦無大的差異。
上述成分B中，式(2)所示化合物的較佳例可列舉式(2-1)～(2-16)，式(3)所示化合物的較佳例可列舉式(3-1)～(3-112)，式(4)所示化合物的較佳例可列舉式(4-1)～(4-54)。
(式中，R9 、X1 表示與上述相同的含義)
該些式(2)～(4)所表示的化合物即成分B由於介電異向性值為正，且熱穩定性或化學穩定性非常優異，故而用於製備薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)用以及PSA用的液晶組成物的情況。本發明的液晶組成物中的成分B的含量相對於液晶組成物的總重量，較適合為1 wt%～99 wt%的範圍，較佳為10 wt%～97 wt%，更佳為40 wt%～95 wt%。另外，藉由更包含式(12)～(14)所表示的化合物(成分E)，可調整黏度。
式(5)所表示的化合物即成分C中的較佳例可列舉式(5-1)～(5-64)。
(式中，R10 及X2 表示與上述相同的含義)
式(5)中，當o為2時，兩個環C2 可相同，亦可不同。
該些式(5)所表示的化合物即成分C由於介電異向性值為正且其值非常大，故而主要用於製備STN用、TN用或PSA用的液晶組成物的情況。藉由含有該成分C，可減小組成物的臨限值電壓。另外，可調整黏度、調整折射率異向性值以及擴大液晶相溫度範圍。進而亦可用於改良急峻性。
於製備STN或TN用的液晶組成物的情況，成分C的含量可應用0.1 wt%～99.9 wt%的範圍，較佳為10 wt%～97 wt%，更佳為40 wt%～95 wt%。另外，藉由混合後述成分，可調整臨限值電壓、液晶相溫度範圍、折射率異向性值、介電異向性值及黏度等。
於製備用於垂直配向模式(VA模式)、聚合物穩定配向模式(PSA模式)等的介電異向性為負的本發明液晶組成物的情況，由選自由式(6)～(11)所組成的組群中的至少一種化合物所構成的成分D為較佳成分。
該式(6)～(11)所示化合物(成分D)的較佳例分別可列舉式(6-1)～(6-6)、(7-1)～(7-15)、(8-1)、(9-1)～(9-3)、(10-1)～(10-11)及(11-1)～(11-10)。
(式中，R11 、R12 表示與上述相同的含義)
該些成分D的化合物主要用於介電異向性的值為負的VA模式、PSA模式用的液晶組成物。若增加該化合物的含量，則組成物的臨限值電壓降低，但黏度增大，因此較佳為只要滿足臨限值電壓的要求值，則減少該化合物的含量。然而，由於介電異向性值的絕對值為5左右，故而若含量變得少於40 wt%，則有無法進行電壓驅動的情況。
成分D中式(6)所表示的化合物為二環化合物，因此主要具有調整臨限值電壓、調整黏度或調整折射率異向性值的效果。另外，式(7)及式(8)所表示的化合物為三環化合物，因此獲得提高透明點、擴大向列範圍(nematic range)、降低臨限值電壓、及增大折射率異向性值等的效果。另外，式(9)、(10)及(11)獲得降低臨限值電壓等的效果。
於製備VA模式、PSA模式用的組成物的情況，成分D的含量相對於組成物總量，較佳為40 wt%以上，更佳為50 wt%～95 wt%。另外，藉由混合成分D，可控制彈性常數，控制組成物的電壓穿透率曲線。於將成分D混合於介電異向性值為正的組成物中的情況，相對於組成物總量，該成分D的含量較佳為30 wt%以下。
式(12)、(13)及(14)所示化合物(成分E)的較佳例分別可列舉式(12-1)～(12-11)、(13-1)～(13-19)及(14-1)～(14-6)。
(式中，R13 及R14 表示與上述相同的含義)
式(12)～(14)所表示的化合物(成分E)是介電異向性值的絕對值小，且接近中性的化合物。式(12)所表示的化合物主要具有調整黏度或調整折射率異向性值的效果，另外，式(13)及(14)所表示的化合物具有提高透明點等擴大向列範圍的效果、或者調整折射率異向性值的效果。
若增加成分E所表示的化合物的含量，則液晶組成物的臨限值電壓提高，黏度降低，因此只要滿足液晶組成物的臨限值電壓的要求值，則成分E含量越多越好。於製備TFT用、PSA用的液晶組成物的情況，相對於組成物總量，成分E的含量較佳為30 wt%以上，更佳為50 wt%以上。另外，於製備TN用、STN用或PSA用的液晶組成物的情況，相對於組成物總量，成分E的含量較佳為30 wt%以上，更佳為40 wt%以上。
為了表現出優良的特性，本發明的液晶組成物較佳為以0.1 wt%～99 wt%的比例含有本發明的式(1)所表示的化合物的至少一種。
本發明的液晶組成物的製備通常是利用公知的方法，例如使必需成分在高溫下溶解的方法等來製備。另外，視用途而添加本領域技術人員所熟知的添加物，來製備包含例如以下所述的光學活性化合物、或可聚合的化合物、聚合起始劑的本發明的液晶組成物，及添加有染料的賓主(guest host，GH)型用的液晶組成物。通常，添加物為本領域技術人員所熟知，並詳細記載於文獻等中。
本發明的液晶組成物可於上述本發明的液晶組成物中更含有一種以上的光學活性化合物。
添加公知的手性摻雜劑作為光學活性化合物。該手性摻雜劑具有引起液晶的螺旋結構來調整必需的扭轉角，以防止逆扭轉的效果。手性摻雜劑的例子可列舉以下的光學活性化合物(Op-1)～(Op-13)。
本發明的液晶組成物可添加該些光學活性化合物來調整扭轉的間距。若為TFT用及TN用的液晶組成物，則扭轉的間距較佳為調整為40 μm～200 μm的範圍。若為STN用的液晶組成物，則扭轉的間距較佳為調整為6 μm～20 μm的範圍。另外，於雙穩定TN(Bistable TN)模式用的情況，較佳為調整為1.5 μm～4 μm的範圍。另外，為了調整間距的溫度依存性，可添加兩種以上的光學活性化合物。
本發明的液晶組成物若添加部花青素(merocyanine)系、苯乙烯基(styryl)系、偶氮(azo)系、偶氮次甲基(azomethine)系、氧偶氮基(azoxy)系、喹啉黃(quinophthalone)系、蒽醌(anthraquinone)系、四嗪(tetrazine)系等二色性色素，亦可用作GH型用的液晶組成物。
本發明的液晶組成物亦可用作將向列液晶加以微膠囊化(microencapsulation)而製作的向列曲線排列相(nematic curvilinear aligned phase，NCAP)、或在液晶中形成三維網狀高分子而製作的聚合物分散型液晶顯示元件(polymer dispersed liquid crystal display，PDLCD)例如聚合物網絡液晶顯示元件(polymer network liquid crystal display，PNLCD)用為代表的雙折射控制(ECB)型或動態散射(dynamic scattering，DS)型用的液晶組成物。
另外，本發明的液晶組成物亦可添加可聚合的化合物而用作PSA型用的液晶組成物。可聚合的化合物的例子為丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基、乙烯氧基、丙烯基醚、環氧基、乙烯基酮及氧雜環丁烷(oxetane)等的具有可聚合基團的化合物。可聚合的化合物較佳為在光聚合起始劑等適當的起始劑存在下藉由紫外線(ultraviolet，UV)照射等來聚合。用以進行聚合的適當條件、起始劑的適當類型以及適當的量已為本領域技術人員所熟知，並記載於文獻中。例如作為光聚合起始劑的Irgacure 651(註冊商標)、Irgacure 184(註冊商標)、或Darocure 1173(註冊商標)(Ciba Japan K.K.)適合於自由基聚合。
[液晶組成物的製造方法]
例如於構成各成分的化合物為液體的情況，本發明的液晶組成物可藉由使各化合物混合振盪而製備；另外，於包含固體的情況，本發明的液晶組成物可藉由將各化合物混合，加熱溶解而彼此形成液體後使其振盪而製備。另外，本發明的液晶組成物亦可利用其他公知的方法來製備。
[液晶組成物的特性]
本發明的液晶組成物中，可將向列相的上限溫度設為70℃以上，且將向列相的下限溫度設為-20℃以下，向列相的溫度範圍廣。因此，包含該液晶組成物的液晶顯示元件可於寬廣的溫度區域內使用。
本發明的液晶組成物中，藉由適當調整組成等，例如可將光學異向性調整為0.10～0.13的範圍，或者調整0.05～0.18的範圍等，可調整為任意的範圍。
另外，本發明的液晶組成物中，通常可獲得具有-5.0～-2.0範圍的介電異向性、較佳為-4.5～-2.5範圍的介電異向性的液晶組成物。具有-4.5～-2.5範圍的介電異向性的液晶組成物可適宜用作以IPS模式、VA模式、或PSA模式運作的液晶顯示元件。
[液晶顯示元件]
本發明的液晶組成物不僅可用於具有PC模式、TN模式、STN模式、OCB模式、PSA模式等運作模式且以主動矩陣(active matrix，AM)方式驅動的液晶顯示元件，而且可用於具有PC模式、TN模式、STN模式、OCB模式、VA模式、IPS模式等運作模式且以被動矩陣(passive matrix，PM)方式驅動的液晶顯示元件。
該些AM方式及PM方式的液晶顯示元件亦可應用於反射型、穿透型、半穿透型、任一種液晶顯示器等。
另外，本發明的液晶組成物亦可用於：使用添加有導電劑的液晶組成物的DS模式元件、或將液晶組成物加以微膠囊化而製作的NCAP元件、或使液晶組成物中形成有三維網狀高分子的聚合物分散(polymer dispersed，PD)元件，例如聚合物網絡(polymer network，PN)元件。
其中，本發明的液晶組成物中，由於具有如上所述的特性，故而可適宜用於以VA模式、IPS模式或PSA模式等利用具有負的介電異向性的液晶組成物的運作模式來驅動的AM方式的液晶顯示元件，尤其可適宜用於以VA模式驅動的AM方式的液晶顯示元件。
此外，於以TN模式、VA模式等驅動的液晶顯示元件中，電場的方向與液晶層垂直。另一方面，於以IPS模式等驅動的液晶顯示元件中，電場的方向與液晶層平行。此外，以VA模式驅動的液晶顯示元件的結構報告於K.Ohmuro,S. Kataoka,T. Sasaki and Y. Koike,SID '97 Digest of Technical Papers,28,845(1997)中，以IPS模式驅動的液晶顯示元件的結構報告於國際公開91/10936號小冊子(Family：US5576867)中。
[實例]
[化合物(1-1)的實例]
以下，藉由實例，對本發明進行更詳細的說明，但本發明不受該些實例的限制。此外，只要無特別說明，則「%」是指「wt%」。
所得化合物是跟1 H-NMR分析所獲得的核磁共振波譜、氣體層析法(gas chromatography，GC)分析所獲得的氣相層析圖等來鑑定，因此首先對分析方法進行說明。
1 H-NMR分析
測定裝置是使用DRX-500(Bruker BioSpin(股)公司製造)。測定是將實例等中製造的樣品溶解於CDCl3 等可溶解樣品的氘化溶劑中，於室溫下以500 MHz、累計次數為32次的條件進行。此外，於所得核磁共振波譜的說明中，s是指單峰(singlet)，d是指雙重峰(doublet)，t是指三重峰(triplet)，q是指四重峰(quartet)，quin是指五重峰(quintet)，sex是指六重峰(sextet)，m是指多重峰(multiplet)，br是指寬峰(broad)。另外，化學位移δ值的零點的基準物質是使用四甲基矽烷(tetramethylsilane，TMS)。
GC分析
測定裝置是使用島津製作所製造的GC-14B型氣相層析儀。管柱是使用島津製作所製造毛細管柱CBP1-M25-025(長度25m，內徑0.22mm，膜厚0.25μm；固定液相是使用二甲基聚矽氧烷；無極性)。載氣是使用氦氣，流量調整為1ml/min。將試料氣化室的溫度設定為280℃，將檢測器(火焰離子檢測器，flame ionization detector，FID)部分的溫度設定為300℃。
試料是以溶解於甲苯(toluene)中而成為1wt%的溶液的方式來製備，將所得溶液1μl注入至試料氣化室中。
記錄計是使用島津製作所製造的C-R6A型Chromatopac或其同等品。所得氣相層析圖中顯示與成分化合物相對應的波峰的保持時間及波峰的面積值。
此外，試料的稀釋溶劑可使用例如氯仿(chloroform)、己烷(hexane)。另外，管柱可使用Agilent Technologies Inc.製造的毛細管柱DB-1(長度30m，內徑0.32mm，膜厚0.25μm)、Agilent Technologies Inc.製造的HP-1(長度30m，內徑0.32mm，膜厚0.25μm)、Restek Corporation製造的Rtx-1(長度30m，內徑0.32mm，膜厚0.25μm)、SGE International Pty.Ltd製造的BP-1(長度30m，內徑0.32mm，膜厚0.25μm)等。
氣相層析圖中的波峰的面積比相當於成分化合物的比例。通常，分析樣品的成分化合物的重量百分比並非與分析樣品的各波峰的面積百分比完全相同，本發明中使用上述管柱的情況，由於實質上修正係數為1，故而分析樣品 中的成分化合物的重量百分比與分析樣品中的各波峰的面積百分比大致對應。其原因在於成分的液晶性化合物的修正係數無大的差異。為了根據氣相層析圖來更正確地求出液晶組成物中的液晶性化合物的組成比，而使用氣相層析圖的內部標準法。對正確稱量一定量的各液晶性化合物成分(被檢成分)與成為基準的液晶性化合物(基準物質)同時進行氣相層析測定，預先算出被檢成分的波峰與基準物質的波峰的面積比的相對強度。若使用各成分相對於基準物質的波峰面積的相對強度進行修正，則可根據氣相層析分析來更正確地求出液晶組成物中的液晶性化合物的組成比。
[液晶性化合物等的物性值的測定試料]
測定液晶性化合物的物性值的試料有將化合物其本身作為試料的情況、將化合物與母液晶混合而作為試料的情況此兩種。
於使用將化合物與母液晶混合而成的試料的後者情況，是以下述方法進行測定。首先，將15wt%的所得液晶性化合物與85wt%的母液晶混合而製作試料。而且，依據下述式所示的外推法，由所得試料的測定值計算出外推值。將該外推值作為該化合物的物性值。
〈外推值〉=(100×〈試料的測定值〉-〈母液晶的重量百分比〉×〈母液晶的測定值〉)/〈液晶性化合物的重量百分比〉
即使液晶性化合物與母液晶的比例為該比例，於層列 相、或結晶於25℃下析出的情況，亦將液晶性化合物與母液晶的比例依序變更為10wt%：90wt%、5wt%：95wt%、1wt%：99wt%，以層列相、或結晶於25℃下不析出的組成來測定試料的物性值，依據該式而求出外推值，將其作為液晶性化合物的物性值。
本測定中使用的母液晶存在各種的種類，例如，母液晶i的組成如下所述。
母液晶i：
此外，測定液晶組成物的物性值的試料是使用液晶組成物其本身。
[液晶性化合物等的物性值的測定方法]
物性值的測定是以後述方法進行。該些測定方法多為記載於日本電子機械工業會規格(Standard of Electric Industries Association of Japan)EIAJ．ED-2521A中的方法、 或將其修飾而成的方法。另外，在用於測定的TN元件或VA元件上未安裝TFT。
測定值中，將以液晶性化合物單體其本身作為試料而獲得的值、與以液晶組成物其本身作為試料而獲得的值直接記載為實驗資料。於將化合物混合於母液晶中而獲得為試料的情況，將以外推法獲得的值作為外推值。
相結構及轉移溫度(℃)
利用以下(1)及(2)的方法進行測定。
(1)於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板(Mettler公司，FP-52型高溫載台(hot stage))上放置化合物，一邊以3℃/min的速度加熱，一邊以偏光顯微鏡觀察相狀態及其變化，以指定相的種類。
(2)使用Perkin Elmer公司製造的掃描熱量計DSC-7系統、或Diamond DSC系統，以3℃/min的速度升降溫，藉由外推而求出伴隨試料的相變化的吸熱波峰、或發熱波峰的起始點(on set)，以決定轉移溫度。
以下，結晶是表示為C。於對結晶加以區別的情況，分別表示為C1 或C2 。另外，層列相表示為S，向列相表示為N。液體(各向同性(isotropic))表示為I。層列相中，於對層列B相、或層列A相加以區別的情況，分別表示為SB 、或SA 。轉移溫度的表述，例如所謂「C 50.0 N 100.0 I」，是表示由結晶至向列相的轉移溫度(CN)為50.0℃，由向列相至液體的轉移溫度(NI)為100.0℃。其他表述亦同樣。
向列相的上限溫度(TNI ：℃)
於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板(Mettler公司，FP-52型高溫載台)上，放置試料(液晶組成物、或液晶性化合物與母液晶的混合物)，一邊以1℃/min的速度加熱，一邊觀察偏光顯微鏡。將試料的一部分由向列相變化為各向同性液體時的溫度作為向列相的上限溫度。以下，有時將向列相的上限溫度僅稱為「上限溫度」。
低溫相容性
製作以液晶性化合物成為20wt%、15wt%、10wt%、5wt%、3wt%及1wt%的量的方式將母液晶與液晶性化合物混合而成的試料，將試料放入玻璃瓶中。然後將該玻璃瓶在-10℃或-20℃的冷凍器(freezer)中保管一定時期後，觀察結晶或層列相是否析出。
黏度(整體黏度，η，於20℃下測定，mPa˙s)
具有若黏度(整體黏度)小則響應時間減少的特徵。
測定是使用E型旋轉黏度計。
黏度(旋轉黏度，γ1，於25℃下測定，mPa˙s)
具有若黏度(旋轉黏度)小則響應時間減少的特徵。
測定是依據M.Imai et al.,Molecular Crystals and Liquid Crystals,Vol.259,37(1995)中記載的方法。在兩片玻璃基板的間隔(液晶單元間隙)為20μm的VA元件中放入試料(液晶組成物、或液晶性化合物與母液晶的混合物)。在30伏特至50伏特的範圍以1伏特為單位階段性地施加於該元件。不施加電壓0.2秒後，以僅一個矩形波(矩 形脈衝，0.2秒)與無施加(2秒)的條件反覆施加。測定由該施加所產生的暫態電流(transient current)的峰值電流(peak current)與峰值時間(peak time)。根據該些測定值與M.Imai等人的論文第40頁的計算式(8)來獲得旋轉黏度的值。此外，該計算所必需的介電異向性是使用下述介電異向性測定而得的值。
光學異向性(折射率異向性，於25℃下測定，△n)
測定是於25℃的溫度下，使用波長589nm的光，且利用目鏡上安裝有偏光板的阿貝折射計(abbe refractometer)而進行。對主稜鏡的表面向一方向摩擦後，將試料(液晶組成物、或液晶性化合物與母液晶的混合物)滴加於主稜鏡上。折射率(n||)是在偏光方向與摩擦方向平行時測定。折射率(n⊥)是在偏光方向與摩擦方向垂直時測定。光學異向性(△n)的值是根據△n=n||-n⊥的式子計算出。
介電異向性(△ε，於25℃下測定)
介電異向性是利用以下方法測定。
於經充分清洗的玻璃基板上塗佈十八烷基三乙氧基矽烷(0.16mL)的乙醇(20mL)溶液。以旋轉器使玻璃基板後，於150℃下加熱1小時。由兩片玻璃基板來組裝成間隔(液晶單元間隙)為20μm的VA元件。
利用相同的方法，於玻璃基板上製備聚醯亞胺的配向膜。對所得玻璃基板的配向膜進行摩擦處理後，組裝成兩片玻璃基板的間隔為9μm，且扭轉角為80度的TN元件。
於所得的VA元件中放入試料(液晶組成物、或液晶性化合物與母液晶的混合物)，施加0.5V(1kHz，正弦波)，測定液晶分子的長軸方向的介電常數(ε||)。
另外，於所得TN元件中放入試料(液晶組成物、或液晶性化合物與母液晶的混合物)，施加0.5V(1kHz，正弦波)，測定液晶分子的短軸方向的介電常數(ε⊥)。
介電異向性的值是根據△ε=ε||-ε⊥的式子計算出。
電壓保持率(VHR，於25℃下測定，%)
用於測定的TN元件具有聚醯亞胺配向膜，並且兩片玻璃基板的間隔(液晶單元間隙)為6μm。該元件是在放入試料(液晶組成物、或液晶性化合物與母液晶的混合物)後以藉由紫外線而聚合的接著劑加以密封。對該TN元件施加脈衝電壓(5V，60微秒)進行充電。利用高速電壓計每隔16.7毫秒來測定所衰減的電壓，求出單位週期中的電壓曲線與橫軸之間的面積A。面積B是未衰減時的面積。電壓保持率是以面積A相對於面積B的百分率(%)表示。
彈性常數(K11 、K33 ，於25℃下測定)
測定時使用Toyo Technica股份有限公司製造的EC-1型彈性常數測定器。在兩片玻璃基板的間隔(液晶單元間隙)為20μm的垂直配向液晶單元中放入試料。對該液晶單元施加20伏特至0伏特的電荷，測定靜電容量及施加電壓。使用『液晶裝置手冊』(日刊工業新聞公司)第75頁的式(2.98)、式(2.101)，將所測定的靜電容量(C)與 施加電壓(V)的值進行擬合，並由式(2.100)獲得彈性常數的值。
[實例1]
4-(反式-4-(2,3-二氟-4-(己氧基)苯基)環己-1-烯基)-4'-乙氧基-2,2',3,3'-四氟聯苯(No.27)的合成
第1步驟
向氮氣環境下的反應器中加入100.0g的1,2-二氟-3-己氧基苯(s-1)及1000ml的四氫呋喃(tetrahydrofuran，THF)，冷卻至-74℃。於-74℃至-70℃的溫度範圍，向其中滴加1.00M第二丁基鋰、正己烷、環己烷溶液357ml，進而攪拌2小時。接著，於-75℃至-70℃的溫度範圍滴加含有72.9g的1,4-二氧雜螺[4.5]癸烷-8-酮(s-2)的THF的500ml溶液，一邊恢復至25℃，一邊攪拌8小時。將所得的反應混合物添加於加入有1000ml的氯化銨水溶液及1000 ml的乙酸乙酯的容器中並混合，然後靜置，使其分離為有機層與水層而進行萃取操作。分取所得的有機層，以水、飽和碳酸氫鈉水及水加以清洗，再以無水硫酸鎂乾燥。然後，在減壓下蒸餾去除溶劑。接著，於其中混合4.5 g的對甲苯磺酸及300 ml的甲苯，一邊將該混合物去除所餾出的水，一邊使其加熱回流2小時。將反應混合物冷卻至30℃，然後向所得的溶液中添加500 ml的水及900 ml的甲苯並混合後，靜置而使其分離為有機層及水層此兩層，進行萃取至有機層中的操作。分取所得的有機層，以飽和碳酸氫鈉水及水加以清洗，再以無水硫酸鎂乾燥。接著以甲苯作為展開溶劑，將所得溶液以使用二氧化矽凝膠作為填充劑的管柱層析法的分取操作加以純化。然後使其溶解於250 ml的甲苯與250 ml的Solmix A-11的混合溶劑中，進而添加0.5 g的Pd/C，於氫氣環境下，在室溫下攪拌至不再吸收氫氣為止。反應完畢後，去除Pd/C，進而蒸餾去除溶劑，接著以甲苯作為展開溶劑，將所得的殘渣以使用二氧化矽凝膠作為填充劑的管柱層析法的分取操作加以純化，進而藉由自庚烷中的再結晶而純化，使其乾燥而獲得144.5 g的8-(2,3-二氟-4-己氧基苯基)-1,4-二氧雜螺[4.5]癸烷(s-3)。來自化合物(s-1)的產率為87.3%。
第2步驟
將144.5 g的化合物(s-3)、188.0 ml的87%甲酸、以及400 ml的甲苯混合，使該混合物加熱回流2小時。將反應混合物冷卻至30℃，然後向所得的溶液中添加500 ml的水及1000 ml的甲苯並混合後，靜置而使其分離為有機層及水層此兩層，進行萃取至有機層中的操作。分取所得的有機層，以水、飽和碳酸氫鈉水及水加以清洗，再以無水硫酸鎂乾燥。然後，於減壓下蒸餾去除溶劑，接著以甲苯作為展開溶劑，將所得的殘渣以使用二氧化矽凝膠作為填充劑的管柱層析法的分取操作加以純化，進而藉由自庚烷中的再結晶而純化，使其乾燥而獲得1-(2,3-二氟-4-己氧基苯基)-環己烷-4-酮(s-4)123.0 g。來自化合物(s-3)的產率為97.2%。
第3步驟
於氮氣環境下，向反應器中添加45.2 g的4-溴-2,3-二氟乙氧基苯(s-5)、36.1 g的2,3-二氟苯基硼酸(s-6)、79.1 g的碳酸鉀、4.0 g的Pd(Ph3 P)2 Cl2 、200 ml的甲苯、200 ml的Solmix A-11以及200 ml的水，使其加熱回流2小時。將反應液冷卻至25℃後，注入至200 ml的水及200 ml的甲苯中，並混合。然後，靜置而使其分離為有機層及水層此兩層，進行萃取至有機層中的操作。分取所得的有機層，以水加以清洗，再以無水硫酸鎂乾燥。將所得的溶液於減壓下濃縮，接著以甲苯與庚烷的混合溶劑(體積比為甲苯：庚烷=2：1)作為展開溶劑，將所得的殘渣以使用二氧化矽凝膠作為填充劑的管柱層析法的分取操作加以純化。進而，藉由自Solmix A-11中的再結晶而純化，使其乾燥而獲得40.1 g的4-乙氧基-2,2',3,3'-四氟-1,1'-聯苯(s-7)。來自化合物(s-5)的產率為77.8%。
第4步驟
向氮氣環境下的反應器中加入10.0g的化合物(s-7)及200 ml的THF，冷卻至-74℃。於-74℃至-70℃的溫度範圍，向其中滴加1.00 M的第二丁基鋰、正己烷、環己烷溶液44 ml，進而攪拌2小時。接著，於-75℃至-70℃的溫度範圍，滴加含有11.5 g化合物(s-4)的THF的100 ml溶液，一邊恢復至25℃一邊攪拌8小時。將所得的反應混合物添加於加入有300 ml的氯化銨水溶液及300 ml的乙酸乙酯的容器中並混合，然後靜置，使其分離為有機層及水層而進行萃取操作。分取所得的有機層，以水、飽和碳酸氫鈉水及水加以清洗，再以無水硫酸鎂乾燥。然後，在減壓下蒸餾去除溶劑。接著，於其中混合0.67 g的對甲苯磺酸及300 ml的甲苯，一邊將該混合物去除所餾出的水，一邊使其加熱回流2小時。將反應混合物冷卻至30℃，然後向所得的溶液中添加300 ml的水及500 ml的甲苯並混合後，靜置而使其分離為有機層及水層此兩層，進行萃取至有機層中的操作。分取所得的有機層，以飽和碳酸氫鈉水及水加以清洗，再以無水硫酸鎂乾燥。接著以甲苯作為展開溶劑，將所得溶液以使用二氧化矽凝膠作為填充劑的管柱層析法的分取操作加以純化。進而，藉由自乙酸乙酯與Solmix A-11的混合溶劑(體積比為乙酸乙酯：Solmix A-11=2：1)中的再結晶而純化，使其乾燥而獲得16.3 g的4-(反式-4-(2,3-二氟-4-(己氧基)苯基)環己-1-烯基)-4'-乙氧基-2,2',3,3'-四氟聯苯(No.27)。來自化合物(s-7)的產率為79.5%。
1 H-NMR分析的化學位移δ(ppm)為如下所述，可鑑定出所得化合物為4-(反式-4-(2,3-二氟-4-(己氧基)苯基)環己-1-烯基)-4'-乙氧基-2,2',3,3'-四氟聯苯(No.27)。此外，測定溶劑為CDCl3 。
化學位移δ(ppm): 7.07(m,3H),6.91(t,1H),6.81(t,1H),6.71(t,1H),6.12(m,1H),4.17(q,2H),4.02(q,2H),3.22(m,1H),2.70-2.59(m,1H),2.59-2.44(m,2H),2.38-2.30(m,1H),2.08-2.01(m,1H),2.01-1.91(m,1H),1.81(quin,2H),1.51-1.43(m,5H),1.34(m,4H),0.91(t,3H).
轉移溫度為化合物自身的測定值，上限溫度(TNI )、介電異向性(Δε)及光學異向性(Δn)是將使化合物混合於母液晶(i)中而得的試料的測定值，依據上述外推法進行換算而得的外推值，化合物(No.27)的物性值為如下所述。
轉移溫度：C 103.9 N 207.7 I
TNI =169.3℃，Δε=-10.55，Δn=0.205。
[實例2]
4-(反式-4-(2,3-二氟-4-(己氧基)苯基)環己基)-4'-乙氧基-2,2',3,3'-四氟聯苯(No.7)的合成
第1步驟
於150 ml的甲苯、150 ml的Solmix A-11的混合溶劑中溶解14.4 g的化合物(No.27)，進而添加1.44 g的雷氏鎳(Raney nickel)，於氫氣環境下，在室溫下攪拌至不再吸收氫氣為止。反應完畢後，去除雷氏鎳，進而蒸餾去除溶劑，接著以庚烷與甲苯的混合溶劑(體積比為庚烷：甲苯=1：2)作為展開溶劑，將所得的殘渣以使用二氧化矽凝膠作為填充劑的管柱層析法的分取操作加以純化，進而將所得的殘渣藉由自乙酸乙酯與Solmix A-11的混合溶劑(體積比為乙酸乙酯：Solmix=1：2)中的再結晶而純化，使其乾燥而獲得6.1 g的4-(反式-4-(2,3-二氟-4-(己氧基)苯基)環己基)-4'-乙氧基-2,2',3,3'-四氟聯苯(No.7)。來自化合物(No.27)的產率為42.3%。
1 H-NMR分析的化學位移δ(ppm)為如下所述，可鑑定出所得化合物為4-(反式-4-(2,3-二氟-4-(己氧基)苯基)環己基)-4'-乙氧基-2,2',3,3'-四氟聯苯(No.7)。此外，測定溶劑為CDCl3 。
化學位移δ(ppm): 7.11-7.02(m,3H),6.90(td,1H),6.81(td,2H),6.70(td,1H),6.78(td,1H),4.16(q,2H),4.02(t,2H),3.02(m,1H),2.91(m,1H),2.03(m,4H),1.82(quin,2H),1.77-1.62(m,4H),1.51-1.43(m,5H),1.38-1.31(m,4H),0.91(t,3H).
轉移溫度為化合物自身的測定值，上限溫度(TNI )、介電異向性(Δε)及光學異向性(Δn)是將使化合物混合於母液晶(i)中而得的試料的測定值，依據上述外推法進行換算而得的外推值，化合物(No.7)的物性值為如下所述。
轉移溫度：C 116.4 N 239.0 I
TNI =175.6℃，Δε=-7.95，Δn=0.180。
[實例3]
4-(2-(反式-4-(2,3-二氟-4-(己氧基)苯基)環己基)乙基)-4'-乙氧基-2,2',3,3'-四氟聯苯(No.267)的合成
第1步驟
向氮氣環境下的反應器中加入28.0 g的4-乙氧基-2,2',3,3'-四氟-1,1'-聯苯(s-7)及500 ml的THF，冷卻至-74℃。於-74℃至-70℃的溫度範圍，向其中滴加1.00 M的第二丁基鋰、正己烷、環己烷溶液109 ml，進而攪拌2小時。接著，於-75℃至-70℃的溫度範圍滴加含有8.0 g的N,N-二甲基甲醯胺的THF的200 ml溶液，一邊恢復至25℃一邊攪拌8小時。將所得的反應混合物添加於加入有300 ml的1 N HCl水溶液及300 ml的乙酸乙酯的容器中並混合，然後靜置，使其分離為有機層及水層而進行萃取操作。分取所得的有機層，以飽和碳酸氫鈉水及水加以清洗，再以無水硫酸鎂乾燥。接著以甲苯作為展開溶劑，將所得溶液以使用二氧化矽凝膠作為填充劑的管柱層析法的分取操作加以純化。進而，藉由自THF與庚烷的混合溶劑(體積比為THF：庚烷=1：5)中的再結晶而純化，使其乾燥而獲得28.0 g的4'-乙氧基-2,2',3,3'-四氟-1,1'-聯苯-4-甲醛(s-8)。來自化合物(s-7)的產率為90.6%。
第2步驟
使0.76 g的氫化鋰鋁懸浮於100 ml的THF中。於-20℃至-10℃的溫度範圍，向該懸浮液中滴加10.0 g的化合物(s-8)，進而於該溫度範圍攪拌2小時。藉由GC分析而確認反應完畢後，於冰浴冷卻下，向反應混合物中依序添加乙酸乙酯、飽和氨水溶液，藉由矽藻土過濾而去除析出物。然後利用乙酸乙酯萃取濾液。將所得的有機層以水、飽和食鹽水依序清洗，再以無水硫酸鎂乾燥。進而藉由自庚烷中的再結晶而純化，使其乾燥並於減壓下濃縮，從而獲得9.9 g的(4'-乙氧基-2,2',3,3'-四氟-1,1'-聯苯-4-基)甲醇(s-9)。來自化合物(s-8)的產率為98.3%。
第3步驟
於氮氣環境下，向反應器中添加9.9 g的化合物(s-9)、100 ml的甲苯及0.1 ml的吡啶，於45℃下攪拌1小時。然後，於45℃至55℃的溫度範圍添加2.9 ml的亞硫醯氯，使其加熱回流2小時。將反應液冷卻至25℃後，注入至200 ml的水及200 ml的甲苯中，並混合。然後，靜置而使其分離為有機層及水層此兩層，進行萃取至有機層中的操作。分取所得的有機層，以飽和碳酸氫鈉水清洗2次，以水清洗3次，再以無水硫酸鎂乾燥。將所得的溶液於減壓下濃縮，接著以甲苯與庚烷的混合溶劑(體積比為甲苯：庚烷=1：1)作為展開溶劑，將所得的殘渣以使用二氧化矽凝膠作為填充劑的管柱層析法的分取操作加以純化。進而藉由自Solmix A-11中的再結晶而純化，使其乾燥而獲得8.6 g的4-氯甲基-4'-乙氧基-2,2',3,3'-四氟-1,1'-聯苯(s-10)。來自化合物(s-9)的產率為81.6%。
第4步驟
於氮氣環境下，向反應器中添加8.6 g的化合物(s-10)、100 ml的甲苯及14.2 g的三苯基膦，使其加熱回流1小時。將反應液冷卻至25℃後，過濾析出物，將未反應的原料以甲苯沖洗3次後，使所得的白色固體乾燥而獲得11.8 g的((4'-乙氧基-2,2',3,3'-四氟-1,1'-聯苯-4-基)甲基)三苯基氯化鏻(s-11)。來自化合物(s-10)的產率為75.3%。
第5步驟
於氮氣環境下，將39.8 g經充分乾燥的甲氧基甲基三苯基氯化鏻與500 ml的THF混合，冷卻至-30℃。然後，於-30℃～-20℃的溫度範圍，將13.0 g的第三丁醇鉀(t-BuOK)分2次投入。於-20℃下攪拌30分鐘後，於-30℃～-20℃的溫度範圍滴加溶解於100 ml的THF中的化合物(s-4) 30 g。於-10℃下攪拌30分鐘後，將反應液注入至200 ml的水與200 ml的甲苯的混合液中並混合，然後靜置而使其分離為有機層及水層此兩層，進行萃取至有機層中的操作。分取所得的有機層，以水加以清洗，再以無水硫酸鎂乾燥。將所得的溶液於減壓下濃縮，接著以甲苯作為展開溶劑，將所得的殘渣以使用二氧化矽凝膠作為填充劑的管柱層析法的分取操作加以純化。將所得的溶離液於減壓下濃縮，獲得2,3-二氟-1-(己氧基)-4-(4-(甲氧基亞甲基)環己基)苯。然後，將38.9 g的87%甲酸及200 ml的甲苯混合，使該混合物加熱回流2小時。將反應混合物冷卻至30℃，然後向所得的溶液中添加100 ml的水及200 ml的甲苯並混合後，靜置而使其分離為有機層及水層此兩層，進行萃取至有機層中的操作。分取所得的有機層，以水、飽和碳酸氫鈉水及水加以清洗，再以無水硫酸鎂乾燥。然後，於減壓下蒸餾去除溶劑，獲得淡黃色固體。將該殘渣溶解於100 ml的甲苯中，添加於冷卻至7℃的0.5 g的95%氫氧化鈉與400 ml的甲醇的混合液中，於10℃下攪拌2小時。然後，添加200 ml的2N氫氧化鈉水溶液，於5℃下攪拌2小時。將所得的反應液注入至500 ml的水及500 ml的甲苯的混合液中並混合，然後靜置而使其分離為有機層及水層此兩層，進行萃取至有機層中的操作。分取所得的有機層，以水加以清洗，再以無水硫酸鎂乾燥。然後，於減壓下蒸餾去除溶劑，將所得的殘渣濃縮，以甲苯作為展開溶劑，且以使用二氧化矽凝膠作為填充劑的管柱層析法的分取操作加以純化，使其乾燥而獲得28.8 g的反式-4-(2,3-二氟苯基-4-己氧基)-環己烷甲醛(s-12)。來自化合物(s-4)的產率為81.6%。
第6步驟
於氮氣環境下，將5.0 g經充分乾燥的((4'-乙氧基-2,2',3,3'-四氟-1,1'-聯苯-4-基)甲基)三苯基氯化鏻(s-11)與100 ml的THF混合，冷卻至-10℃。然後，於-10℃～-5℃的溫度範圍，將0.97 g的第三丁醇鉀(t-BuOK)分2次投入。於-10℃下攪拌60分鐘後，於-10℃～-5℃的溫度範圍滴加溶解於30 ml的THF中的化合物(s-12)2.3 g。於0℃下攪拌30分鐘後，將反應液注入至100 ml的水與50 ml的甲苯的混合液中並混合，然後靜置而使其分離為有機層及水層此兩層，進行萃取至有機層中的操作。分取所得的有機層，以水加以清洗，再以無水硫酸鎂乾燥。將所得的溶液於減壓下濃縮，接著以甲苯作為展開溶劑，將所得的殘渣以使用二氧化矽凝膠作為填充劑的管柱層析法的分取操作加以純化，將溶離液於減壓下濃縮。然後使其溶解於150 ml的甲苯與150 ml的Solmix A-11的混合溶劑中，進而添加0.1 g的Pd/C，於氫氣環境下，在室溫下攪拌至不再吸收氫氣為止。反應完畢後，去除Pd/C，進而蒸餾去除溶劑，將所得的殘渣藉由自乙酸乙酯與Solmix A-11的混合溶劑(體積比為乙酸乙酯：Solmix=1：4)中的再結晶而純化，獲得1.4 g的4-(2-(反式-4-(2,3-二氟-4-(己氧基)苯基)環己基)乙基)-4'-乙氧基-2,2',3,3'-四氟聯苯(No.267)。來自化合物(s-12)的產率為34.0%。
1 H-NMR分析的化學位移δ(ppm)為如下所述，可鑑定出所得化合物為4-(2-(反式-4-(2,3-二氟-4-(己氧基)苯基)環己基)乙基)-4'-乙氧基-2,2',3,3'-四氟聯苯(No.267)。此外，測定溶劑為CDCl3 。
化學位移δ(ppm): 6.99(m,3H),6.82(m,2H),6.65(t,1H),4.17(q,2H),4.01(t,2H),2.73(m,3H),1.95(m,2H),1.88(m,2H),1.80(quin,2H),1.60(q,2H),1.52-1.42(m,7H),1.42-1,30(m,5H),1.21-1,12(m,2H),0.91(t,3H).
轉移溫度為化合物自身的測定值，上限溫度(TNI )、介電異向性(Δε)及光學異向性(Δn)是將使化合物混合於母液晶(i)中而得的試料的測定值，依據上述外推法進行換算而得的外推值，化合物(No.267)的物性值為如下所述。
轉移溫度：C 109.8 N 184.6 I
TNI =165.6℃，Δε=-8.17，Δn=0.149。
[實例4]
4-(反式-4-(2,3-二氟-4-(己氧基)苯乙基)環己基)-4'-乙氧基-2,2',3,3'-四氟聯苯(No.67)的合成
第1步驟
向氮氣環境下的反應器中加入28.0 g的2,3-二氟己氧基苯(s-1)及500 ml的THF，冷卻至-74℃。於-74℃至-70℃的溫度範圍，向其中滴加1.00 M的第二丁基鋰、正己烷、環己烷溶液109 ml，進而攪拌2小時。接著，於-75℃至-70℃的溫度範圍滴加含有8.0 g的N,N-二甲基甲醯胺的THF的200 ml溶液，一邊恢復至25℃一邊攪拌8小時。將所得的反應混合物添加於加入有300 ml的1 N HCl水溶液及300 ml的乙酸乙酯的容器中並混合，然後靜置，使其分離為有機層及水層而進行萃取操作。分取所得的有機層，以飽和碳酸氫鈉水及水加以清洗，再以無水硫酸鎂乾燥。接著以甲苯作為展開溶劑，將所得溶液以使用二氧化矽凝膠作為填充劑的管柱層析法的分取操作加以純化。進而，藉由自THF與庚烷的混合溶劑(體積比為THF：庚烷=1：5)中的再結晶而純化，使其乾燥而獲得28.0 g的2,3-二氟-4-己氧基苯甲醛(s-13)。來自化合物(s-1)的產率為90.6%。
第2步驟
將0.76 g的氫化鋰鋁懸浮於100 ml的THF中。於-20℃至-10℃的溫度範圍，向該懸浮液中滴加10.0 g的化合物(s-13)，進而於該溫度範圍攪拌2小時。藉由GC分析而確認反應完畢後，於冰浴冷卻下，向反應混合物中依序添加乙酸乙酯、飽和氨水溶液，藉由矽藻土過濾而去除析出物。然後利用乙酸乙酯萃取濾液。將所得的有機層以水、飽和食鹽水依序清洗，再以無水硫酸鎂乾燥。進而藉由自庚烷中的再結晶而純化，使其乾燥並於減壓下濃縮，從而獲得9.9 g的(2,3-二氟-4-己氧基)苄基醇(s-14)。來自化合物(s-13)的產率為98.3%。
第3步驟
於氮氣環境下，向反應器中添加9.9 g的化合物(s-14)、100 ml的甲苯及0.1 ml的吡啶，於45℃下攪拌1小時。然後，於45℃至55℃的溫度範圍添加2.9 ml的亞硫醯氯，使其加熱回流2小時。將反應液冷卻至25℃後，注入至200 ml的水及200 ml的甲苯中，並混合。然後，靜置而使其分離為有機層及水層此兩層，進行萃取至有機層中的操作。分取所得的有機層，以飽和碳酸氫鈉水清洗2次，以水清洗3次，再以無水硫酸鎂乾燥。將所得的溶液於減壓下濃縮，接著以甲苯與庚烷的混合溶劑(體積比為甲苯：庚烷=1：1)作為展開溶劑，將所得的殘渣以使用二氧化矽凝膠作為填充劑的管柱層析法的分取操作加以純化。進而藉由自Solmix A-11中的再結晶而純化，使其乾燥而獲得8.6 g的(4-氯甲基-2,3-二氟)己氧基苯(s-15)。來自化合物(s-14)的產率為81.6%。
第4步驟
於氮氣環境下，向反應器中添加8.6 g的化合物(s-15)、100 ml的甲苯及14.2 g的三苯基膦，使其加熱回流1小時。將反應液冷卻至25℃後，過濾析出物，將未反應的原料以甲苯沖洗3次後，使所得的白色固體乾燥而獲得11.8 g的(2,3-二氟-4-己氧基苄基)三苯基氯化鏻(s-16)。來自化合物(s-15)的產率為75.3%。
第5步驟
向氮氣環境下的反應器中加入8.0 g的4-乙氧基-2,2',3,3'-四氟-1,1'-聯苯(s-7)及100 ml的THF，冷卻至-74℃。於-74℃至-70℃的溫度範圍，向其中滴加1.00 M的第二丁基鋰、正己烷、環己烷溶液31 ml，進而攪拌2小時。接著，於-75℃至-70℃的溫度範圍滴加含有4.9 g的1,4-二氧雜螺[4.5]癸烷-8-酮(s-2)的THF的50 ml溶液，一邊恢復至25℃一邊攪拌8小時。將所得的反應混合物添加於加入有100 ml的1 N HCl水溶液及100 ml的乙酸乙酯的容器中並混合，然後靜置，使其分離為有機層及水層而進行萃取操作。分取所得的有機層，以飽和碳酸氫鈉水及水加以清洗，再以無水硫酸鎂乾燥。然後，在減壓下蒸餾去除溶劑。接著，於其中混合0.27 g的對甲苯磺酸及100 ml的甲苯，一邊將該混合物去除所餾出的水，一邊使其加熱回流2小時。將反應混合物冷卻至30℃，然後向所得的溶液中添加200 ml的水及100 ml的甲苯並混合後，靜置而使其分離為有機層及水層此兩層，進行萃取至有機層中的操作。分取所得的有機層，以飽和碳酸氫鈉水及水加以清洗，再以無水硫酸鎂乾燥。接著以甲苯作為展開溶劑，將所得溶液以使用二氧化矽凝膠作為填充劑的管柱層析法的分取操作加以純化。然後使其溶解於100 ml的甲苯與100 ml的Solmix A-11的混合溶劑中，進而添加0.1 g的Pd/C，於氫氣環境下，在室溫下攪拌至不再吸收氫氣為止。反應完畢後，去除Pd/C，進而蒸餾去除溶劑，接著以甲苯作為展開溶劑，將所得的殘渣以使用二氧化矽凝膠作為填充劑的管柱層析法的分取操作加以純化，進而藉由自庚烷中的再結晶而純化，使其乾燥而獲得6.5 g的8-(4'-乙氧基-2,2',3,3'-四氟聯苯-4-基)-1,4-二氧雜螺[4.5]癸烷(s-17)。來自化合物(7)的產率為53.2%。
第6步驟
將6.5 g的化合物(s-17)、7.3 ml的87%甲酸及100 ml的甲苯混合，使該混合物加熱回流2小時。將反應混合物冷卻至30℃，然後向所得的溶液中添加100 ml的水與100 ml的甲苯並混合，然後靜置而使其分離為有機層及水層此兩層，進行萃取至有機層中的操作。分取所得的有機層，以水、飽和碳酸氫鈉水及水加以清洗，再以無水硫酸鎂乾燥。然後，於減壓下蒸餾去除溶劑，接著以甲苯作為展開溶劑，將所得的殘渣以使用二氧化矽凝膠作為填充劑的管柱層析法的分取操作加以純化，進而藉由自庚烷中的再結晶而純化，使其乾燥而獲得5.8 g的4-(4'-乙氧基-2,2',3,3'-四氟聯苯-4-基)環己酮(s-18)。來自化合物(s-17)的產率為99.5%。
第7步驟
於氮氣環境下，將6.5 g經充分乾燥的甲氧基甲基三苯基氯化鏻與100 ml的THF混合，冷卻至-30℃。然後，於-30℃～-20℃的溫度範圍投入2.1 g的第三丁醇鉀(t-BuOK)。於-20℃下攪拌30分鐘後，於-30℃～-20℃的溫度範圍滴加溶解於50 ml的THF中的化合物(s-18)5.8 g。於-10℃下攪拌30分鐘後，將反應液注入至200 ml的水與200 ml的甲苯的混合液中並混合，然後靜置而使其分離為有機層及水層此兩層，進行萃取至有機層中的操作。分取所得的有機層，以水加以清洗，再以無水硫酸鎂乾燥。將所得的溶液於減壓下濃縮，接著以甲苯作為展開溶劑，將所得的殘渣以使用二氧化矽凝膠作為填充劑的管柱層析法的分取操作加以純化。將所得的溶離液於減壓下濃縮。然後，將38.9 g的87%甲酸及200 ml的甲苯混合，使該混合物加熱回流2小時。將反應混合物冷卻至30℃，然後向所得的溶液中添加100 ml的水及200 ml的甲苯並混合後，靜置而使其分離為有機層及水層此兩層，進行萃取至有機層中的操作。分取所得的有機層，以水、飽和碳酸氫鈉水及水加以清洗，再以無水硫酸鎂乾燥。然後，於減壓下蒸餾去除溶劑，獲得淡黃色固體。接著將該殘渣溶解於50 ml的甲苯中，添加於經冷卻至7℃的0.5 g的95%氫氧化鈉與200 ml的甲醇的混合液中，於10℃下攪拌2小時。然後，添加100 ml的2N氫氧化鈉水溶液，於5℃下攪拌2小時。將所得的反應液注入至100 ml的水與100 ml的甲苯的混合液中並混合，然後靜置而使其分離為有機層及水層此兩層，進行萃取至有機層中的操作。分取所得的有機層，以水加以清洗，再以無水硫酸鎂乾燥。然後，於減壓下蒸餾去除溶劑，將所得的殘渣濃縮，以甲苯為展開溶劑，且以使用二氧化矽凝膠作為填充劑的管柱層析法的分取操作加以純化，使其乾燥而獲得6.0 g的反式-4-(4'-乙氧基-2,2',3,3'-四氟聯苯-4-基)環己烷甲醛(s-19)。來自化合物(s-18)的產率為96.1%。
第8步驟
於氮氣環境下，將4.6 g經充分乾燥的(2,3-二氟-4-己氧基苄基)三苯基氯化鏻(s-16)與100 ml的THF混合，冷卻至-10℃。然後，於-10℃～-5℃的溫度範圍投入1.0 g的第三丁醇鉀(t-BuOK)。於-10℃下攪拌60分鐘後，於-10℃～-5℃的溫度範圍滴加溶解於30 ml的THF中的化合物(s-19)2.8 g。於0℃下攪拌30分鐘後，將反應液注入至100 ml的水與100 ml的甲苯的混合液中並混合，然後靜置而使其分離為有機層及水層此兩層，進行萃取至有機層中的操作。分取所得的有機層，以水加以清洗，再以無水硫酸鎂乾燥。將所得的溶液於減壓下濃縮，接著以甲苯作為展開溶劑，將所得的殘渣以使用二氧化矽凝膠作為填充劑的管柱層析法的分取操作加以純化，將溶離液於減壓下濃縮。然後使其溶解於100 ml的甲苯與100 ml的Solmix A-11的混合溶劑中，進而添加0.1 g的Pd/C，於氫氣環境下，在室溫下攪拌至不再吸收氫氣為止。反應完畢後，去除Pd/C，進而蒸餾去除溶劑，將所得的殘渣藉由自乙酸乙酯與Solmix A-11的混合溶劑(體積比為乙酸乙酯：Solmix=1：4)中的再結晶而純化，獲得1.9 g的反式-4-(4-(2,3-二氟-4-(己氧基)苯乙基)環己基)-4'-乙氧基-2,2',3,3'-四氟聯苯(No.67)。來自化合物(s-19)的產率為42.4%。
1 H-NMR分析的化學位移δ(ppm)為如下所述，可鑑定出所得化合物為反式-4-(4-(2,3-二氟-4-(己氧基)苯乙基)環己基)-4'-乙氧基-2,2',3,3'-四氟聯苯(No.67)。此外，測定溶劑為CDCl3 。
化學位移δ(ppm): 7.05(m,3H),6.82(m,2H),6.68(t,1H),4.18(q,2H),4.03(t,2H),2.91(m,1H),2.66(t,2H),1.96(m,4H),1.82(quin,2H),1.58-1.43(m,9H),1.36(m,5H),1.24-1,14(m,2H),0.92(t,3H).
轉移溫度為化合物自身的測定值，上限溫度(TNI )、介電異向性(Δε)及光學異向性(Δn)是將使化合物混合於母液晶(i)中而得的試料的測定值，依據上述外推法進行換算而得的外推值，化合物(No.67)的物性值為如下所述。
轉移溫度：C 78.9 N 192.2 I
TNI =165.9℃，Δε=-9.87，Δn=0.175。
[實例5]
反式-4-(4-((2,3-二氟-4-(己氧基)苯氧基)甲基)環己基)-4'-乙氧基-2,2',3,3'-四氟聯苯(No.107)的合成
第1步驟
向氮氣環境下的反應器中加入17.8 g的1,2-二氟-3-己氧基苯(s-1)及500 ml的THF，冷卻至-74℃。於-74℃至-70℃的溫度範圍，向其中滴加1.57 M的正丁基鋰，正己烷、環己烷溶液58.0 ml，進而攪拌2小時。接著，於-74℃至-65℃的溫度範圍，滴加於9.5 g硼酸三甲酯的THF的50 ml溶液中，一邊恢復至25℃，一邊進而攪拌8小時。然後，將反應混合物注入至加入有100 ml的1 N鹽酸的冰水500 ml的容器中，並混合。添加300 ml的乙酸乙酯，分離為有機層及水層而進行萃取操作。分取所得的有機層，以水、飽和碳酸氫鈉水溶液、食鹽水依序清洗，再以無水硫酸鎂乾燥。然後，在減壓下蒸餾去除溶劑。將其與100 ml的乙酸一起添加於氮氣環境下的反應器中，於室溫下，於25℃至30℃的溫度範圍滴加10.1 ml的31%過氧化氫水，進而攪拌2小時。然後，將反應混合物注入至加入有100 ml的亞硫酸氫鈉水溶液、300 ml的乙酸乙酯的容器中，並混合。然後，靜置而使其分離為有機層及水層，進行萃取操作。分取所得的有機層，以水、食鹽水依序清洗，再以無水硫酸鎂乾燥。然後，於減壓下蒸餾去除溶劑，獲得12.8 g的1,2-二氟-3-己氧基苯酚(s-20)。來自化合物(s-1)的產率為66.6%。
第2步驟
將0.20 g的氫化鋰鋁懸浮於100 ml的THF中。於-20℃至-10℃的溫度範圍，向該懸浮液中滴加3.0 g的化合物(s-19)，進而於該溫度範圍下攪拌2小時。藉由GC分析而確認反應完畢後，於冰浴冷卻下，向反應混合物中依序添加乙酸乙酯、飽和氨水溶液，藉由矽藻土過濾而去除析出物。然後利用乙酸乙酯萃取濾液。將所得的有機層以水、飽和食鹽水依序清洗，再以無水硫酸鎂乾燥。進而藉由自庚烷中的再結晶而純化，使其乾燥並於減壓下濃縮，從而獲得2.7 g的(反式-4-(4'-乙氧基-2,2',3,3'-四氟聯苯-4-基)環己基)甲醇(s-21)。來自化合物(s-19)的產率為89.5%。
第3步驟
於氮氣環境下，向反應器中添加2.7 g的化合物(s-21)、50 ml的甲苯及0.1 ml的吡啶，於45℃下攪拌1小時。然後，於45℃至55℃的溫度範圍添加0.56 ml的亞硫醯氯，使其加熱回流2小時。將反應液冷卻至25℃後，注入至100 ml的水及100 ml的甲苯中，並混合。然後，靜置而使其分離為有機層及水層此兩層，進行萃取至有機層中的操作。分取所得的有機層，以飽和碳酸氫鈉水清洗2次，以水清洗3次，再以無水硫酸鎂乾燥。將所得的溶液於減壓下濃縮，接著以甲苯與庚烷的混合溶劑(體積比為甲苯：庚烷=1：1)作為展開溶劑，將所得的殘渣以使用二氧化矽凝膠作為填充劑的管柱層析法的分取操作加以純化。進而藉由自Solmix A-11中的再結晶而純化，使其乾燥而獲得2.6 g的(反式-4-(4-(氯甲基)環己基)-4'-乙氧基-2,2',3,3'-四氟聯苯(s-22)。來自化合物(s-21)的產率為91.9%。
第4步驟
於氮氣環境下，向100 ml的DMF中添加1.8 g的1,2-二氟-3-己氧基苯酚(s-20)、及13.8 g的磷酸三鉀(K3 P04 )，於80℃下攪拌。向其中添加2.6 g的化合物(s-22)，於80℃下攪拌7小時。將所得的反應混合物冷卻至30℃，藉由過濾而與固形物分離後，添加100 ml的甲苯及100 ml的水並混合。然後，靜置而使其分離為有機層及水層此兩層，進行萃取至有機層中的操作。分取所得的有機層，以食鹽水加以清洗，再以無水硫酸鎂乾燥。然後，於減壓下蒸餾去除溶劑，接著以庚烷與甲苯的混合溶劑(體積比為庚烷：甲苯=1：2)作為展開溶劑，將所得的殘渣以使用二氧化矽凝膠作為填充劑的管柱層析法的分取操作加以純化。進而藉由自Solmix A-11與庚烷的混合溶劑(體積比為Solmix A-11：庚烷=1：2)中的再結晶而純化，使其乾燥而獲得1.2 g的反式-4-(4-((2,3-二氟-4-(己氧基)苯氧基)甲基)環己基)-4'-乙氧基-2,2',3,3'-四氟聯苯(No.107)。來自化合物(s-22)的產率為31.1%。
1 H-NMR分析的化學位移δ(ppm)為如下所述，可鑑定出所得化合物為反式-4-(4-((2,3-二氟-4-(己氧基)苯氧基)甲基)環己基)-4'-乙氧基-2,2',3,3'-四氟聯苯(No.107)。此外，測定溶劑為CDCl3 。
化學位移δ(ppm)：7.05(m,3H),6.81(t,1H),6.63(d,2H),4.17(q,2H),3.98(t,2H),3.84(d,2H),2.93(m,1H),2.07(m,2H),1.99(m,2H),1.92(m,1H),1.79(quin,2H),1.64-1.42(m,7H),1.38-1.24(m,6H),0.91(t,3H).
轉移溫度為化合物自身的測定值，上限溫度(TNI )、介電異向性(Δε)及光學異向性(Δn)是將使化合物混合於母液晶(i)中而得的試料的測定值，依據上述外推法進行換算而得的外推值，化合物(No.107)的物性值為如下所述。
轉移溫度：C 89.3 N 185.2 I
TNI =165.6℃，Δε=-9.26，Δn=0.179。
[實例6]
1-(2,3-二氟-4-(己氧基)苯乙基)-4-(4-(4-乙氧基-2,3-二氟苯基)環己基-1-烯基)-2,3-二氟苯(No.487)的合成
第1步驟
於氮氣環境下，將7.5 g經充分乾燥的(2,3-二氟-4-己氧基苄基)三苯基氯化鏻(s-16)與100 ml的THF混合，冷卻至-10℃。然後，於-10℃～-5℃的溫度範圍投入1.6 g的第三丁醇鉀(t-BuOK)。於-10℃下攪拌60分鐘後，於-10℃～-5℃的溫度範圍滴加溶解於30 ml的THF中的2,3-二氟苯甲醛(s-23)1.9 g。於0℃下攪拌30分鐘後，將反應液注入100 ml的水與100 ml的甲苯的混合液中並混合，然後靜置而使其分離為有機層及水層此兩層，進行萃取至有機層中的操作。分取所得的有機層，以水加以清洗，再以無水硫酸鎂乾燥。將所得的溶液於減壓下濃縮，接著以甲苯作為展開溶劑，將所得的殘渣以使用二氧化矽凝膠作為填充劑的管柱層析法的分取操作加以純化，將溶離液於減壓下濃縮。然後使其溶解於100 ml的甲苯與100 ml的Solmix A-11的混合溶劑中，進而添加0.1 g的Pd/C，於氫氣環境下，在室溫下攪拌至不再吸收氫氣為止。反應完畢後，去除Pd/C，進而蒸餾去除溶劑，將所得的殘渣藉由自乙酸乙酯與Solmix A-11的混合溶劑(體積比為乙酸乙酯：Solmix=1：4)中的再結晶而純化，獲得3.6 g的1-(2,3-二氟苯乙基)-2,3-二氟-4-(己氧基)苯(s-24)。來自化合物(s-23)的產率為76.0%。
第2步驟
向氮氣環境下的反應器中加入3.6 g的1-(2,3-二氟苯乙基)-2,3-二氟-4-(己氧基)苯(s-24)及100 ml的THF，冷卻至-74℃。於-74℃至-70℃的溫度範圍，向其中滴加1.00 M的第二丁基鋰、正己烷、環己烷溶液12 ml，進而攪拌2小時。接著，於-75℃至-70℃的溫度範圍，滴加含有2.6 g的1-(2,3-二氟-4-乙氧基苯基)-環己烷-4-酮(s-25)的THF的50 ml溶液，一邊恢復至25℃一邊攪拌8小時。將所得的反應混合物添加於加入有100 ml的1 N HCl水溶液及100 ml的乙酸乙酯的容器中並混合，然後靜置，使其分離為有機層及水層而進行萃取操作。分取所得的有機層，以飽和碳酸氫鈉水及水加以清洗，再以無水硫酸鎂乾燥。然後，在減壓下蒸餾去除溶劑。接著，於其中混合0.19g的對甲苯磺酸及100ml的甲苯，一邊將該混合物去除所餾出的水，一邊使其加熱回流2小時。將反應混合物冷卻至30℃，然後向所得的溶液中添加200ml的水與100ml的甲苯並混合後，靜置而使其分離為有機層及水層此兩層，進行萃取至有機層中的操作。分取所得的有機層，以飽和碳酸氫鈉水及水加以清洗，再以無水硫酸鎂乾燥。接著以甲苯作為展開溶劑，將所得溶液以使用二氧化矽凝膠作為填充劑的管柱層析法的分取操作加以純化。進而藉由自Solmix A-11與庚烷的混合溶劑(體積比為Solmix A-11：庚烷=1：2)中的再結晶而純化，使其乾燥而獲得3.1g的1-(2,3-二氟-4-(己氧基)苯乙基)-4-(4-(4-乙氧基-2,3-二氟苯基)環己基-1-烯基)-2,3-二氟苯(No.487)。來自化合物(s-24)的產率為33.8%。
1 H-NMR分析的化學位移δ(ppm)為如下所述，可鑑定出所得化合物為1-(2,3-二氟-4-(己氧基)苯乙基)-4-(4-(4-乙氧基-2,3-二氟苯基)環己基-1-烯基)-2,3-二氟苯(No.487)。此外，測定溶劑為CDCl3 。
化學位移δ(ppm)：6.90(t,2H),6.81(t,1H),6.76(t,1H),6.70(t,1H),6.63(td,1H),6.03(m,1H),4.11(q,2H),4.00(t,2H),3.19(m,1H),2.91(m,4H),2.65-2.39(m,3H),2.35-2.26(m,1H),2.04-1.98(m,1H),1.98-1.88(m,1H),1.80(quin,2H),1.45(m,5H),1.34(m,4H),0.91(t,3H).
轉移溫度為化合物自身的測定值，上限溫度(TNI )、 介電異向性(△ε)及光學異向性(△n)是將使化合物混合於母液晶(i)中而得的試料的測定值，依據上述外推法進行換算而得的外推值，化合物(No.487)的物性值為如下所述。
轉移溫度：C 81.8 N 148.1 I
TNI =133.9℃，△ε=-9.04，△n=0.174。
[實例7]
利用實例1~6所示的方法，使用相對應的起始原料來合成各種化合物，並確認其為目標化合物。
4'-(4-(2,3-二氟-4-(己氧基)苯基)環己基-1-烯基)-4-乙氧基-2,2',3-三氟聯苯(No.33)
1 H-NMR分析的化學位移δ(ppm)為如下所述，可鑑定出所得化合物為4'-(4-(2,3-二氟-4-(己氧基)苯基)環己基-1-烯基)-4-乙氧基-2,2',3-三氟聯苯(No.33)。此外，測定溶劑為CDCl3 。
化學位移δ(ppm)：7.31(t,1H),7.26(m,1H),7.20(d,1H),7.06(td,1H),6.90(td,1H),6.80(td,1H),6.70(td,1H),6.29(m,1H),4.17(q,2H),4.02(t,2H),3.18(m,1H),2.66-2.50(m,3H),2.38-2.29(m,1H),2.12-2.04(m,1H),1.99-1.90(m,1H),1.81(quin,2H),1.52-1.43(m,5H),1.34(m,4H),0.91(t,3H).
轉移溫度為化合物自身的測定值，上限溫度(TNI )、介電異向性(Δε)及光學異向性(Δn)是將使化合物混合於母液晶(i)中而得的試料的測定值，依據上述外推法進行換算而得的外推值，化合物(No.33)的物性值為如下所述。
轉移溫度：C 108.9 SA 136.2 N 214.2 I
TNI =178.6℃，Δε=-8.54，Δn=0.219。
4'-(反式-4-(2,3-二氟-4-(己氧基)苯基)環己基)-4-乙氧基-2,2',3-三氟聯苯(No.13)
1 H-NMR分析的化學位移δ(ppm)為如下所述，可鑑定出所得化合物為4'-(反式-4-(2,3-二氟-4-(己氧基)苯基)環己基)-4-乙氧基-2,2',3-三氟聯苯(No.13)。此外，測定溶劑為CDCl3 。
化學位移δ(ppm): 7.30(t,1H),7.09(d,1H),7.03(m,2H),6.89(td,1H),6.80(td,1H),6.70(td,1H),4.16(q,2H),4.02(t,2H),2.88(m,1H),2.64(m,1H),2.10-1.96(m,4H),1.81(quin,2H),1.65(m,4H),1.52-1.43(m,5H),1.34(m,4H),0.91(t,3H).
轉移溫度為化合物自身的測定值，上限溫度(TNI )、介電異向性(Δε)及光學異向性(Δn)是將使化合物混合於母液晶(i)中而得的試料的測定值，依據上述外推法進行換算而得的外推值，化合物(No.13)的物性值為如下所述。
轉移溫度：C 101.4 SA 121.4 N 232.7 I
TNI =170.6℃，Δε=-8.85，Δn=0.201。
4'-(4-(2,3-二氟-4-(己氧基)苯基)環己基-1-烯基)-4-乙氧基-2,3,3'-三氟聯苯(No.38)
1 H-NMR分析的化學位移δ(ppm)為如下所述，可鑑定出所得化合物為4'-(4-(2,3-二氟-4-(己氧基)苯基)環己基-1-烯基)-4-乙氧基-2,3,3'-三氟聯苯(No.38)。此外，測定溶劑為CDCl3 。
化學位移δ(ppm): 7.32(t,1H),7.25(d,2H),7.21(d,1H),7.11(t,1H),6.91(t,1H),6.80(t,1H),6.70(t,1H),6.08(m,1H),4.16(q,2H),4.02(t,2H),3.20(m,1H),2.64(m,1H),2.51(m,2H),2.33(m,1H),2.06-1.91(m,2H),1.81(quin,2H),1.52-1.43(m,4H),1.38-1.30(m,4H),0.90(m,3H).
轉移溫度為化合物自身的測定值，上限溫度(TNI )、介電異向性(Δε)及光學異向性(Δn)是將使化合物混合於母液晶(i)中而得的試料的測定值，依據上述外推法進行換算而得的外推值，化合物(No.38)的物性值為如下所述。
轉移溫度：C 106.3 N 218.6 I
TNI =180.6℃，Δε=-8.64，Δn=0.226。
4'-(反式-4-(2,3-二氟-4-(己氧基)苯基)環己基)-4-乙氧基-2,3,3'-三氟聯苯(No.18)
1 H-NMR分析的化學位移δ(ppm)為如下所述，可鑑定出所得化合物為4'-(反式-4-(2,3-二氟-4-(己氧基)苯基)環己基)-4-乙氧基-2,3,3'-三氟聯苯(No.18)。此外，測定溶劑為CDCl3 。
化學位移δ(ppm): 7.30(t,1H),7.09(d,1H),7.03(m,2H),6.89(td,1H),6.80(td,1H),6.70(td,1H),4.16(q,2H),4.02(t,2H),2.88(m,1H),2.64(m,1H),2.10-1.96(m,4H),1.81(quin,2H),1.65(m,4H),1.52-1.43(m,5H),1.34(m,4H),0.91(t,3H).
轉移溫度為化合物自身的測定值，上限溫度(TNI )、介電異向性(Δε)及光學異向性(Δn)是將使化合物混合於母液晶(i)中而得的試料的測定值，依據上述外推法進行換算而得的外推值，化合物(No.18)的物性值為如下所述。
轉移溫度：C 121.0 N 247.2 I
TNI =189.6℃，Δε=-7.31，Δn=0.193。
4-丁氧基-4'-(反式-4-(4-乙氧基-2,3-二氟苯基)環己基甲氧基)-2,3,3'-三氟聯苯(No.357)
1 H-NMR分析的化學位移δ(ppm)為如下所述，可鑑定出所得化合物為4-丁氧基-4'-(反式-4-(4-乙氧基-2,3-二氟苯基)環己基甲氧基)-2,3,3'-三氟聯苯(No.357)。此外，測定溶劑為CDCl3 。
化學位移δ(ppm): 7.25(d,1H),7.21(d,1H),7.03(m,2H),6.85(td,1H),6.78(td,1H),6.68(td,1H),4.13-4.06(m,4H),3.92(d,2H),2.82(tt,1H),2.07(m,2H),1.95(m,2H),1.83(m,2H),1.58-1.48(m,5H),1.44(t,3H),1.34-1.23(m,2H),1.00(t,3H).
轉移溫度為化合物自身的測定值，上限溫度(TNI )、介電異向性(Δε)及光學異向性(Δn)是將使化合物混合於母液晶(i)中而得的試料的測定值，依據上述外推法進行換算而得的外推值，化合物(No.357)的物性值為如下所述。
轉移溫度：C 119.0 N 204.1 I
TNI =181.6℃，Δε=-7.95，Δn=0.190。
[實例8]
可利用與實例1～7中記載的合成方法相同的方法，來合成以下所示的化合物(No.1)～(No.700)。附記的資料是依據上述方法測定而得的值。轉移溫度為化合物自身的測定值，上限溫度(TNI )、介電異向性(Δε)及光學異向性(Δn)是將使化合物混合於母液晶(i)中而得的試料的測定值，依據上述外推法換算而得的外推值。
[比較例1]
合成反式-4-丙基-反式-4'-(2,3-二氟乙氧基苯基)-1,1'-雙環己基(A)作為比較例。
1 H-NMR分析的化學位移δ(ppm)為如下所述，可鑑定出所得化合物為反式-4-丙基-反式-4'-(2,3-二氟乙氧基苯基)-1,1'-雙環己基(A)。此外，測定溶劑為CDCl3 。
化學位移δ(ppm): 6.82(dd,1H),6.64(dd,1H),4.06(q,2H),2.71(tt,1H),1.89-1.79(m,4H),1.79-1.69(m,4H),1.45-1.26(m,14H),1.20-1.04(m,4H),0.90-0.79(t,3H).
化合物(A)的轉移溫度為如下所述。
轉移溫度：C 66.9 SB 79.9 N 185.1 I
將作為上述母液晶i而記載的5種化合物混合，來製備具有向列相的母液晶i。該母液晶i的物性為如下所述。
上限溫度(TNI )=74.6℃；黏度(η20 )=18.9 mPa‧s；光學異向性(Δn)=0.087；介電異向性(Δε)=-1.3。
製備由85 wt%的該母液晶i、與15 wt%所合成的反式-4-丙基-反式-4'-(2,3-二氟乙氧基苯基)-1,1'-雙環己基(A)所構成的液晶組成物ii。測定所得液晶組成物ii的物性值，藉由將測定值外推而算出比較例化合物(A)的物性的外推值。該外推值為如下所述。
上限溫度(TNI )=158.7℃；
光學異向性(Δn)=0.114；
介電異向性(Δε)=-5.43；
[實例9]
液晶性化合物(No.27)的物性
製備由85 wt%的母液晶i、與15 wt%的實例1中獲得的4-(反式-4-(2,3-二氟-4-(己氧基)苯基)環己-1-烯基)-4'-乙氧基-2,2',3,3'-四氟聯苯(No.27)所構成的的液晶組成物iii。測定所得液晶組成物iii的物性值，藉由將測定值外推而算出液晶性化合物(No.27)的物性的外推值。該外推值為如下所述。
上限溫度(TNI )=169.3℃；
光學異向性(Δn)=0.205；
介電異向性(Δε)=-10.55；
由此可知，液晶性化合物(No.27)是上限溫度(TNI )高，可擴大光學異向性(Δn)，且負地提高介電異向性(Δε)的化合物。
另外可知，與比較例化合物(A)相比較，上述液晶性化合物(No.27)是上限溫度(TNI )高，光學異向性(Δn)大，且介電異向性(Δε)負地高的化合物。
[比較例2]
合成反式-4-戊基-反式-4"-(2,3-二氟乙氧基苯基)-1,1',4',1"-三環己基(C)作為比較例。
1 H-NMR分析的化學位移δ(ppm)為如下所述，可鑑定出所得化合物為反式-4-戊基-反式-4"-(2,3-二氟乙氧基苯基)-1,1',4',1"-三環己基(C)。此外，測定溶劑為CDCl3 。
化學位移δ(ppm): 6.85(td,1H),6.68(td,1H),4.11(q,2H),2.74(tt,1H),1.93-1.82(m,4H),1.82-1.68(m,8H),1.48-1.37(m,4H),1.37-0.82(m,27H).
化合物(C)的轉移溫度為如下所述。
轉移溫度：C71.8 SB 298.2 N 330.7 I
製備包含97 wt%的該母液晶i、與3 wt%所合成的反式-4-戊基-反式-4"-(2,3-二氟乙氧基苯基)-1,1',4',1"-三環己基(C)所構成的液晶組成物iv。測定所得液晶組成物iv的物性值，藉由將測定值外推而算出比較例化合物(C)的物性的外推值。其值為如下所述。
光學異向性(Δn)=0.137；
介電異向性(Δε)=-1.86；
另外，液晶組成物iv的彈性常數K33 為11.31 pN。
[實例10]
液晶性化合物(No.13)的物性
製備由95 wt%的母液晶i、與5 wt%的實例7中獲得的4'-(反式-4-(2,3-二氟-4-(己氧基)苯基)環己基)-4-乙氧基-2,2',3-三氟聯苯(No.13)所構成的液晶組成物v。測定所得液晶組成物v的物性值，藉由將測定值外推而算出液晶性化合物(No.13)的物性的外推值。其值為如下所述。
光學異向性(Δn)=0.201；
介電異向性(Δε)=-8.85；
另外，液晶組成物v的彈性常數K33 為16.00 pN。
由此可知，液晶性化合物(No.13)是可增大光學異向性(Δn)，負地提高介電異向性(Δε)，且增大彈性常數K33 的化合物。
另外可知，與比較例化合物(C)相比較，上述液晶性化合物(No.13)是光學異向性(Δn)大，負的介電異向性(Δε)高，且彈性常數K33 大的化合物。
[比較例3]
合成與化合物(D)類似的4-乙氧基-4'''-戊基-2''',3''',2,3-四氟-1,1',4',1",4",1'''-四聯苯(F)作為比較例。
1 H-NMR分析的化學位移δ(ppm)為如下所述，可鑑定出所得化合物為4-乙氧基-4'''-戊基-2''',3''',2,3-四氟-1,1',4',1",4",1'''-四聯苯(F)。此外，測定溶劑為CDCl3 。
化學位移δ(ppm): 7.50(q,4H),7.14(d,2H),7.09(td,1H),6.92(d,1H),6.78(t,1H),4.17(q,2H),2.42(tt,1H),1.86(m,4H),1.53-1.17(m,13H),1.08-0.98(m,2H),0.89(t,3H).
化合物(F)的轉移溫度為如下所述。
轉移溫度：C 149.8 N 306.7 I
製備由95 wt%的母液晶i、與5 wt%所合成的4-乙氧基-4'''-戊基-2''',3''',2,3-四氟-1,1',4',1",4",1'''-四聯苯(F)所構成的液晶組成物v。測定所得液晶組成物v的物性值，藉由將測定值外推而算出比較例化合物(F)的物性的外推值。其值為如下所述。
介電異向性(Δε)=-6.05；黏度(η)=118.2mPa˙s
另外，液晶組成物v的彈性常數K33 為15.21pN。
[實例11]
液晶性化合物(No.18)的物性
製備由90wt%的母液晶i、與5wt%的實例7中獲得的4-乙氧基-2,3-二氟-4'-[2,3-二氟-4-(4-戊基環己基)苯氧基甲基]-1,1'-聯苯(No.18)所構成的液晶組成物v。測定所得液晶組成物v的物性值，藉由將測定值外推而算出液晶性化合物(No.18)的物性的外推值。其值為如下所述。
介電異向性(△ε)=-7.31；黏度(η)=105.3mPa˙s
另外，液晶組成物v的彈性常數K33 為16.03pN。
由此可知，液晶性化合物(No.18)為熔點低，黏度(η)小，且可負地提高介電異向性(△ε)的化合物。
另外可知，與比較例化合物(F)相比較，上述液晶性化合物(No.18)是負的介電異向性(△ε)高，熔點低，黏度(η)小，且彈性常數K33 大的化合物。
[比較例4]
合成與化合物(E)類似的4-乙氧基-2,3,2",3"-四氟-4"-(2,3-二氟-4-戊基苯基乙基)-1,1"-聯三苯(G)作為比較例。
1 H-NMR分析的化學位移δ(ppm)為如下所述，可鑑定出所得化合物為4-乙氧基-2,3,2",3"-四氟-4"-(2,3-二氟-4-戊基苯基乙基)-1,1"-聯三苯(G)。此外，測定溶劑為CDCl3 。
化學位移δ(ppm)：7.60(m,4H),7.15(m,2H),6.97(m,1H),6.83(m,3H),4.18(q,2H),2.99(m,2H),2.62(t,2H),1.64-1.55(m,5H),1.49(t,3H),1.33(m,3H),0.90(t,3H).
化合物(G)的轉移溫度為如下所述。
轉移溫度：C 136.5 N 201.0 I
製備由97wt%的母液晶i、與3wt%所合成的4-乙氧基-2,3,2",3"-四氟-4"-(2,3-二氟-4-戊基苯基乙基)-1,1"-聯三苯(G)所構成的液晶組成物vi。測定所得液晶組成物vi的物性值，藉由將測定值外推而算出比較例化合物(G)的物性的外推值。其值為如下所述。
上限溫度(TNI )=154.6℃；介電異向性(△ε)=-6.73；另外，液晶組成物vi的彈性常數K33 為14.57pN。
[實例12]
液晶性化合物(No.107)的物性
製備由90wt%的母液晶i、與10wt%的實例5中獲得的反式-4-(4-((2,3-二氟-4-(己氧基)苯氧基)甲基)環己基)-4'-乙氧基-2,2',3,3'-四氟聯苯(No.107)所構成的液晶組成物vii。測定所得液晶組成物vii的物性值，藉由將測定值外推而算出液晶性化合物(No.107)的物性的外推值。其值為如下所述。
上限溫度(TNI )=165.6℃；
介電異向性(Δε)=-9.26；
另外，液晶組成物vii的彈性常數K33 為16.1 pN。
由此可知，液晶性化合物(No.107)為熔點低，上限溫度(TNI )高，且可負地提高介電異向性(Δε)的化合物。
另外可知，與比較例化合物(G)相比較，上述液晶性化合物(No.107)為上限溫度(TNI )高，負的介電異向性(Δε)高，熔點低，黏度(η)小，且彈性常數K33 大的化合物。
[液晶組成物的實例]
以下，藉由實例對本發明中獲得的液晶組成物進行詳細說明。此外，實例中使用的液晶性化合物是基於下述表的定義而以記號表示。此外，表中，1,4-伸環己基的立體構型為反式構型。只要無特別說明，則各化合物的比例(百分率)為基於液晶組成物的總重量的重量百分率(wt%)。於各實例的最後列出所得液晶組成物的特性值。
此外，各實例中使用的液晶性化合物的部分所記載的編號是與上述表示本發明的第一成分至第三成分中使用的液晶性化合物的化學式編號相對應，於不記載化學式編號而僅記載為「-」的情況，是指該化合物是不與該些成分相對應的其他化合物。
以下表示化合物的記號的表述方法。
特性值的測定是依據以下方法進行。該些測定方法多為記載於日本電子機械工業會規格(Standard of Electric Industries Association of Japan)EIAJ˙ED-2521A中的方法、或將其修飾而成的方法。
(1)向列相的上限溫度(NI，℃)
於具備偏光顯微鏡的熔點測定裝置的加熱板上放置試料，以1℃/min的速度加熱。測定試料的一部分由向列相變化為各向同性液體時的溫度。以下，有時將向列相的上限溫度簡稱為「上限溫度」。
(2)向列相的下限溫度(TC，℃)
將具有向列相的試料於0℃、-10℃、-20℃、-30℃及-40℃的冷凍器中保管10天後，觀察液晶相。例如，當試料於-20℃下為向列相的狀態，而於-30℃下變化為結晶或層列相時，將TC記作≦-20℃。以下，有時將向列相的下限溫度簡稱為「下限溫度」。
(3)光學異向性(△n，於25℃下測定)
使用波長為589nm的光，利用目鏡上安裝有偏光板的阿貝折射計進行測定。首先，對主稜鏡的表面向一方向摩擦後，將試料滴加於主稜鏡上。接著，測定偏光方向與摩擦方向平行時的折射率(n||)、以及偏光方向與摩擦方向垂直時的折射率(n⊥)。光學異向性的值(△n)是根據(△n)=(n||)-(n⊥)的式子算出。
(4)黏度(整體黏度，η，於20℃下測定，mPa˙s)
測定時使用E型黏度計。
(5)介電異向性(△ε，於25℃下測定)
於經充分清洗的玻璃基板上塗佈十八烷基三乙氧基矽烷(0.16mL)的乙醇(20mL)溶液。以旋轉器使玻璃基板旋轉後，於150℃下加熱1小時。由兩片玻璃基板來組裝成間隔(液晶單元間隙)為20μm的VA元件。
利用相同的方法，於玻璃基板上製備聚醯亞胺的配向膜。對所得玻璃基板的配向膜進行摩擦處理後，組裝成兩片玻璃基板的間隔為9μm，且扭轉角為80度的TN元件。
於所得VA元件中放入試料(液晶組成物、或液晶性化合物與母液晶的混合物)，施加0.5V(1kHz，正弦波)，測定液晶分子的長軸方向的介電常數(ε||)。
另外，於所得TN元件中放入試料(液晶組成物、或液晶性化合物與母液晶的混合物)，施加0.5V(1kHz，正弦波)，測定液晶分子的短軸方向的介電常數(ε⊥)。
介電異向性的值是根據△ε=ε||-ε⊥的式子計算出。
該值為負的組成物是具有負介電異向性的組成物。
(6)電壓保持率(VHR，於25℃及100℃下測定，%)
於具有聚醯亞胺配向膜，並且在兩片玻璃基板的間隔(液晶單元間隙)為6μm的液晶單元中放入試料來製作TN元件。於25℃下，對該TN元件施加脈衝電壓(5V、60微秒)進行充電。以陰極射線示波器(cathode ray oscilloscope)來觀測對TN元件施加的電壓的波形，求出單位週期(16.7毫秒)中的電壓曲線與橫軸之間的面積。卸除TN元件後，由所施加的電壓的波形同樣地求出面積。電壓保持率(%)的值是根據(電壓保持率)=(有TN元件時的面積值)/(無TN元件時的面積值)×100的值。
將以上述方式獲得的電壓保持率表示為「VHR-1」。接著，將該TN元件於100℃下加熱250小時。使該TN元件恢復至25℃後，利用與上述方法相同的方法測定電壓保持率。將進行該加熱試驗後所獲得的電壓保持率表示為「VHR-2」。此外，該加熱試驗為促進試驗，用作與TN元件的長時間耐久試驗相對應的試驗。
[實例13]
6O-B(2F,3F)ChB(2F,3F)B(2F,3F)-O2　(No.27)　4%
6O-B(2F,3F)HB(2F,3F)B(2F,3F)-O2　(No.7)　4%
3-HH-O1　(12-1)　8%
5-HH-O1　(12-1)　4%
3-HH-4　(12-1)　5%
3-HB(2F,3F)-O2　(6-1)　15%
5-HB(2F,3F)-O2　(6-1)　14%
2-HHB(2F,3F)-1　(7-1)　5%
3-HHB(2F,3F)-1　(7-1)　7%
3-HHB(2F,3F)-O2　(7-1)　14%
5-HHB(2F,3F)-O2　(7-1)　20%
NI=74.4℃；Δn=0.086；η=31.5 mPa‧s；Δε=-4.6.
[實例14]
6O-B(2F,3F)ChB(F)B(2F,3F)-O2　(No.33)　4%
6O-B(2F,3F)HB(F)B(2F,3F)-O2　(No.13)　4%
3-HB-O1　(12-5)　10%
3-HH-4　(12-1)　5%
3-HB-V　(12-5)　5%
3-HB(2F,3F)-O2　(6-1)　12%
5-HB(2F,3F)-O2　(6-1)　12%
2-HHB(2F,3F)-1　(7-1)　12%
3-HHB(2F,3F)-1　(7-1)　12%
3-HHB(2F,3F)-O2　(7-1)　13%
5-HHB(2F,3F)-O2　(7-1)　5%
3-HHB-1　(13-1)　6%
NI=90.1℃；Δn=0.096；η=44.0 mPa‧s；Δε=-3.6.
[實例15]
6O-B(2F,3F)ChB(2F)B(2F,3F)-O2　(No.38)　3%
6O-B(2F,3F)HB(2F)B(2F,3F)-O2　(No.18)　3%
3-HB-O1　(12-5)　15%
3-HH-4　(12-1)　5%
3-HB(2F,3F)-O2　(6-1)　12%
5-HB(2F,3F)-O2　(6-1)　12%
2-HHB(2F,3F)-1　(7-1)　12%
3-HHB(2F,3F)-1　(7-1)　12%
3-HHB(2F,3F)-O2　(7-1)　13%
5-HHB(2F,3F)-O2　(7-1)　7%
6-HEB(2F,3F)-O2　(6-6)　6%
NI=83.1℃；Δn=0.093；η=38.3 mPa‧s；Δε=-3.8.
[實例16]
6O-B(2F,3F)O1HB(2F,3F)B(2F,3F)-O2　(No.107)　4%
2O-B(2F,3F)ChB(2F,3F)2B(2F,3F)-O6　(No.487)　4%
3-HH-4　(12-1)　4%
3-HH-V　(12-1)　4%
3-H2B(2F,3F)-O2　(6-4)　22%
5-H2B(2F,3F)-O2　(6-4)　22%
5-HHB(2F,3CL)-O2　(7-12)　2%
3-HBB(2F,3F)-O2　(7-7)　9%
5-HBB(2F,3F)-O2　(7-7)　8%
V-HHB-1　(13-1)　6%
3-HHB-3　(13-1)　6%
3-HHEBH-3　(14-6)　3%
3-HHEBH-4　(14-6)　3%
3-HHEBH-5　(14-6)　3%
NI=93.3℃；Δn=0.104；η=33.0 mPa‧s；Δε=-4.3.
[實例17]
6O-B(2F,3F)H2B(2F,3F)B(2F,3F)-O2　(No.267)　3%
6O-B(2F,3F)2HB(2F,3F)B(2F,3F)-O2　(No.67)　3%
3-HH-4　(12-1)　12%
3-HH-5　(12-1)　4%
3-HH-V　(12-1)　6%
3-HB-O2　(12-5)　12%
3-H2B(2F,3F)-O2　(6-4)　15%
5-H2B(2F,3F)-O2　(6-4)　15%
3-HHB(2F,3CL)-O2　(7-12)　5%
3-HBB(2F,3F)-O2　(7-7)　6%
5-HBB(2F,3F)-O2　(7-7)　9%
3-HHB-1　(13-1)　3%
3-HHB-3　(13-1)　4%
3-HHB-O1　(13-1)　3%
NI=76.3℃；Δn=0.093；η=22.7 mPa‧s；Δε=-4.2.
於100份的上述組成物中添加0.25份的Op-05時的間距為60.3 μm。
[實例18]
6O-B(2F,3F)ChB(2F,3F)B(2F,3F)-O2(No.27)　3%
6O-B(2F,3F)ChB(F)B(2F,3F)-O2　(No.33)　3%
3-HB-O1　(12-5)　10%
3-HH-4　(12-1)　5%
3-HH-V1　(12-1)　5%
3-HB(2F,3F)-O2　(6-1)　12%
5-HB(2F,3F)-O2　(6-1)　12%
2-HHB(2F,3F)-1　(7-1)　12%
3-HHB(2F,3F)-1　(7-1)　12%
3-HHB(2F,3F)-O2　(7-1)　7%
5-HHB(2F,3F)-O2　(7-1)　13%
3-HHB-1　(13-1)　6%
NI=90.7℃；Δn=0.096；Δε=-3.7；η=40.4 mPa‧s.
[實例19]
6O-B(2F,3F)HB(2F,3F)B(2F,3F)-O2(No.7)　4%
6O-B(2F,3F)HB(F)B(2F,3F)-O2　(No.13)　3%
2-BEB(F)-C　(5-14)　5%
3-BEB(F)-C　(5-14)　4%
4-BEB(F)-C　(5-14)　12%
1V2-BEB(F,F)-C　(5-15)　11%
3-HB-O2　(12-5)　10%
3-HH-4　(12-1)　3%
3-HHB-F　(3-1)　3%
3-HHB-1　(13-1)　8%
3-HHB-O1　(13-1)　4%
3-HBEB-F　(3-37)　4%
3-HHEB-F　(3-10)　7%
5-HHEB-F　(3-10)　5%
3-H2BTB-2　(13-17)　4%
3-H2BTB-3　(13-17)　4%
3-H2BTB-4　(13-17)　4%
3-HB(F)TB-2　(13-18)　5%
NI=96.1℃；Δn=0.145；Δε=24.0；η=45.0 mPa‧s.
[實例20]
6O-B(2F,3F)ChB(2F)B(2F,3F)-O2　(No.38)　4%
6O-B(2F,3F)HB(2F)B(2F,3F)-O2　(No.18)　4%
6O-B(2F,3F)O1HB(2F,3F)B(2F,3F)-O2　(No.107)　4%
1V2-BEB(F,F)-C　(5-15)　6%
3-HB-C　(5-1)　12%
2-BTB-1　(12-10)　10%
5-HH-VFF　(-)　30%
3-HHB-1　(13-1)　4%
VFF-HHB-1　(-)　8%
VFF2-HHB-1　(-)　5%
3-H2BTB-2　(13-17)　5%
3-H2BTB-3　(13-17)　4%
3-H2BTB-4　(13-17)　4%
NI=91.7℃；Δn=0.139；Δε=4.5；η=24.1 mPa‧s.
[實例21]
6O-B(2F,3F)O1HB(2F,3F)B(2F,3F)-O2　(No.107)　4%
2O-B(2F,3F)ChB(2F,3F)2B(2F,3F)-O6　(No.487)　4%
2-HB-C　(5-1)　5%
3-HB-C　(5-1)　12%
3-HB-O2　(12-5)　11%
2-BTB-1　(12-10)　3%
3-HHB-F　(3-1)　4%
3-HHB-1　(13-1)　8%
3-HHB-O1　(13-1)　5%
3-HHB-3　(13-1)　14%
5-HHEB-F　(3-10)　4%
2-HHB(F)-F　(3-2)　7%
3-HHB(F)-F　(3-2)　7%
5-HHB(F)-F　(3-2)　7%
3-HHB(F,F)-F　(3-3)　5%
NI=102.1℃；Δn=0.105；Δε=3.7；η=24.4mPa‧s.
[實例22]
6O-B(2F,3F)H2B(2F,3F)B(2F,3F)-O2　(No.267)　3%
6O-B(2F,3F)2HB(2F,3F)B(2F,3F)-O2　(No.67)　3%
5-HB-CL　(2-2)　13%
3-HH-4　(12-1)　12%
3-HH-5　(12-1)　4%
3-HHB-F　(3-1)　4%
3-HHB-CL　(3-1)　3%
4-HHB-CL　(3-1)　4%
3-HHB(F)-F　(3-2)　10%
4-HHB(F)-F　(3-2)　9%
5-HHB(F)-F　(3-2)　9%
7-HHB(F)-F　(3-2)　8%
5-HBB(F)-F　(3-23)　4%
1O1-HBBH-5　(14-1)　3%
3-HHBB(F,F)-F　(4-6)　2%
5-HHBB(F,F)-F　(4-6)　3%
3-HH2BB(F,F)-F　(4-15)　3%
4-HH2BB(F,F)-F　(4-15)　3%
NI=119.4℃；Δn=0.095；Δε=2.7；η=24.3 mPa‧s.
[實例23]
6O-B(2F,3F)H2B(2F,3F)B(2F,3F)-O2　(No.267)　4%
6O-B(2F,3F)2HB(2F,3F)B(2F,3F)-O2　(No.67)　4%
5-HB-CL　(2-2)　3%
7-HB(F)-F　(2-3)　7%
3-HH-4　(12-1)　9%
3-HH-EMe　(12-2)　23%
3-HHEB-F　(3-10)　5%
5-HHEB-F　(3-10)　8%
3-HHEB(F,F)-F　(3-12)　10%
4-HGB(F,F)-F　(3-103)　5%
5-HGB(F,F)-F　(3-103)　6%
2-H2GB(F,F)-F　(3-106)　4%
3-H2GB(F,F)-F　(3-106)　5%
5-GHB(F,F)-F　(3-109)　7%
NI=83.4℃；Δn=0.072；Δε=4.4；η=26.5 mPa‧s.
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (20)

  1. 一種化合物，其是由式(1-1)表示： 式(1-1)中，R1 及R2 獨立地為氫、碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基；環A1 為反式-1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基或吡啶-2,5-二基；L1 及L2 獨立地為氫或氟，該些中至少一個為氟；並且Z1 、Z2 及Z3 獨立地為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之化合物，其是由式(1-2)表示： 式(1-2)中，R3 及R4 獨立地為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基；環A2 為反式-1,4-伸環己基或1,4-伸環己烯基；L3 及L4 獨立地為氫或氟，該些中至少一個為氟；並且Z4 為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH=CH-、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之化合物，其是由式(1-3)表示： 式(1-3)中，R5 及R6 獨立地為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基；環A3 為反式-1,4-伸環己基或1,4-伸環己烯基；L5 及L6 獨立地為氫或氟，該些中至少一個為氟；並且Z5 為-(CH2 )2 -、-CH=CH-、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之化合物，其是由式(1-4)表示： 式(1-4)中，R7 及R8 獨立地為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基；環A4 為反式-1,4-伸環己基或1,4-伸環己烯基；L7 及L8 獨立地為氫或氟，該些中至少一個為氟；並且Z6 為-(CH2 )2 -、-CH=CH-、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之化合物，其是由式(1-5)及(1-6)中的任一個表示： 式(1-5)及(1-6)中，R3 及R4 獨立地為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基；並且Z4 為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之化合物，其是由式(1-7)表示： 式(1-7)中，R5 及R6 獨立地為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基；並且Z5 為-(CH2 )2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之化合物，其是由式(1-8)及(1-9)中的任一個表示： 式(1-8)及(1-9)中，R7 及R8 獨立地為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基；並且Z6 為-(CH2 )2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
  8. 如申請專利範圍第2項所述之化合物，其是由式(1-10)表示： 式(1-10)中，R3 及R4 獨立地為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基；並且Z4 為單鍵、-(CH2 )2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
  9. 如申請專利範圍第3項所述之化合物，其是由式(1-11)表示： 式(1-11)中，R5 及R6 獨立地為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基；並且Z5 為-(CH2 )2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
  10. 如申請專利範圍第4項所述之化合物，其是由式(1-12)表示： 式(1-12)中，R7 及R8 獨立地為碳數1～10的烷基、碳數2～10的烯基、碳數1～9的烷氧基、碳數2～9的烷氧基烷基或碳數2～9的烯氧基；並且Z6 為-(CH2 )2 -、-CH2 O-、-OCH2 -、-COO-或-OCO-。
  11. 一種液晶組成物，其包含如申請專利範圍第1項所述之化合物。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之液晶組成物，其更包含選自式(2)、(3)及(4)分別所表示的化合物組群中的至少一種化合物： 式(2)～(4)中，R9 獨立地為碳數1～10的烷基或碳數2～10的烯基，烷基及烯基中任意的氫可經氟取代，任意的-CH2 -可經-O-取代；X1 為氟、氯、-OCF3 、-OCHF2 、-CF3 、-CHF2 、-CH2 F、-OCF2 CHF2 或-OCF2 CHFCF3 ；環B1 、環B2 及環B3 獨立地為1,4-伸環己基、1,3-二噁烷-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、1-吡喃-2,5-二基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基或3,5-二氟-1,4-伸苯基；Z7 及Z8 獨立地為-(CH2 )2 -、-(CH2 )4 -、-COO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2 O-或單鍵；並且L9 及L10 獨立地為氫或氟。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之液晶組成物，其更包含選自式(5)所表示的化合物組群中的至少一種化合物： 式(5)中，R10 為碳數1～10的烷基或碳數2～10的烯基，烷基及烯基中，任意的氫可經氟取代，任意的-CH2 -可經-O-取代；X2 為-C≡N或-C≡C-C≡N；環C1 、環C2 及環C3 獨立地為1,4-伸環己基、任意的氫可經氟取代的1,4-伸苯基、1,3-二噁烷-2,5-二基、1-吡喃-2,5-二基或嘧啶-2,5-二基；Z9 為-(CH2 )2 -、-COO-、-CF2 O-、-OCF2 -、-C≡C-、-CH2 O-或單鍵；L11 及L12 獨立地為氫或氟；並且o為0、1或2，p為0或1，o+p為0、1、2或3。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之液晶組成物，其更包含選自式(6)、(7)、(8)、(9)、(10)及(11)分別所表示的化合物組群中的至少一種化合物： 式(6)～(11)中，R11 及R12 獨立地為碳數1～10的烷基或碳數2～10的烯基，烷基及烯基中，任意的氫可經氟取代，任意的-CH2 -可經-O-取代；環D1 、環D2 、環D3 及環D4 獨立地為1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基、任意的氫可經氟取代的1,4-伸苯基、6-吡喃-2,5-二基或十氫-2,6-伸萘基；Z10 、Z11 、Z12 及Z13 獨立地為-(CH2 )2 -、-COO-、-CH2 O-、-OCF2 -、-OCF2 (CH2 )2 -或單鍵；L13 及L14 獨立地為氟或氯；q、r、s、t、u及v獨立地為0或1，r+s+t+u為1或2。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之液晶組成物，其更包含選自式(12)、(13)及(14)分別所表示的化合物組群中的至少一種化合物： 式(12)～(14)中，R13 及R14 獨立地為碳數1～10的烷基或碳數2～10的烯基，該烷基及烯基中，任意的-CH2 -可經-O-取代；環E1 、環E2 及環E3 獨立地為1,4-伸環己基、嘧啶-2,5-二基、1,4-伸苯基、2-氟-1,4-伸苯基、3-氟-1,4-伸苯基或2,5-二氟-1,4-伸苯基；Z14 及Z15 獨立地為-C≡C-、-COO-、-(CH2 )2 -、-CH=CH-或單鍵。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之液晶組成物，其更包含選自式(5)所表示的化合物組群中的至少一種化合物。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之液晶組成物，其更包含選自式(12)、(13)及(14)分別所表示的化合物組群中的至少一種化合物。
  18. 如申請專利範圍第11項所述之液晶組成物，其更包含至少一種光學活性化合物及/或可聚合的化合物。
  19. 如申請專利範圍第11項所述之液晶組成物，其更包含至少一種抗氧化劑及/或紫外線吸收劑。
  20. 一種液晶顯示元件，其包含如申請專利範圍第11項所述之液晶組成物。
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