JP2003081967A - 液晶性化合物、液晶組成物および液晶表示素子 - Google Patents
液晶性化合物、液晶組成物および液晶表示素子Info
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する液晶化合物を提供する。この化合物を含有すること
によって、液晶表示素子の低電圧駆動および高コントラ
ストを可能とする液晶組成物、およびこの液晶組成物を
用いて構成した液晶表示素子を提供する。 【解決手段】 一般式(1)で表される液晶性化合物。 (式中、A1、A2およびA3はそれぞれ独立してシク
ロヘキサン環、1,3−ジオキサン環、ベンゼン環、ま
たは少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた
ベンゼン環を示し;Raは炭素数1〜20のアルキル基
を示し、このアルキル基中、任意の−CH2−は−O
−、−S−、−CH=CH−、または−C≡C−で置き
換えられてもよいが、−O−と−O−とが隣接すること
はなく、また、このアルキル基中、任意の水素はハロゲ
ンで置き換えられてもよく;Z1、Z 2およびZ3はそ
れぞれ独立して単結合、−(CH2)2−、−(C
H2)4−、−COO−、−OCO−、−CH2O−、
−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CF=
CF−、−CH=CH−、または−C≡C−を示し;m
およびnは独立して0または1である)。 【効果】 本発明の化合物は、大きなΔεおよび大きな
K33/K11を有する。Δnは比較的小さい。この化
合物を含有する液晶組成物は、液晶表示素子における低
電圧の駆動および高コントラストを可能にする。
Description
し、さらに詳しくは液晶組成物、特にTNモード用、S
TNモード用、TFTモード用またはOCBモード用の
液晶組成物成分として好適な液晶性化合物、これを含む
液晶組成物およびこの液晶組成物を用いて構成した液晶
表示素子に関する。なお、本発明において液晶性化合物
という用語は、液晶相を有する化合物および液晶相を示
さないが液晶組成物の構成成分として有用な化合物の総
称として用いる。
および誘電率異方性を利用したものであるが、その表示
方式によってねじれネマチック(TN)モード、動的散
乱(DS)モード、ゲストホスト(G.H)モード、配
向相変(DAP)モード、超ねじれネマチック(ST
N)モード、電圧制御複屈折(VCB、ECBまたはT
B)モード、垂直配向(VA)モード、マルチドメイン
垂直配向(MVA)モード、OCBモードなどの各種方
式に分けられ、それぞれの方式に適する液晶物質の性質
は異なる。ただし、いずれの方式の表示素子に用いられ
る液晶物質であっても水分、空気、熱、光等に安定であ
ることが必要である。
高い液晶表示素子が求められている。駆動電圧を低くす
るためには、液晶材料の誘電率異方性値(Δε)を大き
くすることが重要であり、特にSTN型液晶表示素子の
コントラストを高くするためには、液晶表示素子の電圧
透過率曲線を急峻にする必要があり、そのためには液晶
材料の弾性定数比(K33/K11)を大きくすること
が重要である。
て、Δεが大きくかつK33/K11が大きい液晶化合
物の開発は有効である。
なΔεおよび大きなK33/K11を有する液晶化合物
を提供すること、この化合物を含有することによって、
液晶表示素子の低電圧駆動および高コントラストを可能
とする液晶組成物を提供すること、およびこの液晶組成
物を用いて構成した液晶表示素子を提供することにあ
る。
め、本発明の構成は以下の通りである。 [1] 一般式(1)で表される液晶性化合物。
立してシクロヘキサン環、1,3−ジオキサン環、ベン
ゼン環、または少なくとも1つの水素がハロゲンで置き
換えられたベンゼン環を示す。シクロヘキサン環および
1,3−ジオキサン環はシス型よりもトランス型の方が
好ましい。Raは炭素数1〜20のアルキル基を示し、
このアルキル基中、任意の−CH 2−は−O−、−S
−、−CH=CH−、または−C≡C−で置き換えられ
てもよいが、−O−と−O−とが隣接することはなく、
また、このアルキル基中、任意の水素はハロゲンで置き
換えられてもよい。好ましいRaはアルキル、アルコキ
シ、アルコキシアルキル、アルコキシアルコキシ、アル
キルチオ、アルキルチオアルコキシ、アルケニル、アル
ケニルオキシ、アルケニルオキシアルキル、アルキニ
ル、アルキニルオキシである。これらの基において、少
なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられても好ま
しい。ハロゲンの好ましい置換位置はα位とω位であ
る。好ましいハロゲンはフッ素または塩素である。これ
らの基は分岐よりも直鎖の方が好ましい。−CH=CH
−はシス型よりもトランス型の方が好ましい。特に好ま
しいRaはアルキル、アルコキシまたはアルケニルであ
る。Z1、Z2およびZ3はそれぞれ独立して単結合、
−(CH2)2−、−(CH2)4−、−COO−、−
OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O
−、−OCF2−、−CF=CF−、−CH=CH−、
または−C≡C−を示す。−CF=CF−および−CH
=CH−はシス型よりもトランス型の方が好ましい。好
ましくは単結合、−(CH2)2−、−CF2O−、ま
たは−OCF2−である。mおよびnは独立して0また
は1である。
に記載の液晶性化合物。 [3] mとnは、いずれか一方が0であり、かつもう
一方が1である[1]に記載の液晶性化合物。 [4] mとnは、ともに1である[1]に記載の液晶
性化合物。 [5] Z1、Z2およびZ3の少なくとも1つが−C
F2O−である[1]に記載の液晶性化合物。 [6] [1]〜[5]のいずれか1項に記載の液晶性
化合物を少なくとも1種類含有する液晶組成物。
のいずれか1項に記載の液晶性化合物を少なくとも1種
類含有し、第二成分として、一般式(2)、(3)およ
び(4)で表される化合物群から選択される化合物を少
なくとも1種類含有する液晶組成物。
基を示し、この基の任意の−CH2−は−O−または−
CH=CH−で置き換えられてもよいが、−O−と−O
−とが隣接することはなく、また、この基の任意の水素
はフッ素で置き換えられてもよく;X1はフッ素、塩
素、−OCF3、−OCHF2、−CF3、−CHF2、
−CH2F、−OCF2CHF2、または−OCF2C
HFCF3を示し;L1およびL2はそれぞれ独立して
水素またはフッ素を示し;Z4およびZ5はそれぞれ独
立して−(CH2)2−、−(CH2)4-、−COO
−、−CF2O−、−OCF2-、−CH=CH−、ま
たは単結合を示し;環Aおよび環Bはそれぞれ独立して
シクロヘキサン環、ジオキサン環または任意の水素がフ
ッ素で置き換えられてもよいベンゼン環を示し、環Cは
シクロヘキサン環または任意の水素がフッ素で置き換え
られてもよいベンゼン環を示す)。
のいずれか1項に記載の液晶性化合物を少なくとも1種
類含有し、第二成分として、一般式(5)および(6)
で表される化合物群から選択される化合物を少なくとも
1種類含有する液晶組成物。
て炭素数1〜10のアルキル基を示し、この基の任意の
−CH2−は−O−または−CH=CH−で置き換えら
れてもよいが、−O−と−O−とが隣接することはな
く、また、この基の任意の水素はフッ素で置き換えられ
てもよく;X2は−CNまたは−C≡C−CN基を示
し;環Dはシクロヘキサン環、ベンゼン環、ジオキサン
環またはピリミジン環を示し;環Eはシクロヘキサン
環、任意の水素がフッ素で置き換えられてもよいベンゼ
ン環、またはピリミジン環を示し;環Fはシクロヘキサ
ン環またはベンゼン環を示し;Z6は−(CH2)
2−、−COO−、−CF2O−、−OCF2−、また
は単結合を示し;L3、L4およびL5はそれぞれ独立
して水素またはフッ素を示し;b、cおよびdはそれぞ
れ独立して0または1である)。
のいずれか1項に記載の液晶性化合物を少なくとも1種
類含有し、第二成分として、一般式(7)、(8)およ
び(9)で表される化合物群から選択される化合物を少
なくとも1種類含有する液晶組成物。
て炭素数1〜10のアルキル基を示し、この基の任意の
−CH2−は−O−または−CH=CH−で置き換えら
れてもよいが、−O−と−O−とが隣接することはな
く、また、この基の任意の水素はフッ素で置き換えられ
てもよく;環Gおよび環Iはそれぞれ独立してシクロヘ
キサン環またはベンゼン環を示し;L6およびL7はそ
れぞれ独立して水素またはフッ素を示すが、L6とL7
がともに水素であることはなく;Z7およびZ8はそれ
ぞれ独立して−(CH2)2−、−COO−または単結
合を示す)。
[5]のいずれか1項に記載の液晶性化合物を少なくと
も1種類含有し、第二成分として、前記一般式(2)、
(3)および(4)で表される化合物群から選択される
化合物を少なくとも1種類含有し、第三成分として、一
般式(10)、(11)および(12)で表される化合
物群から選択される化合物を少なくとも1種類含有する
液晶組成物。
て炭素数1〜10のアルキル基を示し、この基の任意の
−CH2−は−O−または−CH=CH−で置き換えら
れてもよいが、−O−と−O−とが隣接することはな
く、また、この基の任意の水素はフッ素で置き換えられ
てもよく;環J、環Kおよび環Mはそれぞれ独立してシ
クロヘキサン環、ピリミジン環、または任意の水素がフ
ッ素で置き換えられてもよいベンゼン環を示し;Z9お
よびZ10はそれぞれ独立して、−C≡C−、−COO
−、−(CH2)2−、−CH=CH−、または単結合
を示す)。
[5]のいずれか1項に記載の液晶性化合物を少なくと
も1種類含有し、第二成分として、前記一般式(5)お
よび(6)で表される化合物群から選択される化合物を
少なくとも1種類含有し、第三成分として、前記一般式
(10)、(11)および(12)で表される化合物群
から選択される化合物を少なくとも1種類含有する液晶
組成物。
れる化合物を少なくとも1種類、一般式(1b−2−
1)で表される化合物を少なくとも1種類、一般式(5
−2−1)で表される化合物を少なくとも1種類、一般
式(5−57−1)で表される化合物を少なくとも1種
類、一般式(10−1−1)で表される化合物を少なく
とも1種類、一般式(10−10−1)で表される化合
物を少なくとも1種類、一般式(11−1−1)で表さ
れる化合物を少なくとも1種類、一般式(11−1−
2)で表される化合物を少なくとも1種類、一般式(1
1−1−3)で表される化合物を少なくとも1種類、お
よび一般式(11−15−1)で表される化合物を少な
くとも3種類含有する液晶組成物。
数1〜10のアルキル基を示す)。
[5]のいずれか1項に記載の液晶性化合物を少なくと
も1種類含有し、第二成分として、前記一般式(7)、
(8)および(9)で表される化合物群から選択される
化合物を少なくとも1種類含有し、第三成分として、前
記一般式(10)、(11)および(12)で表される
化合物群から選択される化合物を少なくとも1種類含有
する液晶組成物。
れる化合物を少なくとも1種類、一般式(7−1−1)
で表される化合物を少なくとも1種類、一般式(8−1
−1)で表される化合物を少なくとも2種類、一般式
(8−1−2)で表される化合物を少なくとも1種類、
一般式(10−1−2)で表される化合物を少なくとも
2種類、一般式(10−1−3)で表される化合物を少
なくとも2種類、一般式(10−5−1)で表される化
合物を少なくとも2種類、および一般式(11−19−
1)で表される化合物を少なくとも3種類含有する液晶
組成物。
それぞれ独立して炭素数1〜10のアルキル基を示
す)。
[5]のいずれか1項に記載の液晶性化合物を少なくと
も1種類含有し、第二成分として、前記一般式(2)、
(3)および(4)で表される化合物群から選択される
化合物を少なくとも1種類含有し、第三成分として、前
記一般式(5)および(6)で表される化合物群から選
択される化合物を少なくとも1種類含有し、第四成分と
して、前記一般式(10)、(11)および(12)で
表される化合物群から選択される化合物を少なくとも1
種類含有する液晶組成物。 [16] [6]〜[15]のいずれか1項に記載の液
晶組成物が、さらに少なくとも1種類の光学活性化合物
を含有することを特徴とする液晶組成物。 [17] [6]〜[16]のいずれか1項に記載の液
晶組成物を用いて構成した液晶表示素子。
液晶性化合物は、フッ素で置換されたベンゾジオキセン
環を有する化合物である。例えば化合物(A)は、この
ような構造を持つことによって、大きなΔεおよび大き
なK33/K11を発現する。このような効果は上記の
構造によって達成されたものである。
現するが、それぞれ次の特徴を有する。単結合、−CH
=CH−は低粘性を発現させ、−(CH2)2−、−
(CH2)4−は他の液晶化合物または液晶組成物との
良好な相溶性を発現させる。−COO−および−CF2
O−は大きなΔεを発現させ、−C≡C−は高い透明点
と低粘性を発現させる。
び大きなK33/K11を有する。また、これらの化合
物は比較的小さいΔnを有する。mとnは独立して0ま
たは1を示すが、それらがともに0であるときは、大き
なΔεを発現する2環の液晶性化合物を与える。この化
合物は、これを成分として使用する液晶組成物に上記特
性を反映させることができるが、特に低温側に液晶相温
度領域が必要な場合に有用である。一方が0で、かつも
う一方が1であるときは、3環の液晶性化合物を与える
が、この化合物は2環の液晶化合物と同様の特性を有
し、液晶組成物に使用した場合透明点を高く設定するこ
とができる。また、それらがともに1であるときは、4
環の液晶性化合物を与えるが、この化合物は大きなΔε
を示しかつ高い透明点を有するので、液晶組成物に使用
した場合組成物の透明点を上昇させることができる。
多種の構造が相当するが、いずれも優れた特性を発現す
る。そのうち数例を式(1a−1)〜(1c−20)に
示す。
表される液晶性化合物を少なくとも1種類含む第一成分
のみでもよいが、これに加え、第二成分として一般式
(2)、(3)および(4)で表される化合物群から選
ばれる少なくとも1種類の化合物(以下第二A成分と称
する)および/または一般式(5)および(6)で表さ
れる化合物群から選ばれる少なくとも1種類の化合物
(以下第二B成分と称する)を混合したものが好まし
い。さらに、しきい電圧値、液晶相温度範囲、屈折率異
方性値、Δεまたは粘度等を調整する目的で、一般式
(10)、(11)および(12)で表される化合物群
から選ばれる少なくとも1種類の化合物を第三成分とし
て混合することもできる。また、本発明に使用される液
晶組成物の各成分は、特性に大きな差異が無いという理
由で、各元素の同位体元素からなる類縁体でも差し支え
ない。
まれる化合物の好適例として次の式(2−1)〜(2−
9)、一般式(3)に含まれる化合物の好適例として式
(3−1)〜(3−97)、ならびに一般式(4)に含
まれる化合物の好適例として式(4−1)〜(4−3
3)で表される化合物を挙げることができる。
す) これらの一般式(2)〜(4)で表される化合物は、正
のΔεを示し、熱安定性や化学的安定性が非常に優れて
いるので、主としてTFT用の液晶組成物に用いられ
る。TFT用の液晶組成物を調製する場合、該化合物の
使用量は液晶組成物の全重量に対して1〜99重量%の
範囲が適するが、好ましくは10〜97重量%、より好
ましくは40〜95重量%である。また一般式(10)
〜(12)で表される化合物をしきい電圧値、液晶相温
度範囲、屈折率異方性値、Δεまたは粘度等を調整する
目的で添加してもよい。
(5)および(6)に含まれる化合物の好適例として、
それぞれ式(5−1)〜(5−56)および式(6−
1)〜(6−3)で表される化合物を挙げることができ
る。より好ましい例として、それぞれ式(5−2−1)
および(5−57−1)で表される化合物を挙げること
ができる。
記と同じ意味を表す) これらの一般式(5)および(6)で示される化合物は
正のΔεを有し、その値が非常に大きいので主としてS
TN、TN用の液晶組成物に用いられる。これらの化合
物は組成物成分として、特にしきい電圧値を低くする目
的で使用される。また、粘度の調整、屈折率異方性値の
調整および液晶相温度範囲を広げる等の目的や、さらに
急峻性を改良する目的にも使用される。STNまたはT
N用の液晶組成物を調整する場合には、一般式(5)ま
たは(6)で表される化合物の使用量は0.1〜99.
9重量%の範囲が適用できるが、好ましくは10〜97
重量%、より好ましくは40〜95重量%である。ま
た、しきい電圧値、液晶相温度範囲、屈折率異方性値、
Δεまたは粘度等を調整する目的で一般式(10)〜
(12)で表される化合物を混合することもできる。
ド(VAモード)等に用いられる、Δεが負の液晶組成
物を調整する場合には、一般式(7)〜(9)からなる
群から選ばれる少なくとも一種類の化合物(以下第二C
成分)を混合したものが好ましい。第二C成分の一般式
(7)〜(9)に含まれる化合物の好適例として、それ
ぞれ式(7−1)〜(7−3)、式(8−1)〜(8−
5)および式(9−1)〜(9−3)で表されるものを
挙げることができる。より好ましい例として、それぞれ
式(7−1−1)、(8−1−1)および(8−1−
2)で表される化合物を挙げることができる。
は前記と同じ意味を表す) 一般式(7)〜(9)で表される化合物は主としてΔε
が負であるVAモード用の液晶組成物に使用される。そ
の使用量を増加させると組成物のしきい電圧値が低くな
るが、粘度が高くなる。従って、しきい電圧値の要求値
を満足している限り、少なく使用することが好ましい。
しかしながら、40重量%より少なくなるとΔεの絶対
値が5以下となり、電圧駆動ができなくなる場合があ
る。一般式(7)〜(9)で表される化合物の使用量
は、VAモード用の組成物を調製する場合には40重量
%以上が好ましいが、50〜95重量%が好適である。
また弾性定数をコントロールし、組成物の電圧透過率曲
線を制御する目的で、一般式(7)〜(9)で表される
化合物をΔεが正である組成物に混合する場合もある。
この場合の一般式(7)〜(9)で表される化合物の使
用量は30重量%以下が好ましい。
式(10)〜(12)に含まれる化合物の好適例とし
て、それぞれ(10−1)〜(10−11)、(11−
1)〜(11−18)および(12−1)〜(12−
6)で表わされる化合物を挙げることができる。より好
ましい例として、それぞれ式(10−1−1)、(10
−1−2)、(10−1−3)、(10−5−1)、
(10−10−1)、(11−1−1)、(11−1−
2)、(11−1−3)、(11−15−1)および
(11−19−1)で表される化合物を挙げることがで
きる。
前記と同じ意味を表す) 一般式(10)〜(12)で表される化合物はΔεの絶
対値が小さい。一般式(10)で表される化合物は主と
して粘度の調整または屈折率異方性値の調整という目的
で使用される。また一般式(11)および(12)で表
される化合物は透明点を高くする等の、ネマチックレン
ジを広げる目的または屈折率異方性値の調整の目的で使
用される。
物の使用量を増加させると液晶組成物のしきい電圧値が
高くなり、粘度が低くなる。従って、液晶組成物のしき
い電圧値要求値を満足している限り、多量に使用するこ
とが望ましい。TFT用の液晶組成物を調整する場合
に、一般式(10)〜(12)で表される化合物の使用
量は、好ましくは40重量%以下、より好ましくは35
重量%以下である。また、STNまたはTN用の液晶組
成物を調整する場合には、一般式(10)〜(12)で
表される化合物の使用量は、好ましくは70重量%以
下、より好ましくは60重量%以下である。
般式(1)で表される液晶性化合物の少なくとも1種類
を0.1〜99重量%の割合で含有することが、優良な
特性を発現せしめるために好ましい。該液晶組成物はそ
れ自体公知の方法、例えば種々の成分を高温度下で相互
に溶解させる方法等により一般に調製される。また、必
要により、適当な添加物を加えることによって、意図す
る用途に応じた改良がなされ、最適化される。このよう
な添加物は当該業者によく知られており、文献などに詳
細に記載されている。通常、液晶のらせん構造を誘起し
て必要なねじれ角を調整し、逆ねじれを防ぐといった効
果を有するキラルドープ剤などが添加される。この場合
に使用されるキラルドープ剤の例として、以下の式(O
p−1)〜(Op−12)で表される光学活性化合物を
挙げることができる。
活性化合物を添加してねじれのピッチを調整する。ねじ
れのピッチはTFT用およびTN用の液晶組成物であれ
ば40〜200μmの範囲に調整するのが好ましい。S
TN用の液晶組成物であれば6〜20μmの範囲に調整
するのが好ましい。また、双安定TN(Bistabl
e TN)モード用の場合は、1.5〜4μmの範囲に
調整するのが好ましい。ピッチの温度依存性を調整する
目的で2種以上の光学活性化合物を添加してもよい。
系、アゾメチン系、アゾキシ系、キノフタロン系、アン
トラキノン系およびテトラジン系等の二色性色素を添加
すれば、GH型用の液晶組成物として使用することもで
きる。本発明に係る組成物は、ネマチック液晶をマイク
ロカプセル化して作製したNCAPや、液晶中に三次元
網目状高分子を形成して作製したポリマー分散型液晶表
示素子(PDLCD)、例えばポリマーネットワーク液
晶表示素子(PNLCD)に使用できる。複屈折制御
(ECB)型やDS型用の液晶組成物としても使用でき
る。
的手法を適宜用いて製造することができる。2,2,
3,3−テトラフルオロ−1,4−ベンゾジオキサン誘
導体はP. V. Yakovlevnaらの特開平11−106383
号公報に記載の方法および前記合成例を適宜参照するこ
とにより、容易に合成することができる。
文献公知の方法で合成される(2)とアリールホウ酸誘
導体(1)とを、炭酸塩水溶液と触媒、例えばテトラキ
ストリフェニルホスフィンパラジウム(Pd(PPh3)4)等
の存在下で反応させることにより、本発明化合物例の
(1−1)を合成することができる。また、この化合物
例(1−1)は、文献公知の方法で合成される化合物
(3)にノルマル−ブチルリチウム(n-BuLi)を作用さ
せ、塩化亜鉛、触媒、例えばジクロロビストリフェニル
ホスフィンパラジウム(PdCl 2(PPh3)2)等、および前記
化合物(2)を順次作用させることにより合成すること
もできる。
ば、前記化合物(3)にノルマル−ブチルリチウムを作
用させてリチオ化物へ誘導した後、二酸化炭素を作用さ
せてカルボン酸誘導体(4)を得、これに文献公知の方
法で製造されるフェノール(5)を作用させ、次いで脱
水縮合を行うことにより本発明化合物例の(1−2)を
合成することができる。
記化合物(1)を酸化剤、例えば過酸化水素水等で酸化
することにより化合物(6)を得る。この化合物に文献
公知の方法で製造されるカルボン酸(7)を作用させた
後、脱水縮合を行うことにより本発明化合物例の(1−
3)を合成することができる。上記脱水縮合反応は、公
知の脱水剤、例えばジシクロヘキシルカルボジイミド等
を用いることによっても好適に実施できる。この化合物
は、カルボン酸を公知の試薬、例えばハロゲン化チオニ
ル等を用いて酸ハロゲン化物に誘導し、塩基性条件下で
アルコールやフェノールを作用させることによっても好
適に合成することができる。
である場合:前記(II)で得られた本発明化合物(1−
2)を公知の硫黄化剤、例えばローソン試薬等で処理し
て化合物(11)へ誘導し、そのチオカルボニル基をフ
ッ化水素ピリジン錯体(M. Kuroboshi et al., Chem. L
ett., 827, 1992)、ジエチルアミノサルファトリフル
オリド(William H. Bunnelle et al., J. Org. Chem.
1990, 55, 768)などのフッ素化剤でフッ素化すること
により本発明化合物例の(1−4)を合成することがで
きる。また、前記(II)で得られた本発明化合物(1−
2)に換え前記(III)で得られた本発明化合物(1−
3)を用いる以外は同様にしてZ3が−OCF2−であ
る本発明化合物を合成することができる。
である場合:文献公知の方法にて製造される化合物
(9)に塩基、例えばカリウムt−ブトキシド(t-BuO
K)等を作用させてリンイリドを発生させた後、この系
に化合物(10)を加えることにより本発明化合物例の
(1−5)を合成することができる。その際、条件等に
よってはシス体が生成するが、このシス体は文献公知の
方法によりトランス体にすることができる。
合:上記(V)で得られた本発明化合物(1−5)を触
媒、例えばパラジウムカーボン(Pd-C)等の存在下、接
触水素化することにより、本発明化合物例の(1−6)
を合成することができる。
合:前記化合物(9)に換え化合物(11)を用いる以
外は前記(V)および(VI)と同様にして本発明化合物
例の(1−7)を合成することができる。
記化合物(3)に、触媒、例えばジクロロパラジウムと
ヨウ化銅等のハロゲン化銅の存在下、2−メチル−3−
ブチン−2−オールを作用させたのち、塩基性条件下脱
保護して化合物(12)とし、これを触媒、例えばジク
ロロパラジウムとヨウ化銅等のハロゲン化銅の存在下、
前記化合物(2)と反応させることにより本発明化合物
例の(1−8)を合成することができる。
前記化合物(3)にノルマル−ブチルリチウムを作用さ
せてリチオ化物へ誘導した後、テトラフルオロエチレン
を作用させ化合物(13)とする。これを、前記化合物
(2)にノルマル−ブチルリチウムを作用させて誘導さ
れるリチオ化物と反応させることにより、本発明化合物
例の(1−9)を合成することができる。
えば、文献公知の方法で製造される化合物(10)に還
元剤、例えば水素化ホウ素ナトリウム(NaBH4)等を作
用させて化合物(14)とし、これをハロゲン化剤、例
えば臭化水素酸等を用いて化合物(15)へと誘導し、
塩基、例えば炭酸カリウム等の存在下、前記化合物
(6)と反応させることにより、本発明化合物例の(1
−10)を合成することができる。
えば、文献公知の方法で製造される化合物(16)に還
元剤、例えば水素化ホウ素ナトリウム(NaBH4)等を作
用させて化合物(17)とし、これをハロゲン化剤、例
えば臭化水素酸等を用いて化合物(18)へと誘導し、
塩基、例えば炭酸カリウム等の存在下、前記化合物
(5)と反応させることにより、本発明化合物例の(1
−11)を合成することができる。
明するが、本発明はこれらの実施例によって制限される
ものではない。化合物の相転移系列において、Cは結
晶、Nはネマチック相、Iは等方性液体である。C1と
C2は結晶型が異なることを示す。実施例1〜4をあら
かじめスキームで示す。
ンチルシクロヘキシル)フェニル)−1,4−ベンゾジ
オキセン(c)の合成。 200ml三口フラスコ中、7−ブロモ−2,2,3,
3−テトラフルオロ−1,4−ベンゾジオキセン(a)
3.12gをトルエン25mLに溶解させた溶液と2N
−炭酸ナトリウム水溶液12.5mLの懸濁液にテトラ
キストリフェニルホスフィンパラジウム1.11gを加
え、激しく撹拌した。これに4−(4−ペンチルシクロ
ヘキシル)フェニルホウ酸(b)3.04gをエタノー
ル6mLに溶解させた溶液を加え、2時間加熱環流し
た。室温に戻した後、ジエチルエーテルを加え、有機相
を分離し、水相をジエチルエーテルにて抽出した。有機
相を合わせ、食塩水で洗浄し無水硫酸マグネシウムで乾
燥した。溶媒を減圧下で留去し、目的化合物の2,2,
3,3−テトラフルオロ−7−(4−(4−ペンチルシ
クロヘキシル)フェニル)−1,4−ベンゾジオキセン
(c)4.59gを得た。この化合物は無色結晶であっ
た。 C1 30.6℃ C2 34.9℃ I 1H−NMR(CDCl3)δ:7.45(d,2
H),7.37−7.33(m、2H)、7.29
(d,2H),7.18(d,1H),2.53−2.
48(m,1H),1.93−1.88(m,4H),
1.52−1.44(m,2H),1.39−1.26
(m,3H),1.25−1.20(m,2H),1.
11−1,02(m,2H)0.90(t,3H).
キセ−7−ニル 4−(4−プロピルシクロヘキシル)
シクロヘキサンカルボキシレート(f)の合成。 300mL三口フラスコ中、4−(4−プロピルシクロ
ヘキシル)シクロヘキサンカルボン酸(d)2.19g
と7−ヒドロキシ−2,2,3,3−テトラフルオロ−
1,4−ベンゾジオキセン(e)1.57gを塩化メチ
レン80mLに溶解させた。これに4−ジメチルアミノ
ピリジン0.98gを加えて室温で1時間攪拌させた
後、塩化メチレン40mLにN、N−ジシクロヘキシル
カルボジイミド1.66gを溶解させた溶液を加え、一
晩攪拌した。ジエチルエーテルを加えて析出した尿素を
濾別し、飽和食塩水を加え、1時間攪拌した。分液し、
有機層を3規定塩酸、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で
順次洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を減
圧下で留去し、目的化合物の2,2,3,3−テトラフ
ルオロ−1,4−ベンゾジオキセ−7−ニル 4−(4
−プロピルシクロヘキシル)シクロヘキサンカルボキシ
レート(f)3.21gを得た。この化合物はネマチッ
ク相をもつ無色結晶であった。 C1 30.6℃ C2 66.0℃ N 91.8℃
I1 H−NMR(CDCl3)δ:7.13(d,1
H),6.93(d、1H)、6.89(q,1H),
2.48−2.42(m,1H),2.13(q,2
H),1.85(q,2H),1.75(q,4H),
1.55−1.48(m,2H),1.34−1.23
(m,2H),1.16−0.94(m、9H),0.
89−0.82(m、5H).
キセ−7−ニル 4−(4−プロピルシクロヘキシ
ル)−2−フルオロベンゾアート(h)の合成。 第1段 300mL三口フラスコ中、4−(4−プロピルシクロ
ヘキシル)−2−フルオロ安息香酸(g) 2.13g
と7−ヒドロキシ−2,2,3,3−テトラフルオロ−
1,4−ベンゾジオキセン(e)1.55gを塩化メチ
レン80mLに溶解させた。そこに4−ジメチルアミノ
ピリジン0.98gを加え、室温で1時間攪拌した。そ
こに塩化メチレン40mLにN、N−ジシクロヘキシル
カルボジイミド1.66gを溶解させた溶液を加え、一
晩攪拌した。ジエチルエーテルを加え析出した尿素を濾
別し、飽和食塩水を加え、1時間攪拌した。分液し、有
機層を3N−塩酸、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗
浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を減圧下で
留去し、2.89gの2,2,3,3−テトラフルオロ
−1,4−ベンゾジオキセ−7−ニル 4−(4−プ
ロピルシクロヘキシル)−2−フルオロベンゾアート
(h)を得た。この化合物はモノトロピックのネマチッ
ク相をもつ無色結晶であった。 C 66.7℃ (N 48.6℃ )I1 H−NMR(CDCl3)δ:7.99(t,1
H),7.19(d、1H),7.12(q,1H),
7.10(q,2H),7.05(t,1H),2.5
8−2.52(m,1H),1.92−1.88(m,
4H),1,49−1.20(m,7H),1.10−
1.02(m,2H),0.92−0.87(t,3
H).
ジフルオロフェニル)−1,1−ジフルオロメトキシ−
2,2,3,3−テトラフルオロ−1,4−ベンゾジオ
キセン(j)の合成。 第1段 300mL三口フラスコ中、7−ヒドロキシ−2,2,
3,3−テトラフルオロ−1,4−ベンゾジオキサン
(e)1.55gをN,N−ジメチルホルムアミド70
mLに溶解させた。そこに60%水素化ナトリウム0.
37gを加え、60℃で1時間加熱撹拌した。反応液を
室温に戻し、N,N−ジメチルホルムアミド70mLに
溶解させた1−ジフルオロブロモメチル−2,6−ジフ
ルオロ−4−(4−ペンチルシクロヘキシル)ベンゼン
(i)3.08gを加え、60℃で3時間加熱攪拌し
た。反応液を室温に戻し、水を加えた。ジエチルエーテ
ルで抽出し、有機層を2N−水酸化ナトリウム水溶液、
飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄し、無水硫酸マグネシ
ウムで乾燥した。溶媒を減圧下で留去し、2.95gの
7−(4−(4−プロピルシクロヘキシル)−2,6−
ジフルオロフェニル)−1,1−ジフルオロメトキシ−
2,2,3,3−テトラフルオロ−1,4−ベンゾジオ
キセン(j)を得た。この化合物は無色結晶であった。 C 45.8℃ I1 H−NMR(CDCl3)δ:7.14−7.09
(m,3H),6.83(d、2H),2.50−2.
46(m,1H),1.88(d,4H),1,43−
1.19(m,7H),1.07−1.00(m,2
H),0.90(t,3H).
における記述を基に、下記化合物No.1〜No.55
を製造することができる。なお、下記には実施例1〜4
で得られた化合物についても再掲した。
は調製されるが、その例として以下の組成物例1〜23
を示すことができる。なお、組成物例中の各化合物は下
記表1に示す取り決めに従い、左末端基、結合基、環構
造および右末端基の各欄に示された基をそれぞれの記号
に対応させることにより表示した。化合物の含有量は特
に規定のない限り重量%を意味する。組成物例の特性デ
ータは、NI(ネマチック−等方性液体相転移点)、η
(粘度:測定温度20.0℃)、Δn(屈折率異方性
値:測定温度25.0℃)、Δε(誘電率異方性値:測
定温度25.0℃)およびVth(しきい電圧値:測定
温度25.0℃)により示した。
のピッチは10.7μmであった。
のピッチは78.5μmであった。
きのピッチは64.3μmであった。
きなK33/K11を有する。Δnは比較的小さい。こ
の化合物を含有する液晶組成物は、液晶表示素子におけ
る低電圧の駆動および高コントラストを可能にする。
Claims (17)
- 【請求項1】 一般式(1)で表される液晶性化合物。 (式中、A1、A2およびA3はそれぞれ独立してシク
ロヘキサン環、1,3−ジオキサン環、ベンゼン環、ま
たは少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた
ベンゼン環を示し;Raは炭素数1〜20のアルキル基
を示し、このアルキル基中、任意の−CH2−は−O
−、−S−、−CH=CH−、または−C≡C−で置き
換えられてもよいが、−O−と−O−とが隣接すること
はなく、また、このアルキル基中、任意の水素はハロゲ
ンで置き換えられてもよく;Z1、Z 2およびZ3はそ
れぞれ独立して単結合、−(CH2)2−、−(C
H2)4−、−COO−、−OCO−、−CH2O−、
−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CF=
CF−、−CH=CH−、または−C≡C−を示し;m
およびnは独立して0または1である)。 - 【請求項2】 mとnは、ともに0である請求項1に記
載の液晶性化合物。 - 【請求項3】 mとnは、いずれか一方が0であり、か
つもう一方が1である請求項1に記載の液晶性化合物。 - 【請求項4】 mとnは、ともに1である請求項1に記
載の液晶性化合物。 - 【請求項5】 Z1、Z2およびZ3の少なくとも1つ
が−CF2O−である請求項1に記載の液晶性化合物。 - 【請求項6】 請求項1〜5のいずれか1項に記載の液
晶性化合物を少なくとも1種類含有する液晶組成物。 - 【請求項7】 第一成分として、請求項1〜5のいずれ
か1項に記載の液晶性化合物を少なくとも1種類含有
し、第二成分として、一般式(2)、(3)および
(4)で表される化合物群から選択される化合物を少な
くとも1種類含有する液晶組成物。 (式中、R1は炭素数1〜10のアルキル基を示し、こ
の基の任意の−CH2−は−O−または−CH=CH−
で置き換えられてもよいが、−O−と−O−とが隣接す
ることはなく、また、この基の任意の水素はフッ素で置
き換えられてもよく;X1はフッ素、塩素、−OC
F3、−OCHF2、−CF3、−CHF2、−CH
2F、−OCF2CHF2、または−OCF2CHFC
F3を示し;L1およびL2はそれぞれ独立して水素ま
たはフッ素を示し;Z4およびZ5はそれぞれ独立して
−(CH2)2−、−(CH2)4-、−COO−、−C
F2O−、−OCF2-、−CH=CH−、または単結
合を示し;環Aおよび環Bはそれぞれ独立してシクロヘ
キサン環、ジオキサン環または任意の水素がフッ素で置
き換えられてもよいベンゼン環を示し、環Cはシクロヘ
キサン環または任意の水素がフッ素で置き換えられても
よいベンゼン環を示す)。 - 【請求項8】 第一成分として、請求項1〜5のいずれ
か1項に記載の液晶性化合物を少なくとも1種類含有
し、第二成分として、一般式(5)および(6)で表さ
れる化合物群から選択される化合物を少なくとも1種類
含有する液晶組成物。 (式中、R2およびR3はそれぞれ独立して炭素数1〜
10のアルキル基を示し、この基の任意の−CH2−は
−O−または−CH=CH−で置き換えられてもよい
が、−O−と−O−とが隣接することはなく、また、こ
の基の任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく;X
2は−CNまたは−C≡C−CNを示し;環Dはシクロ
ヘキサン環、ベンゼン環、ジオキサン環またはピリミジ
ン環を示し;環Eはシクロヘキサン環、任意の水素がフ
ッ素で置き換えられてもよいベンゼン環、またはピリミ
ジン環を示し;環Fはシクロヘキサン環またはベンゼン
環を示し;Z6は−(CH2)2−、−COO−、−C
F2O−、−OCF2−、または単結合を示し;L3、
L4およびL5はそれぞれ独立して水素またはフッ素を
示し;b、cおよびdはそれぞれ独立して0または1で
ある)。 - 【請求項9】 第一成分として、請求項1〜5のいずれ
か1項に記載の液晶性化合物を少なくとも1種類含有
し、第二成分として、一般式(7)、(8)および
(9)で表される化合物群から選択される化合物を少な
くとも1種類含有する液晶組成物。 (式中、R4およびR5はそれぞれ独立して炭素数1〜
10のアルキル基を示し、この基の任意の−CH2−は
−O−または−CH=CH−で置き換えられてもよい
が、−O−と−O−とが隣接することはなく、また、こ
の基の任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく;環
Gおよび環Iはそれぞれ独立してシクロヘキサン環また
はベンゼン環を示し;L6およびL7はそれぞれ独立し
て水素またはフッ素を示すが、L6とL7がともに水素
であることはなく;Z7およびZ8はそれぞれ独立して
−(CH2)2−、−COO−または単結合を示す)。 - 【請求項10】 第一成分として、請求項1〜5のいず
れか1項に記載の液晶性化合物を少なくとも1種類含有
し、第二成分として、前記一般式(2)、(3)および
(4)で表される化合物群から選択される化合物を少な
くとも1種類含有し、第三成分として、一般式(1
0)、(11)および(12)で表される化合物群から
選択される化合物を少なくとも1種類含有する液晶組成
物。 (式中、R6およびR7はそれぞれ独立して炭素数1〜
10のアルキル基を示し、この基の任意の−CH2−は
−O−または−CH=CH−で置き換えられてもよい
が、−O−と−O−とが隣接することはなく、また、こ
の基の任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく;環
J、環Kおよび環Mはそれぞれ独立してシクロヘキサン
環、ピリミジン環、または任意の水素がフッ素で置き換
えられてもよいベンゼン環を示し;Z9およびZ10は
それぞれ独立して、−C≡C−、−COO−、−(CH
2)2−、−CH=CH−、または単結合を示す)。 - 【請求項11】 第一成分として、請求項1〜5のいず
れか1項に記載の液晶性化合物を少なくとも1種類含有
し、第二成分として、前記一般式(5)および(6)で
表される化合物群から選択される化合物を少なくとも1
種類含有し、第三成分として、前記一般式(10)、
(11)および(12)で表される化合物群から選択さ
れる化合物を少なくとも1種類含有する液晶組成物。 - 【請求項12】 一般式(1b−1−1)で表される化
合物を少なくとも1種類、一般式(1b−2−1)で表
される化合物を少なくとも1種類、一般式(5−2−
1)で表される化合物を少なくとも1種類、一般式(5
−57−1)で表される化合物を少なくとも1種類、一
般式(10−1−1)で表される化合物を少なくとも1
種類、一般式(10−10−1)で表される化合物を少
なくとも1種類、一般式(11−1−1)で表される化
合物を少なくとも1種類、一般式(11−1−2)で表
される化合物を少なくとも1種類、一般式(11−1−
3)で表される化合物を少なくとも1種類、および一般
式(11−15−1)で表される化合物を少なくとも3
種類含有する液晶組成物。 (式中、Rb、R8、R9およびR10は独立して炭素
数1〜10のアルキル基を示す)。 - 【請求項13】 第一成分として、請求項1〜5のいず
れか1項に記載の液晶性化合物を少なくとも1種類含有
し、第二成分として、前記一般式(7)、(8)および
(9)で表される化合物群から選択される化合物を少な
くとも1種類含有し、第三成分として、前記一般式(1
0)、(11)および(12)で表される化合物群から
選択される化合物を少なくとも1種類含有する液晶組成
物。 - 【請求項14】 一般式(1b−1−2)で表される化
合物を少なくとも1種類、一般式(7−1−1)で表さ
れる化合物を少なくとも1種類、一般式(8−1−1)
で表される化合物を少なくとも2種類、一般式(8−1
−2)で表される化合物を少なくとも1種類、一般式
(10−1−2)で表される化合物を少なくとも2種
類、一般式(10−1−3)で表される化合物を少なく
とも2種類、一般式(10−5−1)で表される化合物
を少なくとも2種類、および一般式(11−19−1)
で表される化合物を少なくとも3種類含有する液晶組成
物。 (式中、Rb、R9、R10、R11、およびR12は
それぞれ独立して炭素数1〜10のアルキル基を示
す)。 - 【請求項15】 第一成分として、請求項1〜5のいず
れか1項に記載の液晶性化合物を少なくとも1種類含有
し、第二成分として、前記一般式(2)、(3)および
(4)で表される化合物群から選択される化合物を少な
くとも1種類含有し、第三成分として、前記一般式
(5)および(6)で表される化合物群から選択される
化合物を少なくとも1種類含有し、第四成分として、前
記一般式(10)、(11)および(12)で表される
化合物群から選択される化合物を少なくとも1種類含有
する液晶組成物。 - 【請求項16】 請求項6〜15のいずれか1項に記載
の液晶組成物が、さらに少なくとも1種類の光学活性化
合物を含有することを特徴とする液晶組成物。 - 【請求項17】 請求項6〜16のいずれか1項に記載
の液晶組成物を用いて構成した液晶表示素子。
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- 2001-09-13 JP JP2001278291A patent/JP4747254B2/ja not_active Expired - Fee Related
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