JP2008273957A - アルカジエニル基を有する化合物およびこれを用いた液晶組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 一般式(1)で表される化合物。
例えば、R1は水素であり;環A1、環A2および環A3は、1,4−シクロヘキシレンまたは1,4−フェニレンであり;Z1、Z2およびZ3は、−CH2CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2O−、または−OCH2−であり;L1およびL2はフッ素であり;X1は炭素数1〜10のアルキルまたは炭素数1〜10のアルコキシであり;m、nは0または1であり、pは0、1または2である。
【選択図】 なし
Description
その他にも、特許文献5には式(s−5)および式(s−6)で示される側方基がハロゲン等の極性基である化合物が開示されているが、アルカジエニル基とを同時に持つ化合物は開示されていない。
(1)化学的な安定性と物理的な安定性を有すること。
(2)高い透明点を有すること。透明点は、液晶相−等方相の転移温度である。
(3)液晶相の低い下限温度を有すること。液晶相は、ネマチック相、スメクチック相などを意味する。
(4)小さな粘度を有すること。
(5)適切な光学異方性を有すること。
(6)適切な負の誘電率異方性を有すること。大きな誘電率異方性を有する化合物は、大きな粘度を有することが多い。
(7)適切な弾性定数K33およびK11(K33:ベンド弾性定数、K11:スプレイ弾性定数)を有すること、および
(8)他の液晶性化合物との相溶性に優れること。
また、(2)、(3)のように、高い透明点、あるいは液晶相の低い下限温度を有する液晶性化合物を含む組成物ではネマチック相の温度範囲を広げることが可能となり、幅広い温度領域で表示素子として使用することが可能となる。
1. 式(1)で表される化合物。
環A1、環A2および環A3は独立して、1,4−シクロヘキシレンまたは1,4−フェニレンであり、これらの環において任意の−CH2−は、−O−により置き換えられていてもよく;
Z1、Z2およびZ3は独立して、単結合、−CH2CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2O−、または−OCH2−であり;
Z3が単結合である場合は、環A1、環A2および環A3のうち少なくとも1つは、1,4−フェニレンであり;
L1およびL2は独立して、フッ素または塩素であり;
X1は炭素数1〜10のアルキル、炭素数1〜10のアルコキシ、炭素数2〜10のアルケニルまたは炭素数2〜10のアルケニルオキシであり;
m、nは独立に0または1であり、pは0、1または2である。]
Z1、Z2およびZ3がいずれも単結合である、項1に記載の化合物。
4. L1およびL2の一方が塩素であり、他方がフッ素である、項1または2に記載の化合物。
5. 式(1−a)、(1−b)および(1−c)のいずれか1つで表される項1に記載の化合物。
環A1および環A2は独立して、1,4−フェニレンまたは1,4−シクロヘキシレンであり;
Z1、Z2およびZ3は独立して、単結合、−CH2CH2−、−CH=CH−、−COO−、−OCO−、−CH2O−、または−OCH2−であり;
L1およびL2は独立して、フッ素または塩素であり;
X1は炭素数1〜10のアルキル、炭素数1〜10のアルコキシ、炭素数2〜10のアルケニル、または炭素数2〜10のアルケニルオキシであり;
pは0または1である。]
7. L1およびL2がいずれもフッ素である、項5または6に記載の化合物。
8. L1およびL2の一方が塩素であり、他方がフッ素である、項5または6に記載の化合物。
9. 式(1−1)〜(1−6)のいずれか1つの式で表される項1に記載の化合物。
L1およびL2は独立して、フッ素または塩素であり;
X1は炭素数1〜5のアルコキシまたは炭素数2〜5のアルケニルオキシである。]
10. 式(1−7)〜(1−24)のいずれか1つの式で表される項5に記載の化合物。
L1およびL2は独立して、フッ素または塩素であり;
X1は炭素数1〜5のアルコキシまたは炭素数2〜5のアルケニルオキシである。]
11. 式(1−25)〜(1−28)のいずれか1つの式で表される項1に記載の化合物。
X1は炭素数1〜5のアルコキシまたは炭素数2〜5のアルケニルオキシである。]
12. 式(1−29)〜(1−34)のいずれか1つの式で表される項5に記載の化合物。
X1は炭素数1〜5のアルコキシまたは炭素数2〜5のアルケニルオキシである。]
13. 式(1−35)〜(1−40)のいずれか1つの式で表される項1に記載の化合物。
L1およびL2は独立して、フッ素または塩素であり;
X1は炭素数1〜5のアルコキシまたは炭素数2〜5のアルケニルオキシである。]
14. 式(1−41)〜(1−49)のいずれか1つの式で表される項5に記載の化合物。
L1およびL2は独立して、フッ素または塩素であり;
X1は炭素数1〜5のアルコキシまたは炭素数2〜5のアルケニルオキシである。]
15. 式(1−50)〜(1−53)のいずれか1つの式で表される項1に記載の化合物。
X1は炭素数1〜5のアルコキシまたは炭素数2〜5のアルケニルオキシである。]
16. 式(1−54)〜(1−56)のいずれか1つの式で表される項5に記載の化合物。
X1は炭素数1〜5のアルコキシまたは炭素数2〜5のアルケニルオキシである。]
17. 項1〜16のいずれか1項に記載の化合物を少なくとも1種類含有することを特徴とする、2成分以上からなる液晶組成物。
18. 項1〜16のいずれか1項に記載される化合物群から選択される少なくとも1つの化合物からなる第一成分、および式(2)、(3)および(4)で表される化合物群から選択される少なくとも1つの化合物からなる第二成分とを含有する誘電率異方性が負である液晶組成物。
環B、環D、環Eおよび環Fは独立して、トランス−1,4−シクロへキシレン、または環上の1つの水素がハロゲンで置き換えられていてもよい1,4−フェニレンであるが、これら6員環中の−(CH2)−は−O−で置き換えられていてもよく、また−CH=は−N=で置き換えられていてもよく;
Z4、Z5およびZ6は独立して、単結合、−CH2−CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、または−CH2O−である。]
環J、環Kおよび環Mは独立して、トランス−1,4−シクロへキシレン、または環上の1つまたは2つの水素がハロゲンで置き換えられていてもよい1,4−フェニレンであり、これら6員環中の−(CH2)−は−O−で置き換えられていてもよく、また−CH=は−N=で置き換えられていてもよく;
Z7、Z8およびZ9は独立して、単結合、−CH2−CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−OCF2−、−CF2O−、−OCF2CH2CH2−、−CH2CH2CF2O−、−COO−、−OCO−、−OCH2−、または−CH2O−であり、;
L3、L4、L5およびL6は独立して、フッ素または塩素であり;
q、rおよびsは、独立して0、1、または2であるが、q+r+sは1、2または3であり、tは0、1または2である。]
R7は、炭素数1〜8の直鎖アルキル、炭素数2〜8の直鎖アルケニル、または炭素数1〜7のアルコキシであり;
Z10は、単結合または−CH2CH2−であり;
L7およびL8は、いずれもフッ素であるか、または一方がフッ素で他方が塩素である。]
22. 少なくとも1つの光学活性化合物をさらに含有し、誘電率異方性値が負である項17〜21のいずれか1項に記載の液晶組成物。
24. 項17〜23のいずれか1項に記載の液晶組成物を含有する液晶表示素子。
[液晶化合物]
アリールホウ酸(21)と公知の方法で合成される化合物(22)とを、炭酸塩水溶液とテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウムのような触媒の存在下で反応させて化合物(1A)を合成する。この化合物(1A)は、公知の方法で合成される化合物(23)にn−ブチルリチウムを、次いで塩化亜鉛を反応させ、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウムのような触媒の存在下で化合物(22)を反応させることによっても合成される。
化合物(23)にn−ブチルリチウムを、続いて二酸化炭素を反応させてカルボン酸(24)を得る。化合物(24)と、公知の方法で合成されるフェノール(25)とをDDC(1,3−ジシクロヘキシルカルボジイミド)とDMAP(4−ジメチルアミノピリジン)の存在下で脱水させて−COO−を有する化合物(1B)を合成する。この方法によって−OCO−を有する化合物も合成する。
化合物(1B)をローソン試薬のような硫黄化剤で処理して化合物(26)を得る。化合物(26)をフッ化水素ピリジン錯体とNBS(N−ブロモスクシンイミド)でフッ素化し、−CF2O−を有する化合物(1C)を合成する。さらにM. Kuroboshi et al., Chem. Lett., 1992,827.を参照。化合物(1C)は化合物(26)を(ジエチルアミノ)サルファートリフルオリド(DAST)でフッ素化しても合成される。さらにW. H. Bunnelle et al., J. Org. Chem. 1990, 55, 768.を参照。この方法によって−OCF2−を有する化合物も合成する。Peer. Kirsch et al., Anbew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 1480.に記載の方法によってこれらの結合基を生成させることも可能である。
化合物(23)をn−ブチルリチウムで処理した後、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)などのホルムアミドと反応させてアルデヒド(28)を得る。公知の方法で合成されるホスホニウム塩(27)をカリウムtert−ブトキシドのような塩基で処理して発生させたリンイリドを、アルデヒド(28)に反応させて化合物(1D)を合成する。反応条件によってはシス体が生成するので、必要に応じて公知の方法によりシス体をトランス体に異性化する。
化合物(1D)をパラジウム炭素のような触媒の存在下で水素化することにより、化合物(1E)を合成する。
ジクロロパラジウムとハロゲン化銅との触媒存在下で、化合物(23)に2−メチル−3−ブチン−2−オールを反応させたのち、塩基性条件下で脱保護して化合物(30)を得る。ジクロロパラジウムとハロゲン化銅との触媒存在下、化合物(29)を化合物(22)と反応させて、化合物(1F)を合成する。
化合物(28)を水素化ホウ素ナトリウムなどの還元剤で還元して化合物(30)を得る。これを臭化水素酸などでハロゲン化して化合物(31)を得る。炭酸カリウムなどの存在下で、化合物(31)を化合物(25)と反応させて化合物(1G)を合成する。
第二に、本発明の組成物をさらに説明する。この液晶組成物の成分は、少なくとも一種の液晶性化合物(1)を含むことを特徴とするが、液晶性化合物(1)を2種以上含んでいてもよく、液晶性化合物(1)のみから構成されていてもよい。また本発明の液晶組成物を調製するときには、例えば、液晶性化合物(1)の誘電率異方性を考慮して成分を選択することもできる。上記液晶組成物は、粘度が低く、適切な負の誘電率異方性を有し、適切な弾性定数K33を有し、しきい値電圧が低く、さらに、ネマチック相の上限温度(ネマチック相−等方相の相転移温度)が高く、ネマチック相の下限温度が低い。
本発明の液晶組成物は液晶性化合物(1)に加え、第二成分として式(2)〜(4)で表される液晶性化合物(以下、化合物(2)〜(4)ともいう。)の群から選択された少なくとも1つの化合物をさらに含有する組成物が好ましい(以下、液晶組成物(1)ともいう。)。
例えば、化合物(2)は、それを含有する液晶組成物の粘度を小さく、比抵抗値を高くすることに有効な化合物である。
さらに、化合物(4)は、それを含有する液晶組成物のネマチック相の上限温度をより高くし、比抵抗値を高くすることに有効な化合物である。
本発明の液晶組成物としては、第一成分および第二成分に加えてさらに、第三成分として式(5)〜(8)で表される液晶性化合物(以下、化合物(5)〜(8)ともいう。)の群から選択される少なくとも1つの化合物を含有させた液晶組成物も好ましい(以下、液晶組成物(2)ともいう。)。
第三成分をさらに含有する液晶組成物(2)は誘電率異方性が負に大きい。
例えば、化合物(6)〜(8)のような縮合環を有する化合物は、しきい値電圧値を低くすることができる。
化合物(10)および(11)は、それを含有する液晶組成物のネマチック相の上限温度を高くし、しきい値電圧値をより低くすることができる。
本発明に係る上記液晶組成物(2)の第一成分、第二成分、および第三成分の含有割合は特に制限はされないが、上記液晶組成物(2)の全重量に基づいて、液晶性化合物(1)の含有割合が5〜80重量%の範囲、第二成分の含有割合が10〜80重量%の範囲、第三成分の含有割合が10〜80重量%の範囲であることが好ましく、さらに、第一成分の含有割合が5〜70重量%の範囲、第二成分の含有割合が10〜50重量%の範囲、第三成分の含有割合が20〜60重量%の範囲であることがより好ましい。
本発明に係る液晶組成物では、第一成分、第二成分、および必要に応じて添加する第三成分を構成する液晶性化合物に加えて、例えば液晶組成物の特性をさらに調整する目的で、さらに他の液晶性化合物を添加して使用する場合がある。また、例えばコストの観点から、本発明の液晶組成物では、第一成分、第二成分、および必要に応じて添加する第三成分を構成する液晶性化合物以外の液晶性化合物は添加せずに使用する場合もある。
光学活性化合物を本発明に係る液晶組成物に添加した場合には、液晶にらせん構造を誘起して、ねじれ角を与えることなどができる。
光学活性化合物の例は、例えば、下記の化合物(Op−1)〜(Op−13)である。
消泡剤を本発明に係る液晶組成物に添加した場合には、液晶組成物の運搬中、あるいは該液晶組成物から液晶表示素子を製造工程中で、発泡を抑制することなどが可能となる。
ベンゾエート系紫外線吸収剤の具体例は、2,4−ジ−t−ブチルフェニル−3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンゾエートである。
トリアゾール系紫外線吸収剤の具体例は、2−(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−[2−ヒドロキシ−3−(3,4,5,6−テトラヒドロキシフタルイミド−メチル)−5−メチルフェニル]ベンゾトリアゾール、および2−(3−t−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾールである。
特に、液晶組成物の物性値を変化させずに酸化防止効果が高いという観点からは、下記式で表される酸化防止剤が好ましい。
フェノール系酸化防止剤の具体例は、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−プロピルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−ブチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−ペンチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−ヘキシルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−ヘプチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−オクチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−ノニルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−デシルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−ウンデシルフェノール、2,
6−ジ−t−ブチル−4−ドデシルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−トリデシルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−テトラデシルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−ペンタデシルフェノール、2,2’−メチレンビス(6−t−ブチルー4−メチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(6−t−ブチル−3−メチルフェノール)、2,6−ジ−t−ブチル−4−(2−オクタデシルオキシカルボニル)エチルフェノール、およびペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]である。
本発明に係る液晶組成物は、例えば、各成分を構成する化合物が液体の場合には、それぞれの化合物を混合し振とうさせることにより、また固体を含む場合には、それぞれの化合物を混合し、加熱溶解によってお互い液体にしてから振とうさせることにより調製することができる。また、本発明に係る液晶組成物はその他の公知の方法により調製することも可能である。
本発明に係る液晶組成物では、ネマチック相の上限温度を70℃以上とすること、ネマチック相の下限温度は−20℃以下とすることができ、ネマチック相の温度範囲が広い。したがって、この液晶組成物を含む液晶表示素子は広い温度領域で使用することが可能である。
また、本発明に係る液晶組成物では、通常、−5.0〜−2.0の範囲の誘電率異方性、好ましくは、−4.5〜−2.5の範囲の誘電率異方性を有する液晶組成物を得ることができる。上記数値範囲にある液晶組成物は、IPSモード、およびVAモードで動作する液晶表示素子として好適に使用することができる。
本発明に係る液晶組成物は、PCモード、TNモード、STNモード、OCBモード等の動作モードを有し、AM方式で駆動する液晶表示素子だけでなく、PCモード、TNモード、STNモード、OCBモード、VAモード、IPSモード等の動作モードを有しパッシブマトリクス(PM)方式で駆動する液晶表示素子にも使用することができる。
また、本発明に係る液晶組成物は、導電剤を添加させた液晶組成物を用いたDS(dynamic scattering)モード素子や、液晶組成物をマイクロカプセル化して作製したNCAP(nematic curvilinear aligned phase)素子や、液晶組成物中に三次元の網目状高分子を形成させたPD(polymer dispersed)素子、例えばPN(polymer network)素子にも使用できる。
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施例によって制限されない。なお特に断りのない限り、「%」は「重量%」を意味する。カラムクロマトグラフィーおよび再結晶に用いた混合溶媒の比「:」は容量比を意味する。得られた化合物は、1H−NMR分析で得られる核磁気共鳴スペクトル、ガスクロマトグラフィー(GC)分析で得られるガスクロマトグラムなどにより同定した。これらによる測定方法は後述する方法に従った。
記録計としては島津製作所製のC−R6A型Chromatopac、またはその同等品を用いた。得られたガスクロマトグラムには、成分化合物に対応するピークの保持時間およびピークの面積値が示されている。
4−エトキシ−2,3−ジフルオロ−4′−オクタ−3,7−ジエニル−ビフェニル(1−a−3−2)を下記に示す合成スキームに従って合成した。
(T−8)の合成
4−ブロモベンズアルデヒド (55.5g)、4−エトキシ−2,3−ジフルオロフェニルボロン酸(72.7g)、炭酸カリウム(82.8g)およびPd(PPh3)2Cl2 (1.05g)をソルミックス (600ml)に溶解させ、窒素雰囲気下4時間加熱還流した。反応終了後セライトろ過し、ろ液をトルエンにて抽出した。有機層を2N水酸化ナトリウム水溶液、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水および飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して黒色油状物を得た。このものをヘプタン−トルエンにて再結晶することにより、4′−エトキシ−2′,3′−ジフルオロ−ビフェニル−4−カルバルデヒド(T−8)を白色粉末として(61.3g)得た。
1時間真空乾燥したホスホニウム塩 (T−9)(103.0g)に乾燥テトラヒドロフラン(以下、dryTHFという)(500ml)を加え、−70℃まで冷却した。窒素雰囲気下カリウム−t−ブトキシド(26.9g)を少量ずつ分割して加え1時間撹拌した。その後4′−エトキシ−2′,3′−ジフルオロ−ビフェニル−4−カルバルデヒド(52.5g)のdryTHF溶液を−70℃でゆっくりと滴下し、室温まで昇温して4時間撹拌した。反応終了後トルエンにて抽出し、水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して淡黄色固体を得た。このものをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘプタン:酢酸エチル=4:1)、及び再結晶(ヘプタン:トルエン=4:1)することにより、(T−10)を白色粉末として(48.6g)得た。
上記操作で得られた化合物(T−10)(48.6g)をトルエン(150ml)、イソプロピルアルコール(IPA)(150ml)に溶解させ、窒素雰囲気下Pd−C(NXタイプ)(1.46g)を加えた後、反応系内を水素置換して室温で14時間撹拌した。反応終了後Pd−Cをろ別し減圧濃縮して淡黒色固体を得た。このものをヘプタンにて再結晶することにより、(T−11)を白色粉末として(42.5g)得た。
上記操作で得られた化合物(T−11)(42.5g)をギ酸 (40.0ml)、トルエン250mlに溶解させ、窒素雰囲気下6時間加熱還流した。反応の進行が遅いため、途中でギ酸(20.0ml)を2回追加した。反応終了後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を撹拌しながら少しずつ加え、トルエンにて抽出した。有機層を水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して淡黄色固体を得た。このものを再結晶(ヘプタン:トルエン=4:1)することにより、(T−12)を淡黄色固体として(36.8g)得た。
1時間真空乾燥したホスホニウム塩(T−13)(46.5g)にdryTHF300mlを加え、−70℃まで冷却した。窒素雰囲気下カリウム−t−ブトキシド(12.7g)を分割して少量ずつ加え1時間撹拌した。その後、上記操作で得られた化合物(T−12)(27.4g)のdryTHF溶液をゆっくりと滴下し、室温まで昇温して4時間撹拌した。反応終了後氷冷し撹拌しながら水を加え、トルエンにて抽出した。有機層を水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して淡黄色液体を得た。このものをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘプタン:酢酸エチル=9:1)、およびヘプタンにて再結晶することにより、(T−14)を無色油状物として(15.7g)得た。
上記操作で得られた化合物(T−14)(15.7g)に、炭酸カリウム (15.7g)、ジクロロメタン(200ml)を加え氷冷した後、メタクロロ過安息香酸(mCPBA)(15.7g)を加え、窒素雰囲気下室温にて14時間撹拌した。反応の進行が遅いため、途中でmCPBA(15.7g)を追加した。反応終了後、飽和チオ硫酸ナトリウム水溶液を加えジクロロメタンにて抽出した。有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して(T−15)を淡黄色油状物として(21.5g)得た。
上記操作で得られた化合物(T−15)(21.5g)に、トリフェニルホスフィンジブロミド(38.0g)、トルエン(200ml)を加え、窒素雰囲気下8時間加熱還流した。反応終了後、トルエンにて抽出し、水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して黒黄色油状物を得た。このものをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘプタン:酢酸エチル=4:1)にて精製することにより、(T−16)を淡黄色固体として(18.4g)得た。
上記操作で得られた化合物(T−16)(18.4g)を酢酸(100ml)に溶解させ、亜鉛粉末(9.60g)を分割して少量ずつ加えた後、窒素雰囲気下室温で3時間撹拌した。反応終了後、不溶物をろ別し、ヘプタンにて抽出した。有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して黒茶色油状物を得た。このものをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘプタン:酢酸エチル=20:1)、及び再結晶(ヘプタン:エタノール=1:1)することにより、表題化合物(1−a−3−2)を白色粉末として(0.9g)得た。
4−エトキシ−2,3−ジフルオロ−4′−(4−ヘキサ−1,5−ジエニル−シクロヘキシル)−ビフェニル(1−b−3−2)を下記に示す合成スキームに従って合成した。
4−ブロモヨードベンゼン(84.9g)、4−エトキシ−2,3−ジフルオロフェニルボロン酸(63.6g)、炭酸カリウム(82.8g)およびPd−C(NXタイプ)(0.21g)をソルミックス (400ml)に溶解させ、窒素雰囲気下4時間加熱還流した。反応終了後セライトろ過し、ろ液をトルエンにて抽出した。有機層を2N水酸化ナトリウム水溶液、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水および飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して黒色油状物を得た。このものをヘプタン−トルエンにて再結晶することにより、4′−ブロモ−4−エトキシ−2,3−ジフルオロ−ビフェニル(T−16)を淡黄色粉末として(54.6g)得た。
上記操作で得られた化合物(T−16)(31.4g)をdryTHF(300ml)に溶解させ、−50℃まで冷却した後、n−BuLi(70ml)をゆっくりと滴下し、そのまま1時間撹拌した。その後シクロヘキサンジオンモノエチレンケタール(T−17)(17.2g)のdryTHF(100ml)溶液をゆっくりと滴下し、室温まで昇温して5時間撹拌した。反応終了後、氷冷した塩化アンモニウム水溶液に加えトルエンにて抽出した。有機層を水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮することにより(T−18)を淡茶色固体として(38.3g)得た。
上記操作で得られた化合物(T−18)(38.3g)、p−トルエンスルホン酸 (0.178g)、エチレングリコール(6.45g)ををトルエン400mlに溶解させ、留出する水を抜きながら5時間加熱還流させた。反応終了後、室温まで放冷し、トルエンにて抽出した。有機層を水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して淡茶色固体を得た。このものをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘプタン:酢酸エチル=4:1)、及び再結晶(ヘプタン:トルエン=4:1)することにより、(T−19)を白色粉末として(35.8g)得た。
上記操作で得られた化合物(T−19)(35.8g)をトルエン(150ml)、イソプロピルアルコール(IPA)(150ml)に溶解させ、窒素雰囲気下Pd−C(NXタイプ)(1.07g)を加えた後、反応系内を水素置換して室温で14時間撹拌した。反応終了後Pd−Cをろ別し減圧濃縮して淡黒色固体を得た。このものを再結晶(ヘプタン:トルエン=4:1)することにより、(T−20)を白色粉末として(32.0g)得た。
上記操作で得られた化合物(T−20)(32.0g)をギ酸 (27.0ml)、トルエン250mlに溶解させ、窒素雰囲気下6時間加熱還流した。反応の進行が遅いため、途中でギ酸(9.0ml)を1回追加した。反応終了後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を撹拌しながら少しずつ加え、トルエンにて抽出した。有機層を水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して淡黄色固体を得た。このものを再結晶(ヘプタン:トルエン=4:1)することにより、(T−21)を淡黄色固体として(27.6g)得た。
1時間真空乾燥したホスホニウム塩(T−22)(17.3g)にdryTHF300mlを加え、−30℃まで冷却した。窒素雰囲気下カリウム−t−ブトキシド(5.20g)を分割して少量ずつ加え1時間撹拌した。その後、上記操作で得られた化合物(T−21)(13.8g)のdryTHF溶液をゆっくりと滴下し、室温まで昇温して4時間撹拌した。反応終了後氷冷し撹拌しながら水を加え、トルエンにて抽出した。有機層を水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して淡黄色固体を得た。このものをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘプタン:酢酸エチル=9:1)、および再結晶(ヘプタン:トルエン=4:1)することにより、(T−23)を白色粉末として(11.0g)得た。
上記操作で得られた化合物(T−23)(11.0g)をギ酸 (10.0ml)、トルエン250mlに溶解させ、窒素雰囲気下6時間加熱還流した。反応の進行が遅いため、途中でギ酸(10.0ml)を1回追加した。反応終了後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を撹拌しながら少しずつ加え、トルエンにて抽出した。有機層を水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して淡黄色固体を得た。この化合物のソルミックス100mlに溶液を、水酸化ナトリウム(40mg)ソルミックス50ml溶液に10℃以下で滴下し、異性化した。このものを再結晶(ヘプタン:トルエン=4:1)することにより、(T−24)を淡黄色固体として(10.1g)得た。
1時間真空乾燥したホスホニウム塩(T−13)(14.7g)にdryTHF300mlを加え、−30℃まで冷却した。窒素雰囲気下カリウム−t−ブトキシド(3.95g)を分割して少量ずつ加え1時間撹拌した。その後、上記操作で得られた化合物(T−24)(10.1g)のdryTHF溶液をゆっくりと滴下し、室温まで昇温して4時間撹拌した。反応終了後氷冷し撹拌しながら水を加え、トルエンにて抽出した。有機層を水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して淡黄色固体を得た。このものをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘプタン:酢酸エチル=9:1)、およびヘプタンにて再結晶することにより、(T−25)を白色粉末として(9.72g)得た。
上記操作で得られた化合物(T−25)(9.72g)に、炭酸カリウム (8.45g)、ジクロロメタン(200ml)を加え氷冷した後、メタクロロ過安息香酸(mCPBA)(8.46g)を加え、窒素雰囲気下室温にて14時間撹拌した。反応の進行が遅いため、途中でmCPBA(8.46g)を追加した。反応終了後、飽和チオ硫酸ナトリウム水溶液を加えジクロロメタンにて抽出した。有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して(T−26)を淡黄色油状物として(14.6g)得た。
上記操作で得られた化合物(T−26)(14.6g)に、トリフェニルホスフィンジブロミド(29.4g)、トルエン(200ml)を加え、窒素雰囲気下8時間加熱還流した。反応終了後、トルエンにて抽出し、水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して黒黄色油状物を得た。このものをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘプタン:酢酸エチル=4:1)および再結晶(ヘプタン:トルエン=4:1)することにより、(T−27)を淡赤色粉末として(2.60g)得た。
上記操作で得られた化合物(T−27)(2.60g)を酢酸(100ml)に溶解させ、亜鉛粉末(1.22g)を分割して少量ずつ加えた後、窒素雰囲気下室温で3時間撹拌した。反応終了後、不溶物をろ別し、ヘプタンにて抽出した。有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して黒茶色油状物を得た。このものをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘプタン:酢酸エチル=20:1)、及び再結晶(ヘプタン:エタノール=1:1)することにより、表題化合物(1−b−3−2)を白色結晶として(0.8g)得た。
4−エトキシ−2,3−ジフルオロ−4′−(4−オクタ−3,7−ジエニル−シクロヘキシル)−ビフェニル(1−b−4−2)を実施例2に示した方法と同様にして、4−エトキシ−2−フルオロ−3−クロロフェニルボロン酸(68.7)、4−ブロモヨードベンゼン(84.9g)およびシクロヘキサンジオンモノエチレンケタール(T−17)(43.0g)より、白色粉末として(1.5g)得た。
4″−エトキシ−2″,3″−ジフルオロ−4−オクタ−3,7−ジエニル−[1,1′;4′,1″]ターフェニル(1−b−5−2)を下記に示す合成スキームに従って得られた4′−エトキシ−2′,3′−ジフルオロ−ビフェニル−4−ボロン酸(21.0g)(T−28)と、4−ブロモベンズアルデヒド (14.0g)より、実施例1に示した方法と同様にして、白色粉末として(0.7g)得た。
実施例2で得られた化合物(T−16)(31.0g)をdryTHF(300ml)に溶解させ、−50℃まで冷却した後、n−BuLi(70ml)をゆっくりと滴下し、そのまま1時間撹拌した。その後、ホウ酸トリメチル(15.5g)のdryTHF(100ml)溶液をゆっくりと滴下し、室温まで昇温して5時間撹拌した。反応終了後、氷冷した塩酸水溶液に加え酢酸エチルにて抽出した。有機層を水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して淡茶色固体を得た。このものを再結晶(ヘプタン:トルエン=4:1)することにより(T−28)を白色粉末として(21.0g)得た。
3−クロロ−4−エトキシ−2−フルオロ−4′−(4−ヘキサ−1,5−ジエニル−シクロヘキシル)−ビフェニル(1−b−3−3)を実施例2に示した方法と同様にして、4−エトキシ−2−フルオロ−3−クロロフェニルボロン酸(68.7)、4−ブロモヨードベンゼン(84.9g)およびシクロヘキサンジオンモノエチレンケタール(T−17)(43.0g)より、白色粉末として(1.1g)得た。
4−アリルオキシ−2,3−ジフルオロ−4′−(4−ヘキサ−1,5−ジエニル−シクロヘキシル)−ビフェニル(1−b−3−7)を実施例2に示した方法と同様にして、4−アリルオキシ−2,3−ジフルオロフェニルボロン酸(67.1g)、4−ブロモヨードベンゼン(84.9g)およびシクロヘキサンジオンモノエチレンケタール(T−17)(45.7g)より、白色粉末として(1.7g)得た。
4−エトキシ−2,3−ジフルオロ−4′−(4−ヘプタ−1,5−ジエニル−シクロヘキシル)−ビフェニル(1−b−3−24)を実施例2に示した方法と同様にして、4−エトキシ−2,3−ジフルオロフェニルボロン酸(63.6g)、4−ブロモヨードベンゼン(84.9g)およびシクロヘキサンジオンモノエチレンケタール(T−17)(43.0g)より、白色粉末として(1.3g)得た。
4−エトキシ−2,3−ジフルオロ−4′−(4−ヘキサ−1,5−ジエニル−ビシクロヘキシル−4−イル)−ビフェニル(1−c−3−2)を実施例2に示した方法と同様にして、4−エトキシ−2,3−ジフルオロフェニルボロン酸(63.6g)、4−ブロモヨードベンゼン(84.9g)およびビシクロヘキシル−4,4′−ジオンモノエチレンケタール(78.4g)より、白色粉末として(0.12g)得た。。
4−エトキシ−2,3−ジフルオロ−4′−(4−オクタ−3,7−ジエニル−ビシクロヘキシル−4−イル)−ビフェニル(1−c−4−2)を実施例2に示した方法と同様にして、4−エトキシ−2,3−ジフルオロフェニルボロン酸(63.6g)、4−ブロモヨードベンゼン(84.9g)およびビシクロヘキシル−4,4′−ジオンモノエチレンケタール(78.4g)より、白色粉末として(0.21g)得た。
4″−エトキシ−2″,3″−ジフルオロ−4−(4−ヘキサ−1,5−ジエニル−シクロヘキシル)−[1,1′;4′,1″]ターフェニル(1−c−5−2)を実施例2に示した方法と同様にして得られた1−クロロ−4−(ヘキサ−1,5−ジエニル−シクロヘキシル)−ベンゼン(24.7g)と4′−エトキシ−2′,3′−ジフルオロ−ビフェニル−4−ボロン酸(19.3g)を実施例1に示した方法と同様にして、白色粉末として(0.24g)得た。
4″−エトキシ−2″,3″−ジフルオロ−4−(4−オクタ−3,7−ジエニル−ヘキサ−1,5−ジエニル−シクロヘキシル)−[1,1′;4′,1″]ターフェニル(1−c−6−2)を実施例2に示した方法と同様にして得られた1−クロロ−4−(ヘキサ−1,5−ジエニル−シクロヘキシル)−ベンゼン(24.7g)と4′−エトキシ−2′,3′−ジフルオロ−ビフェニル−4−ボロン酸(19.3g)を実施例1に示した方法と同様にして、白色粉末として(0.39g)得た。
1−エトキシ−2,3−ジフルオロ−4−(ヘキサ−1,5−ジエニル−シクロヘキシルメトキシ)−ベンゼン(1−a−1−7)を下記に示す合成スキームに従って合成した。
1時間真空乾燥したメチルトリフェニルホスホニウムブロミド(161.3g)に乾燥テトラヒドロフラン(THF)(800ml)を加え、−70℃まで冷却した。窒素雰囲気下カリウム−t−ブトキシド(80.8g)を少量ずつ分割して加え1時間撹拌した。その後シクロヘキサンジオンモノエチレンケタール(46.8g)のdryTHF溶液を−70℃でゆっくりと滴下し、室温まで昇温して4時間撹拌した。反応終了後トルエンにて抽出し、水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して淡黄色液体を得た。このものをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘプタン:酢酸エチル=20:1)にて精製することにより、(T−30)を無色液体として(38.8g)得た。
窒素置換したフラスコに水素化ホウ素ナトリウム(NaBH4)(11.5g)を加え、上記操作で得られた化合物(T−30)(38.8g)の乾燥テトラヒドロフラン(THF)(300ml)溶液を滴下した。次いで三フッ化ホウ素エチルエーテラート(BF3・OEt2)(1.25g)乾燥テトラヒドロフラン(THF)(50ml)溶液を滴下した。温度は25℃以下を保った。窒素雰囲気下25℃以下を保ちながら1時間撹拌した。その後反応液中に、水、2N-水酸化ナトリウム水溶液を加え、次いで30%過酸化水素水溶液をゆっくりと滴下した。この溶液をトルエンにて抽出し、水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して淡黄色液体を得た。このものをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘプタン:酢酸エチル=20:1) にて精製することにより、(T−31)を無色液体として(38.3g)得た。
上記操作で得られた化合物(T−31)(38.3g)をジクロロメタン(300ml)に溶解させ、窒素雰囲気下トリフェニルホスフィン(69.6g)およびテトラブロモメタン(34.5g)のジクロロメタン(100ml)溶液を滴下し1時間撹拌した。反応終了後トルエンにて抽出し、水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して淡黄色液体を得た。このものをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘプタン:酢酸エチル=20:1) にて精製することにより、(T−32)を無色液体として(58.7g)得た。
4−エトキシ−2,3−ジフルオロフェノール(38.2g)およびリン酸三カリウム(14.5g)を乾燥テトラヒドロフラン(THF)(300ml)に溶解させ、上記操作で得られた化合物(T−32)(58.7g)を氷冷下ゆっくりと滴下し、窒素雰囲気下5時間撹拌した。反応終了後トルエンにて抽出し、水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して淡黄色固体を得た。このものをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘプタン:酢酸エチル=20:1)、及び再結晶(ヘプタン)することにより、(T−33)を白色粉末として(58.0g)得た。
上記操作で得られた化合物(T−33)(58.0g)をギ酸 (56.0ml)、トルエン200mlに溶解させ、窒素雰囲気下6時間加熱還流した。反応終了後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を撹拌しながら少しずつ加え、トルエンにて抽出した。有機層を水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して無色液体(T−34)を(56.6g)得た。このものは精製せずに次の反応に用いた。
1時間真空乾燥したホスホニウム塩 (T−29)(81.9g)に乾燥テトラヒドロフラン(THF)(300ml)を加え、−70℃まで冷却した。窒素雰囲気下カリウム−t−ブトキシド(26.8g)を少量ずつ分割して加え1時間撹拌した。その後上記操作で得られた化合物(T−34)(56.6g)のdryTHF溶液を−70℃でゆっくりと滴下し、室温まで昇温して4時間撹拌した。反応終了後トルエンにて抽出し、水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して淡黄色固体を得た。このものをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘプタン:酢酸エチル=20:1)にて精製することにより、(T−35)を無色液体として(49.2g)得た。
上記操作で得られた化合物(T−35)(49.2g)をギ酸 (50.0ml)、トルエン200mlに溶解させ、窒素雰囲気下6時間加熱還流した。反応終了後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を撹拌しながら少しずつ加え、トルエンにて抽出した。有機層を水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して淡黄色液体を得た。このものをこのものをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘプタン:酢酸エチル=20:1)にて精製することにより、(T−36)を無色液体として(47.0g)得た。
1時間真空乾燥したホスホニウム塩 (T−13)(26.3g)に乾燥テトラヒドロフラン(THF)(200ml)を加え、−70℃まで冷却した。窒素雰囲気下カリウム−t−ブトキシド(7.17g)を少量ずつ分割して加え1時間撹拌した。その後、上記操作で得られた化合物(T−36)(15.9g)のdryTHF溶液を−70℃でゆっくりと滴下し、室温まで昇温して4時間撹拌した。反応終了後トルエンにて抽出し、水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して淡黄色固体を得た。このものをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘプタン:酢酸エチル=20:1) にて精製することにより、(T−37)を無色液体として(15.0g)得た。
上記操作で得られた化合物(T−37)(15.0g)に、炭酸カリウム (14.8g)、ジクロロメタン(200ml)を加え氷冷した後、メタクロロ過安息香酸(mCPBA)(14.8g)を加え、窒素雰囲気下室温にて14時間撹拌した。反応の進行が遅いため、途中でmCPBA(7.4g)を2回追加した。反応終了後、飽和チオ硫酸ナトリウム水溶液を加えジクロロメタンにて抽出した。有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して(T−38)を黄色油状物として(17.6g)得た。
上記操作で得られた化合物(T−38)(17.6g)に、トリフェニルホスフィンジブロミド(30.4g)、トルエン(200ml)を加え、窒素雰囲気下8時間加熱還流した。反応終了後、トルエンにて抽出し、水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して黒黄色油状物を得た。このものをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘプタン:トルエン=20:1)にて精製することにより、(T−39)を黄色固体として(13.0g)得た。
上記操作で得られた化合物(T−39)(13.0g)を酢酸(50ml)に溶解させ、亜鉛粉末(6.67g)を分割して少量ずつ加えた後、窒素雰囲気下室温で3時間撹拌した。反応終了後、不溶物をろ別し、ヘプタンにて抽出した。有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和塩化ナトリウム水溶液にて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮して黒茶色油状物を得た。このものをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘプタン:酢酸エチル=20:1)、及び再結晶(ヘプタン:エタノール=1:1)することにより、表題化合物(1−a−1−7)を白色粉末として(2.1g)得た。
4′−(4−エトキシ−2,3−ジフルオロ−フェノキシメチル)−4−オクタ−3,7−ジエニル−ビシクロヘキシル(1−a−2−7)を実施例12に示した方法と同様にして、4−エトキシ−2,3−ジフルオロフェニルボロン酸(45.6g)およびシクロヘキサンジオンモノエチレンケタール(46.8g)より、白色粉末として(1.0g)得た。
4′−(4−エトキシ−2,3−ジフルオロ−フェノキシメチル)−4−ヘキサ−1,5−ジエニル−ビシクロヘキシル(1−b−1−7)を実施例12に示した方法と同様にして、4−エトキシ−2,3−ジフルオロフェニルボロン酸(47.6g)およびビシクロヘキシル−4,4′−ジオンモノエチレンケタール(107.1g)より、白色粉末として(2.0g)得た。
4′−(4−アリルオキシ−2,3−ジフルオロ−フェノキシメチル)−4−ヘキサ−1,5−ジエニル−ビシクロヘキシル(1−b−1−12)を実施例12に示した方法と同様にして、4−アリルオキシ−2,3−ジフルオロフェニルボロン酸(49.6g)およびビシクロヘキシル−4,4′−ジオンモノエチレンケタール(63.0g)より、白色粉末として(1.3g)得た。
4′−(4−エトキシ−2,3−ジフルオロ−フェノキシメチル)−4−ヘプタ−1,5−ジエニル−ビシクロヘキシル(1−b−1−16)を実施例12に示した方法と同様にして、4−エトキシ−2,3−ジフルオロフェニルボロン酸(45.6g)およびビシクロヘキシル−4,4′−ジオンモノエチレンケタール(63.0g)より、白色粉末として(1.1g)得た。
4′−(4−エトキシ−2,3−ジフルオロ−フェノキシメチル)−4−ヘキサ−1,5−ジエニル−[1,1′;4′,1″]ターシクロヘキサン(1−c−1−7)を実施例12に示した方法と同様にして、4−エトキシ−2,3−ジフルオロフェニルボロン酸(83.6g)およびターシクロヘキシル−4,4″−ジオンモノエチレンケタール(63.0g)より、白色粉末として(2.1g)得た。
液晶性化合物と母液晶との割合がこの割合であっても、スメクチック相、または結晶が25℃で析出する場合には、液晶性化合物と母液晶との割合を10重量%:90重量%、5重量%:95重量%、1重量%:99重量%の順に変更をしていき、スメクチック相、または結晶が25℃で析出しなくなった組成で試料の物性値を測定し上記式にしたがって外挿値を求めて、これを液晶性化合物の物性値とする。
母液晶A:
4−(4−エトキシ−2,3−ジフルオロ−フェニル)−4′−プロピル−ビシクロヘキシル(s−1)を合成し、この化合物の15%と母液晶Aの85%とからなる組成物を調製し、[実施例1]と同様にして物性値を測定した。その結果、この化合物のΔnは0.114となり、本願実施例2(1−b−3−2)、実施例3(1−b−4−2)および実施例4(1−b−5−2)の化合物の方が大きなΔnを有することが分かった。
4−(4−エトキシ−2,3−ジフルオロ−フェニル)−4′−ビニル−ビシクロヘキシル(s−2)を合成し、この化合物の15%と母液晶Aの85%とからなる組成物を調製し、[実施例1]と同様にして物性値を測定した。その結果、この化合物のΔnは0.120となり、本願実施例2(1−b−3−2)、実施例3(1−b−4−2)および実施例4(1−b−5−2)の化合物の方が大きなΔnを有することが分かった。
4−[2−(4′−オクタ−3,7−ジエニル−ビシクロヘキシル−4−イル)−エチル−フェニル−ビフェニル(s−3)および(s−4)を合成し、この化合物の15%と組成物Aの85%とからなる組成物を調製し、物性値の測定を試みた。しかし、負の誘電率異方性値を示さないためか、物性値を測定することができなかった。よって、これらの化合物を用いても、負の誘電率異方性を有する液晶組成物は調製できないことが分かった。
4−(4−エトキシ−2,3−ジフルオロ−4′−ペンチル−ビフェニル(s−5)を合成し、この化合物の15%と母液晶Aの85%とからなる組成物を調製し、[実施例1]と同様にして物性値を測定した。その結果、この化合物の弾性定数比(K33/K11)は1.150、ネマチック相の上限温度(NI)は8.6℃であり、本願実施例1(1−a−3−2)の化合物の方がいずれも大きな値(K33/K11=1.350、NI=25.3℃)を有することが分かった。
4−エトキシ−2,3−ジフルオロ−4″−ペンチル−[1,1‘;4’1“]ターフェニル(s−6)を合成し、この化合物の15%と母液晶Aの85%とからなる組成物を調製し、[実施例1]と同様にして物性値を測定した。その結果、この化合物の弾性定数比(K33/K11)は1.405となり、本願実施例2(1−b−3−2)の化合物の値(1.883)および実施例4(1−b−5−2)の化合物の方が大きな値(1.515)有することが分かった。
測定はM. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995) に記載された方法に従った。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が20μmのVA素子に試料を入れた。この素子に30ボルトから50ボルトの範囲で1ボルト毎に段階的に印加した。0.2秒の無印加のあと、ただ1つの矩形波(矩形パルス;0.2秒)と無印加(2秒)の条件で印加を繰り返した。この印加によって発生した過渡電流(transient current)のピーク電流(peak current)とピーク時間(peak time)を測定した。これらの測定値とM. Imaiらの論文、40頁の計算式(8)とから回転粘度の値を得た。この計算に必要な誘電率異方性は、下記の誘電率異方性で測定した値を用いた。
よく洗浄したガラス基板にオクタデシルトリエトキシシラン(0.16mL)のエタノール(20mL)溶液を塗布した。ガラス基板をスピンナーで回転させたあと、150℃で1時間加熱した。2枚のガラス基板から、間隔(セルギャップ)が20μmであるVA素子を組み立てた。
同様の方法で、ガラス基板にポリイミドの配向膜を調製した。得られたガラス基板の配向膜にラビング処理をした後、2枚のガラス基板の間隔が9μmであり、ツイスト角が80度であるTN素子を組み立てた。
得られたVA素子に試料(液晶性組成物、または液晶化合物と母液晶との混合物)を入れ、0.5V(1kHz、サイン波)を印加して、液晶分子の長軸方向における誘電率(ε‖)を測定した。
また、得られたTN素子に試料(液晶性組成物、または液晶化合物と母液晶との混合物)を入れ、0.5V(1kHz、サイン波)を印加して、液晶分子の短軸方向における誘電率(ε⊥)を測定した。
誘電率異方性の値は、Δε=ε‖−ε⊥の式から計算した。
この値が負である組成物が、負の誘電率異方性を有する組成物である。
2枚のガラス基板の間隔(ギャップ)が約9μmであり、ホメオトロピック配向に処理したノーマリーブラックモード(normally black mode)の液晶表示素子に試料を入れた。この素子に周波数が32Hzである矩形波を印加した。矩形波の電圧を上昇させ、素子を通過する光の透過率10%になったときの電圧の値を測定した。
V2V2−BB(2F,3F)−O2 (1−a−3−2) 15%
3−HH−4 12%
3−HH−V 12%
3−HB(2F,3F)−O2 11%
5−HB(2F,3F)−O2 11%
2−HBB(2F,3F)−O2 12%
3−HBB(2F,3F)−O2 12%
5−HBB(2F,3F)−O2 15%
NI=75.4℃;Δn=0.116;η=27.1mPa・s;Δε=−4.1.
V2V−HBB(2F,3F)−O1V (1−b−3−7) 5%
1V2V−HBB(2F,3F)−O2 (1−b−3−24) 5%
V2V2−BBB(2F,3F)−O2 (1−b−5−2) 5%
3−HH−V 15%
3−HH−V1 7%
V−HHB−1 5%
3−H2B(2F,3F)−O2 19%
5−H2B(2F,3F)−O2 19%
3−HBB(2F,3Cl)−O2 10%
5−HBB(2F,3Cl)−O2 10%
V2V2−BB(2F,3F)−O2 (1−a−3−2) 10%
V2V−H1OB(2F,3F)−O2 (1−a−1−7) 10%
V2V−HBB(2F,3F)−O2 (1−b−3−2) 5%
V2V−HBB(2F,3Cl)−O2 (1−b−3−3) 5%
3−HH−4 10%
3−HB−O2 20%
5−HB(2F,3F)−O2 10%
2−HHB(2F,3F)−1 5%
3−HHB(2F,3F)−O2 15%
5−HHB(2F,3F)−O2 10%
V2V2−BB(2F,3F)−O2 (1−a−3−2) 15%
V2V−HH1OB(2F,3F)−O1V (1−b−1−12) 10%
1V2V−HH1OB(2F,3F)−O2 (1−b−1−16) 10%
V2V−HH1OB(2F,3F)−O2 (1−b−1−7) 5%
V2V−HHBB(2F,3F)−O2 (1−c−4−2) 5%
3−HH−V 15%
2−H2H−3 5%
V2−BB−1 5%
3−HHB−1 5%
V2−HHB−1 5%
3−HBB−2 5%
2−BB(3F)B−3 5%
1−BB(3F)B−2V 5%
5−HBB(3F)B−2 5%
V2V2−BB(2F,3F)−O2 (1−a−3−2) 15%
V2V−H1OB(2F,3F)−O2 (1−a−1−7) 15%
V2V−HBB(2F,3F)−O1V (1−b−3−7) 10%
V2V−HHBB(2F,3F)−O2 (1−c−4−2) 5%
V2V−HBBB(2F,3F)−O2 (1−c−5−2) 5%
V2V−HHH1OB(2F,3F)−O2 (1−c−1−7) 5%
3−HH−5 9%
3−HH−V 10%
3−HH−O1 5%
3−HHB−O1 5%
2−BBB(2F)−3 5%
3−HHEH−3 3%
3−HHEH−5 3%
3−HHEBH−3 5%
V2V2−BB(2F,3F)−O2 (1−a−3−2) 15%
3−HH−V 15%
3−HHB−1 5%
V−HHB−1 10%
V2−BB(3F)B−1 5%
5−HBB(3F)B−2 5%
3−HHEBH−3 5%
3−HB(2F,3F)−O2 10%
3−H2B(2F,3F)−O2 10%
3−HHB(2F,3F)−O2 5%
3−HH2B(2F,3F)−O2 5%
2−HBB(2F,3F)−O2 5%
2−BB(2F,3F)B−3 5%
上記組成物100部に光学活性化合物(Op−05)を0.25部添加したときのピッチは61.0μmであった。
V2V−H1OB(2F,3F)−O2 (1−a−1−7) 10%
1V2V−HBB(2F,3F)−O2 (1−b−3−24) 10%
V2V2−BBB(2F,3F)−O2 (1−b−5−2) 5%
V2V−HBB(2F,3F)−O2 (1−b−3−2) 10%
2−HH−5 5%
3−HH−V 10%
3−HH−V1 5%
3−HHB−1 10%
2−BB(3F)B−3 5%
5−HBB(3F)B−2 5%
3−HB(2F,3Cl)−O2 10%
5−HB(2F,3Cl)−O2 5%
3−HHB(2F,3Cl)−O2 5%
3−HBB(2F,3Cl)−O2 5%
V2V2−BB(2F,3F)−O2 (1−a−3−2) 12%
V2V−H1OB(2F,3F)−O2 (1−a−1−7) 10%
V2V−HH1OB(2F,3F)−O1V (1−b−1−12) 5%
1V2V−HH1OB(2F,3F)−O2 (1−b−1−16) 5%
V2V−HBB(2F,3F)−O2 (1−b−3−2) 5%
3−HBB−2 10%
2−BBB(2F)−3 5%
2−BB(3F)B−3 5%
5−HBB(3F)B−2 5%
3−HHEBH−3 7%
3−HHEBH−5 5%
3−HB(2Cl,3F)−O2 7%
5−HB(2Cl,3F)−O2 7%
3−HHB(2Cl,3F)−O2 5%
3−HBB(2Cl,3F)−O2 7%
V2V2−BB(2F,3F)−O2 (1−a−3−2) 10%
V2V−H1OB(2F,3F)−O2 (1−a−1−7) 10%
V2V−HBB(2F,3F)−O1V (1−b−3−7) 5%
V2V−HH1OB(2F,3F)−O1V (1−b−1−12) 5%
5−HH−V 15%
5−HBB(3F)B−2 5%
3−HHEBH−3 5%
3−H2B(2F,3F)−O2 10%
3−HB(2F,3Cl)−O2 10%
3−HB(2Cl,3F)−O2 10%
3−HHB(2F,3Cl)−O2 5%
3−HHB(2F,3F)−O2 5%
5−HBB(2F,3F)−O2 5%
Claims (24)
- 式(1)で表される化合物。
[式中、R1は水素、炭素数1〜5のアルキル、または炭素数2〜5のアルケニルであり;
環A1、環A2および環A3は独立して、1,4−シクロヘキシレンまたは1,4−フェニレンであり、これらの環において任意の−CH2−は、−O−により置き換えられていてもよく;
Z1、Z2およびZ3は独立して、単結合、−CH2CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2O−、または−OCH2−であり;
Z3が単結合である場合は、環A1、環A2および環A3のうち少なくとも1つは、1,4−フェニレンであり;
L1およびL2は独立して、フッ素または塩素であり;
X1は炭素数1〜10のアルキル、炭素数1〜10のアルコキシ、炭素数2〜10のアルケニルまたは炭素数2〜10のアルケニルオキシであり;
m、nは独立に0または1であり、pは0、1または2である。] - 環A1、環A2および環A3が独立して、1,4−シクロヘキシレンまたは1,4−フェニレンであり、これらの環において任意の−CH2−は、−O−により置き換えられていてもよく、環A1、環A2および環A3のうち少なくとも1つは1,4−フェニレンであり;
Z1、Z2およびZ3がいずれも単結合である、請求項1に記載の化合物。 - L1およびL2がいずれもフッ素である、請求項1または2に記載の化合物。
- L1およびL2の一方が塩素であり、他方がフッ素である、請求項1または2に記載の化合物。
- Z1、Z2およびZ3がいずれも単結合である、請求項5に記載の化合物。
- L1およびL2がいずれもフッ素である、請求項5または6に記載の化合物。
- L1およびL2の一方が塩素であり、他方がフッ素である、請求項5または6に記載の化合物。
- 請求項1〜16のいずれか1項に記載の化合物を少なくとも1種類含有することを特徴とする、2成分以上からなる液晶組成物。
- 請求項1〜16のいずれか1項に記載される化合物群から選択される少なくとも1つの化合物からなる第一成分、および式(2)、(3)および(4)で表される化合物群から選択される少なくとも1つの化合物からなる第二成分とを含有する誘電率異方性が負である液晶組成物。
[式中、R2およびR3は独立して、炭素数1〜10のアルキルであり、アルキルにおいて、相隣接しない−CH2−は−O−で置き換えられていてもよく、相隣接しない−(CH2)2−は−CH=CH−で置き換えられていてもよく、水素はフッ素で置き換えられていてもよく;
環B、環D、環Eおよび環Fは独立して、トランス−1,4−シクロへキシレン、または環上の1つの水素がハロゲンで置き換えられていてもよい1,4−フェニレンであるが、これら6員環中の−(CH2)−は−O−で置き換えられていてもよく、また−CH=は−N=で置き換えられていてもよく;
Z4、Z5およびZ6は独立して、単結合、−CH2−CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、または−CH2O−である。] - 式(5)、(6)、(7)および(8)で表される化合物群から選択される少なくとも1つの化合物からなる第三成分を含有する請求項17または18に記載の誘電率異方性値が負である液晶組成物。
[式中、R4およびR5は独立して、水素、炭素数1〜10のアルキル、または炭素数2〜10のアルケニルであり、アルキルにおいて、相隣接しない−CH2−は−O−で置き換えられていてもよく、水素はフッ素で置き換えられていてもよく;
環J、環Kおよび環Mは独立して、トランス−1,4−シクロへキシレン、または環上の1つまたは2つの水素がハロゲンで置き換えられていてもよい1,4−フェニレンであり、これら6員環中の−(CH2)−は−O−で置き換えられていてもよく、また−CH=は−N=で置き換えられていてもよく;
Z7、Z8およびZ9は独立して、単結合、−CH2CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−OCF2−、−CF2O−、−OCF2CH2CH2−、−CH2CH2CF2O−、−COO−、−OCO−、−OCH2−、または−CH2O−であり;
L3、L4、L5およびL6は独立して、フッ素または塩素であり;
q、rおよびsは、独立して0、1、または2であるが、q+r+sは1、2または3であり、tは0、1または2である。] - 液晶組成物の全重量に基づいて、第一成分の含有割合が5〜80重量%であり、第二成分の含有割合が10〜80重量%であり、第三成分の含有割合が10〜80重量%であり、誘電率異方性値が負である請求項19または20に記載の液晶組成物。
- 少なくとも1つの光学活性化合物をさらに含有し、誘電率異方性値が負である請求項17〜21のいずれか1項に記載の液晶組成物。
- 少なくとも1つの酸化防止剤および/または紫外線吸収剤を含み、誘電率異方性値が負である請求項17〜22のいずれか1項に記載の液晶組成物。
- 請求項17〜23のいずれか1項に記載の液晶組成物を含有する液晶表示素子。
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