JP2003034656A - １，２−プロパンジイル基を有する新規液晶性化合物とそれを含有する液晶組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 1,2-プロパンジイル基を有する新規液晶性化
合物とそれを含有する液晶組成物を提供する。 【解決手段】 一般式(I) 【化1】 で表される1,2-プロパンジイル基を有する新規液晶性化
合物、これを含有するネマチック液晶組成物およびそれ
を用いた液晶表示素子を提供する。 【効果】 本発明により提供される連結基として1,2-
プロパンジイル基を有する新規液晶性化合物は、現在汎
用の液晶化合物あるいは組成物との相溶性に極めて優
れ、母体液晶に添加しΔnを測定すると小さな値を示
す。さらに、無色で化学的にも安定である。従って、こ
れを含有する液晶組成物は実用的液晶として、特に小さ
なΔnを必要とする液晶表示用として極めて有用であ
る。

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液晶表示
材料として有用な、連結基として1,2-プロパンジイル基
を有する新規化合物とそれを含む液晶組成物およびその
液晶組成物を構成要素とする液晶素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、時計、電卓をはじめと
して、各種測定機器、家電全般、自動車用パネル、ワー
プロ、電子手帳、携帯電話、コンピューター、テレビ等
に用いられるようになっている。

【０００３】液晶材料は表示方式や駆動方式に応じて、
種々の特性が要求されている。中でも温度範囲が広いこ
とはほとんどの場合に共通して非常に重要であるが、こ
れにはネマチック相上限温度(T_N-I)が充分高いことと、
融点(T_C-N)あるいはスメクチック-ネマチック転移温度
(T_S-N)が充分低いことを含んでいる。また、他の液晶化
合物や汎用液晶組成物に対する相溶性も重要である。こ
の相溶性が不良の場合には、析出や相分離の危険を避け
るために非常に多数の液晶化合物を混合させる必要が生
じ、組成物の調製には非常な手間がかかり、高コスト化
が避けられなかった。また、駆動電圧が充分低いことも
多くの場合に共通して重要な特性であり、そのためには
閾値電圧(Vth)が低い必要があり、さらに応答が高速で
あることも同様に重要な特性で、液晶の粘性はできるだ
け小さいことが要求されている。さらに、屈折率異方性
(Δn)も重要な特性であり、その表示方法に応じてさま
ざまな値が要求される。現在実用化されているTN型およ
びSTN型においては、近年の携帯化に伴いバックライト
を用いない反射型の液晶表示素子が実用化されている。
液晶表示素子においては、干渉縞の発生による着色やむ
らを防止するために、セル厚(d)と屈折率異方性(Δn)の
積(Δn・d)をある値(0.5、1.0、1.6、2.2等)に設定する
必要があるが、これはバックライトを使用したときのこ
とであり、前述の反射型液晶表示素子においては、反射
光をみるため同じセル厚であればdの値は2倍となり、そ
の結果Δnとして1/2の値が必要となる。セル厚を薄くす
ることにより、その干渉縞の発生による着色やむらを防
止することはできるが限界があり、その結果として小さ
なΔnを有する液晶材料が必要となる。 現在、液晶化
合物において、そのΔnを小さくするための骨格のユニ
ットとしては、トランス-1,4-シクロヘキシレン基が代
表的なものである。しかしながら、このユニットだけで
は化合物のΔnを十分に低減することはできず、よりΔn
の小さな液晶化合物が強く求められていた。さらに光、
熱、水等に対する化学的な安定性が高くおよびディスプ
レイの表示不良の大きな原因となる焼き付きを起こさな
い液晶材料の開発が求められていた。

【０００４】こうした要求を満たすべく、これまでにも
非常に数多くの液晶化合物が合成されてきているが、問
題が全て解決されたわけではなく、上記の各々の要求に
対しさらに優れた特性を有する液晶化合物が求められて
いるのが現状である。一般に液晶化合物は構造的に中心
骨格(コア)部分と側方基(極性基及び/または側鎖)から
形成されている。環構造同士を結ぶ連結基も種々検討が
されている。しかしエステルやエーテル結合は酸、塩基
および熱等に弱く、またスチレンのような二重結合を持
つ構造では、紫外光等により簡単に異性化しまい、要求
を満たすものではなかった。そのため化学的に安定で、
よりΔnを低減する効果を有する連結基および、それを
有する液晶組成物の開発が望まれている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、連結基として1,2-プロパンジイル基を有す
る新規液晶性化合物を提供することにあり、さらにそれ
を用いて、Δnの小さな液晶組成物およびその液晶組成
物を構成要素とする液晶素子を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、一般式(I)

【０００７】

【化２】 (式中、R¹およびR²はそれぞれ独立的に炭素原子数1〜20
のアルキル基、アルコキシル基、アルコキシルアルキル
基、アルケニル基またはアルケニルオキシ基を表し、こ
れらは炭素数1〜10のアルコキシル基または1〜30個のハ
ロゲン原子によって置換されていてもよく直鎖,分岐ま
たは環状部を含んでよい、mは0または1を表し、Zは-CH
(CH₃)CH₂-または-CH₂CH(CH₃)-を表し、シクロヘキサン
環の1,4位はトランス配置である。)で表される新規1,2-
プロパンジイル基を有する液晶性化合物を提供し、一般
式(I)記載の化合物を含有する液晶組成物およびその液
晶組成物を構成要素とする液晶素子を前記課題を解決す
るための手段として見出した。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に本発明について詳細に説明
する。一般式(I)において、R¹、R²はそれぞれ独立的に
炭素原子数1〜7の直鎖、分岐または環状部を含んでよい
アルキル基、アルコキシル基、アルコキシルアルキル
基、アルケニル基またはアルケニルオキシ基が好まし
く、さらに炭素原子数1〜7の直鎖アルキル基、アルコキ
シル基、アルコキシルアルキル基、アルケニル基または
アルケニルオキシ基好ましく、炭素原子数1〜7の直鎖ア
ルキル基またはアルケニル基が特に好ましい。一般式
(I)において、そのR¹、R²、m、およびZの選択によって
多種の化合物群を包含するが、

【０００９】以下に表される化合物が好ましい。

【化３】

【化４】 本発明の一般式(I)の化合物はそのR¹、R²、m、およびZ
に応じて以下のようにして製造することができる。一般
式(Iaa)で表される化合物の場合

【００１０】(i)一般式(IIa)

【化５】 (式中、R²は一般式(I)におけると同じ意味を表し、Xは
塩素、臭素またはヨウ素等のハロゲン原子を表すが、好
ましくは臭素原子を表す。)で表されるシクロヘキサン
誘導体をマグネシウムと反応させてグリニャール反応剤
とするか、あるいはブチルリチウム等のアルキルリチウ
ムによりリチオ化して有機金属反応剤とし、これを一般
式(IIIa)

【００１１】

【化６】 (式中、R¹は一般式(I)におけると同じ意味を表す。)で
表されるケトンと反応させ、得られた一般式(IVa)

【化７】 (式中、R¹およびR²は一般式(I)におけると同じ意味を表
す。)で表されるアルコールを酸触媒存在下に脱水させ
て、一般式(Va)〜(Vc)

【化８】 (式中、R¹およびR²は一般式(I)におけると同じ意味を表
す。)で表される化合物を得る。これを接触還元し、必
要に応じて1,4-シクロヘキシレン環トランスに異性化
し、カラムクロマトグラフィーや再結晶等で目的物を分
離することにより一般式(Iaa)で表される化合物を製造
することができる。

【００１２】(ii)一般式(IIa)で表されるシクロヘキサ
ン誘導体をマグネシウムと反応させてグリニャール反応
剤とするか、あるいはブチルリチウム等のアルキルリチ
ウムによりリチオ化して有機金属反応剤とし、これを一
般式(VIa)

【化９】 (式中、R¹は一般式(I)におけると同じ意味を表す。)で
表されるアルデヒドと反応させ、次いで得られたアルコ
ールを酸化するか、または一般式(VIb)

【化１０】

【００１３】(式中、R¹は一般式(I)におけると同じ意味
を表す。)で表される酸クロライド等と反応させ、一般
式(VIIa)

【化１１】 (式中、R¹およびR²は一般式(I)におけると同じ意味を表
す。)で表されるケトンとした後、式(VIII)

【化１２】 で表されるウィッティヒ反応剤を反応させ、さらに還元
して一般式(Iaa)で表される化合物を製造することがで
きる。

【００１４】(iii)一般式(IVa)を一般式(IXa)

【化１３】 (式中、R¹およびR²は一般式(I)におけると同じ意味を表
し、YはC(=S)C₆H₅、C(=S)SCH₃、C(=S)OC₆H₅等を表す。)
で表されるエステルとした後、(n-Bu)₃SnH等で還元する
かまたは、式(IXa)で表されるアルコール体をトリエチ
ルシラン等のヒドロシランにより還元して一般式(Iaa)
で表される化合物を製造することができる。

【００１５】(iv) (i)において一般式(IIa)に換えて一
般式(Xa)

【化１４】 (式中、Xは一般式(IIa)におけると同じ意味を表す。)を
用い、一般式(IIIa)に換えて一般式(XI)

【化１５】 を用い、酸触媒存在下に脱水させ、必要に応じて再アセ
タール化し、接触還元した後、脱アセタール化すること
により式(XIIa)

【化１６】 で表されるシクロヘキサノン誘導体を得る。これに式(X
IIIa)

【００１６】

【化１７】 で表されるウィッティヒ反応剤を反応させた後、脱保
護、異性化することにより式(XIVa)

【化１８】 で表されるシクロヘキサンカルバルデヒド誘導体を得
る。これに式(XVa)

【００１７】

【化１９】 で表されるウィッティヒ反応剤を反応させることにより
ビニル基である化合物を製造することができる。また、
(XIIa)に(XIIIa)のウィッティヒ反応剤をさらに2回反応
させ、次いで(XVb)のウィッティヒ反応剤を反応させる
ことにより、3-ブテニル基である化合物を製造すること
ができる。さらに一般式(Xa)に換えて一般式(IIa)、(X
b)、(Xc)

【化２０】 (式中、Xは一般式(IIa)におけると同じ意味を表す。)等
を用い、一般式(XIa)に換えて一般式(IIIa)、(XIb)、(X
Ic)

【化２１】 等を用い、式(XVa)に換えて式(XVb)

【化２２】 で表されるウィッティヒ反応剤等を用いることにより、
不飽和な側鎖を持つ化合物の合成が可能となる。

【００１８】ここで一般式(IIa)に換えて、一般式(IIb)
〜(IIc)

【化２３】 (式中、R¹、R²およびはX一般式(I)および(II)における
と同じ意味を表す。)で表される化合物を用い、また一
般式(IIIa)に換えて、一般式(IIIb)〜(IIIc)

【化２４】 (式中、R¹、R²およびはX一般式(I)および(II)における
と同じ意味を表す。)で表される化合物を用いることに
より、一般式(Iba)〜(Ibb)の化合物を同様にして製造す
ることができる。一般式(I)で表される化合物で以上に
示した以外の化合物も同様あるいはその応用により製造
することができる。

【００１９】本発明の提供する組成物においては、その
第一成分として一般式(I)で表される化合物を少なくと
も1種含有するが、その他の成分として特に以下の第二
〜第四成分から少なくとも1種含有することが好まし
い。

【００２０】即ち、第二成分はいわゆるフッ素系(ハロ
ゲン系)のp型液晶化合物であって、以下の一般式(A1)〜
(A3)で示される化合物からなるものである。

【化２５】 上式中、R^bは炭素原子数1〜12のアルキル基を表し、こ
れらは直鎖状であってもメチルまたはエチル分岐を有し
ていてもよく、3〜6員環の環状構造を有していてもよ
く、基内に存在する任意の-CH₂-は-O-、-CH＝CH-、-CH
＝CF-、-CF＝CH-、-CF＝CF-または-C≡C-により交換さ
れていてもよく、基内に存在する任意の水素原子はフッ
素原子またはトリフルオロメトキシ基により置換されて
いてもよいが、炭素原子数2〜7の直鎖状アルキル基、炭
素原子数2〜7の直鎖状1-アルケニル基、炭素原子数4〜7
の直鎖状3-アルケニル基、末端が炭素原子数1〜3のアル
コキシル基により置換された炭素原子数1〜5のアルキル
基が好ましい。また、分岐により不斉炭素が生じる場合
には、化合物として光学活性であってもラセミ体であっ
てもよい。

【００２１】環A、環Bおよび環Cはそれぞれ独立的にト
ランス-1,4-シクロヘキシレン基、トランスデカヒドロ
ナフタレン-トランス-2,6-ジイル基、1個以上のフッ素
原子により置換されていてもよい1,4-フェニレン基、1
個以上のフッ素原子により置換されていてもよいナフタ
レン-2,6-ジイル基、1個以上のフッ素原子により置換さ
れていてもよいテトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル
基、フッ素原子により置換されていてもよい1,4-シクロ
ヘキセニレン基、1,3-ジオキサン-トランス-2,5-ジイル
基、ピリミジン-2,5-ジイル基またはピリジン-2,5-ジイ
ル基を表すが、トランス-1,4-シクロヘキシレン基、ト
ランスデカヒドロナフタレン-トランス-2,6-ジイル基、
フッ素原子により置換されていてもよいナフタレン-2,6
-ジイル基または1〜2個のフッ素原子により置換されて
いてもよい1,4-フェニレン基が好ましい。特に環Bがト
ランス-1,4-シクロヘキシレン基またはトランスデカヒ
ドロナフタレン-トランス-2,6-ジイル基である場合に、
環Aはトランス-1,4-シクロヘキシレン基であることが好
ましく、環Cがトランス-1,4-シクロヘキシレン基または
トランスデカヒドロナフタレン-トランス-2,6-ジイル基
である場合に環Bおよび環Aはトランス-1,4-シクロヘキ
シレン基であることが好ましい。また、(A3)において環
Aはトランス-1,4-シクロヘキシレン基であることが好ま
しい。L^a、L^bおよびL^cは連結基であって、それぞれ独立
的に単結合、エチレン基(-CH₂CH₂-)、1,2-プロピレン基
(-CH(CH₃)CH₂-および-CH₂CH(CH₃)-)、1,4-ブチレン基、
-COO-、-OCO-、-OCF₂-、-CF₂O-、-CH＝CH-、-CH＝CF-、
-CF＝CH-、-CF＝CF-、-C≡C-または-CH＝NN＝CH-を表す
が、単結合、エチレン基、1,4-ブチレン基、-COO-、-OC
F₂-、-CF₂O-、-CF＝CF-または-C≡C-が好ましく、単結
合またはエチレン基が特に好ましい。また、(A2)におい
てはその少なくとも1個が、(A3)においてはその少なく
とも2個が単結合を表すことが好ましい。

【００２２】環Zは芳香環であり以下の一般式(IXa)〜(I
Xc)で表すことができる。

【化２６】 式中、Y^a〜Y^jはそれぞれ独立的に水素原子あるいはフッ
素原子を表すが、(IXa)において、Y^aおよびY^bの少なく
とも1個はフッ素原子であることが好ましく、(IXb)にお
いて、Y^d〜Y^fの少なくとも1個はフッ素原子であること
が好ましく、特にY^dはフッ素原子であることがさらに好
ましい。

【００２３】末端基P^aはフッ素原子、塩素原子、トリフ
ルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、トリフルオ
ロメチル基またはジフルオロメチル基あるいは2個以上
のフッ素原子により置換された炭素原子数2または3のア
ルコキシル基、アルキル基、アルケニル基またはアルケ
ニルオキシ基を表すが、フッ素原子、トリフルオロメト
キシ基またはジフルオロメトキシ基が好ましく、フッ素
原子が特に好ましい。また、(A2)においては本発明の一
般式(I)の化合物は除く。

【００２４】第三成分はいわゆるシアノ系のp型液晶化
合物であって、以下の一般式(B1)〜(B3)で示される化合
物からなるものである。

【化２７】 上式中、R^cは炭素原子数1〜12のアルキル基を表し、こ
れらは直鎖状であってもメチルまたはエチル分岐を有し
ていてもよく、3〜6員環の環状構造を有していてもよ
く、基内に存在する任意の-CH₂-は-O-、-CH＝CH-、-CH
＝CF-、-CF＝CH-、-CF＝CF-または-C≡C-により交換さ
れていてもよく、基内に存在する任意の水素原子はフッ
素原子またはトリフルオロメトキシ基により置換されて
いてもよいが、炭素原子数2〜7の直鎖状アルキル基、炭
素原子数2〜7の直鎖状1-アルケニル基、炭素原子数4〜7
の直鎖状3-アルケニル基、末端が炭素原子数1〜3のアル
コキシル基により置換された炭素原子数1〜5のアルキル
基が好ましい。また、分岐により不斉炭素が生じる場合
には、化合物として光学活性であってもラセミ体であっ
てもよい。

【００２５】環D、環eおよび環Fはそれぞれ独立的にト
ランス-1,4-シクロヘキシレン基、トランスデカヒドロ
ナフタレン-トランス-2,6-ジイル基、1個以上のフッ素
原子により置換されていてもよい1,4-フェニレン基、1
個以上のフッ素原子により置換されていてもよいナフタ
レン-2,6-ジイル基、1個以上のフッ素原子により置換さ
れていてもよいテトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル
基、フッ素原子により置換されていてもよい1,4-シクロ
ヘキセニレン基、1,3-ジオキサン-トランス-2,5-ジイル
基、ピリミジン-2,5-ジイル基またはピリジン-2,5-ジイ
ル基を表すが、トランス-1,4-シクロヘキシレン基、ト
ランスデカヒドロナフタレン-トランス-2,6-ジイル基、
フッ素原子により置換されていてもよいナフタレン-2,6
-ジイル基または1〜2個のフッ素原子により置換されて
いてもよい1,4-フェニレン基が好ましい。特に環eがト
ランス-1,4-シクロヘキシレン基またはトランスデカヒ
ドロナフタレン-トランス-2,6-ジイル基である場合に、
環Dはトランス-1,4-シクロヘキシレン基であることが好
ましく、環Fがトランス-1,4-シクロヘキシレン基または
トランスデカヒドロナフタレン-トランス-2,6-ジイル基
である場合に環Dおよび環eはトランス-1,4-シクロヘキ
シレン基であることが好ましい。また、(B3)において環
Dはトランス-1,4-シクロヘキシレン基であることが好ま
しい。

【００２６】L^d、L^eおよびL^fは連結基であって、それぞ
れ独立的に単結合、エチレン基(-CH ₂CH₂-)、1,2-プロピ
レン基(-CH(CH₃)CH₂-および-CH₂CH(CH₃)-)、1,4-ブチレ
ン基、-COO-、-OCO-、-OCF₂-、-CF₂O-、-CH＝CH-、-CH
＝CF-、-CF＝CH-、-CF＝CF-、-C≡C-、-OCH₂-、-CH₂O
-、または-CH＝NN＝CH-を表すが、単結合、エチレン
基、-COO-、-OCF₂-、-CF₂O-、-CF＝CF-または-C≡C-が
好ましく、単結合、エチレン基または-COO-が特に好ま
しい。また、(B2)においてはその少なくとも1個が、(B
3)においてはその少なくとも2個が単結合を表すことが
好ましい。

【００２７】環Yは芳香環であり以下の一般式(IXd)〜(I
Xf)で表すことができる。

【化２８】 式中、Y^h〜Yⁿはそれぞれ独立的に水素原子あるいはフッ
素原子を表すが、(IXe)において、YⁿおよびY^oは水素原
子であることが好ましい。末端基P^aはシアノ基(-CN)、
シアナト基(-OCN)または-C≡CCNを表すが、シアノ基が
好ましい。また、(B2)においては本発明の一般式(I)の
化合物は除く。

【００２８】第四成分は誘電率異方性が0あるいは負で
ある、いわゆるn型液晶であり、以下の一般式(C1)〜(C
3)で示される化合物からなるものである。

【化２９】 上式中、R^dおよびR^eはそれぞれ独立的に炭素原子数1〜1
2のアルキル基を表し、これらは直鎖状であってもメチ
ルまたはエチル分岐を有していてもよく、3〜6員環の環
状構造を有していてもよく、基内に存在する任意の-CH₂
-は-O-、-CH＝CH-、-CH＝CF-、-CF＝CH-、-CF＝CF-また
は-C≡C-により交換されていてもよく、基内に存在する
任意の水素原子はフッ素原子またはトリフルオロメトキ
シ基により置換されていてもよいが、炭素原子数1〜7の
直鎖状アルキル基、炭素原子数2〜7の直鎖状1-アルケニ
ル基、炭素原子数4〜7の直鎖状3-アルケニル基、炭素原
子数1〜3の直鎖状アルコキシル基または末端が炭素原子
数1〜3アルコキシル基により置換された炭素原子数1〜5
の直鎖状アルキル基が好ましく、さらに少なくとも一方
は炭素原子数1〜7の直鎖状アルキル基、炭素原子数2〜7
の直鎖状1-アルケニル基または炭素原子数4〜7の直鎖状
3-アルケニル基であることが特に好ましい。

【００２９】環G、環H、環Iおよび環Jはそれぞれ独立的
に、トランス-1,4-シクロヘキシレン基、トランスデカ
ヒドロナフタレン-トランス-2,6-ジイル基、1〜2個のフ
ッ素原子あるいはメチル基により置換されていてもよい
1,4-フェニレン基、1個以上のフッ素原子により置換さ
れていてもよいナフタレン-2,6-ジイル基、1〜2個のフ
ッ素原子により置換されていてもよいテトラヒドロナフ
タレン-2,6-ジイル基、1〜2個のフッ素原子により置換
されていてもよい1,4-シクロヘキセニレン基、1,3-ジオ
キサン-トランス-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイ
ル基またはピリジン-2,5-ジイル基を表すが、各化合物
において、トランスデカヒドロナフタレン-トランス-2,
6-ジイル基、1個以上のフッ素原子により置換されてい
てもよいナフタレン-2,6-ジイル基、1〜2個のフッ素原
子により置換されていてもよいテトラヒドロナフタレン
-2,6-ジイル基、フッ素原子により置換されていてもよ
い1,4-シクロヘキセニレン基、1,3-ジオキサン-トラン
ス-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基またはピリ
ジン-2,5-ジイル基は1個以内であることが好ましく、他
の環はトランス-1,4-シクロヘキシレン基あるいは1〜2
個のフッ素原子またはメチル基により置換されていても
よい1,4-フェニレン基であることが好ましい。

【００３０】L^g、L^hおよびLⁱは連結基であって、それぞ
れ独立的に単結合、エチレン基(-CH ₂CH₂-)、1,2-プロピ
レン基(-CH(CH₃)CH₂-および-CH₂CH(CH₃)-)、1,4-ブチレ
ン基、-COO-、-OCO-、-OCF₂-、-CF₂O-、-CH＝CH-、-CH
＝CF-、-CF＝CH-、-CF＝CF-、-C≡C-または-CH＝NN＝CH
-を表すが、単結合、エチレン基、1,4-ブチレン基、-CO
O-、-OCO-、-OCF₂-、-CF₂O-、-CF＝CF-、-C≡C-または-
CH＝NN＝CH-が好ましく、(C2)においてはその少なくと
も1個が、(C3)においてはその少なくとも2個が単結合を
表すことが好ましい。また、(C2)においては本発明の一
般式(I)の化合物は除く。

【００３１】(C1)におけるより好ましい形態は以下の一
般式(C1a)〜(C1h)で表すことができる。

【００３２】

【化３０】

【００３３】上記各式中、R^fおよびR^gはそれぞれ独立的
に炭素原子数1〜7の直鎖状アルキル基、炭素原子数2〜7
の直鎖状1-アルケニル基、炭素原子数4〜7の直鎖状3-ア
ルケニル基、炭素原子数1〜3の直鎖状アルコキシル基ま
たは末端が炭素原子数1〜3のアルコキシル基により置換
された炭素原子数1〜5の直鎖状アルキル基を表すが、少
なくとも一方は炭素原子数1〜7の直鎖状アルキル基、炭
素原子数2〜7の直鎖状1-アルケニル基または炭素原子数
4〜7の直鎖状3-アルケニル基を表す。ただし、環G1〜環
G8が芳香環の場合、対応するR^fは1-アルケニル基および
アルコキシル基を除き、環H1〜環H8が芳香環の場合、対
応するR^gは1-アルケニル基およびアルコキシル基を除
く。

【００３４】環G1および環H1はそれぞれ独立的にトラン
ス-1,4-シクロヘキシレン基、トランスデカヒドロナフ
タレン-トランス-2,6-ジイル基、1〜2個のフッ素原子あ
るいはメチル基により置換されていてもよい1,4-フェニ
レン基、1個以上のフッ素原子により置換されていても
よいナフタレン-2,6-ジイル基、1〜2個のフッ素原子に
より置換されていてもよいテトラヒドロナフタレン-2,6
-ジイル基、1〜2個のフッ素原子により置換されていて
もよい1,4-シクロヘキセニレン基、1,3-ジオキサン-ト
ランス-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基または
ピリジン-2,5-ジイル基を表すが、各化合物において、
トランスデカヒドロナフタレン-トランス-2,6-ジイル
基、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよい
ナフタレン-2,6-ジイル基、1〜2個のフッ素原子により
置換されていてもよいテトラヒドロナフタレン-2,6-ジ
イル基、フッ素原子により置換されていてもよい1,4-シ
クロヘキセニレン基、1,3-ジオキサン-トランス-2,5-ジ
イル基、ピリミジン-2,5-ジイル基またはピリジン-2,5-
ジイル基は1個以内であることが好ましく、その場合の
他方の環はトランス-1,4-シクロヘキシレン基あるいは1
〜2個のフッ素原子またはメチル基により置換されてい
てもよい1,4-フェニレン基である。環G2および環H2はそ
れぞれ独立的にトランス-1,4-シクロヘキシレン基、ト
ランスデカヒドロナフタレン-トランス-2,6-ジイル基、
1〜2個のフッ素原子あるいはメチル基により置換されて
いてもよい1,4-フェニレン基、1個以上のフッ素原子に
より置換されていてもよいナフタレン-2,6-ジイル基、1
〜2個のフッ素原子により置換されていてもよいテトラ
ヒドロナフタレン-2,6-ジイル基を表すが、各化合物に
おいて、トランスデカヒドロナフタレン-トランス-2,6-
ジイル基、1個以上のフッ素原子により置換されていて
もよいナフタレン-2,6-ジイル基、1〜2個のフッ素原子
により置換されていてもよいテトラヒドロナフタレン-
2,6-ジイル基は1個以内であることが好ましく、その場
合の他方の環はトランス-1,4-シクロヘキシレン基ある
いは1〜2個のフッ素原子またはメチル基により置換され
ていてもよい1,4-フェニレン基である。環G3および環H3
はそれぞれ独立的に1〜2個のフッ素原子あるいはメチル
基により置換されていてもよい1,4-フェニレン基、1個
以上のフッ素原子により置換されていてもよいナフタレ
ン-2,6-ジイル基、1〜2個のフッ素原子により置換され
ていてもよいテトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基を
表すが、各化合物において1個以上のフッ素原子により
置換されていてもよいナフタレン-2,6-ジイル基、1〜2
個のフッ素原子により置換されていてもよいテトラヒド
ロナフタレン-2,6-ジイル基は1個以内であることが好ま
しい。

【００３５】(C2)におけるより好ましい形態は以下の一
般式(C2a)〜(C2m)で表すことができる。

【化３１】 上式中、環G1、環G2、環G3、環H1、環H2および環H3は前
述の意味を表し、環I1は環G1と、環I2は環G2と、環I3は
環G3とそれぞれおなじ意味を表す。また、上記各化合物
において、トランスデカヒドロナフタレン-トランス-2,
6-ジイル基、1個以上のフッ素原子により置換されてい
てもよいナフタレン-2,6-ジイル基、1〜2個のフッ素原
子により置換されていてもよいテトラヒドロナフタレン
-2,6-ジイル基、フッ素原子により置換されていてもよ
い1,4-シクロヘキセニレン基、1,3-ジオキサン-トラン
ス-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基またはピリ
ジン-2,5-ジイル基は1個以内であることが好ましく、そ
の場合の他方の環はトランス-1,4-シクロヘキシレン基
あるいは1〜2個のフッ素原子またはメチル基により置換
されていてもよい1,4-フェニレン基である。

【００３６】次に(C3)におけるより好ましい形態は以下
の一般式(C3a)〜(C3f)で表すことができる。

【化３２】 上式中、環G1、環G2、環H1、環H2、環I1および環I2は前
述の意味を表し、環J1は環G1また環J2は環G2とそれぞれ
おなじ意味を表す。また、上記各化合物において、トラ
ンスデカヒドロナフタレン-トランス-2,6-ジイル基、1
個以上のフッ素原子により置換されていてもよいナフタ
レン-2,6-ジイル基、1〜2個のフッ素原子により置換さ
れていてもよいテトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル
基、フッ素原子により置換されていてもよい1,4-シクロ
ヘキセニレン基、1,3-ジオキサン-トランス-2,5-ジイル
基、ピリミジン-2,5-ジイル基またはピリジン-2,5-ジイ
ル基は1個以内であることが好ましく、その場合の他方
の環はトランス-1,4-シクロヘキシレン基あるいは1〜2
個のフッ素原子またはメチル基により置換されていても
よい1,4-フェニレン基である。

【００３７】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に詳述する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。ここで、化合物記載に下記の略号を使用する。 末端のn(数字) C_nH_2n+1-もしくは-C_nH_2n+1 -mdn -(CH₂)m-C=C-CnH_n+1 Cy 1,4-シクロヘキシレン基 -G- -CH(CH₃)CH₂- -H- -CH₂CH(CH₃)- 以下Crは結晶相を、Nはネマチック相を、Sはスメクチッ
ク相を、Iは等方性液体相をそれぞれ示す。

【００３８】(実施例1)トランス-4-[1-メチル-2-(トラ
ンス-4-プロピルシクロヘキシル)エチル]-トランス-4'-
プロピルビシクロヘキサン(Iba-1)の合成

【化３３】 3 Lの反応容器(N₂置換、メカニカルスターラー、温度
計、ジムロート冷却器)にマグネシウムを22.6 gおよび
テトラヒドロフラン(THF) 30 mLを加え、撹拌しながら
トランス-1-(ブロモメチル)-4-プロピルシクロヘキサン
173.6 gのTHF800mL溶液を滴下した。滴下終了後、さら
に1時間撹拌した後、トランス-4-(トランス-4-プロピル
シクロヘキシル)シクロヘキサンカルバルデヒド100gのT
HF400 mL溶液を滴下した。水100 mLを加え反応を停止
し、ヘキサン100 mLを加え、有機層を分液し、有機層を
さらに水200 mLで2回洗浄し、さらに飽和食塩水200 mL
で洗浄後、無水硫酸ナトリウムで脱水乾燥させた。溶媒
溜去後162 gのアルコール体が得られた。3 Lの反応容器
(N₂置換、メカニカルスターラー、温度計、ジムロート
冷却器)に、得られたアルコール体全量と酢酸900 mLを
加え、氷冷下次亜塩素酸ナトリウム水溶液325 gを滴下
した。滴下終了後、さらに1時間撹拌した後、水300 mL
およびトルエン500 mLを加え、有機層を分液し、有機層
をさらに水200 mLで2回洗浄し、さらに飽和食塩水200 m
Lで洗浄後、無水硫酸ナトリウムで脱水乾燥させた。溶
媒溜去後148 gのケトン体が得られた。

【００３９】氷冷下THF中で臭化メチルトリフェニルホ
スホニウム及びt-ブトキシカリウムからウィッティヒ反
応剤を調製し、これに得られたケトン体の全量をTHF600
mLに溶解し5℃で滴下した。1時間反応させた後、室温
に戻し、水を加え、有機層を濃縮した。ヘキサンを加え
て溶解し、不溶のトリフェニルホスフィンオキシドを濾
別後、メタノール／水＝1／1の混合溶媒で洗浄した。ヘ
キサン層を濃縮して得られた粗生成物138 g、酢酸エチ
ル600mL及びパラジウム-カーボン(パラジウム5質量％含
有、50％含水物)20 gを2 Lのオートクレーブに加え、水
素圧0.5 MPaに加圧した。4時間撹拌した後、触媒を濾過
し、得られたろ液を減圧乾燥し、トランス-4-[1-メチル
-2-(トランス-4-プロピルシクロヘキシル)エチル]-トラ
ンス-4'-プロピルビシクロヘキサン(Iba-1)の粗結晶135
gを得た。得られた全量をシリカゲルカラムクロマトグ
ラフィー(展開溶媒：ヘキサン)で精製し、さらにエタノ
ールから再結晶させて52 gの精製物を得た。(Cr 70 S 1
68 I) 同様にして以下の化合物を得る。 2-Cy-G-Cy-2, 2-Cy-G-Cy-3, 3-Cy-G-Cy-3, 2-Cy-H-Cy-
2, 2-Cy-H-Cy-3, 3-Cy-H-Cy-3, 2-Ch-Ch-G-Cy-2, 2-Ch-
Ch-G-Cy-3, 3-Ch-Ch-G-Cy-2, 3-Ch-Ch-G-Cy-3, 2-Ch-Ch
-H-Cy-2, 2-Ch-Ch-H-Cy-3, 3-Ch-Ch-H-Cy-2, 3-Ch-Ch-H
-Cy-3

【００４０】(実施例2)トランス-4-[1-メチル-2-[トラ
ンス-4-(トランス-1-プロペン-1-イル)シクロヘキシル]
エチル]-トランス-4'-プロピルビシクロヘキサン(Iba-
2)の合成

【化３４】 100 mLの反応容器(N₂置換、マグネチックスターラー、
温度計、ジムロート冷却器)中、アルコール体((実施例
1)の1-(ブロモメチル)-4-プロピルシクロヘキサンに換
えて1-(ブロモメチル)-トランス-4-(トランス-1-プロペ
ン-1-イル)シクロヘキサンを用いることにより得られ
る。)20 gをTHF100 mL、二硫化炭素15 mLおよびヘキサ
メチルホスホリックトリアミド15 mLの混合溶媒に溶解
し、水素化ナトリウム3.4 g、イミダゾール1 gとともに
30時間加熱還流した後、ジメチル硫酸7 mL加え30分間加
熱還流させた。酢酸10 mLを加えた後、水30 mLおよびト
ルエン50 mLを加え、有機層を分液し、有機層をさらに
水30 mLで2回洗浄し、さらに飽和食塩水30 mLで洗浄
後、無水硫酸ナトリウムで脱水乾燥させた。溶媒溜去後
18gのジチオカルボナートが得られた。

【００４１】得られた全量を1 Lの反応容器(N₂置換、マ
グネチックスターラー、温度計、ジムロート冷却器)ト
ルエン200 mLに溶解し、20.7 g の(n-C₄H₉)₃SnHをトル
エン300 mLに溶解し滴下した。さらに4時間加熱還流し
た後、水300 mLを加え、有機層を分液し、有機層をさら
に水200 mLで2回洗浄し、さらに飽和食塩水200 mLで洗
浄後、無水硫酸ナトリウムで脱水乾燥させた。溶媒溜去
後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒：
ヘキサン)で精製し、さらにエタノールから再結晶させ
て7 gのトランス-4-[1-メチル-2-[トランス-4-(トラン
ス-1-プロペン-1-イル)シクロヘキシル]エチル]-トラン
ス-4'-プロピルビシクロヘキサン(Iba-2)の白色結晶を
得た。(Cr 87 N 204 I)

【００４２】同様にして以下の化合物を得る。 1d0-Cy-G-Cy-2, 1d1-Cy-G-Cy-2, 1d3-Cy-G-Cy-2, 1d0-C
y-G-Cy-3, 1d1-Cy-G-Cy-3, 1d3-Cy-G-Cy-3, 1d0-Cy-G-C
y-1d0, 1d1-Cy-G-Cy-1d0, 1d3-Cy-G-Cy-1d0, 1d0-Cy-G-
Cy-1d1, 1d1-Cy-G-Cy-1d1, 1d3-Cy-G-Cy-1d1, 1d0-Cy-G
-Cy-1d3, 1d1-Cy-G-Cy-1d3, 1d3-Cy-G-Cy-1d3, 1d0-Ch-
Cy-G-Cy-2, 1d1-Ch-Cy-G-Cy-2, 1d3-Ch-Cy-G-Cy-2, 1d0
-Ch-Cy-G-Cy-3, 1d1-Ch-Cy-G-Cy-3, 1d3-Ch-Cy-G-Cy-3,
1d0-Ch-Cy-G-Cy-1d0, 1d1-Ch-Cy-G-Cy-1d0, 1d3-Ch-Cy
-G-Cy-1d0, 1d0-Ch-Cy-G-Cy-1d1, 1d1-Ch-Cy-G-Cy-1d1,
1d3-Ch-Cy-G-Cy-1d1, 1d0-Ch-Cy-G-Cy-1d3, 1d1-Ch-Cy
-G-Cy-1d3, 1d3-Ch-Cy-G-Cy-1d3, 1d0-Cy-H-Cy-2, 1d1-
Cy-H-Cy-2, 1d3-Cy-H-Cy-2,1d0-Cy-H-Cy-3, 1d1-Cy-H-C
y-3, 1d3-Cy-H-Cy-3, 1d0-Cy-H-Cy-1d0, 1d1-Cy-H-Cy-1
d0, 1d3-Cy-H-Cy-1d0, 1d0-Cy-H-Cy-1d1, 1d1-Cy-H-Cy-
1d1, 1d3-Cy-H-Cy-1d1, 1d0-Cy-H-Cy-1d3, 1d1-Cy-H-Cy
-1d3, 1d3-Cy-H-Cy-1d3, 1d0-Ch-Cy-H-Cy-2,1d1-Ch-Cy-
H-Cy-2, 1d3-Ch-Cy-H-Cy-2, 1d0-Ch-Cy-H-Cy-3, 1d1-Ch
-Cy-H-Cy-3,1d3-Ch-Cy-H-Cy-3, 1d0-Ch-Cy-H-Cy-1d0, 1
d1-Ch-Cy-H-Cy-1d0, 1d3-Ch-Cy-H-Cy-1d0, 1d0-Ch-Cy-H
-Cy-1d1, 1d1-Ch-Cy-H-Cy-1d1, 1d3-Ch-Cy-H-Cy-1d1, 1
d0-Ch-Cy-H-Cy-1d3, 1d1-Ch-Cy-H-Cy-1d3, 1d3-Ch-Cy-H
-Cy-1d3

【００４３】(実施例3)トランス-4-[1-メチル-2-[トラ
ンス-4-(トランス-1-プロペン-1-イル)シクロヘキシル]
エチル]-トランス-4'-プロピルビシクロヘキサン(Iba-
2)の合成 (実施例1)においてトランス-4-(トランス-4-プロピルシ
クロヘキシル)シクロヘキサンカルバルデヒドに換え、
シクロヘキサン-4,4'-ジオンモノエチレンアセタールを
用いた他は同様にして、グリニャール反応を行った後、
酸化、ウィッティヒ反応、水添した後、蟻酸を加え加熱
撹拌し、脱保護させた。冷却後、水を加え、分離したト
ルエン層を洗浄後、溶媒を溜去した。これをトルエン及
びTHFの混合溶媒に溶解して冷却し、臭化メトキシメチ
ルトリフェニルホスホニウムとt-ブトキシカリウムから
調製したウィッティヒ反応剤を加えた。室温に戻し、水
及びヘキサンを加え、ヘキサン層から不溶物を濾別後、
水/メタノール混合溶媒で洗浄した。溶媒を溜去後、THF
に溶解し、稀塩酸を加え、1時間加熱還流させた。冷却
後水を加え、酢酸エチルで抽出した。溶媒を溜去後、エ
タノールに溶解し、20%水酸化ナトリウム水溶液を加
え、室温で撹拌させた。水を加え、トルエンで抽出し、
洗浄、乾燥した後、溶媒を溜去した。これをTHFに溶解
し、ヨウ化エチルトリフェニルホスホニウムとt-ブトキ
シカリウムから調製したウィッティヒ反応剤を加えた。
室温に戻し、水及びヘキサンを加え、ヘキサン層から不
溶物を濾別後、水/メタノール混合溶媒で洗浄した。ト
ルエンに溶解し、ベンゼンスルフィン酸ナトリウムおよ
び20% HCl加え激しく撹拌しながら加熱還流した後、室
温まで冷却し、有機層を分取した。水、飽和炭酸水素ナ
トリウム水溶液、水、飽和食塩水それぞれ100 mLで順次
洗浄し、無水硫酸ナトリウムにより脱水した。乾燥後、
溶媒を溜去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー
(トルエン)で精製した後、エタノールから2回再結晶を
行い、トランス-4-[1-メチル-2-[トランス-4-(トランス
-1-プロペン-1-イル)シクロヘキシル]エチル]-トランス
-4'-プロピルビシクロヘキサン(Iba-2)の結晶を得た。

【００４４】(実施例4) 液晶組成物の調製(1) 汎用のホスト液晶(H)

【化３５】 を調製した。このホスト液晶(H)のΔnの値を測定したと
ころ0.090であった。

【００４５】次に、このホスト液晶(H)の80％及び実施
例1で得た本発明の化合物である式(Iba-1)

【化３６】 で表される化合物10質量％からなる液晶組成物(H-1)を
調製しΔnを測定したところ0.084となり、Δnを小さく
することができた。さらに化合物(Iba-1)の添加量を15
質量％に増やし、-10℃で8時間放置しても析出は起こら
なかった。

【００４６】(比較例1)実施例3において、化合物(Iba-
1)に換えて、類似する骨格を有する比較化合物A

【化３７】 を組成物(H)に10質量％混合し組成物(H-A)を調製し、そ
のΔnを測定したところ0.089であり、化合物(Iba-1)に
及ばなかった。さらに比較化合物Aの添加量を15質量％
に増やすと-10℃で3時間放置すると析出が生じてしまっ
た。

【００４７】(比較例2)実施例3において、化合物(Iba-
1)に換えて、類似する骨格を有する比較化合物B

【化３８】 を組成物(H)に10質量％混合し組成物(H-B)を調製し、そ
のΔnを測定したところ0.086であり、化合物(Iba-1)に
及ばなかった。さらに比較化合物Aの添加量を15質量％
に増やすと-10℃で7時間放置すると析出が生じてしまっ
た。以上から、化合物(Iba-1)の添加により、Δnにおい
て明らかな改善が見られる事がわかった。よって、小さ
なΔnを有する液晶組成物を得る上において本発明に関
わる化合物(Iba-1)は、従来の化合物より優れた効果を
有していることがわかる。

【００４８】(実施例5) 液晶組成物の調製(2) 現在、実用化的な液晶組成物(J)

【化３９】

【化４０】

【化４１】

【化４２】

【化４３】

【化４４】

【化４５】

【化４６】 この組成物のΔnの値は0.142であった。この液晶組成物
(J)に90質量％と実施例1で得た本発明の化合物である化
合物(Iba-1)

【００４９】

【化４７】 10質量％からなる液晶組成物(J-1)を調製し測定したΔn
の値は0.118に減少した。さらに化合物(Iba-1)の添加量
を15質量％に増やし、-10℃で8時間放置しても析出は起
こらなかった。

【００５０】

【発明の効果】本発明により提供される連結基として1,
2-プロパンジイル基を有する新規液晶性化合物は、現在
汎用の液晶化合物あるいは組成物との相溶性に極めて優
れ、母体液晶に添加しΔnを測定すると小さな値を示
す。さらに、無色で化学的にも安定である。従って、こ
れを含有する液晶組成物は実用的液晶として、特に小さ
なΔnを必要とする液晶表示用として極めて有用であ
る。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4H006 AA01 AA03 AB64 BJ20 BP20 4H027 BD01 BD07 CB02 CC04 CD04 CL01 CL04 CM01 CM04 CN01 CN04 CP04 CQ01 CQ04 CR04 CT02 CT04 CW01 CW02 CX01 DE04

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一般式(I) 【化１】 (式中、R¹およびR²はそれぞれ独立的に炭素原子数1〜20
   のアルキル基、アルコキシル基、アルコキシルアルキル
   基、アルケニル基またはアルケニルオキシ基を表し、こ
   れらは炭素数1〜10のアルコキシル基または1〜30個のハ
   ロゲン原子によって置換されていてもよく直鎖,分岐ま
   たは環状部を含んでよい、mは0または1を表し、Zは-CH
   (CH₃)CH₂-または-CH₂CH(CH₃)-を表し、シクロヘキサン
   環の1,4位はトランス配置である。)で表される1,2-プロ
   パンジイル基を有する化合物。
2. 【請求項２】 R¹およびR²がそれぞれ独立的に炭素数1
   〜7のアルコキシル基または1〜7個のハロゲン原子によ
   って置換されていてもよい炭素原子数1〜20の直鎖アル
   キル基もしくはアルケニル基を表すところの請求項1記
   載の化合物。
3. 【請求項３】 R¹およびR²がそれぞれ独立的に炭素数1
   〜7の直鎖アルキル基もしくはアルケニル基を表すとこ
   ろの請求項1記載の化合物。
4. 【請求項４】 mが0を表すところの請求項1〜3の何れか
   に記載の化合物。
5. 【請求項５】 mが1を表すところの請求項1〜3の何れか
   に記載の化合物。
6. 【請求項６】 請求項1〜5の何れかに記載の一般式(I)
   記載の化合物を1種もしくは2種以上含有する液晶組成
   物。
7. 【請求項７】 請求項6記載の液晶組成物を構成要素と
   する液晶素子。