JP2008522958A - クロマン誘導体類、それらの調製方法、およびそれらの使用 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はクロマン誘導体類、それらの調製方法、および液晶媒体中の成分としてそれらを使用することに関する。加えて、本発明は、本発明の液晶媒体を具備する液晶および電気光学的ディスプレイに関する。
本発明の液晶化合物は液晶媒体の成分として使用でき、特に、捩れセル、ゲスト/ホスト効果、整列相DAPの変形またはECB(Electrically Controlled Birefringence)の効果、IPS(In−Plane Switching)効果または動的散乱効果の原理に基づくディスプレイである。
ベンゾ−融合酸素複素環式化合物は、液晶および電気光学的ディスプレイ素子において使用できる液晶混合物の成分として適する。
よって、以下の式のジヒドロベンゾフランおよびクロマン誘導体類が、液晶混合物の成分として、特許文献1(特開平06−256337公報)に記載されている。
以下の式のクロマン誘導体類が、液晶混合物の成分として、特許文献2(特開平06−256339公報)に記載されている。
加えて、上記の公報には、ベンゾフランおよびクロマン誘導体類も調製方法も開示されている。
特開平06−256337公報
特開平06−256339公報
特に、TN、STN、IPS、TFTおよびVAディスプレイ向けの液晶媒体の成分として適する、新規で安定な液晶またはメソゲン化合物を見出すことを本発明の目的とする。
加えて、本発明の目的は、置換基に依存して正または負の高い誘電異方性Δεを有する液晶化合物を提供することである。加えて、本発明の化合物は、熱的、化学的および光化学的に安定でなければならない。さらには、本発明の化合物は、可能な限り広範囲のネマチック相と、特に低温においてネマチック基礎混合物と高い混和性とを有していなければならない。
驚くべきことに、本発明のクロマン誘導体類は、液晶媒体の成分として極めて適していることが見出された。本発明のクロマン誘導体類は、安定で、特にTFTまたはSTNディスプレイに適する液晶媒体を得るために使用できる。本発明の化合物は、熱およびUVの両者に対して安定である。また、本発明の化合物は、高い誘電異方性Δεによっても特徴付けられ、このため、使用の際には低い閾電圧が不可欠である。加えて、本発明の化合物は、広いネマチック相の範囲と高い電圧保持率を有する。また、本発明の化合物の優れた溶解性も利点であり、このため、極性液晶混合物の低温安定性を増加させるのに、特に適する。
環員および/または末端基を適切に選択することにより、本発明の液晶の物理的特性を広範囲に変化させることができる。
加えて、クロマン単位は従来の6員の単環および二環の間の長さのため、本発明の誘導体は正の弾性特性によって特徴付けられる。
光学異方性の値が非常に小さい液晶媒体は、反射型および透過型の用途、すなわち、支持するバックライトが無いかそれだけを具備しているそれぞれのLCDの用途において、特に重要である。
本発明のクロマン誘導体類が供給されることにより、各種の用途分野の観点から、液晶混合物の調製に適する液晶材料の範囲が非常に一般的に大幅に広がる。
本発明のクロマン誘導体類は、広範囲の用途を有する。置換基の選択に依存して、これらの化合物は、液晶媒体を主に構成する基礎材料となり得る。しかしながら、他種の化合物からなる液晶基礎材料を本発明の化合物に添加することも可能で、例えば、この型の誘電体の誘電および/または光学異方性を修正したり、および/またはその閾電圧および/またはその粘度を最適化する。
純粋な状態で、本発明のクロマン誘導体類は無色であり、電気光学的な使用にとって好ましい温度範囲において、液晶中間相を形成する。本発明のクロマン誘導体類は、光に対して化学的、熱的に安定である。
よって、本発明は、一般式(I)〜(VI)のクロマン誘導体類に関する。
式中、R1は、H、ハロゲン(F、Cl、Br、I)、または直鎖または枝分かれ状でキラルでもよい1〜15個の炭素原子を有するアルキル基または2〜15個の炭素原子を有するアルケニル基を表し、これらの基は置換されていないか、CNまたはCF3で1置換されているかまたはハロゲンで少なくとも1置換されており、ただし、加えて、1個以上のCH2基は、それぞれ互いに独立に、ヘテロ原子が互いに直接結合しないようにして、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−、−CH=CH−、−CH=CF−、−CF=CH−、−CF=CF−、−C≡C−または
R2は、H、F、Cl、NCS、CN、SF5、1〜15個の炭素原子を有するアルキルまたはアルコキシ基、2〜15個の炭素原子を有するアルケニルまたはアルケニルオキシ基、1個以上のフッ素原子で置換された1〜15個の炭素原子を有するアルキルまたはアルコキシ基、または1個以上のフッ素原子で置換された2〜15個の炭素原子を有するアルケニルまたはアルケニルオキシ基を表し、
A1、A2は、それぞれ互いに独立に、同一であるか異なっており、
a)トランス−1,4−シクロヘキシレン、ただし、加えて、1個以上の隣接していないCH2基は−O−および/または−S−で置き換えられていてもよく、
b)1,4−フェニレン、ただし、1または2個のCH基はNで置き換えられていてもよく、および、ただし、加えて、1個以上のH原子はFで置き換えられていてもよく、
c)1,4−ビシクロ(2,2,2)オクチレン、ピペリジン−1,4−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイルおよび1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルの群からの基、または
d)1,4−シクロヘキセニレンを表し、
Z1、Z2は、それぞれ互いに独立に、同一であるか異なっており、−O−、−CH2O−、−OCH2−、−CO−O−、−O−CO−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2CF2−、−CH2CF2−、−CF2CH2−、−CH2CF2O−、−OCF2CH2−、−CH2CH2−、−CH=CH−、−CH=CF−、−CF=CH−、−CF=CF−、−CF=CF−CO−O−、−O−CO−CF=CF−、−C≡C−または単結合を表し、
L1、L2、L3は、それぞれ互いに独立に、同一であるか異なっており、H、F、Cl、NCS、CN、SF5、1個以上のフッ素原子で置換された1〜15個の炭素原子を有するアルキルまたはアルコキシ基、または1個以上のフッ素原子で置換された2〜15個の炭素原子を有するアルケニルまたはアルケニルオキシ基を表し、好ましくは、H、F、ClまたはCN、および特に好ましくは、HまたはFであり、
mは、0、1、2、3または4を表し、好ましくは、0、1、2または3、および特に好ましくは、0、1または2であり、および
nは、1、2、3または4を表し、好ましくは、1、2または3、および特に好ましくは、1または2であり、
しかし、mおよびnの和は、1、2、3または4、好ましくは、1、2または3、および特に好ましくは、1または2の条件である。
L1、L2、L3およびL4は、それぞれ互いに独立に、同一であるか異なっており、H、F、Cl、NCS、CN、SF5、1個以上のフッ素原子で置換された1〜15個の炭素原子を有するアルキルまたはアルコキシ基、または1個以上のフッ素原子で置換された2〜15個の炭素原子を有するアルケニルまたはアルケニルオキシ基を表し、好ましくは、H、F、ClまたはCN、および特に好ましくは、HまたはFであり、ただし
L2およびL3の2つの基の一方は、加えてまた、該式(I)の関係でR2の意味を採用してもよく、および
また、L2およびL3は、共に以下を表してもよく、
しかし、L5およびL6が、それぞれ互いに独立に、同一であるか異なって、H、F、ClまたはCNを表す場合、mは1、2、3または4、好ましくは、1、2または3、および特に好ましくは、1または2であり、および該2つの基の一方が−(Z2−A2−)nR2を表す場合、mおよびnは、それぞれ互いに独立に、同一であるか異なって、0、1、2、3または4であり、ただし、mおよびnの和は、1、2、3または4、好ましくは、1、2または3の条件である。
一般式(I)および(II)のクロマン誘導体類が好ましい。
さらに、本発明は、液晶媒体中の成分として、式(I)および(II)のクロマン誘導体類および式(III)〜(VI)のクロマン誘導体類の使用に関する。
同様に、本発明は、式(I)〜(VI)のクロマンおよび/またはクロマン誘導体の少なくとも1種類を含む少なくとも2種類の液晶成分を有する液晶媒体に関する。
また、本発明は液晶ディスプレイ素子にも関し、特に、本発明の液晶媒体を誘電体として具備する電気光学的ディスプレイ素子に関する。
好ましい実施形態においては、本発明の式(I)〜(VI)の化合物は負のΔεを有する。Δεが負のため、これらの化合物は、VAディスプレイでの使用に特に適する。
よって、また、本発明は、負のΔεを有する式(I)〜(VI)のクロマンおよび/またはクロマン誘導体の少なくとも1種類を含む誘電体を具備するVA−TFTディスプレイに、特に関する。
さらに好ましい実施形態においては、本発明の式(I)〜(VI)の化合物は正のΔεを有する。Δεが正のため、これらの化合物は、高極性混合物での使用に特に適する。
よって、また、本発明は、正のΔεを有する式(I)〜(VI)のクロマンおよび/またはクロマン誘導体の少なくとも1種類を含む誘電体を具備する低い閾電圧のTFTディスプレイ(いわゆる、「低VthTFTディスプレイ」)およびIPSディスプレイ(いわゆる、「in−plane switching ディスプレイ」)に、特に関する。
Δεが正であることに加え、本発明の式(I)〜(VI)の化合物は、さらにまた、低い複屈折率Δnを有し、これらの化合物は、反射型および透過型の液晶ディスプレイ素子および低い複屈折率Δnを有する他の液晶媒体、いわゆる「低Δnモードディスプレイ」での使用に特に適し、例えば、反射型および透過型TNディスプレイなどである。
よって、また、本発明は、正のΔεを有する式(I)〜(VI)のクロマンおよび/またはクロマン誘導体の少なくとも1種類を含む誘電体を具備する反射型および透過型TNディスプレイに、特に関する。
加えて、正のΔεを有する式(I)〜(VI)のクロマンおよび/またはクロマン誘導体は、制御メディアが等方相または光学的に等方相となる温度において動作されるディスプレイ中の極性高温透明化剤として使用される。そのようなディスプレイは、例えば、独国特許出願公開第10217273号公報、独国特許出願公開第10253325号公報、独国特許出願公開第10253606号公報および独国特許出願公開第10313979号公報に記載されている。
式(I)〜(VI)の意味は、式(I)〜(VI)の化合物に関する化学的構成要素の任意の同位体を含む。鏡像異性的に純粋であるか濃縮されている場合、式(I)〜(VI)の化合物はキラルドーパントとしても適しており、一般にキラルな中間相を実現できる。
以上および以下において、R1、R2、A1、A2、Z1、Z2、L1、L2、L3、L4、L5、L6、mおよびnは、他に特に明記しない限り、示された意味を有する。A1およびZ1さらにはA2およびZ2の基が1度より多く出現する場合は、それらは、それぞれ互いに独立に同一または異なる意味を採用できる。
簡単のために、以下、Cycは1,4−シクロヘキシレン基を表し、Cheは1,4−シクロヘキセニレン基を表し、Dioは1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基を表し、Thpはテトラヒドロピラン−2,5−ジイル基を表し、Ditは1,3−ジチアン−2,5−ジイル基を表し、Pheは1,4−フェニレン基を表し、Pydはピリジン−2,5−ジイル基を表し、Pyrはピリミジン−2,5−ジイル基を表し、Bcoはビシクロ(2,2,2)オクチレン基を表し、Decはデカヒドロナフタレン基を表し、ただし、Cycおよび/またはPheは置換されていなくとも、−CH3、−Cl、−Fおよび/または−CNで1置換されていても、多置換されていても構わない。
R1がH、1〜10個の炭素原子を有する直鎖のアルキルまたはアルコキシ基、または2〜10個の炭素原子を有する直鎖のアルケニルまたはアルケニルオキシ基を表す式(I)〜(VI)の化合物が好ましい。
R1がハロゲンの場合は、好ましくはFまたはClを表し、特に好ましくはFである。
R2がF、Cl、CN、SF5、CF3、OCF3またはOCHF2を表す式(I)〜(VI)の化合物が好ましく、特に好ましくは、F、CN、CF3またはOCF3、特にFである。
A1およびA2は、好ましくは、Phe、Cyc、Che、Pyd、PyrまたはDioを表し、特に好ましくはPheまたはCycである。さらに、Dio、Dit、Pyd、PyrまたはBcoの基を1つ以下含む式(I)〜(VI)の化合物が好ましい。
Pheは、好ましくは、以下の通りである。
L1、L2、L3、L4、L5およびL6は、好ましくは、HまたはFを表す。
一般式(I)の好ましいクロマン誘導体類は、以下の式(Ia)〜(Id)によって表される。
ここで、一般式(Ia)および(Ib)のクロマン誘導体類が、特に好ましい。
一般式(Ia)の好ましいクロマン誘導体類、以下の式(Ia1)〜(Ia6)によって表される。
ここで、一般式(Ia1)〜(Ia5)のクロマン誘導体類、すなわち、mが0または1の一般式(Ia)のクロマン誘導体類が、特に好ましい。
さらに、L3がHで、L1およびL2が、それぞれ互いに独立に、同一か異なって、HまたはFを表す一般式(Ia1)〜(Ia6)のクロマン誘導体類が好ましく、L1およびL2がFと、L1がHでL2がFと、L1およびL2がHとが特に好ましい。
補助式(Ia1)の特に好ましい化合物は、補助式(Ia1a)の化合物である。
補助式(Ia2)の特に好ましい化合物は、補助式(Ia2a)〜(Ia2c)の化合物である。
補助式(Ia3)の特に好ましい化合物は、補助式(Ia3a)の化合物である。
補助式(Ia4)の特に好ましい化合物は、補助式(Ia4a)〜(Ia4c)の化合物である。
補助式(Ia5)の特に好ましい化合物は、補助式(Ia5a)〜(Ia5i)の化合物で、特には、補助式(Ia5a)〜(Ia5c)ある。
一般式(Ib)の好ましいクロマン誘導体類は、以下の式(Ib1)〜(Ib6)である。
一般式(Ib1)、(Ib2)および(Ib4)のクロマン誘導体類、すなわち、mが0または1で、mおよびnの和が1または2である一般式(Ib)のクロマン誘導体類が特に好ましい。
さらに、L3がHで、L1およびL2が、それぞれ互いに独立に、同一であるか異なってHまたはFを表す一般式(Ib1)〜(Ib6)のクロマン誘導体類が好ましく、特に好ましくは、L1およびL2の基の少なくとも一方がFを表す。特に、L1およびL2がFである。
補助式(Ib1)の特に好ましい化合物は、補助式(Ib1a)〜(Ib1c)の化合物である。
式中、R1およびR2は、式(I)の関係で示された意味を有し、L1およびL2は、それぞれ互いに独立に、同一または異なってHまたはFを表し、特に好ましくは、L1およびL2の基の少なくとも一方がFを表し、特に両方の基である。
補助式(Ib2)の特に好ましい化合物は、補助式(Ib2a)〜(Ib2c)の化合物である。
補助式(Ib4)の特に好ましい化合物は、補助式(Ib4a)および(Ib4b)の化合物である。
式中、R1およびR2は、式(I)の関係で示された意味を有し、L1およびL2は、それぞれ互いに独立に、同一または異なってHまたはFを表し、特に好ましくは、L1およびL2の基の少なくとも一方がFを表し、特に両方の基である。
一般式(II)の好ましいクロマン誘導体類は、以下の式(IIa)〜(IId)である。
ここで、一般式(IIa)および(IIb)のクロマン誘導体類が特に好ましい。
一般式(IIa)の好ましいクロマン誘導体類は、以下の式(IIa1)〜(IIa3)である。
補助式(IIa1)の特に好ましい化合物は、補助式(IIa1a)および(IIa1b)の化合物である。
一般式(IIb)の好ましいクロマン誘導体類は、以下の式(IIb1)〜(IIb3)である。
補助式(IIb1)の特に好ましい化合物は、補助式(IIb1a)および(IIb1b)の化合物である。
一般式(IIa1)〜(IIa3)のクロマン誘導体類は、好ましくは、以下の構造を有する。
一般式(IIb1)〜(IIb3)のクロマン誘導体類は、好ましくは、以下の構造を有する。
一般式(IIc)の好ましいクロマン誘導体は、以下の式(IIc1)で表される。
一般式(IId)の好ましいクロマン誘導体は、以下の式(IId1)で表される。
式(II)、(IIa)〜(IId)およびそれらの補助式の化合物は、補助式aおよびbのメソゲン基R1(−A1−Z1)m−中に1つの環を有している化合物を含む。
R1−A1− a
R1−A1−Z1− b
補助式c〜fのメソゲン基R1(−A1−Z1)m−中に2つ環を有している化合物を含む。
R1−A1−Z1− b
補助式c〜fのメソゲン基R1(−A1−Z1)m−中に2つ環を有している化合物を含む。
R1−A1−A1− c
R1−A1−A1−Z1− d
R1−A1−Z1−A1− e
R1−A1−Z1−A1−Z1− f
補助式g〜oのメソゲン基R1(−A1−Z1)m−中に3つ環を有している化合物を含む。
R1−A1−A1−Z1− d
R1−A1−Z1−A1− e
R1−A1−Z1−A1−Z1− f
補助式g〜oのメソゲン基R1(−A1−Z1)m−中に3つ環を有している化合物を含む。
R1−A1−A1−A1− g
R1−A1−Z1−A1−A1− h
R1−A1−A1−Z1−A1− i
R1−A1−A1−A1−Z1− j
R1−A1−Z1−A1−Z1−A1− k
R1−A1−Z1−A1−A1−Z1− m
R1−A1−A1−Z1−A1−Z1− n
R1−A1−Z1−A1−Z1−A1−Z1− o
これらの中でも、補助式a、b、c、d、e、g、hおよびiの化合物が特に好ましい。
R1−A1−Z1−A1−A1− h
R1−A1−A1−Z1−A1− i
R1−A1−A1−A1−Z1− j
R1−A1−Z1−A1−Z1−A1− k
R1−A1−Z1−A1−A1−Z1− m
R1−A1−A1−Z1−A1−Z1− n
R1−A1−Z1−A1−Z1−A1−Z1− o
これらの中でも、補助式a、b、c、d、e、g、hおよびiの化合物が特に好ましい。
補助式aの好ましい化合物は、補助式aa〜adの化合物を含む。
以上の好ましい式において、A1は、好ましくは、1〜7個の炭素原子を有する直鎖のアルキルまたはアルコキシ基、または2〜7個の炭素原子を有する直鎖のアルケニルまたはアルケニルオキシ基であり、特に好ましくは、1〜7個の炭素原子を有する直鎖のアルキル基、または2〜7個の炭素原子を有する直鎖のアルケニル基である。
以上の好ましい式において、Z1は、好ましくは、−CH2CH2−、−C≡C−、−CF2CF2−、−COO−、−OCO−、−CF2O−または−OCF2−を表す。
以上および以下の式中でR1またはR2がアルキル基を表す場合、これは直鎖状または分岐状のいずれでも構わない。好ましくは、直鎖状で、1、2、3、4、5、6または7個の炭素原子を有しており、従って、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシルまたはヘプチル、さらには、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシルまたはペンタデシルを表す。
R1またはR2が、1つのCH2基が−O−で置き換えられたアルキル基を表す場合、これは直鎖状または分岐状のいずれでも構わない。好ましくは、直鎖状で、1〜10個の炭素原子を有する。特に好ましくは、このアルキル基中の最初のCH2基が−O−で置き換えられており、R1基はアルコキシの意味を有しており、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ぺンチルオキシ、ヘキシルロキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシまたはノニルオキシを表す。
さらに、他の位置のCH2基も−O−で置き換えられていてもよく、R1基は、好ましくは、直鎖の2−オキサプロピル(即ちメトキシメチル)、2−(即ちエトキシメチル)または3−オキサブチル(即ち2−メトキシエチル)、2−、3−または4−オキサペンチル、2−、3−、4−または5−オキサヘキシル、2−、3−、4−、5−または6−オキサヘプチル、2−、3−、4−、5−、6−または7−オキサオクチル、2−、3−、4−、5−、6−、7−または8−オキサノニル、または2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−または9−オキサデシルを表す。
R1またはR2が、1つのCH2基が−CH=CH−で置き換えられたアルキル基を表す場合、これは直鎖状または分岐状のいずれでも構わない。好ましくは、直鎖状で、2〜10個の炭素原子を有する。従って、ビニル、プロパ−1−又は−2−エニル、ブタ−1−、−2−又は−3−エニル、ペンタ−1−、−2−、−3−又は−4−エニル、ヘキサ−1−、−2−、−3−、−4−又は−5−エニル、ヘプタ−1−、−2−、−3−、−4−、−5−又は−6−エニル、オクタ−1−、−2−、−3−、−4−、−5−、−6−又は−7−エニル、ノナ−1−、−2−、−3−、−4−、−5−、−6−、−7−又は−8−エニル、または、デカ−1−、−2−、−3−、−4−、−5−、−6−、−7−、−8−又は−9−エニルを表す。
好ましいアルケニル基は、C2−C7−1E−アルケニル、C4−C7−3E−アルケニル、C5−C7−4−アルケニル、C6−C7−5−アルケニルおよびC7−6−アルケニルを表し、特に好ましくは、C2−C7−1E−アルケニル、C4−C7−3E−アルケニルおよびC5−C7−4−アルケニルである。
特に好ましいアルケニル基の例は、ビニル、1E−プロペニル、1E−ブテニル、1E−ペンテニル、1E−ヘキセニル、1E−ヘプテニル、3−ブテニル、3E−ペンテニル、3E−ヘキセニル、3E−ヘプテニル、4−ペンテニル、4Z−ヘキセニル、4E−ヘキセニル、4Z−ヘプテニル、5−ヘキセニルおよび6−ヘプテニルである。炭素原子の数が5個以下の基が、特に好ましい。
R1が、1個のCH2基が−O−基で置き換えられており、1個が−CO−で置き換えられているアルキル基の場合、これらは隣接していることが好ましい。よって、これらの基は、アクリルオキシ基−CO−O−またはオキシカルボニル基−O−CO−を含む。これらの基は好ましくは直鎖で、2〜6個の炭素原子を有する。
従って、それらは、特に、アセトキシ、プロピオニルオキシ、ブチリルオキシ、ペンタノイルオキシ、ヘキサノイルオキシ、アセトキシメチル、プロピオニルオキシメチル、ブチリルオキシメチル、ペンタノイルオキシメチル、2−アセトキシエチル、2−プロピオニルオキシエチル、2−ブチリルオキシエチル、3−アセトキシプロピル、3−プロピオニルオキシプロピル、4−アセトキシブチル、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロポキシカルボニル、ブトキシカルボニル、ペントキシカルボニル、メトキシカルボニルメチル、エトキシカルボニルメチル、プロポキシカルボニルメチル、ブトキシカルボニルメチル、2−(メトキシカルボニル)エチル、2−(エトキシカルボニル)エチル、2−(プロポキシカルボニル)エチル、3−(メトキシカルボニル)プロピル、3−(エトキシカルボニル)プロピルまたは4−(メトキシカルボニル)ブチルを表す。
R1が、1個のCH2基が無置換または置換された−CH=CH−に置き換えられており、隣接するCH2基が−CO−、−CO−O−または−O−CO−によって置き換えられているアルキル基の場合、これは直鎖状または分岐状のいずれでも構わない。好ましくは、直鎖状で、4〜13個の炭素原子を有している。したがって、この基は、特に好ましくは、アクリロイルオキシメチル、2−アクリロイルオキシエチル、3−アクリロイルオキシプロピル、4−アクリロイルオキシブチル、5−アクリロイルオキシペンチル、6−アクリロイルオキシヘキシル、7−アクリロイルオキシヘプチル、8−アクリロイルオキシオクチル、9−アクリロイルオキシノニル、10−アクリロイルオキシデシル、メタアクリロイルオキシメチル、2−メタアクリロイルオキシエチル、3−メタアクリロイルオキシプロピル、4−メタアクリロイルオキシブチル、5−メタアクリロイルオキシペンチル、6−メタアクリロイルオキシヘキシル、7−メタアクリロイルオキシヘプチル、8−メタアクリロイルオキシオクチルまたは9−メタアクリロイルオキシノニルを表す。
R1が、CNまたはCF3によって1置換されているアルキルまたはアルケニル基を表している場合、この基は好ましくは直鎖で、CNまたはCF3による置換はω−位である。
R1またはR2が、ハロゲンによって少なくとも1置換されているアルキルまたはアルケニル基を表している場合、この基は好ましくは直鎖である。ハロゲンは好ましくはFまたはClである。多置換の場合、ハロゲンは好ましくはFである。得られる基は、ペルフルオロ化された基も含む。1置換の場合、フッ素または塩素置換は何れの所望の箇所でも構わないが、好ましくはω−位である。
分岐した羽状の基R1またはR2を含む式(I)〜(VI)の化合物は、従来の液晶基礎材料中で良く溶解するため、重要な場合がままあるが、化合物が光学活性である場合はキラルドーパントとして特に重要である。この型のスメクティック化合物は、強誘電体材料の成分として適当である。
この型の分岐した基は、好ましくは、1個以下の鎖分岐を有している。好ましい分岐した基R1またはR2は、イソプロピル、2−ブチル(即ち、1−メチル−プロピル)、イソブチル(即ち、2−メチルプロピル)、2−メチルブチル、イソペンチル(即ち、3−メチルブチル)、2−メチルペンチル、3−メチルペンチル、2−エチルヘキシル、2−プロピルペンチル、イソプロポキシ、2−メチルプロポキシ、2−メチルブトキシ、3−メチルブトキシ、2−メチルペンチルオキシ、3−メチルペンチルオキシ、2−エチルヘキシルオキシ、1−メチルヘキシルオキシおよび1−メチルヘプチルオキシである。
式(I)〜(VI)は、これらの化合物のラセミ体を含み、光学的対掌体およびそれらの混合物も含む。
式(I)〜(VI)および補助式の化合物中において、それの中に存在する少なくとも1つの基が好ましく示された意味を有する化合物が好ましい。
式(I)〜(VI)および補助式の化合物中において、環Cycおよびピペリジンがトランス−1,4−2置換である立体異性体が好ましい。Pyd、Pyrおよび/またはDioの1つ以上の基を含む上記の式は、それぞれの場合で、2つの2,5−位置異性体を含む。
一般式(I)〜(VI)の化合物は、文献(例えば、標準的な方法として、Houben−Weyl編、Methoden der organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry]、Georg−Thieme−Verlag社、Stuttgart市)に記載されているように、公知で、その反応に適する正確な反応条件により、それ自身は公知の方法により調製される。ここで、それ自身は公知で、ここで非常に詳細には述べていない変法も利用できる。
以上の工程のための出発材料は公知であるか、公知の化合物に類似して調製できる。よって、出発材料は、一般に入手可能な文献の方法または商業的に入手できる。
所望に応じ、その場で出発材料を生成し、反応混合物より単離することなく、一般式(I)〜(VI)の化合物に向けて直ちに誘導してもよい。
一般式(Ib)および(III)の化合物の好ましい合成は、文献に記載される方法で行なうことができ、例えば、Houben Weyl、Methoden der organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry]、Georg Thieme Verlag、Stuttgart、New York、第4版、1993年刊である。
好ましい工程では、対応する置換ジエン類3の閉環メタセシスによって、一般式(Ib)の化合物が調製され、置換ジエン類3は、S.ChangおよびR.H.Grubbs、J.Org.Chem.1998年刊、第63巻、第864〜866頁に記載されるようにして入手できる。この方法で得られる一般式(III)のクロマン類は、スキーム1に示されるように、接触水素化により一般式(Ib)のクロマン類へ変換できる。
一方、本発明の一般式(Ib)の化合物は、ジオール類を分子内環化することでも得られ、例えば、S.KellyおよびB.C.Vanderplas、J.Org.Chem.1991年刊、第56巻、第1325〜1327頁に記載されているようで、スキーム2に示されている。
サリチルアルデヒド誘導体類4をメチルケトン類とアルドール縮合し、引き続いて水素化し、保護基を除去してケトン類5を得る。これを、アルコール6へ還元後、例えば、水素化ホウ素ナトリウムを使用して環化し、式(Ib)の化合物を得た後、引き続いて、氷酢酸中の硫酸で処理する。
一方、フェノール類7を最初にハロゲン化することもでき、引き続き、水酸基を保護後、ハロゲン−リチウム交換によりメタル化し、例えばG.C.Finger、M.J.Gortakowski、R.H.Shiley、R.H.White、J.Amer.Chem.Soc.1959年刊、第81巻、第94〜101頁に記載されスキーム4に示されるように、スキーム4と同様にしてサリチルアルデヒド類に変換する。
a)一般式(VIIa)または(VIIb)のオキセタン(式中、R1、A1、Z1およびmは式(II)の関係で示された意味を有する)を、
オルトメタル化されたフッ化芳香族化合物と、有機溶媒中、低温で反応させ、一般式(VIIIa)または(VIIIb)の対応するプロパノール誘導体(式中、R1、A1、X1、X2、X3、X4、Z1およびmは式(II)の関係で示された意味を有する)を得る。
このようにして得られたクロマン誘導体を、脱水素化により対応するクロマン誘導体に変換することもできる。
工程a)の反応は、好ましくは、ルイス酸の存在下で行なう。ここで使用できるルイス酸は、原理的には、酸性プロトンを有していなければ、当業者に公知の任意の化合物である。強いルイス酸が特に好ましく、特にBF3エーテルである。特に反応性の化合物の場合、ルイス酸を加えることなく反応を行なうこともできる。
工程a)で使用できる有機溶媒は、この目的のために当業者に公知の任意の溶媒である。しかしながら、好ましい溶媒は、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)およびジメトキシエタン(DME)、およびこれらの混合物である。
本願における用語「低温」とは、−40℃〜−100℃の範囲の温度の意味にとられ、好ましくは−65℃〜−85℃である。
ここで、オキセタン類は、当業者に公知の任意の方法で調製できる。しかしながら、出発材料は、好ましくは、以下の式のジオール類で、商業的に入手可能か、簡便に調製できる。それらを調製する工程は、例えば、欧州特許第0967261B1号公報に記載されている。そして、これらのジロール類を、例えば、Picardら、Synthesis、1981年刊、第550〜552頁に記載される工程で、以下のスキーム5に示されるように、オキセタン類に変換できる。
オルトメタル化フッ化芳香族化合物も、当業者に公知の任意の方法で調製できる。しかしながら、好ましい工程は、ブチルリチウム(BuLi)を用いて、フッ化芳香族化合物をオルトメタル化することであり、凝集したブチルリチウム、Schlosser−Lochmann塩基またはリチウムジイソプロピルアミド(LDA)の反応性を増加するために、それぞれ低温でTMEDAまたは同様の化合物を添加する場合もあり、または、低温でBuLiを使用して(例えば、Org.React.第6巻、1951年刊、第339〜366頁)または−50℃〜−10℃の範囲の温度でイソプロピルマグネシウムクロリドを使用して(Knochelら、Angewandte Chemie、国際版、第42巻、2003年刊、第4302〜4320頁)、ヨウ化フッ化芳香族化合物または臭化フッ化芳香族化合物のハロゲン−金属交換である。
所望により、この工程に引き続いて、金属交換を行う。よって、リチウム芳香族化合物をZnCl2溶液で反応させ、対応する亜鉛芳香族化合物に容易に変換できる。
そして、オルトメタル化フッ化芳香族化合物は、オキセタンと、有機溶媒中、低温で反応させ、2つのスキーム6aおよび6bに示されるように、好ましくは、ルイス酸の存在下である。
使用するオキセタンによっては、構造異性体のアルコール類を、この方法で得ることもできる。
ここで、オキセタンは、置換の度合いが低い側に高い位置選択性をもって開環される。
環化反応に続いて、例えば塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン置換基を更に導入することにより、例えば、芳香族基を官能化するなど更なる反応を行うこともでき、文献より公知の工程により、ボロン酸基を導入する。
対応する反応例を、以下のスキーム9に示す。
加えて、本発明の各種クロマン誘導体の合成については、実施例中に例として記載されている。
また、本発明の式(I)〜(VI)の1種類以上の化合物に加え、更なる構成材料として2〜40種類、好ましくは4〜30種類の成分を含む液晶媒体にも、本発明は関する。特に好ましくは、これらの媒体は、本発明の1種類以上の化合物に加え、7〜25種類の成分を含む。これらの更なる構成材料は、好ましくはネマチックまたはネマチック性(単変性または等方性)の物質、特に好ましくはアゾキシベンゼン類、ベンジリデンアニリン類、ビフェニル類、ターフェニル類、1,3−ジオキサン類、2,5−テトラヒドロピラン類、フェニル又はシクロヘキシル安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸のフェニルまたはシクロヘキシルエステル類、シクロヘキシル安息香酸のフェニルまたはシクロヘキシルエステル類、シクロヘキシルシクロヘキサンカルボン酸のフェニルまたはシクロヘキシルエステル類、安息香酸、シクロヘキサンカルボン酸またはシクロヘキシルシクロヘキサンカルボン酸のシクロヘキシルフェニルエステル類、フェニルシクロヘキサン類、シクロヘキシルビフェニル類、フェニルシクロヘキシルシクロヘキサン類、シクロヘキシルシクロヘキサン類、シクロヘキシルシクロヘキシルシクロヘキセン類、1,4−ビスシクロヘキシルベンゼン類、4’,4’−ビスシクロヘキシルビフェニル類、フェニル−またはシクロヘキシルピリミジン類、フェニル−またはシクロヘキシルピリジン類、フェニル−またはシクロヘキシルジオキサン類、フェニル−またはシクロヘキシル−1,3−ジチアン類、1,2−ジフェニルエタン類、1,2−ジシクロヘキシルエタン類、1−フェニル−2−シクロヘキシルエタン類、1−シクロヘキシル−2−(4−フェニルシクロヘキシル)エタン類、1−シクロヘキシル−2−ビフェニルエタン類、1−フェニル−2−シクロヘキシルフェニルエタン類、随意的にハロゲン化されたスチルベン類、ベンジルフェニルエーテル類、トラン類および置換桂皮酸類の類より選ばれる。また、これらの化合物中の1,4−フェニレン基は、フッ素で1置換または多置換されていてもよい。
本発明の媒体の更なる構成材料として適当な最も重要な化合物は、式1、2、3、4、5および6で特徴付けることができる。
R’−L−E−R” 1
R’−L−COO−E−R” 2
R’−L−OOC−E−R” 3
R’−L−CH2CH2−E−R” 4
R’−L−C≡C−E−R” 5
R’−L−CF2O−E−R” 6
式1、2、3、4、5及び6で、L及びEは同一でも異なっていてもよく、それぞれ互いに独立に、−Phe−、−Cyc−、−Phe−Phe−、−Phe−Cyc−、−Cyc−Cyc−、−Pyr−、−Dio−、−Thp−、−G−Phe−及び−G−Cyc−およびそれらの鏡像体よりなる群からの二価の基を表し、ただし、Pheは無置換またはフッ素置換された1,4−フェニレンを表し、Cycはトランス−1,4−シクロヘキシレンまたは1,4−シクロヘキセニレンを表し、Pyrはピリミジン−2,5−ジイルまたはピリジン−2,5−ジイルを表し、Dioは1,3−ジオキサン−2,5−ジイルを表し、Thpはテトラヒドロピラン−2,5−ジイルを表し、Gは2−(トランス−1,4−シクロヘキシル)エチル、ピリミジン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイルまたはテトラヒドロピラン−2,5−ジイルを表す。
R’−L−COO−E−R” 2
R’−L−OOC−E−R” 3
R’−L−CH2CH2−E−R” 4
R’−L−C≡C−E−R” 5
R’−L−CF2O−E−R” 6
式1、2、3、4、5及び6で、L及びEは同一でも異なっていてもよく、それぞれ互いに独立に、−Phe−、−Cyc−、−Phe−Phe−、−Phe−Cyc−、−Cyc−Cyc−、−Pyr−、−Dio−、−Thp−、−G−Phe−及び−G−Cyc−およびそれらの鏡像体よりなる群からの二価の基を表し、ただし、Pheは無置換またはフッ素置換された1,4−フェニレンを表し、Cycはトランス−1,4−シクロヘキシレンまたは1,4−シクロヘキセニレンを表し、Pyrはピリミジン−2,5−ジイルまたはピリジン−2,5−ジイルを表し、Dioは1,3−ジオキサン−2,5−ジイルを表し、Thpはテトラヒドロピラン−2,5−ジイルを表し、Gは2−(トランス−1,4−シクロヘキシル)エチル、ピリミジン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイルまたはテトラヒドロピラン−2,5−ジイルを表す。
好ましくは、基LおよびEの一方はCycまたはPheである。好ましくは、EはCyc、PheまたはPhe−Cycである。好ましくは、本発明の媒体は、LおよびEがCycおよびPheからなる群より選ばれている式1、2、3、4、5および6の化合物より選ばれる1種類以上の成分を含み、同時に基LおよびEの一方がCycおよびPheからなる群より選ばれ、他の基が−Phe−Phe−、−Phe−Cyc−、−Cyc−Cyc−、−G−Phe−および−G−Cyc−からなる群より選ばれている式1、2、3、4、5および6の化合物より選ばれる1種類以上の成分を含み、基L及びEが−Phe−Cyc−、−Cyc−Cyc−、−G−Phe−および−G−Cyc−からなる群より選ばれている式1、2、3、4、5および6の化合物より選ばれる1種類以上の成分を含んでもよい。
R’および/またはR”は、それぞれ互いに独立に、炭素原子が8個以下のアルキル、アルケニル、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルケニルオキシまたはアルカノイルオキシ、−F、−Cl、−CN、−NCS、−(O)iCH3−(k+l)FkCllを表し、ただし、iは0または1、kおよびlは、それぞれ互いに独立に、同一でも異なっていてもよく、0、1、2または3であり、kおよびlの合計は1、2または3であることを条件とする。
式1、2、3、4、5および6の化合物のより小さな補助の群では、R’およびR”は、それぞれ互いに独立に、炭素原子が8個以下のアルキル、アルケニル、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルケニルオキシまたはアルカノイルオキシを表す。以下では、このより小さな補助の群を群Aと呼び、化合物を補助式1a、2a、3a、4a、5aおよび6aで参照する。これらの化合物のほとんどでは、R’およびR”は互いに異なっており、普通これらの基の1つはアルキル、アルケニル、アルコキシまたはアルコキシアルキルである。
群Aとして知られている式1、2、3、4、5および6の化合物の小さな補助の群では、好ましい実施形態において、Eは以下を表す。
補助式1b、2b、3b、4b、5bおよび6bの化合物において、R’は補助式1a〜6aの化合物で示された意味を有し、好ましくは、アルキル、アルケニル、アルコキシまたはアルコキシアルキルである。
式1、2、3、4、5および6の化合物の更なる小さい補助の群においては、R”が−CNを表す。この補助の群を、以下、群Cと呼び、この補助の群の化合物を、対応して、補助式1c、2c、3c、4c、5cおよび6cと記述する。補助式1c、2c、3c、4c、5cおよび6cの化合物において、R’は補助式1a〜6aの化合物で示された意味を有し、好ましくは、アルキル、アルケニル、アルコキシまたはアルコキシアルキルである。
群A、B及びCの好ましい化合物に加え、提案された置換基の他の変形したものを有する式1、2、3、4、5および6の他の化合物も、通常、使われる。これらの化合物は、全て、文献からの公知の方法およびそれと類似の方法で入手できる。
本発明の一般式(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)および/または(VI)の化合物に加え、好ましくは、本発明の媒体は、群A、Bおよび/またはCから選ばれる1種類以上の化合物を含む。本発明の媒体中において、これらの3つの群からの化合物の重量による割合は、好ましくは:
群A:0〜90%、好ましくは20〜90%、特に好ましくは30〜90%;
群B:0〜80%、好ましくは10〜80%、特に好ましくは10〜70%;
群C:0〜80%、好ましくは5〜80%、特に好ましくは5〜50%;
であり、ただし、本発明の媒体に対して、群A、Bおよび/またはCの化合物の重量による割合の合計は、好ましくは5〜90%、特に好ましくは10〜90%である。
群A:0〜90%、好ましくは20〜90%、特に好ましくは30〜90%;
群B:0〜80%、好ましくは10〜80%、特に好ましくは10〜70%;
群C:0〜80%、好ましくは5〜80%、特に好ましくは5〜50%;
であり、ただし、本発明の媒体に対して、群A、Bおよび/またはCの化合物の重量による割合の合計は、好ましくは5〜90%、特に好ましくは10〜90%である。
好ましくは、本発明の媒体は、本発明の化合物を1〜40%含んでおり、特に好ましくは5〜30%である。更に、媒体が本発明の化合物を40%より多く含んでいても好ましく、特に、45〜90%である。好ましくは、媒体が、本発明の化合物を1、2、3、4または5種類含む。
式1、2、3、4、5および6の化合物の例は、以下に列記されたものである。
本発明の液晶混合物は、それ自体、従来の方法で調製される。一般に、より少ない量で使用される成分の所望の量を、主要な組成を構成する成分中で、好ましくは加温して溶解する。さらに、例えば、アセトン、クロロホルムまたはメタノール等の有機溶媒中で成分溶液を混合し、完全に混合後、例えば蒸留によって溶媒を再び除去することも可能である。さらに、例えば類似体混合物と言った例えば予備混合法、または、いわゆる「マルチボトル」系を使う他の従来法により混合物を調製することも可能である。
誘電体は、当業者に公知で文献記載の添加剤をさらに含んでもよい。例えば、0〜15%、好ましくは0〜10%の多色性色素および/またはキラルドーパントを加えることができる。添加されるそれぞれの化合物は、0.01〜6%、好ましくは0.1〜3%の濃度で使用される。しかしながら、液晶混合物の他の構成成分、すなわち、液晶またはメソゲン化合物の濃度に関するデータは、これらの添加物の濃度は考慮されずに示されている。
本出願および以下に示す例において、液晶化合物の構造は頭文字で示されており、その化学式への変換は以下の表AおよびBに従って行われる。全ての基CnH2n+1およびCmH2m+1は、nおよびm個の炭素原子をそれぞれ有する直鎖のアルキル基である。nおよびmは整数で、好ましくは、1、2、3、4、5、6、7、8、9または10を表し、ただし、nはmと同一であるか異なる。表Bのコードは、それ自体で明らかである。表Aには、親構造にかかわる頭文字のみが示されている。それぞれの場合において、この親構造の頭文字の後に、ダッシュにより分離されて、置換基R1*、R2*、L1*およびL2*のためのコードが続く。
<表A>
以下の例は、制限することなく、本発明を説明するものである。以上および以下において、パーセンテージは重量パーセントである。温度はすべて摂氏で示される。Tgはガラス転移温度で、cl.p.は透明点である。さらに、Cは結晶状態、Nはネマチック相、Sはスメクティック相、およびIは等方相である。これらの記号間のデータは相転移温度を表す。Δnは光学異方性(589nm、20℃)を表わし、Δεは誘電異方性(1kHz、20℃)を表し、γ1は20℃における回転粘度[mPas]を表す。
本発明の化合物のΔnおよびΔεの値は、本発明のそれぞれの化合物を10%と、商業的に入手可能な液晶ZLI4792(Δnおよび正のΔεの値)または同様に商業的に入手可能な液晶ZLI2857(負のΔεの値)、両者ともDarmstadt市Merck社製を90%とからなる液晶混合物より外挿することで得た。
以上および以下において、以下の略称を用いる。
AlBN アゾイソブチロニトリル
BuLi ブチルリチウム
DCM ジクロロメタン
EA 酢酸エチル
KH 水素化カリウム
KHMDS ヘキサメチルジシラザンカリウム
LDA リチウムジイソプロピルアミド
MCPBA 3−クロロペルオキシ安息香酸
MTBE tert−ブチルメチルエーテル
NBS N−ブロモスクシンイミド
RT 室温
THF テトラヒドロフラン
TMEDA テトラメチルエチレンジアミン
<例1>
7,8−ジフルオロ−6−(4−トランス−ペンチルシクロヘキシル)クロマン
第1工程:2−アリルオキシ−3,4−ジフルオロ−5−(4−トランス−ペンチルシクロヘキシル)ベンズアルデヒド
BuLi ブチルリチウム
DCM ジクロロメタン
EA 酢酸エチル
KH 水素化カリウム
KHMDS ヘキサメチルジシラザンカリウム
LDA リチウムジイソプロピルアミド
MCPBA 3−クロロペルオキシ安息香酸
MTBE tert−ブチルメチルエーテル
NBS N−ブロモスクシンイミド
RT 室温
THF テトラヒドロフラン
TMEDA テトラメチルエチレンジアミン
<例1>
7,8−ジフルオロ−6−(4−トランス−ペンチルシクロヘキシル)クロマン
第1工程:2−アリルオキシ−3,4−ジフルオロ−5−(4−トランス−ペンチルシクロヘキシル)ベンズアルデヒド
3.00g(9.67mmol)の3,4−ジフルオロ−2−ヒドロキシ−5−(4−ペンチルシクロヘキシル)ベンズアルデヒドを30mlのアセトンに溶解し、2.1g(15mmol)の炭酸カリウムおよび2.5ml(30mmol)の臭化アリルを添加後、60℃で3時間暖める。濾過後、濾液を蒸発除去し、ヘプタン/MTBエーテル(50:1)を使用し、シリカゲル上でのクロマトグラフィーにより、残渣を精製し、3.23g(95%)の2−アリルオキシ−3,4−ジフルオロ−5−(4−ペンチルシクロヘキシル)ベンズアルデヒドを、無色の結晶として得る。
第2工程:2−アリルオキシ−3,4−ジフルオロ−5−(4−トランス−ペンチルシクロヘキシル)−1−ビニルベンゼン
第3工程:7,8−ジフルオロ−6−(4−トランス−ペンチルシクロヘキシル)−2H−クロメン
2.68gの2−アリルオキシ−3,4−ジフルオロ−5−(4−トランス−ペンチルシクロヘキシル)−1−ビニルベンゼンを、40mlのジクロロメタンに窒素雰囲気下で溶解し、63mgのGrubbs触媒を添加後、室温で2時間、攪拌しながら放置する。反応物を蒸発させ、n−ヘプタン/MTBエーテル(50:1)を使用し、シリカゲル上でのクロマトグラフィーを行い、930mg(38%)の7,8−ジフルオロ−6−(4−ペンチルシクロヘキシル)−2H−クロメンを、無色の結晶として得る。
第4工程:7,8−ジフルオロ−6−(4−トランス−ペンチルシクロヘキシル)クロマン
Δε=−3.2
Δn=0.0685
<例2>
2−エチル−6−(4−トランス−エチルシクロヘキシル)−7,8−ジフルオロクロマン
第1工程:2,3−ジフルオロ−4−(4−トランス−エチルシクロヘキシル)−6−ビニルフェノール
Δn=0.0685
<例2>
2−エチル−6−(4−トランス−エチルシクロヘキシル)−7,8−ジフルオロクロマン
第1工程:2,3−ジフルオロ−4−(4−トランス−エチルシクロヘキシル)−6−ビニルフェノール
第2工程:2−(1−エチルアリルオキシ)−5−(4−トランス−エチルシクロヘキシル)−3,4−ジフルオロ−1−ビニルベンゼン
第3工程:2−エチル−6−(4−トランス−エチルシクロヘキシル)−7,8−ジフルオロ−2H−クロメン
例1に記載される合成に類似して、第3工程により、7.50g(22.4mmol)の2−(1−エチルアリルオキシ)−5−(4−トランス−エチルシクロヘキシル)−3,4−ジフルオロ−1−ビニルベンゼンより、5.29g(77%)の2−エチル−6−(4−トランス−エチルシクロヘキシル)−7,8−ジフルオロ−2H−クロメンを無色の結晶として得る。
第4工程:2−エチル−6−(4−トランス−エチルシクロヘキシル)−7,8−ジフルオロクロマン
Δε=−5.5
Δn=0.112
<例3>
6−(4−エチルフェニル)−7,8−ジフルオロ−2−メチルクロマン
第1工程:4−(4’−エチル−5,6−ジフルオロ−4−ヒドロキシビフェニル−3−イル)ブタ−3−エン−2−オン
Δn=0.112
<例3>
6−(4−エチルフェニル)−7,8−ジフルオロ−2−メチルクロマン
第1工程:4−(4’−エチル−5,6−ジフルオロ−4−ヒドロキシビフェニル−3−イル)ブタ−3−エン−2−オン
9.44g(26.9mmol)の4’−エチル−5,6−ジフルオロ−4−(2−メトキシエトキシメトキシ)−ビフェニル−3−カルバアルデヒドを50mlのアセトンに溶解し、8.5gの50パーセント水酸化ナトリウム溶液および300mlの水を添加し、室温で3日間、攪拌しながら放置する。反応物をジクロロメタンで抽出し、蒸発乾燥し、100mlのTHFに取り集める。30mlの濃塩酸を添加後、混合物を激しく一晩攪拌し、引き続いてMTBEに抽出する。混合された有機相を水で洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥し、溶媒を減圧下で除去する。MTBEを使用してシリカゲルを通して濾過し、12.2g(92%)の4−(4’−エチル−5,6−ジフルオロ−4−ヒドロキシビフェニル−3−イル)ブタ−3−エン−2−オンを、無色の油分として得る。
第2工程:4−(4’−エチル−5,6−ジフルオロ−4−ヒドロキシビフェニル−3−イル)ブタン−2−オン
第3工程:4’−エチル−2,3−ジフルオロ−5−(3−ヒドロキシブチル)ビフェニル−4−オール
5.8g(19.1mmol)の4−(4’−エチル−5,6−ジフルオロ−4−ヒドロキシビフェニル−3−イル)ブタン−2−オンを30mlのイソプロパノールに溶解し、600mg(15.9mmol)の水素化ホウ素ナトリウムを加え、混合物を室温で一晩攪拌する。反応物を注意深く酸性とし、50mlの水で希釈し、MTBEで抽出する。混合された有機相を水で洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥する。減圧下で溶媒を除去し、4.91g(84%)の4’−エチル−2,3−ジフルオロ−5−(3−ヒドロキシブチル)ビフェニル−4−オールを、さらに精製することなく反応できる黄色の油分として得る。
第4工程:6−(4−エチルフェニル)−7,8−ジフルオロ−2−メチルクロマン
Δε=−8.7
Δn=0.191
<例4>
7,8−ジフルオロ−2−メチル−6−(4−トランス−プロピルシクロヘキシル)クロマン
第1工程:2,3−ジフルオロ−6−(3−ヒドロキシブチル)−4−(4−トランス−プロピルシクロヘキシル)フェノール
Δn=0.191
<例4>
7,8−ジフルオロ−2−メチル−6−(4−トランス−プロピルシクロヘキシル)クロマン
第1工程:2,3−ジフルオロ−6−(3−ヒドロキシブチル)−4−(4−トランス−プロピルシクロヘキシル)フェノール
15.9g(39mmol)の4−[3,4−ジフルオロ−2−(2−メトキシエトキシメトキシ)−5−(4−プロピルシクロヘキシル)フェニル]ブテ−3−エン−2−オンを、150mlのテトラヒドロフラン中、パラジウム/活性炭素触媒上で、4barおよび室温において、水素添加を完了する。溶液を濾過し、150mlのメタノールおよび15mlの濃塩酸を添加し、混合物を室温において一晩攪拌しながら放置する。引き続いて、反応物を水に加え、MTBエーテルに3回抽出する。混合された有機相を水で洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥する。減圧下で溶媒を除去し、残渣を、ヘプタン/MTBエーテル(1:1)を使用し、シリカゲル上でクロマトグラフィーを行い、12.3g(77%)の2,3−ジフルオロ−6−(3−ヒドロキシブチル)−4−(4−プロピルシクロヘキシル)フェノールを、無色の油分として得る。
第2工程:7,8−ジフルオロ−2−メチル−6−(4−トランス−プロピルシクロヘキシル)クロマン
Δε=−7.7
Δn=0.0759
<例5>
6−(4−トランス−エチルシクロヘキシル)−7,8−ジフルオロ−2−p−トリルクロマン
第1工程:5−(4−トランス−エチルシクロヘキシル)−3,4−ジフルオロ−2−(1−p−トリルアリルオキシ)ベンズアルデヒド
Δn=0.0759
<例5>
6−(4−トランス−エチルシクロヘキシル)−7,8−ジフルオロ−2−p−トリルクロマン
第1工程:5−(4−トランス−エチルシクロヘキシル)−3,4−ジフルオロ−2−(1−p−トリルアリルオキシ)ベンズアルデヒド
例2で記載された合成に類似して、3,4−ジフルオロ−2−ヒドロキシ−5−(4−トランス−ペンチルシクロヘキシル)ベンズアルデヒドと、1−p−トリルプロペ−2−エン−1−オールとをMitsunobu反応させ、5−(4−トランス−エチルシクロヘキシル)−3,4−ジフルオロ−2−(1−p−トリルアリルオキシ)ベンズアルデヒドを53%の収率で無色の固体として得る。
第2工程:1−(4−トランス−エチルシクロヘキシル)−2,3−ジフルオロ−4−(1−p−トリルアリルオキシ)−5−ビニルベンゼン
第3工程:6−(4−トランス−エチルシクロヘキシル)−7,8−ジフルオロ−2−p−トリル−2H−クロメン
第4工程:6−(4−トランス−エチルシクロヘキシル)−7,8−ジフルオロ−2−p−トリルクロマン
Δε=−4.1
Δn=0.1561
<例6>
トランス−3−(4−エチルシクロヘキシル)オキセタン
以下の式の化合物を、
Δn=0.1561
<例6>
トランス−3−(4−エチルシクロヘキシル)オキセタン
以下の式の化合物を、
収率:61%
例7および8の以下の化合物を、対応する前駆体を使用し、例6と類似して得る。
例7および8の以下の化合物を、対応する前駆体を使用し、例6と類似して得る。
<例7>
トランス−3−(4−n−プロピルシクロヘキシル)オキセタン
トランス−3−(4−n−プロピルシクロヘキシル)オキセタン
収率:71%
例10〜17の以下の化合物は、対応するオキセタン前駆体を使用して、例9と類似して得られる。ここで、リチオ化芳香族化合物はハロゲン−金属交換により調製され、よってジエチルエーテルを溶媒として使用する。
例10〜17の以下の化合物は、対応するオキセタン前駆体を使用して、例9と類似して得られる。ここで、リチオ化芳香族化合物はハロゲン−金属交換により調製され、よってジエチルエーテルを溶媒として使用する。
収率:76%
再結晶により、純粋なトランス化合物を得る:
C 82 I
Δn:0.0729
Δε:11.8
cl.p.:−9.1℃
対応する前駆体を使用し、類似して、例19〜25の以下の化合物を得る。
再結晶により、純粋なトランス化合物を得る:
C 82 I
Δn:0.0729
Δε:11.8
cl.p.:−9.1℃
対応する前駆体を使用し、類似して、例19〜25の以下の化合物を得る。
91%の2.05gの生成物を、収率82%に対応して得る。ヘプタン/イソプロパノールより再結晶して、99.5%以上の1.4gの生成物を得る。
C 102 N 115.1 I
Δn:0.1397
Δε:24.7
cl.p.:88.5℃
γ1:996mPas
対応する前駆体を使用し、例26に類似して、例27〜31の以下の化合物を得る。
Δn:0.1397
Δε:24.7
cl.p.:88.5℃
γ1:996mPas
対応する前駆体を使用し、例26に類似して、例27〜31の以下の化合物を得る。
<例27>
<例32〜106>
<例2507〜2551>
<例2687〜2731>
<例2822〜2866>
<例2957〜3001>
<例3092〜3136>
<例3227〜3271>
<例3362〜3406>
<例3497〜3541>
<例3632〜3676>
<例3767〜3811>
<例3902〜3946>
<例4037〜4081>
<例4172〜4216>
<例4307>
7,8−ジフルオロ−6−(4−ペンチルシクロヘキシル)−2−プロピルクロマン
第1工程:7,8−ジフルオロ−6−(4−ペンチルシクロヘキシル)−2−プロピル−2H−クロメン
7,8−ジフルオロ−6−(4−ペンチルシクロヘキシル)−2−プロピルクロマン
第1工程:7,8−ジフルオロ−6−(4−ペンチルシクロヘキシル)−2−プロピル−2H−クロメン
第2工程:7,8−ジフルオロ−6−(4−ペンチルシクロヘキシル)−2−プロピルクロマン
4.8g(13.1mmol)の7,8−ジフルオロ−6−(4−ペンチルシクロヘキシル)−2−プロピル−2H−クロメンを、50mlのTHFに溶解し、パラジウム/活性炭素触媒存在下で、水素添加を完了する。溶液を濾過し、減圧下で溶媒を除去し、残渣をエタノールより再結晶して、3.4g(71%)の2−エチル−6−(4−エチル−シクロヘキシル)−7,8−ジフルオロクロマンを、無色の結晶として得る。
Tg −53 C 55 N (15.3) I
Δε=−7.3
Δn=0.0812
対応する前駆体を使用し、例4307に類似して、例4308〜4333の以下の化合物を得る。
Δε=−7.3
Δn=0.0812
対応する前駆体を使用し、例4307に類似して、例4308〜4333の以下の化合物を得る。
<例4308>
7,8−ジフルオロ−2−ペンチル−6−(4−ペンチルシクロヘキシル)クロマン
7,8−ジフルオロ−2−ペンチル−6−(4−ペンチルシクロヘキシル)クロマン
透明点:+92.3℃
Δε:+7.3
Δn:+0.1012
<例4335>
以下を含む液晶混合物は、
Δε:+7.3
Δn:+0.1012
<例4335>
以下を含む液晶混合物は、
透明点:+97.1℃
Δε:+8.4
Δn:+0.1028
<例4336>
以下を含む液晶混合物は、
Δε:+8.4
Δn:+0.1028
<例4336>
以下を含む液晶混合物は、
透明点:+80.7℃
Δε:+5.8
Δn:+0.0916
<例4337>
以下を含む液晶混合物は、
Δε:+5.8
Δn:+0.0916
<例4337>
以下を含む液晶混合物は、
透明点:+72.0℃
Δε:−0.4
Δε:−0.4
Claims (20)
- 一般式(I)〜(VI)のクロマン誘導体類。
(式中、R1は、H、ハロゲン(F、Cl、Br、I)、または直鎖または枝分かれ状でキラルでもよい1〜15個の炭素原子を有するアルキル基または2〜15個の炭素原子を有するアルケニル基を表し、これらの基は置換されていないか、CNまたはCF3で1置換されているかまたはハロゲンで少なくとも1置換されており、ただし、加えて、1個以上のCH2基は、それぞれ互いに独立に、ヘテロ原子が互いに直接結合しないようにして、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−、−CH=CH−、−CH=CF−、−CF=CH−、−CF=CF−、−C≡C−または
R2は、H、F、Cl、NCS、CN、SF5、1〜15個の炭素原子を有するアルキルまたはアルコキシ基、2〜15個の炭素原子を有するアルケニルまたはアルケニルオキシ基、1個以上のフッ素原子で置換された1〜15個の炭素原子を有するアルキルまたはアルコキシ基、または1個以上のフッ素原子で置換された2〜15個の炭素原子を有するアルケニルまたはアルケニルオキシ基を表し、
A1、A2は、それぞれ互いに独立に、同一であるか異なっており、
a)トランス−1,4−シクロヘキシレン、ただし、加えて、1個以上の隣接していないCH2基は−O−および/または−S−で置き換えられていてもよく、
b)1,4−フェニレン、ただし、1または2個のCH基はNで置き換えられていてもよく、および、ただし、加えて、1個以上のH原子はFで置き換えられていてもよく、
c)1,4−ビシクロ(2,2,2)オクチレン、ピペリジン−1,4−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイルおよび1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルの群からの基、または
d)1,4−シクロヘキセニレンを表し、
Z1、Z2は、それぞれ互いに独立に、同一であるか異なっており、−O−、−CH2O−、−OCH2−、−CO−O−、−O−CO−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2CF2−、−CH2CF2−、−CF2CH2−、−CH2CF2O−、−OCF2CH2−、−CH2CH2−、−CH=CH−、−CH=CF−、−CF=CH−、−CF=CF−、−CF=CF−CO−O−、−O−CO−CF=CF−、−C≡C−または単結合を表し、
L1、L2、L3は、それぞれ互いに独立に、同一であるか異なっており、H、F、Cl、NCS、CN、SF5、1個以上のフッ素原子で置換された1〜15個の炭素原子を有するアルキルまたはアルコキシ基、または1個以上のフッ素原子で置換された2〜15個の炭素原子を有するアルケニルまたはアルケニルオキシ基を表し、好ましくは、H、F、ClまたはCN、および特に好ましくは、HまたはFであり、
mは、0、1、2、3または4を表し、好ましくは、0、1、2または3、および特に好ましくは、0、1または2であり、および
nは、1、2、3または4を表し、好ましくは、1、2または3、および特に好ましくは、1または2であり、
しかし、mおよびnの和は、1、2、3または4、好ましくは、1、2または3、および特に好ましくは、1または2の条件である。)
(式中、R1、A1およびZ1は、該式(I)の関係で示された意味を有し、
L1、L2、L3およびL4は、それぞれ互いに独立に、同一であるか異なっており、H、F、Cl、NCS、CN、SF5、1個以上のフッ素原子で置換された1〜15個の炭素原子を有するアルキルまたはアルコキシ基、または1個以上のフッ素原子で置換された2〜15個の炭素原子を有するアルケニルまたはアルケニルオキシ基を表し、好ましくは、H、F、ClまたはCN、および特に好ましくは、HまたはFであり、ただし
L2およびL3の2つの基の一方は、加えてまた、該式(I)の関係でR2の意味を採用してもよく、および
また、L2およびL3は、共に以下を表してもよく、
しかし、L5およびL6が、それぞれ互いに独立に、同一であるか異なって、H、F、ClまたはCNを表す場合、mは1、2、3または4、好ましくは、1、2または3、および特に好ましくは、1または2であり、および該2つの基の一方が−(Z2−A2−)nR2を表す場合、mおよびnは、それぞれ互いに独立に、同一であるか異なって、0、1、2、3または4であり、ただし、mおよびnの和は、1、2、3または4、好ましくは、1、2または3の条件である。)
- 前記式(II)の化合物は、補助式aおよびbのメソゲン基R1(−A1−Z1)m−中に1つの環を有している化合物であることを特徴とする請求項5ないし9の少なくともいずれか1項記載の前記式(II)のクロマン誘導体類。
R1−A2− a
R1−A2−Z2− b - 前記式(II)の化合物は、補助式c〜fのメソゲン基R1(−A1−Z1)m−中に2つ環を有している化合物であることを特徴とする請求項5ないし9の少なくともいずれか1項記載の前記式(II)のクロマン誘導体類。
R1−A1−A2− c
R1−A1−A2−Z2− d
R1−A1−Z1−A2− e
R1−A1−Z1−A2−Z2− f - 前記式(II)の化合物は、補助式g〜oのメソゲン基R1(−A1−Z1)m−中に3つ環を有している化合物であることを特徴とする請求項5ないし9の少なくともいずれか1項記載の前記式(II)のクロマン誘導体類。
R1−A1−A1−A2− g
R1−A1−Z1−A1−A2− h
R1−A1−A1−Z1−A2− i
R1−A1−A1−A2−Z2− j
R1−A1−Z1−A1−Z1−A2− k
R1−A1−Z1−A1−A2−Z2− m
R1−A1−A1−Z1−A2−Z2− n
R1−A1−Z1−A1−Z1−A2−Z2− o - 液晶媒体中の成分として、前記請求項の少なくともいずれか1項記載の前記式(I)および(II)のクロマン誘導体類および前記式(III)〜(VI)のクロマン誘導体類の使用。
- 請求項1ないし16の少なくともいずれか1項記載の前記式(I)〜(VI)のクロマンおよび/またはクロマン誘導体の少なくとも1種類を含むことを特徴とする、少なくとも2種類の液晶成分を有する液晶媒体。
- 請求項18記載の液晶媒体を具備することを特徴とする液晶ディスプレイ素子。
- 請求項18記載の液晶媒体を誘電体として具備することを特徴とする電気光学的ディスプレイ素子。
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