用于高频技术的液晶介质及其组件
阅读说明：本技术 用于高频技术的液晶介质及其组件 (Liquid crystal medium for high-frequency technology and assembly thereof ) 是由 李娟利 李建 安忠维 万丹阳 莫玲超 张璐 胡明刚 车昭毅 杨晓哲 于 2020-04-14 设计创作，主要内容包括：本发明提出一种用于高频技术的液晶介质及其组件。其中,液晶化合物的结构通式如式(Ⅰ)所示：其中,环A为环己基或环己烯基；R-(1)是碳原子数为1～9的直链烷基、直链烷氧基、直链氟代烷基,或碳原子数为2～9的链烯基、链烯氧基或二氟乙烯基中的一种；X-(1)～X-(6)为-H或-CH-(3),且至少有一个为-CH-(3)；m为0或1。本发明的液晶化合物具有低的熔点、低的介电损耗、高的调谐率和较低的旋转粘度的优点,将其添加到混合液晶中形成的向列相液晶组合物不仅具有低的介电损耗和高的调谐率,还具有宽的向列相温度区间、低的熔点以及较低的旋转粘度,用于高频组件可提升高频组件性能,尤其适用于智能天线液晶移相器以及5G通信网路领域。(The invention provides a liquid crystal medium for high-frequency technology and a component thereof. Wherein, the structural general formula of the liquid crystal compound is shown as the formula (I): wherein ring A is cyclohexyl or cyclohexenyl; r 1 Is one of a C1-9 linear alkyl group, a linear alkoxy group, a linear fluoroalkyl group, or a C2-9 alkenyl group, an alkenyloxy group, or a difluorovinyl group; x 1 ～X 6 is-H or-CH 3 And at least one is-CH 3 (ii) a m is 0 or 1. The liquid crystal compound has low melting point and low dielectric lossThe nematic liquid crystal composition formed by adding the nematic liquid crystal composition into mixed liquid crystal has the advantages of low dielectric loss, high tuning rate, wide nematic phase temperature range, low melting point and low rotational viscosity, can improve the performance of high-frequency components when being used for high-frequency components, and is particularly suitable for the fields of intelligent antenna liquid crystal phase shifters and 5G communication networks.)
技术领域
本发明属于液晶材料技术领域，具体涉及一种适用于滤波器、可调频率选择表面、移相器、相控阵雷达、卫星导航以及5G通信网路等领域的炔类液晶化合物及其组合物以及包含其的高频组件。
背景技术
近年来，具有低介电损耗和高介电调谐率的液晶材料在智能天线、滤波器、可调频率选择表面、移相器、相控阵雷达、5G通信网路等液晶微波器件技术中的应用备受关注。
液晶材料的介电损耗是影响其微波器件插入损耗的一个重要因素，为了获得高品质的液晶微波器件，必须尽可能降低液晶材料的介质损耗。对于液晶材料而言，损耗角正切随着液晶分子随电场指向的不同而不同，即液晶分子长轴与短轴方向的损耗不同，在计算液晶材料损耗时，一般采用其损耗最大值作为液晶材料的介电损耗值。另外，液晶材料的介电调谐率决定着微波器件max(tanδ∥,tanδ⊥)的调谐能力，其介电调谐率由液晶材料在微波下的介电各向异性(Δε)及分子平行方向的介电常数(ε∥)的比值所决定：
τ＝Δε/ε∥
为了综合评价液晶材料在高频下的性能，引入品质因子(η)：
η＝τ/max(tanδ∥,tanδ⊥)
即液晶材料的损耗越小、调谐率越大，品质因子就越大，说明液晶材料的性能越好。
液晶材料的向列相温度范围决定着液晶微波器件的工作温度范围，液晶材料的向列相温度区间越宽意味着微波器件的工作温度范围越宽。液晶材料的旋转粘度决定着微波器件的响应速度，旋转粘度越小其响应速度越快，为满足高频组件快速切换工作的需要，液晶材料需具备较低的旋转粘度。
为满足高频组件在电场驱动下工作，还需要液晶材料在低频下，例如1KHz，具备适当的介电常数。由于液晶材料在高频下介电常数与液晶的双折射率相关，如下式所示：
为获得较高的介电常数，还需要液晶材料具有高双折射率。异硫氰基类液晶化合物相较于常规含氟液晶具有更高的双折射率和更大的介电各向异性，相较于氰基类液晶则具有更高的双折射率和更低的旋转粘度，尤其还具有更低的介电损耗。
Merck公司在申请号为201510482208.6，题目为“液晶介质及包含其的高频组件”的专利中公开了适用于微波范围应用的实施例1的组合物M-1，由含氟二苯乙炔基异硫氰酸酯和含氟苯基二苯乙炔基异硫氰酸酯液晶化合物所形成，其20℃下的旋转粘度较小，为270mPa·s，但是19GHz下的介电损耗较大为0.0143。该专利中公开了微波范围应用的实施例4的组合物M-4，由含氟二苯乙炔基异硫氰酸酯、含氟三联苯异硫氰酸酯以及含氟苯基二苯乙炔基异硫氰酸酯液晶化合物所形成，其20℃下的旋转粘度为698mPa·s，19GHz下的介电损耗较大为0.0189。
Merck公司在“Proc.ofSPIE，2013，8642：86420S-1-86420S-6”，题名为“LiquidCrystals forMicrowaveApplications”的论文中报道了具有双二苯乙炔骨架的液晶分子具有高的调谐率和低的介电损耗，但是双二苯乙炔骨架的液晶分子存在旋转粘度大、熔点高、相溶性差的问题，限制了其在混合液晶配方中的应用。例如在期刊“Liquid crystals，2000，27(2)：283–287”，题名为“Synthesis oflaterally substituted bistolaneliquid crystals”的论文中报道了双二苯乙炔液晶化合物，典型结构式如下所示：
其热性能数据为Cr 143.2N 192.4I，即其熔点值高达143.2℃。通过延长末端柔性链和侧向引入更大的取代基如乙基可以进一步降低熔点，例如“Liquid crystals，2000，27(2)：283–287”，题名为“Synthesis oflaterally substitutedbistolane liquidcrystals”的论文中报道了侧向乙基取代的双二苯乙炔液晶化合物PTP(2)TP-6-3，结构式如下所示：
其热性能数据为Cr 20.0N 107.8I，即其熔点值降低至20.0℃。在Merck公司申请号为201080041956.6，题名为“用于高频技术的组件和液晶介质”的专利中公开了该化合物20℃下的旋转粘度值高达 2100mPa·s。
在Merck公司申请号为201280063201.5，题名为“液晶介质和包含其的高频组件”的专利中公开了用于微波范围内的液晶混合物M-1，由化合物PTP(2)TP-6-3和含氟二苯乙炔化合物组成，其20℃下的旋转粘度降低至718mPa·s，30GHz下调谐率为0.25，介电损耗为0.0128。虽然调谐率、介电损耗和旋转粘度有了一定程度改善，但是调谐率仍然偏低，介电损耗仍然偏高，综合性能有待进一步提升。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了克服背景技术中存在的缺陷或不足，本发明提出一种具有低介电损耗、高调谐率、低熔点、宽向列相温度范围和较低旋转粘度的液晶化合物及包含此化合物的组合物以及包含该组合物的高频组件。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提出一种液晶化合物，该液晶化合物的结构通式如式(Ⅰ)所示：
其中，环A为环己基或环己烯基；R1是碳原子数为1～9的直链烷基、直链烷氧基、直链氟代烷基，或碳原子数为2～9的链烯基、链烯氧基或二氟乙烯基中的一种；X1～X6为-H或-CH3，且至少有一个为 -CH3；m为0或1。
进一步地，液晶化合物的结构如下式所示中的一种：
其中，R1是碳原子数为1～9的直链烷基，或碳原子数为2～7的链烯基；X1～X6为-H或-CH3，且至少有一个为-CH3。
进一步地，液晶化合物的结构如下式所示中的一种：
其中，R1是碳原子数为1～9的直链烷基，或碳原子数为2～7的链烯基。
进一步地，液晶化合物的结构如下式所示中的一种：
其中，R1是碳原子数为1～9的直链烷基，或碳原子数为2～7的链烯基；X1～X6为-H或-CH3，且至少有一个为-CH3。
进一步地，液晶化合物的结构如下式所示中的一种：
其中，R1是碳原子数为1～9的直链烷基，或碳原子数为2～7的链烯基。
此外，本发明提出一种液晶组合物，该液晶组合物包括1％～90％的通式(Ⅰ)所示的液晶化合物、1％～60％的通式(Ⅱ)所示的液晶化合物、0％～50％的通式(Ⅲ)所示的液晶化合物：
其中，环A为环己基或环己烯基；R1是碳原子数为1～9的直链烷基、直链烷氧基、直链氟代烷基，或碳原子数为2～9的链烯基、链烯氧基或二氟乙烯基中的一种；X1～X6为-H或-CH3，且至少有一个为 -CH3；m为0或1；
其中，R2、R3分别是碳原子数为1～9的直链烷基、直链烷氧基、氟代烷基，或碳原子数为2～9的链烯基、链烯氧基或二氟乙烯基中的一种；B为单键、乙烷桥键或碳碳三键；X7～X13为-H或-CH3，且至少有一个为-CH3；n、p为0或1。
进一步地，通式(Ⅱ)所示的液晶化合物为10％～50％、通式(Ⅲ) 所示的液晶化合物为5％～40％。
此外，本发明还提出一种高频组件，该高频组件包含上述任一项或多项液晶化合物，或如上述任一项的液晶组合物。
此外，本发明还提出一种制备上述液晶化合物的方法，该方法采用如下合成路线：
方法包括如下步骤：
S1、向反应瓶中依次加入原料(1)、碳酸钙、水，-5～5℃加入单质碘，保温下反应2h进行后处理；过滤反应液，滤液用甲苯萃取，水洗至中性，无水硫酸镁干燥后过滤，滤液旋蒸除掉甲苯，加入甲苯和正庚烷的混合溶液进行重结晶，得到中间体(2)；
S2、氮气保护下，向反应瓶中加入中间体(2)、原料(3)、二(三苯基膦)二氯化钯、TBAB、K2CO3、甲苯、乙醇、水；回流反应4h 后降至室温进行后处理；反应液静置分层后，下层加入甲苯萃取，合并有机相水洗至中性，无水硫酸镁干燥后过滤，滤液旋蒸后进行重结晶，得到中间体5；或者，氮气保护下，向反应瓶中加入中间体(2)、原料(4)、二(三苯基膦)二氯化钯、碘化亚铜、三苯基膦，三乙胺反应2h后进行后处理；过滤反应液，旋蒸滤液除掉三乙胺，加入甲苯溶解，水洗至中性，无水硫酸镁干燥后过滤，滤液旋蒸后进行重结晶，得到中间体(5)；
S3、在三口瓶中加入中间体(5)、丙酮、水，室温滴加硫光气，加完后室温反应1小时，TLC监测无原料剩余停止反应；旋蒸，所得粗品加入甲苯溶解水洗至中性，无水硫酸镁干燥，过滤旋蒸后用正庚烷溶解，进行柱层析纯化，得到目标化合物(6)。
进一步地，步骤S1中，原料(1)、碳酸钙、碘的摩尔比为1:1.3:(1～0.95)，反应温度为-5～50℃；步骤S2中，中间体(2)与原料(3)的摩尔比为1:(1～1.3)，Suzuki偶联反应温度为0～90℃，中间体(2):二(三苯基膦)二氯化钯:TBAB:K2CO3的摩尔比为 1:(0.1％～3％):(0.1～0.5):(1～5)；或者，步骤S2中，中间体(2)与原料(4)的摩尔比为1:(1～1.1)，Sonigashira偶联反应温度为0～50℃，中间体(2):二(三苯基膦)二氯化:碘化亚铜:三苯基膦的摩尔比为 1:(0.1％～3％):(0.3％～9％):(0.3％～9％)；步骤S3中，中间体(5)与硫光气的摩尔比为1:(1～2)。
(三)有益效果
本发明提出一种用于高频技术的液晶介质及其组件。本发明的液晶化合物具有低的熔点、低的介电损耗、高的调谐率和较低的旋转粘度的优点，将其添加到混合液晶中形成的向列相液晶组合物不仅具有低的介电损耗和高的调谐率，还具有宽的向列相温度区间、低的熔点以及较低的旋转粘度，用于高频组件可提升高频组件性能，尤其适用于智能天线液晶移相器以及5G通信网路领域。本发明的液晶化合物制备方法，其合成步骤短，原材料成本低，实验过程易操作，后处理工艺简单。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
实施例中的GC表示气相色谱纯度(％)，测试仪器：安捷伦公司的HP6820型气相色谱分析仪；1HNMR表示核磁共振氢谱，测试仪器：Bruker公司的Advanced500MHz核磁共振仪；GC-MS表示气质联用仪，测试仪器：安捷伦公司MS5975C型气质联用仪。
液晶化合物的物理性能测试方法如下：
清亮点(Tni)：偏光热台法：将液晶样品涂在载玻片上并置于正交偏光显微热台中，设置升温速率为3℃/min，观察液晶样品由亮态开始变黑时的温度，即为清亮点。差示扫描量热法：氮气保护下，设置升温速率为3℃/min。
液晶化合物高频下物理性能测试方法：将其按照20％的质量比添加到基础配方(Host)中，采用矢量网络分析仪和空腔微扰法测试混合液晶在19GHz下的介电各项异性Δε、介电调谐率τ和介电损耗 (tanδ∥,tanδ⊥)，计算得到品质因子η。
实施例1
4-异硫氰酸酯-2-甲基-4'-(4-丙基环己基)-1,1'-联苯的合成
具体结构如下：
制备过程如下：
步骤1：4-碘-3-甲基苯胺的合成
2L三口瓶中加入间甲基苯胺(60g,0.558mol)、碘(212.6g, 0.837mol)、水900ml，50℃搅拌反应4h。反应液降至室温后加入甲苯萃取3次，合并有机相，水洗至中性，蒸除溶剂。重结晶得到紫色固体即4-碘-3-甲苯胺68g，纯度99％，收率52％。
步骤2：2-甲基-4'-(4-丙基环己基)-[1,1'-联苯基]-4-胺的合成
具体结构如下：
氮气保护下向反应瓶中加入(4-(4-丙基环己基)苯基)硼酸(6.32g, 0.0256mol)、4-碘-3-甲苯胺(4.59g,0.0197mol)、碳酸钾(13.6g, 0.0985mol)、PdCl2(PPh3)2(0.14g,0.2mmol)、四丁基溴化铵(0.64g, 2.0mmol)、甲苯45ml、乙醇45ml、水45ml。回流反应6h，进行后处理。反应液用甲苯萃取3次，合并有机相，水洗至中性，无水硫酸镁干燥。旋蒸除掉溶剂后所得粗品重结晶得到2-甲基-4'-(4-丙基环己基)-[1,1'-联苯基]-4-胺3.25g，GC纯度为99.6％，收率82％。
步骤3：4-异硫氰酸酯-2-甲基-4'-(4-丙基环己基)-1,1'-联苯的合成
向反应瓶中加入2-甲基-4'-(4-丙基环己基)-[1,1'-联苯基]-4-胺 (4.74g，0.0154mol)，硫光气(3.41g，0.0308mol)、氯仿50mL，50℃搅拌反应1h。反应液降至室温后分出有机层，水层加入氯仿萃取，合并有机相水洗至中性，无水硫酸镁干燥。过滤，滤液旋蒸干后粗品采用柱层析提纯后重结晶得到白色固体3.09g，纯度为99.79％，收率为84％。
结构鉴定：
1H NMR(δ,CDCl3):0.933–0.962(t,3H),1.067–1.148(m,2H), 1.242–1.285(m,2H),1.313–1.435(m,3H),1.505–1.559(m,2H), 1.906–1.985(m,4H),2.514–2.575(m,1H),2.293(s,3H),7.103–7.123 (q,1H),7.161–7.165(d,J＝2Hz,1H),7.214–7.230(m,3H),7.275–7.291 (t,2H)。
以上结构鉴定数据表明所合成出的化合物确实是4-异硫氰酸酯 -2-甲基-4'-(4-丙基环己基)-1,1'-联苯。
用DSC以3℃/min的条件升温测试4-异硫氰酸酯-2-甲基-4'-(4- 丙基环己基)-1,1'-联苯的相变温度，结果为：Cr 79.11N 102.02I，熔点为79.10℃，该化合物具有较低的熔点。
实施例2
4-异硫氰酸酯-2-甲基-4'-(4-乙基环己基)-1,1'-联苯的合成
具体结构如下：
采用(4-(4-已基环己基)苯基)硼酸代替实施例1步骤(2)中的(4-(4-丙基环己基)苯基)硼酸，采用与实施例1同样的方法合成出4-异硫氰酸酯-2-甲基-4'-(4-乙基环己基)-1,1'-联苯。
实施例3
4'-(4-丁基环己基)-4-异硫氰酸酯-2-甲基-1,1'-联苯的合成
具体结构如下：
采用(4-(4-丁基环己基)苯基)硼酸代替实施例1步骤(2)中的(4-(4-丙基环己基)苯基)硼酸，采用与实施例1同样的方法合成出4'-(4-丁基环己基)-4-异硫氰酸酯-2-甲基-1,1'-联苯，纯度99.26％，收率80％。
结构鉴定：
1H NMR(CDCl3,500MHz)δ(ppm):0.934–0.962(t,3H),1.071– 1.150(m,2H),1.275–1.299(m,2H),1.343–1.384(m,5H),1.504–1.561(m,2H),1.914–1.987(m,4H),2.293(s,3H),2.515–2.577(m, 1H),7.103–7.123(q,1H),7.161–7.165(d,1H),7.214–7.234(m,3H),7.275–7.291(t,2H)。
以上结构鉴定数据表明所合成出的化合物确实是4'-(4-丁基环己基)-4-异硫氰酸酯-2-甲基-1,1'-联苯。
用DSC以3℃/min的条件升温测试4'-(4-丁基环己基)-4-异硫氰酸酯-2-甲基-1,1'-联苯的液晶相变温度，结果为：Cr 62.29N 101.22I，熔点为62.29℃，该化合物具有较低的熔点。
实施例4
4-异硫氰酸酯-2-甲基-4'-(4-戊基环己基)-1,1'-联苯的合成
具体结构如下：
采用(4-(4-戊基环己基)苯基)硼酸代替实施例1步骤(2)中的(4-(4-丙基环己基)苯基)硼酸，采用与实施例1同样的方法合成出4-异硫氰酸酯-2-甲基-4'-(4-戊基环己基)-1,1'-联苯，纯度99.79％。
结构鉴定：
1H NMR(CDCl3,500MHz)δ(ppm):0.931-0.959(t,3H), 1.073-1.154(m,2H),1.269-1.381(m,9H),1.509-1.576(m,2H), 1.917-1.991(m,4H),2.297(s,3H),2.519-2.581(m,1H),7.105-7.125(q, 1H),7.164-7.168(d,1H),7.219-7.234(m,3H),7.279-7.304(t,2H)。
用DSC以3℃/min的条件升温测试4-异硫氰酸酯-2-甲基-4'-(4- 戊基环己基)-1,1'-联苯的液晶相变温度，结果为：热性能数据为Cr 66.67N 120.39I，熔点为66.67℃，该化合物具有较低的熔点。
将单体液晶以20％的质量百分比添加到基础配方Host中形成混合液晶，20℃下测试配方在19GHz下的物理性能，数据见表1。
表1测试数据
混晶代号
ε<sub>⊥</sub>
ε<sub>∥</sub>
△ε
tanδ<sub>⊥</sub>
tanδ<sub>∥</sub>
τ
η
Host
2.599
3.566
0.967
0.0230
0.0101
0.271
12.2
实施例4+Host
2.535
3.409
0.874
0.0178
0.0083
0.250
14.1
加入实施例4化合物后，混合液晶18.2GHz下液晶分子垂直方向的损耗角正切减小23％，品质因子增大16％。证明该化合物具有低的介电损耗和高的品质因子的优点。
实施例5
4-异硫氰酸酯-3-甲基-4'-(4-戊基环己基)-1,1'-联苯的合成
具体结构如下：
采用(4-(4-戊基环己基)苯基)硼酸代替实施例1步骤(2)中的(4-(4-丙基环己基)苯基)硼酸，采用4-碘-2-甲基苯胺替代实施例1步骤(2)中的4-碘-3-甲基苯胺，采用与实施例1同样的方法合成出4-异硫氰酸酯-3-甲基-4'-(4-戊基环己基)-1,1'-联苯。
用DSC以3℃/min的条件升温测试4-异硫氰酸酯-2-甲基-4'-(4- 丙基环己基)-1,1'-联苯的相变温度，结果为：Cr 92.66N 170.04I，熔点为92.66℃，该化合物具有非常高的清亮点(170.04℃)和很宽的向列相温度范围(77.38℃)。
实施例6
4-异硫氰酸酯-2-甲基-1-((4-(4-戊基环己基))苯基)乙炔基)苯的合成
具体结构如下：
制备过程如下：
步骤1：3-甲基-4-((4-(4-戊基环己基)苯基)乙炔基)胺的合成
氮气保护下，向反应瓶中加入4-碘-3-甲基苯胺(6.28g, 0.0269mol)、PdCl2(PPh3)4(0.56g,0.8mmol)、碘化亚铜(0.46g, 2.4mmol)、三苯基膦(0.63g,2.4mmol)、三乙胺60ml。搅拌，控制温度在50℃下滴加1-乙炔基-4-(4-戊基环己基)苯(7.12g,0.028mol) 和60ml三乙胺的混合溶液，滴完后反应2.5h，进行后处理。过滤反应液，滤液选蒸干后加入甲苯水洗至中性，无水硫酸镁干燥，过滤，滤液旋蒸干后所得粗品用甲苯重结晶得浅黄色固体7.93g，GC纯度 99.17％，收率82％。
步骤2：4-异硫氰酸酯-2-甲基-1-((4-(4-戊基环己基))苯基)乙炔基) 苯的制备
具体结构式如下：
采用3-甲基-4-((4-(4-戊基环己基)苯基)乙炔基)胺代替实施例1步骤(3)中的2-甲基-4'-(4-丙基环己基)-[1,1'-联苯基]-4-胺，采用与实施例1同样的方法合成出4-异硫氰酸酯-2-甲基-1-((4-(4-戊基环己基)) 苯基)乙炔基)苯，纯度99.93％，收率81％。
结构鉴定：
1H NMR(CDCl3,500MHz)δ(ppm):0.919-0.947(t,3H), 1.041-1.123(m,2H),1.235-1.360(m,10H),1.432-1.510(m,2H), 1.904-1.923(m,4H),2.505(s,3H),7.037-7.057(q,1H),7.120-7.123(d, 1H),7.221-7.237(d,J＝8Hz,2H),7.458-7.493(q,3H)。
以上结构鉴定数据表明所合成出的化合物确实是4-异硫氰酸酯-2-甲基-1-((4-(4-戊基环己基))苯基)乙炔基)苯。
用DSC以3℃/min的条件升温测试4-异硫氰酸酯-2-甲基 -1-((4-(4-戊基环己基))苯基)乙炔基)苯的液晶相变温度，结果为：Cr 64.54N 215.27I，熔点为64.54℃，清亮点为215.27℃，向列相温度范围为150.73℃，该化合物具有较低的熔点、非常高的清亮点和非常宽的向列相温度区间。
将单体液晶以20％的质量百分比添加到基础配方Host中形成混合液晶，20℃下测试配方在19GHz下的物理性能，数据见表2。
表2测试数据
混晶代号
ε<sub>⊥</sub>
ε<sub>∥</sub>
△ε
tanδ<sub>⊥</sub>
tanδ<sub>∥</sub>
τ
η
Host
2.599
3.566
0.967
0.0230
0.0101
0.271
12.2
实施例6+Host
2.505
3.51
1.005
0.0181
0.0079
0.286
15.8
加入实施例6化合物后，混合液晶18.2GHz下的介电各向异性值增大4％，液晶分子垂直方向的损耗角正切减小21％，调谐率增大5％，品质因子增大30％。证明该化合物具有高的介电调谐率、低的介电损耗和高品质因子的优点。
实施例7
1-((4-(4-乙基环己基)苯基)乙炔基)-4-异硫氰酸酯-2-甲基苯的合成
具体结构如下：
采用1-乙炔基-4-(4-乙基环己基)苯代替实施例6步骤(1)中1- 乙炔基-4-(4-戊基环己基)苯，采用与实施例6同样的方法合成出 1-((4-(4-乙基环己基)苯基)乙炔基)-4-异硫氰酸酯-2-甲基苯。
实施例8
4-异硫氰酸酯-2-甲基-1-((4-(4-丙基环己基)苯基)乙炔基)-苯的合成
具体结构如下：
采用1-乙炔基-4-(4-丙基环己基)苯代替实施例6步骤(1)中1- 乙炔基-4-(4-戊基环己基)苯，采用与实施例6同样的方法合成出4-异硫氰酸酯-2-甲基-1-((4-(4-丙基环己基)苯基)乙炔基)-苯。
实施例9
4-异硫氰酸酯-2-甲基-1-((4-(4-丁基环己基)苯基)乙炔基)-苯的合成
具体结构如下：
采用1-乙炔基-4-(4-丁基环己基)苯代替实施例6步骤(1)中1- 乙炔基-4-(4-戊基环己基)苯，采用与实施例6同样的方法合成出4-异硫氰酸酯-2-甲基-1-((4-(4-丁基环己基)苯基)乙炔基)-苯，纯度99.98％。
用DSC以3℃/min的条件升温测试4-异硫氰酸酯-2-甲基 -1-((4-(4-戊基环己基))苯基)乙炔基)苯的液晶相变温度，结果为：Cr 67.72N 219.72I，熔点为67.72℃，清亮点高达219.72℃，向列相温度范围为152℃，该化合物具有较低的熔点、非常高的清亮点和非常宽的向列相温度区间。
实施例10
4'-((4-异硫氰基-2-甲基苯基)乙炔基)-4-戊基-2,3,4,5-四氢-1,1'-联苯的合成
具体结构如下：
采用(4'-戊基-2',3',4',5'-四氢-[1,1'-联苯基])乙炔代替实施例1步骤 (2)中的(4-(4-丙基环己基)苯基)硼酸，采用与实施例1同样的方法合成出4'-((4-异硫氰酸酯-2-甲基苯基)乙炔基)-4-戊基-2,3,4,5-四氢-1,1'-联苯。
以3℃/min的条件升温测试4'-((4-异硫氰基-2-甲基苯基)乙炔基)-4-戊基-2,3,4,5-四氢-1,1'-联苯的液晶相变温度，结果为：Cr 78.09N 204.72I，熔点为78.09℃，清亮点为204.72℃，向列相温度范围为 126.63℃，该化合物具有较低的熔点、非常高的清亮点和非常宽的向列相温度区间。
实施例11
4”-异硫氰酸酯-2”-甲基-4-戊基-2,3,4,5-四氢-1,1':4',1”-三联苯的合成
具体结构如下：
采用(4'-戊基-2',3',4',5'-四氢-[1,1'-联苯基])硼酸代替实施例1步骤 (2)中的(4-(4-丙基环己基)苯基)硼酸，采用与实施例1同样的方法合成出4”-异硫氰酸酯-2”-甲基-4-戊基-2,3,4,5-四氢-1,1':4',1”-三联苯。
实施例12
含有实施例1、3、4、9结构的液晶组合物(见表3)，包括如下成分：其中“％”表示“质量百分比”，实施例中测定特性如下所示：Δn： 589nm下双折射率各向异性；Tni：清亮点；K11：展曲弹性常数；K33：扭曲弹性常数；△ε：介电各向异性；γ1：旋转粘度。
表3实施例12组合物及性能
由上表中数据可以看出：实施例12的清亮点为108.21℃，低温向列相温度可达-40℃；旋转粘度低于700mPa·s。18.2GHz下的介电损耗低于0.007、调谐率可达0.29，品质因子高达45.3。本实施例的液晶组合物具有特别好的低温相溶性和特别宽的向列相温度区间，还具有特别低的介电损耗和非常高的品质因子以及较低的旋转粘度，进一步证明了该组合物的优点。
对比例1
按照文献方法合成出含氟异硫氰酸酯液晶化合物5-((4-(4-丁基环己基)苯基)乙炔基)-1,3-二氟-2-异硫氰酸酯，结构如下式所示：
以3℃/min的条件升温测试5-((4-(4-丁基环己基)苯基)乙炔基)-1,3-二氟-2-异硫氰酸酯的液晶相变温度，结果为：Cr 75.12N 216.79I，熔点为75.12℃，清亮点为216.79℃，向列相温度范围为 141.67℃。
将单体液晶以20％的质量百分比添加到基础配方Host中形成混合液晶，20℃下测试配方在19GHz下的物理性能，数据见表4。
表4测试数据
混晶代号
ε<sub>⊥</sub>
ε<sub>∥</sub>
△ε
tanδ<sub>⊥</sub>
tanδ<sub>∥</sub>
τ
η
Host
2.599
3.566
0.967
0.0232
0.0101
0.271
12.2
对比例1+Host
2.509
3.501
0.992
0.0188
0.0084
0.283
15.1
加入对比例1化合物后，混合液晶在高频下液晶分子长轴方向的损耗角正切降低至0.0188，品质因子增大到15.1。而上述实施例6化合物结构如下：
其热性能数据为Cr 64.54N 215.27I；对比实施例6化合物和对比例1化合物的热性能可以看出，实施例6化合物的熔点较对比例1 化合物的熔点降低10.58℃。
将对比例1单体液晶以20％的质量百分比添加到基础配方Host 中形成混合液晶，20℃下测试配方在19GHz下的物理性能，数据见表5。
表5测试数据
混晶代号
ε<sub>⊥</sub>
ε<sub>∥</sub>
△ε
tanδ<sub>⊥</sub>
tanδ<sub>∥</sub>
τ
η
Host
2.599
3.566
0.967
0.0230
0.0101
0.271
12.2
实施例6+Host
2.505
3.51
1.005
0.0181
0.0079
0.286
15.8
对比表4和表5数据可以看出，实施例6化合物具有更低的介电损耗、更高的介电调谐率和更高的品质因子的优点。
对比例2
按照文献方法合成出含氟异硫氰酸酯液晶化合物3,5-二氟-4-异硫氰酸酯-4'-(4-戊基环己基)-1,1'-联苯，结构如下式所示：
将对比例2单体液晶以20％的质量百分比添加到基础配方Host 中形成混合液晶，20℃下测试配方在19GHz下的物理性能，数据见表6。
表6测试数据
混晶代号
ε<sub>⊥</sub>
ε<sub>∥</sub>
△ε
tanδ<sub>⊥</sub>
tanδ<sub>∥</sub>
τ
η
Host
2.599
3.566
0.967
0.0232
0.0101
0.271
12.2
对比例2+Host
2.563
3.484
0.921
0.0200
0.0093
0.264
13.2
加入对比例2化合物后，混合液晶在高频下液晶分子长轴方向的损耗角正切降低至0.02，品质因子增大到13.2。而上述实施例4化合物结构如下：
将单体液晶以20％的质量百分比添加到基础配方Host中形成混合液晶，20℃下测试配方在19GHz下的物理性能，其中液晶分子垂直方向的损耗角减小至0.0178，品质因子增大至14.1。证明该化合物具有更低的介电损耗和更高的品质因子的优点。
对比例3
含有与实施例12组合物中相同骨架结构的侧向氟取代基的液晶组合物(见表7)，包括如下成分：其中“％”表示“质量百分比”，实施例中测定特性如下所示：Δn：589nm下双折射率各向异性；Tni：清亮点；K11：展曲弹性常数；K33：扭曲弹性常数；△ε：介电各向异性；γ1：旋转粘度。
表7对比实施例3组合物及性能
比较表3和表7中数据可以看出：实施例12具有更低的低温向列相温度，在-40℃下仍可保持向列相；相较于对比例3，实施例12 在19GHz下的介电损耗降低52％、调谐率提升10％，品质因子增大 2.2倍。可见实施例12的组合物不仅具有更好的低温相溶性，还具有更低的介电损耗、更高的调谐率和更高的品质因子，进一步证明了该组合物的优点。
对比例4
在Merck专利201510482208.6中报道的实施例4，即由含氟NCS 液晶单体组成的配方及性能，对比实施例中测定特性如下所示：Δn： 589nm下双折射率各向异性；Tni：清亮点；K11：展曲弹性常数；K33：扭曲弹性常数；△ε：介电各向异性；γ1：旋转粘度。具体见表8。
表8对比例4配方及性能
比较表3和表8中数据可以看出：相较于对比例4，实施例12 在19GHz下的介电损耗降低65％，品质因子增大2.7倍。可见实施例12的组合物具有更低的介电损耗和更高的品质因子，进一步证明了该组合物的优点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
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