JP2000026340A - フルオロビフェニル誘導体 - Google Patents

フルオロビフェニル誘導体

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JP2000026340A JP19457398A JP19457398A JP2000026340A JP 2000026340 A JP2000026340 A JP 2000026340A JP 19457398 A JP19457398 A JP 19457398A JP 19457398 A JP19457398 A JP 19457398A JP 2000026340 A JP2000026340 A JP 2000026340A
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Toshihiro Shibata
俊博 柴田
Masaki Kimura
正樹 木村
Masafuku Irisawa
正福 入沢
Yasunori Ozaki
靖典 小崎
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低粘度で、高NI点を示し、および高Δnを
示す液晶材料を提供すること。 【解決手段】 本発明のフルオロビフェニル誘導体は、
下記〔化1〕の一般式(1)で表されるものである。 【化1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気光学的表示材
料として有用な新規なフルオロビフェニル誘導体、詳し
くは、低粘度で、高NI点で、屈折率の異方性が大きい
新規な液晶材料であるフルオロビフェニル誘導体に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】液晶
の電気光学的効果を利用した液晶表示素子の普及につ
れ、これらの用途に適した特性を有する液晶材料が求め
られている。液晶表示素子に用いられる液晶材料に要求
される特性としては次に示す(1)〜(5)などがあ
る。
【0003】(1)液晶の物理的、化学的安定性が大き
いこと。 (2)室温を含む広い温度範囲で液晶相を示すこと。 (3)広い温度範囲で応答性がよいこと。 (4)駆動回路との整合性がよいこと。 (5)光学的異方性が光学的要請にかなった値であるこ
と。
【0004】このような特性を全て満足する単一の液晶
化合物は現在のところ知られておらず、数種類の液晶化
合物を混合した液晶組成物として上記の諸物性を満足さ
せようとしているのが現状である。
【0005】現在、STN型液晶セルはグリーンまたは
ブルーモードより白黒、フルカラー化へ向けて開発が進
められており、それと併行して動画対応への高速応答化
の検討が進められている。高速対応としては、従来、強
誘電性液晶が研究されているが、STN型液晶セルの層
の厚さをより薄くすることにより、高速対応が期待でき
る。その場合、セルに充填される液晶材料の屈折率の異
方性(以下、「Δn」ということもある)の大きな液晶
材料が必要となり、各種の検討が進められてきた。
【0006】また、液晶化合物は、低温側から、結晶相
(C)から場合によってスメクチック相(S)を経由し
てネマチック相(N)となり、さらに高温で等方性液体
相(I)を示すが、ここでスメクチック相(S)とネマ
チック相(N)のときに液晶状態である。液晶化合物を
含有する液晶材料は室温をを含む広い温度範囲で液晶相
を示すことが必要であり、この液晶温度範囲が広いこと
は、広範な使用環境において良好な表示が得られること
を意味するものである。よって、CN点が低く、NI点
の高いものが好ましい。特に、高温となる使用環境で使
用される場合にはNI点は高温側における表示に影響す
るため、NI点の高い液晶材料が必要となるが、一般的
にNI点の高い液晶材料はCN点も高い傾向にある。よ
って、このCN点があまりにも高い液晶材料は液晶組成
物に混合した場合にその液晶温度範囲を小さくするため
好ましくない。このため、ネマチック液晶材料に混合し
て、高いΔnを与え、さらにCN点をあげることなく高
いNI点を与える化合物が求められてきた。従来知られ
ている液晶組成物は、液晶相を示す温度範囲が適当でな
い場合が多く、特に高温域における特性が不充分なもの
が多かった。
【0007】例えば、特開昭63−185936号に
は、他の液晶化合物に混合した際、粘度およびしきい値
電圧の温度依存性が小さいシクロヘキシルベンゼン誘導
体について記載されている。しかし、液晶相を示す温度
範囲が狭い欠点を有しており、未だ満足のいく化合物で
はなかった。
【0008】従って、本発明の目的は、低粘度で、高N
I点を示し、および高Δnを示す液晶材料を提供するこ
とにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
を重ねた結果、特定の新規なフルオロビフェニル誘導体
が、上記目的を達成し得ることを知見した。
【0010】本発明は、上記知見に基づきなされたもの
で、下記〔化2〕(前記〔化1〕と同じ)の一般式
(1)で表されるフルオロビフェニル誘導体を提供する
ものである。
【0011】
【化2】
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明のフルオロビフェニ
ル誘導体について詳述する。
【0013】本発明のフルオロビフェニル誘導体は、新
規な化合物であり、上記一般式(1)で表される化合物
である。上記一般式(1)において、式中のRは、炭素
数1〜10の直鎖のアルキル基であり、例えば、メチ
ル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、
ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル等の直鎖のアルキ
ル基が挙げられ、特に炭素数が1〜6の直鎖のアルキル
基が好ましい。
【0014】以下、本発明のフルオロビフェニル誘導体
のうち、Xで示される基がアセチレン残基(−C≡C
−)である化合物を「四環トラン化合物」、エタン残基
(−CH2 CH2 −)である化合物を「四環エタン化合
物」と称することがある。
【0015】従って、本発明のフルオロビフェニル誘導
体の具体例としては、下記〔化3〕の各化合物などがあ
げられるが、これらの化合物に限定されるものではな
い。
【0016】
【化3】
【0017】これらの化合物の中でも、特に、上記一般
式(1)中のXが−CH2 CH2 −である化合物が好ま
しい。
【0018】本発明のフルオロビフェニル誘導体(四環
トラン化合物)は、次の製造方法〔下記〔化4〕に示さ
れる化学反応式参照〕に従って製造することができる。
【0019】
【化4】
【0020】即ち、上記式(3)で表される4−フルオ
ロビフェニルと、上記式(4)で表されるアルキルシク
ロヘキシルフェニルアセチレンとを、アルゴン雰囲気に
おいて反応させ、上記式(2)で表されるアルキルシク
ロヘキシルフルオロフェニルトランを得る。
【0021】本発明のフルオロビフェニル誘導体は、単
独で液晶材料としても用いられるが、従来既知の液晶化
合物もしくは液晶類似化合物またはそれらの混合物(母
液晶)に配合することによって液晶組成物としても用い
られる。該母液晶としては、例えば、下記〔化5〕の一
般式(A) で表される化合物またはこれらの混合物があ
げられる。
【0022】
【化5】
【0023】従って、上記一般式(A)で表される化合
物の具体例としては、下記〔化6〕の各化合物などがあ
げられる。尚、各化合物におけるY1、Y2およびY3は、上
記一般式(A)におけるものと同じ意味である。
【0024】
【化6】
【0025】上記〔化6〕に示す各化合物の中でも、特
性の良好な液晶組成物を得るためには、Y2がシアノ基で
ある化合物(シアノベンゼン化合物)またはY2がシアノ
基である化合物の2種以上を含む混合物を用いることが
好ましく、特に、下記〔化7〕の式(B)で表されるシ
アノベンゼン化合物または該シアノベンゼン化合物の2
種以上を含む混合物を用いることが好ましい。
【0026】
【化7】
【0027】本発明のフルオロビフェニル誘導体を上記
液晶組成物に用いる場合、本発明のフルオロビフェニル
誘導体の含有量は特に制限を受けないが、一般的には全
液晶組成物100重量部中、1〜80重量部、特に、3
〜50重量部となるように用いることが好ましい。
【0028】
【実施例】以下、実施例をもって本発明を更に詳細に説
明する。しかしながら、本発明は以下の実施例によって
制限を受けるものではない。
【0029】実施例1 化合物(5)(下記〔化8〕に示す化合物)の合成
【0030】
【化8】
【0031】前記式(3)で表される4−フルオロビフ
ェニル3.7g(12mmol)、ビス(トリフェニル
ホスフィン)パラジウム(II)クロライド26mg、ヨ
ウ化銅23mg、ジエチルアミン3.6mg(49mm
ol)をDMFに40mlに溶解した。これに4−(ト
ランス−4−プロピルシクロヘキシル)フェニルアセチ
レン3.4g(14mmol)をDMF10mlに溶か
した溶液を室温で滴下し、そのままアルゴン雰囲気にお
いて2時間攪拌し、一晩放置した。塩化メチレンで抽出
を行った後、希塩酸及び水で洗浄した。乾燥、脱溶媒を
行い、反応生成物を塩化メチレンを展開溶媒としてシリ
カゲルカラム処理を行った。次いで、n−ヘキサン:酢
酸エチル=3:1の混合溶媒で再結晶を行い、目的の化
合物4−(トランス−プロピルシクロヘキシル)−4'
フルオロフェニルトラン(白色粉末)を3.0g(収率
50%)得た。
【0032】尚、IR、 H−NMR、GC−MASS
測定により、得られた生成物の同定を行った。IR(c
-1)の特性吸収の測定結果は以下の通りであった。 3075、3040、2910、2850、1595、
1500、1440、1235、1190、1160、
820 また、 1H−NMR(ppm)測定の結果は以下の通り
であった。 0.9−2.0(m、17H) 7.0−7.7(m、12H) また、GC−MASS測定の結果は以下の通りであっ
た。 分子量 396
【0033】上記測定結果より、生成物が目的物〔化合
物(5)〕であると同定した。また、相転移温度は、融
点(CN点)が155℃、透明点(NI点)が300℃
以上であった。
【0034】STN液晶材料として市販液晶Aを母液晶
とし、実施例1により得られた化合物(5)を5%添加
したときの液晶組成物の物性を測定した。それらの結果
より算出した外挿値は、Δn(25℃)が0.357、
粘度(20℃)が110.4cpとなった。
【0035】尚、上記市販液晶Aは、下記〔化9〕の組
成を有する4−n−アルキルシクロヘキサンカルボン酸
アルコキシフェニルエステル系の組成物である。
【0036】
【化9】
【0037】従って、実施例1で得られた化合物(5)
は、Δnが大きい、NI点が高い化合物であることが確
認できた。さらに、他の公知なトラン化合物4−(トラ
ンス−プロピルシクロヘキシル)−4' −フルオロトラ
ン(6)(下記〔化10〕)と比較してみると、本発明
のフルオロビフェニル誘導体である化合物(5)は極め
てNI点が高いことがわかる。
【0038】
【化10】
【0039】以上の結果から明らかな如く、実施例1で
得られた新規な四環トラン化合物である本発明のフルオ
ロビフェニル誘導体は、Δnが大きく、高NI点を示す
新規な液晶材料であることがわかる。
【0040】また、実施例1で得られた化合物(5)等
の四環トラン化合物を原料に、四環エタン化合物である
本発明のフルオロビフェニル誘導体は、次の製造方法
〔下記〔化11〕に示される化学反応式参照〕に従って
製造することができる。
【0041】
【化11】
【0042】即ち、上記式(2)で表される四環トラン
化合物を水添還元し、上記式(7)で表される四環エタ
ン化合物を得る。
【0043】実施例2 化合物(8)(下記〔化12〕に示す化合物)の合成
【0044】
【化12】
【0045】化学式(5)で表される四環トラン化合物
1.0gをTHF30mlに溶解させ、触媒としてPd
/Cを0.3g添加し、水素圧を約10Kg/cm2、
反応温度55℃で7.5時間反応を行った。反応終了
後、セライト濾過することによって触媒を除き脱溶媒し
た。続いて30mlのクロロホルムに溶解させ、シリカ
ゲル3.0gを添加し室温で30分撹拌し、濾過後脱溶
媒し、さらにアセトン20mlで再結晶することによっ
て精製し、目的物(白色粉末)を得た。収量は0.46
g(収率46%)である。
【0046】尚、IR, 1H−NMR測定により、得ら
れた生成物の同定を行った。IR(cm-1)の特性吸収
の測定結果は以下の通りであった。 2910、2840、1600、1490、1440、
1230、1155、820 また、 1H−NMR(ppm)測定の結果は以下の通り
であった。 0.8−2.5(m、17H) 2.9(s、4H) 7.0−7.6(m、12H) また、GC−MASS測定の結果は以下の通りであっ
た。分子量 400
【0047】上記測定結果より、生成物が目的物〔化合
物(8)〕であると同定した。また、相転移温度は、融
点(CN点)が127℃、透明点(NI点)が218℃
であった。
【0048】STN液晶材料として市販液晶Aを母液晶
とし、実施例2により得られた化合物(8)を10%添
加したときの液晶組成物の物性を測定した。それらの結
果より算出した外挿値は、Δn(25℃)が0.21
7、粘度(20℃)が63.9cpとなった。
【0049】尚、市販液晶Aは、実施例1で使用した組
成と同じであり、4−n−アルキルシクロヘキサンカル
ボン酸アルコキシフェニルエステル系の組成物である。
【0050】従って、実施例2で得られた化合物(8)
は低粘度でかつΔnが大きい優れた物性を有する化合物
であることが確認できた。さらに、他の公知な四環エタ
ン化合物(1−[4−(トランス−4−エチルシクロヘ
キシル)−2−[トランス−4 −(4−フルオロフェニ
ル)シクロヘキシル]エタン])と比較してみると、透
明点(NI点)は同等に高いが、ネマチック相を示す温
度(CN点)が本発明の化合物は低く、液晶材料として
広い温度範囲で液晶相を示すことが確認できた。比較の
ために他の公知な四環エタン化合物(9)及び(10)
の物性を下記〔化13〕に示す。
【0051】
【化13】
【0052】以上の結果から明らかな如く、本発明のフ
ルオロビフェニル誘導体である新規な四環エタン化合物
は、低粘度で、高NI点を示す新規な液晶材料であるこ
とが判る。
【0053】
【発明の効果】本発明のフルオロビフェニル誘導体は、
新規な液晶化合物であり、低粘度で、高NI点を示し、
および高Δnを示す新規な液晶材料である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 入沢 正福 埼玉県浦和市白幡5丁目2番13号 旭電化 工業株式会社内 (72)発明者 小崎 靖典 埼玉県浦和市白幡5丁目2番13号 旭電化 工業株式会社内 Fターム(参考) 4H006 AA01 AB64 EA37 4H027 BA01 BD02 BD03 BD07 CL01 CN01 CU04

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記〔化1〕の一般式(1)で表される
    フルオロビフェニル誘導体。 【化1】
  2. 【請求項2】 上記一般式(1)中のXが、−CH2
    2 −である請求項1記載のフルオロビフェニル誘導
    体。
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