JP2007106758A

JP2007106758A - ２，３−ジシアノヒドロキノン誘導体及びその用途

Info

Publication number: JP2007106758A
Application number: JP2006250052A
Authority: JP
Inventors: Koji Takaku; 浩二高久
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2005-09-14
Filing date: 2006-09-14
Publication date: 2007-04-26

Abstract

【課題】新規な化合物の提供、及びそれを用いた組成物、表示装置、光学要素等の用途の提供する。
【解決手段】一般式（１）で表される化合物。一般式（１）
【化１】

式中、Ｒ_１は炭素数１以上１０以下のアルキル基を示し、Ｒ_２は炭素数８以上２０以下のアルキル基を示す。
【選択図】なし

Description

本発明は、２，３−ジシアノヒドロキノン誘導体及びその用途に関し、特に液晶化合物、液晶組成物、及びそれを用いた表示装置に好適に利用できる化合物に関する。

液晶（化合物）は、ディスプレイ等のデバイス、位相差板等の光学要素等の用途で広く用いられているが、その目的に応じた新しい素材の開発が望まれている。２，３−ジシアノヒドロキノン誘導体（３−アルキルオキシ−６−ヒドロキシ−フタロニトリルのトランス−４−（トランス−４’−アルキルシクロヘキシル）シクロヘキサンカルボン酸エステル類）が、誘電率異方性が負の液晶材料として開示されている（例えば、特許文献１参照）。ＬＣＤ等の表示装置等において、従来の液晶より所望の光学性能等に優れる液晶材料の開発が望まれている。
特開昭５９−１０５５７号公報

本発明の目的は、新規な化合物の提供、及びそれを用いた組成物、表示装置、光学要素等の用途の提供にある。本発明の別の目的は、誘電率異方性が負である液晶化合物として好適に用いることのできる新規な化合物及びその用途の提供にある。

上記課題を解決するための手段は以下の通りである。
（１）一般式（１）で表される化合物。
一般式（１）

式中、Ｒ_１は炭素数１以上１０以下のアルキル基を示し、Ｒ_２は炭素数８以上２０以下のアルキル基を示す。
（２）Ｒ_１が炭素数３以上５以下のアルキル基であり、Ｒ_２が炭素数８以上１４以下までのアルキル基である前記（１）に記載の化合物。
（３）Ｒ_１が炭素数３以上５以下のアルキル基であり、Ｒ_２が炭素数８以上１０以下のアルキル基である前記（１）に記載の化合物。
（４）前記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の化合物を少なくとも一種含有する液晶組成物。
（５）一対の電極基板と、前記一対の電極基板の間に配置された液晶層とを有し、前記液晶層が前記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の化合物を少なくとも一種含有する液晶層である表示装置。

本発明によれば、表示装置、光学要素等の用途に好適に利用できる化合物を提供することができる。また、特に特定の構造（炭素鎖長）を有する化合物を用いることで、負に大きな誘電率異方性を示す液晶化合物を提供することができる。

以下、本発明について詳細に説明する。なお、本明細書において「〜」はその前後に記載される数値をそれぞれ最小値および最大値として含む範囲を示す。

本発明における一般式（１）で表される化合物（本発明の化合物と称することがある）について説明する。

Ｒ_１は、炭素数１以上１０以下のアルキル基を表し、好ましくは炭素数３以上５以下のアルキル基（例えば、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル、ｎ−ペンチル基）を表す。ここでアルキル基とは、直鎖または分岐アルキル基を指し、置換基（下記に挙げる置換基群Ｖ）を有していても、無置換であってもよい。また、不飽和結合を有していても良い（例えば３−ヘキセニル基）。前記置換基としては、以下に記載の置換基群Ｖが挙げられる。

（置換基群Ｖ）
ハロゲン原子（例えば塩素、臭素、沃素、フッ素）、シアノ基、炭素数１〜１０、好ましくは炭素数１〜８、更に好ましくは炭素数１〜４のアルコキシ基（例えばメトキシ、エトキシ、２−メトキシエトキシ）、炭素数１〜１０、好ましくは炭素数２〜６、更に好ましくは炭素数２〜４のアシルオキシ基（例えばアセチルオキシ）、炭素数２〜１０、好ましくは炭素数２〜６、更に好ましくは炭素数２〜４のアルコキシカルボニル基（例えばメトキシカルボニル、エトキシカルボニル）。さらに、これらの置換基上にさらに此処までに説明したＶの説明で示した置換基が置換していても良い。

Ｒ_２は、炭素数８以上２０以下のアルキル基であり、好ましくは炭素数８以上１４以下であり、より好ましくは炭素数８以上１２以下までのアルキル基であり、さらに好ましくは炭素数８以上１０以下までのアルキル基（例えば、ｎ−オクチル、ｎ−デシルが好ましい）である。

Ｒ_２におけるアルキル基は、前述のＲ_１と同義であり、直鎖または分岐アルキル基を指し、置換基を有していても、無置換であってもよい。また、不飽和結合を有していても良い（例えば３−ヘキセニル基）。

本発明の一般式（１）において、Ｒ_１が炭素数３以上５以下のアルキル基であり、かつＲ_２が炭素数８以上１４以下までのアルキル基である化合物が好ましく、Ｒ_１が炭素数３以上５以下のアルキル基であり、かつＲ_２が炭素数８以上１０以下のアルキル基である化合物がより好ましく、Ｒ_１がｎ−プロピル、ｎ−ブチル、ｎ−ペンチルから選ばれる基であり、かつＲ_２がｎ−オクチル、ｎ−デシルから選ばれる基である化合物がさらに好ましい。

以下に本発明の化合物の具体例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。

本発明は、一般式（１）で表される化合物を少なくとも一種含有する組成物を提供する。前記組成物は、一般式（１）で表される化合物を単独又は２種以上含有してよく、適宜公知の液晶化合物等を添加して液晶組成物（好ましくはゲストホスト用液晶組成物）として用いてもよい。前記組成物における本発明の化合物の割合は特に限定されず、所望の物理的特性に応じて、任意の割合で混合できる。本発明の組成物を液晶組成物として用いる場合、混合する液晶を用いて液晶組成物の物理的特性（光学特性等）を適宜調節してもよい。本発明の組成物において、利用可能な液晶化合物は、限定されないが、二周波液晶（ネマチック、スメクチック）が好ましく、ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．２５，１８６−１８８（１９７４）記載の二周波駆動ネマチック液晶（Ｈ−１）がより好ましい。

（Ｈ−１）

本発明の化合物及び／又は組成物は、表示装置（液晶ディスプレイ等）に用いることができる。例えば、表示装置は、一対の電極基板と、前記一対の電極基板の間に配置された液晶層とを有し、前記液晶層は本発明の化合物を少なくとも一種含む。

本発明の化合物及び／又は組成物は、以下に説明する光学要素としても好適に利用できる。本発明における光学要素は、具体的には、円偏光発光フィルム、光学フィルム、位相差板、強誘電性フィルム、反強誘電性フィルム、及び圧電フィルム等の機能性フィルム等、並びに（円）偏光発光素子、（１次のフォトニック結晶効果に基づく）光励起あるいは電界励起によるレーザー発振素子、ＬＣＤ用バックライト、非線形光学素子、電気光学素子、焦電素子、圧電素子、及び光変調素子等の機能性素子等をいう。本発明の光学要素は、例えば、一枚の支持体、又は一対の支持体（セルなど）等に、１）本発明の化合物（又は組成物）を塗布した後架橋する方法、又は２）一対の支持体（セルなど）等の間に本発明の化合物（又は組成物）をそのまま注入する方法等により製造できる。

本発明の化合物は、実施例に示される製造方法に従い製造することができる。実施例に示される製造方法において、目的の化合物である一般式（１）で表される化合物のＲ_１およびＲ_２で表されるアルキル基を有する公知の出発物質を適宜選択して用いることにより、目的とする本発明の化合物を得ることができる。また、必要に応じて置換基導入等の反応工程の順序や、反応物質の混合比は適宜変更することができる。

以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、実施例は本発明を説明するためのものであり、本発明は実施例に限定されるものでない。なお実施例中に示される転移温度は摂氏温度を意味する。

（実施例１）（化合物（１）の合成）
以下のスキームにしたがって、化合物（１）を合成した。

（化合物（１−ａ）の合成）
２，３−ジシアノヒドロキノン（和光純薬製）を用い、Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．，９４，１０９−１１８（１９８３）に記載の合成法に従って化合物（１−ａ）を合成した。

（化合物（１−ｂ）の合成）
Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｃｈｅｍ．ＵＳＳＲ（Ｅｎｇｌ．Ｔｒａｎｓｌ．）．，５９，７，１４５５−１４５９（１９８６）記載の合成法に従って化合物（１−ｂ）を合成した。

（液晶化合物（１）の合成）
化合物（１−ｂ）（１ｇ）、化合物（１−ａ）（１．１ｇ）およびジメチルアミノピリジン（０．１ｇ）の塩化メチレン溶液（２０ｍｌ）に、ジシクロヘキシルカルボジイミド（０．９ｇ）の塩化メチレン溶液（５ｍｌ）を滴下し、加熱還流下で１時間撹拌した。反応液を酢酸エチル／１Ｎ塩酸水に注加し、有機層を１Ｎ塩酸水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧にて濃縮した。濃縮残さをシリカゲルカラムクロマト精製（展開溶媒：酢酸エチル／ヘキサン＝１／４）し、得られた粗結晶をエチルアルコールから再結晶することにより液晶化合物（１）（１．４ｇ）を得た（化合物の同定は元素分析、ＮＭＲおよびＭＡＳＳスペクトルにより行った）。外観は白色固体であった。

得られた液晶化合物（１）の転移温度を、ホットステージ（東陽テクニカ製）で温度を変化させ、偏光顕微鏡（ニコン製）による観察、およびＤＳＣにより測定した。
（転移温度）
Ｃｒ１０７（不明６１）ＳｍＡ１８８Ｉｓｏ

（誘電率異方性Δε）
Δε＝−２５．５（メルク社製液晶ＺＬＩ−１１３２を用いた外挿法により算出）

^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３）
δ：０．７４−１．２（１７Ｈ，ｍ）、１．２−１．４２（１０Ｈ，ｍ）、１．４２−１．６６（４Ｈ，ｍ）、１．７４（４Ｈ，ｔ）、１．８−１．９７（４Ｈ，ｍ）、２．２（２Ｈ、ｄ）、２．４６−２．６（１Ｈ，ｍ）、４．１（２Ｈ，ｔ）、７．１８（１Ｈ，ｄ）、７．４（１Ｈ，ｄ）

（実施例２）（液晶化合物（２）の合成）
液晶化合物（１）と同様の方法で合成を行った。

（転移温度）
Ｃｒ９５（ＳｍＣ３７不明６２）ＳｍＡ１９５Ｉｓｏ

^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３）
δ：０．７４−１．２（１７Ｈ，ｍ）、１．２−１．４３（１２Ｈ，ｍ）、１．４３−１．６６（４Ｈ，ｍ）、１．６６−１．９７（８Ｈ，ｍ）、２．２（２Ｈ、ｄ）、２．４７−２．６１（１Ｈ，ｍ）、４．１２（２Ｈ，ｔ）、７．２（１Ｈ，ｄ）、７．４（１Ｈ，ｄ）

本発明の化合物は、液晶性を示し、負に大きな誘電率異方性を示すことがわかる。本発明の化合物は、液晶性を有するために、表示装置、光学要素等に用いることが可能であり、特に誘電率異方性が負である液晶化合物として表示装置等に好適に用いることができる。

Claims

一般式（１）で表される化合物。
一般式（１）

式中、Ｒ_１は炭素数１以上１０以下のアルキル基を示し、Ｒ_２は炭素数８以上２０以下のアルキル基を示す。
Ｒ_１が炭素数３以上５以下のアルキル基であり、Ｒ_２が炭素数８以上１４以下までのアルキル基である請求項１に記載の化合物。
Ｒ_１が炭素数３以上５以下のアルキル基であり、Ｒ_２が炭素数８以上１０以下のアルキル基である請求項１に記載の化合物。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の化合物を少なくとも一種含有する組成物。
一対の電極基板と、前記一対の電極基板の間に配置された液晶層とを有し、前記液晶層が請求項１〜３のいずれか一項に記載の化合物を少なくとも一種含有する液晶層である表示装置。