DE3871655T2

DE3871655T2 - Fluorenthaltende fluessigkristallzusammensetzung.

Info

Publication number: DE3871655T2
Application number: DE19883871655
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Kondo; Tetsuharu Okazaki; Akio Yamaguchi
Original assignee: Takasago Perfumery Industry Co
Current assignee: Takasago International Corp
Priority date: 1987-08-19
Filing date: 1988-08-19
Publication date: 1992-12-10
Anticipated expiration: 2008-08-20
Also published as: JPH0236154A; EP0304320A3; EP0304320B1; EP0304320A2; DE3871655D1

Description

Diese Erfindung betrifft eine ferroelektrische Flüssigkristallverbindung, welche eine elektro-optische Wirkung hat und deshalb besonders nützlich ist in einem großformatigen Anzeigeelement, welches ein sehr schnelles Ansprechvermögen haben muß.
Die meisten herkömmlicherweise in der Praxis verwendeten Flüssigkristalle sind vom nematischen Typ, insbesondere vom verdreht nematischen (twist nematic) (TN) Typ. Diese Flüssigkristalle sind hauptsächlich in Anzeigevorrichtungen mit einer kleinen Pixel-Anzahl, wie etwa denjenigen von Uhren, Armbanduhren und Taschenrechnern verwendet worden. Wenn diese Flüssigkristalle für eine Anzeigevorrichtung mit einer relativ großen Fläche verwendet werden, z.B. für eine, die 100 oder mehr Signalelektroden hat, würde der Kontrast verringert und der Gesichtsfeldwinkel eingeengt, was die Anzeigevorrichtung in der Praxis unbrauchbar macht.
Es sind zwei Verfahren zum Lösen des obigen Problems bekannt. Ein Verfahren umfaßt das Vergrößern des Verdrehungs-Winkels (twisted angle) (d.h. 90º) von TN-Flüssigkristallen auf 180 - 270º, um dadurch den Kontrast zu erhöhen. Namentlich betrifft dieses Verfahren die Entwicklung von überverdreht nematischem (supertwist nematic) (STN)-Flüssigkristallen. Ein anderes Verfahren umfaßt das Einführen eines Transistors oder einer Diode in jedes Pixel, um dadurch die Herabsetzung des Kontrasts zu verhindern. Namentlich betrifft dieses Verfahren die Entwicklung eines neuen Treibersystems (driving system), welches ein aktives Matrixsystem genannt wird.
Diese Verfahren haben es möglich gemacht, Flüssigkristallfernsehgeräte mit einer Rahmengröße von 2 bis 3 Zoll und einer Pixelzahl von 50.000 bis 80.000 auf den Markt zu bringen. Für solche Verwendungen ist weiterhin gefordert worden, eine Vorrichtung mit einer größeren Anzeigefläche zu entwickeln, z.B. eine flache Anzeige, die als Ersatz eines CRT verwendbar ist.
Der dielektrische Effekt eines nematischen Flüssigkristallelements, in dem nur die Anisotropie der dielektrischen Konstante als Triebkraft durch ein elektrisches Feld E verwendet wird, ist jedoch so niedrig, daß es schwierig ist, ein sehr schnelles Ansprechvermögen im msec-Bereich oder mehr zu erreichen. Deshalb sind die Anzeigekapazität, Ansprechvermögen und Anzeigeeigenschaften eines solchen Elements im wesentlichen beschränkt, trotz der kontinuierlichen Bemühungen, verschiedenen detaillierten Erfordernissen in Abhängigkeit vom Verwendungszweck zu genügen. Andererseits haben ferroelektrische Flüssigkristalle in letzter Zeit öffentliche Aufmerksamkeit gefunden und Erwartungen geweckt.
Als ferroelektrische Flüssigkristallverbindung synthetisierte R.B. Meyer et al. p-Decyloxybenzyliden-p'-amino-2-methylbutylcinnamat (DOBAMBC) erstmals 1975 (vgl. J. de Phys. Lett., 36, 69 (1975)). Sie fanden, daß dies ein Ferroelektrikum ist, das eine spontane Polarisation in einer chiralen smektischen C-Phase aufweist.
1980 berichtete N.A. Clark et al., daß DOBAMBC, welches eine ferroelektrische Flüssigkristallverbindung ist, eine Hochgeschwindigkeitsschaltereigenschaft in einer Größenordnung von msec oder weniger in einer dünnen Filmzelle aufweist und daß es Dipolstabilität hat (vgl. Appl. Phys. Lett., 36, 899 (1980)). Folglich hat diese Verbindung das öffentliche Interesse als epochemachendes Material für Anzeigeelementmaterialien auf sich gezogen. Die ferroelektrische Flüssigkristallverbindung ist durch ein sehr schnelles Ansprechvermögen und Gedächtniseigenschaften gekennzeichnet. Insbesondere wird ihr sehr schnelles Ansprechvermögen in einer Mikrosekunden-Größenordnung niemals bei anderen Flüssigkristallen beobachtet. In Anbetracht der molekularen Struktur dieser ferroelektrischen Flüssigkristallverbindungen würde deren Ferroelektrizität niemals beobachtet, wenn nicht die folgenden drei Anforderungen erfüllt sind und folglich eine spontane Polarisation auftritt. (1) Sie umfaßt ein Dipolmoment oder eine Dipolmomentkomponente, die vertikal zu der Hauptachse des Moleküls ist. (2) Das Molekül ist ein chirales Molekül mit einer optisch aktiven Gruppe. (3) Es ist in einer smektischen Phase mit einem Neigungswinkel. Die Triebkraft eines Elements in einem elektrischen Feld E wird durch die spontane Polarisation Ps (nC/cm²) dargestellt, während die Ansprechgeschwindigkeit wie folgt bestimmt wird.
τ = η/Ps.E
worin η eine Viskosität gegen eine Präzession bei einem konstanten Neigungswinkel bedeutet (vgl. M.A. Handschy, Appl. Phys. Lett., 41, 39 (1982)). Folglich ist es erforderlich, die spontane Polarisation zu erhöhen, um ein sehr schnelles Ansprechvermögen zu erreichen.
Es gibt eine Anzahl von Problemen, die in der praktischen Anwendung der elektro-optischen Effekte von ferroelektrischen Flüssigkristallen für verschiedene Elemente und Vorrichtungen gelöst werden müssen, z.B. Orientierungsverfahren, die Konstruktion von Zellen, die Massenproduktion von Zellen und Treibersystemen. Unter diesen Problemen ist das wichtigste, einen Flüssigkristall mit sehr schnellem Ansprechvermögen zu entwickeln, der erhöhte spontane Polarisation in einem weiten Temperaturbereich aufweist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung dieser Anforderung zu genügen.
Das permanente Dipolmoment senkrecht zu der Hauptachse eines Moleküls trägt zu der spontanen Polarisation bei. Die spontane Polarisation von Flüssigkristallen ist jedoch extrem klein, verglichen mit dem Fall eines Festkörpers und entspricht ungefähr 1/300 D des erwarteten Werts, wenn das C=O-Bindungsmoment vollständig orientiert ist. Man nimmt an, daß eine erhebliche Verminderung der spontanen Polarisation durch die Tatsache verursacht werden könnte, daß die Rotation des Moleküls keinen Einschränkungen unterliegt, wie im Fall eines Festkörpers, sondern erheblich frei ist, und daß eine wesentliche Orientierung des Dipols durch intramolekulare Bewegungen, wie etwa Rotation oder Vibration kompensiert wird, da der permanente Dipol und das asymmetrischen Kohlenstoffatom weit voneinander entfernt sind.
Deshalb kann die spontane Polarisation durch Plazieren des asymmetrischen Kohlenstoffatoms und des permanenten Dipols so nahe beieinander wie möglich oder durch das direkte Einführen eines Halogenatoms oder einer Bindung mit einer großen Polarisation in das asymmetrische Kohlenstoffatom vergrößert werden.
Unter diesen Umständen haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung ausgedehnte Untersuchungen über die optisch aktive Gruppen einschließenden molekularen Strukturen von Flüssigkristallverbindungen, die praktisch wirksame spontane Polarisation aufweisen, durchgeführt. Als Ergebnis ist gefunden worden, daß eine Verbindung der folgenden Formel (I) eine relativ große spontane Polarisation in einem weiten Bereich aufweist, und somit die vorliegende Erfindung bereitstellt.
Demgemäß stellt die vorliegende Erfindung eine Flüssigkristallverbindung der Formel (I):
zur Verfügung, worin R&sub1; eine Alkylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet; R&sub2; eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet; Y
-O-, - -O-, -O- -,
oder eine Einfachbindung bedeutet; m 1 oder 2 ist; n 2 oder 3 ist, wenn Y -O- oder
- -O-,
ist, oder n eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist, wenn Y
-O- -
oder eine Einfachbindung ist; und * ein asymmetrisches Kohlenstoffatom bedeutet, welche Ferroelektrizität hat und ein ausgezeichnetes, sehr schnelles Ansprechvermögen aufweist.
Nun werden allgemeine Verfahren zum Synthetisieren der Verbindungen der Formel (I) kurz beschrieben.

A. Verbindung (I), die eine Etherbindung einschließt

Eine Verbindung der Formel (I), worin Y eine Etherbindung, -O- bedeutet, kann auf die folgende Weise erhalten werden. Eine Hydroxylgruppe eines optisch aktiven Hydroxyfettsäureesters (II) wird mit einem Fluorierungsmittel fluoriert. Dann wird das erhaltene Produkt mit einem Reduktionsmittel reduziert, um einen Alkohol zu ergeben, der anschließend mit p-Toluolsulfonsäure behandelt wird, um ein Tosylat (IV) zu ergeben. Dann wird das Tosylat mit Hydrochinonbenzylether umgesetzt, um einen Ether (V) zu ergeben. Der erhaltene Ether wird bei atmosphärischem Druck hydriert, um ein Hydrochinonderivat (VI) zu ergeben. Das erhaltene Produkt (VI) wird mit einer Alkoxybiphenylcarbonsäure kondensiert, um das gewünschte Produkt (I) zu ergeben.

B. Verbindung (I), die eine Esterbindung einschließt

Eine Verbindung der Formel (I), worin Y eine Esterbindung,
- -O-
bedeutet, kann in der folgenden Weise erhalten werden. Ein optisch aktiver Fluoralkanol wird mit p-Acetoxybenzoylchlorid umgesetzt, um einen Ester zu ergeben. Dieser Ester wird mit Benzylamin deacetyliert und dann mit einer 4-substituierten Benzoesäure umgesetzt, um den gewünschten Ester zu ergeben.
Eine Verbindung der Formel (I), worin Y eine Esterbindung,
-O- -
bedeutet, kann in der folgenden Weise erhalten werden. Ein optisch aktives Fluoralkanoylchlorid wird mit p-Benzyloxyphenol umgesetzt, um einen Ester zu ergeben. Der erhaltene Ester wird bei Atmosphärendruck hydriert, um den Hydrochinonmonoester (VI) zu ergeben, welcher dann mit einer 4-substituierten Benzoesäure umgesetzt wird, um den gewünschten Ester zu ergeben.

C. Verbindung (I), die eine Einfachbindung einschließt

Eine Verbindung der Formel (I), worin Y eine Einfachbindung ist, kann in der folgenden Weise erhalten werden. Zuerst wird ein optisch aktives 4-Benzyloxyphenylhydroxyalkan (VII) mit einem Fluorierungsmittel fluoriert und dann bei Atmosphärendruck hydriert, um ein Hydroxyphenylfluoralkan (IX) zu ergeben. Dann wird das Alkan (IX) mit einer Alkoxybiphenylcarbonsäure kondensiert, um das gewünschte Produkt zu ergeben.
Typische Beispiele der Flüssigkristallverbindung der vorliegenden Erfindung, die durch die Formel (I) dargestellt werden, sind wie folgt:
Die Flüssigkristallverbindung der vorliegenden Erfindung kann mit einer bestehenden ferroelektrischen Flüssigkristallverbindung oder einer Sc-Phase-Verbindung, die keine Ferroelektrizität aufweist, verbunden werden, um dadurch den Temperaturbereich der Sc*-Phase zu vergrößern. So kann eine Flüssigkristallzusammensetzung erhalten werden, die praktisch verwendbar ist, z.B. in einem Anzeigenelement. Weiterhin kann die Verbindung der vorliegenden Erfindung, die wenig Flüssigkristalleigenschaften aufweist, mit einer Verbindung, die eine Sc- oder Sc*-Phase aufweist, in einer Menge von etwa 5 bis 20 % kombiniert werden, um dadurch eine ferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzung zu ergeben, die eine große spontane Polarisation aufweist.
Um die vorliegende Erfindung weiter zu erläutern, werden die folgenden Beispiele gegeben.

Beispiel 1

Synthese von (R)-4-(4"-decyloxybiphenyl-4'-carbonyloxy)phenyl-3-fluorbutylether (Verbindung Nr. 3):

12,0 g Methyl(R)-3-hydroxybutyrat und 43,0 g Hexafluorpropendiethylamin wurden zu 150 ml Dichlorethan gegeben und die Mischung wurde bei Raumtemperatur unter Rühren während 20 Stunden reagieren gelassen. Dann wurden 120 ml Wasser dazugegeben und die resultierende Mischung wurde einer Flüssigkeitstrennung unterzogen. Die organische Phase wurde getrocknet und bei vermindertem Druck destilliert und eine Fraktion von 75 bis 80ºC/122mmHg wurde gesammelt. Das so erhaltene Methyl-3-fluorbutyrat wurde mit Lithiumaluminiumhydrid in herkömmlicher Weise reduziert, um 5,23 g (R)-3-Fluorbutanol zu ergeben. 5,0 g dieses 3-Fluorbutanols wurden in 50 ml Pyridin gelöst und 8,84 g p-Toluolsulfonylchlorid wurden dazugegeben. Die erhaltene Mischung wurde bei Raumtemperatur 2 Stunden lang gerührt. Nach der Beendigung der Reaktion wurde die Reaktionsmischung zu 50 ml Eis/Wasser gegeben und mit n-Hexan extrahiert. Der Extrakt wurde durch Trocknen konzentriert und über eine Silikagelsäule mit der Verwendung von Chloroform als Elutionsmittel gereinigt. So wurden 10,09 g eines Tosylats erhalten.
4,4 g Hydrochinonmonobenzylether, 0,5 ml Wasser, 25 ml Ethanol und 1,45 g 85 %-iges Kaliumhydroxid wurden gemischt und refluxiert. 4,0 g des oben beschriebenen Tosylats wurden dazugegeben und die Mischung wurde weitere 2 Stunden lang refluxiert. Nach dem Abkühlen wurden 50 ml Wasser dazugegeben und die Mischung wurde mit Diethylether extrahiert. Der Extrakt wurde durch Trocknen konzentriert und über eine Silikagelsäule mit der Verwendung von Chloroform als Elutionsmittel gereinigt. So wurde 4,09 g (R)-p-Benzyloxyphenyl-3-fluorbutylether erhalten. Dieser Ether wurde mit 10 % Palladium-Kohlenstoff unter Atmosphärendruck hydriert, um 2,64 g (R)-Hydrochinonmono(3-fluorbutyl)ether zu ergeben.
1,0 g dieses (R)-Hydrochinonmono(3-fluorbutyl)ethers und 1,0 g 4'-Decyloxybiphenyl-4-carbonsäure wurden mit N,N'-Dicyclohexylcarbodiimid kondensiert und das erhaltene Produkt wurde einer Silikalgelsäulenchromatographie (Elutionsmittel Chloroform) unterworfen und aus Ethanol umkristallisiert, um 2,37 g (R)-4-(4"-Decyloxybiphenyl-4'-carbonyloxyphenyl-3-fluorbutylether zu ergeben (theoretische Ausbeute: 83,7 %).
Die Analysedaten dieser Verbindung waren wie folgt.
Spezifische Drehung [α]D²&sup5; = -11.55º
Ms: 520 (M&spplus;)
NMR: 0.89 (3H, t, J = 6.9 Hz), 1.28-1.40 (14H, m), 1.49 (3H, m), 1.81 (2H, m), 2.10 (2H, m), 4.01 (2H, t), 4.13 (2H, m), 4.95 (1H, m), 6.96 (2H, m), 7.02 (2H, m), 7.15 (2H, m), 7.60 (2H, m), 7.69 (2H, m) und 8.24 (2H, m).

Beispiel 2

Synthese von (R)-4-(4"-octyloxyphenyl-4'-carbonyloxy)phenyl-3-fluorheptylether (Verbindung Nr. 2):

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß das Methyl(R)-3-hydroxybutyrat durch 18 g Methyl(R)-3-hydroxyheptanoat und die 4'-Decyloxybiphenyl-4-carbonsäure durch 1,36 g 4-Octyloxybenzoesäure ersetzt wurde. So wurde 2,03 g (R)-4-(4"-Octyloxyphenyl-4'-carbonyloxy)phenyl-3-fluor heptylether erhalten (theoretische Ausbeute: 81,5 %).
Die Analysedaten dieser Verbindung waren wie folgt.
Spezifische Drehung [α]D²&sup5; = + 12,4º
Ms: 520 (M&spplus;)
NMR: 0.94 (6H, t, J = 7.0 Hz), 1.50 (14H, m), 1.83 (2H, m), 2.06 (2H, m), 4.05 (2H, m), 4.14 (2H, m), 4.75 (1H, m), 6.95 (4H, m), 7.12 (2H, m) und 8.14 (2H, m).

Beispiel 3

Synthese von (R)-4-(4"-decyloxybiphenyl-4'-carbonyloxy)benzoesäure-3-fluorheptylester (Verbindung Nr. 10):

13,4 g (R)-3-Fluorheptanol und 10 g Pyridin wurden in 60 ml Toluol gelöst. Zu der erhaltenen Lösung wurde eine Mischung von 19,7 g p-Acetoxybenzoesäurechlorid und 20 ml Toluol tropfenweise zugegeben und die resultierende Mischung wurde bei Raumtemperatur 20 Stunden lang gerührt. Nach der Zugabe von 60 ml Wasser wurde die Reaktionsmischung einer Flüssigkeitstrennung unterworfen und die organische Phase wurde durch Trocknen konzentriert. Anschließend wurde das getrocknete Material aus Methanol umkristallisiert, um 25,1 g (R)-p-Acetoxybenzoesäure-3-fluorheptylester zu ergeben.
25,1 g des so erhaltenen (R)-p-Acetoxybenzoesäure-3-fluorheptylesters und 9,1 g Benzylamin wurden in 120 ml Methanol gelöst und die Mischung wurde beim Sieden 2 Stunden lang reagieren gelassen. Nach der Entfernung des Methanols wurde der Rückstand in Wasser gegossen und mit Toluol extrahiert. Die organische Phase wurde mit Wasser gewaschen, durch Trocknen konzentriert und über eine Silikagelsäule mit der Verwendung von Chloroform als Elutionsmittel gereinigt. So wurden 16,8 g (R)-p-Hydroxybenzoesäure-3-fluorheptylester erhalten.
2,54 g des so erhaltenen (R)-p-Hydroxybenzoesäure-3-fluorheptylesthers und 3,54 g 4'-Decyloxybiphenyl-4-carbonsäure wurden mit N,N'-Dicyclohexylcarbodiimid kondensiert. Das erhaltene Produkt wurde einer Silikagelsäulenchromatographie (Elutionsmittel: Chloroform) unterworfen und aus Ethanol umkristallisiert, um 4,66 g (R-4-(4"-Decyloxybiphenyl-4'-carbonyloxy)-benzoesäure-3- fluorheptylester zu ergeben (theoretische Ausbeute: 79,0 %).
Die Analysedaten dieser Verbindung waren wie folgt.
Spezifische Drehung [α]D²&sup5; = + 12,0º
Ms: 590 (M&spplus;)
NMR: 0.97 (6H, t, J = 7.1 Hz), 1.54 (28H, m), 2.05 (2H, m), 4.01 (2H, m), 4.48 (2H, m), 4.72 (1H, m), 7.02 (2H, d, J = 8.8), 7.35 (2H, m), 7.60 (2H, d, J = 8.7), 7.71 (2H, d, J = 8.5), 8.13 (2H, m) und 8.24 (2H, d, J = 8.4).

Beispiel 4

Synthese von (R)-4-(4"-Decyloxyphenyl-4'-carbonyloxy)phenol-3-fluorheptanoat (Verbindung Nr. 14):

6,0 g 4-Benzyloxyphenol und 3,55 g Pyridin wurden in 40 ml Toluol gelöst und 10 ml einer Mischung aus (R)-3-Fluorheptansäurechlorid und Toluol wurden tropfenweise dazugegeben. Die resultierende Mischung wurde 20 Stunden lang bei Raumtemperatur gerührt. Nach der Zugabe von 50 ml Wasser wurde die Reaktionsmischung einer Flüssigkeitstrennung unterworfen und die organische Phase wurde durch Trocknen konzentriert. Anschließend wurde das getrocknete Material aus Methanol umkristallisiert, um 7,3 g (R)-p-Benzyloxyphenol-3-fluorheptanoat zu ergeben. 7,3 g dieses (R)-p-Benzyloxyphenol-3-fluorheptanoat wurden in 40 ml Methanol gelöst und 0,36 g 10 % Palladium-Kohlenstoff wurde dazugegeben. So wurde der Ester bei Atmosphärendruck hydriert, um 3,76 g Hydrochinonmono-3-fluorheptanoat zu ergeben.
1,0 g dieses Hydrochinonmono-3-fluorheptanoat und 1,15 g 4-Decyloxybenzoesäure wurden mit N,N'-Dicyclohexylcarbodiimid kondensiert und das erhaltene Produkt wurde einer Silikagelsäulenchromatographie (Elutionsmittel: Chloroform) unterworfen und aus Ethanol umkristallisiert. So wurden 1,56 g (R)-4-(4'-Decyloxyphenyl-4'-carbonyloxy)phenol-3-fluorheptanoat erhalten. (Theoretische Ausbeute: 75,5 %).
Die Analysedaten dieser Verbindung waren wie folgt.
Spezifische Drehung [α]D²&sup5; = -0,6º
Ms: 500 (M&spplus;)
NMR: 0.88 (3H, d, J = 7.1 Hz), 1.0 (3H, d, J = 7.1), 1.42 (18H, m), 1.82 (2H, m), 2.53 (2H, m), 4.02 (2H, m), 6.05 (1H, m), 6.96 (2H, m), 7.10 (2H, m), 7.21 (2H, m), 7.32 (2H, m) und 8.13 (2H, m).

Beispiel 5

Synthese von (R)-2-Fluorpropylphenyl-4'-dodecyloxybiphenyl-4-carboxylat (Verbindung Nr. 20):

2,4 g von durch asymmetrische Hydrierung erhaltenem 1-(4'-Benzyloxyphenyl)-2-hydroxypropan wurden in 20 ml Methylenchlorid gelöst. Die Lösung wurde bei 5 bis 10ºC gehalten und eine Mischung von 4,4 g Hexafluorpropen und 10 ml Methylenchlorid wurde tropfenweise dazugegeben. Die resultierende Mischung wurde 6 Stunden lang bei Raumtemperatur reagieren gelassen.
Dann wurde die Reaktionsmischung in Wasser gegossen, gerührt und dann stehengelassen. Dann wurde sie einer Flüssigkeitstrennung unterworfen und die organische Phase wurde mit Wasser gewaschen und durch Trocknen konzentriert, um ein Rohprodukt zu ergeben. Dieses Rohprodukt wurde einer Silikagelsäulenchromatographie (Elutionsmittel: Benzol) unterworfen, um 1,8 g 1-(4'-Benzyloxyphenyl)-2-fluorpropan (theoretische Ausbeute: 75 %) zu ergeben. Dieses Produkt wurde in 30 ml Methanol gelöst und dann durch Zugeben von 0,2 g 5 % Palladium-Kohlenstoff bei Atmosphärendruck hydriert. Dann wurde der Katalysator abfiltriert und das Filtrat wurde konzentriert, um 1,3 g 1-(4'-Hydroxyphenyl)-2-fluorpropan zu ergeben. (Theoretische Ausbeute: 83 %).
Anschließend wurden 3,3 g 4'-Dodecyloxybiphenyl-4-carbonsäure und 1,5 g 1-(4'-Hydroxyphenyl)-2-fluorpropan in 80 ml Methylenchlorid gelöst. Die erhaltene Mischung wurde bei 5 bis 10ºC gehalten und mit N,N'-Dicyclohexylcarbodiimid als Kondensiermittel 2 Stunden lang umgesetzt. Nach der Beendigung der Reaktion wurde die Mischung gefiltert und das Filtrat konzentriert. Das so erhaltene Rohprodukt wurde einer Silikagelsäulenchromatographie (Elutionsmittel: Chloroform) unterworfen und zweimal aus Ethanol umkristallisiert. So wurden 3,3 g des gewünschten (R)-2-Fluorpropylphenyl-4'-dodecyloxybiphenyl-4- carboxylats erhalten (theoretische Ausbeute: 63,7 %).
Die Analysedaten dieser Verbindung waren wie folgt.
Spezifische Drehung [α]D²&sup5; = + 6,0º
Ms: 518 (M&spplus;)
NMR: 0.89 (3H, t, J = 7.3 Hz), 1.32 (21H, m), 1.83 (2H, m), 2.94 (2H, m), 4.04 (2H, m), 4.90 (1H, m), 7.02 (2H, m), 7.18 (2H, m), 7.18 (2H, m), 7.60 (2H, m), 7.70 (2H, m) und 8.24 (2H, m).

Beispiel 6

Synthese von (R)-4-4"-Decyloxybiphenyl-4'-carbonyloxy)phenyl-3-fluorheptylether (Verbindung Nr. 4):

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß das Methyl(R)-3-hydroxybutyrat durch 18 g Methyl-(R)-3-hydroxyheptanoat ersetzt wurde, um 1,95 g (R)-4-(4"-Decyloxybiphenyl-4'-carbonyloxy)phenyl-3-fluor heptylether zu ergeben (theoretische Ausbeute: 80,5 %).
Die Analysedaten dieser Verbindung waren wie folgt.
Spezifische Drehung [α]D²&sup5; = -12,0º
Ms: 590 (M&spplus;)
NMR: 0.92 (6H, t, J = 7.2 Hz), 1.55 (22H, m), 2.06 (2H, m), 4.02 (2H, m), 4.48 (2H, m), 4.72 (1H, m), 7.03 (2H, m), 7.35 (2H, m), 7.60 (2H, m), 7.71 (2H, m), 8.13 (2H, m) und 8.23 (2H, m).

Beispiel 7

Die Flüssigkristalleigenschaften des (R)-4-(4"-decyloxybiphenyl-4'-carbonyloxy)phenyl-3-fluor butylethers (Verbindung Nr. 3), der in Beispiel 1 hergestellt wurde, wurden in der folgenden Weise untersucht. Eine auf einer Glasplatte befindliche transparente Elektrode wurde mit einem Polyimidharz überzogen und in eine bestimmte Richtung gerieben. Zwei Grundplatten wurden derart angeordnet, daß die Reiberichtungen zueinander parallel waren, und ein Abstandhalter wurde dazwischen eingefügt, um eine Flüssigkristallzelle von 3 µm Dicke zu ergeben.
Die Verbindung der vorliegenden Verbindung wurde in die Zelle eingegossen. Ein Rechteck-Wechselstrom (±20 V) wurde unter Verwendung eines Helium/Neonlasers und einer Fotomultiplierröhre angelegt und der elektro-optische Effekt des Flüssigkristalls beobachtet. Als Ergebnis wurden ein eindeutiger Kontrast und ein sehr schnelles Ansprechvermögen beobachtet, was nahelegte, daß dieses Material als Flüssigkristallanzeigeelement brauchbar war.
Andererseits wurde die Phasenübergangstemperatur dieser Verbindung bestimmt unter Verwendung eines Differentialabtastkalorimeters (differential scanning calorimeter) und eines Polarisationsmikroskops. Tabelle 1 zeigt die Phasenübergangstemperatur der Verbindung der vorliegenden Erfindung, worin S&sub1; eine nicht-identifizierte Flüssigkristallphase darstellt, während Tabelle 2 verschiedene Eigenschaften dieser zeigt.

Beispiele 8 bis 12

Die Phasenübergangstemperaturen und verschiedene Eigenschaften der Verbindungen Nr. 2, 10, 14, 11 und 4 gemäß der vorliegenden Erfindung wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 7 bestimmt. Die Tabelle 1 und 2 zeigen die Ergebnisse.

Beispiele 13 bis 16

Um eine Flüssigkristallzusammensetzung für eine Anzeigevorrichtung zu erhalten, die ein sehr schnelles Ansprechvermögen über einen weiten Temperaturbereich zeigt, wurde die Flüssigkristallverbindung der vorliegenden Erfindung mit anderen Flüssigkristallverbindungen gemischt und die Reaktionsfähigkeit der resultierenden Mischung als Anzeigeelement wurde bewertet. Die Bewertung wurde in der gleichen Weise durchgeführt wie in Beispiel 7. Die Tabellen 1 und 2 zeigen die Ergebnisse.
In Beispiel 13 umfaßte die Flüssigkristallzusammensetzung die folgenden Verbindungen. Namentlich war es eine Mischung der Verbindung Nr. 4 der vorliegenden Erfindung zusammen mit denjenigen, die durch JP-A-63-33351 offenbart wurden (der Ausdruck "JP-A", so wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf eine "veröffentlichte, ungeprüfte japanische Patentanmeldung"). Diese Mischung wird im folgenden Mischung Nr. 1 genannt. Verbindung Nr. 4
In Beispiel 14 umfaßte die Flüssigkristallzusammensetzung, die im folgenden Mischung Nr. 2 genannt wird, die folgenden Verbindungen. Verbindung Nr. 3
In Beispiel 15 umfaßte die Flüssigkristallzusammensetzung, die im folgenden Mischung Nr. 3 genannt wird, die folgenden Verbindungen. Verbindung Nr. 10
In Beispiel 16 umfaßte die Flüssigkristallzusammensetzung, die im folgenden Mischung Nr. 4 genannt wird, die folgenden Verbindungen. Verbindung Nr. 20 Tabelle 1 Phasenübergangstemperatur Beispiel Nr. Verbindung Nr. Phasenübergangstemperatur Mischung-Nr. 1 Tabelle 2 Eigenschaften Beispiel Nr. Temperatur (ºC) Spontane Polarisation (nC/cm²) Neigungswinkel (º) Reaktionsgeschwindigkeit (µ.sec)
Die Flüssigkristallverbindung der vorliegenden Erfindung, die ein sehr schnelles Ansprechvermögen beim Anzeigen eines Bildes und Ferroelektrizität in einem weiten Temperaturbereich aufweist, kann zukünftigen Anforderungen an großformatige Anzeigevorrichtungen mit hoher Dichte genügen.

Claims

1. Flüssigkristallverbindung der Formel (I):

worin R&sub1; eine Alkylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet; R&sub2; eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet; Y -O-, - -O-, -O- - oder eine Einfachbindung bedeutet; m 1 oder 2 ist; n 2 oder 3 ist, wenn Y -O- oder - -O- ist, oder n eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist, wenn Y -O- - oder eine Einfachbindung ist; und * ein asymmetrisches Kohlenstoffatom bedeutet.

2. Flüssigkristallverbindung nach Anspruch 1, worin die Verbindung durch die Formel

dargestellt wird, worin R&sub1; eine Alkylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet; R&sub2; eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet; m 1 oder 2 ist; n 2 oder 3 ist; und * ein asymmetrisches Kohlenstoffatom bedeutet.

3. Flüssigkristallverbindung nach Anspruch 1, worin die Verbindung durch die Formel

4. Flüssigkristallverbindung nach Anspruch 1, worin die Verbindung durch die Formel

dargestellt wird, worin R&sub1; eine Alkylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet; R&sub2; eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet; m 1 oder 2 ist; n eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist; und * ein asymmetrisches Kohlenstoffatom bedeutet.

5. Flüssigkristallverbindung nach Anspruch 1, worin die Verbindung durch die Formel

6. Flüssigkristallzusammensetzung, umfassend eine Flüssigkristallverbindung, dargestellt durch die Formel

worin R&sub1; eine Alkylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet; R&sub2; eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet: Y -O-, - -O-, -O- - oder eine Einfachbindung bedeutet; m 1 oder 2 ist; n 2 oder 3 ist, wenn Y -O- oder - -O- ist, oder n eine ganze Zahl von 1 bis 3, wenn Y -O- - oder eine Einfachbindung ist; und * ein asymmetrisches Kohlenstoffatom bedeutet, und eine verschiedene Art einer Flüssigkristallverbindung, die eine Sc-Phase aufweist.