一类双偶氮苯类二向色性化合物及其合成方法、染料液晶组合物和用途与流程

本发明属于液晶染料，特别是涉及一类双偶氮苯类二向色性化合物及其合成方法、染料液晶组合物和用途。

背景技术：

1、数字显示已成为21世纪的主流显示技术，与其它显示技术相比，液晶显示具有低电压、低功耗、便携式等特点，易实现轻薄化、大型平板显示。彩色显示是液晶显示的发展方向，在液晶中掺杂二向色性染料是实现液晶彩色化的重要途径。

2、二向色性染料分子对平行于分子长轴的入射光吸收最强而呈有色状态，而对垂直于分子短轴的入射光吸收最弱而呈无色透明态。将二向性染料(宾体)掺杂到液晶(主体)中，制成宾主液晶器件，在电场的作用下染料分子随着液晶分子的转动而发生方向的转变，所以染料分子的取向和对光的吸收状态很容易在电场的作用下进行调控。二向色性染料结构类型繁多，包括偶氮型、蒽醌型及其他类型。其中，偶氮苯化合物因具有线性共轭结构、可修饰性强等特征，在液晶体系中表现出良好的二向色性，应用也最广泛。

3、随着高性能、智能化变色液晶玻璃的研究和发展，急需高二向色性和高稳定性的液晶染料，现有的二向色性染料无法满足应用要求。因此，开发具备更高二向色比的液晶染料是亟待解决的问题。

4、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明要解决的是：现有液晶染料二向色性和稳定性不高的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供一类双偶氮苯类二向色性化合物，其结构简单、性质稳定、可修饰性强，且在液晶体系中表现出优异的二向色性。

3、本发明一类双偶氮苯类二向色性化合物，其结构通式如下式i所示：

4、

5、其中，m、n各自独立地选自0或1；

6、r1、r2各自独立地选自c1-c10的直链或支链烷基、c1-c10的直链或支链烷氧基、或c1-c4取代的氨基；或r1、r2及其相连的碳原子一起形成具有含氮杂原子的c5-6杂环基；

7、各自独立地选自取代或未取代的1,4-亚苯基。

8、在本发明的一种或多种实施方式中，上述r1、r2各自独立地选自c4-c10的直链或支链烷氧基、c1-c4取代的氨基，或r1、r2及其相连的碳原子一起形成具有含氮杂原子的c5-6杂环基。

9、在本发明的一种或多种实施方式中，上述取代的1,4-亚苯基是1-4个h被c1-c4的直链烷基取代的1,4-亚苯基。

10、为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种上述双偶氮苯类二向色性化合物的合成方法，其合成路线如下：

11、

12、

13、反应步骤包括：

14、(1)将过一硫酸氢钾复合盐用水溶解后，得到过一硫酸氢钾复合盐水溶液；以4-硝基苯胺为起始化合物，加入有机溶剂搅拌溶解，加入过一硫酸氢钾复合盐水溶液进行反应，得到结构式为的化合物a；

15、(2)将化合物a和结构式为的化合物溶于冰醋酸中反应，得到结构式为的化合物b：

16、(3)将化合物b加入到由乙醇和水配制的乙醇溶液中，然后加入由硫化钠和水配制的硫化钠水溶液进行反应，静置，过滤，洗涤，得到结构式为的化合物c；

17、(4)将化合物c溶于有机溶剂中，加入浓盐酸，向体系中滴加由nano2和水配制的nano2水溶液，继续反应；然后向体系中加入结构式为的化合物d，继续反应；静置，过滤，洗涤，得到式i所示的化合物

18、其中，

19、上述结构式中，r1、r2各自独立地选自c1-c10的直链或支链烷基、c1-c10的直链或支链烷氧基、或c1-c4取代的氨基，或r1、r2及其相连的碳原子一起形成具有含氮杂原子的c5-6杂环基；优选的，r1、r2各自独立地选自c4-c10的直链或支链烷氧基、c1-c4取代的氨基，或r1、r2及其相连的碳原子一起形成具有含氮杂原子的c5-6杂环基；

20、上述各自独立地选自取代或未取代的1,4-亚苯基；优选的，上述取代的1,4-亚苯基是1-4个h被c1-c4的直链烷基取代的1,4-亚苯基；

21、m、n各自独立地选自0或1。

22、在本发明的一种或多种实施方式中，步骤(1)中，上述有机溶剂选自二氯甲烷、二氯乙烷、四氢呋喃、甲苯、二甲苯、氯苯中的一种或几种；优选的，上述有机溶剂选自二氯甲烷、二氯乙烷、甲苯中的一种或几种。

23、在本发明的一种或多种实施方式中，步骤(1)中，上述4-硝基苯胺和有机溶剂的质量比为1:(5–100)，优选为1:(10–20)；

24、上述过一硫酸氢钾复合盐与水的质量比1:(2-20)，优选为1:(5-10)；

25、上述4-硝基苯胺和过一硫酸氢钾复合盐的摩尔比为1:(1–5)，优选为1:(2–4)。

26、在本发明的一种或多种实施方式中，步骤(2)中，上述化合物a和冰醋酸的质量比为1:(10–100)，优选为1:(20–40)；

27、上述化合物a和结构式为的化合物的摩尔比为1:(1-1.2)。

28、在本发明的一种或多种实施方式中，步骤(3)中，上述乙醇浓度为50％-90％；

29、上述化合物b和乙醇溶液的质量比为1:(50–200)；

30、上述硫化钠水溶液的浓度为0.05g/ml-1.0g/ml，优选为0.1g/ml-0.5g/ml；

31、上述化合物b和硫酸钠的摩尔比为1:(1-5)，优选为1:(2-4)。

32、在本发明的一种或多种实施方式中，步骤(4)中，上述有机溶剂为丙酮、丁酮、乙腈、丁腈中的一种或几种；

33、上述化合物c和有机溶剂的质量比为1:(10-200)，优选为1:(20-80)；

34、上述化合物c和nano2的摩尔比为1:(1.0-1.2)；

35、上述化合物c和结构式为的化合物d的摩尔比为1:(1.0-1.2)。

36、为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种染料液晶组合物，其包括：正介电各向异性液晶和上述双偶氮苯类二向色性化合物或上述合成方法制得的双偶氮苯类二向色性化合物。

37、在本发明的一种或多种实施方式中，上述双偶氮苯类二向色性化合物的质量浓度为所述染料液晶组合物的0.1％-3.0％。

38、在本发明的一种或多种实施方式中，上述双偶氮苯类二向色性化合物的质量浓度为所述染料液晶组合物的0.5％-2.0％。

39、为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种根据上述双偶氮苯类二向色性化合物或上述合成方法制得的双偶氮苯类二向色性化合物用作液晶染料的用途。

40、与现有技术相比，本发明至少具有如下技术效果：

41、(1)本发明一种双偶氮苯类二向色性化合物具有优异的线性共轭性质，双偶氮结构大大提高了化合物的二向色性。

42、(2)本发明双偶氮苯类二向色性化合物中通过调节其的结构和数量，可以改善分子线性共轭程度、减少分子的轴向转动，有效提高染料的稳定性和二向色性。

43、(3)本发明一种双偶氮苯类二向色性化合物的合成工艺步骤简单，易于合成，适用于不对称双偶氮苯化合物的合成。

44、(4)本发明双偶氮苯类二向色性化合物独特的线性共轭结构使其具备优异的吸光能力和良好的二向色性，可作为二向色性染料应用于染料液晶领域。