JP2007291046A - New compound and liquid crystal composition containing the compound - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、液晶表示素子に利用されるものとして有用な新規化合物、及び該化合物を含有してなる液晶組成物に関するものである。 The present invention relates to a novel compound useful as a liquid crystal display element and a liquid crystal composition containing the compound.
液晶は、種々の電気光学素子として応用され、時計や電卓ある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表示方法の開発が盛んに行われ、コレステリック・ネマチック相転移型表示方式や高分子分散型表示方式等による液晶表示素子も用いられている。 Liquid crystals are applied as various electro-optical elements and have been put into practical use for displays such as watches, calculators, and automobile panels. Most of the liquid crystal display devices that are currently in practical use utilize the dielectric alignment effect of twisted nematic liquid crystals. However, recently, other types of display methods have been actively developed, and liquid crystal display elements using a cholesteric-nematic phase transition display method, a polymer dispersion display method, or the like are also used.
液晶表示素子は、広い動作温度範囲、低動作電圧、高速応答性、高コンストラスト比、広視角、化学的安定性等の種々の性能が要求されているが、単一の化合物でこれらの性能を満たすものはなく、一又はニ以上の特性に優れた液晶材料及び非液晶材料を複数混合して液晶組成物とし、各材料が互いに性能を補うことで種々の要求性能を満たしている。従って、各材料はお互いによく混和することが好ましい。 Liquid crystal display elements are required to have various performances such as a wide operating temperature range, low operating voltage, high speed response, high contrast ratio, wide viewing angle, chemical stability, etc. There is no one that satisfies the requirements, and a plurality of liquid crystal materials and non-liquid crystal materials excellent in one or more characteristics are mixed to form a liquid crystal composition. Therefore, it is preferable that the materials are well mixed with each other.
そして、液晶表示素子は低温で使用されることもあるので、低温においても液晶相を維持する液晶組成物を用いることが好ましい。液晶相を示す下限温度が低い化合物は、該化合物を配合する組成物において、ネマチック相の温度範囲の広域化に寄与することができる。 And since a liquid crystal display element may be used at low temperature, it is preferable to use the liquid-crystal composition which maintains a liquid crystal phase also at low temperature. A compound having a low minimum temperature that exhibits a liquid crystal phase can contribute to widening of the temperature range of the nematic phase in a composition containing the compound.
特許文献1〜3にて、液晶表示素子において、低粘度で末端に分岐を有すアルコキシ基を有す化合物が開示されているが、満足できるものではなかった。 Patent Documents 1 to 3 disclose a compound having an alkoxy group having a low viscosity and a branched end in a liquid crystal display device, but it is not satisfactory.
すなわち、本発明の目的は、相溶性が良くかつ低温でも液晶相を維持する化合物及び該化合物を含有してなる液晶組成物を提供することにある。 That is, an object of the present invention is to provide a compound having good compatibility and maintaining a liquid crystal phase even at a low temperature, and a liquid crystal composition containing the compound.
本発明者等は、鋭意検討を行った結果、下記一般式(1)で表される新規な化合物が、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。 As a result of intensive studies, the present inventors have found that a novel compound represented by the following general formula (1) is a very suitable compound for achieving the above object, and have reached the present invention. .
即ち、本発明は、下記一般式(1)で表される化合物を提供することで、上記目的を達成したものである。 That is, this invention achieves the said objective by providing the compound represented by following General formula (1).
また、本発明は、下記一般式(3)で表される化合物を提供することで、上記目的を達成したものである。 Moreover, this invention achieves the said objective by providing the compound represented by following General formula (3).
また、本発明は、下記一般式(4)で表される化合物を提供することで、上記目的を達成したものである。 Moreover, this invention achieves the said objective by providing the compound represented by following General formula (4).
また、本発明は、上記一般式(4)において、Xがメチル基、R1が3−フルオロ−4−シアノフェニル基、R5がメチル基及びmが2である化合物を提供することで、上記目的を達成したものである。 Furthermore, the present invention provides a compound in which, in the general formula (4), X is a methyl group, R 1 is a 3-fluoro-4-cyanophenyl group, R 5 is a methyl group, and m is 2. The above objective has been achieved.
また、本発明は、上記一般式(4)において、Xがメチル基、R1が3,4−ジフルオロフェニル基、R5がメチル基、及びmが2である化合物を提供することで、上記目的を達成したものである。 In addition, the present invention provides a compound in which, in the general formula (4), X is a methyl group, R 1 is a 3,4-difluorophenyl group, R 5 is a methyl group, and m is 2. The goal has been achieved.
また、本発明は、上記一般式(4)において、X、R1及びR5が、メチル基、並びにmが2である化合物を提供することで、上記目的を達成したものである。 Moreover, this invention achieves the said objective by providing the compound whose X, R < 1 >, and R < 5 > are methyl groups and m is 2 in the said General formula (4).
また、本発明は、上記化合物を含有してなる液晶組成物を提供することで、上記目的を達成したものである。 Moreover, this invention achieves the said objective by providing the liquid crystal composition containing the said compound.
本発明の化合物によれば、溶解性が優れ、他の化合物と良く混和することができ、液晶相発現温度範囲の広域化といった効果が得られる。 According to the compound of the present invention, the solubility is excellent, the compound can be well mixed with other compounds, and the effect of widening the liquid crystal phase expression temperature range is obtained.
以下、本発明の化合物及び該化合物を含有してなる液晶組成物の好適な実施の形態について詳細に説明する。
前記一般式(1)において、X、R1、R2、R3又はR4で表される分岐を有してもよい炭素原子数1〜10のアルキル基は、不飽和結合を有してもよく、全部又は一部の水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい。例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、1−メチルプロピル、2−メチルプロピル、ペンチル、3−メチルブチル、ヘキシル、1−メチルペンチル、2−メチルペンチル、3−メチルペンチル、ヘプチル、オクチル、イソオクチル、2−エチルヘキシル、2−プロピルペンチル、ノニル、デシル、ビニル、アリル、プロパ−2−エン−1−イル、ヘキサ−2−エン−1−イル、4−メチル−ヘキサ−2−エン−1−イル、ヘプタ−5−エン−4−イル、オクテニル等の基が挙げられるが、特にメチル、プロピル、2−メチルプロピル、ペンチル、2−メチルペンチルが好ましい。
Hereinafter, preferred embodiments of the compound of the present invention and a liquid crystal composition containing the compound will be described in detail.
In the general formula (1), the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms which may have a branch represented by X, R 1 , R 2 , R 3 or R 4 has an unsaturated bond. Alternatively, all or some of the hydrogen atoms may be substituted with halogen atoms. For example, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, 1-methylpropyl, 2-methylpropyl, pentyl, 3-methylbutyl, hexyl, 1-methylpentyl, 2-methylpentyl, 3-methylpentyl, heptyl, octyl , Isooctyl, 2-ethylhexyl, 2-propylpentyl, nonyl, decyl, vinyl, allyl, prop-2-en-1-yl, hexa-2-en-1-yl, 4-methyl-hex-2-ene- Examples of the group include 1-yl, hepta-5-en-4-yl, and octenyl, and methyl, propyl, 2-methylpropyl, pentyl, and 2-methylpentyl are particularly preferable.
前記一般式(1)において、X、R2、R3又はR4で表される炭素原子数1〜10の分岐を有してもよいアルコキシ基は、不飽和結合を有していてもよく、全部又は一部の水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい。例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、ヘプトキシ、オクトキシ、ノニルオキシ、デシルオキシ等が挙げられるが、特に、メトキシ、プロポキシ、ペントキシが好ましい。 In the general formula (1), the alkoxy group that may have 1 to 10 carbon atoms represented by X, R 2 , R 3, or R 4 may have an unsaturated bond. All or some of the hydrogen atoms may be substituted with halogen atoms. Examples include methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy, pentoxy, heptoxy, octoxy, nonyloxy, decyloxy and the like, and methoxy, propoxy and pentoxy are particularly preferable.
前記一般式(1)において、Yで表される炭素原子数1〜5のアルキレン基とは、例えば、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレンが挙げられ、該アルキレン基は炭素鎖中の一部の炭素原子が酸素原子で置換されていてもよい。 In the general formula (1), examples of the alkylene group having 1 to 5 carbon atoms represented by Y include methylene, ethylene, propylene, butylene, and pentylene, and the alkylene group is a part of the carbon chain. The carbon atom may be substituted with an oxygen atom.
前記一般式(1)において、環Aで表される炭素原子数4〜20の環状基とは、芳香族基からなる、単環、多環、縮合環又は集合環でもよく、飽和脂肪族基からなる単環、多環、縮合環縮合環であってもよく、又は芳香族基と飽和脂肪族基の環状基の組み合わせからなる縮合環であってもよい。炭素原子数4〜20の環状基としては、例えば、1,4−フェニレン、1,4−シクロヘキシレン、2,6−ナフチレン、4−シクロヘキシルベンゼン、ビフェニル、2,7−アントラセン又は2,7−フェナントレン等が挙げられ、環Aの任意の水素原子は、弗素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子、シアノ基、アルキル基又はアルコキシ基で置換されてもよい。該アルキル基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル等の炭素原子数1〜3のものが好ましく挙げられ、該アルコキシ基としては例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ等の炭素原子数1〜3のものが好ましく挙げられる。
環Aの具体例としては、下記に例示する如き環状基が挙げられるが、本発明はこれらの環状基に限定されるものではない。
In the general formula (1), the cyclic group having 4 to 20 carbon atoms represented by ring A may be a monocyclic, polycyclic, condensed ring, or aggregate ring composed of an aromatic group, and a saturated aliphatic group. It may be a monocyclic, polycyclic or condensed ring condensed ring, or a condensed ring composed of a combination of a cyclic group of an aromatic group and a saturated aliphatic group. Examples of the cyclic group having 4 to 20 carbon atoms include 1,4-phenylene, 1,4-cyclohexylene, 2,6-naphthylene, 4-cyclohexylbenzene, biphenyl, 2,7-anthracene or 2,7- Examples include phenanthrene, and any hydrogen atom in ring A may be substituted with a halogen atom such as fluorine, chlorine, bromine or iodine, a cyano group, an alkyl group or an alkoxy group. Preferred examples of the alkyl group include those having 1 to 3 carbon atoms such as methyl, ethyl and propyl, and examples of the alkoxy group include those having 1 to 3 carbon atoms such as methoxy, ethoxy and propoxy. Is preferred.
Specific examples of ring A include cyclic groups as exemplified below, but the present invention is not limited to these cyclic groups.
前記一般式(1)のR1として、上記一般式(2)で表される置換基としては、例えば、4−シアノフェニル、3,5−ジフルオロフェニル、3,4−ジフルオロフェニル、3−フルオロ−4−プロポキシフェニル、3−フルオロ−4−シアノフェニル等が好適に使用することができる。 Examples of the substituent represented by the general formula (2) as R 1 in the general formula (1) include 4-cyanophenyl, 3,5-difluorophenyl, 3,4-difluorophenyl, and 3-fluoro. -4-propoxyphenyl, 3-fluoro-4-cyanophenyl and the like can be preferably used.
これら上記一般式(1)で表される化合物の中でも、上記一般式(3)で表される化合物及び上記一般式(4)で表される化合物が好ましい。 Among these compounds represented by the general formula (1), a compound represented by the general formula (3) and a compound represented by the general formula (4) are preferable.
さらに上記一般式(4)で表される化合物において、Xがメチル基、R1が3−フルオロ−4−シアノフェニル基、R5がメチル基、及びmが2である化合物、Xがメチル基、R1が3,4−ジフルオロフェニル基、R5がメチル基、及びmが2である化合物、並びにX、R1及びR5がメチル基、並びにmが2である化合物が特に好ましい。 Further, in the compound represented by the general formula (4), a compound in which X is a methyl group, R 1 is a 3-fluoro-4-cyanophenyl group, R 5 is a methyl group, and m is 2, X is a methyl group R 1 is a 3,4-difluorophenyl group, R 5 is a methyl group, and m is 2, and X, R 1 and R 5 are methyl groups, and m is 2.
上記一般式(1)で表される本発明の化合物の具体例としては、下記化合物No.1〜No.15が挙げられる。ただし、本発明は以下の化合物により制限を受けるものではない。 Specific examples of the compound of the present invention represented by the general formula (1) include the following compound No. 1-No. 15 is mentioned. However, the present invention is not limited by the following compounds.
本発明の化合物は、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〔化21〕に示す反応式のようにして得ることができる。
即ち、分岐のアルコキシ基を有するカルボン酸化合物(4)と、特定の置換基を有するフェノールとを、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)の存在下、必要に応じてジクロロメタン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。この反応は発熱反応のため、室温下又は水冷下で行われる。
The compound of the present invention can be specifically obtained as in the synthesis examples described later, but can be generally obtained as in the reaction formula shown in [Chemical Formula 21].
That is, it is easy to react a carboxylic acid compound (4) having a branched alkoxy group with a phenol having a specific substituent in the presence of dicyclohexylcarbodiimide (DCC) in a solvent such as dichloromethane as necessary. Can be manufactured. Since this reaction is exothermic, it is carried out at room temperature or under water cooling.
本発明の化合物は、液晶化合物として有用であり、従来既知の液晶化合物若しくは液晶類似化合物、またはそれらの混合物(母液晶)を配合させることによって本発明の液晶組成物を構成する。
また、本発明の液晶組成物は、本発明の化合物を好ましくは1〜50質量%含有し、特に好ましくは、1〜10質量%含有する。
The compound of the present invention is useful as a liquid crystal compound, and constitutes the liquid crystal composition of the present invention by blending a conventionally known liquid crystal compound, a liquid crystal similar compound, or a mixture thereof (mother liquid crystal).
Moreover, the liquid crystal composition of the present invention preferably contains 1 to 50% by mass, and particularly preferably 1 to 10% by mass of the compound of the present invention.
上記母液晶としては、例えば、下記一般式(5)で表される化合物またはこれらの混合物が挙げられる。 Examples of the mother liquid crystal include a compound represented by the following general formula (5) or a mixture thereof.
上記一般式(5)で表される化合物の具体例としては、下記〔化23〕に示す化合物が挙げられる。尚、下記の各化合物におけるR6、W1、W2、W3及びW4は、上記一般式(5)におけるものと同じ意味である。 Specific examples of the compound represented by the general formula (5) include compounds represented by the following [Chemical Formula 23]. In the following compounds, R 6 , W 1 , W 2 , W 3 and W 4 have the same meaning as in the general formula (5).
また、本発明の液晶組成物には、公知のカイラル剤を併用することができる。カイラル剤としては、例えば、〔化24〕及び〔化25〕に示す化合物等が挙げられる。 In addition, a known chiral agent can be used in combination with the liquid crystal composition of the present invention. Examples of the chiral agent include compounds shown in [Chemical Formula 24] and [Chemical Formula 25].
カイラル剤の具体例としては、〔化26〕に示す化合物が挙げられる。 Specific examples of the chiral agent include compounds represented by [Chemical Formula 26].
また、例えば、特開昭63−175095号公報、特開平1−242542号公報、特開平1−258635号公報、特開平6−200251号公報、特開2002−308833号公報等に提案されているカイラル剤も使用できる。 Further, for example, it has been proposed in JP-A-63-175095, JP-A-1-242542, JP-A-1-258635, JP-A-6-200251, and JP-A-2002-308833. Chiral agents can also be used.
これらのカイラル剤は、単独で使用することもできるが、2種以上を組み合わせて使用することもできる。その場合には、らせんのねじれ方向が異なるものの組み合わせでも、ねじれ方向が同じものの組み合わせでも良い。また、例えば、特開平7−258641号公報に提案されているように、コレステリック相の旋回能の温度依存性を正とするものとコレステリック相の旋回能の温度依存性を負とするものとを組みあわせることもできる。
使用するカイラル剤の種類及び濃度を変えることにより、液晶組成物のピッチを調整することができる。好ましくはピッチが0.2μ〜300μmの範囲となるように調整する。
These chiral agents can be used alone or in combination of two or more. In that case, a combination of spirals having different twist directions or a combination of spirals having the same twist direction may be used. Further, for example, as proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-258641, the temperature dependence of the turning ability of the cholesteric phase is positive, and the temperature dependence of the turning ability of the cholesteric phase is negative. Can be combined.
The pitch of the liquid crystal composition can be adjusted by changing the type and concentration of the chiral agent used. Preferably, the pitch is adjusted to be in the range of 0.2 μm to 300 μm.
また、本発明の液晶組成物には、長期に渡って光や熱に対して優れた安定性を付与する目的で、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、トリアジン系、ベンゾエート系、オキザニリド系、シアノアクリレート系等の紫外線吸収剤;ヒンダードアミン系光安定剤;フェノール系、リン系、硫黄系等の酸化防止剤等を添加することもできる。 The liquid crystal composition of the present invention has a benzotriazole-based, benzophenone-based, triazine-based, benzoate-based, oxanilide-based, cyanoacrylate-based for the purpose of imparting excellent stability to light and heat over a long period of time. UV absorbers such as hindered amine light stabilizers, phenol-based, phosphorus-based, sulfur-based antioxidants, and the like can also be added.
また、本発明の液晶組成物には、帯電防止効果を得るため界面活性剤等の化合物を添加することもできる。該化合物としては、例えば、特開昭59−4676号公報、特開平4−36384号公報、特開平4−180993号公報、特開平11−212070号公報、特開平8−337779号公報、特開平9−67577号公報、特開2003−342580号公報等に提案された化合物等が挙げられる。 In addition, a compound such as a surfactant can be added to the liquid crystal composition of the present invention in order to obtain an antistatic effect. Examples of the compound include JP-A-59-4676, JP-A-4-36384, JP-A-4-180993, JP-A-11-212070, JP-A-8-337779, JP-A-8-337779. Examples thereof include compounds proposed in 9-67577 and JP-A 2003-342580.
次に本発明の液晶組成物の好ましい配合例を〔表1〕〜〔表6〕に示すが、本発明の液晶組成物はこれらの配合例に限定されるものではない。
<配合例>
Next, preferable examples of the liquid crystal composition of the present invention are shown in [Table 1] to [Table 6], but the liquid crystal composition of the present invention is not limited to these examples.
<Formulation example>
以下、合成例及び実施例をもって本発明を更に説明する。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。
尚、下記合成例1〜3は、本発明の化合物の実施例を示すものであり、下記実施例1は、合成例3で得られた本発明の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。
Hereinafter, the present invention will be further described with synthesis examples and examples. However, the present invention is not limited by the following synthesis examples and examples.
In addition, the following synthesis examples 1-3 show the Example of the compound of this invention, and the following Example 1 of the liquid crystal composition of this invention using the compound of this invention obtained by the synthesis example 3 is shown. An example is shown.
〔合成例1〕(化合物No.1の製造)
化合物No.1を〔化27〕に示す反応式に従い、以下のステップの手順で合成した。
[Synthesis Example 1] (Production of Compound No. 1)
Compound No. 1 was synthesized according to the following steps according to the reaction formula shown in [Chemical Formula 27].
<ステップ1>中間体1の合成(メチル化)
4−ヒドロキシ−4’−ビフェニルカルボン酸(1)92.5g(0.43mol)、メタノール(MeOH)1500mlを仕込み、室温で硫酸18.5mlを滴下した。滴下終了後 65度まで昇温し、撹拌しながら反応させた。反応終了後、氷水冷による冷却で得られた析出物を濾別し、該析出物をメタノールで洗浄、乾燥して白色結晶を得た(収量89.0g、収率90.3%)。
得られた白色結晶は赤外吸収スペクトル(IR)及び1H−NMRによる分析の結果4−ヒドロキシ−4’−ビフェニルカルボン酸メチル(2)であることを確認した。
<Step 1> Synthesis of intermediate 1 (methylation)
4-Hydroxy-4′-biphenylcarboxylic acid (1) 92.5 g (0.43 mol) and methanol (MeOH) 1500 ml were charged, and 18.5 ml of sulfuric acid was added dropwise at room temperature. After completion of the dropwise addition, the temperature was raised to 65 degrees and the reaction was carried out with stirring. After completion of the reaction, the precipitate obtained by cooling with ice water cooling was filtered off, and the precipitate was washed with methanol and dried to obtain white crystals (yield 89.0 g, yield 90.3%).
As a result of analysis by infrared absorption spectrum (IR) and 1H-NMR, the obtained white crystal was confirmed to be methyl 4-hydroxy-4′-biphenylcarboxylate (2).
<ステップ2>化合物No.1の合成
ステップ1で得た4−ヒドロキシ−4’−ビフェニルカルボン酸メチル(2)10.0g(0.044mol)、4−メチル−2−ペンタノール4.9g(0.048mol)、トリフェニルホスファイン12.9g(0.049mol)、酢酸エチル30gを仕込み、撹拌後、ジイソプロピルアゾジカルボキシレート(DIPAD)9.7g(0.048mol)を水冷しながら滴下した。滴下終了後、2時間撹拌した。濾別して脱溶媒後、シリカゲルカラム精製(展開液:トルエン)を行った。さらに該精製液について再結晶(溶媒:エタノール)を行い、白色結晶8.4g(収率61.4%)を得た。
得られた白色結晶は、赤外吸収スペクトル(IR)及び1H−NMRによる分析の結果、目的物である化合物No.1の化合物と同定した。それらの分析結果、相転移温度及び光学(屈折率)異方性の測定結果を以下に示す。
<Step 2> Compound No. Synthesis of 1 methyl 4-hydroxy-4′-biphenylcarboxylate (2) obtained in step 1 10.0 g (0.044 mol), 4-methyl-2-pentanol 4.9 g (0.048 mol), triphenyl Phosphine 12.9 g (0.049 mol) and ethyl acetate 30 g were charged, and after stirring, 9.7 g (0.048 mol) of diisopropyl azodicarboxylate (DIPAD) was added dropwise while cooling with water. It stirred for 2 hours after completion | finish of dripping. After removing the solvent by filtration, purification on a silica gel column (developing solution: toluene) was performed. Further, the purified solution was recrystallized (solvent: ethanol) to obtain 8.4 g of white crystals (yield 61.4%).
As a result of analysis by infrared absorption spectrum (IR) and 1H-NMR, the obtained white crystals were compound No. 1 as the target product. Identified as one compound. The analysis results, measurement results of phase transition temperature and optical (refractive index) anisotropy are shown below.
(分析結果)
(1)IR(cm-1)
2955、2870、1717、1605、1562、1528、1497、1439、1389、1288、1254、1200、1111、1049、964、941、833、772、721、698、629、486
(2)1H−NMR(ppm)
0.9−1.0(m;6H)、1.3(d;3H)、1.5−1.9(m;3H)、3.9(s;3H)、4.3−4.6(m;1H)、6.9−7.0(d;2H)、7.5−7.6(m;4H)、8.0−8.1(d;2H)
(3)相転移温度
この化合物を二枚のガラス板間にはさみ、偏光顕微鏡観察による相形態観察を行った結果、下記の相転移を確認した。尚、等方性液体相から結晶相への転移温度は特定することができなかった。
(result of analysis)
(1) IR (cm -1 )
2955, 2870, 1717, 1605, 1562, 1528, 1497, 1439, 1389, 1288, 1254, 1200, 1111, 1049, 964, 941, 833, 772, 721, 698, 629, 486
(2) 1 H-NMR (ppm)
0.9-1.0 (m; 6H), 1.3 (d; 3H), 1.5-1.9 (m; 3H), 3.9 (s; 3H), 4.3-4. 6 (m; 1H), 6.9-7.0 (d; 2H), 7.5-7.6 (m; 4H), 8.0-8.1 (d; 2H)
(3) Phase transition temperature As a result of sandwiching this compound between two glass plates and observing the phase morphology with a polarizing microscope, the following phase transition was confirmed. Incidentally, the transition temperature from the isotropic liquid phase to the crystal phase could not be specified.
(4)光学(屈折率)異方性
得られた化合物No.1について、光学(屈折率)異方性(Δn)が0.0979であるエステル系ネマチック液晶に対して10質量%添加した組成物の物性から外挿して、光学(屈折率)異方性(Δn)を算出したところ、Δn=0.152の値が得られた。
尚、上記エステル系ネマチック液晶は、下記〔化29〕に示す組成を有する4−n−アルキルシクロヘキサンカルボン酸アルコキシフェニルエステル系の組成物を用いた。
(4) Optical (refractive index) anisotropy 1 is extrapolated from the physical properties of the composition added at 10% by mass to the ester-based nematic liquid crystal having an optical (refractive index) anisotropy (Δn) of 0.0979, and the optical (refractive index) anisotropy ( When Δn) was calculated, a value of Δn = 0.152 was obtained.
The ester-based nematic liquid crystal used was a 4-n-alkylcyclohexanecarboxylic acid alkoxyphenyl ester-based composition having the composition shown below.
〔合成例2〕(化合物No.2の製造)
化合物No.2を〔化30〕に示す反応式に従い、以下のステップの手順で合成した。
[Synthesis Example 2] (Production of Compound No. 2)
Compound No. 2 was synthesized according to the following steps according to the reaction formula shown in [Chemical Formula 30].
<ステップ1>(加水分解)
4−(2,4−ジメチルブトキシ)−4’−ビフェニルカルボン酸メチル(3)7.0g(0.022mol)、エタノール(EtOH)21gを仕込み、更に、水酸化カリウム(KOH)2.0g(0.034mol)と水10.5gの水溶液を加え、80度まで加熱して3時間撹拌した。反応終了後室温まで冷却し、35%濃度塩酸3.9gと水100gの混合水を加え、析出物を得た。得られた析出物を濾別し、該析出物を水で洗浄、乾燥して白色結晶(4)を得た(収量6.6g、収率98.5%)。
白色結晶(4)は分析の結果、4−(2,4−ジメチルブトキシ)−4’−ビフェニルカルボン酸であることを確認した。
<Step 1> (Hydrolysis)
7.0 g (0.022 mol) of methyl 4- (2,4-dimethylbutoxy) -4′-biphenylcarboxylate (3) and 21 g of ethanol (EtOH) were added, and further 2.0 g of potassium hydroxide (KOH) ( 0.034 mol) and an aqueous solution of 10.5 g of water were added, heated to 80 degrees and stirred for 3 hours. After completion of the reaction, the reaction mixture was cooled to room temperature, mixed water of 3.9 g of 35% hydrochloric acid and 100 g of water was added to obtain a precipitate. The obtained precipitate was filtered off, washed with water and dried to obtain white crystals (4) (yield 6.6 g, yield 98.5%).
As a result of analysis, the white crystal (4) was confirmed to be 4- (2,4-dimethylbutoxy) -4′-biphenylcarboxylic acid.
<ステップ2>化合物No.2の合成
ステップ1で得た4−(2,4−ジメチルブトキシ)−4’−ビフェニルカルボン酸(4)3.0g(0.010mol)、3,4−ジフルオロフェノール1.4g(0.011mol)、ジメチルアミノピリジン(DMAP)0.06g(0.0005mol)、ジクロロメタン30gを仕込み、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)2.2g(0.011mol)とジクロロメタン2.5gの混合溶液を水冷しながら滴下した。1時間撹拌後、析出物を濾別し脱溶媒を行った。得られた析出物についてシリカゲルカラム精製(展開液:トルエン)を行い得られた該精製液について再結晶(溶媒エタノール/トルエン)を行い、乾燥後白色結晶(5)(収量3.4g、収率83%)を得た。
得られた白色結晶(5)は、赤外吸収スペクトル(IR)及び1H−NMRによる分析の結果、目的物である化合物No.2の化合物と同定した。これらの分析結果、相転移温度及び光学(屈折率)異方性の測定結果を以下に示す。
<Step 2> Compound No. Synthesis of 2 4- (2,4-dimethylbutoxy) -4′-biphenylcarboxylic acid (4) obtained in Step 1 3.0 g (0.010 mol), 3,4-difluorophenol 1.4 g (0.011 mol) ), 0.06 g (0.0005 mol) of dimethylaminopyridine (DMAP) and 30 g of dichloromethane were added, and a mixed solution of 2.2 g (0.011 mol) of dicyclohexylcarbodiimide (DCC) and 2.5 g of dichloromethane was added dropwise while cooling with water. After stirring for 1 hour, the precipitate was filtered off and the solvent was removed. The obtained precipitate was subjected to silica gel column purification (developing solution: toluene), and the resulting purified solution was recrystallized (solvent ethanol / toluene) and dried to give white crystals (5) (yield 3.4 g, yield). 83%).
As a result of analysis by infrared absorption spectrum (IR) and 1H-NMR, the obtained white crystal (5) was compound No. 1 as the target product. Two compounds were identified. Measurement results of these analysis results, phase transition temperature and optical (refractive index) anisotropy are shown below.
(分析結果)
(1)IR(cm-1)
2955、2932、2870、1732、1605、1516、1497、1439、1400、1277、1250、1184、1146、1107、1065、1030、1015、953、930、887、810、764、721、694、640、605、579、513
(2)1H−NMR(ppm)
0.9−1.0(m;6H)、1.3(d;3H)、1.5−1.9(m;3H)、4.3−4.6(m;1H)、6.9−7.4(m;5H)、7.5−7.7(m;4H)、8.1−8.2(d;2H)
(3)相転移温度
この化合物を二枚のガラス板間にはさみ、偏光顕微鏡観察による相形態観察を行った結果、下記の相転移を確認した。
(result of analysis)
(1) IR (cm -1 )
2955, 2932, 2870, 1732, 1605, 1516, 1497, 1439, 1400, 1277, 1250, 1184, 1146, 1107, 1065, 1030, 1015, 953, 930, 887, 810, 764, 721, 694, 640, 605, 579, 513
(2) 1 H-NMR (ppm)
0.9-1.0 (m; 6H), 1.3 (d; 3H), 1.5-1.9 (m; 3H), 4.3-4.6 (m; 1H), 6. 9-7.4 (m; 5H), 7.5-7.7 (m; 4H), 8.1-8.2 (d; 2H)
(3) Phase transition temperature As a result of sandwiching this compound between two glass plates and observing the phase morphology with a polarizing microscope, the following phase transition was confirmed.
得られた化合物No.2について、光学(屈折率)異方性(Δn)が0.0979であるエステル系ネマチック液晶に対して10質量%添加した組成物の物性から外挿して、光学(屈折率)異方性(Δn)を算出したところ、Δn=0.196の値が得られた。
〔合成例3〕(化合物No.3の製造)
化合物No.3を以下の〔化31〕に示す反応式にしたがい、合成した。
[Synthesis Example 3] (Production of Compound No. 3)
Compound No. 3 was synthesized according to the reaction formula shown in the following [Chemical Formula 31].
<化合物No.3の製造>
上記合成例2のステップ1で得た4−(2,4−ジメチルブトキシ)−4’−ビフェニルカルボン酸(4)3.0g(0.01mol)、4−シアノ−3−フルオロフェノール1.4g(0.011mol)、ジメチルアミノピリジン0.06g(0.0005mol)、ジクロロメタン30gを仕込み、ジシクロヘキシルカルボジイミド2.2g(0.011mol)とジクロロメタン2.5gの混合溶液を水冷しながら滴下した。1時間撹拌後、析出物を濾別し脱溶媒を行った。得られた該析出物についてシリカゲルカラム精製(展開液:トルエン)を行い、該精製液について再結晶(溶媒:エタノール/トルエン)を行い、乾燥後白色結晶(6)(収量2.8g、収率66.7%)を得た。
得られた白色結晶(6)は、赤外吸収スペクトル(IR)及び1H−NMRによる分析の結果、目的物である化合物No.3の化合物と同定した。これらの分析結果、相転移温度及び光学(屈折率)異方性の測定結果を以下に示す。
<Compound No. Production of 3>
4- (2,4-Dimethylbutoxy) -4′-biphenylcarboxylic acid (4) 3.0 g (0.01 mol) obtained in Step 1 of Synthesis Example 2 and 4-cyano-3-fluorophenol 1.4 g (0.011 mol), 0.06 g (0.0005 mol) of dimethylaminopyridine, and 30 g of dichloromethane were added, and a mixed solution of 2.2 g (0.011 mol) of dicyclohexylcarbodiimide and 2.5 g of dichloromethane was added dropwise while cooling with water. After stirring for 1 hour, the precipitate was filtered off and the solvent was removed. The obtained precipitate is subjected to silica gel column purification (developing solution: toluene), and the purified solution is recrystallized (solvent: ethanol / toluene) and dried to give white crystals (6) (yield 2.8 g, yield). 66.7%).
As a result of analysis by infrared absorption spectrum (IR) and 1H-NMR, the obtained white crystal (6) was compound No. 1 as the target product. 3 compounds were identified. Measurement results of these analysis results, phase transition temperature and optical (refractive index) anisotropy are shown below.
(分析結果)
(1)IR(cm-1)
2936、2870、2237、1740、1601、1497、1431、1381、1254、1192、1150、1107、1057、1015、961、930、887、829、764、694、621、505
(2)1H−NMR(ppm)
0.9−1.0(m;6H)、1.3(d;3H)、1.5−1.9(m;3H)、4.3−4.6(m;1H)、6.9−7.4(m;5H)、7.5−7.7(m;4H)、8.1−8.2(d;2H)
(3)相転移温度
この化合物を二枚のガラス板間にはさみ、偏光顕微鏡観察による相形態観察を行った結果、下記の相転移を確認した。尚、スメクティック相から結晶相への転移温度は特定できなかった。
(result of analysis)
(1) IR (cm -1 )
2936, 2870, 2237, 1740, 1601, 1497, 1431, 1381, 1254, 1192, 1150, 1107, 1057, 1015, 961, 930, 887, 829, 764, 694, 621, 505
(2) 1 H-NMR (ppm)
0.9-1.0 (m; 6H), 1.3 (d; 3H), 1.5-1.9 (m; 3H), 4.3-4.6 (m; 1H), 6. 9-7.4 (m; 5H), 7.5-7.7 (m; 4H), 8.1-8.2 (d; 2H)
(3) Phase transition temperature As a result of sandwiching this compound between two glass plates and observing the phase morphology with a polarizing microscope, the following phase transition was confirmed. Note that the transition temperature from the smectic phase to the crystal phase could not be specified.
得られた化合物No.3について、光学(屈折率)異方性(Δn)が0.0979であるエステル系ネマチック液晶に対して10質量%添加した組成物の物性から外挿して、光学(屈折率)異方性(Δn)を算出したところ、Δn=0.238の値が得られた。
〔実施例1〕(溶解性)
表7に記載の化合物について、光学(屈折率)異方性(Δn)が0.0979であるネマチック液晶に対して10質量%添加した液晶組成物において、0℃、室温(25℃)のそれぞれの温度で一昼夜置いたときに、液晶組成物が固結した場合は×、液状状態である場合は○として評価した。この結果を表7に示す。
[Example 1] (Solubility)
In the liquid crystal composition in which 10% by mass of the compound shown in Table 7 is added to the nematic liquid crystal having an optical (refractive index) anisotropy (Δn) of 0.0979, each of 0 ° C. and room temperature (25 ° C.) When the liquid crystal composition solidified when left at a temperature of 1 day and night, it was evaluated as x, and when it was in a liquid state, it was evaluated as ◯. The results are shown in Table 7.
表7より、本発明の化合物は、低温での溶解性が優れており、他の化合物と良く混和することができ、液晶相発現温度範囲の広域化の要望に応えることができる。また、該化合物は光学(屈折率)異方性Δnの値が高いので、該化合物を用いた液晶組成物は液晶表示素子を薄膜化することが可能であり、液晶の選択波長範囲が広くなると行った効果も奏することができる。 From Table 7, the compound of the present invention has excellent solubility at low temperatures, can be well mixed with other compounds, and can meet the demand for widening the liquid crystal phase expression temperature range. In addition, since the compound has a high value of optical (refractive index) anisotropy Δn, a liquid crystal composition using the compound can make a liquid crystal display element thin, and the selection wavelength range of liquid crystal becomes wide. The effect performed can also be produced.
Claims (7)
A liquid crystal composition comprising the compound according to claim 1.
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