JP2002145844A - ナフチル有機化合物 - Google Patents

ナフチル有機化合物

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JP2002145844A JP2001251102A JP2001251102A JP2002145844A JP 2002145844 A JP2002145844 A JP 2002145844A JP 2001251102 A JP2001251102 A JP 2001251102A JP 2001251102 A JP2001251102 A JP 2001251102A JP 2002145844 A JP2002145844 A JP 2002145844A
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John William Goodby
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アレクサンダー・シード
George W Gray
ジヨージ・ウイリアム・グレイ
Damien Gerad Mcdonnel
ダミアン・ジエラード・マクドネル
Edward Peter Raynes
エドワード・ピーター・ライネス
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サリー・エリザベス・デイ
Kenneth John Harrison
ケネス・ジヨン・ハリソン
Michael Hird
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】ナフチル基を含有する液晶化合物の提供。 【解決手段】一般式I、例えば式16の液晶化合物。R
−A−(X)−(B)−R(I)[Aはナフチ
ル、フッ素化ナフチル又は臭素化ナフチル、Bはフェニ
ル、メチル化フェニル、臭素化フェニル、フッ素化フェ
ニル、チオフェン、ピリミジン又はピリジン、R及び
は独立してアルキル、アルコキシ、アルキニル、チ
オアルキル、Br、CN、SCN、NCS、ペルフルオ
ロアルキル、ペルフルオロアルコキシ又は水素、XはC
≡C、COO又はC=C、mは0又は1であり、mが1
のときにはnは0または1、mが0のときにはnは0で
あり;但しAがナフチル、nが1、mが0のときには、
Bはメチル化フェニル、臭素化フェニル、チオフェン、
ピリミジン又はピリジンである。]

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明はナフチル基を含有し、液晶特性を
持つ及び/または液晶物質の成分として使用するのに適
している化合物に関する。本発明は液晶物質へのこのよ
うな化合物の使用にも関する。
【0002】液晶物質及び液晶デバイスはネマチック及
びコレステリック(NまたはN)またはスメクチック
(S)相の電気光学特性を使用するものであり、特に有
用なスメクチック相はキラルスメクチックC(Sc
またはスメクチックAである。
【0003】Sc相は2−3ミリ秒またはさらには2
−3マイクロ秒でさえ切り替えられるために、強誘電性
Sc相を示す液晶物質は迅速に切り替えるディスプレ
ー例えばテレビまたはVDUスクリーンに有用である。
Scスイッチングの原理は、特に、App Phys Lett 36
(1980), p899 にN A Clark 及びS T Lagerwall が述べ
ている。
【0004】SA 液晶相を示す物質は電気臨床効果を使
用するディスプレーデバイスに使用できる。
【0005】ディスプレー及び他の光学デバイス例えば
デジタル計算機、時計、メータ及び英数字を使用するラ
ップトップ式コンピュータに電気光学効果を示す液晶物
質を使用することは現在よく知られている。しかし、公
知の液晶物質は全ての点について理想的なのではなく、
現在、当業界ではそれらの特性を改良するための研究が
数多く進められている。
【0006】液晶物質は通常、特別に選択した混合組成
物からなり、特性の組合せを改良した新規な混合物を形
成することにより改良された物質が得られることが多
い。
【0007】液晶混合物の組成は一般に混合物が所望の
特性を示すように選択する。このような特性には特に次
のものを含んでいる: (1)室温(20℃)を含む、できるだけ広い液晶温度
域; (2)できるだけ低い融点(固体から液晶への転移温
度); (3)できるだけ高い透明点(液晶から等方性液体への
転移温度); (4)ディスプレーの電圧を最少にするための、できる
だけ大きな(適切な)正または負の誘電異方性(分子軸
に平行に測定した誘電率が分子軸に垂直に測定した誘電
率より小さい); (5)ディスプレーのスイッチ速度を最少にするため
の、できるだけ低い粘度; (6)温度による変化ができるだけ少ない電気光学応
答; (7)良好な化学的及び光化学的安定性。特定の用途に
特に有用なその他の特性の例には次のものを含む: (8)良好なマルチプレックス能; (9)周波数で誘電異方性を切り替える能力; (10)選択した大きさの複屈折性; (11)特定のデバイス要件に合致させうる比弾性係
数; (12)ある種の用途では高い電気抵抗。
【0008】液晶物質及び液晶デバイスはネマチック及
びコレステリック(各々、N及びN )またはスメクチ
ック(S)相の電気光学特性を使用するものであり、特
に有用なスメクチック相はキラルスメクチックC(Sc
)またはスメクチックA(Sa)相である。使用され
ている最も一般的な液晶物質はネマチック相を示すもの
であり、これらは、例えば、腕時計、時計、計算機、エ
レクトロニックディスプレー等に広く使用されている。
【0009】液晶物質の用途、例えば、いわゆる「電界
制御複屈折](ECB)効果デバイス(例えば、M F Sc
hieckel 及びK Fahrensohn Applied Physics Letters 1
9 p2912 1971 参照)、薄層トランジスター及びスーパ
ーツイストネマチックデバイスの中には、高い複屈折性
を必要とするものがある。必要とされる所望特性が単一
の液晶化合物で見いだされることは稀であり、一般に、
液晶物質は成分化合物の混合物からなる。このような用
途に好適な液晶化合物が非常に多数知られており、当業
者には明かであろう。
【0010】フェニル−ナフタレン系をベースとするい
くつかの液晶化合物、例えば
【0011】
【化11】 が公知である。例えば、Bull Soc Chim Fr 11-12(2) p2
521-2426 (1975) には、Aがアルコキシであり、Bがア
ルキルまたはアルコキシである化合物が、Helv Chim Ac
ta 68(5) p1406- 1426には、Aがアルキルまたはアルコ
キシであり、Bがシアノまたはトリフルオロメチルであ
る化合物が記載されている。
【0012】本発明の目的は、改良されたまたは別の液
晶及び/またはモノトロピック特性を提供する新規化合
物を提供することである。
【0013】本発明によると、式I R−A−(X)−(B)−R 式I [式中、Aはナフチル、フッ素化ナチフル及び臭素化ナ
フチルから選択し、Bはフェニル、メチル化フェニル、
臭素化フェニル、フッ素化フェニル、チオフェン、ピリ
ミジン及びピリジンから選択し、R及びRは独立し
て、アルキル、アルコキシ、アルキニル、チオアルキ
ル、Br、CN、SCN、NCS、ペルフルオロアルキ
ル、ペルフルオロアルコキシ及び水素から選択し、Xは
C≡C、COO及びC=Cから選択し、mは0または1
であり、mが1のときにはnは0または1であり、mが
0のときにはnは0であり;但し、Aがナフチルであ
り、nが1であり、mが0のときには、Bはメチル化フ
ェニル、臭素化フェニル、チオフェン、ピリミジン及び
ピリジンから選択し、また、Aがナフチルであり、Xが
C≡Cであり、mが1であり、nが1であるときには、
Bはチオフェン、ピリミジン及びピリジンから選択す
る]の液晶ナフチル化合物が提供される。
【0014】下記の本発明の好適実施態様は、特に液晶
特性について、特に複屈折性の高いネマチックまたは強
誘電性Sc液晶物質への使用の好適性について選択す
る。アルキル、アルコキシ、チオアルキル及びアルキニ
ル置換基R及びRは、ネマチック物質に使用する場
合には好ましくは炭素原子数1−15個、より好ましく
は1−5個であり、スメクチック物質に使用する場合に
は好ましくは炭素原子数3−9個である。スメクチック
C物質に使用する場合には、R及びRをn−アルキ
ル及びn−アルコキシから選択するのが好ましい。
【0015】本発明の別の面によると、等方性相の液晶
物質の転移前特性を利用するデバイスに使用するのに適
した、一般式II: R−J−(Y)−(Z)−R 式II [式中、Jはナフチル、フッ素化ナチフル及び臭素化ナ
フチルから選択し、Zはフェニル、メチル化フェニル、
臭素化フェニル、フッ素化フェニル、チオフェン、ピリ
ミジン及びピリジンから選択し、R及びRは独立し
て、アルキル、アルコキシ、アルキニル、チオアルキ
ル、Br、CN、SCN、NCS、ペルフルオロアルキ
ル、ペルフルオロアルコキシ及び水素から選択し、Yは
C≡C、COO及びC=Cから選択し、pは0または1
であり、pが1のときにはqは0または1であり、pが
0のときにはqは0である]の化合物が提供される。
【0016】このような化合物は一般に、光学カー効果
デバイスのようなデバイスに使用できる。このようなデ
バイスは光シャッタまたは光変調器として使用されるこ
とが多く、媒質の複屈折性(△n)がそこにかける電場
の二乗に比例するということに基づいている。このよう
な効果はよく二次電気光学効果と呼ばれ、変性4波混合
を使用して研究できる(P Maddenら、IEEE J of Quantu
m Electronics QE22 No 8 1986年8月 p1287)。
【0017】R及びRは、好ましくはC1−15
ルキル、アルコキシ、オアルキル及びアルキニル、より
好ましくはC1−9、さらに好ましくはC3−9から選
択する。
【0018】式I及び式IIの好ましい構造を全般に示
す:
【0019】
【化12】 式I及び式IIのナフチル物質は一般に当業者に明かな
種々の経路で製造できる。使用できる典型的な経路に
は、適当なフェニル(または均等物、例えばチオフェ
ン、ピリミジン、等)ホウ素酸と適当なナフトールトリ
フレートとの反応を含んでいる。また、CN及びNCS
末端基を得るためには、適当なホウ素酸をブロモニトロ
−のような適当な化合物例えば適当なベンゼン、チオフ
ェン残基等と反応させることもできる。アルキル、アル
コキシ、アルキニル及びチオアルキル末端基はそれぞれ
よく知られたアルキル化、O−アルキル化、(適当なト
リフレートを介した)アルキニル化及びチオアルキル化
経路により得られる。m及びnが0であるナフチル物質
は、ブロモナフチルから、例えばアルキル化、チオアル
キル化等を使用し、また次に例えば(例えばCuCNを
使用する)シアン化等を行うことにより製造できる。
【0020】本発明はまた、少なくとも1つが式Iのナ
フチル化合物である少なくとも2つの化合物の混合物で
ある液晶物質も提供する。この物質はネマチックまたは
スメクチック(例えば、Sa、ScまたはSc)特性
を示すことができ、またときには等方性特性も示す。
【0021】特に、多くの式Iの化合物は高い異方性の
分極性(△a)を持ち、そのため、上記のようにこの特
性を必要とする用途に適したものとなる。式Iのナフチ
ル化合物は、他の液晶化合物、例えば、一般式III:
【0022】
【化13】 [式中、Rは水素、アルキル、アルコキシ、アルキニ
ル、チオアルキル、CN及びBrからなる群から選択
し;Rは水素、NSC、SCN、CN、アルキル、ア
ルコキシ、アルキニル及びチオアルキルからなる群から
選択し;nが0のときにはmが1であり、nが1または
0のときにはmが0であるようにm及びnは1または0
であり;pは独立して1または0であり;Xはナフチ
ル、フッ素化ナチフル及び臭素化ナフチルからなる群か
ら選択し;Yはフェニル、メチル化フェニル、臭素化フ
ェニル、フッ素化フェニル、チオフェン、ピリミジン及
びピリジンからなる群から選択する]の化合物と共にネ
マチック液晶物質の成分として使用することができる。
【0023】混合物は式IV:
【0024】
【化14】 [式中、Rは一般にCN、アルキル、アルコキシ等で
ある]のような一般構造のフェニルチアゾレンのような
物質も含有できる。
【0025】他の好適な混合物質には出願番号8928
28.6に記載の物質等が含まれ、この出願には例えば
透明ポリマーマトリックス内分散するのに適したポリマ
ーネットワークとしての使用について述べている。
【0026】混合物には1つ以上の式V:
【0027】
【化15】 [式中、RはC1−10n−アルキルまたはn−アル
コキシであり、フッ素置換基は使用できる置換位の任意
の1つまたは2つにあってよい]のフッ素化シアノビフ
ェニルまたはターフェニルも含有することができる。
【0028】本発明のネマチック液晶は1つ以上のコレ
ステリック相を誘導する任意の活性物質及び1つ以上の
多色性色素も含有してよい。
【0029】本発明のこの面の物質は任意公知の形の液
晶ディスプレーデバイス例えばツイストネマチックデバ
イス、フリードリクス効果デバイス、コレステリックメ
モリモードデバイス、コレステリックからネマチックへ
の相変化効果デバイス、ダイナミックスキャッタリング
効果デバイス、2周波数スイッチング効果デバイス、ス
ーパーツイスト効果デバイス、または熱発色物質を使用
する温度計に使用できる。このようなデバイスの構成及
び操作方法、並びにそれに使用するのに適した液晶物質
の特性はこの分野でよく知られている。一般に、電気光
学ディスプレーデバイスは液晶物質を挟みうる2枚の基
板からなる。基板の少なくとも1枚は光学的に透明であ
り、両方が好ましくは相対した面が透明な物質からでき
ているアドレス可能な電極を有している。電極を介して
液晶物質層に電場をかけることにより、電気光学効果が
得られ、これは直接または好ましくは1枚以上の偏光フ
ィルターを介して見ることができる。
【0030】本発明の別の面は、混合物が等方性相の液
晶混合物の転移前特性を利用するデバイスに使用するの
に適していること、及び混合物が少なくとも1つの式I
Iの化合物を含有していることを特徴とする、化合物の
混合物である物質である。このような物質は式IIIの
化合物及び/または式IVの化合物及び/または式Vの
化合物も含む。
【0031】式IIの化合物及び式IIの化合物を含む
物質は、光学カー効果を使用するデバイスに使用するこ
とができる。一般に、光学カー効果デバイスは2つの電
極を含むガラスセルからなり、このガラスセルには極性
の液体が充填されている。このデバイスはカーセルと呼
ばれることが多い。カーセルは、カーセルにかける電場
に対して±45゜の透過軸を持つ2枚の交差偏光板の間
に置くことができる。カーセルに0電圧をかけると、光
は透過せず、セルは閉じたシャッタとして機能する。変
調電圧をかけると、電場が生じ、カーセルは可変波板と
して機能するようになり、カーセルをかけた電場に比例
して開くことのできるシャッタとして操作することにな
る。
【0032】本発明のネマチック物質は複屈折性が高い
ためECB効果デバイスへの使用に特に適している。本
発明のネマチック物質は、透明なポリマーマトリックス
に液晶物質の小さな液滴が分散しているポリマー分散液
晶(PDLC)物質に使用するのに適している。
【0033】ここで、添付図面を参照して本発明の非限
定実施例を示す。添付図面中、図1から図5は実施例化
合物1から5の合成経路を図式的に示したものであり、
図6及び図7は本発明の液晶デバイス及び本発明のカー
セルを図示したものである。
【0034】
【実施例】実施例1
【0035】
【化16】 の製造
【0036】図1を参照すると、次のようになる: ステップ1.1 5−ブロモ−ヒドロキシピリミジン 室温で、水(200ml)中の塩酸2−ヒドロキシピリ
ミジン(50.00g、0.377mol)の撹拌溶液
に、臭素(67.00g、0.419mol)をゆっく
りと滴加する(発熱反応であるが冷却はしない)。溶液
を1時間(冷却するまで)撹拌し、次に、真空下で水と
過剰の臭素を除去すると、淡黄色の固体が得られ、これ
を真空下(0.1mmHg)で脱水すると、5−ブロモ
−2−ヒドロキシピリミジンが固体として得られる。こ
の固体は「湿った」ままで、収量は100gである。
【0037】ステップ1.2 5−ブロモ−2−クロ
ロピリミジン オキシ塩化燐(500ml)及びN,N−ジメチルアニ
リン(20ml)中の化合物1.1(前記製造工程から
の収率は100%と仮定する:65.98g、0.37
7mol)の溶液を4時間加熱還流する。冷却した混合
物を注意深く氷の上に注ぎ、エーテルで2回抽出する。
エーテル抽出物を合わせ、炭酸水素ナトリウム水溶液で
洗い、MgSO4 で脱水する。溶媒を真空下で除去する
と、オフホワイトの固体が得られる。(塩酸2−ヒドロ
キシピリミジンに基づく)収量は23.55g、32%
である。
【0038】ステップ1.3 2−クロロ−5−ペン
ト−1−イニルピリミジン量:ペント−1−イン(3.
00g、0.044mol)、n−ブチルリチウム
(4.40ml、ヘキサン中10.0M、0.044m
ol)、塩化亜鉛(6.00g、0.044mol)、
化合物1.2(8.00g、0.041mol)、テト
ラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(O)
(1.5g、1.30mol)。
【0039】この実験手順は亜鉛結合反応である。乾燥
した窒素下で、撹拌し、(−5℃から0℃に)冷却した
無水THF中のペント−1−インの溶液にn−ブチルリ
チウム溶液を滴加する。この混合物を10分間撹拌し、
次に、約−5℃から0℃で、無水THF中の塩化鉛(無
水)を滴加する。混合物を室温で15分間撹拌し、無水
THF中の化合物1.2の溶液を−5℃から0℃で加え
た後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウ
ム(O)を加える。混合物を22時間加熱還流する(g
lc分析から反応の完了が明らかとなる)。未精製生成
物をカラムクロマトグラフィー[シリカゲル/石油留分
(沸点40−60℃)−ジクロロメタン、1:20]で
精製すると、無色の固体が得られ、これをヘキサンから
結晶させると無色の結晶が得られる。収量は6.27g
(85%)である。
【0040】ステップ1.4 2−ブトキシ−6−
(5−ペント−1−イニルピリミジン−2−イル)ナフ
タレン量:化合物1.3(1.60g、8.86mo
l)、6−ブトキシナフト−2−イルホウ素酸(2.6
0g、0.011mol)、テトラキス(トリフェニル
ホスフィン)パラジウム(O)(0.35g、0.30
mol)。
【0041】この実験手順はホウ素酸結合反応である。
室温、乾燥窒素下で、ジメトキシメタン及び2M炭酸ナ
トリウム中の化合物1.3及びテトラキス(トリフェニ
ルホスフィン)パラジウム(O)の撹拌混合物に、ジメ
トキシエタン中のホウ素酸の溶液を加える。混合物を1
8時間加熱還流する(glc分析で反応の完了が明らか
となる)。未精製生成物をカラムクロマトグラフィー
[シリカゲル/石油留分(沸点40−60℃)−ジクロ
ロメタン、1:2]で精製すると、無色の固体が得ら
れ、これを酢酸エチル−エタノール(1:1)から結晶
させると無色の結晶が得られる。収量は2.25g(7
4%)である。
【0042】実施例2
【0043】
【化17】 の製造。
【0044】図2を参照すると、次のようになる: ステップ2.1 2−ペント−1−イニルチオフェン
量:ペント−1−イン(6.80g、0.10mo
l)、n−ブチルリチウム(10.0ml、ヘキサン中
10.0M、0.044mol)、塩化亜鉛(13.6
0g、0.10mol)、2−ブロモチオフェン(1
6.00g、0.098mol)、テトラキス(トリフ
ェニルホスフィン)パラジウム(O)(3.40g、
2.94mol)。
【0045】実験手順はステップ1.3に述べた通りで
ある。未精製生成物を蒸留すると、無色の液体が得られ
る。収量は12.96g(88%)である。
【0046】ステップ2.2 5−ペント−1−イニ
ルチオフェン−2−イルホウ素酸量:化合物2.1(1
0.00g、0.067mol)、n−ブチルリチウム
(6.80g、ヘキサン中10.0M、0.068mo
l)、ホウ酸トリメチル(14.20g、0.137m
ol)。
【0047】この実験手順は標準的なホウ素酸製造法で
あり、褐色の固体が得られる。収量は12.00g(9
3%)である。
【0048】ステップ2.3 2−(6−シアノナフ
ト−2−イル)−5−ペント−1−イルチオフェン量:
6−シアノナフト−2−イルトリフレート(2.00
g、6.64mol)、5−ペント−1−イニルチオフ
ェン−2−イルホウ素酸(1.55g、7.99mmo
l)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウ
ム(O)(3.40g、2.94mol)、塩化リチウ
ム(0.85g、0.020mol)。
【0049】この実験手順は、触媒として塩化リチウム
を加えること以外、ステップ1.4に記載のホウ素酸結
合反応についてのものである。未精製生成物をカラムク
ロマトグラフィー[シリカゲル/石油留分(沸点40−
60℃)−ジクロロメタン、1:1]で精製すると、黄
色の固体が得られ、これをエタノールから再結晶させる
と、淡黄色の結晶が得られる。収量は1.55g(78
%)である。
【0050】実施例3
【0051】
【化18】 の製造
【0052】図3を参照すると、次のようになる: ステップ3.1 2−ブロモ−6−エトキシナフタレ
ン この実験手順はO−アルキル化である。アセトン中の6
−ブロモ−2−ナフトール(40.00g、0.18m
ol)及び炭酸カリウム(63.00g、0.46mo
l)の撹拌還流混合物にブロモメタン(48.90g、
0.45mol)の溶液を滴加する。撹拌混合物を24
時間(glcで反応の完了が明らかになるまで)加熱還
流する。炭酸カリウムを濾過して除去し、濾液に水を加
え、生成物をエタノールから再結晶させると、43.9
2g(97%)が得られる。
【0053】ステップ3.2 2−エトキシ−6−シ
アノナフタレン この実験手順はシアノ化であり、化合物3.1(3.0
0g、0.012mol)をシアン化銅(I)(1.3
0g、0.015mol)と反応させ、未精製生成物を
カラムクロマトグラフィー[シリカゲル/石油留分(沸
点40−60℃)−ジクロロメタン、1:2]で精製し
て、無色の固体を得、これを蒸留[Kugeklrohr、0.1
mmHgで170℃(最大)]すると、無色の固体1.
75g(74%)が得られる。
【0054】ステップ3.3 1−ブロモ−6−シア
ノ−2−エトキシナフタレン 80℃で、氷酢酸(35ml)中の化合物3.2(1.
93g、9.80mol)の撹拌溶液に氷酢酸(4m
l)中の臭素(1.72g、0.011mol)の溶液
を滴加する。溶液をさらに10分間撹拌する(glcか
ら反応が完了し、唯一の生成物のピークが得られること
が判る)。溶液を水に加え、生成物をエーテルで2回抽
出し、エーテル抽出物を合わせて、水及びメタ亜硫酸水
素ナトリウムで洗い、脱水する。溶媒を真空下で除去
し、残渣をカラムクロマトグラフィー[シリカゲル/石
油留分(沸点40−60℃)−ジクロロメタン、1:
1]で精製すると、無色の固体(1.72g)が得ら
れ、これをヘキサン−ジメトキシメタン(1:1)から
再結晶させると、無色の固体が1.55g(57%)得
られる。
【0055】実施例4
【0056】
【化19】 の製造
【0057】図4を参照すると、次のようになる: ステップ4.1 2−ブロモ−6−チオブチルナフタ
レン 乾燥した窒素下で、無水ベンゼン(180ml)中の6
−ブロモ−2−ナフトール(20.00g、0.090
mol)及びブタンチオール(8.07g、0.090
mol)の撹拌 混合物にトリフルオロメタンスルホン
酸(14.85g、0.099mol)を滴加する。得
られた溶液を50℃で4時間撹拌し(glc分析で反応
の完了が明らかとなる)、冷却し、氷冷した水に注ぐ。
生成物をエーテルで2回抽出し、有機相を合わせて、5
%水酸化ナトリウム及び水で洗い、MgSOで脱水す
る。次に、溶媒を真空下で除去し、残渣を蒸留すると、
無色の固体が得られる。収量は13.80g(52%)
である。
【0058】ステップ4.2 6−チオブチルナフト
−2−イルホウ素酸量:化合物4.1(6.80g、
0.023mol)、n−ブチルリチウム(2.30m
l、ヘキサン中10.0M、0.023mol)、ホウ
酸トリメチル(4.80g、0.046mol)。
【0059】この実験手順は標準法による適切なホウ素
酸の製法であり、反応生成物を10%水酸化カリウムで
抽出し、塩基性抽出物をエーテルで抽出し、酸性化し、
エーテルで抽出し、(MgSO4 で)脱水し、溶媒を真
空下で除去すると、無色の液体が得た後の収量は3.4
9g(58%)である。
【0060】ステップ4.3 2−(4−シアノフェ
ニル)−6−チオブチルナフタレン量:化合物4.2
(1.81g、6.96mol)、4−ブロモベンゾニ
トリル(1.15g、6.32mol)、テトラキス
(トリフェニルホスフィン)パラジウム(O)(0.2
35g、0.22mol)。
【0061】この実験手順は、ステップ1.4に記載し
たホウ素酸結合反応であり、次に未精製生成物をカラム
クロマトグラフィー[シリカゲル/石油留分(沸点40
−60℃)−ジクロロメタン、1:1]で精製すると、
無色の固体が得られ、これをエタノール−酢酸エチル
(4:1)から再結晶させると、無色の結晶が1.63
g(81%)得られる。
【0062】実施例5
【0063】
【化20】 の製造
【0064】図5を参照すると、次のようになる: ステップ5.1 2−ブロモチオフェン クロロホルム(80ml)と氷酢酸(80ml)の混合
物中のチオフェン(31.88g、0.380mol)
及びN−ブロモサクシンイミド(64.00g、0.3
60mol)の溶液を撹拌しながら30分間加熱還流し
た(定期的なglc分析から、2,5−ジブロモチオフ
ェンの形成は最小限にとどめて、反応が完了したことが
判った)。反応混合物を水で希釈し、ジクロロメタン
(100ml)で2回洗った。有機抽出物を合わせ、水
(300ml)、水酸化カリウム(5%、300ml)
で順次洗い、MgSO4 で脱水した。溶媒を真空下で除
去し、残渣を蒸留すると、無色の液体が得られた。収量
は24.34g(42%)であった。
【0065】ステップ5.2 2−ブロモ−5−ニト
ロチオフェン 冷却し(0℃)、急速に撹拌した無水酢酸(50ml)
中のステップ5.1の化合物(24.77g、0.15
2mol)の溶液に、0℃の無水酢酸(50ml)中の
硝酸(24.00g、1.42sp gr 、0.381mo
l)を滴加した。添加終了後、30分間撹拌を続け、混
合物を一晩冷所においた。混合物を氷水(400ml)
に注ぎ、沈澱を濾過して除去し、エーテル(2x200
ml)に溶解し、酸がなくなるまで水で洗った。溶媒を
真空下で除去し、残渣をカラムクロマトグラフィー[シ
リカゲル/石油留分(沸点40−60℃)−ジクロロメ
タン、5:1]で精製し、エタノール/ジメトキシエタ
ン(100:1)から再結晶させると、淡黄色の固体が
得られ、これを真空下、Pで脱水すると、20.
89g(66%)が得られた。
【0066】ステップ5.3 2−(6−チオブチル
−2−ナフチル)−5−ニトロチオフェン量:ステップ
4.2の化合物(4.00g、0.015mol)、ス
テップ5.2の化合物(3.31g、0.16mo
l)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウ
ム(O)(0.910g、0.001mol)、炭酸ナ
トリウム(15.8ml、2.0M、0.03mo
l)。
【0067】乾燥した窒素下で、急速に撹拌したジメト
キシメタン中のパラジウム触媒、ステップ4.2の化合
物及び炭酸ナトリウム水溶液の混合物にステップ5.2
の化合物を一度に全部加えた。反応混合物を一晩還流し
(tlc及びglcから反応の完了が明らかとなっ
た)、生成物をエーテルで抽出し、エーテル溶液を合わ
せて、塩化ナトリウム飽和溶液で洗い、MgSOで脱
水した。溶媒を真空下で除去し、生成物をカラムクロマ
トグラフィー[シリカゲル/石油留分(沸点40−60
℃)−ジクロロメタン、5:1]で精製すると、71%
(3.41g)の収率でオレンジ色の固体が得られた。
【0068】ステップ5.4 2−(6−チオブチル
−2−ナフチル)−5−アミノチオフェン エタノール及びテトラヒドロフラン中のステップ5.3
の化合物(2.62g、0.008mol)及び炭担持
パラジウム(10%、2.22g)の撹拌溶液を水素雰
囲気下で一晩撹拌した。「Hyflo supercel」で濾過して
触媒を除去し、溶媒を真空下で除去すると、黒色の固体
2.39g(100%)、純度(glc)50%が得ら
れ、これは精製せずに次のステップに使用した。
【0069】ステップ5.5 2−(6−チオブチル
−2−ナフチル)−5−イソチオナートチオフェン 0−5℃で、水及びクロロホルム中の炭酸カルシウム
(1.17g、0.012mol)及びチオホスゲン
(0.97g、0.008mol)の撹拌し、冷却(0
−5℃)した溶液に、クロロホルム中のステップ5.4
の化合物(2.30g、0.007mol)の溶液を加
えた。混合物を35℃に1時間加熱し(glc及びtl
c分析で反応の完了を確認した)、水に注いだ。有機層
を塩酸(1%、100ml)で洗い、MgSOで脱水
した。化合物をカラムクロマトグラフィー[シリカゲル
/石油留分(沸点40−60℃)−ジクロロメタン、
5:1]で精製し、再結晶させると、淡緑色の固体0.
57g(収率22%)が得られ、これを真空下、CaC
で脱水した。hplcで純度が>99%であること
が示された。
【0070】結晶(K)、ネマッチック(N)、スメク
チックB(SB )及び等方性(I)の間の液晶転移温度
を式I及び式IIの化合物について下記の表1に示す。
表には4−シアノ−(4’−ペンチル)−1−フェニル
シクロヘキサン(5PCH)と比較した偏光率の異方性
(△a)及び化合物の複屈折性(△n)も示す。[]は
仮想相転移を示す。
【0071】
【表1】
【0072】nの測定値は25℃に対して正規化し、Ab
be屈折計を使用し、非極性共晶ネマチックホスト、一般
に例えば
【0073】
【化21】 [式中、R及びR’はアルキルである]中3重量%の測
定すべき化合物を使用して測定を実施した。
【0074】図6。液晶セルは、表面に例えば酸化イン
ジウムスズの伝導層3を持つガラススライド2と表面に
透明な伝導層5を持つガラススライド4に挟まれた、式
Iの化合物を含む混合物である液晶材料の層1からな
る。層3及び5を有するスライド2及び4は各々ポリイ
ミド層のフィルム6及び7で被覆されている。セルを構
築する前に、フィルム6及び7を柔らかい布で所与の方
向に擦る。擦る方向はセルの構成に平行になるようにす
る。例えばポリメチルメタアクリレートのスペーサ8に
よりスライド2と4が必要な距離例えば5ミクロン離さ
れている。液晶物質1は、真空下で、公知の方法で、ス
ライド2及び4とスペーサの間の空間に充填し、スペー
サ8で密封することにより導入する。
【0075】偏光板9はその偏光軸がフィルム6及び7
の擦る方向に平行になるようにし、分析板(交差偏光
板)10はその偏光軸が擦る方向に直角になるようにす
る。層3及び5を接触させてセルに電圧をかけると、セ
ルにスイッチが入る。
【0076】図6に示すセルの構成に基づく(図示して
いない)別なデバイスでは、層3及び5に、公知の方
法、例えばフォトエッチングまたはマスクを介した蒸着
により選択的にエッチングし、例えば、1つ以上のディ
スプレーシンボル、例えばディスプレーに通常見られる
ような文字、数字、単語またはグラフ等を与えることも
できる。それにより、電極部分を種々の方法でアドレス
でき、これにはマルチプレックス操作も含む。
【0077】図7はカーセル20を表す。カーセルは、
2つの電極22及び23を持つガラスセル21からな
り、これには式IIの化合物のような極性の等方性媒質
または少なくとも1つの式IIの化合物を含む混合物か
らなる物質を充填することができる。セル20は交差線
型偏光板24と25の間に置くことができる。これらの
偏光板の透過軸はかけた電場に対して±45゜となるよ
うにする。電極22及び23に0電圧をかけると、セル
20は閉鎖シャッタとして作用する。電源26から変調
電場をかけると、電場が生じ、セル20は可変波板とし
て作用し、従って電場に比例して開く可変開口ショッタ
ーとして作動する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は実施例化合物1の合成経路を図式的に示
したものである。
【図2】図2は実施例化合物2の合成経路を図式的に示
したものである。
【図3】図3は実施例化合物3の合成経路を図式的に示
したものである。
【図4】図4は実施例化合物4の合成経路を図式的に示
したものである。
【図5】図5は実施例化合物5の合成経路を図式的に示
したものである。
【図6】図6は本発明の液晶デバイスを図示したもので
ある。
【図7】図7は本発明のカーセルを図示したものであ
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) C07D 333/24 C07D 333/24 333/36 333/36 C09K 19/12 C09K 19/12 19/32 19/32 19/34 19/34 G02F 1/13 500 G02F 1/13 500 (71)出願人 390040604 イギリス国 THE SECRETARY OF ST ATE FOR DEFENCE IN HER BRITANNIC MAJES TY’S GOVERNMENT OF THE UNETED KINGDOM OF GREAT BRITAIN AN D NORTHERN IRELAND イギリス国 ハンプシャー ジーユー14 0エルエックス ファーンボロー アイヴ ェリー ロード(番地なし) ディフェン ス エヴァリュエイション アンド リサ ーチ エージェンシー (72)発明者 ケネス・ジヨンソソン・トイン イギリス国、ハンバーサイド・エイチ・ユ ー・6・7・アール・エツクス、ユニバー シテイ・オブ・ハル、スクール・オブ・ケ ミストリー(番地なし) (72)発明者 ジヨン・ウイリアム・グツドビイ イギリス国、ハンバーサイド・エイチ・ユ ー・6・7・アール・エツクス、ユニバー シテイ・オブ・ハル、スクール・オブ・ケ ミストリー(番地なし) (72)発明者 アレクサンダー・シード イギリス国、ハンバーサイド・エイチ・ユ ー・6・7・アール・エツクス、ユニバー シテイ・オブ・ハル、スクール・オブ・ケ ミストリー(番地なし) (72)発明者 ジヨージ・ウイリアム・グレイ イギリス国、ドーセツト・ビイ・エイチ・ 21・4・エイチ・デイー、ウイムボーン、 フアーゼヒル、ジユニパー・ハウス(番地 なし) (72)発明者 ダミアン・ジエラード・マクドネル イギリス国、ウスターシヤー・ダブリユ・ アール・14・3・ピー・エス、マルバー ン、セント・アンドリユース・ロード、デ イー・アール・エイ・エレクトロニクス・ デイビジヨン・アール・エス・アール・イ ー(番地なし) (72)発明者 エドワード・ピーター・ライネス イギリス国、ウスターシヤー・ダブリユ・ アール・14・3・ピー・エス、マルバー ン、セント・アンドリユース・ロード、デ イー・アール・エイ・エレクトロニクス・ デイビジヨン・アール・エス・アール・イ ー(番地なし) (72)発明者 サリー・エリザベス・デイ イギリス国、ウスターシヤー・ダブリユ・ アール・14・3・ピー・エス、マルバー ン、デイー・アール・エイ・エレクトロニ クス・デイビジヨン・アール・エス・アー ル・イー(番地なし) (72)発明者 ケネス・ジヨン・ハリソン イギリス国、ウスターシヤー・ダブリユ・ アール・14・3・ピー・エス、マルバー ン、デイー・アール・エイ・エレクトロニ クス・デイビジヨン・アール・エス・アー ル・イー(番地なし) (72)発明者 マイケル・ハード イギリス国、ハンバーサイド・エイチ・ユ ー・6・7・アール・エツクス、ユニバー シテイ・オブ・ハル、スクール・オブ・ケ ミストリー(番地なし) Fターム(参考) 4C023 EA15 GA01 4H006 AA01 AA03 AB64 4H027 BA01 BA04 BB11 BD07 BD17 DK02 DK03 DK04

Claims (63)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式I R−A−(X)−(B)−R 式I [式中、Aはナフチル、フッ素化ナチフル及び臭素化ナ
    フチルから選択し、Bはフェニル、メチル化フェニル、
    臭素化フェニル、フッ素化フェニル、チオフェン、ピリ
    ミジン及びピリジンから選択し、R及びRは独立し
    て、アルキル、アルコキシ、アルキニル、チオアルキ
    ル、Br、CN、SCN、NCS、ペルフルオロアルキ
    ル、ペルフルオロアルコキシ及び水素から選択し、Xは
    C≡C、COO及びC=Cから選択し、mは0または1
    であり、mが1のときにはnは0または1であり、mが
    0のときにはnは0であり;但し、Aがナフチルであ
    り、nが1であり、mが0のときには、Bはメチル化フ
    ェニル、臭素化フェニル、チオフェン、ピリミジン及び
    ピリジンから選択し、また、Aがナフチルであり、Xが
    C≡Cであり、mが1であり、nが1であるときには、
    Bはチオフェン、ピリミジン及びピリジンから選択す
    る]であることを特徴とする液晶化合物。
  2. 【請求項2】 末端基R及びRの少なくとも1つを
    アルキル、アルコキシ、アルキニル及びチオアルキルか
    ら選択する請求項1の化合物。
  3. 【請求項3】 末端基の少なくとも1つが直鎖である請
    求項2の化合物。
  4. 【請求項4】 Bがチオフェンであり、Aがナフチルで
    ある請求項1の化合物。
  5. 【請求項5】 mが1であり、XがC≡Cである請求項
    4の化合物。
  6. 【請求項6】 末端基の少なくとも1つがアルキニルで
    ある請求項5の化合物。
  7. 【請求項7】 末端基の少なくとも1つがNCSである
    請求項5の化合物。
  8. 【請求項8】 末端基の少なくとも1つがチオアルキル
    である請求項5の化合物。
  9. 【請求項9】 末端基の少なくとも1つがCNである請
    求項5の化合物。
  10. 【請求項10】 末端基の1つがNCSであり、他方が
    アルキニルである請求項6の化合物。
  11. 【請求項11】 mが0である請求項4の化合物。
  12. 【請求項12】 末端基の少なくとも1つがアルキニル
    である請求項11の化合物。
  13. 【請求項13】 末端基の少なくとも1つがNCSであ
    る請求項11の化合物。
  14. 【請求項14】 末端基の少なくとも1つがCNである
    請求項11の化合物。
  15. 【請求項15】 末端基の少なくとも1つがチオアルキ
    ルである請求項11の化合物。
  16. 【請求項16】 Bがピリミジルであり、Aがナフチル
    である請求項1の化合物。
  17. 【請求項17】 mが1であり、XがC≡Cである請求
    項16の化合物
  18. 【請求項18】 末端基の少なくとも1つがNCSであ
    る請求項17の化合物。
  19. 【請求項19】 mが0である請求項16の化合物。
  20. 【請求項20】 末端基の少なくとも1つがアルキニル
    である請求項19の化合物。
  21. 【請求項21】 Aがナフチルであり、Bがフェニルで
    あり、mが1であり、XがC=Cであり、末端基の少な
    くとも1つがNCSである請求項1の化合物。
  22. 【請求項22】 RがNCSであり、Rがアルコキ
    シである請求項21の化合物。
  23. 【請求項23】 化合物の混合物であり、請求項1の化
    合物を少なくとも1つ含有することを特徴とする液晶物
    質。
  24. 【請求項24】 化合物の混合物であり、請求項1から
    22の化合物を少なくとも1つ含有することを特徴とす
    る液晶物質。
  25. 【請求項25】 さらに、式III 【化1】 [式中、Rは水素、アルキル、アルコキシ、アルキニ
    ル、チオアルキル、CN及びBrからなる群から選択
    し;Rは水素、NCS、SCN、CN、アルキル、ア
    ルコキシ、アルキニル及びチオアルキルからなる群から
    選択し;nが0のときにはmが1であり、nが1または
    0のときにはmが0であるようにm及びnは1または0
    であり;pは独立して1または0であり;Xはナフチ
    ル、フッ素化ナチフル及び臭素化ナフチルからなる群か
    ら選択し;Yはフェニル、メチル化フェニル、臭素化フ
    ェニル、フッ素化フェニル、チオフェン、ピリミジン及
    びピリジンからなる群から選択する]の化合物を少なく
    とも1つ含有することを特徴とする請求項23の物質。
  26. 【請求項26】 さらに、式IV: 【化2】 [式中、RはCN、アルキル及びアルコキシから選択
    する]の化合物を少なくとも1つ含むことを特徴とする
    請求項23の物質。
  27. 【請求項27】 さらに、式V: 【化3】 [式中、RはC1−10n−アルキルまたはn−アル
    コキシであり、フッ素置換基は使用できる置換位の任意
    の1つまたは2つにあってよい]の化合物を少なくとも
    1つ含有することを特徴とする請求項23の物質。
  28. 【請求項28】 請求項23の物質を使用することを特
    徴とする液晶デバイス。
  29. 【請求項29】 請求項24の物質からなることを特徴
    とする液晶デバイス。
  30. 【請求項30】 等方性相の液晶物質の転移前特性を利
    用するデバイスに使用するのに適しており、式II: R−J−(Y)−(Z)−R 式II [式中、Jはナフチル、フッ素化ナフチル及び臭素化ナ
    フチルから選択し、Zはフェニル、メチル化フェニル、
    臭素化フェニル、フッ素化フェニル、チオフェン、ピリ
    ミジン及びピリジンから選択し、R及びRは独立し
    て、アルキル、アルコキシ、アルキニル、チオアルキ
    ル、Br、CN、SCN、NCS、ペルフルオロアルキ
    ル、ペルフルオロアルコキシ及び水素から選択し、Yは
    C≡C、COO及びC=Cから選択し、pは0または1
    であり、pが1のときにはqは0または1であり、pが
    0のときにはqは0である]で表されることを特徴とす
    る液晶化合物。
  31. 【請求項31】 末端基R及びRの少なくとも1つ
    をアルキル、アルコキシ、アルキニル及びチオアルキル
    から選択する請求項30の化合物。
  32. 【請求項32】 末端基の少なくとも1つが直鎖である
    請求項31の化合物。
  33. 【請求項33】 Zがチオフェンであり、Jがナフチル
    である請求項30の化合物。
  34. 【請求項34】 pが1であり、XがC≡Cである請求
    項33の化合物。
  35. 【請求項35】 末端基の少なくとも1つがアルキニル
    である請求項34の化合物。
  36. 【請求項36】 末端基の少なくとも1つがNCSであ
    る請求項34の化合物。
  37. 【請求項37】 末端基の少なくとも1つがチオアルキ
    ルである請求項34の化合物。
  38. 【請求項38】 末端基の少なくとも1つがCNである
    請求項34の化合物。
  39. 【請求項39】 末端基の1つがNCSであり、他方が
    アルキニルである請求項35の化合物。
  40. 【請求項40】 pが0である請求項33の化合物。
  41. 【請求項41】 末端基の少なくとも1つがアルキニル
    である請求項40の化合物。
  42. 【請求項42】 末端基の少なくとも1つがNCSであ
    る請求項40の化合物。
  43. 【請求項43】 末端基の少なくとも1つがCNである
    請求項40の化合物。
  44. 【請求項44】 末端基の少なくとも1つがチオアルキ
    ルである請求項40の化合物。
  45. 【請求項45】 Yがピリミジルであり、Jがナフチル
    である請求項30の化合物。
  46. 【請求項46】 pが1であり、XがC≡Cである請求
    項45の化合物。
  47. 【請求項47】 末端基の少なくとも1つがNCSであ
    る請求項46の化合物。
  48. 【請求項48】 pが0である請求項45の化合物。
  49. 【請求項49】 末端基の少なくとも1つがアルキニル
    である請求項48の化合物。
  50. 【請求項50】 Jがナフチルであり、Yがフェニルで
    ある請求項30の化合物。
  51. 【請求項51】 pが1であり、XがC=Cである請求
    項50の化合物。
  52. 【請求項52】 末端基の1つがNCSである請求項5
    1の化合物。
  53. 【請求項53】 式: 【化4】 を持つ請求項50の化合物。
  54. 【請求項54】 式: 【化5】 を持つ請求項52の化合物。
  55. 【請求項55】 式: 【化6】 を持つ請求項53の化合物。
  56. 【請求項56】 式: 【化7】 を持つ請求項54の化合物。
  57. 【請求項57】 末端基の少なくとも1つがCNである
    請求項50の化合物。
  58. 【請求項58】 化合物の混合物であり、請求項29の
    化合物を少なくとも1つ含有することを特徴とする液晶
    物質。
  59. 【請求項59】 化合物の混合物であり、請求項29か
    ら57の化合物を少なくとも1つ含有することを特徴と
    する液晶物質。
  60. 【請求項60】 さらに、式III 【化8】 [式中、Rは水素、アルキル、アルコキシ、アルキニ
    ル、チオアルキル、CN及びBrからなる群から選択
    し;Rは水素、NSC、SCN、CN、アルキル、ア
    ルコキシ、アルキニル及びチオアルキルからなる群から
    選択し;nが0のときにはmが1であり、nが1または
    0のときにはmが0であるようにm及びnは1または0
    であり;pは独立して1または0であり;Xはナフチ
    ル、フッ素化ナフチル及び臭素化ナフチルからなる群か
    ら選択し;Yはフェニル、メチル化フェニル、臭素化フ
    ェニル、フッ素化フェニル、チオフェン、ピリミジン及
    びピリジンからなる群から選択する]の化合物を少なく
    とも1つ含有することを特徴とする請求項58の物質。
  61. 【請求項61】 さらに、式IV: 【化9】 [式中、RはCN、アルキル及びアルコキシから選択
    する]の化合物を少なくとも1つ含むことを特徴とする
    請求項58の物質。
  62. 【請求項62】 さらに、式V: 【化10】 [式中、RはC1−10n−アルキルまたはn−アル
    コキシであり、フッ素置換基は使用できる置換位の任意
    の1つまたは2つにあってよい]の化合物を少なくとも
    1つ含有することを特徴とする請求項58の物質。
  63. 【請求項63】 請求項58の物質を使用することを特
    徴とする液晶デバイス。
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