DE69615275T2 - Optisch aktive Pyrimidin Derivate und antiferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzungen die sie enthalten - Google Patents

Optisch aktive Pyrimidin Derivate und antiferroelektrische Flüssigkristallzusammensetzungen die sie enthalten

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Description

  • Diese Erfindung bezieht sich auf eine neue, optisch aktive Verbindung, die als Flüssigkristallmaterial zur Verwendung in elektrooptischen Flüssigkristall-Vorrichtungen brauchbar ist. Sie bezieht sich auch auf eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung, welche diese Verbindung enthält.
  • Flüssigkristall-Anzeigeeinheiten sind in verschiedenen Produkten, einschließlich Uhren und elektronischen Rechnern, verwendet worden, da sie dünn und leicht sind und weniger elektrische Energie verbrauchen. Das verdrehte, nematische (TN) Anzeigesystem unter Verwendung nematischer Flüssigkristalle ist derzeit in gewöhnlich verwendeten Flüssigkristall-Anzeigeeinheiten übernommen. Unter Steuerungssystemen für Flüssigkristall- Anzeigeeinheiten ist das einfache Matrixsystem, wobei die Flüssigkristall-Anzeigeeinheit nur durch Elektroden gesteuert wird, die auf oberen und unteren Trägern angeordnet sind, unter den Gesichtspunkten von Produktivität und Kosten das Geeignetste. Die nematischen Flüssigkristalle haben jedoch eine langsame Ansprechzeit und ergeben eine Verringerung des Kontrasts bei einem Anstieg der Anzeigedichte, was es schwierig macht, eine Anzeige mit hoher Dichte damit zu konstruieren. Demgemäß ist in den Anzeigen von Computern usw. ein sehr teueres Steuerungssystem, genannt das aktive Matrixsystem, worin jedes Bildelement mit einem dünnen Filmtransistor (TFT) versehen ist, verwendet worden. Die Herstellung dieser Anzeigen erfordert viele Stufen und ist somit sehr teuer. Daher sind Versuche gemacht worden, ihre Herstellungskosten herabzusetzen.
  • Andererseits haben Meyer et al. 2-Methylbutyl-4-(n-decyloxybenzylidenamino)cinnamat mit einer ferroelektrischen Flüssigkristallphase (Sc*-Phase) [R. B. Meyer et al., J. Phys. (France), 36 L69 (1975)] synthetisiert. Weiter schlugen Clark et al. eine oberflächenstabilisierte, ferroelektrische Flüssigkristalleinheit vor [N. A. Clark et al., Appl. Phys. Lett., 36, 899 (1980)]. Unter diesen Umständen wird erwartet, dass eine Flüssigkristall-Anzeigeeinheit mit einer schnellen Schaltzeit und einer ausgezeichneten Bistabilität hergestellt wird. So sind bis jetzt eine Anzahl von ferroelektrischen Flüssigkristall-Materialien synthetisiert und vorgeschlagen worden.
  • Der Ausrichtungszustand ist jedoch komplizierter als erwartet. So neigt die Richtung von Flüssigkristallmolekülen in einer Schicht dazu, verdreht zu werden, was es unmöglich macht, ein hohes Kontrastverhältnis zu erhalten. Darüber hinaus wurde erwartet, dass die Schicht senkrecht zu den oberen und unteren Trägern stand (d. h. eine Bücherbrettstruktur). In der Praxis ist die Schicht jedoch gefaltet (d. h., eine Chevron-Struktur), und als Ergebnis treten Zickzackfehler auf, welche ebenfalls das Kontrastverhältnis verringern. Weiterhin tritt ein anderes Problem der spontanen Polarisation auf, die charakteristisch ist für ferroelektrische Flüssigkristalle. Es ist nämlich festgestellt worden, dass, wenn ein Memory-Zustand für eine lange Zeitdauer aufrecht erhalten wird, eine Inversion selbst unter der Anwendung eines umgekehrten elektrischen Feldes kaum eintritt (dieses Phänomen wird nachstehend als "Phantomeffekt" bezeichnet), was den Kontrast verringert.
  • Kürzlich ist die Existenz einer Flüssigkristallphase berichtet worden, durch welche diese mit ferroelektrischen Flüssigkristallen verbundenen Probleme gelöst werden könnten. Diese Flüssigkristallphase ist eine antiferroelektrische Flüssigkristallphase [ScA*-Phase] mit einem dritten stabilen Zustand zusätzlich zu den zwei stabilen Zuständen (Bistabilität) der ferroelektrischen Flüssigkristallphase. In diesem dritten stabilen Zustand ist die molekulare Neigungsrichtung zwischen zwei benachbarten Schichten umgekehrt, und so wird die spontane Polarisation ausgeschaltet. Obwohl diese ScA*-Phase auf der unteren Temperaturseite der Sc*-Phase auftritt, ist die Schaltzeit dieser ScA*-Phase fast vergleichbar mit derjenigen der Sc*-Phase. Darüber hinaus kann die Chevron-Struktur durch die Änderung eines angelegten elektrischen Feldes in die Bücherbrett-Struktur umgeschaltet werden. In der ScA*- Phase kann daher die Bücherbrett-Struktur durch Anlegen eines geeigneten elektrischen Feldes leicht hergestellt werden, und somit können Fehler ausgeschaltet werden. Weiter sind Polarisatoren und Analysatoren in einer solchen Weise vorgesehen, dass der dritte Zustand (d. h., der stabile Zustand unter dem Anlegen von keiner Spannung) dunkel gemacht wird, und die beiden ferroelektrischen Zustände werden durch Anlegen eines elektrischen Wechselfeldes jeweils ineinander umgeschaltet. Demgemäß tritt in diesem Fall kein solcher Phantom-Effekt auf, wie er in ferroelektrischen Flüssigkristalleinheiten beobachtet wird.
  • Darüber hinaus wird eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase ebenfalls in der smektischen I-Phase entsprechend einer geneigten smektischen B-Phase beobachtet; und da die Phase von hoher Ordnung ist, hat sie eine niedrige Ansprechgeschwindigkeit. So kann die ScA*-Phase mit einer niedrigen Viskosität allein auf eine Anzeige mit hohem Kontrast anwendbar sein. Eine antiferroelektrische Flüssigkristalleinheit unter Verwendung dieser ScA*-Phase macht einfache Matrix-Steuerung bei niedrigen Kosten und einer hohen Produktivität möglich. Es wird berichtet, dass dadurch eine Anzeigeeinheit mit einem hohen Kontrastverhältnis leicht erreicht werden kann.
  • Die antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase wurde zum ersten Mal festgestellt in [4-(1-Methylheptyloxycarbonyi)phenyl-4'-octyloxybiphenyl-4-carboxylat] (nachstehend einfach als MHPOBC bezeichnet), wiedergegeben durch die folgende chemische Formel [Chandani et al., Jpn. J. Appl. Phys. 27, L729 (1998)]:
  • Später wurde klargestellt, dass die ScA*-Phase ebenfalls auftrat, wenn die 1-Methylheptylgruppe in der chiralen Stelle durch eine 1-Trifluormethylheptylgruppe ersetzt wurde. Die Verbindung, welche durch Einführen dieser 1-Trifluormethylheptylgruppe hergestellt wird, weist die antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase in einem relativ stabilen Zustand auf. Demgemäß ist bis jetzt von vielen Derivaten davon berichtet worden, dass sie die ScA*- Phase aufweisen.
  • Im Stand der Technik werden eine chirale, nematische Flüssigkristall-Zusammensetzung oder eine ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung durch Zugabe einer optisch aktiven Verbindung zu einer nematischen Flüssigkristall-Zusammensetzung bzw. einer smektischen C-Flüssigkristall-Zusammensetzung, frei von jeder optisch aktiven Verbindung, erhalten. Im Falle einer antiferroelektrischen Flüssigkristall-Zusammensetzung sind andererseits wenige Verbindungen gefunden worden, die frei sind von jeder optisch aktiven Gruppe und die die gleiche Schichtstruktur haben wie die der antiferroelektrischen Flüssigkristall-Phasen. Demgemäß wird eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung erhalten durch den Aufbau einer Zusammensetzung einer Verbindung, die eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase aufweist, und die Zugabe einer smektischen C-Flüssigkristall-Verbindung hierzu in einer solchen Weise, dass ihre Schichtstruktur nicht aufgebrochen wird [im Allgemeinen in einer Menge von 30 bis 40% (bezogen auf das Gewicht, dasselbe gilt nachstehend)].
  • Es sind jedoch wenige Flüssigkristall-Verbindungen mit zwei Ringen aufgefunden worden, die eine antiferroelektrische Phase haben. Das heißt, es ist keine solche Verbindung - abgesehen von dem durch die folgende chemische Formel wiedergegebenen Cinnamatderivat - bekannt, soweit die Erfinder der vorliegenden Anmeldung wissen [Proceedings of 18th Liquid Crystal Conference in Niigata, Japan, (1992) 3B419]:-
  • Eine Verbindung, die formell in der allgemeinen Formel (I) der optisch aktiven Verbindung der vorliegenden Erfindung (wie nachstehend beschrieben wird) enthalten ist, wird in JP-A- 3-12476 (der Begriff "JP-A", wie hierin verwendet, bedeutet eine "ungeprüfte, veröffentlichte japanische Patentanmeldung") beschrieben. So beschreibt das letztere Dokument ein Phenylpyrimidinderivat, das durch die folgende allgemeine Formel (II) wiedergegeben wird:
  • worin R&sup5; und R&sup6; jeweils eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, und gegebenenfalls substituiert, bedeuten, mit der Maßgabe, dass wenigstens eines von ihnen optisch aktiv ist; X¹ bedeutet -O-, -OC(=O)-, -C(=O)O- oder -OC(=O)O-; und X² bedeutet eine Einfachbindung, -O-, -OC(=O)-, -C(=O)O- oder -OC(=O)O-.
  • Die in der vorstehend genannten Patentveröffentlichung beschriebene Flüssigkristall-Verbindung der allgemeinen Formel (II) ist jedoch keine antiferroelektrische Flüssigkristall-Verbindung, sondern eine Verbindung, welche in einer ferroelektrischen, chiralen, smektischen Flüssigkristall-Zusammensetzung verwendet wird.
  • Ferner beschreibt JP-A-4-213387 ein Phenylpyrimidinderivat, das durch die folgende allgemeine Formel (III) wiedergegeben wird:
  • worin R&sup7; und R&sup8; jeweils eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, und gegebenenfalls durch eine Alkoxygruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen substituiert, bedeuten, mit der Maßgabe, dass R&sup7; und R&sup8; beide optisch inaktiv sind; und Z¹ bedeutet eine Einfachbindung, O-O, -OC(=O)-, -C(=O)O- oder -OC(=O)O-.
  • Dieses Derivat ist jedoch wiederum keine antiferroelektrische Flüssigkristall-Verbindung, sondern eine Verbindung, welche eine smektische C-Phase aufweist, und die in einer ferroelektrischen Flüssigkristalleinheit zu verwenden ist, ähnlich zu der vorstehend beschriebenen.
  • Wenn die 1-Methylheptylgruppe in der chiralen Stelle des vorstehend genannten MHPOBC nur durch eine 1-Methylhexylgruppe ersetzt wird, erscheint die ferroelektrische Flüssigkristall-Phase, ohne dass die ScA*-Phase auftritt. Wenn eine 2-Methylalkylgruppe verwendet wird, erscheint die ferroelektrische Phase allein, aber zusätzlich wird keine ScA*-Phase beobachtet. Das heißt, es ist sehr schwierig, die chirale Stelle strukturell zu modifizieren: obwohl eine molekulare Modifikation der chiralen Stelle möglich ist, wird eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase kaum erreicht.
  • Es sind allgemein verschiedene Verbindungen synthetisiert worden, die in der Flüssigkristall-Kernseite, insbesondere der Ringstruktur modifiziert sind. Ähnlich zu den herkömmlichen nematischen Flüssigkristallen sollten antiferroelektrische Flüssigkristalle verschiedene Erfordernisse für die praktische Verwendung erfüllen. Diese Erfordernisse können durch die Verwendung einer einzigen Verbindung oder einer Gruppe von analogen Verbindungen, wie vorstehend beschrieben, kaum erfüllt werden. Es ist nämlich erforderlich, eine Anzahl von Verbindungen zu verwenden, die sich in ihren Eigenschaften unterscheiden.
  • Das vorstehend genannte Cinnamatderivat, welches die einzige Verbindung ist, die als antiferroelektrische Flüssigkristalle mit zwei Ringen bekannt ist, kann aufgrund ihrer geringen Stabilität im Licht nicht zu einer Flüssigkristall-Zusammensetzung zugesetzt werden, die in einer Flüssigkristall-Anzeige zu verwenden ist. Demgemäß sind - soweit den Erfindern bekannt ist - chemisch und optisch stabile antiferroelektrische Flüssigkristall-Verbindungen mit zwei Ringen niemals berichtet worden. Um jedoch eine Flüssigkristall-Zusammensetzung mit einer niedrigeren Viskosität und einem breiteren Temperaturbereich zu erhalten, ist es notwendig, eine Verbindung mit zwei Ringen zu der Zusammensetzung zuzusetzen.
  • Im Hinblick auf das Vorstehende ist ein Verfahren vorgeschlagen worden, eine Flüssigkristall-Verbindung mit zwei Ringen, die eine smektische C-Phase aufweist, in welcher das Flüssigkristallmolekül in der Schicht wie in der antiferroelektrischen Flüssigkristall-Phase geneigt ist, zu einer antiferroelektrischen Flüssigkristall-Zusammensetzung zuzusetzen, um den Temperaturbereich und die Viskosität zu verbessern. In diesem Fall verschwindet die antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase jedoch, wenn nicht eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Verbindung mit drei Ringen mit einer höheren Viskosität (wie MHPOBC) zu der Zusammensetzung in einer Menge von 60% oder mehr zugesetzt wird. Demgemäß ist es selbst bei diesem Verfahren schwierig gewesen, die erwünschten Wirkungen zu erhalten, d. h., eine Verbreiterung des Temperaturbereichs, eine Erniedrigung der Viskosität usw.
  • Unter diesen Umständen war es dringend erforderlich, eine Verbindung mit zwei Ringen zu entwickeln, welche eine Flüssigkristall-Verbindung ist, die chemisch und optisch stabile antiferroelektrische Eigenschaften aufweist und fähig ist, die antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase aufrechtzuerhalten, selbst wenn sie in einer großen Menge zu einer Zusammensetzung davon zugesetzt wird.
  • Demgemäß hat die vorliegende Erfindung das Ziel, eine neue, optisch aktive Verbindung, welche eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase aufweist oder mit bekannten Verbindungen, die eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase aufweisen, in hohem Maße mischbar ist, wodurch sie befähigt wird, den Temperaturbereich der antiferroelektrischen Phase zu verbreitern, und eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung bereit zu stellen, welche diese optisch aktive Verbindung enthält.
  • Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben ausgedehnte Untersuchungen an optisch aktiven Verbindungen durchgeführt, die mit bekannten Verbindungen, welche eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase aufweisen, und welche somit zur Verbreiterung des Temperaturbereichs der antiferroelektrischen Phase befähigt sind, in hohem Maße mischbar sind.
  • Im Verlauf dieser Untersuchungen ist klargestellt worden, dass die in der vorstehend genannten JP-A-3-12476 beschriebene Verbindung, von welcher bekannt ist, dass sie eine ferroelektrische, chirale, smektische C-Phase oder nur eine smektische C-Phase aufweist, nicht als eine Verbindung verwendbar ist, die zum Erreichen einer stabilen, antiferroelektrischen Flüssigkristall-Phase befähigt ist, wenn sie zu einer antiferroelektrischen Flüssigkristall-Verbindung oder einer antiferroelektrischen Flüssigkristall-Zusammensetzung in einem Verhältnis von 40% oder darüber zugesetzt wird. Wenn diese Verbindung zu einer antiferroelektrischen Flüssigkristall-Verbindung oder einer Zusammensetzung davon in einem Verhältnis von 40% oder darüber zugesetzt wird, wird die erhaltene Mischung nämlich eine Flüssigkristall-Zusammensetzung mit smektischer A-Phase oder eine ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung, wie in den Vergleichsbeispielen beschrieben. Dies ist anscheinend der Fall, da die ferroelektrische Flüssigkristall-Phase sich von der antiferroelektrischen Flüssigkristall-Phase in der Schichtstruktur unterscheidet. Wenn ferroelektrische Flüssigkristalle oder eine optisch inaktive, smektische C-Flüssigkristall-Verbindung in einem Verhältnis von 40% oder darüber zu einer Verbindung zugesetzt werden, die eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase aufweist, kommt daher die Schichtstruktur der antiferroelektrischen Flüssigkristall-Phase in Unordnung.
  • Was die in JP-A-4-213387 beschriebene Verbindung betrifft, so erwähnt dieses Patentdokument nichts über ihre Phasenfolge, Phasenübergangstemperatur usw. Diese Verbindung, welche optisch inaktiv ist, wie in den Patentansprüchen beschrieben, ist eine Verbindung, die in einer ferroelektrischen Flüssigkristalleinheit zu verwenden ist und somit anscheinend eine smektische C-Phase aufweist. Demgemäß wird angenommen, dass diese Verbindung ebenfalls nicht als eine Verbindung verwendbar ist, die zum Erreichen einer stabilen, antiferroelektrischen Flüssigkristall-Phase befähigt ist, wenn sie in einem Verhältnis von 40% oder darüber zu einer antiferroelektrischen Flüssigkristall-Verbindung oder einer antiferroelektrischen Flüssigkristall-Zusammensetzung zugesetzt wird.
  • Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben so die folgende Verbindung synthetisiert, welche die einzige in der detaillierten Beschreibung des vorstehend genannten Patentdokuments konkret beschriebene Verbindung ist:
  • und ihren Phasenübergang untersucht (Vergleichsbeispiel 7). Als Ergebnis hat sich gezeigt, dass diese Verbindung nematische und smektische C-Phasen, aber keine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase aufweist. Es ist ebenfalls festgestellt worden, dass, wenn diese Verbindung in einer Menge von 49,3 Gew.-% zu einer bekannten Verbindung zugesetzt wird, die eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase aufweist, die erhaltene Mischung eine Flüssigkristall-Zusammensetzung ist, die nur eine smektische A-Phase aufweist.
  • Auf der Basis dieser Diskussion haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung ausgedehnte und detaillierte Untersuchungen an bicyclischen Verbindungen durchgeführt, die eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase zeigen. Während diesen Untersuchungen haben sie erfolgreich festgestellt, dass die Verbindung der vorliegenden Erfindung, welche durch die allgemeine Formel (I) wiedergegeben wird, wie sie nachstehend gezeigt wird, welche ein optisch aktives 2-Methylalkansäurederivat mit einer Alkylkette von einer in einen bestimmten Bereich fallenden Länge und mit einer Carbonatbindung ist, eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase aufweisen oder nicht aufweisen kann, in hohem Maße mit bekannten Verbindungen mischbar ist, die eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase aufweisen, und beim Mischen eine stabile, antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase zeigt, wodurch der Temperaturbereich der antiferroelektrischen Phase insbesondere zu der niedrigeren Temperaturseite hin verbreitert wird. Sie haben weiterhin festgestellt, dass die durch die allgemeine Formel (I) wiedergegebene Verbindung eine monotrope, antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase oder keine Flüssigkristall-Phase aufweist, wenn sie allein verwendet wird, jedoch eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung ergibt, wenn sie in einem Verhältnis von 60% oder darüber zu einer antiferroelektrischen Flüssigkristall- Verbindung oder einer optisch inaktiven, smektischen C-Flüssigkristall-Verbindung zugesetzt wird. Die vorliegende Erfindung ist auf der Grundlage dieser Feststellungen fertig gestellt worden, d. h., die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben festgestellt, dass die durch die allgemeine Formel (I) wiedergegebene Verbindung eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase im Bereich ihrer Kristallisationstemperatur (im Verlauf der Erniedrigung der Temperatur) oder darunter aufweisen oder nicht aufweisen kann.
  • Demgemäß stellt die vorliegende Erfindung eine optisch aktive Verbindung, die durch die folgende allgemeine Formel (I) wiedergegeben wird:
  • worin R¹ eine Alkylgruppe mit 6 bis 16 Kohlenstoffatomen bedeutet; R² eine geradkettige Alkylgruppe mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen oder eine verzweigte Alkylgruppe mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeutet; und * ein asymmetrisches Kohlenstoffatom bedeutet; und
  • eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung bereit, welche wenigstens eine optisch aktive Verbindung enthält, die durch die vorstehende allgemeine Formel (I) wiedergegeben wird.
  • In der durch die allgemeine Formel (I) wiedergegebenen Verbindung der vorliegenden Erfindung, die durch das vorstehend genannte Carbonat, optisch aktive 2-Methylalkanat, die Richtung des Phenylpyrimidinrings usw. spezifiziert ist, kann die Alkylgruppe R¹ entweder eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe sein. Eine geradkettige Alkylgruppe ist jedoch bevorzugt, und eine Alkylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen ist noch bevorzugter hierfür. Die Alkylgruppe R² kann entweder eine geradkettige Alkylgruppe mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen oder eine verzweigte Alkylgruppe mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen sein. In jedem Fall ist die Alkylgruppe mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen in der linearen Kette bevorzugt unter dem Gesichtspunkt der Stabilität der antiferroelektrischen Flüssigkristall-Phase, des Schmelzpunkts und der Viskosität.
  • Bevorzugte Beispiele der durch die allgemeine Formel (I) wiedergegebenen Verbindungen der vorliegenden Erfindung umfassen die folgenden:
  • In diesen Verbindungen bedeutet R¹ eine Alkylgruppe mit 6 bis 16 Kohlenstoffatomen. Obwohl R' verzweigt sein kann, ist eine geradkettige Alkylgruppe hierfür bevorzugt.
  • Die durch die allgemeine Formel (I) wiedergegebene Flüssigkristall-Verbindung der vorliegenden Erfindung kann z. B. in der folgenden Weise synthetisiert werden. Es wird nämlich eine optisch aktive 2-Methylalkansäure, hergestellt wie nachstehend beschrieben, in ein Carbonsäurehalogenid nach einem herkömmlichen Verfahren umgewandelt. Dieses Produkt wird dann mit dem folgenden Phenolderivat (IV), welches nach einem herkömmlichen Verfahren synthetisiert worden ist, in Gegenwart von Pyridin umgesetzt, wodurch die Zielverbindung erhalten wird:
  • Die optisch aktive 2-Methylalkansäure, wie vorstehend beschrieben, kann z. B. erhalten werden durch asymmetrisches Hydrieren der entsprechenden 2-Methyl-2-Alkensäure oder optisches Auflösen einer racemischen 2-Methylalkansäure oder eines Derivats davon unter Verwendung von Lipase.
  • Das vorstehend genannte Phenolderivat (IV) kann z. B. durch das folgende Synthese-Verfahren erhalten werden, worin Bz eine Benzylgruppe bedeutet.
  • Das heißt, die Synthese zu 2-(4-Benzyloxyphenyl)-5-hydroxypyrimidin kann in herkömmlicher Weise durchgeführt werden, wie z. B. in US-A-5,290,477 beschrieben. Das so erhaltene 5-Hydroxypyrimidinderivat wird mit einem Alkylchlorformiat in Gegenwart von Pyridin umgesetzt, um hierdurch ein Carbonatderivat zu ergeben. Das erhaltene Produkt wird dann unter Verwendung von Palladium/Kohlenstoff unter Atmosphärendruck hydriert, um die Benzylgruppe abzuspalten. Auf diese Weise kann das Phenolderivat (IV) erhalten werden.
  • Zahlreiche Verbindungen der vorliegenden Erfindung, die durch die allgemeine Formel (I) wiedergegeben werden, weisen selbst eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase auf. Obwohl einige dieser Verbindungen keine Flüssigkristall-Phase zeigen, sind sie in hohem Maße mischbar mit bekannten antiferroelektrischen Flüssigkristall-Verbindungen. Daher können antiferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzungen in einfacher Weise durch Vermischen der Verbindung (I) mit den bekannten Verbindungen erhalten werden. Bevorzugte Beispiele von solchen antiferroelektrischen Flüssigkristall-Verbindungen umfassen solche, die durch die folgenden allgemeinen Formeln wiedergegeben werden:
  • In diesen Formeln bedeuten n und m jeweils eine ganze Zahl von 1 oder 2, mit der Maßgabe, dass n + m = 3 ist, l bedeutet 0 oder 1, und R&sup9; und R¹&sup0; bedeuten jeweils eine geradkettige Alkylgruppe.
  • Die durch die allgemeine Formel (I) wiedergegebene Verbindung der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls in hohem Maße mit bekannten Verbindungen mischbar, die eine smektische C-Phase oder eine chirale smektische C-Phase (z. B. Phenylpyrimidin, Phenylbenzoat) aufweisen. Es ist daher möglich, antiferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzungen zu erhalten durch Vermischen der Verbindung (I) mit Verbindungen, die eine smektische C-Phase oder eine chirale smektische C-Phase aufweisen, in einem solchen Bereich, dass das Aufrechterhalten der Schichtstruktur der antiferroelektrischen Flüssigkristall-Phase möglich ist.
  • Wenn eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung durch Vermischen der optisch aktiven Verbindung der vorliegenden Erfindung mit einer bekannten antiferroelektrischen Flüssigkristall-Verbindung hergestellt wird, ist es bevorzugt, die Verbindung der vorliegenden Erfindung in einer Menge von 1 bis 60 Gew.-%, noch bevorzugter von 20 bis 60 Gew.-%, zuzusetzen. Wenn die so erhaltene antiferroelektrische Flüssigkristall- Zusammensetzung weiter mit einer ferroelektrischen Flüssigkristall-Verbindung oder einer optisch inaktiven, smektischen C-Flüssigkristall-Verbindung vermischt wird, um dadurch eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung zu ergeben, ist es wichtig, dass die ferroelektrische Flüssigkristall-Verbindung oder die optisch inaktive, smektische C-Flüssigkristall-Verbindung in einer Menge von nicht mehr als 40 Gew.-%, bezogen auf die antiferroelektrische Mischung der Flüssigkristall-Zusammensetzung, verwendet wird.
  • Wenn die Verbindung der vorliegenden Erfindung mit einer ferroelektrischen Flüssigkristall- Verbindung vermischt wird, um dadurch eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung zu ergeben, ist es wichtig, dass die erhaltene Zusammensetzung wenigstens 60 Gew.-% der Verbindung der vorliegenden Erfindung enthält.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist die Verbindung der vorliegenden Erfindung in hohem Maße mischbar mit herkömmlichen, bekannten Verbindungen, die eine in hohem Maße stabile antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase zeigen und daher den Temperaturbereich der antiferroelektrischen Phase verbreitern können. Somit ist die Verbindung der vorliegenden Erfindung sehr gut als ein Material brauchbar, das in einer elektrooptischen Einheit in Verbindung mit antiferroelektrischen Flüssigkristallen zu verwenden ist.
  • Um die vorliegende Erfindung im Einzelnen weiter zu erläutern, werden die folgenden Beispiele vorgelegt.
  • In diesen Beispielen wurden die Phasenübergangspunkte durch Beobachtung unter einem Polarisationsmikroskop und Messung unter Verwendung eines Differentialabtastkalorimeters (DSC) bestimmt. Eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase wurde durch eine sog. Mischbarkeitsprüfung und ein Kontaktverfahren identifiziert. In diesen Beispielen beziehen sich sämtliche Prozentangaben auf das Gewicht, ausgenommen jene, welche Ausbeuten wiedergeben.
    • BEISPIEL 1 Synthese von 2-(4-(S)-2-Methyloctanoyloxyphenyl)-5-decyloxycarbonyloxy-1,3-pyrimidin: (1) Synthese von 2-(4-Benzyloxyphenyl)-5-decyloxycarbonyloxy-1,3-pyrimidin:
  • Einem Dreihalskolben (200 ml) wurden unter einem Stickstoffgasstrom 4,2 g (12,0 mmol) 2-(4-Benzyloxyphenyl)-5-hydroxy-1,3-pyrimidin, 1,64 g (20,8 mmol) Pyridin und 70 ml Dichlormethan zugesetzt. Dann wurden 3,44 g (15,6 mmol) Decylchlorformiat bei 0ºC eingetropft. Nach vollständiger Zugabe wurde die erhaltene Mischung 17 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Nach der Vervollständigung der Reaktion wurde die Reaktionsmischung nacheinander mit 5%iger Salzsäure und Wasser gewaschen und über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet. Nach dem Trocknen und Abdestillieren des Lösungsmittels wurde der erhaltene Rückstand aus Ethylacetat und Methanol umkristallisiert. Auf diese Weise wurden 5,00 g der Zielverbindung erhalten. Ausbeute: 90%.
    • (2) Synthese von 2-(4-Hydroxyphenyl)-5-decyloxycarbonyloxy-1,3-pyrimidin:
  • Einem Dreihalskolben (200 ml) wurden 5,00 g (10,8 mmol) 2-(4-Benzyloxyphenyl)-5- decyloxycarbonyloxy-1,3-pyrimidin, 80 ml THF und 0,50 g Palladium/Kohlenstoff zugesetzt, gefolgt von einer Hydrierung unter 1 atm für 22 Stunden. Nach der Vervollständigung der Reaktion wurde der Palladium/Kohlenstoff abfiltriert, und das Lösungsmittel wurde abdestilliert. Auf diese Weise wurden 4,00 g der Zielverbindung erhalten. Ausbeute: 99%.
    • (3) Synthese von 2-(4-(S)-2-Methyloctanoyloxyphenyl)-5-decyloxycarbonyloxy-1,3- pyrimidin:
  • Einem Dreihalskolben (50 ml) wurden unter einem Stickstoffgasstrom 7,07 g (80,25 mmol) Thionylchlorid und 2,54 g (16,05 mmol) (S)-2-Methyloctansäure zugesetzt. Die erhaltene Mischung wurde 3 Stunden bei 80ºC umgesetzt. Nach der Vervollständigung der Reaktion wurde das überschüssige Thionylchlorid abdestilliert, wobei ein Säurechlorid zur Verwendung in der nachfolgenden Reaktion erhalten wurde. Getrennt davon wurden in einen Dreihalskolben (200 ml) 4,00 g (10,7 mmol) 2-(4-Hydroxyphenyl)-5-decyloxycarbonyloxy-1,3- pyrimidin, 80 ml Dichlormethan und 2,54 g (32,1 mmol) Pyridin zugesetzt. Dann wurde das vorstehend hergestellte Säurechlorid bei 0ºC eingetropft. Nach vollständiger Zugabe wurde die erhaltene Mischung 2 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Nach der Vervollständigung der Reaktion wurde die Mischung mit 5% Chlorwasserstoffsäure gewaschen und dann getrennt. Die so erhaltene organische Schicht wurde nacheinander mit einer gesättigten wässrigen Lösung von Natriumhydrogencarbonat und Wasser gewaschen und über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet. Nach dem Trocken und Abdestillieren des Lösungsmittels wurde der Rückstand durch Silicagel-Säulenchromatographie (Toluel/Ethylacetat = 10/1, bezogen auf das Volumen) gereinigt und unter Verwendung einer ODS- Säule gereinigt. Auf diese Weise wurden 3,21 g der Zielverbindung erhalten. Ausbeute:
  • 58,7%. 1H-NMR (CDCl&sub3;) ppm: 0,89 (6H, m), 1,33 (25H, m), 1,59 (1H, m), 1,78 (3H, m), 2,71 (1H, m), 4,31 (2H, t), 7,20 (2H, d, J = 8,8 Hz), 8,45 (2H, d, J = 8,8 Hz), 8,721 (2H, s).
  • MS (m/e): 513 (M+, +H).
  • Diese Verbindung schmolz bei 60ºC und ergab eine isotrope, flüssige Phase. Wenn sie abgekühlt war, zeigte sie monotropisch eine geneigte, smektische Phase. Der Übergangspunkt von dieser Phase in die isotrope, flüssige Phase betrug 45ºC. Die Ergebnisse einer Kontaktprüfung und einer Mischbarkeitsprüfung mit 4-(1-Methylheptyloxycarbonyl)phenyl-4'- decyloxybiphenyl-4-carboxylat (nachstehend einfach als MHPDBC bezeichnet), d. h., einer bekannten Verbindung, die eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase aufweist, zeigten, dass die hierin beobachtete Flüssigkristall-Phase eine antiferroelektrische Flüssigkristall- Phase war.
    • BEISPIEL 2 Synthese von 2-(4-(S)-2,6-Dimethylheptanoyloxyphenyl)-5-decyloxycarbonyloxy-1,3- pyrimidin:
  • Die Synthese wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, jedoch unter Verwendung von (S)-2,6-Dimethylheptansäure als Ersatz für die in Beispiel 1 (3) verwendete (S)-2-Methyloctansäure.
  • 1H-NMR (CDCl&sub3;) ppm: 0,89 (9H, m), 1,28 (17H, m), 1,42 (4H, m), 1,57 (2H, m), 1,76 (3H, m), 2,71 (1H, m), 4,31 (2H, t), 7,19 (2H, d, J = 8,8 Hz), 8,45 (2H, d, J = 8,9 Hz), 8,71 (2H, s).
  • MS (m/e): 512 (M+).
  • Diese Verbindung schmolz bei 64,5ºC und ergab eine isotrope, flüssige Phase. Wenn sie rasch abgekühlt wurde, zeigte sie eine geneigte, smektische Flüssigkristall-Phase unmittelbar vor der Kristallisallisation. Dann wurde sie in einer Menge von 56 Gew-% zu MHPDBC, bekannt als antiferroelektrische Flüssigkristalle, zugesetzt, und die Phasenübergangspunkte wurden festgestellt. Als Ergebnis wurde eine Mischung einer isotropen Flüssigkeit mit einer smektischen A-Phase von der höheren Temperaturseite festgestellt. Bei 57ºC erfolgte ein Übergang der gesamten Mischung in die antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase. Die Ergebnisse einer Kontaktprüfung dieser Verbindung mit der Verbindung von Beispiel 1 zeigten, dass die geneigten, smektischen Phasen die gleichen waren, d. h., die antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase.
    • BEISPIEL 3 Synthese von 2-(4-(S)-2,6-Dimethylheptanoyloxyphenyl)-5-hexyloxycarbonyloxy-1,3- pyrimidin:
  • Die Synthese wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 durchgeführt, jedoch unter Verwendung von Hexylchlorformiat als Ersatz für das in Beispiel 1 (1) verwendete Decylchlorformiat.
  • 1H-NMR (CDCl&sub3;) ppm: 0,90 (9H, m), 1,32 (9H, m), 1,43 (4H, m), 1,57 (2H, m), 1,79 (3H, m), 2,71 (1H, m), 4,31 (2H, t), 7,20 (2H, d, J = 14,1 Hz), 8,45 (2H, d, J = 14,1 Hz), 8,71 (2H, s).
  • MS (m/e): 456 (M+).
  • Diese Verbindung schmolz bei 60,7ºC und ergab eine isotrope, flüssige Phase.
    • BEISPIEL 4 Synthese von 2-(4-(S)-2,6-Dimethylheptanoyloxyphenyl)-5-heptyloxycarbonyloxy-1,3- pyrimidin:
  • Die Synthese wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 durchgeführt, jedoch unter Verwendung von Heptylchlorformiat als Ersatz für das in Beispiel 1 (1) verwendete Decylchlorformiat.
  • 1H-NMR (CDCl&sub3;) ppm: 0,90 (9H, m), 1,30 (11H, m), 1,42 (4H, m), 1,56 (2H, m), 1,78 (3H, m), 2,71 (1H, m), 4,32 (2H, t), 7,19 (2H, d, J = 9,0 Hz), 8,45 (2H, d, J = 8,9 Hz), 8,71 (2H, s).
  • MS (m/e): 470 (M+).
  • Diese Verbindung schmolz bei 73,8ºC und ergab eine isotrope, flüssige Phase.
    • BEISPIEL 5 Synthese von 2-(4-(S)-2,6-Dimethylheptanoyloxyphenyl)-5-octyloxycarbonyloxy-1,3- pyrimidin:
  • Die Synthese wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 durchgeführt, jedoch unter Verwendung von Octylchlorformiat als Ersatz für das in Beispiel 1 (1) verwendete Decylchlorformiat.
  • 1-H-NMR (CDCl&sub3;) ppm: 0,89 (9H, m), 1,29 (13H, m), 1,43 (4H, m), 1,56 (2H, m), 1,79 (3H, m), 2,71 (1H, m), 4,31 (2H, t), 7,20 (2H, d, J = 9,0 Hz), 8,45 (2H, d, J = 8,9 Hz), 8,71 (2H, s)
  • MS (m/e): 485 (M+).
  • Diese Verbindung schmolz bei 72,9ºC und ergab eine isotrope, flüssige Phase. Wenn sie rasch abgekühlt wurde, wurde eine geneigte, smektische Flüssigkristall-Phase unmittelbar vor der Kristallisation festgestellt. Die Ergebnisse einer Kontaktprüfung dieser Verbindung mit der Verbindung des Beispiels 1 zeigten, dass die geneigten, smektischen Phasen die gleichen waren, d. h., die antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase.
    • BEISPIEL 6 Synthese von 2-(4-(S)-2,6-Dimethylheptanoyloxyphenyl)-5-nonyloxycarbonyloxy-1,3- pyrimidin:
  • Die Synthese wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 durchgeführt, jedoch unter Verwendung von Nonylchlorformiat als Ersatz für das in Beispiel 1 (1) verwendete Decylchlorformiat.
  • 1H-NMR (CDCl&sub3;) ppm: 0,89 (9H, m), 1,27 (15H, m), 1,42 (4H, m), 1,57 (2H, m), 1,77 (3H, m), 2,71 (1H, m), 4,31 (2H, t), 7,19 (2H, d, J = 14,1 Hz), 8,45 (2H, d, J = 14,1 Hz), 8,71 (2H, s).
  • MS (m/e): 499 (M+ +H).
  • Diese Verbindung schmolz bei 70,4ºC und ergab eine isotrope, flüssige Phase.
    • BEISPIEL 7 Synthese von 2-(4-(S)-2,6-Dimethylheptanoyloxyphenyl)-5-hexadecyloxycarbonyloxy-1,3- pyrimidin:
  • Die Synthese wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 durchgeführt, jedoch unter Verwendung von Hexadecylchlorformiat als Ersatz für das in Beispiel 1 (1) verwendete Decylchlorformiat.
  • 1H-NMR (CDCl&sub3;) ppm: 0,89 (9H, m), 1,25 (26H, m), 1,31 (3H, d), 1,43 (4H, m), 1,56 (2H, m), 1,79 (3H, m), 2,71 (1H, m), 4,31 (2H, t), 7,20 (2H, d, J = 8,9 Hz), 8,45 (2H, d, J = 8,9 Hz), 8,71 (2H, s).
  • MS (m/e): 596 (M+).
  • Diese Verbindung schmolz bei 81,2ºC und ergab eine isotrope, flüssige Phase.
    • BEISPIEL 8 Synthese von 2-(4-(S)-2-Methylpentanoyloxyphenyl)-5-octyloxycarbonyloxy-1,3-pyrimidin:
  • Die Synthese wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, jedoch unter Verwendung von Chlorformiat und (S)-2-Methylpentansäure als Ersatz für das in Beispiel 1 (1) verwendete Decylchlorformiat und die in Beispiel 1 (3) verwendete (S)-2-Methyloctansäure.
  • 1H-NMR (CDCl&sub3;) ppm: 0,90 (3H, t), 0,98 (3H, t), 1,38 (16H, m), 1,77 (3H, m), 2,72 (1H, m), 4,31 (2H, t), 7,19 (2H, d, J = 11,2 Hz), 8,44 (2H, d, J = 11,3 Hz), 8,721 (2H, s).
  • MS (m/e): 442 (M+).
  • Diese Verbindung schmolz bei 53,9ºC und ergab eine isotrope, flüssige Phase.
    • BEISPIEL 9 Synthese von 2-(4-(S)-2-Methyldecanoyloxyphenyl)-5-octyloxycarbonyloxy-1,3-pyrimidin:
  • Die Synthese wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, jedoch unter Verwendung von Octylchlorformiat und (S)-2-Methyldecansäure als Ersatz für das in Beispiel 1 (1) verwendete Decylchlorformiat und die in Beispiel 1 (3) verwendete (S)-2-Methyloctansäure.
  • 1H-NMR (CDCl&sub3;) ppm: 0,88 (3H, t), 0,90 (3H, t), 1,34 (25H, m), 1,51 (1H, m), 1,78 (3H, m), 2,71 (1H, m), 4,32 (2H, t), 7,20 (2H, d, J = 8,9 Hz), 8,45 (2H, d, J = 8,9 Hz), 8,72 (2H, s).
  • MS (m/e): 513 (M+ +H).
  • Diese Verbindung schmolz bei 47,7ºC und ergab eine isotrope, flüssige Phase. Wenn sie rasch abgekühlt wurde, wurde eine geneigte, smektische Flüssigkristall-Phase unmittelbar vor der Kristallisation festgestellt.
    • BEISPIEL 10
  • Eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung kann durch Vermischen der Verbindungen der vorliegenden Erfindung erhalten werden.
  • Es wird nun die Zusammensetzung der antiferroelektrischen Flüssigkristall-Zusammensetzung und ihre Phasenübergangspunkte gezeigt.
  • Diese Zusammensetzung schmolz bei 14ºC und ergab eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase. Sie ergab einen Übergang in die smektische A-Phase bei 54ºC und in eine isotrope, flüssige Phase bei 64ºC.
  • Wie vorstehend beschrieben, wird eine Schmelzpunkterniedrigung durch einfaches Mischen von Verbindungen festgestellt, die in der Struktur relativ ähnlich zueinander sind, und es tritt eine stabile, antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase auf. Somit kann der Temperaturbereich der antiferroelektrischen Flüssigkristall-Phase in Richtung auf die niedrigere Temperaturseite verbreitert werden.
    • BEISPIEL 11
  • Eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung kann durch Vermischen der Verbindungen der vorliegenden Erfindung mit bekannten Verbindungen, die eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase aufweisen, oder einer Zusammensetzung davon in gewöhnlicher Weise erhalten werden. Die Zusammensetzung der antiferroelektrischen Flüssigkristall-Zusammensetzung und ihre Phasenübergangspunkte werden nun gezeigt.
  • Die Phasenübergangspunkte dieser Zusammensetzung waren wie folgt.
  • Das heißt, sie begann bei 10ºC zu schmelzen und ergab eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase. Sie ging bei 54,6ºC in eine smektische A-Phase und bei 60ºC in eine isotrope, flüssige Phase über.
  • Wie vorstehend beschrieben, sind die Verbindungen der vorliegenden Erfindung in hohem Maße mit bekannten Verbindungen, die eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase aufweisen, oder einer Zusammensetzung davon mischbar. Somit kann eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung leicht erhalten werden.
    • BEISPIEL 12
  • Eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung kann ebenfalls erhalten werden durch Vermischen der Verbindungen der vorliegenden Erfindung mit bekannten und optisch inaktiven Verbindungen, die eine smektische C-Flüssigkristall-Phase aufweisen, oder einer Zusammensetzung davon. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass der Gehalt der Verbindungen, die eine smektische C-Flüssigkristall-Phase aufweisen, oder einer Zusammensetzung davon auf höchstens 40% beschränkt werden sollte.
  • Nun werden die Zusammensetzung der antiferroelektrischen Flüssigkristall- Zusammensetzung und ihre Phasenübergangspunkte gezeigt.
  • Diese Zusammensetzung zeigte die folgenden Phasenübergangspunkte.
  • Das heißt, sie begann bei 39ºC zu schmelzen und ergab eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase. Sie ging bei 49ºC in eine isotrope, flüssige Phase über.
  • Wie vorstehend beschrieben, sind die Verbindungen der vorliegenden Erfindung in hohem Maße mit bekannten und optisch inaktiven Verbindungen, die eine smektische C-Flüssigkristall-Phase aufweisen oder einer Zusammensetzung davon mischbar. Somit kann eine antiferroelektrische Flüssigkrisfall-Zusammensetzung leicht erhalten werden.
  • Es ist auch möglich, eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung herzustellen durch Vermischen der Verbindungen der vorliegenden Erfindung mit Verbindungen, die eine chirale, smektische C-Flüssigkristall-Phase aufweisen, oder einer Zusammensetzung davon, solange diese Komponenten in äquivalenten Mengen zugesetzt werden.
    • VERGLEICHSBEISPIEL 1
  • Eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase konnte nicht erhalten werden durch Zugabe von mehr als 40% einer Phenylpyrimidin-Verbindung, die lediglich eine smektische C-Phase aufwies, zu MHPDBC, wie in Beispiel 1 gezeigt. So wies z. B. das folgende Zweikomponentensystem lediglich eine smektische A-Phase auf.
  • Diese Mischung wies eine smektische A-Phase auf und ging bei 101ºC in eine isotrope Phase über. Bei niedrigeren Temperaturen trat jedoch keine geneigte Phase (z. B. eine ferroelektrische Flüssigkristall-Phase, eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase) auf, bis lokale Kristallisation bei Raumtemperatur eintrat.
    • VERGLEICHSBEISPIEL 2
  • Ähnlich zum Vergleichsbeispiel 1 wurde eine Phenylpyrimidin-Verbindung, die lediglich eine smektische C-Phase aufwies und eine hohe Wärmestabilität der Flüssigkristall-Phase hatte, in einer Menge von mehr als 40% zu MHPDBC, wie in Beispiel 1 gezeigt, zugesetzt. Hierdurch konnte jedoch keine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase erhalten werden. So wies z. B. das folgende Zweikomponentensystem lediglich eine smektische A-Phase allein auf.
  • Diese Mischung zeigte ebenfalls eine smektische A-Phase und ging bei 120ºC in eine isotrope Phase über. Bei niedrigeren Temperaturen trat jedoch keine geneigte Phase (z. B. eine ferroelektrische Flüssigkristall-Phase, eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase) auf, bis lokale Kristallisation bei Raumtemperatur eintrat.
    • VERGLEICHSBEISPIEL 3
  • Eine Phenylpyrimidin-Verbindung, die lediglich eine smektische C-Phase aufwies und eine Esterbindung ähnlich der allgemeinen Formel (I) hatte, wurde in einer Menge von mehr als 40% zu MHPDBC, wie in Beispiel 1 gezeigt, zugesetzt. Hierdurch konnte jedoch keine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase erhalten werden. So wies z. B. das folgende Zweikomponentensystem lediglich eine smektische A-Phase allein auf
  • Diese Mischung wies ebenfalls eine smektische A-Phase auf und ging bei 97,6ºC in eine isotrope Phase über. Bei niedrigeren Temperaturen trat jedoch keine geneigte Phase (z. B. eine ferroelektrische Flüssigkristall-Phase, eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase) auf, bis lokale Kristallisation bei Raumtemperatur eintrat.
    • VERGLEICHSBEISPIEL 4
  • Eine Phenylpyrimidin-Verbindung, die lediglich eine smektische C-Phase aufwies und eine Esterbindung hatte, wurde in einer Menge von mehr als 40% zu MHPDBC, wie in Beispiel 1 gezeigt, zugesetzt. Hierdurch konnte jedoch keine antiferroelektrische Flüssigkristall- Phase erhalten werden. So wies z. B. das folgende Zweikomponentensystem lediglich eine smektische A-Phase und eine ferroelektrische Flüssigkristall-Phase auf.
  • Diese Mischung wies eine chirale, smektische C-Phase (ferroelektrische Phase) auf und ging bei 84ºC in eine smektische A-Phase über und ging dann bei 105ºC in eine isotrope Phase über. Bei niedrigeren Temperaturen trat jedoch keine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase auf, bis fokale Kristallisation bei Raumtemperatur eintrat. Diese Verbindung zeigte eine stabile, ferroelektrische Flüssigkristall-Phase, anscheinend aufgrund der Ähnlichkeit zu MHPDBC in der terminalen Esterbindung. Wie vorstehend beschrieben, trat jedoch keine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase auf.
    • VERGLEICHSBEISPIEL 5
  • Eine Phenylpyrimidin-Verbindung, die lediglich eine smektische C-Phase aufwies und eine hohe Wärmestabilität der Flüssigkristall-Phase ähnlich zu der im Vergleichsbeispiel 1 verwendeten hatte, wurde in einer Menge von mehr als 40% zu MHPDBC, wie in Beispiel 1 gezeigt, zugesetzt. Hierdurch konnte jedoch keine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase erhalten werden, so wies z. B. das folgende Zweikomponentensystem lediglich eine smektische A-Phase und eine ferroelektrische Flüssigkristall-Phase auf.
  • Diese Mischung zeigte eine chirale, smektische C-Phase (ferroelektrische Phase) und ging bei 38ºC in eine smektische A-Phase über und ging dann bei 102ºC in eine isotrope Phase über. Bei niedrigeren Temperaturen trat jedoch keine antiferroelektrische Flüssigkristall- Phase auf, bis lokale Kristallisation bei Raumtemperatur eintrat. Obwohl diese Verbindung in der Struktur ähnlich zu den in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 verwendeten Verbindungen war, wies sie eine ferroelektrische Flüssigkristall-Phase, jedoch keine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase auf.
    • VERGLEICHSBEISPIEL 6
  • Eine Phenylpyrimidin-Verbindung, welche die gleiche optisch aktive Gruppe und eine Esterbindung wie diejenigen in der allgemeinen Formel (1) der vorliegenden Erfindung hatte, wurde in einer Menge von mehr als 40% zu MHPDBC, wie in Beispiel 1 gezeigt, zugesetzt. Hierdurch konnte jedoch keine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase erhalten werden. So wies z. B. das folgende Zweikomponentensystem lediglich eine smektische A-Phase allein auf.
  • Diese Mischung wies eine chirale, smektische A-Phase auf und ging bei 80ºC in eine isotrope Phase über. Bei niedrigeren Temperaturen trat jedoch keine geneigte Phase (z. B. eine ferroelektrische Flüssigkristall-Phase, eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase) auf, bis lokale Kristallisation bei Raumtemperatur eintrat.
  • Wie die vorstehenden Vergleichsbeispiele 1 bis 6 zeigen, tritt keine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase durch bloße Zugabe von mehr als 40 Gew.-% einer Verbindung, die allgemein in einer ferroelektrischen, chiralen, smektischen Phase verwendet wird, zu einer Verbindung auf, die eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase, wie MHPDBC, aufweist. Der Grund hierfür ist anscheinend, dass eine Verbindung, die eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase aufweist, sich von einer Verbindung, die in einer ferroelektrischen, chiralen, smektischen Phase verwendet wird, in der Schichtstruktur der so wiedergegebenen, geneigten, smektischen Phase unterscheidet.
    • VERGLEICHSBEISPIEL 7 Synthese von 2-(4-Heptanoyloxyphenyl)-5-octyloxycarbonyloxy-1,3-pyrimidin:
  • Die Synthese wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, jedoch unter Verwendung von n-Heptansäure als Ersatz für die in Beispiel 1 (3) verwendete (S)-2- Methyloctansäure.
  • 1H-NMR (CDCl&sub3;) ppm: 0,90 (6H, m), 1,33 (16H, m), 1,77 (4H, m), 2,53 (2H, t), 4,32 (2H, t), 7,21 (2H, d, J = 9,0 Hz), 8,45 (2H, d, J = 9,0 Hz), 8,71 (2H, s).
  • MS (m/e): 457 (M+, +H).
  • Obwohl diese Verbindung in JP-A-4-213387 beschrieben ist, enthält dieses Dokument keine Angaben über ihre Phasenübergangspunkte. Sie wurde somit, wie vorstehend beschrieben, synthetisiert, und ihre Phasenübergangstemperatur wurde untersucht. Es ergab sich, dass sie bei 59,8ºC schmolz und eine smektische C-Phase aufwies, bei 74,5ºC in eine nematische Phase überging und dann bei 75,5ºC in eine isotrope Phase überging. Demgemäß hatte diese Verbindung eine höhere Wärmestabilität als gesamte Flüssigkristall- Phase als die durch die allgemeine Form (I) wiedergegebene Verbindung der vorliegenden Erfindung.
  • Dann wurde sie in einer Menge von 49,3 Gew.-% zu MHPDBC, d. h., einer Verbindung, die eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase aufweist, zugesetzt, wie dies in den Vergleichsbeispielen 1 bis 6 erfolgte. Dann wurde die Phasenübergangstemperatur der so erhaltenen Zusammensetzung untersucht. Es ergab sich, dass sie eine Flüssigkristall-Phase aufwies und bei 60ºC in eine smektische A-Phase überging und dann bei 101ºC in eine isotrope Phase überging. Im Verlauf des Abkühlens wies sie eine smektische A-Phase allein auf, bis Kristallisation bei etwa 40ºC eintrat.
  • Das heißt, es kann keine stabile, antiferroelektrische Flüssigkristall-Phase durch Zugabe einer Verbindung erhalten werden, die in der Struktur ähnlich ist zu der allgemeinen Formel (I) der vorliegenden Erfindung, die jedoch nur Carbonat, Alkanat und eine Phenylpyrimidinstruktur hat, zu einer antiferroelektrischen Flüssigkristall-Zusammensetzung.
  • Diese Beispiele und Vergleichsbeispiele zeigen, dass die Verbindung der vorliegenden Erfindung, die durch die allgemeine Formel (I) wiedergegeben wird, die durch Carbonat, optisch aktives 2-Methylalkanat, die Richtung des Phenylpyrimidinrings usw. spezifiziert ist, zur Bildung einer stabilen, antiferroelektrischen Flüssigkristall-Phase beim Vermischen befähigt ist.
  • Die optisch aktive Verbindung der vorliegenden Erfindung ist in hohem Maße mit einer Anzahl von bekannten antiferroelektrischen Flüssigkristall-Verbindungen mischbar. Daher ist sie befähigt, Flüssigkristall-Materialien mit verbesserten Temperatur-Charakteristiken bereitzustellen. Weiter ist die Flüssigkristall-Zusammensetzung, welche die optisch aktive Verbindung der vorliegenden Erfindung enthält, in elektrooptischen Einheiten unter Verwendung von antiferroelektrischen Flüssigkristallen verwendbar.

Claims (6)

1. Eine optisch aktive Verbindung, die durch die allgemeine Formel (I) wiedergegeben wird:
worin R¹ eine Alkylgruppe mit 6 bis 16 Kohlenstoffatomen bedeutet; R² eine geradkettige Alkylgruppe mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen oder eine verzweigte Alkylgruppe mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeutet; und * ein asymmetrisches Kohlenstoffatom bedeutet.
2. Eine optisch aktive Verbindung gemäß Anspruch 1, worin R¹ eine geradkettige Alkylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen ist.
3. Eine optisch aktive Verbindung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin R² eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen in der linearen Kette ist.
4. Eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung, umfassend wenigstens eine optisch aktive Verbindung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3.
5. Eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung gemäß Anspruch 4, worin die optisch aktive Verbindung, wiedergegeben durch die allgemeine Formel (I), in einer Menge von 1 bis 60 Gew.-% enthalten ist.
6. Eine antiferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung gemäß Anspruch 4 oder Anspruch 5, worin die optisch aktive Verbindung, wiedergegeben durch die allgemeine Formel (I), in einer Menge von 20 bis 60 Gew.-% enthalten ist.
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