JP2004115414A

JP2004115414A - 光学活性化合物及び該光学活性化合物を含有した液晶組成物

Info

Publication number: JP2004115414A
Application number: JP2002279382A
Authority: JP
Inventors: Masaki Kimura; 木村　正樹; Tatsunori Kobayashi; 小林　辰徳
Original assignee: Asahi Denka Kogyo KK
Current assignee: Adeka Corp
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】液晶組成物に用いることにより、該液晶組成物の低い粘度を維持しながら、該液晶組成物に対する低電圧化の要求に耐え且つ所望のらせんピッチを与えることができる新規な光学活性化合物を提供すること。
【解決手段】下記一般式（Ｉ）で表される光学活性化合物。
【化１】

【選択図】　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶組成物用として有用な新規な光学活性化合物、及び該光学活性化合物を含有してなる液晶組成物に関するものであり、該液晶組成物は、時計、電卓、自動車のパネル等の表示に用いられる液晶表示素子に有用なものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
液晶は、種々の電気光学素子として応用され、時計や電卓或いは自動車のパネル等の表示に実用化されてきている。現在最も実用化されている液晶表示素子は、ねじれネマチック液晶やコレステリック液晶の誘電的配列効果を利用したものが大部分である。しかし、最近になり他の方式の液晶表示方法の開発が盛んに行われ、ＳＴＮ方式やコレステリック・ネマチック相転移型表示方式等による液晶表示素子も用いられている。
これらの液晶表示素子に用いられている液晶組成物は、いずれも、ネマチック液晶に光学活性置換基を導入するか又は光学活性物質を添加することにより、それぞれらせんピッチを持つように調整されている。
しかし、これまでに報告されている光学活性化合物（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）には、駆動電圧を上昇させる等の欠点があり、実用化には問題があった。
【０００３】
従って、本発明の目的は、液晶組成物に用いることにより、該液晶組成物の低い粘度を維持しながら、該液晶組成物に対する低電圧化の要求に耐え且つ所望のらせんピッチを与えることができる新規な光学活性化合物を提供することにある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１−２４２５４２号公報
【特許文献２】
特開平１−２５８６３５号公報
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、鋭意検討を行った結果、下記一般式（Ｉ）で表される新規な光学活性化合物が、上記目的を達成する上で極めて好適な化合物であることを見出し、本発明に到達した。
【０００６】
即ち、本発明は、下記一般式（Ｉ）で表される光学活性化合物を提供するものである。
【０００７】
【化２】

【０００８】
また、本発明は、上記光学活性化合物を含有する液晶組成物を提供するのもである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の光学活性化合物を表す上記一般式（Ｉ）において、Ｘ_１、Ｘ_２、Ｘ_３及びＹで表されるハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。
【００１０】
上記一般式（Ｉ）におけるＸ_２は、フッ素原子であることが好ましい。
【００１１】
上記一般式（Ｉ）で表される本発明の光学活性化合物の具体例としては、下記の化合物Ｎｏ．１〜５が挙げられるが、本発明の光学活性化合物はこれらの化合物に限定されるものではない。
【００１２】
【化３】

【００１３】
【化４】

【００１４】
【化５】

【００１５】
【化６】

【００１６】
【化７】

【００１７】
本発明の光学活性化合物は、具体的には後述の合成例のようにして得ることができるが、一般的には以下のようにして得ることができる。
即ち、下記式１で表される４−位に１−メチル−３−ハロゲノブトキシ基を有する特定の安息香酸／シクロヘキサンカルボン酸と、下記式２で表される特定の置換基を有するフェノール／シクロヘキサノールとを、ジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）の存在下、必要に応じてクロロホルム等の溶媒中で、反応させることによって容易に製造することができる。本反応は発熱反応のため、１００℃以下、特に６０℃以下に冷却しながら行われる。
【００１８】
【化８】

【００１９】
上記反応によれば、上記式１で表される化合物と上記式２で表される化合物とを等モル使用することにより、高収率にて一般式（Ｉ）で表される光学活性化合物が得られるが、ジシクロヘキシルカルボジイミドを多量に使用する必要がある。そのため、上記反応の他に、上記式１で表される化合物を過剰量の塩化チオニルにて酸クロライドとし、該酸クロライドと上記式２で表される化合物とを、ピリジン等の公知の触媒を使用し、必要に応じて溶媒中にて、反応させる方法等も用いられる。本反応も発熱反応であるため、１００℃以下、特に６０℃以下に冷却しながら行われる。
【００２０】
本発明の液晶組成物は、上述のような本発明の光学活性化合物を、その他の成分（母液晶）としての従来既知の液晶化合物若しくは液晶類似化合物又はそれらの混合物に配合することによって得られるものである。該母液晶としては、例えば、下記一般式（ＩＩ）で表される化合物又はこれらの混合物が挙げられる。
【００２１】
【化９】

【００２２】
上記一般式（ＩＩ）で表される化合物の具体例としては、下記の化合物等が挙げられる。尚、下記の各化合物におけるＲ、Ｙ_１、Ｙ_２及びＹ_３は、上記一般式（ＩＩ）におけるものと同じ意味である。
【００２３】
【化１０】

【００２４】
本発明の液晶組成物における本発明の光学活性化合物の含有量は、特に制限されないが、一般には、本発明の液晶組成物中において本発明の光学活性化合物が０．００１〜４０質量％、特に０．０１〜２０質量％となるように含有させることが好ましい。
【００２５】
【実施例】
以下、合成例及び実施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、以下の合成例及び実施例によって制限を受けるものではない。
下記合成例１〜５は、本発明の光学活性化合物の実施例を示すものであり、下記実施例１及び２は、合成例１〜５において得られた本発明の光学活性化合物を用いた本発明の液晶組成物の実施例を示すものである。
【００２６】
〔合成例１〕化合物Ｎｏ．１の合成方法
４−〔４’−（１”−メチル−３”−クロロブトキシ）フェニル〕安息香酸３ｇ（１．００ｅｑ）及び３−フロロ−４−シアノフェノール１．３５ｇ（１．０５ｅｑ）をクロロホルム３０ｍｌに溶解させたものに、ジシクロヘキシルカルボジイミド２．０４ｇ（１．０５ｅｑ）をクロロホルム３ｍｌに溶解させたものを水冷しながら滴下した。滴下終了後、室温にて攪拌し、ＴＬＣにて原料スポットの消失を確認後、析出物をろ別した。ろ液を濃縮し、酢酸エチル／ヘキサン（１／１）を展開溶媒としてシリカゲルカラム処理して目的物を分離し、濃縮した後、エタノールで晶析して白色結晶を得た（収量３．１７ｇ、純度９９．９％、収率７６．７％）。
【００２７】
得られた白色結晶は、赤外吸収スペクトル（ＩＲ）による分析の結果、目的物（化合物Ｎｏ．１）であると同定した。分析結果は以下の通りである。
【００２８】
（分析結果）
２９７８ｃｍ^−１、２９２４ｃｍ^−１、２２３７ｃｍ^−１、１７４０ｃｍ^−１、１６０１ｃｍ^−１、１５２８ｃｍ^−１、１５０１ｃｍ^−１、１４３１ｃｍ^−１、１４０４ｃｍ^−１、１２８１ｃｍ^−１、１２５４ｃｍ^−１、１１９１ｃｍ^−１、１１４６ｃｍ^−１、１１０７ｃｍ^−１、１０５７ｃｍ^−１、１０１１ｃｍ^−１、９６１ｃｍ^−１、９１０ｃｍ^−１、８８０ｃｍ^−１、８２９ｃｍ^−１、８１０ｃｍ^−１、７６８ｃｍ^−１、７２１ｃｍ^−１、６９４ｃｍ^−１、６４４ｃｍ^−１、６１３ｃｍ^−１
【００２９】
〔合成例２〕化合物Ｎｏ．２の合成方法
４−〔４’−（１”−メチル−３”−クロロブトキシ）フェニル〕安息香酸３ｇ（１．００ｅｑ）及び３，５−ジフロロ−４−シアノフェノール１．５３ｇ（１．０５ｅｑ）をクロロホルム３０ｍｌに溶解させたものに、ジシクロヘキシルカルボジイミド２．０４ｇ（１．０５ｅｑ）をクロロホルム３ｍｌに溶解させたものを水冷しながら滴下した。滴下終了後、室温にて攪拌し、ＴＬＣにて原料スポットの消失を確認後、析出物をろ別した。ろ液を濃縮し、酢酸エチル／ヘキサン（１／１）を展開溶媒としてシリカゲルカラム処理して目的物を分離し、濃縮した後、エタノールで晶析して白色結晶を得た（収量３．２３ｇ、純度９９．９％、収率７５．３％）。
【００３０】
得られた白色結晶は、赤外吸収スペクトル（ＩＲ）による分析の結果、目的物（化合物Ｎｏ．２）であると同定した。分析結果は以下の通りである。
【００３１】
（分析結果）
２９８６ｃｍ^−１、２９２４ｃｍ^−１、２２４１ｃｍ^−１、１７４７ｃｍ^−１、１６３５ｃｍ^−１、１６０１ｃｍ^−１、１５２８ｃｍ^−１、１４９７ｃｍ^−１、１４４６ｃｍ^−１、１４０４ｃｍ^−１、１３８１ｃｍ^−１、１３５４ｃｍ^−１、１２６１ｃｍ^−１、１１８８ｃｍ^−１、１１３０ｃｍ^−１、１０６５ｃｍ^−１、１０４５ｃｍ^−１、１０１５ｃｍ^−１、９５７ｃｍ^−１、９１０ｃｍ^−１、８６８ｃｍ^−１、８２９ｃｍ^−１、７５９ｃｍ^−１、７１７ｃｍ^−１、６８７ｃｍ^−１、６６７ｃｍ^−１、６５６ｃｍ^−１、６０２ｃｍ^−１
【００３２】
〔合成例３〕化合物Ｎｏ．３の合成方法
４−〔４’−（１”−メチル−３”−クロロブトキシ）フェニル〕安息香酸３ｇ（１．００ｅｑ）及び３，４−ジフロロフェノール１．２８ｇ（１．０５ｅｑ）をクロロホルム３０ｍｌに溶解させたものに、ジシクロヘキシルカルボジイミド２．０４ｇ（１．０５ｅｑ）をクロロホルム３ｍｌに溶解させたものを水冷しながら滴下した。滴下終了後、室温にて攪拌し、ＴＬＣにて原料スポットの消失を確認後、析出物をろ別した。ろ液を濃縮し、酢酸エチル／ヘキサン（１／１）を展開溶媒としてシリカゲルカラム処理して目的物を分離し、濃縮した後、エタノールで晶析して白色結晶を得た（収量２．９７ｇ、純度９９．９％、収率７３．３％）。
【００３３】
得られた白色結晶は、赤外吸収スペクトル（ＩＲ）による分析の結果、目的物（化合物Ｎｏ．３）であると同定した。分析結果は以下の通りである。
【００３４】
（分析結果）
２９７８ｃｍ^−１、２９３６ｃｍ^−１、１７２８ｃｍ^−１、１６０１ｃｍ^−１、１５１２ｃｍ^−１、１４３９ｃｍ^−１、１３８９ｃｍ^−１、１２９６ｃｍ^−１、１２６９ｃｍ^−１、１２４６ｃｍ^−１、１１９２ｃｍ^−１、１１３８ｃｍ^−１、１１１１ｃｍ^−１、１０６５ｃｍ^−１、１０１５ｃｍ^−１、９５３ｃｍ^−１、８９１ｃｍ^−１、８６４ｃｍ^−１、８２９ｃｍ^−１、７６８ｃｍ^−１、７２１ｃｍ^−１、６９８ｃｍ^−１、６７５ｃｍ^−１、６４４ｃｍ^−１、５９８ｃｍ^−１
【００３５】
〔合成例４〕化合物Ｎｏ．４の合成方法
４−〔４’−（１”−メチル−３”−クロロブトキシ）フェニル〕安息香酸３ｇ（１．００ｅｑ）及び４−トリフルオロメトキシフェノール１．７５ｇ（１．０５ｅｑ）をクロロホルム３０ｍｌに溶解させたものに、ジシクロヘキシルカルボジイミド２．０４ｇ（１．０５ｅｑ）をクロロホルム３ｍｌに溶解させたものを水冷しながら滴下した。滴下終了後、室温にて攪拌し、ＴＬＣにて原料スポットの消失を確認後、析出物をろ別した。ろ液を濃縮し、酢酸エチル／ヘキサン（１／１）を展開溶媒としてシリカゲルカラム処理して目的物を分離し、濃縮した後、エタノールで晶析して白色結晶を得た（収量２．８３ｇ、純度９９．９％、収率６２．９％）。
【００３６】
得られた白色結晶は、赤外吸収スペクトル（ＩＲ）による分析の結果、目的物（化合物Ｎｏ．４）であると同定した。分析結果は以下の通りである。
【００３７】
（分析結果）
２９７０ｃｍ^−１、２９２４ｃｍ^−１、１７３２ｃｍ^−１、１６０１ｃｍ^−１、１５３１ｃｍ^−１、１５０４ｃｍ^−１、１４４７ｃｍ^−１、１４０４ｃｍ^−１、１３８１ｃｍ^−１、１２６９ｃｍ^−１、１２２７ｃｍ^−１、１１７３ｃｍ^−１、１１５０ｃｍ^−１、１０６９ｃｍ^−１、１０３８ｃｍ^−１、１０１５ｃｍ^−１、９２３ｃｍ^−１、９１０ｃｍ^−１、８８３ｃｍ^−１、８２２ｃｍ^−１、７６４ｃｍ^−１、７１４ｃｍ^−１、６９１ｃｍ^−１、６７１ｃｍ^−１、６１７ｃｍ^−１
【００３８】
〔合成例５〕化合物Ｎｏ．５の合成方法
４−（１’−メチル−３’−クロロブトキシ）安息香酸３ｇ（１．００ｅｑ）及び４−（３’，４’，５’−トリフルオロフェニル）フェノール２．２０ｇ（１．０５ｅｑ）をクロロホルム３０ｍｌに溶解させたものに、ジシクロヘキシルカルボジイミド２．０４ｇ（１．０５ｅｑ）をクロロホルム３ｍｌに溶解させたものを水冷しながら滴下した。滴下終了後、室温にて攪拌し、ＴＬＣにて原料スポットの消失を確認後、析出物をろ別した。ろ液を濃縮し、酢酸エチル／ヘキサン（１／１）を展開溶媒としてシリカゲルカラム処理して目的物を分離し、濃縮した後、エタノールで晶析し白色結晶を得た（収量３．７１ｇ、純度９９．９％、収率７５．０％）。
【００３９】
得られた白色結晶は、赤外吸収スペクトル（ＩＲ）による分析の結果、目的物（化合物Ｎｏ．５）であると同定した。分析結果は以下の通りである。
【００４０】
（分析結果）
２９７８ｃｍ^−１、２９３１ｃｍ^−１、１９１３ｃｍ^−１、１７２４ｃｍ^−１、１６０５ｃｍ^−１、１５８２ｃｍ^−１、１５３５ｃｍ^−１、１５０８ｃｍ^−１、１４４３ｃｍ^−１、１４２０ｃｍ^−１、１３９６ｃｍ^−１、１３６６ｃｍ^−１、１３２０ｃｍ^−１、１２５８ｃｍ^−１、１２１９ｃｍ^−１、１１６９ｃｍ^−１、１１３４ｃｍ^−１、１１１１ｃｍ^−１、１０７２ｃｍ^−１、１０４９ｃｍ^−１、１０１１ｃｍ^−１、９５３ｃｍ^−１、９１０ｃｍ^−１、８８３ｃｍ^−１、８４９ｃｍ^−１、８１０ｃｍ^−１、７６０ｃｍ^−１、６９１ｃｍ^−１、６６４ｃｍ^−１、６１７ｃｍ^−１、５３２ｃｍ^−１、５０９ｃｍ^−１、４１７ｃｍ^−１
【００４１】
〔実施例１〕
前述の合成例１〜５において合成された本発明の光学活性化合物（化合物Ｎｏ．１〜５）それぞれを、代表的なネマチック液晶であるメルク社製ＺＬＩ−１５６５に１質量％混合して液晶組成物とした。該液晶組成物について、カノのクサビ形セルを用いて、３０℃及び６０℃それぞれでのピッチを測定した。その結果を下記表１に示す。
【００４２】
【表１】

【００４３】
〔実施例２〕
下記配合の母液晶に、前述の合成例１〜５において合成された本発明の光学活性化合物（化合物Ｎｏ．１〜５）それぞれを２質量％添加して液晶組成物とした。該液晶組成物について、ＬＣＤ−５１００（株式会社大塚電子製；液晶パネル総合評価装置）を用いて、５０Ｖでの透過光を１００％とした場合のＶ１０を測定した。比較例として、下記比較化合物Ｎｏ．１を使用して、同様に液晶組成物を作成しＶ１０を測定した。
【００４４】
【化１１】

【００４５】
【化１２】

【００４６】
【表２】

【００４７】
表１の結果より明らかなように、本発明の光学活性化合物は、母液晶に少量添加することにより、所望のらせんピッチを与えることができ、また、表２の結果より明らかなように、本発明の光学活性化合物を含有する液晶組成物は、低いＶ１０を提供できることが確認された。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の光学活性化合物は、表示素子用液晶組成物の成分として有用なネマチック液晶等の液晶材料に添加することにより、所望のらせんピッチを有し且つ低電圧化の要求に耐え得る液晶混合物を提供することができる。

Claims

下記一般式（Ｉ）で表される光学活性化合物。
上記一般式（Ｉ）におけるＸ_２がフッ素原子である請求項１記載の光学活性化合物。
上記一般式（Ｉ）で表される光学活性化合物を含有する液晶組成物。