JP2006526013A

JP2006526013A - ペリレンテトラカルボン酸ジベンゾイミダゾールスルホ誘導体をベースとするリオトロピック液晶系

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Publication number: JP2006526013A
Application number: JP2006513357A
Authority: JP
Inventors: ナザロフ、ビクター、ブイ．; シドレンコ、エレナ、エヌ．
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2004-04-26
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2024-04-26
Also published as: KR101087910B1; JP4680184B2; WO2004096805A2; TWI339678B; KR20050121745A; US7160485B2; US20040215015A1; WO2004096805A9; WO2004096805A3; TW200502364A

Abstract

ペリレンテトラカルボン酸ジベンゾイミダゾールのスルホ誘導体が提供される。本化合物は、高品質の光学特性を有する液晶系を形成する。得られる液晶系は、基板上に容易に塗布することができ、光学的に等方性または異方性で少なくとも部分的に結晶性の種々の分野に利用できるフィルムを形成できる。

Description

関連出願
本願は、米国仮特許出願第60／465,657号（2003年4月25日出願）および米国実用特許出願第10／714,057号（2003年11月14日出願）に基づく優先権を主張するものである。それらの開示内容は、この引用によりそっくり本明細書に記載されたものとする。

本発明は、総じて有機化学および光学的に異方性のコーティングの分野に関する。さらに具体的には、本発明は、複素環式スルホ誘導体化合物をベースとするリオトロピック液晶系および該化合物をベースとする光学的に異方性のコーティングを製造するための方法に関する。

光学素子は、ますます、精密制御可能な特定の性質をもった新しい材料をベースとするものになりつつある。特に、最新の映像表示装置系において必要な要素は、光学的に異方性のフィルム（光学異方性フィルム）であり、これは、特定の装置の要求を満たすように最適化することができる光学的特性と他の特性をあわせもつものである。

種々のポリマー材料が、光学異方性フィルムの製造に用いられてきた。そのような材料をベースとするフィルムは、一軸延伸および有機色素またはヨウ素による修飾によって異方性の光学特性を獲得することができる。多くの用途において、ベースポリマーは、ポリビニルアルコール（PVA）である。そのようなフィルムは、モノグラフであるLiquid Crystals: Applications and Uses, B. Bahadur編, World Sientific, Singapore−New York （1990）, Vol. 1, p. 101に、非常に詳細に記載されている。しかし、PVA系フィルムの低い熱安定性のため、概してその利用は限られている。従って、特性が改善された光学異方性フィルムを合成するための新規な材料および方法の開発は、大変有益である。特に、より高い耐熱性、より便利な合成、およびより良い膜形成特性は、非常に望ましい。有機二色性色素は、光学特性および加工特性が向上した光学異方性フィルムの製造において、重宝されてきた。これらの化合物をベースとするフィルムは、色素分子からなる超分子を含む液晶（LC）の色素水溶液の層を基板表面に塗布し、次いで溶媒（例えば水）を蒸発させることにより、得ることができる。得られたLCフィルムは、例えば米国特許第2,553,961号に記載されるように、下地となる基板表面を予め機械的に配向させることにより、あるいは、例えばPCT公報第WO94／28073号に記載されるように、その後、外部から機械的配向力、電磁気的配向力、または他の配向力を基板上の該LCコーティングにかけることにより、異方性の特性を獲得する。

上述したLC色素の応用研究は、それに関連する系の特性とともに、ここ10年間より広範囲なものとなってきた。これらの現象に対する最近の研究は、液晶表示装置（LCD）およびグレージングにおける工業的利用によって大きく刺激されてきた。色素の超分子は、リオトロピック液晶（LLC）相を形成することができる。そのような相において、色素分子は、一般的にカラムにような形状の超分子複合体にまとまり、該複合体はメソ相の基本的構造単位となっている。該カラムにおける色素分子の高度な秩序によって、強い二色性を特徴とする配向フィルムを得るのに使用すべきそのようなメソ相が可能になる。

超分子LCメソ相を形成する色素分子は、典型的に、該色素を水溶性にする周辺基を含んでいる。有機色素のメソ相は、特定の構造、状態図（相図）、光学特性、および溶解性によって特徴づけられ、このことは、例えば、J. Lydon, Chromonics, in: Handbook of Liquid Crystal （Wiley−VCH, Weinheim, 1998）, Vol. 2B, pp. 981 to 1007に記載されている。

LLC系を形成できる二色性色素を用いることにより、高度の光学異方性を有するフィルムを得ることができる。そのようなフィルムはE型偏光子の特性を示し、それは、超分子複合体の光吸収特性と関係があり、そして、該吸収がわずかであるスペクトル領域において、位相差板（位相シフトデバイス）として機能する。これら異方性フィルムの位相遅延特性は、その複屈折性（複屈折）と関係があり、すなわち、基板上にLLC溶液を塗布した方向において測定した屈折率と、それに垂直な方向において測定した屈折率との差に関係がある。強い（耐光性の）色素分子をベースとしたLLC系から形成したフィルムは、高い熱安定性および耐光性を特徴とする。

LLC系の上記特性は、それら材料への関心が高まる要因となっている。そのような有機色素をベースとするフィルムを調製するための方法が開発されてきた。最近の改良点には、フィルム付与条件の最適化と、新規なLLC系の特定の両方が含まれている。特に、光学異方性フィルム合成用の新しいLLC組成物は、例えば、公表されたPCT公報第WO94／28073号に記載されるように、該フィルムの特性を向上させるよう、既知の色素に改質剤、安定剤、界面活性剤、および他の添加物を導入することにより得ることができる。

近年、高い光学異方性を有し、しかも種々の波長領域における選択性が向上していることを特徴とするフィルムの必要性が高まっている。赤外（IR）から紫外（UV）までの広いスペクトル領域において複数の異なる位置で吸収極大を有するフィルムは、非常に望ましい。この必要とされる特性を有するLLC相およびフィルムを形成することができる多くの種類の化合物が開発されてきた。しかし、安定なリオトロピックメソ相を形成することが知られている色素の数は、依然として相対的に少ない。

種々の有機色素、例えば、ペリレンテトラカルボン酸（PTCA）ジベンゾイミダゾール（DBI）、のジスルホ誘導体は、安定なLLC相を形成できる重要な水溶性の二色性色素である。光学異方性フィルムの製造に利用できるPCTA DBI種は、すでにPCT公報第WO94／28073に開示されている。一般に、PTCAジベンゾイミダゾール類およびPTCAジイミド類は、優れた化学安定性、熱安定性および光化学安定性を特徴とする。そのような特性のため、これらの物質は、LCDおよび他の光学装置の光学異方性フィルムを得るため可能性のある材料として、関心が高まってきた。

これらの色素は、一般に、水およびいくつかの有機溶媒に対して溶解性が乏しいため、その幅広い利用は妨げられている。ペリレン色素に有機溶媒への溶解性を付与するため、種々の置換基を出発分子に導入することが提案されてきた。そのような置換基には、例えば、R. A. Cormier and B. A. Gregg, Phys. Chem. 101（51）, 11004 to 11006 （1997）に記載されるようなオキシエチル基、およびH. Quante H. Y. Geerts, and K. Mullen, Chem. Mater. 6（2）, 495 to 500 （1997）に記載されるようなフェノキシ基がある。また、ペリレン色素の溶解性の改善は、アミノ基（I. K. Iverson, S. M. Casey, W. Seo, and S. W. Tam−Chang, Langmuir 18（9）, 3510 to 5316 （2002）に記載）、およびスルホン酸基（PCT公報第WO94／28073に記載）によってももたらすことができる。これまでで最良の結果は、スルホン酸置換基を用いることにより得られており、これは、十分な溶解性およびペリレン色素の安定なLLC相の形成をもたらす。

ジスルホ誘導体を合成するための標準的な方法は以下のとおりである。調整した量のPTCA DBIおよび発煙硫酸をある容量のクロロスルホン酸に加える。反応終了時、混合物は、着色され、水で希釈される。沈殿物をろ過し、塩酸で洗浄し、乾燥する。これにより、水溶性のジベンゾイミダゾールペリレンテトラカルボキシジスルホン酸が生成し、これを水に溶解して精製する。系のテクスチャー分析が明らかにしたところによれば、所定の色素濃度で始めると、安定な六方晶系リオトロピックメソ相が、所定の温度範囲において形成される。その結果、十分に狭い色素濃度および温度の範囲内において、ネマチック相が認められる。等方性相が存在する境界、ならびに、二相の遷移領域も、この系において測定されている。

PTCA DBIスルホ誘導体をベースとする偏光子フィルムの製造に用いる種々の色素組成物（「インク」とも呼ばれる）が、特許されてきた。現在入手可能な色素の一例は、次の構造式を有するものである。

式中、

RはH、アルキル基、ハロゲンまたはアルコキシ基であり、かつArは置換または非置換のアリール基である。この化合物は、米国特許第5,739,296号に記載され、約550〜600nmのスペクトル領域において選択的な吸収を示す。

さらに現在入手可能な色素組成物は、以下の式

（式中、R₁はH、3（4）−CH₃、3（4）−C₂H₅、3（4）−Cl、または3（4）−Brであり、かつR₂は4（5）−SO₃Hである）のPTCA DBIをベースとするものである。この化合物は、SU特許第1,598,430号に記載され、約550〜600nmの領域において選択的な吸収を示す。

PTCA DBIのスルホ誘導体と異方性フィルムの特性を向上させるため導入された種々の改質添加物とのLC混合物が、PCT公報第WO94／28073に記載された。その一つの化合物は、以下の一般式を有する。

式中

かつRはH、Br、Cl、OH、Alk、またはOalkである。

種々の置換基を有するインダントロンのジスルホ誘導体および種々の有機カチオンとの組成物が、すでに開示されている。ペリレン色素を含む種々の有機色素のスルホ誘導体をベースとするLLC系を用いて得られる異方性薄膜は、その特性および構造について、特徴が調べられてきた。特に、ペリレン色素をベースとするLLC系を用いて得られるフィルムの特性は、I. K. Iverson, S. M. Casey, W. Seo, and S. W. Tam−Chang in Controlling Molecular Orientation in Solid−Crystalline Phase, Langmuir 18（9）, 3510 to 3516 （2002）において研究された。その研究されたフィルムのすべてが、高度の光学異方性を有すると報告された。

その提案された方法の有機色素のスルホ誘導体をベースとするLLC系を用いて得られる異方性薄膜の特性は、T. Fiske, L. Ignatov, P. Lazarev, V. Nazarov, M. Paukshto, Molecular Alignment in Crystal Polarizers and Retarders, Society for Information Display, Int. Symp. Digest of Technical Papers （Boston, MA, May 19−24, 2002）, p. 566 to 569に報告された。それらのフィルムは少なくとも部分的に結晶構造を有することが明らかにされた。光学異方性フィルムは、ガラス、プラスチック、あるいはその他の基板材料上に形成することができる。これらの異方性フィルムの形成に使用されたViolet色素（青紫色素）は、V. Nazarov, L. Ignatov, K. Kienskaya, Electronic Spectra of Aqueous Solutions and Films Made of Liquid Crystal Ink for Thin Film Polarizers, Mol. Mater. 14（2）, 153 to 163 （2001）に記載されるようなシス異性体とトランス異性体との混合物に相当する。それらは、高品質の光学特性を示しかつ約25〜30の範囲に迫る二色比を有するため、それらのフィルムは偏光子として用いることができる。このことは、Y. Bobrov, L. Blinov, L. Ignatov, G. King, V. Lazarev, Y. D. Ma, V. Nazarov, E. Neburchilova, N. Ovchinnikova, S. Remizov, Environmental and Optical Testing of Optiva Thin Crystal Film^TMPolarizers, Proceedings of the 10^th SID Symposium "Advanced display technologies", （Minsk, Republic of Belarus, September 18−21, 2001）, p. 23 to 30に記載されている。そのようなフィルム（高度の結晶性を有するものを含む）の調製方法は、PCT公報第WO02／063,660に記載されている。かくして、上述したPTCA DBIスルホ誘導体は、LLC相を形成する能力を有している。このLLC系を用いて得られる異方性フィルムは、優れた光学特性を有し、かつ偏光子として良好な性能を示す。

上述した水溶性PTCA DBIスルホ誘導体の欠点は、再現可能な特性（例えば、バッチ間で再現可能な特性および同一バッチで異なる基板において再現可能な特性）および均一な特性（基板表面全体に均一な特性）を有する一連の異方性フィルムを得ることが困難であるということである。現在可能なフィルム付与の技法は、例えば、濃度、温度などの製造パラメーターを詳細に選択し、厳密に追跡することを必要とする。しかし、フィルム形成の条件をすべて厳密に追跡するとしても、コーティング状態のランダムな局所的変動は起こりうる。このことは、基板表面へのLLC系付与において溶媒を除去する際、不均一で微小な微結晶化過程の結果、誤った配向の領域および微小欠陥が形成される可能性があることと関係がある。さらに、現在入手可能な色素をベースとするLLC系は、塗布したコーティングの厚みが不均一になる可能性が高いという特徴があり、これもまた、フィルムパラメーターの再現性を低くする。

上述した欠点のため、有利な光学特性を有するフィルムの形成は込み入ったものとなり、技法の再現性は不十分なものとなり、そして、塗布から乾燥に至る各段階で多くの技術パラメーターを詳細に選択し厳密に追跡する必要がある。従って、そのような欠点を回避する化合物およびフィルム付与法を開発することが望ましい。

本発明は、上述した困難が生じないPCTA DBI化合物のスルホ誘導体を提供する。提供される化合物は、種々の基板材料上に、容易にかつ再現可能に、塗布または付与して薄膜構造とすることができる。PTCA DBIスルホ誘導体分子の望ましい位置に、一般的に該分子の周辺にそって所定の置換基を導入することにより、溶解性を高めることができる。それらの置換基は、結晶化および乾燥工程の均質性を高め、従って、再現可能な特性を有するフィルムの収率を高める。

本発明の一態様において、スルホ誘導体化合物が提供される。該スルホ誘導体化合物の構造式は、以下の一つから選ばれる一般構造式を有するスルホン化ペリレンテトラカルボン酸ジベンゾイミダゾール（PTCA DBI）である。

式中、X₁、X₂、X₃、X₄、X₅、X₆、X₇、およびX₈は、それぞれ別個に−H、−OH、および−SO₃Hから選ばれる周辺置換基であり、ただし該周辺置換基の少なくとも一つはHではなく、Mは一つ以上の対イオンであり、かつjは一分子に結合する対イオンの数であり、Z₁およびZ₂は、それぞれ別個に−O−、−SO₂−、−SO₂−O−から選ばれる架橋置換基であり、A₁およびA₂は、以下の一般構造式を有するフラグメントであり、

Yは、−H、−Cl、−F、−Br、−Alk、−OH、−OAlk、−NO₂、および−NH₂からそれぞれ別個に選ばれる一つ以上のフラグメントの置換基であり、nは0、1、および2から選ばれる整数であり、かつpは0、1、2、3、および4から選ばれる整数である。

その他の態様において、本発明は、これらの化合物の一つ以上を含む、リオトロピック液晶系および異方性フィルムを提供する。

本発明の他の目的および効果は、以下に説明する図面を参照して、発明の詳細な説明および請求の範囲を読むことにより、明らかとなる。

本発明は、総じて、ペリレンテトラカルボン酸ジベンゾイミダゾール（PTCA DBI）の水溶性スルホ誘導体を提供し、さらに、これらの化合物をベースとする異方性フィルムおよび光学素子を製造するための方法を提供する。また、本発明は、安定なLLCメソ相を形成することができるスルホン化PTCA DBI誘導体を合成する方法を提供する。これらの化合物をベースとする異方性で少なくとも部分的に結晶性のフィルムを製造するための方法も提供する。これらのフィルムは、非常に望ましい光学特性および加工特性を有している。

本発明の上記利点および他の利点は、以下の一般構造式の一つを有するペリレンテトラカルボン酸ジベンゾイミダゾール（PTCA DBI）のスルホ誘導体によって達成することができる。

式中、X₁、X₂、X₃、X₄、X₅、X₆、X₇、およびX₈は、−H、−OHおよび−SO₃Hから選ばれる周辺置換基であり、ただし該周辺置換基の少なくとも一つはHとは異なり、Mは一つ以上の対イオンであり、かつjは該色素分子に結合する対イオンの数である。一つまたは複数の対イオンが複数の分子に属する場合、対イオンの数jは分数となりうる。構造I〜IIIにおいて、A₁およびA₂は、以下の一般構造式を有するフラグメントである。

フラグメントA₁およびA₂において、Yは、H、Cl、F、Br、Alk、OH、OAlk、NO₂、およびNH₂から選ばれる置換基であり、pは0、1、2、3、および4から選ばれる整数であり、かつnは0、1、および2から選ばれる整数である。nの値は、フラグメントA₁またはA₂の少なくとも一つが少なくとも一つのスルホ基を含むように選ぶことが有利である。1より大きいnの値に対し、対イオンMは、複数のSO₃ ⁻官能基のそれぞれについて異なっていてもよい。構造I〜IIIにおいて、一つ以上の対イオンMは、例えば、H⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Li⁺、Na⁺、Cs⁺、Ca⁺⁺、Sr⁺⁺、Mg⁺⁺、Ba⁺⁺、Co⁺⁺、Mn⁺⁺、Zn⁺⁺、Cu⁺⁺、Pb⁺⁺、Fe⁺⁺、Ni⁺⁺、Al⁺⁺⁺、Ce⁺⁺⁺、La⁺⁺⁺等、ならびにそれらのカチオンの組合せから選ばれる一つ以上を含むことができる。

一般構造IIおよびIIIに示すように、構造Iにおける置換基X₂とX₃および／またはX₆とX₇は、それぞれ、架橋基Z₁および／またはZ₂で置換することができる。これらの構造において、Z₁およびZ₂は、それぞれ別個に−O−、−SO₂−、および−SO₂−O−から選ばれる。本発明の他の態様において、置換基X₂とX₃および／またはX₆とX₇は相互に、例えば、フラン類、スルホン類およびスルトン類のようなさらなる複素環系を囲む橋架けZ₁および／またはZ₂を形成してもよい。

また、本発明は、さらに新規な化合物を提供し、それは、可視スペクトル領域において吸収を示し、かつ安定性の向上した安定なLLC相を形成することができるものである。これらの安定なLLC相は、再現性の高い最適な光学特性を有する異方性で少なくとも部分的に結晶性のフィルムを形成するのに、用いることができる。本発明によるフィルムは、上述した現在入手可能なフィルムの欠点の多くが解消されているものである。

本発明の他の態様により新規な有機化合物が提供され、そのLLC相は、広い範囲の濃度、温度、およびpH値において、高い安定性を有するものである。これらの化合物は、フィルム形成プロセスを簡単なものにし、広く入手可能な市販の装置を層付与のため用いることを可能にし、そして、パラメーターの再現性が高いフィルムの製造を容易にする。

一般構造式I、II、またはIIIを有する本発明によるペリレンテトラカルボン酸ジベンゾイミダゾールスルホ誘導体は、有利に、当業者に可能な方法によって合成されるシス異性体またはトランス異性体とすることができる。特に、本発明のPCTA DBIスルホ誘導体は、図1に示すように、種々の条件下においてPTCA DBIをスルホン化することにより得ることができる。当業者は、ここに示す有機合成法および説明の理解に基づいてこれらの化合物を容易に合成することができる。

さらに、本発明のスルホ誘導体は、対応するPTCA誘導体から、O−フェニレンジアミンとの縮合後にスルホン化を行うことにより、あるいは、o−フェニレンジアミンスルホネートとの縮合を行うことにより、得ることができる。図2および3は、既知の構造のPTCA誘導体に由来するPTCA DBIスルホ誘導体のジスルホン類およびジスルトン類の合成経路を模式的に示している。

また、本発明による個々の化合物は、これらの化合物の混合物を分画することにより得ることができる。逆に、スルホ誘導体の混合物を、純粋な化合物の異性化によって得ることもできる。

一般構造式Iを有するペリレンテトラカルボン酸ジベンゾイミダゾールスルホ誘導体は、所定の予め選択された条件下で容易に合成することができる。目的化合物を得るため、反応物の初期濃度および合成の技術的条件を決定すれば十分である。最も重要なパラメーターは、開始反応物の濃度、温度、および反応時間である。これらのパラメーターは、合成の結果、生成物の収率、および式I〜IIIの種々のPTCA DBIスルホ誘導体の比率、ならびにそれら異性体の比率、反応質量を決定する。

本発明の他の態様により提供される有機化合物は、その溶液が、LLC系の形成にとって親水−疎水平衡（親水−疎水バランス）が最適であることを特徴とする。この平衡は、そのような系において形成される超分子複合体のサイズおよび形状に、有利に作用し、さらに、これら複合体における分子秩序の程度にも有利に作用する。これらの性質は、本発明による化合物の必要な溶解性を高め、さらに、これらの化合物をベースとするLLC相の安定性を高める。その結果、フィルムパラメーターの再現性が高まり、従って、フィルム製造プロセスを実質的に簡素化することができる。種々の製造段階における最適な技術条件の選択および維持のための必要条件は、それほど厳密なものでなくなる。さらに、得られるフィルムの光学特性は向上する。PTCA DBIスルホ誘導体の平面分子は、基板表面に対してより均一に配向し、その結果、電子遷移の双極子モーメント（一般的に該分子の平面に存在する）は、外部からの配向因子によって決定される方向に、より良く配向するようになる。

上記課題は、ここに開示する水溶性化合物、スルホン化PTCA DBI誘導体、を用いることにより解決することができる。該誘導体は、文献に記載されたことがない新規化合物である。これらの構造式を特徴とする化合物は、望ましい性質を有するリオトロピック液晶系および光学異方性フィルムを、容易に形成する。

ペリレンテトラカルボン酸ジベンゾイミダゾールのスルホン化誘導体は、以下に示すより具体的な構造式の少なくとも一つを有利に含むことができる。これらの具体的な分子構造（本発明の技術範囲を決して限定しようとするものではない）は、それぞれ、上述した種類の化合物の一つに属するものであり、特に、PTCA DBIのヒドロキシ化合物、ヒドロキシ−スルホ化合物、スルホン類、スルトン類、ジスルホン類、ジスルトン類、スルホン−スルトン類、およびフラン誘導体のスルホ誘導体に属する。

上述した一般構造式I、IIおよびIIIと同様に、Mは対イオンであり、かつjは該色素分子中の対イオンの数である。対イオンが複数の分子に属する場合、対イオンの数jは分数となりうる。上記と同様に、A₁およびA₂は、以下の一般構造式を有するフラグメントであり、

式中、Yは、−H、−Cl、−F、−Br、−Alk、−OH、−OAlk、−NO₂、および−NH₂から選ばれる置換基であり、pは0、1、2、3、および4から選ばれる整数であり、かつnは0、1、および2から選ばれる整数である。nの値は、フラグメントA₁またはA₂の少なくとも一つが少なくとも一つのスルホ基を含むように選ぶことが有利である。1より大きいnの値に対し、対イオンMは、複数のSO₃ ⁻官能基のそれぞれについて異なっていてもよい。

一般に、式I、II、およびIIIを有する化合物は、単独でも、この群の他の化合物との混合物においても、LLC相を形成できる他の二色性色素との混合物においても、また、可視領域において一般に非吸収性（無色）または弱い吸収性でありかつLLC相を形成できる他の物質との混合物においても、安定なLLC相を形成することができる。溶媒除去の後、このLLC相は、再現可能性の高い光学特性を有する異方性で少なくとも部分的に結晶性のフィルムを形成する。安定なLLC相を形成するための方法および系、ならびに得られる異方性で少なくとも部分的に結晶性である光学フィルムは、より詳細に同時係属中の米国特許出願第6,563,640号（代理人ファイル番号A−72221／AJT／MDV）に記載されており、その開示内容は、この引用により本明細書に記載されたものとする。

水溶液中のペリレンテトラカルボン酸ジベンゾイミダゾールスルホ誘導体は、典型的に、約550〜700nmの波長範囲において、最大光吸収を示す。Cl、F、Br、Alk、およびOAlkのような置換基を導入しても、非置換の分子と比べて、吸収帯が顕著に移動することはない。しかし、アミノ基およびヒドロキシ基を導入すると、一般的に、吸収帯が広がり、吸収スペクトルの性質が変わってくる。PTCA DBI誘導体中のスルホン酸基の数および置換基の数および種類を変えることにより、LLC溶液中に形成される分子集合体の親水−疎水平衡を調節することができ、また、溶液の粘度を変えることができる。

本発明の他の態様において、偏光フィルムとして使用することができる異方性フィルムを調製するための方法が提供される。本発明のペリレンテトラカルボン酸ベンゾイミダゾールスルホ誘導体は、安定なリオトロピック液晶系を形成することができる。一般構造式I、II、またはIIIを有する個々のペリレンテトラカルボン酸ベンゾイミダゾールスルホ誘導体の液晶溶液（系）、および、そのような化合物の混合物の液晶溶液（系）は、本明細書の開示に基づいて当業者により調製することができる。

一般構造式I、II、およびIIIのそれぞれのペリレンテトラカルボン酸ベンゾイミダゾールスルホ誘導体の液晶溶液（系）、および、そのような化合物の混合物の液晶溶液（系）は、任意の知られた方法、例えばPCT公報第WO94／28073およびWO00／25155（それらの開示はこの引用により本明細書に記載されたものとする）に記載される方法によって、基板表面に塗布（付与）し、かつ配向させることができる。必要な配向は、例えば、せん断応力をかけることにより、あるいは、重力または電磁界をかけることにより、もたらすことができる。基板の濡れおよび液晶系の流動学的性質の最適化を向上させるため、溶液を、例えば、水溶性のポリマー可塑剤および／またはアニオン界面活性剤もしくは非イオン界面活性剤を加えることにより、改質することができる。この系は、一つ以上の水溶性低分子量添加物をさらに含んでもよい。すべての添加物は、液晶系の配向特性を破壊しないように選択することが好ましい。次いで、配向されたフィルムから溶媒を除去することにより、厚み0.2〜1.2μmの光学異方性多結晶フィルムが形成される。

本発明のフィルムは、一般的に、バッチ間のパラメーターの再現性、同じバッチで異なるフィルム間のパラメーターの再現性、および一フィルムの表面にわたるパラメーターの再現性が、ジスルホPTCA DBIについて得られるフィルムに比べて約10％高くなっていることを特徴とする。

このように、一般構造式I、II、またはIIIを有する本発明のPTCA DBIスルホ誘導体は、リオトロピック液晶相を形成することができ、そして、再現性の高い光学特性を有する異方性フィルムを得るために用いることができる。また、これらの化合物は等方性フィルムを得るために用いることもできる。リオトロピック液晶系は、外部からの配向作用を受けないように、基板上に塗布または付与することができる。これは、吹きつけ、オフセット印刷、スクリーン印刷などの方法により、液晶系を塗布することにより、達成することができる。溶媒を除去すると、残った基板を覆う多結晶性フィルムは、等方的な光学特性を有するドメイン（分域）構造を有するものとなる。

ペリレンテトラカルボン酸ベンゾイミダゾールスルホ誘導体は、少なくとも部分的に結晶性のフィルムおよび／または偏光性および／または複屈折性のフィルムを形成することができる。これらのペリレンテトラカルボン酸ベンゾイミダゾールスルホ誘導体は、光学的に等方性または異方性で、偏光性および／または位相遅延性および／または複屈折性のフィルムを製造するのに用いることができる。光学的に等方性または異方性のフィルムの材料は、一般式I、II、およびIIIから選ばれる少なくとも二つ化合物を含んでもよい。一方、フィルムは、X₁〜X₈について少なくとも二つの異なる置換基を有する式I、II、およびIIIの少なくとも一つである少なくとも二つの特定の化合物を含んでもよい。

また、それにより、本発明は、水性液晶系を包含し、該水性液晶系は、「ウォータベースインク組成物」と呼ぶことができ、一般構造式I、II、またはIIIのここに開示するペリレンテトラカルボン酸ベンゾイミダゾールスルホ誘導体の個々の化合物または二以上のそのような化合物の混合物を含むものである。

本発明による液晶系は、一般的に、水をベースとするか、水と有機溶媒の混合物をベースとする。該有機溶媒は、任意の割合で水と混和できるものであるか、または、水との混和性が限られていることを特徴とするものであるかの、いずれかである。

本発明の液晶系におけるペリレンテトラカルボン酸ベンゾイミダゾールスルホ誘導体の濃度またはペリレンテトラカルボン酸ベンゾイミダゾールスルホ誘導体の混合物の濃度は、一般的に、約3質量％〜約40質量％の範囲にある。この濃度は、約7質量％〜約20質量％の範囲にあることが好ましい。該液晶系は、5質量％までの界面活性剤および／または可塑剤をさらに含むことができる。

本発明の液晶系における個々のペリレンテトラカルボン酸ベンゾイミダゾールスルホ誘導体の濃度は、フィルムの必要な性質に応じて、下記のように変えることができる。一態様において、一般式Iを有する化合物は、約0質量％〜約99質量％の範囲内の濃度で存在する。一方、それらの化合物は、約0質量％〜約50質量％の範囲内の濃度で存在する。一般式IIを有する化合物は、約0質量％〜約99質量％の範囲内の濃度で存在する。一方、それらの化合物は、約0質量％〜約70質量％の範囲内の濃度で存在する。一般式IIIを有する化合物は、約0質量％〜約50質量％の範囲内の濃度で存在する。一方、それらの化合物は、約0質量％〜約20質量％の範囲内の濃度で存在する。本発明による液晶系は、リオトロピック液晶相の形成に関与することができる少なくとも一つの水溶性有機色素または無色の有機化合物をさらに含んでもよい。

該液晶系は、一般式I、II、またはIIIを有する二つ以上の化合物、および／または、二つ以上の異なる置換基を含む式I、II、およびIIIの少なくとも一つを有する二つ以上の化合物をさらに含むことができる。

また、本発明の種々の利点は、一般構造式I、II、またはIIIの個々のペリレンテトラカルボン酸ジベンゾイミダゾールスルホ誘導体、または、そのような化合物の混合物のいずれかを含む光学異方性フィルムを得ることにより、もたらされる。本発明の光学異方性フィルムは、さらに異なる有機色素または何らかの無色の化合物を含んでもよい。これらの異方性フィルムは、一般的に、少なくとも部分的に結晶性である。

本発明の光学異方性フィルムは、基板上に液晶系を塗布または付与し、次いで配向作用および乾燥を施すことにより、得ることができる。

本発明の方法および系に従ういくつかの実験を行った。これらの実験は、単に例示を目的とするものであり、決して本発明の技術的範囲を限定しようとするものではない。

実施例１
PTCA DBIスルホンのジスルホン酸異性体の混合物を、以下のとおりPTCAスルホンから合成した。

工程1a PTCADAモノスルホンのo−フェニレンジアミンとの縮合
40mlの酢酸と1.5gのo−フェニレンジアミンを、4％NaOH溶液50ml中PTCA二無水物（PTCADA）モノスルホン2gの懸濁液に添加した。反応混合物を、加熱し、5時間沸騰させておいた。形成した沈殿物をろ過し、エタノールで洗浄した。この工程により、以下の構造式の化合物2.1gを得た。

質量スペクトル（VISION 2000）で測定した分子イオン（負の極性）は、598.8（m／z）であった。一方、計算した分子量は598.59であった。

工程1b PTCADAモノスルホンのo−フェニレンジアミンとの縮合物のスルホン化
工程1aの生成物（1.5g）を、4％発煙硫酸（オレウム）6ml中で10時間100℃においてスルホン化した。次いで反応物を10mlの水で希釈した。沈殿物をろ過により分離し、酢酸で洗浄した。この工程により、以下の構造式の化合物1.8gを得た。

工程1c PTCADAのモノスルホンのo−フェニレンジアミンスルホネートとの縮合
1.0gのo−フェニレンジアミンスルホネートを、酢酸30mlおよびDMF10ml中PTCADAモノスルホン1gの懸濁液に添加した。この混合物を8時間沸騰させた。沈殿物をろ過によって分離し、エタノール水溶液で洗浄した。この工程により、工程1bで得たと同じ構造式の化合物2gを得た。

質量スペクトル（VISION 2000）で測定した分子イオン（負の極性）は、759.2（m／z）であった。一方、計算した分子量は758.72であった。

実施例２
トランス−PTCA DBIスルホンのジスルホン酸の合成を、トランス−PTCA DBIのスルホン化によって以下のとおり行った。

トランス−PTCA DBI（5.3g）を、35％発煙硫酸25ml中に分けて導入し、8時間90℃においてスルホン化した。次いで反応物を、最初に92％水性硫酸で一水和物に、次に水で硫酸濃度55％に、連続的に希釈した。沈殿物をろ過によって分離し、酢酸中で3倍に再懸濁し、そして、乾燥して以下の構造式の化合物7.1gを得た。

質量スペクトル（VISION 2000）は以下のとおりであった。758.4（m／z）の分子イオン（負の極性）。計算した分子量758。元素分析の測定値（％）はC₃₆H₁₄N₄O₁₀S₃に対しC 56.72, 56, 80; H 1.94; 1.66; N 7.31, 7.39; S 12.32, 12.40であり、計算値（％）はC 56.99; H 1.86; N 7.38; O 21.09; S 12.68であった。赤外スペクトル（IR−フーリエ分光計FSM−1201、窓KRS−5上のフィルム）のピークは、1229.4、1179.7（スルホン酸基）、1074.0、1030.5（スルホン酸基）、1324.7（スルホン）、1699.6（カルボニル）にあった。サンプルの電子スペクトル（分光計Ocean PC2000、水溶液）は、λmax=600nmおよび675nmを有した。

実施例３
PTCA DBIスルトンのジスルホン酸異性体の混合物を、以下のとおりPTCAスルトンから合成した。

工程3a PTCADAモノスルトンのo−フェニレンジアミンとの縮合
1.5gのo−フェニレンジアミンを、酢酸20mlとDMF20mlの混合物中PTCADAモノスルトン2gの懸濁液に添加した。反応物を2時間加熱した。形成した沈殿物をろ過により分離し、エタノールで洗浄した。この工程により、以下の構造式の化合物2.4gを得た。

工程3b PTCADAモノスルトンのo−フェニレンジアミンとの縮合物のスルホン化
工程1aの生成物（1g）を、4％発煙硫酸5ml中で8時間100℃においてスルホン化した。次いで反応物を10mlの水で希釈した。沈殿物をろ過により分離し、酢酸で洗浄した。この工程により、以下の構造式の化合物1.1gを得た。

工程3c PTCADAのモノスルトンのo−フェニレンジアミンスルホネートとの縮合
1.5gのo−フェニレンジアミンスルホネートを、酢酸30ml中のPTCADAモノスルトン（1g）懸濁液に添加した。この混合物を8時間沸騰させた。形成した沈殿物をろ過によって分離し、エタノール水溶液で洗浄した。この工程により、工程3bで得たと同じ構造式の化合物1.8gを得た。

質量スペクトル（VISION 2000）で測定した分子イオン（負の極性）は、773.1（m／z）であった。一方、計算した分子量は774.7であった。サンプルの電子吸収スペクトル（分光計Ocean PC2000、水溶液）は、λ_max=590nmを有した。

実施例４
シス−PTCA DBIスルトンのジスルホン酸の合成を、PTCA DBIのスルホン化によって以下のとおり行った。

シス−PTCA DBI（5.3g）を、10％発煙硫酸25ml中に分けて導入し、8時間190〜200℃においてスルホン化した。次いで反応物を、最初に92％水性硫酸で一水和物に、次に水で硫酸濃度60％に、連続的に希釈した。形成した沈殿物をろ過によって分離し、酢酸中で3倍に再懸濁し、そして、乾燥して以下の構造式の化合物6.8gを得た。

質量スペクトル（VISION 2000）の測定した分子イオン（負の極性）は772.4（m／z）であった。一方、計算した分子量は774.1であった。元素分析の測定値（％）はC₃₆H₁₄N₄O₁₁S₃に対しC 55.51, 55.58; H 1.64, 1.71; N 7.00, 7.ll; S 12.65, 12.58であり、計算値（％）はC 55.81; H 1.82; N 7.23; O 22.72; S 12.42であった。赤外スペクトル（IR−フーリエ分光計FSM−1201、窓KRS−5上のフィルム）のピークは、1237.7、1179.7（スルホン酸基）、1074.0、1030.5（スルホン酸基）、1431.4（スルトン）、1712.3（カルボニル）にあった。サンプルの電子スペクトル（分光計Ocean PC2000、水溶液）は、λ_max=580nmおよび660nmを有した。

実施例５
PTCA DBIジスルトンのジスルホン酸の混合物を、以下のとおりPTCAジスルトンから合成した。

工程5a PTCADAジスルトンのo−フェニレンジアミンとの縮合
酢酸30ml中PTCADAジスルトン1gとO−フェニレンジアミン1gの懸濁液を5時間沸騰させた。形成した沈殿物をろ過により分離し、エタノールで洗浄した。この工程により、以下の構造式の化合物1.1gを得た。

工程5b PTCADAジスルトンのo−フェニレンジアミンとの縮合物のスルホン化
工程1aの生成物（1g）を、4％発煙硫酸5ml中で6時間100℃においてスルホン化した。次いで反応物を10mlの水で希釈した。沈殿物をろ過により分離し、酢酸で洗浄した。この工程により、以下の構造式の化合物1.1gを得た。

工程5c PTCADAのジスルトンのo−フェニレンジアミンスルホネートとの縮合
1gのo−フェニレンジアミンスルホネートを、酢酸中のPTCADAジスルトン（0.5g）懸濁液に添加した。この混合物を4時間沸騰させた。形成した沈殿物をろ過によって分離し、エタノール水溶液で洗浄した。この工程により、工程5bで得たと同じ構造式の化合物0.6gを得た。

質量スペクトル（VISION 2000）の測定した分子イオン（負の極性）は、851.4（m／z）であった。一方、計算した分子量は852.76であった。元素分析の測定値（％）はC₃₆H₁₂N₄O₁₄S₄に対しC 50.72, 50.63; H 1.28, 1.33; N 6.47, 6.01; S 14.74, 14.81であり、計算値（％）はC 50.70; H 1.42; N 6.57; O 26.27; S 15.04であった。赤外スペクトル（IR−フーリエ分光計FSM−1201、窓KRS−5上のフィルム）のピークは、1237.7、1179.7（スルホン酸基）、1074.0、1030.5（スルホン酸基）、1431.4（スルトン）、1712.3（カルボニル）にあった。サンプルの電子スペクトル（分光計Ocean PC2000、水溶液）は、λ_maxとして580nmおよび660nmを有した。

実施例６
PTCA DBIのヒドロキシスルホン酸異性体の混合物を、以下のとおりヒドロキシル−PTCAから合成した。

工程6a モノヒドロキシ−PTCADAのo−フェニレンジアミンとの縮合
30mlの酢酸中1gのモノヒドロキシ−PTCADAと1.6gのo−フェニレンジアミンの懸濁液を8時間沸騰させた。形成した沈殿物をろ過により分離し、エタノールで洗浄した。この工程により、以下の構造式の化合物1.3gを得た。

工程6b モノヒドロキシ−PTCADAのo−フェニレンジアミンとの縮合物のスルホン化
工程1aの生成物（1g）を、4％発煙硫酸5ml中で12時間100℃においてスルホン化した。次いで反応物を20mlの水で希釈した。沈殿物をろ過により分離し、酢酸で洗浄した。この工程により、以下の構造式の化合物1.2gを得た。

工程6c モノヒドロキシ−PTCADAのo−フェニレンジアミンスルホネートとの縮合
酢酸30ml中モノヒドロキシ−PTCADA（1g）とo−フェニレンジアミンスルホネート1.5gの混合物を8時間沸騰させた。沈殿物をろ過によって分離し、エタノール水溶液で洗浄した。この工程により、工程6dで得たと同じ構造式の化合物1.2gを得た。

質量スペクトル（VISION 2000）は次のとおりであった。分子イオン（負の極性）711.5（m／z）。計算した分子量712.67。

実施例７
トランス−PTCA DBIのジヒドロキシスルホン酸の合成を、PTCA DBIのスルホン化によって以下のとおり行った。

トランス−PTCA DBI（5.3g）を、10％発煙硫酸20ml中に分けて導入し、8時間撹拌し、その後、発煙硫酸の濃度を30％に上げ、スルホン化を10時間120℃において続けた。次いで反応物を、最初に92％水性硫酸で一水和物に、次に水で硫酸濃度75％に、連続的に希釈した。形成した沈殿物をろ過によって分離し、酢酸中で3倍に再懸濁し、そして、乾燥して以下の構造式の化合物6.0gを得た。

質量スペクトル（VISION 2000）の測定した分子イオン（負の極性）は727.9（m／z）であった。一方、計算した分子量は728.67であった。元素分析の測定値（％）はC₃₆H₁₆N₄O₁₀S₂に対しC 59.17, 60.12; H 2.27, 2.30; N 7.20, 7.35; S 9.12, 9.24であり、計算値（％）はC 59.34; H 2.21; N 7.69; O 21.96; S 8.80であった。赤外スペクトル（IR−フーリエ分光計FSM−1201、窓KRS−5上のフィルム）のピークは、1237.7、1179.7（スルホン酸基）、1074.0、1030.5（スルホン酸基）、896（ヒドロキシル）、1710.0（カルボニル）にあった。サンプルの電子スペクトル（分光計Ocean PC2000、水溶液）は、λmax=720nmを有した。

実施例８
PTCA DBIのジヒドロキシジスルホン酸異性体の混合物を、以下のとおりジヒドロキシ−PTCAから合成した。

工程8a ジヒドロキシ−PTCADAのo−フェニレンジアミンとの縮合
30mlの酢酸中1.5gのジヒドロキシ−PTCADAと3gのo−フェニレンジアミンの懸濁液を8時間沸騰させた。形成した沈殿物をろ過により分離し、エタノールで洗浄した。この工程により、以下の構造式の化合物1.8gを得た。

工程8b ジヒドロキシ−PTCADAのo−フェニレンジアミンとの縮合物のスルホン化
工程1aの生成物（1g）を、4％発煙硫酸5ml中で12時間100℃においてスルホン化した。次いで反応物を20mlの水で希釈した。沈殿物をろ過により分離し、酢酸で洗浄した。この工程により、以下の構造式の化合物1gを得た。

工程8c ジヒドロキシ−PTCADAのo−フェニレンジアミンスルホネートとの縮合
酢酸40ml中ジヒドロキシ−PTCADA（1g）とo−フェニレンジアミンスルホネート1.5gの混合物を8時間沸騰させた。沈殿物をろ過によって分離し、エタノール水溶液で洗浄した。この工程により、工程8bで得たと同じ構造式の化合物1.1gを得た。

質量スペクトル（VISION 2000）は次のとおりであった。分子イオン（負の極性）727.5（m／z）。計算した分子量728.67。

実施例９
シス−PTCA DBIフランのジスルホン酸の合成を、PTCA DBIのスルホン化によって以下のとおり行った。

シス−PTCA DBI（5.0g）を、45％発煙硫酸25ml中に分けて導入し、5時間60℃においてスルホン化した。次いで反応物を、最初に92％水性硫酸で一水和物に、次に水で硫酸濃度65％に、連続的に希釈した。形成した沈殿物をろ過によって分離し、酢酸中で3倍に再懸濁し、そして、乾燥して以下の構造式の化合物6.5gを得た。

質量スペクトル（VISION 2000）は以下のとおりであった。709.4（m／z）の分子イオン（負の極性）。計算した分子量710.65。元素分析の測定値（％）はC₃₆H₁₄N₄O₉S₂に対しC 60.66, 60.10; H 2.09, 2.27; N 7.39, 7.32; S 9.51, 9.41であり、計算値（％）はC 60.84; H 1.99; N 7.88; O 20.26; S 9.02であった。サンプルの電子スペクトル（分光計Ocean PC2000、水溶液）は、λ_max=600nmを有した。

一般構造I、II、およびIIIに相当する他の誘導体を、類似の方法によって合成することができる。そのような方法は、例えば、PTCA DBI異性体または混合物のスルホン化によるもの、対応するPTCA誘導体の縮合の後スルホン化を行うことによるもの、それらのPTCA誘導体をo−フェニレンジアミンスルホネートと縮合させることによるもの、または、それらと同等な方法によるものである。

実施例１０
PTCA DBIジヒドロキシジスルホン酸を含む液晶組成物およびフィルムを以下のように調製し、そして、該フィルムの光学特性を測定した。

脱イオン水79.9ml中PTCA DBIジヒドロキシジスルホン酸（実施例7）10gの溶液を、20℃での撹拌により調製し、アンモニアで中和して、10％液晶溶液100gを得た。この溶液を、マイヤーロッドNo. 3を用いて25mm／秒の線速度で石英ガラス板上に塗布した。この工程は、20℃の温度および65％の相対湿度において行った。その後、フィルムを同じ条件下で乾燥した。

Cary−500分光光度計において、190〜800nmの波長範囲で、フィルム塗布の方向（T_par）に沿って偏光させかつ溶液塗布の方向に対して垂直な方向（T_per）に偏光させた光線を用いて測定した透過スペクトルにより、フィルムの特性を調べた。最大吸収に相当するλ=650nmの波長において、二色比K_d=log（T_par）／log（T_per）は35に相当した。35％のフィルム透過率で、コントラスト比はC／R=200であった。

実施例１１
PTCA DBIスルホ誘導体の混合物を含む液晶組成物およびフィルムを以下のように調製し、そして、該フィルムの光学特性を測定した。

脱イオン水79.9ml中PTCA DBIスルホ誘導体の混合物（20％のスルホン（実施例2）、25％のスルトン（実施例4）、および55％のヒドロキシスルホン酸（実施例6b）を含む）10gの溶液を、20℃での撹拌により調製し、アンモニアで中和した。この溶液に、水10ml中スルホノール0.1gの溶液を添加した。この混合物をよく撹拌して10％液晶溶液100gを得た。この溶液を、マイヤーロッドNo. 3を用いて25mm／秒の線速度で石英ガラス板上に塗布した。この工程は、20℃の温度および65％の相対湿度において行った。その後、フィルムを同じ条件下で乾燥した。

Cary−500分光光度計において、190〜800nmの波長範囲で、フィルム塗布の方向（T_par）に沿って偏光させかつ溶液塗布の方向に対して垂直な方向（T_per）に偏光させた光線を用いて測定した透過スペクトルにより、フィルムの特性を調べた。最大吸収に相当するλ=650nmの波長において、二色比K_d=log（T_par）／log（T_per）は32に相当した。35％のフィルム透過率で、コントラスト比はC／R=200であった。

実施例１２
PTCA DBIジスルホ誘導体とインダントロン誘導体の混合物の液晶組成物およびフィルムを調製し、該フィルムの光学特性を測定した。

脱イオン水79.9ml中PTCA DBIスルホンジスルホン酸（実施例2、40質量％）とインダントロントリスルホン酸（60質量％）の混合物10gの溶液を、20℃での撹拌により調製し、アンモニアで中和した。この溶液に、水10ml中スルホノール0.1gの溶液を添加した。この混合物をよく撹拌して10％液晶溶液100gを得た。この溶液を、マイヤーロッドNo. 3を用いて25mm／秒の線速度で石英ガラス板上に塗布した。この工程は、20℃の温度および65％の相対湿度において行った。その後、フィルムを同じ条件下で乾燥した。

Cary−500分光光度計において、190〜800nmの波長範囲で、フィルム塗布の方向（T_par）に沿って偏光させかつ溶液塗布の方向に対して垂直な方向（T_per）に偏光させた光線を用いて測定した透過スペクトルにより、フィルムの特性を調べた。最大吸収に相当するλ=650nmの波長において、二色比K_d=log（T_par）／log（T_per）は30に相当した。35％のフィルム透過率で、コントラスト比はK_d=250であった。

実施例１３
PTCA DBIジスルホ誘導体とインダントロンおよびナフタレンテトラカルボン酸の誘導体との混合物を含む液晶組成物およびフィルムを調製し、該フィルムの光学特性を測定した。

PTCA DBIスルホンジスルホン酸（実施例2、10質量％）、PTCA DBIジヒドロキシジスルホン酸（実施例8b、30質量％）、PTCA DBIモノヒドロキシジスルホン酸（実施例6b、10質量％）、インダントロントリスルホン酸（40質量％）、およびNTCA DBIジスルホン酸（10質量％）を含む混合物10gの脱イオン水79.9ml溶液を、20℃での撹拌により調製し、アンモニアで中和した。この溶液に、水10ml中スルホノール0.1gの溶液を添加した。この混合物をよく撹拌して10％液晶溶液100gを得た。この溶液を、マイヤーロッドNo. 3を用いて25mm／秒の線速度で石英ガラス板上に塗布した。この工程は、20℃の温度および65％の相対湿度において行った。その後、フィルムを同じ条件下で乾燥した。

Cary−500分光光度計において、190〜800nmの波長範囲で、フィルム塗布の方向（T_par）に沿って偏光させかつ溶液塗布の方向に対して垂直な方向（T_per）に偏光させた光線を用いて測定した透過スペクトルにより、フィルムの特性を調べた。最大吸収に相当するλ=650nmの波長において、二色比K_d=log（T_par）／log（T_per）は34に相当した。35％のフィルム透過率で、コントラスト比はC／R=300であった。

以上明示した化合物に加え、一般式I、II、およびIIIを特徴とするすべての化合物は、安定なリオトロピック液晶系をもたらし、該液晶系は、高い性能特性および高い再現性を有する光学異方性フィルムを得るため使用することができる。

本発明の特定の態様および具体例について以上に示してきたものは、例示と説明を目的とするものである。本発明は、以上の具体例によって明らかにされてきたが、それによって本発明を限定的に解釈すべきものではない。それらは、本発明を完全に網羅するものでもなく、また、本発明を開示したそのものずばりの形態に限定しようとするものでもない。上述した開示に照らして多くの変更・修飾、具体例および変形例が可能であることは明らかである。本発明の技術的範囲は、ここに開示した包括的な領域を包含し、添付した請求の範囲およびその均等の範囲によって規定すべきである。

ペリレンテトラカルボン酸ジベンゾイミダゾールの可能なスルホン化物を例示するメカニズム図である。ジスルホンのカウンター合成（countersynthesis）を例示するメカニズム図である。ジスルトンのカウンター合成を例示するメカニズム図である。

Claims

以下の一つから選ばれる一般構造式を有するスルホン化ペリレンテトラカルボン酸ジベンゾイミダゾール（PTCA DBI）を含有する、スルホ誘導体化合物。

（式中、X₁、X₂、X₃、X₄、X₅、X₆、X₇、およびX₈は、それぞれ別個に−H、−OH、および−SO₃Hから選ばれる周辺置換基であり、ただし該周辺置換基の少なくとも一つはHではなく、
Mは一つ以上の対イオンであり、かつjは一分子に結合する対イオンの数であり、
Z₁およびZ₂は、それぞれ別個に−O−、−SO₂−、−SO₂−O−から選ばれる架橋置換基であり、
A₁およびA₂は、以下の一般構造式を有するフラグメントであり、

Yは、−H、−Cl、−F、−Br、−Alk、−OH、−OAlk、−NO₂、および−NH₂からそれぞれ別個に選ばれる一つ以上のフラグメントの置換基であり、
nは0、1、および2から選ばれる整数であり、かつ
pは0、1、2、3、および4から選ばれる整数である。）
フラグメントA₁またはA₂は、ともに少なくとも一つのスルホ基を含む、請求項1のスルホ誘導体。
一つまたは複数の該対イオンは、一つより多いスルホ誘導体の分子に共有されている、請求項1のスルホ誘導体。
一つまたは複数の該対イオンMは、H⁺、NH₄ ⁺、K⁺、Li⁺、Na⁺、Cs⁺、Ca⁺⁺、Sr⁺⁺、Mg⁺⁺、Ba⁺⁺、Co⁺⁺、Mn⁺⁺、Zn⁺⁺、Cu⁺⁺、Pb⁺⁺、Fe⁺⁺、Ni⁺⁺、Al⁺⁺⁺、Ce⁺⁺⁺、およびLa⁺⁺⁺からそれぞれ別個に選ばれるものである、請求項1のスルホ誘導体。
該スルホン化ペリレンテトラカルボン酸ジベンゾイミダゾール（PTCA DBI）は、以下の一つから選ばれる構造式を有する、請求項1のスルホ誘導体化合物。
請求項1〜5のいずれか一項のスルホ誘導体化合物を少なくとも一つ含む、リオトロピック液晶（LLC）系。
該LLC系が水をベースとするものである、請求項6のLLC系。
該LLC系が、水と混和できる有機溶媒と水との混合物をベースとするものである、請求項6のLLC系。
該LLC系中のPTCA DBIスルホ誘導体の濃度は、約3質量％〜約40質量％の範囲にある、請求項6のLLC系。
5質量％までの界面活性剤をさらに含む、請求項6のLLC系。
5質量％までの可塑剤をさらに含む、請求項6のLLC系。
約0質量％〜約99質量％の濃度範囲にある構造式Iのスルホ誘導体、
約0質量％〜約99質量％の濃度範囲にある構造式IIのスルホ誘導体、および
約0質量％〜約50質量％の濃度範囲にある構造式IIIのスルホ誘導体をさらに含む、請求項6のLLC系。
約0質量％〜約50質量％の濃度範囲にある構造式Iのスルホ誘導体、
約0質量％〜約70質量％の濃度範囲にある構造式IIのスルホ誘導体、および
約0質量％〜約20質量％の濃度範囲にある構造式IIIのスルホ誘導体をさらに含む、請求項6のLLC系。
少なくとも一つの水溶性有機色素または有機化合物をさらに含み、該有機色素または有機化合物は、構造式I、II、およびIIIの少なくとも一つのスルホ誘導体を有する該LLC系の形成に関与することができるものである、請求項6のLLC系。
請求項6〜14のいずれか一項のリオトロピック液晶系を堆積させることにより形成された光学異方性フィルム。
該フィルムは少なくとも部分的に結晶性である、請求項15の光学異方性フィルム。
結晶における面間間隔が、光軸の一つにそって約3.1Å〜約3.7Åの範囲にある、請求項16の光学異方性フィルム。
該フィルムが偏光フィルムである、請求項15の光学異方性フィルム。
該フィルムが位相差板である、請求項15の光学異方性フィルム。