LIQUID CRYSTAL COMPOSITION CONTAINING A PLEOCHROIC ANTHRAQUINONE DYE

Abstract: 1. A liquid crystal mixture comprising a pleochroic anthraquinone dye of the general formula : see diagramm : EP0048887,P3,F8 where R**1 , R**3 , R**4 , R**6 = H, OH, NH2 , NO2 and R**2 , R**5 = alkylphenyl, characterised in that either R**1 = OH, R**3 = R**6 = H, R**4 = H, OH, NH2 , NO2 or R**1 = R**4 = H, R**3 = OH, R**6 = H, OH, NH2 , NO2.

Description: Flüssigkristallgemisch mit einem pleochroitischen Anthrachinon-Farbstoff und Verfahren zur Herstellung eines solchen Farbstoffes EMI1.1 EMI1.2 <tb> <SEP> SJ <SEP> ;e <SEP> Erz <SEP> 6 <tb> t < <SEP> einXFlüssigkri stall mit einem Anthrachinon-Farbstoff gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Farbstoffe dieser Art zeichnen sich vor allem dadurch aus, dass sie sich in üblichen Flüssigkristall-Mischungen in relativ grossen Mengen lösen iassen, dabei einen hohen Ordnungsgrad erreichen und vergleichsweise (foto-)stabil sind. Die- derzeit verfügbaren Farbstoffe absorbieren nur in einem relativ schmalen Bereich des sichtbaren Frequenzspektrums. Man muss sie daher mit anderen Farbstoffen mischen, wenn man eine Schwarz/Weiss-Darstellung haben will oder auf einen maximalen Hell/Dunkel-Kontrast Wert legt. Die bisher entwickelten Unbunt-Mischungen sind noch nicht akzeptabel, und zwar vor allem deshalb, weil sie zu geringe Löslichkeitsgrenzen haben und nicht in allen Bestandteilen ausreichend stabil sind. Diese Schwierigkeiten hängen unter anderem damit zusammen, dass man noch zu viele Komponenten benötigt, um ein einige=assen farbenunabhängiges Absorptionsspektrum zu erzeugen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ### ### ## EMI1.3 von Anthrachnonderi- vaten eine Gruppe gelber Farbstoffe auszuwählen, die sich ohne sonderlichen Aufwand synthetisieren lassen, brauchbare Farbkontraste liefern und überdies zusammen mit einem blauen und einem roten Farbstoff ein unbuntes Gemisch mit guten Eigenschaften biiden können. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäss eine Flüssigkristall-Lösung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Flüssigkristalle mit besonders wertvollen Anthrachinon Farbstoffen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis -4. Die Ansprüche 5 bis 7 enthalten Flüssigkristall-Lösungen, in denen die erfindungsgemäss vorgesehenen Anthrachinone durch nur zwei weitere Farbstoffe zu einem unbunten Gemisch mit hohen Kontrastwerten ergänzt sind. In Anspruch 8 ist ein praktikables Verfahren zur Herstellung der geeignetsten Anthrachinon-Farbstoffe angegeben. Der Lösungsvorschlag soll nun anhand besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Dabei zeigen: Fig. 1 von einer gelben Flüssigkristall-Lösung die Ex tinktionsspektren für Licht, das parallel bzw. senkrecht zur Längsachse der parallel ausgerich teten Farbstoff-Moleküle polarisiert ist; Fig. 2 die Orte im Farbdreieck, die den Extinktionsspek tren der Fig. 1 entsprechen; Fig. 3 die Extinktionsspektren einer unbunten Flüssig kristall-Lösung; Fig. 4 die den Extinktionsspektren der Fig. 3 zugeord neten Orte im Farbdreieck; Fig. 5 die Extinktionsspektren einer weiteren unbunten Flüssigkristall-Lö sung und Fig. 6 die entsprechenden Lagen im Farbdreieck. Gelb-3eisciel 1 1,5-Didydroxy-2,6-di(4-pentoryphenyl)2nthrachinon EMI2.1 Synthese: 2,97 g (0,005 mol) 1,5-Diamino-4,8-dihydroxy-3,7-di (4- pentyloxyphenyl)anthrachinon EMI3.1 EMI3.2 werden in 40 ml Dimethylformamid gelöst und bei 40 C tropfenweise mit 6 ml Isoamylnitrit versetzt. Nach 1,5 h destilliert man das Lösungsmittel i.V. ab. Der Rückstand wird an Kieselgel chromatographiert und anschliessend aus Toluol umkristallisiert. Schmp.: 205 C 1H-NMR:(AsCl3) # = 1,0 (t, J-7Hz, 6H, CH2-CH3); 1,3-1,6 (m, 8H, -CH2-CH2-CH3); 1,7-1,9 (m, 4H, O-CH2-CH2-); 4,1 (t, J=7Hz, 4H, -O-CH2); 7,05 (d, J=8Hz, 4H, Ar-H); 7,67,8 (m, 8H, Ar-H); 13,2 (s, 2H, -OH). #max (CHCl3) = 453 nm S = 0,70 (in "ZLI 1132" der Fa. Merck) Die Figur 1 zeigt das Absorptionsverhalten dieses Farbstoffs. In dem Diagramm ist die Extinktion E, die Licht beim Durchtritt durch eine Flüssigkristallschicht erfährt, gegen die Wellenlänge X aufgetragen. Gemessen wurden die E-Werte einmal für den Fall, dass das auftref- fende Licht parallel zu den Längsachsen der einheitlich ausgerichteten Farbstoff-Moleküle schwingt (Kurve 1), und einmal für den Fall, dass das Licht eine Schwingungs- ebene senkrecht zur Vorzugsrichtung der Farbstoff-Mole- küle hat (Kurve 2). Die Messwerte wurden an einer 36 m dicken Schicht gewonnen, die aus der Flüssigkristall- Substanz "ZLI 1132" der Firma Merck mit einem Gehalt an 0,3 Gew. - % 1,5-Dihydroxy-2,6-di (4-pentoxyphenyl) anthra chinon-bestand und mit dem normierten Tageslicht "D 65" bestrahlt wurde. Figur 2 gibt Auskunft über den Farb-Eindruck, den die Flüssigkristall-Substanz in den beiden Extinktionszuständen beim Betrachter hinterlässt. Sie zeigt - in der üblichen Darstellungsweise mit rechtwinkligen Koordinaten - das sogenannte Farbdreieck. In diesem Koordinatensystem sind drei Punkte eingezeichnet: "xu" ist der Unbunt-Punkt, "xp" bezeichnet den aus der Kurve 1 berechneten Ort und "xc" entspricht der Kurve 2. Gelb-Beispiel 2 1,5-Dihydroxy-2,6-di (4-methoxyphenyl)anthrachinon EMI4.1 Synthese: analog Gelb-Beispiel 1 1H-NMR: (AsCl3) # = 3,85 (s, EH, -O-CH3); 7,05 (d, J=8Hz, 4H, Ar-H); 7,6-7,8 (m, 8H, Ar-H); 13,25 (s, 2H, -OH). #max(CHCl3) = 452 nm S = 0,74 (in "ZLI 1132" der Fa. Merck) Unbunt-Beispiel 1 1,5-Dihydroxy-2,6-di(4-pentoxyphenyl) anthrachinon ergibt mit 1,5-Diamino-4,8-dihydroxy-3,7-di (4-methoxyphenyl)an thrachinon EMI4.2 und mit 1,5 Diamino-6-(4-outylanenylimino-methyl)anthrachinon-2-car- baldehyd EMI4.3 EMI5.1 EMI5.2 nahezu völlig unbunte Mischungen, wenn man auf dle richtigen Mischungs verhältnisse achtet. Wird das Gemisch in nZL 1132" gelöst und rechnerisch - unter Beachtung der vorgegebenen Löslichkeitsgrenzen - durch Variation der Mischungsver hältnisse optimiert, dann erhält man eine Lösung, in der der gelbe Farbstoff mit 0,3 Gew.-%, der blaue mit 0,2 Gew.-% und der rote mit 0,1 Gew.-% vertreten sind. Die Figur 3 zeigt die für dieses Mischungsverhältnis berechneten Extinktionsspektren einer 72)um dicken Schicht. Diese Kurven korrespondieren mit den in Figur 4 eingezeichneten Punkten im Farbdreieck. Unbunt-Beisniel 2 Der rote Farbstoff aus dem Unbunt-Beispiel 1 ist durch den Azofarbstoff, der von der Firma BDH Chemicals Ltd. unter der Bezeichnung "D2" vertrieben wird, ersetzt. Optimiert man in gleicher Weise eine "ZLI 1132"-Lösung, so errechnet sich ein Gelb-Anteil von 0,2 Gew. -%, ein Blau Anteil ton 0,6 Gew.-% und ein Rot-Anteil von 0,2 Gew.-%. Die entsprechenden Extinktionskurven, die wiederum durch. Uberlagerung der drei Einzelspektren ermittelt wurden, sind in Figur 5 dargestellt. Figur 6 zeigt die zugehörigen Koordinaten im Farbdreieck. 6 Figuren 8 Patentansprüche

Claims: Patentansprüche 1. Flüssigkristallgemisch mit einem pleochroitischen Anthrachinon-Farbstoff der allgemeinen Formel EMI6.1 wobei R1, R3, R4, R6 = H, OH, OCH3, NH2, NO2, NHCH3, N(CH3)2 und R2, R5=Alkyloxyphenyl, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass entweder R1 = OH, R3 = R6 = H, R4 =H, OH, NH2, N02 oder R1 = R4 = H, R3 = OH, R6 = H, OH, NH2, NO2, 2. Flüssigkristallgemisch nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass gilt R1 = R4 = OH und EMI6.2 (O < n # 8). 3. Flüssigkristallgemisch nach Anspruch 2, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass gilt n = 1. 4. Flüssigkristallgemisch nach Anspruch 2, d a d u r c h g. e k e n n z e i c h n e t , dass gilt n = 5. 5. Flüssigkristallgemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t dass es ausserdem noch einen blauen und einen roten Farbstoff enthält, wobei die aus den drei Farbstoffen gebildete Mischung unbunt ist und vorzugsweise wenigstens einer der beiden zusätzlichen Farbstoffe ein Anthrachinon ist. 6. Flüssigkristallgemisch nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der blaue Farbstoff ein 1 ,5-Diamino-4,8-dihydroxy-3,7-di(4- methoxyphenyl)anthrachinon ist, dass der rote Farbstoff ein 1,5-Diamino-6-(4-butylphenylimino-methyl)anthrachi non-2-carbaldedyd ist und dass der dritte Farbstoff ein 1,5-Dihydroxy-2,6-di(4-penoxyphenyl)anthrachinon ist, wobei die drei Farbstoffe im Gewichtsverhältnis 1 : 0,3 - 0,7 : 1,3 - 1,8, insbesondere etwa 1 : 0,5 : 1,5, zueinander stehen. 7* Flüssigkristallgemisch nach Anspruch 5, d a -. d u r c h g e k e.n n z e i c h n e t , dass der blaue Farbstoff ein 1,5-Diamino-4,8-dihydroxy-3,7-di(4- methoxyphenyl)anthrachinon ist, dass der rote Farbstoff ein 4-Dimethylamino-4-phenylazo-azobenzol ist und dass der dritte Farbstoff ein 1,5-Dihydroxy-2,6-di(4-pentoxy- phenyl)anthrachinon ist, wobei die drei Farbstoffe im Gewichtsverhältnis 1 :-0,2 - 0,4 : 0,2 - 0,4, insbesondere etwa 1 : 0,33 : 0,33, zueinander stehen. 8. Verfahren zur Herstellung des Farbstoffs eines Flüssigkristallgemischs nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass man 1,5-Diamino-4,8dihydroxy-3,7-di (4- [CnH2n+1O ]-phenyl ) anthrachinon in Dimethylformamid löst, dann bei leicht erhöhten Temperaturen mit Isoamylnitrit versetzt, nach einiger Zeit das Lösungsmittel i.V. abdestilliert, anschliessend den Rückstand an Kieselgel chromatographiert und ihn schliess- llch aus Toluol umkristallisiert.

Inventors: HEPPKE, GERD, PROF., DR., KNIPPENBERG, BURKHARD, DIPL.-ING., MOLLER, ALEXANDER, DIPL.-CHEM., SCHEROWSKY, GUNTHER, DR., Möller, Alexander, Dipl.-Chem., Scherowsky, Günther, Dr.
Applicants: MERCK PATENT GESELLSCHAFT MIT BESCHRANKTER HAFTUNG
Application year: 1981
Main classification: C09K3
IPC codes: C09B1, C09K19, G02F1