JP2001213849A - 3−フルオロ−4−ニトロフェニル化合物 - Google Patents

3−フルオロ−4−ニトロフェニル化合物

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JP2001213849A
JP2001213849A JP2000026032A JP2000026032A JP2001213849A JP 2001213849 A JP2001213849 A JP 2001213849A JP 2000026032 A JP2000026032 A JP 2000026032A JP 2000026032 A JP2000026032 A JP 2000026032A JP 2001213849 A JP2001213849 A JP 2001213849A
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JP
Japan
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liquid crystal
compound
general formula
fluoro
group
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JP2000026032A
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Hirokatsu Shinano
裕克 科野
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Adeka Corp
Original Assignee
Asahi Denka Kogyo KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶組成物に対し、粘度を大きく増加させる
ことなく、高いΔε、広い範囲で液晶相を示す高いNI
点を与える新規な液晶材料を提供する。 【解決手段】 下記一般式(I)で表される3−フルオ
ロ−4−ニトロフェニル化合物。 【化1】 (式中、A、Bはシクロヘキサン環又はベンゼン環を表
し、Xは水素原子又はフッ素原子を表し、Zは単結合、
−COO−又は−CH2 −CH2 −を表し、Rは炭素数
1〜8のアルキル基、アルコキシ基又は炭素数2〜8の
アルケニル基を表し、nは0又は1を表す)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規な3−フルオ
ロ−4−ニトロフェニル化合物に関し、詳しくは、低電
圧駆動STN液晶組成物に有用な性質を与える新規な3
−フルオロ−4−ニトロフェニル化合物に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術及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)等がある。
【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、カラー化、携
帯用通信機器用へ向けて開発が進められており、それに
伴い、動画対応への高速応答化、低電圧駆動化が求めら
れている。これらの要求に対応するために液晶組成物に
は、誘電率の異方性(Δε)の大きいこと、屈折率の異
方性(Δn)の大きなこと、CN点が低く、NI点が高
い、即ち広い範囲で液晶相を示すこと、粘度が小さいこ
とが求められている。
【0006】しかし、従来知られている誘電率の異方性
(Δε)及び/又はNI点を大きくする化合物は、液晶
組成物に混合すると粘度を大きく増加させるものである
ため、低粘度と高誘電化、高NI点化を満たす液晶組成
物が求められている。
【0007】例えば、特開昭60−112741号公
報、特開63−185936号公報等には、ニトロ基を
有する多環化合物が提案されているが、いずれも上記要
求に対して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、液晶組成物に対
し、粘度を大きく増加させることなく、高いΔε、広い
範囲で液晶相を示す高いNI点を与える新規な液晶材料
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、上記課題
を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、ある種の3−フル
オロ−4−ニトロフェニル化合物が、上記の目的を達成
するのに有効であることを知見し、本発明に到達した。
【0010】本発明は、上記知見に基づきなされたもの
で、次の一般式(I)で表される新規な3−フルオロ−
4−ニトロフェニル化合物を提供するものである。
【化2】 (式中、A、Bはシクロヘキサン環又はベンゼン環を表
し、Xは水素原子又はフッ素原子を表し、Zは単結合、
−COO−又は−CH2 −CH2 −を表し、Rは炭素数
1〜8のアルキル基、アルコキシ基又は炭素数2〜8の
アルケニル基を表し、nは0又は1を表す)
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の化合物について詳
述する。
【0012】本発明の化合物の上記一般式(I)で示さ
れる3−フルオロ−4−ニトロフェニル化合物におい
て、Rで表される炭素数1〜8のアルキル基としては、
例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブ
チル、第二ブチル、第三ブチル、イソブチル、アミル、
イソアミル、第三アミル、ヘキシル、ヘプチル、イソヘ
プチル、第三ヘプチル、n−オクチル、イソオクチル、
第三オクチル、2−エチルヘキシル等が挙げられ、アル
コキシ基としては、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、
イソプロポキシ、ブトキシ、第二ブトキシ、アミルオキ
シ、ヘキシルオキシ、オクチルオキシ等が挙げられ、炭
素数2〜8のアルケニル基としては、ビニル、1−メチ
ルエテニル、2−メチルエテニル、プロペニル、ブテニ
ル、ペンテニル、ヘキセニル、ヘプテニル、オクテニル
等が挙げられる。
【0013】上記一般式(I)で表される本発明の3−
フルオロ−4−ニトロフェニル化合物は、例えば、下記
の[化3]〜[化8]で示される化合物等が挙げられ
る。
【0014】
【化3】
【0015】
【化4】
【0016】
【化5】
【0017】
【化6】
【0018】
【化7】
【0019】
【化8】
【0020】本発明の上記一般式(I)で表される3−
フルオロ−4−ニトロフェニル化合物の構造について
は、nが1であるもの、Zが単結合又は−COO−であ
るもの、環Aがシクロヘキサンであるもの、Rが炭素数
1〜8のアルキル基であるものが、液晶相の温度範囲、
誘電率の異方性、粘度等の性能がよいので好ましい。上
記に例示の化合物の中で、特に好ましい例を下記の化合
物No.1〜No.3に示す。
【0021】
【化9】
【0022】
【化10】
【0023】
【化11】
【0024】また、本発明の3−フルオロ−4−ニトロ
フェニル化合物において、その製造方法については、特
に制限を受けることはなく、従来周知の方法に準じて製
造することができる。例えば、Zが単結合の場合は、
4’−(4”−アルキルシクロヘキシル)シクロヘキシ
ル−3,5−ジフルオロベンゼン等の該当するフッ素置
換の三環化合物に硝酸と硫酸を加えてニトロ化すること
によって得られ、Zが−COO−の場合は、該当する二
環のエステル誘導性化合物(カルボン酸、酸ハライド、
カルボン酸低級エステル)と該当するフェノール化合物
のエステル化反応、例えば、p−(4’−プロピル−4
−シクロヘキシル)安息香酸と3−フルオロ−4−ニト
ロフェノールとのエステル化反応によって得られる。
【0025】本発明に係る3−フルオロ−4−ニトロフ
ェニル化合物と混合され、液晶組成物として使用される
液晶化合物は、特に制限されることはないが、ビフェニ
ル系、エステル系、アゾキシ系、シクロヘキサンカルボ
ン酸フェニルエステル系、フェニルシクロヘキサン系、
フェニルピリミジン系、フェニルメタジオキサン系、シ
アノビフェニル系、シアノターフェニル系、シアノビフ
ェニルシクロヘキサン系、トラン系、エタン系等が挙げ
られ、これらは、1種類又は複数使用される。
【0026】上記の液晶化合物は、例えば、下記一般式
(II)のように例示することができる。
【0027】
【化12】 (式中、Y1 は水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、
アルコキシ基、アルケニル基、アルケニルオキシ基、ア
ルコキシアルキル基、アルカノイルオキシ基又はアルコ
キシカルボニル基を示し、Y2 はシアノ基、ハロゲン原
子、炭素数1〜8のアルキル基、アルコキシ基、アルケ
ニル基、アルケニルオキシ基、アルコキシアルキル基、
アルカノイルオキシ基又はアルコキシカルボニル基を示
し、Y及びY3 はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原
子又はシアノ基を示し、Z1 及びZ 2 は各々独立に直接
結合手、−COO−、−OCO−、−CH2 O−、−O
CH 2 −、−CH2 CH2 −又は−C≡C−を示し、m
は0、1又は2を示し、環C及び環Dは各々独立にベン
ゼン環、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘ
キサン環、シクロヘキセン環、ピリミジン環又はジオキ
サン環を示す)
【0028】上記一般式(II)で表される化合物の具体
例としては、下記〔化13〕の各化合物等が挙げられ
る。尚、各化合物におけるY1 、Y2 、Y3 及びYは、
上記一般式〔化12〕におけるものと同じ意味である。
【0029】
【化13】
【0030】本発明の3−フルオロ−4−ニトロフェニ
ル化合物の液晶組成物に対する添加量は、該液晶組成物
100重量部に対して、好ましくは0.1〜100重量
部、更に好ましくは1〜50重量部である。
【0031】
【実施例】以下、製造例及び評価例をもって本発明を更
に詳細に説明する。しかしながら、本発明は以下の製造
例及び実施例によって制限を受けるものではない。
【0032】〔製造例1〕 (化合物No.1の製造)100ml反応フラスコに
4’−(4”−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキシ
ル−3,5−ジフルオロベンゼン5.0g、60%硝酸
水溶液3.9gを仕込み、98%硫酸15gを10分間
で滴下し、4時間室温で反応させた後、0℃の水を加
え、沈殿を濾取した。得られた固相を展開相;シリカゲ
ル、展開溶媒;ヘキサン/トルエン=10/1(容量
比)にてクロマト分離した。得られた溶液を濃縮して得
られた粗結晶0.7gを、酢酸エチル/メタノール=2
/5(質量比)で再結晶して目的物の結晶を0.4g
(収率7.1%)を得た。
【0033】得られた化合物について、IR、 1H−N
MR測定により構造を確認した。 <IR測定結果(cm-1)> 3430、2924、2847、1622、1605、
1539、1443、1366、1049、856、5
94 < 1H−NMR測定結果> (ケミカルシフト(ppm);多重度;プロトン数) (1.6〜2.1;m;30)(2.2〜2.35;
m;1) (6.8〜7.0;m;2)
【0034】また、得られた化合物の物性は以下の通り
である。 融点:110℃ 相転移温度:NI点;73.0℃* 粘度(20℃):62.4℃* Δε:18.6* *:下記評価例からの外挿法により算出、以下の製造例
についても同様である。
【0035】〔製造例2〕 (化合物No.2の製造)100ml反応フラスコにp
−(4’−プロピル−4−シクロヘキシル)安息香酸
2.4g、3−フルオロ−4−ニトロフェノール1.5
g、N,N−ジメチルアミノピリジン0.06g、テト
ラヒドロフラン10mlを仕込み、ジシクロヘキシルカ
ルボジイミド2.2gをテトラヒドロフラン5mlに溶
かした溶液を滴下し、室温で2時間反応させた後、副生
成物であるウレアを濾別した。濾液を濃縮して得られた
生成物を展開相;シリカゲル、展開溶媒;トルエンにて
クロマト精製した。得られた結晶をさらに、トルエン/
ヘキサン=1/9(質量比)で再結晶を行い、目的物の
結晶を3.1g(収率78%)を得た。
【0036】得られた化合物について、IR、 1H−N
MR測定により構造を確認した。 <IR測定結果(cm-1)> 2928、2851、1744、1609、1535、
1489、1350、1250、1142、1049、
1014、964、885 < 1H−NMR測定結果> (ケミカルシフト(ppm);多重度;プロトン数) (0.8〜2.2;m;16)(2.3〜2.8;m;
1) (7.1〜7.5;m;4)(8.0〜8.3;m;
3)
【0037】また、得られた化合物の物性は以下の通り
である。 相転移温度:CN点;108℃、NI点;168℃ 粘度(20℃):65.4cp* Δε:33.3*
【0038】〔製造例3〕 (化合物No.3の製造)上記製造例2と同様の方法で
p−(4’−プロピル−4−シクロヘキシル)シクロヘ
キサンカルボン酸から、目的の化合物No.3の結晶を
3.0g得た(収率83%)。但し、再結晶溶媒は、酢
酸エチル/エタノール=2/7(質量比)である。
【0039】得られた化合物について、IR、 1H−N
MR測定により構造を確認した。 <IR測定結果(cm-1)> 2928、2847、1767、1601、1524、
1485、1342、1269、1165、1146、
1111、991、837 < 1H−NMR測定結果> (ケミカルシフト(ppm);多重度;プロトン数) (0.8〜2.7;m;27)(6.9〜7.2;m;
2) (8.0〜8.2;m;1)
【0040】また、得られた化合物の物性は以下の通り
である。 相転移温度:CN点;94.0℃、NI点187℃ 粘度(20℃):51.0cp* Δε:13.6*
【0041】〔評価例〕上記製造例によって得られた化
合物No.1、No.2及びNo.3をそれぞれ10質
量部と下記[化14]に示した配合の液晶組成物90質
量部を混合し、各種物性を測定した。結果を表1に示
す。
【0042】
【化14】
【0043】
【表1】
【0044】
【発明の効果】本発明の化合物は、液晶組成物に対し、
粘度を大きく増加させることなく、高いΔε、広い範囲
で液晶相を示す高いNI点を与える新規な液晶材料を提
供できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C09K 19/30 C09K 19/30 G02F 1/13 500 G02F 1/13 500

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(I)で表される3−フルオ
    ロ−4−ニトロフェニル化合物。 【化1】 (式中、A、Bはシクロヘキサン環又はベンゼン環を表
    し、Xは水素原子又はフッ素原子を表し、Zは単結合、
    −COO−又は−CH2 −CH2 −を表し、Rは炭素数
    1〜8のアルキル基、アルコキシ基又は炭素数2〜8の
    アルケニル基を表し、nは0又は1を表す)
  2. 【請求項2】 上記一般式(I)において、nが1であ
    る請求項1記載の化合物。
  3. 【請求項3】 上記一般式(I)において、Zが単結合
    である請求項1又は2に記載の化合物。
  4. 【請求項4】 上記一般式(I)において、Zが−CO
    O−である請求項1又は2に記載の化合物。
  5. 【請求項5】 上記一般式(I)において、Aがシクロ
    ヘキサン環である請求項1〜4のいずれかに記載の化合
    物。
  6. 【請求項6】 上記一般式(I)において、Rが炭素数
    1〜8のアルキル基である請求項1〜5のいずれかに記
    載の化合物。
  7. 【請求項7】 請求項1〜6に記載の化合物を含有して
    なる表示用液晶組成物。
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