JP2001270848A - アクリル酸誘導体化合物、これを重合した高分子液晶および用途 - Google Patents
アクリル酸誘導体化合物、これを重合した高分子液晶および用途Info
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Abstract
アクリル酸誘導体化合物、これを重合した高分子液晶お
よび用途の提供。 【解決手段】 【化1】 ただし、R1 、R2 は水素原子またはメチル基、E1 、
E2 はフッ素原子、塩素原子またはメチル基に置換され
てもよい1,4フェニレン基である。
Description
化合物、これを重合させた高分子液晶および用途に関す
る。
合性液晶モノマは、モノマとしての性質と液晶としての
性質を併有する。したがって、重合性液晶モノマを配向
させた状態で重合させると、配向が固定化された重合
体、すなわち高分子液晶が得られる。こうして得られる
高分子液晶は、液晶性骨格の屈折率異方性に基づく光学
異方性を有し、液晶配向状態の制御により特殊な特性も
付与できるため、位相差フィルムや偏光ホログラム等の
光学素子に応用されている。このような重合性液晶モノ
マのなかでも、特に光重合性官能基を有する光重合性液
晶モノマは、光を照射して重合させることで、簡単に高
分子液晶を作製できる優れた材料である。
は、特開平11−211905号公報に記載があるよう
に、その偏光依存性に優れることにより高い光利用効率
を発現する。このとき、格子高さd、高分子液晶の屈折
率異方性△n、波長λとすると、λ/2=△n・dを満
たす場合、±1次の回折効率が最大となる。
ホログラムは回折格子ピッチpの狭小化が進んでいる。
しかし、フォトリソグラフィにて格子を形成する際、ピ
ッチが細かくなり、格子のアスペクト比d/pが大きく
なると、理想格子形状からのずれが大きくなるため、回
折効率が低下する問題が生じる。そこで格子高さdを低
くし、アスペクト比を小さくすることが求められる。す
なわち、屈折率異方性の大きい高分子液晶が望まれる。
開平9−208957号公報に記載があるように、△n
=0.16と大きな屈折率異方性を有するものが知られ
ている。この高分子液晶は下記式2または式3で表され
る化合物の組成物からなる。
中にメチレン基をスペーサとして導入することにより、
高分子液晶の屈折率異方性が大きくなるが、一方で屈折
率異方性の温度依存性も大きくなる。このような高分子
液晶を偏光ホログラムに用いると、回折効率が温度によ
り大きく変化するため、安定した再生ができない問題が
生じる。この問題を解決するには、架橋性液晶モノマを
含む組成物を重合した高分子液晶を用いる方法が効果的
である。このような架橋性液晶モノマとして、例えば、
下記式4で表される化合物(特許第2716451号)
が知られている。
は本式中の符号のみを指すものとする。)
に向上させるためには、より高い屈折率異方性を持つ架
橋性液晶モノマが求められている。
に高い屈折率異方性を有する架橋性液晶モノマであるア
クリル酸誘導体化合物を提供することにあり、第2にこ
れを含む組成物を重合して得られる高分子液晶およびそ
の用途を提供することにある。
されるアクリル酸誘導体化合物(以下、化合物1ともい
い、他の場合も同様である)を提供する。
基。 E1 、E2 :それぞれ独立して、1,4−フェニレン基
であり、基中の水素原子の1個以上がフッ素原子、塩素
原子またはメチル基に置換されていてもよい。 m、n:E1 、E2 がいずれも非置換の1,4−フェニ
レン基である場合、m、nはそれぞれ独立して4〜12
の整数であり、またE1 、E2 が1,4−フェニレン基
であり、その少なくとも一方の基中の水素原子の1個以
上が置換されている場合、m、nはそれぞれ独立して3
〜12の整数である。 上記式中、m=nであるのが特に好ましい。
合物の1種以上を組成物中に10〜90質量%含む組成
物と、該組成物を重合させてなる高分子液晶、その高分
子液晶を用いてなる光学素子、および該光学素子を用い
てなる光ヘッドを提供する。組成物は、紫外線または可
視光線を照射して重合させるのが好ましい。
とは、アクリル酸誘導体である化合物とメタクリル酸誘
導体である化合物とを総称していう。アクリロイルオキ
シ基等の表現も同様である。本発明の化合物1は、両末
端に光重合性の官能基であるアクリロイルオキシ基を有
しており、該アクリロイルオキシ基はアルキレンオキシ
基を介して液晶骨格と結合している。液晶骨格は置換ま
たは非置換の1,4−フェニレン基が−C≡C−基に結
合した骨格、すなわちトラン基(またはその誘導体)を
有しており、このトラン基により化合物1は大きな屈折
率異方性を発現できる。
て、水素原子またはメチル基である。R1 、R2 が水素
原子であると、重合速度がはやくなるので好ましい。ま
たR1、R2 がメチル基であると嵩高いので、主鎖骨格
の緩和を抑制できるため好ましい。
−フェニレン基であり、基中の水素原子の1個以上がフ
ッ素原子、塩素原子またはメチル基に置換されていても
よい。E1 は1,4−フェニレン基が好ましく、E2 は
1,4−フェニレン基または基中の水素原子の1個がメ
チル基に置換された1,4−フェニレン基が好ましい。
一般に組成物にした場合、E1 、E2 が1,4−フェニ
レン基であると、高い複屈折率異方性を発現するので好
ましい。一方、E2 の水素原子の1個がメチル基に置換
された場合、低温でネマチック相が発現するので好まし
い。この場合、メチル基の置換位置は特に限定されない
が、下記α位よりβ位の方が、この化合物を含む組成物
がより低温でネマチック相を出現するため好ましい。
ェニレン基である場合、m、nはそれぞれ独立して4〜
12の整数である。4未満であると融点が高くなり、1
2を超えると長すぎて屈折率異方性の温度依存性が大き
くなるという問題がある。例えば、本発明の化合物1と
類するが、トラン基と側鎖との間にメチレン基などのス
ペーサを有しない下記式で表される化合物(BULL.
Soc.Chem.Fr.1973、2、605)は、
融点が135℃であり、このように融点が高い化合物を
含む組成物も融点が高くなるという問題が生ずるため好
ましくない。
で、その少なくとも一方の基中の水素原子の1個以上が
置換されている場合は融点が低いので、m、nはそれぞ
れ独立して3〜12の整数である。3未満であるとスペ
ーサが短すぎるため重合時に屈折率異方性の低下が大き
くなるという問題がある。
式6または式7で表されるアクリル酸誘導体化合物(以
下、化合物5、化合物6または化合物7ともいう)であ
ると合成が簡便となる点で好ましい。
は、下記の化合物が好ましく例示される。(ただし、P
hは1,4−フェニレン基を示し、Ph(CH3 )は上
記α位にメチル基が置換されている場合と上記β位にメ
チル基が置換されている場合の両方を示す。)
合成できる。
あり、R1 が水素原子の場合に化合物5が得られる。)
ェニルアセチレン(化合物a)とn−ブロモアルコール
を溶媒に混合して溶解し、塩基の存在下、加熱還流して
反応を行う。反応終了後、反応物を精製し、4,4’−
ビス(ヒドロキシアルコキシ)ジフェニルアセチレン
(化合物b)を得る。
ことができる。例えば、炭酸カリウム、水酸化カリウム
等が好適である。溶媒は、4,4’−ジヒドロキシジフ
ェニルアセチレンおよびn−ブロモアルコールを易溶す
るもので、これらに不活性なものであれば特に限定され
ないが、例えば、ジメチルホルムアミドまたはエタノー
ル等が好ましく用いられる。
媒に溶解し、塩基の存在下、アクリル酸クロリドを滴下
し充分に撹拌しながら室温で反応させる。式5におい
て、R1 がメチル基の場合はアクリル酸クロリドに代え
てメタクリル酸クロリドを用いればよい。反応終了後、
生成物を精製して化合物5を得る。塩基は特に限定され
ず公知のものを用いることができ、例えば、N,N−ジ
メチルアニリンまたはトリエチルアミン等が好適に例示
される。溶媒は、上記化合物b、塩基およびアクリル酸
クロリドを易溶するもので、かつ不活性なものが好まし
い。例えば、N,N’−ジメチル−2−ピロリジノンま
たはテトラヒドロフランが好適に例示される。化合物6
または化合物7についても、化合物aの代わりに下記化
合物cまたは下記化合物dを用いることにより同様にし
て得られる。
法は上記の方法に限定されず、他の合成経路でも得られ
る。例えば、トリフェニルホスフィンとアゾジカルボン
酸ジエチルの存在下、上記化合物aとアクリル酸4−ヒ
ドロキシアルキルを反応させる方法等がある。化合物1
がm≠nである場合には、化合物aの水酸基の一方を保
護した化合物を用いて反応させればよい。保護基として
は塩基の存在下で安定な保護基が好ましく、さらに室温
で簡単に脱離できるものがよい。保護基としては、特に
限定されず公知の保護基を用いればよく、例えば、テト
ラヒドロピラニル基またはベンジル基等が挙げられる。
して用いる際には、化合物1の1種以上を他の重合性液
晶化合物、重合性非液晶化合物、非重合性液晶化合物、
非重合性非液晶化合物と適宜混合して、所望の特性を有
する組成物とすることが好ましい。化合物1の組成物中
の割合は、10〜90質量%が好ましく、特に20〜8
0質量%が好ましい。10質量%未満では架橋効果が不
充分であり、90質量%を超えると重合時にクラックが
発生する場合があるので、上記範囲内で用いることが好
ましい。他の重合性液晶化合物は、液晶骨格と重合性官
能基とを有する公知の化合物であれば特に限定されな
い。液晶骨格としては少なくとも2つ又は3つの六員環
を有するものが好ましい。他の重合性液晶化合物として
は、例えば、ポリエステル系、ポリシロキサン系、ポリ
エーテル系、ポリメタクリレート系、ポリアクリレート
系等の化合物が挙げられる。これらの中でも特にポリア
クリレート系またはポリメタクリレート系の化合物が良
好な光重合特性を有することから好ましい。
能基を有する場合には、重合性官能基の種類が異なって
いてもよい。重合性官能基を2つ有する化合物は多数知
られており、これらを重合させた場合には、一般的に良
好な耐熱性および強度特性を得られることから好適に用
いられる。このような化合物は組成物中に20〜80質
量%含むのが好ましい。具体的には、特開平10−26
5531号公報に記載されている下記のジアクリル酸化
合物を例示できる。
メチル基であり、qは0〜8の整数であり、qが0また
は1である場合のrは0であり、qが2〜8の整数であ
る場合のrは1であり、X2 は単結合、−COO−、−
OCO−または−CH2 CH2 −であり、sは0または
1であり、pは0または1であり、pが0である場合の
X3 は単結合であり、pが1である場合のX3 はX2 と
同一構造である。ただし、ここで用いられる符号は本式
中の符号のみを指すものとする。)
化合物としては、組成物中に20〜80質量%含んでい
るとよく、同公報に例示される下記式で表される化合物
が挙げられる。
メチル基であり、mは0〜8の整数であり、mが0また
は1である場合のnは0であり、mが2〜8の整数であ
る場合のnは1であり、X1 は単結合、−COO−、−
OCO−または−CH2 CH2 −であり、Yは1,4−
フェニレン基または1,4−トランスシクロヘキシレン
基であり、Z1 は炭素数1〜8のアルキル基、炭素数1
〜8のアルコキシル基、フッ素原子、塩素原子またはシ
アノ基である。ただし、ここで用いられる符号は本式中
の符号のみを指すものとする。)
折率異方性が大きいことから好適である。
る。
ル基、E3 、E4 、E5はそれぞれ独立して1,4−フ
ェニレン基であり、基中の水素原子の1個以上がフッ素
原子、塩素原子またはメチル基に置換されていてもよ
い。X、Yはそれぞれ独立して単結合またはオキシカル
ボニル基、αは0〜8の整数、βはαが0の場合は0、
αが1以上の場合は1、γは0または1を表す。ただ
し、ここで用いられる符号は本式中の符号のみを指すも
のとする。)
る化合物が好ましく、例えば下記化合物が好適である。
きる。
スシクロヘキシレン基であり、Z2 は炭素数1〜8のア
ルキル基を表す。)
プロピルシクロヘキシルカルボニルオキシ)フェニルア
クリレート、4−(トランス−4’−n−ブチルシクロ
ヘキシルカルボニルオキシ)フェニルアクリレート、4
−(トランス−4’−n−ペンチルシクロヘキシルカル
ボニルオキシ)フェニルアクリレート、4−(4’−n
−プロピルフェニルカルボニルオキシ)フェニルアクリ
レート、4−(4’−n−ブチルフェニルカルボニルオ
キシ)フェニルアクリレート、4−(4’−n−ペンチ
ルフェニルカルボニルオキシ)フェニルアクリレートが
好ましく例示される。これらの重合性液晶化合物は、1
種でも2種以上を組合せて用いることもできる。
物、すなわち液晶性を示さない重合性化合物を含んでも
よい。このような重合性化合物としては、特に限定され
ないが、アクリレート系、メタクリレート系、ビニルエ
ーテル系の化合物が特に好ましく、これらは1種でも2
種以上を組み合わせて用いることもできる。
晶化合物、すなわち重合性官能基を有していない液晶化
合物を含むことができる。このような液晶化合物は、公
知の液晶化合物であれば特に限定されず、低温で液晶性
を示す成分、低粘性成分、誘電率異方性を向上させる成
分、コレステリック性を付与する成分など、用途、要求
性能等により適宜選択して用いることができる。これら
は1種でも2種以上を組合せて用いることもでき、所望
の特性を付与できる割合で含むのが好ましい。
特開平9−281332号公報に記載される下記式に表
される化合物などが挙げられる。
クロへキシレン基、mは0または1、Xはフッ素原子ま
たは水素原子、Yはシアノ基、フッ素原子または塩素原
子、Zはフッ素原子または水素原子、Rは炭素数2〜8
の直鎖状アルキル基または炭素数2〜8の直鎖状アルコ
キシル基である。ただし、ここで用いられる符号は本式
中の符号のみを指すものとする。)
開平9−328443号公報に記載されるビフェニルの
両末端にアルケニル基を有するジアルケニルビフェニル
誘導体などが効果的であり、このような化合物は透明点
を上昇させる効果もあり、また比較的屈折率異方性も大
きいことから好適に用いることができる。また特開平1
0−36847号公報では、減粘剤、NI(ネマチック
相−等方相転移)点調整剤、または凝固点調整剤として
下記構造の化合物が例示されている。
は、水素原子、メチル基、ハロゲン原子、シアノ基、フ
ェニル基などを示し、nは正数を示す。ただし、ここで
用いられる符号は本式中の符号のみを指すものとす
る。) さらに特開平10−228670号公報に記載される下
記構造の化合物を用いることもできる。
ルコキシル基を示し、mは0または1の整数を示す。た
だし、ここで用いられる符号は、本式中の符号のみを指
すものとする。)
しては、例えば、特開平10−067694号公報に記
載される下記構造の化合物等が挙げられる。
のアルキル基を示すが、基中の隣合わない任意のメチレ
ン基は酸素原子または−CH=CH−で置換されても良
い。また、基中の任意の水素原子はフッ素原子で置換さ
れても良い。Y2は−CN基または−C≡C−CNを示
す。環Fはトランス−1,4−シクロヘキシレン、1,
4−フェニレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル
またはピリミジン−2,5−ジイルを示し、環Gはトラ
ンス−1,4−シクロヘキシレン、水素原子がフッ素原
子で置換されていても良い1,4−フェニレンまたはピ
リミジン−2,5−ジイルを示し、環Mはトランス−
1,4−シクロヘキシレンまたは1,4−フェニレンを
示す。Z6 は1,2−エチレン基、−COO−または共
有結合を示す。L3 、L4 およびL5 は各々独立して水
素原子またはフッ素原子を示す。b、cおよびdは各々
独立して0または1を示す。また、各々の式中で使用さ
れている原子は、同位体をも含有して示す。ただし、こ
こで用いられる符号は本式中の符号のみを指すものとす
る。)
らには−10〜120℃の温度範囲に液晶相を発現する
よう調製されるのが好ましく、より広い温度範囲で液晶
相を示すことが好ましい。
添加してコレステリック性を付与することもできる。カ
イラル化合物としては特に限定されず、例えば、ペラル
ゴン酸コレステロールまたはステアリン酸コレステロー
ルなどの光学活性基としてコレステリル基を有するもの
や、市販品ではCB−15、C−15(BDH社製)、
S−1082、S−811(メルク社製)、CM−2
1、CM−22(チッソ社製)などの光学活性基として
2−メチルブチル基を有するものを好ましく用いること
ができる。これらは、1種でも2種以上を組み合わせて
用いてもよい。
性を向上させるために安定剤を添加してもよい。安定剤
としては、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノアルキルエ
ーテル類または第三ブチルカテコール類などが例示され
る。
は、光重合により高分子液晶を形成する。この際、支持
体としてガラス、プラスチック等を使用できる。支持体
面には必要に応じて配向処理を施してもよい。配向処理
は、支持体面を、綿、羊毛等の天然繊維、ナイロン、ポ
リエステル等の合成繊維などで直接ラビングしてもよ
く、ポリイミド、ポリアミド等を塗布しその面を上記繊
維等でラビングしてもよい。ガラスビーズなどのスペー
サを配置し、複数枚の支持体を所望の間隔に制御して対
向させ、支持体間に上記組成物を注入し、充填する。注
入された組成物は液晶状態に保持し、分子を配向させた
状態で光重合させる。
温度を融点Tm からネマチック等方相転移温度Tc の範
囲にすればよいが、Tc に近い温度では屈折率異方性が
極めて小さいので、雰囲気温度の上限は(Tc −10)
℃以下とするのが好ましい。光重合に用いる光として
は、紫外線または可視光線などが好ましく挙げられる。
光重合する場合には、光重合開始剤を用いると効率よく
重合させうる。光重合開始剤としては特に限定されず、
アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ベンゾイン類、
ベンジル類、ミヒラーケトン類、ベンゾインアルキルエ
ーテル類、ベンジルジメチルケタール類、チオキサント
ン類などの光重合開始剤が好ましく使用できる。また必
要に応じて、2種以上の光重合開始剤を混合使用しても
よい。光重合開始剤の使用量は、組成物に対して0.1
〜10質量%が好ましく、特に0.3〜2質量%が好ま
しい。
用いてもよく、支持体から剥離して用いてもよい。こう
して作製された高分子液晶は屈折率異方性が高く、重合
前のモノマ液晶の温度範囲より広い温度範囲で液晶性を
有するため、光学素子に好適である。
する高分子フィルムとして適しており、例えば、位相差
フィルム、偏光プリズムまたは偏光ホログラム等が例示
できる。特に偏光ホログラムとして最適であり、これを
以下に説明する。偏光ホログラムは、周期的に屈折率変
調された格子構造を有することにより、異なる偏光に対
して、回折効率を変化させる機能を有する。特に偏光方
向が90度異なるS偏光とP偏光に対して、0次と±1
次の回折効率比が最大になる場合が、好ましく用いられ
ている。また光学素子の使用に際しては、偏光方向を制
御するために、1/4波長板と組合せて使用されること
が多く、このような例として、光ピックアップとして用
いられる往復効率の高い偏光ホログラムビームスプリッ
タが挙げられる。
場合、屈折率変調された格子構造を作製する方法として
は、周期上にパターニングされたITO等の透明電極を
有する基板を用いて、モノマ状態で所定の配向状態に制
御した後、重合して周期的に屈折率変調された高分子液
晶とするか、または特開平11−211905号公報に
記載があるように、モノマを一軸配向させて重合し、一
軸配向した高分子液晶とした後、フォトリソグラフィー
にて格子形状を付与させ、格子凹部に等方性媒質を充填
する方法等が挙げられる。また、該対向する2枚の基板
に該配向処理を施した後に少なくとも一方の基板の対向
面に離型処理をして、上記の偏光ホログラムを製造して
もよい。さらには偏光ホログラムの作製方法として、格
子形状を有する等方性基板の凹部に組成物を充填した
後、重合させて偏光ホログラムとする方法を例示でき
る。充填に際しては、ラビング処理を施した基板を用い
ると配向乱れが少ないため好ましい。充填方法は上記特
開平11−211905号公報と同様の方法が可能であ
り、また、対向する格子形状を有しない基板に、配向処
理を施した後、離型処理を行い、重合後に前記対向基板
を剥離して、上記偏光ホログラムを製造してもよい。
ビームスプリッタとして光ヘッド装置に用いた場合の概
略側面図を図1に示す。図1では、光源である半導体レ
ーザ5から出た光は、ホログラムビームスプリッタであ
る偏光ホログラム4を透過し、対物レンズ7で光ディス
ク8上に集光され光ディスク8からの反射光は再び対物
レンズ7を透過し、ホログラムビームスプリッタにより
回折され受光素子6に到達する。このホログラムビーム
スプリッタと光ディスク8との間に1/4波長板10を
挿入することにより、往路と復路で半導体レーザ5から
出射した直線偏光の偏光方向を90度回転させることが
でき、これにより、往路の偏光方向の光に対しては透過
率が高く、復路の偏光方向の光に対しては回折効率が高
くなって光の利用効率を高めうる。
に説明する。 [例1:化合物5Aの合成]下記式で表される化合物5
Aを合成した。
レン(前記化合物a)15g(0.070モル)、6−
ブロモ−1−ヘプタノール38.8g(0.21モ
ル)、炭酸カリウム39g(0.29モル)とジメチル
ホルムアミド150mLの混合物を125℃で還流し
た。充分反応した後、反応液を氷水に加え、減圧ろ過を
行い結晶を採取した。これを1mol/LのHClおよ
び水にて洗浄し、乾燥した。その後ジオキサンさらにジ
オキサン/トルエン混合溶媒にて再結晶を行い、4,
4’−ビス(6−ヒドロキシヘプチルオキシ)−ジフェ
ニルアセチレン(前記式b中、m=6で表される化合
物)の粉末結晶17.6gを得た(収率60%)。
030モル)をジメチルアニリン57.2g(0.47
モル)とN,N’−ジメチル−2−ピロリジノン150
mLに溶解し、N,N’−ジメチル−2−ピロリジノン
20mLに溶解したアクリル酸クロリド10.3g
(0.11モル)を滴下した。室温で充分反応させた
後、反応液を氷水に加え、有機相を抽出した。これにヘ
キサンを添加し、析出物を減圧ろ過にて採取した。これ
を塩化メチレン(溶媒)に溶解し、0.5mol/Lの
NaOHおよび水にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウ
ムで乾燥した。溶媒を減圧濃縮し、得られた結晶を、ヘ
キサン/トルエン混合溶媒を用いて再結晶を行った。さ
らにヘキサンと酢酸エチルの混合溶媒を展開溶媒とし、
シリカゲルを充填したカラムを用いてカラムクロマトグ
ラフィを行った。抽出液を精製し、ヘキサン/トルエン
混合溶媒で再結晶を行い、化合物5A、すなわち4,
4’−ビス(6−アクリロイルオキシヘプチルオキシ)
ジフェニルアセチレンの粉末結晶7.65g(収率52
%)を得た。
錠剤)を図2に示す。また、1H−NMRスペクトル
(CDCl3 溶媒、TMS内部標準)は、δ(pp
m):1.3〜1.5(8H,m)、1.64(4H,
m)、1.72(4H,m)、3.99(4H,t)、
4.11(4H,t)、5.93(2H,d)、6.1
7(2H,dd)、6.31(2H,d)、6.94
(4H,d)、7.43(4H,d)であった。
果、昇温時に68℃で結晶から等方性液体に変化した。
降温時には68℃で等方性液体からスメクチックA相
に、57℃で結晶に相転移したことから、モノトロピッ
ク液晶であることを確認した。
6−ブロモ−1−ヘプタノールの代わりに8−ブロモ−
1−オクタノールを用いた。他は例1と同様にして、下
記の化合物5Bを得た。
錠剤)を図3に示す。また、 1H−NMRスペクトル
(CDCl3 溶媒、TMS内部標準)は、δ(pp
m):1.3〜1.5(16H,m)、1.67(4
H,m)、1.78(4H,m)、3.96(4H,
t)、4.15(4H,t)、5.82(2H,d)、
6.12(2H,dd)、6.39(2H,d)、6.
84(4H,d)、7.42(4H,d)であった。化
合物5Bを偏光顕微鏡下で観察した結果、昇温時に75
℃で結晶から等方性液体に変化した。降温時には75℃
で等方性液体からスメクチックA相に、70℃で結晶に
相転移したことから、モノトロピック液晶であることを
確認した。
Cを、以下のようにして合成した。
レン1.00g(0.0048モル)、乾燥テトラヒド
ロフラン20mL、アクリル酸4−ヒドロキシブチル
1.65g(0.011モル)、トリフェニルホスフィ
ン2.99(0.011モル)を混合し、これにジエチ
ルアゾジカルボキシレート1.99g(0.11モル)
と乾燥テトラヒドロフラン10mLの混合物を加え、室
温で反応させた。充分に反応させた後、テトラヒドロフ
ランを留去し、褐色液を得た。これを、ジクロロメタン
を展開液としシリカゲルを充填したカラムを用いて、カ
ラムクロマトグラフィを行った。抽出液を精製し、エタ
ノールにて再結晶を行い、化合物5C、すなわち4,
4’−ビス(4−アクリロイルオキシブチルオキシ)ジ
フェニルアセチレンの粉末結晶1.10g(収率50
%)を得た。
錠剤)を図4に示す。また、 1H−NMRスペクトル
(CDCl3 溶媒、TMS内部標準)は、δ(pp
m):1.89(8H,m)、4.01(4H,t)、
4.24(4H,t)、5.83(2H,d)、6.1
2(2H,dd)、6.41(2H,d)、6.85
(4H,d)、7.43(4H,d)であった。化合物
5Cを偏光顕微鏡下で観察した結果、昇温時に80℃で
結晶から等方性液体に変化した。降温時には79℃で等
方性液体から結晶に相転移し、液晶相は見られなかっ
た。
4,4’−ジヒドロキシジフェニルアセチレン(前記化
合物a)の代わりに4,4’−ジヒドロキシ−3−メチ
ルジフェニルアセチレン(前記化合物c)を用いた。他
は例1と同様にして、下記の化合物6Aを得た。
錠剤)を図5に示す。また、1H−NMRスペクトル
(CDCl3 溶媒、TMS内部標準)は、δ(pp
m):1.3〜1.6(8H,m)、1.6〜1.9
(8H,m)、2.20(3H,s)、3.97(4
H,t)、4.17(4H,t)、5.81(2H,
d)、6.12(2H,dd)、6.40(2H,
d)、6.75(1H,d)、6.84(2H,d)、
7.23(1H,s)、7.3(1H,d)、7.42
(2H,d)であった。化合物6Aを偏光顕微鏡下で観
察した結果、昇温時に43℃で結晶から等方性液体に変
化した。降温時には32℃で等方性液体からネマチック
相に、30℃で結晶に相転移したことから、モノトロピ
ック液晶であることを確認した。
4,4’−ジヒドロキシジフェニルアセチレン(前記化
合物a)の代わりに4,4’−ジヒドロキシ−3−メチ
ルジフェニルアセチレン(前記化合物c)を用いた。他
は例3と同様にして、下記の化合物6Bを得た。
に示す。また、1H−NMRスペクトル(CDCl3 溶
媒、TMS内部標準)は、δ(ppm):1.9〜2.
0(8H,m)、2.21(3H,s)、4.01(4
H,t)、4.25(4H,t)、5.83(2H,
d)、6.12(2H,dd)、6.41(2H,
d)、6.75(1H,d)、6.84(2H,d)、
7.26(1H,s)、7.3(1H,d)、7.42
(2H,d)であった。化合物6Bを偏光顕微鏡下で観
察した結果、昇温時に50℃で結晶から等方性液体に変
化した。降温時には43℃で等方性液体から結晶に相転
移し、液晶相は見られなかった。
4,4’−ジヒドロキシジフェニルアセチレン(前記化
合物a)の代わりに、4,4’−ジヒドロキシ−3−メ
チルジフェニルアセチレン(前記化合物c)を、6−ブ
ロモ−1−ヘプタノールの代わりに3−ブロモ−1−プ
ロパノールを用いた。他は例1と同様にして、下記の化
合物6Cを得た。
に示す。また、1H−NMRスペクトル(CDCl3 溶
媒、TMS内部標準)は、δ(ppm):2.1〜2.
2(4H,m)、2.21(3H,s)、4.08(4
H,t)、4.37(4H,t)、5.84(2H,
d)、6.13(2H,dd)、6.41(2H,
d)、6.76(1H,d)、6.85(2H,d)、
7.26(1H,s)、7.32(1H,d)、7.4
3(2H,d)であった。化合物6Cを偏光顕微鏡下で
観察した結果、昇温時に71℃で結晶から等方性液体に
変化した。降温時には45℃で等方性液体から結晶に相
転移し、液晶相は見られなかった。
4,4’−ジヒドロキシジフェニルアセチレン(前記化
合物a)の代わりに4,4’−ジヒドロキシ−2−メチ
ルジフェニルアセチレン(前記化合物d)を用いた。他
は例1と同様にして、下記の化合物7Aを得た。
錠剤)を図8に示す。また、1H−NMRスペクトル
(CDCl3 溶媒、TMS内部標準)は、δ(pp
m):1.3〜1.6(8H,m)、1.6〜1.9
(8H,m)、2.45(3H,s)、3.97(4
H,t)、4.17(4H,t)、5.82(2H,
d)、6.12(2H,dd)、6.40(2H,
d)、6.65(1H,d)、6.75(1H,s)、
6.85(2H,d)、7.38(1H,d)、7.4
2(2H,d)であった。化合物7Aを偏光顕微鏡下で
観察した結果、昇温時に78℃で結晶から等方性液体に
変化した。降温時には62℃で等方性液体から結晶に相
転移し、液晶相は見られなかった。
点Tc が85℃、式8で求められる温度Ts における屈
折率異方性△n(X0 )Tsが0.119である液晶モノ
マXo を用いた。組成物の屈折率異方性は589nmで
求めたものである。液晶モノマXo に化合物5Aを10
mol%溶解した組成物X1 を調製した。この組成物X
1 のTc は82℃であり、式8で求められる温度Ts に
て測定した組成物X1 の屈折率異方性△n(X1 )Tsは
0.126であった。ここで、式9で計算される屈折率
異方性△nTsを化合物5Aの屈折率異方性と定義する。
△n(X0 )Tsおよび△n(X1 )Tsを式9に代入し、
計算した化合物5Aの屈折率異方性△nTsは0.243
であった。
屈折率異方性]例8と同様にして化合物5B、5C、6
A、7Aの屈折率異方性△nTsを求めたところ、それぞ
れ0.219、0.253、0.217、0.233で
あった。
式4においてqが6である化合物、すなわち4,4’−
ビス(アクリロイルオキシヘキシルオキシ)ビフェニル
(以下、化合物eとする。)の屈折率異方性△nTsを例
6と同様にして求めたところ、0.150であった。ま
た、この化合物は昇温時に81℃で結晶から等方性液体
に変化した。降温時にも81℃で等方性液体から結晶に
転移し、液晶相はみられなかった。
び化合物eの屈折率異方性を表1に示す。
ルオキシ−4’−シアノビフェニル(下記化合物
X1 )、4−(3−アクリロイルオキシプロピル)オキ
シ−4’−シアノビフェニル(下記化合物X2 )、4−
(6−アクリロイルオキシヘキシル)オキシ−4’−シ
アノビフェニル(下記化合物X3 )、アクリル酸4−
(4−n−ブチルベンゾイルオキシ)フェニル(下記化
合物X4 )、アクリル酸4−(4−n−ヘキシルベンゾ
イルオキシ)フェニル(下記化合物X5 )を用いて組成
物Y1 を調製した。組成比はモル比でX1 :X2 :
X3 :X4 :X5 =0.25:0.10:0.35:
0.15:0.15とした。
組成比が25モル%となるように加えて組成物Y2 を調
製した。組成物Y2 はTc が63℃であり、過冷却状態
ではあるが室温まで安定なネマチック液晶であった。ま
た、組成物Y2 の40℃における屈折率異方性は、58
9nmにおいて0.181であった。
るポリイミドをスピンコータで塗布し、熱処理した後、
ナイロンクロスで一定方向にラビング処理したガラス基
板を支持体とし、配向処理した面が向かいあうように2
枚の支持体を接着剤を用いて貼り合わせてセル1を作製
した。その際、一辺にガラスブロックを挿入し、くさび
形状とした。
ガキュアー907(チバガイギー社製)」を0.25質
量%添加したものを、セル1に70℃で注入した。次に
50℃で5mW/cm2 の強度の紫外線を300秒間照
射して光重合を行い、高分子液晶を作製した。この高分
子液晶は基板のラビング方向に水平配向され、屈折率異
方性は589nm、25℃において0.159であっ
た。この高分子液晶は可視域で透明であり、散乱もみら
れなかった。またこの高分子液晶は、室温以下135℃
以上で屈折率異方性を示し、広い液晶温度範囲を有し
た。
折率異方性]例9で調製したY1 に、架橋性モノマとし
て化合物eを加え、その組成比が25モル%となるよう
に組成物Y3 を調製した。組成物Y3 はTc が61℃で
あり、過冷却状態ではあるが室温まで安定なネマチック
液晶であった。この組成物Y 3 の40℃における屈折率
異方性は、589nmにおいて0.168であった。次
に、組成物Y3 に光重合開始剤「イルガキュアー907
(チバガイギー社製)」を0.25質量%添加したもの
を、例10と同様のセル1に70℃で注入した。次に5
0℃で5mW/cm2 の強度の紫外線を300秒間照射
して光重合を行い高分子液晶を作製した。該高分子液晶
の屈折率異方性は25℃で589nmにおいて0.14
4であった。
よび化合物eを含む組成物Y3 の組成物調製後の屈折率
異方性と、組成物を重合後の屈折率異方性とを表2に比
較する。
Aを用いることにより、ネマチック相温度範囲を低下さ
せることなく、高い屈折率異方性を付与することができ
た。
組成物の比較]上記化合物X1 、X3 および化合物5A
を用いて、モル比がX1 :X3 :化合物5A=0.3
5:0.35:0.3となるよう組成物Y4 を調製し
た。組成物Y4 において、化合物5Aの代わりに化合物
6Aを用いて組成物Y5 を調製し、化合物5Aの代わり
に化合物7Aを用いてY6 を調製した。Y4 、Y5、Y
6 の液晶温度範囲を表3に示す。
を用いると、スメクチック(Sm )相は発現せず、より
低温でネマチック(Nm )相が出現した。特に化合物6
Aを用いた組成物Y5 は室温以下まで安定なネマチック
相であった。
ピッチ6μm、深さ2μmの矩形格子が形成されたガラ
ス基板の表面に、配向剤であるポリイミドをスピンコー
タで塗布し、熱処理した後、ナイロンクロスで格子方向
に対して平行方向にラビング処理を行ったものと、配向
処理を同様に行ったガラス平板基板を、配向処理面が向
かいあうように接着剤を用いて貼り合わせてセル2を作
製した。その際、配向方向が平行になるようにした。
ガキュアー907(チバガイギー社製)」を0.25質
量%添加したものを、上記のように作製したセル2に7
0℃で注入し、格子状凹部を充填した。次に、50℃で
5mW/cm2 の強度の紫外線を300秒間照射して、
光重合を行った。このセル2の片面に1/4波長板を積
層し、偏光ホログラムビームスプリッタ(光学素子)を
作製した。この偏光ホログラムスプリッタを光ヘッドの
部品に用いたところ、該光ヘッドは波長650nmのレ
ーザ光源にて、±1次の回折効率の合計で50%の光利
用効率を得た。
する架橋性液晶モノマであるアクリル酸誘導体化合物を
合成できる。これを用いた組成物および光重合により得
られた高分子液晶は、高い屈折率異方性を有する。この
高分子液晶は、位相差フィルムや偏光ホログラム素子な
どの光学素子の材料として好適である。特に該偏光ホロ
グラム素子は光ヘッド等の部品として好適である。本発
明は、本発明の効果を損しない範囲内で種々応用でき
る。
Claims (7)
- 【請求項1】下記式1で表されるアクリル酸誘導体化合
物。 【化1】 式1中の記号は以下の意味を示す。 R1 、R2 :それぞれ独立して、水素原子またはメチル
基。 E1 、E2 :それぞれ独立して、1,4−フェニレン基
であり、基中の水素原子の1個以上がフッ素原子、塩素
原子またはメチル基に置換されていてもよい。 m、n:E1 、E2 がいずれも非置換の1,4−フェニ
レン基である場合、m、nはそれぞれ独立して4〜12
の整数であり、またE1 、E2 が1,4−フェニレン基
であり、その少なくとも一方の基中の水素原子の1個以
上が置換されている場合、m、nはそれぞれ独立して3
〜12の整数である。 - 【請求項2】m=nである請求項1に記載のアクリル酸
誘導体化合物。 - 【請求項3】請求項1または2に記載のアクリル酸誘導
体化合物の1種以上を組成物中に10〜90質量%含む
組成物。 - 【請求項4】請求項3に記載の組成物を重合させてなる
高分子液晶。 - 【請求項5】紫外線または可視光線を照射することによ
り重合させてなる請求項4に記載の高分子液晶。 - 【請求項6】請求項4または5に記載の高分子液晶を用
いてなる光学素子。 - 【請求項7】請求項6に記載の光学素子を用いてなる光
ヘッド。
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