JP2009046500A - アルキル及びアリールのトリフルオロメトキシテトラフルオロスルフラン - Google Patents

Abstract

【課題】 高誘電異方性を有する液晶組成物を提供すること。
【解決手段】 有機基に結合したＳＦ₄−Ｏ−ＣＦ₃を含有する新規組成物が開示される。
アリールトリフルオロメトキシテトラフルオロスルフラン（又はＡｒ−ＳＦ₄−Ｏ−ＣＦ₃）が、アリールジスルフィド又はチオールと、フルオロオキシトリフルオロメタン（Ｆ₃ＣＯＦ）との反応を介して合成された。この組成物は有用なシントンであり、それを誘導体化して、高極性分子、特に高誘電異方性を有する新規の液晶組成物を得ることができる。シクロアルキルトリフルオロメトキシテトラフルオロスルフランが同様の有用性を有する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、誘導体化して高極性分子、特に高誘電異方性を有する新規の液晶組成物を得ることができる新規組成物、特にはアリールトリフルオロメトキシテトラフルオロスルフランに関する。

液晶は、多くのタイプの光学ディスプレイについての基本的な成分である。この分野での適用に関する液晶の有用性は、液晶分子における極性基の強さ及び位置、並びに液晶が示す誘電異方性の程度に関連づけられる（１）。したがって、アクティブマトリクスディスプレイで使用される幾つかの液晶は、改善された誘電異方性及びそれゆえ向上した性能を達成するよう、分子上に双極子を与える高極性の頭部基（１，２）、ＣＦ₃などの相当に過フッ素化された頭部基を含有するものに進化したことが文献で示されている。

以前の研究では、付加的なラテラルフッ素原子を導入することによって、分子の双極子モーメントが増大し、それゆえ、誘電異方性が増して性能が向上するということが示された。しかしながら、ラテラルフッ素化のこのプロセスは、液晶の透明点など、製品の他の特性に関して負の効果があった。それゆえ、研究は、誘電異方性をさらに増大させる一方で、適度に高い透明点をもたらす新規の高極性末端基の同定に重点を置き始めた（２）。

ネマチック液晶の合成において高極性の−ＳＦ₅基を適用していることから明らかなように（３，４）、新規の液晶頭部基に関する研究が進行中である。−ＳＦ₅に基づいた液晶は、アクティブマトリクスディスプレイ技術に適合した液晶の極性クラスであることが物理的性質の評価により実証されたが、幾つかのより有利でない特性も明らかになった。
第一に、新たに合成した−ＳＦ₅誘導体の実験により決定した誘電異方性は、予想よりもはるかに低いものであった。さらに、液晶は、比較的高い回転粘度と、比較的高い融点を有していた（３）。

化学物質の一部、−ＳＦ₄−ＯＣＦ₃が、Ｆ₅ＳＯＣＦ₃（５）並びにＦ₄Ｓ（ＯＣＦ₃）₂（６）のシス及びトランス異性体のような最も特徴的なものを含む数少ない無機組成物の成分として文献で報告されている。最近の特許（７）は、様々な有機構造に関連した−ＣＦ₂−ＳＦ₄−ＯＣＦ₃基を含有する液晶組成物を提案しているが、合成されたか又は明確に記載されたこのような組成物はない（同様に（７ａ）参照）。特には、ＳＦ₄−ＯＣＦ₃基が有機部分に結合した従来技術又は現行の化合物はない。アリールスルフィドとＦ₃ＣＯＦ（フルオロキシトリフルオロメタン）との反応が報告されているが（８）、研究者らは、Ｓ−Ｏ−ＣＦ₃結合中心を含有する生成物を何ら開示しなかった。その他の点では、官能基としての−ＳＦ₄−ＯＣＦ₃の使用は未調査のままである。

したがって、他の液晶組成物の上記欠陥で実質的に不利を受けない高誘電異方性を有する液晶組成物を提供することが望まれている。

本明細書で引用した全ての参考文献は、その参照により全体として本明細書に含まれる。

したがって、本発明は、ＲＳＦ₄ＯＣＦ₃を含んで成る組成物であって、式中、Ｒが有機基であり、ＳＦ₄ＯＣＦ₃が該有機基の炭素に結合している組成物を提供する。

さらに、ＲＳＦ₄ＯＣＦ₃を含んで成る組成物であって、式中、Ｒが６炭素原子環を含んで成る組成物が提供される。

好ましくは、Ｒは置換又は非置換のシクロへキシルであり、より好ましくは、Ｒは置換又は非置換のフェニル又はナフチルである。

さらに、以下の式、即ち、

の構造を含んで成る組成物であって、式中、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄及びＲ₅が、Ｈ、アルキル、アリール、シクロアルキル、ハロゲン、ニトロ、ペルフルオロアルキル、シアノ、メトキシ、トリフルオロメトキシ、五フッ化硫黄、及び（トリフルオロメトキシ）テトラフルオロスルフラニルから成る群より独立して選択された要素である組成物が提供される。

さらに本発明は、アリールトリフルオロメトキシテトラフルオロスルフランを提供する。

なおさらに、以下の式、即ち、

の構造を含んで成る組成物であって、式中、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄及びＲ₅が、Ｈ、アルキル、アリール、シクロアルキル、ハロゲン、ニトロ、ペルフルオロアルキル、シアノ、メトキシ、トリフルオロメトキシ、五フッ化硫黄、及び（トリフルオロメトキシ）テトラフルオロスルフラニルから成る群より独立して選択された要素である組成物が提供される。

なおさらに、以下の式、即ち、

によって表され、式中、Ｓ−Ｚが、Ｓ−Ｈ、ジスルフィド（即ち、硫黄が同一のＡｒ基に結合して、ジスルフィド結合により結合された二量体、即ち、Ａｒ−Ｓ−Ｓ−Ａｒを形成するＳ−Ｓ）、Ｓ−Ｃｌ又はＳＦ₃である、本発明の組成物を調製するための方法が提供される。

なおさらに、アリールサルファクロロテトラフルオライド（aryl sulfurchlorotetrafluoride）又はアリールサルファブロモテトラフルオライド（aryl sulfurbromotetrafluoride）と−ＯＣＦ₃源とを反応させ、直接化合、光触媒反応又は熱誘導置換により、該アリールサルファクロロテトラフルオライドの塩素原子又は該アリールサルファブロモテトラフルオライドの臭素原子と−ＯＣＦ₃とを置換するようにして組成物を提供することを含んで成る、本発明の組成物を調製するための方法が提供される。

なおさらに、アリールサルファトリフルオライド（arylsulfur trifluoride）と、活性フッ化物基剤及び−ＯＣＦ₃の酸化源とを反応させて組成物を提供することを含んで成る、本発明の組成物を調製するための方法が提供される。

本発明は、以下の図面とともに説明され、図面においては、同じ符号は同じ部材を表す。

本発明は、他の特性に関して相当な負の効果を有することなく、高誘電異方性を達成するという問題を解決しようとするものである。本発明は、新規組成物として、有機構造に結合した特有の官能基、−ＳＦ₄−ＯＣＦ₃を提案する。この組成物は有用なシントンであり、それを誘導体化して、高極性分子、特に高誘電異方性を有する新規の液晶組成物を得ることができる。この新規組成物は、アリールジスルフィド又はチオールと、フルオロオキシトリフルオロメタンとの反応を介して合成された。

本明細書で記載される本発明の或る実施態様は、式Ｒ−ＳＦ₄−ＯＣＦ₃（式中、Ｒは有機基である）によって表される新規組成物を含んで成る。有機基の性質は特には限定されないが、但し、有機基の炭素はＳＦ₄ＯＣＦ₃の硫黄に結合している。好適な有機基の限定的でない例には、アルキル、シクロアルキル、ポリシクロアルキル、置換アリール、置換ナフチル、−ＳＦ₄ＯＣＦ₃をポリマー鎖の水素と置換したポリオレフィン化合物、−ＳＦ₄ＯＣＦ₃が芳香族環の置換基であるポリスチレン、酸素含有ヘテロ環、窒素含有ヘテロ環、硫黄含有ヘテロ環、アセチレン及びオレフィンのような非芳香族の不飽和化合物、又は公知の−ＣＦ₃及び−ＳＦ₅含有有機物に対して類推される他の−ＳＦ₄ＯＣＦ₃含有有機化合物がある（例えば、参考文献１７及び１８を参照）。

本発明の好ましい実施態様は、一般構造、即ち、

で表される新規組成物であって、式中、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄及びＲ₅が、Ｈ、アルキル、アリール、シクロアルキル、ハロゲン、ニトロ、ペルフルオロアルキル、シアノ、メトキシ、トリフルオロメトキシ、五フッ化硫黄、付加的な（トリフルオロメトキシ）テトラフルオロスルフラニル（−ＳＦ₄ＯＣＦ₃）基、及び該新規組成物を作製するのに用いられる条件に対して比較的不活性であり（又は反応性である場合には、合成中に存在する比較的不活性な保護基と置換でき）かつそれ自体で又は他の有益な官能基への転化若しくはその結合に有用となることができる他の基を一般に含むが、それらに限定されない基から成ることができる新規組成物を含んで成る。

図１及び図２に示すように、−ＳＦ₄ＯＣＦ₃部分は、２つの異性体、ｆａｃ−（又はシス−）及びｍｅｒ−（又はトランス−）として存在する。これらの異性体は一般に安定であり、室温で容易には異性化しない。

化合物Ｉは、原則として従来技術を用いて化学的に誘導体化し、液晶電子ディスプレイの成分として有用な液晶材料を含むことができる他の新規組成物を形成できる。化合物Ｉに付加される好適な「末端基」の性質は特に限定的ではないが、但し、結果として得られる化合物は、望ましい特性、例えば、単独で又は液晶混合物の成分として使用するのに許容できる特性を有する。本発明の或る実施態様においては、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₄及びＲ₅のそれぞれは上で規定される通りであり（例えば、Ｈ）、Ｒ₃は以下の式、即ち、

（式中、Ｒ₆はアルキル、シクロアルキル、又は置換フェニルである）のうち１つで表される。ある実施態様においては、アルキルはＣ₁〜Ｃ₁₈のアルキルである。

例えば、化合物Ｉを誘導体化して、下に示す化合物ＩＩ、ＩＩＩ及びＩＶの一般構造を有する化合物を提供することができる。

式中、例えば、Ｘは、−ＣＦ₃、−ＣＮ、−ＳＦ₅又は−ＯＣＦ₃を表し、これらの化合物は公知であり、電子ディスプレイでの適用に関して、これらの化合物を液晶として又はその混合系において有用にする特性を示す。ここで、「頭部基」−Ｘは、分子に強い双極子モーメントを提供するという重要な機能を果たす。分子のこのモーメントμ及び電気分極率異方性Δαは、液晶ディスプレイの成分として分子の有効性又は有用性を決定する基本的な特性であり、頭部基−Ｘの性質、及び結合している有機構造に非常に左右される。

新規液晶組成物の設計及び合成に関する本発明の化合物の有用性を説明するために、−Ｘが−ＳＦ₄ＯＣＦ₃である例示的な化合物ＩＩ、ＩＩＩ及びＩＶの性能を確立された計算方法によって予測し、これらの特性を上記公知の組成物（即ち、Ｘが−ＣＦ₃、−ＣＮ、−ＳＦ₅又は−ＯＣＦ₃である化合物ＩＩ、ＩＩＩ及びＩＶ）に関して同様に計算した特性及び実験的に決定した特性と比較した。

量子力学に基づいた数値解析法は、第一にＳｐａｒｔａｎ Ｖｅｒｓｉｏｎ ５．１．３（Ｓｃｈｒｏｄｉｎｇｅｒ，ＬＬＣ）を用いて構造を作り出すこと、及びこのソフトウェアパッケージを用いて半経験的なＰａｒａｍｅｔｒｉｃ Ｍｅｔｈｏｄ ３方法論で以って初期の幾何学的最適化を実施することから構成された。結果として得られた構造は、Ｊａｇｕａｒ Ｖｅｒｓｉｏｎ ４．１（Ｓｃｈｒｏｄｉｎｇｅｒ，ＬＬＣ）ソフトウェアパッケージのＤｅｎｓｉｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｔｈｅｏｒｙ Ｂ３ＬＹＰ／６−３１Ｇ^*の数値解析法をさらに用いて最適化した。六価の硫黄フッ化物は、その双極子モーメントの確実な予測のためにこのような非経験的、即ち、Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｔｈｅｏｒｙ法を必要とすることが以前に実証された（３）。次いで、異なる組成物（表１及び２）の相対的な計算双極子μ及び分極率異方性Δα（式１）

を、最適化された構造からＣｏｕｐｌｅｄ−Ｐｅｒｔｕｒｂｅｄ Ｈａｒｔｒｅｅ−Ｆｏｃｋ分極に関する単一点の非経験的ＨＦ／６−３１Ｇ^*法によって計算した。

液晶ディスプレイを設計するための所望のパラメータは、その誘電異方性Δε及び光学複屈折Δηである。Δεは双極子モーメントの平方μ²にほぼ比例し、Δηは分極率異方性Δαにほぼ比例することが文献（１１）で示された。以前より公知の化合物ＩＩ、ＩＩＩ及びＩＶに関するこれらの量の間の相関を図３及び図４に示す。このように統計学的に得られたΔεとμ²及びΔηとΔαの関係から、Δε及びΔηの値を−Ｘが−ＳＦ₄ＯＣＦ₃である化合物ＩＩ〜ＩＶについて概算し、それらを表１の括弧中に示す。

化合物Ｉから得ることができるＸが−ＳＦ₄ＯＣＦ₃の構造ＩＩ〜ＩＶは、公知液晶のものと整合したΔε及びΔηの値を有することがこれらの結果より明らかである。さらには、これら−ＳＦ₄ＯＣＦ₃化合物の計算双極子度及び対応する誘電異方性は、とりわけｍｅｒ−異性体に関して比較的高性能なシアノ置換モデルのものに近いか又はそれを超えており、したがって、化合物Ｉにより構築される液晶に関して−ＳＦ₄ＯＣＦ₃の「頭部」を含有する分子の先行基として将来的な可能性を示す。

したがって、ある実施態様においては、本発明は、（トリフルオロメトキシ）テトラフルオロスルフラニル基を頭部基として含有する液晶を含んで成り、この組成物は、少なくとも１１（好ましくは少なくとも１５、より好ましくは少なくとも１９、さらにより好ましくは少なくとも３４）の誘電異方性（Δε）と、少なくとも０．１（好ましくは少なくとも０．１１、より好ましくは少なくとも０．１２、さらにより好ましくは少なくとも０．１４）の光学複屈折（Δη）とを有する。

さらに、液晶分子のラテラルフッ素化及び／又は物理的性質を調和させるための選ばれた結合基の取り込みは十分に確立されているが（１，２）、望ましい異方特性を有する−ＳＦ₄ＯＣＦ₃含有分子を調製するのに十分な可能性を与えるべきである。例示的な化合物Ｖ、ＶＩ及びＶＩＩに関するラテラルフッ素化の双極子増強効果を実証する相対的な計算及び文献データを表２に示す。

さらには、化合物Ｉを水素化してシクロへキシル類似体、化合物ＶＩＩＩを生成できるべきであり、この化合物ＶＩＩＩはまた、高極性頭部基のためにシントンとしてその芳香族の対応物と同様に用いることができる。

化合物Ｉを合成するための好ましい方法は、以下の式（即ち、反応１）で示される。即ち、

式中、−Ｚは−Ｈ、第二スルフィド基（即ち、化合物ＩＸがジスルフィド結合によって結合された２つのモノマーの二量体、即ち、Ａｒ−Ｓ−Ｓ−Ａｒである）、−Ｃｌであることができるか、又はＳ−Ｘは中間体−ＳＦ₃（１５）基を表す。反応１は、０℃〜１２０℃、しかしより好ましくは２０℃〜８０℃の温度で実施することができ、基質である化合物ＩＸの反応性に左右される。この反応は、適切な化合物ＩＸを用いて、又はニトリル（アセトニトリル）、フレオン（ＣＦＣ−１１３）、ペルフルオロカーボン（ＦＣ−７２）、ハロカーボン（クロロホルム）、アルカン（デカン）、不活性化されたアレーン（１，３−ビス（トリフルオロメチル）ベンゼン）、非酸化性酸（無水ＨＦ）若しくはそれらの混合物のような溶剤のクラスより選択できるがそれらに限定されない不活性溶剤の存在下で実施することができる。フッ素化剤、フルオロオキシトリフルオロメタン（ＣＦ₃ＯＦ）は、Ｎ₂、Ｏ₂、空気、Ｆ₂、ＣＯ、ＣＯ₂、Ａｒ、Ｈｅ、Ｆ₂ＣＯ、ＳＦ₆又はこれら任意の組み合せのバランスで以って、１％〜１００％濃度のバッチ量又は連続流で反応器に添加することができ、５％〜２０％濃度のＣＦ₃ＯＦが好ましい。

反応１は、化合物Ｉを合成するための唯一の手段ではない。別のアプローチは、まず、先に報告されたアリールサルファハライドテトラフルオライド（aryl sulfurhalidetetrafluoride）（９）又は化合物Ｘ、即ち、

を生成し、次いで、それをＣＦ₃ＯＦ、Ｆ₃ＣＯＣｌ、Ｆ₃ＣＯＯＣＦ₃、又は様々な公知Ｆ₃ＣＯ^-塩などの−ＯＣＦ₃源と反応させて、直接化合、光触媒反応又は熱誘導置換により塩素又は臭素原子の置換に作用させることである。別の可能性のある合成は、対応するアリールサルファトリフルオライド（arylsulfur trifluoride）中間体を、活性フッ化物基剤（即ち、無水テトラメチルアンモニウムフルオライド）及びＦ₃ＣＯＯＣＦ₃などの酸化性のＣＦ₃Ｏ−源で処理することによるものである。

ＡｒＳＦ₄ＯＣＦ₃のｆａｃ−及びｍｅｒ−異性体は、クロマトグラフィーの手段を介して分離できる。分取フルオラス逆相ＨＰＬＣ（１０）は、異性体の優れた分解能を提供するので好ましいクロマトグラフィー法である。理想的には、分別蒸留によって異性体の容易な分離を可能にすべきである。

本発明は、以下の例を参照してより詳細に説明されるが、本発明はそれらに限定されるとは考えられないと解されるべきである。

［実験のバックグラウンド］
本明細書に記載するように、４−ブロモフェニルジスルフィドを作製するのに４−ブロモベンゼンチオール（Ａｃｒｏｓ）を用いた。無水アセトニトリル（Ａｃｒｏｓ）は、更なる精製を行わないで使用した。反応器は、一方の端部でヒートシールされ、Ｔ３１６ステンレス鋼のコンプレッションフィッチングで覆われた０．７５インチ又は１インチのＦＥＰチューブから成り、このコンプレッションフィッチングは、入口として機能するＴ３１６ステンレス鋼のバルブに取り付けられた２つのポートを含み、反応器の入口は、ガススパージャーとしての１０μｍのフィルターまで０．２５インチのＦＥＰチューブを付けることにより反応器の底部に及んでいた。溶剤及び化合物ＩＸを窒素下で反応器に装填し、反応器をシールした。周囲圧力で８％ＣＦ₃ＯＦ流を供給するフローマニホールドに反応器を取り付け、反応の進行を追跡するために、ＦＴＩＲ（ＰｒｏｓｐｅｃｔＩＲ、ＭＩＤＡＣ）により反応器流出液の分析を可能とした。高温で流出した可能性のある凝縮性物質を捕捉するために、氷に浸したＦＥＰのＵトラップを反応器の後に設置した。Ｂｒｕｋｅｒ ５００ＭＨｚ ＦＴＮＭＲ分光計を用いてＮＭＲスペクトルを得た。ＨＰ−５８９０ＩＩＧＣ／ＨＰ７９７２ ＭＳＤの組み合せによりＧＣ−ＭＳを得た。分取ＨＰＬＣは、ガードカートリッジを備えた２５０ｎｍ×１０ｍｍのＦｌｕｏｐｈａｓｅ ＰＦＰ（５μｍ粒子、１００Ａ細孔）セミ分取カラムを提供する２００μＬ試料ループを取り付けたＨＰ−１１００ Ｓｅｒｉｅｓ ＨＰＬＣを用いて実施し、続いて高圧ＵＶセルを用いて２５４ｎｍで実施した。

［例１：４−ブロモフェニルジスルフィド］
４−ブロモベンゼンチオール（２５．０ｇ、１３２ｍｍｏｌ）及びメタノール（２５０ｍＬ、Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）を、Ｔｅｆｌｏｎ被覆のスターラーバーを収容する５００ｍＬの丸底フラスコに添加した。過剰な元素状ヨウ素（３６ｇ、１４０ｍｍｏｌ）を、急速に撹拌されるチオール溶液に２ｇごとに直接添加してジスルフィドを沈殿させた。ヨウ素の暗色が持続したときに反応を完了した。反応混合物を２５０ｍＬの水に添加し、次いで固体の炭酸水素ナトリウム、次いで亜硫酸水素ナトリウムで注意深く中和し、如何なる残留Ｉ₂も中和した。次いで、結果として得られたスラリーを５０ｍＬの塩化メチレンで３回抽出し、有機層を合せて、硫酸マグネシウム上で乾燥させ濾過した。
回転乾燥器による溶剤の除去により、淡黄色の固体、粗４−ブロモフェニルジスルフィド（２４．５ｇ、９８．７％）を得た。メタノールを沸騰させることによりジスルフィドを再結晶化し、次いで真空化で溶融して如何なる残留溶剤も除去した。

［例２：４−ブロモフェニル（トリフルオロメトキシ）テトラフルオロスルフラン］
４−ブロモフェニルジスルフィド（５ｇ、１３ｍｍｏｌ）を、アセトニトリル（１５ｍＬ）とともにＦＥＰチューブ反応器に装填した。窒素中８％ＣＦ₃ＯＦの混合ガスを、合計流量２００ｍＬ／分で合計（約）７２ｍｍｏｌのＣＦ₃ＯＦが添加されるまで反応器の内容物に２５℃で通した。反応中の流出液のＦＴＩＲ分析によって、ＣＦ₃ＯＦのすべてが消費されたわけではないことが示された。ＣＦ₃ＯＦを連続的に添加しながら、反応器を外部から７５℃に加熱した。この温度で、基質の黄色液のみを残して溶剤のすべてを流出液中に運び去った。合計約３００ｍｍｏｌのＣＦ₃ＯＦを反応器に通した後、反応器を２０℃に冷却した。反応器の内容物をペンタンに溶解し、炭酸水素ナトリウム液で中和した。水性層を１０ｍＬのペンタンで３回抽出し、有機層を回転乾燥器で濃縮することで、粗生成物を黄色油（３．２５ｇ）として得た。ＧＣ−ＭＳで粗生成物を分析することにより、相対的なピーク面積で、４−ブロモフェニル（トリフルオロメトキシ）テトラフルオロスルフランの異性体が１：１の比において１２％存在することが示された（ｆａｃ−４−ブロモフェニル（トリフルオロメトキシ）テトラフルオロスルフラン，ＧＣ−ＭＳ ｍ／ｚ（％相対強度，イオン）：３５０（１００，Ｍ＋２），３４８（１００，Ｍ＋），２６５／２６３（４８，Ｍ−ＯＣＦ₃），２４２／２４０（８３，Ｍ−ＳＦ₄），１７６／１７４（３５，Ｍ−ＳＦ₄ ＆ Ｆ₂ＣＯ），１５７／１５５（９１，Ｍ−ＳＦ₄ＯＣＦ₃），９５（７８，Ｍ−ＳＦ₄ ＆ Ｂｒ），６９（８４，ＣＦ₃））；（ｍｅｒ−４−ブロモフェニル（トリフルオロメトキシ）テトラフルオロスルフラン，ＧＣ−ＭＳ ｍ／ｚ（％相対強度，イオン）：３５０（５２，Ｍ＋２），３４８（５２，Ｍ＋），２６５／２６３（２７，Ｍ−ＯＣＦ₃），１７６／１７４（１００，Ｍ−ＳＦ₄ ＆ Ｆ₂ＣＯ），１５７／１５５（３０，Ｍ−ＳＦ₄ＯＣＦ₃），９５（９８，Ｍ−ＳＦ₄ ＆ Ｂｒ），６９（６６，ＣＦ₃））。４−ブロモフェニル五フッ化硫黄、及びこれら生成物の環状フッ素化型が、観測された副生成物の大部分を構成していた。ＣＤ₃ＣＮにおける生成物混合物の¹⁹Ｆ−ＮＭＲは、同様の生成物分布を示した（ｆａｃ−４−ブロモフェニル（トリフルオロメトキシ）テトラフルオロスルフラン，¹⁹Ｆ−ＮＭＲ（ＣＤ₃ＣＮ，δ）：＋９３．５（ｄｔｑ，１Ｆ，Ｊ＝１４９．６，１４９．６，１８．６Ｈｚ），＋６７．８（ｄｔｑ，１Ｆ，Ｊ＝１４９．６，１４９．６，６．０Ｈｚ），＋６６．７（ｄｄｑ，２Ｆ，Ｊ＝１４９．６，１４９．６，１５．６Ｈｚ），−５５．４（ｍ，３Ｆ））；（ｍｅｒ−４−ブロモフェニル（トリフルオロメトキシ）テトラフルオロスルフラン，¹⁹Ｆ−ＮＭＲ（ＣＤ₃ＣＮ，δ）：＋７４．６（ｑ，４Ｆ，Ｊ＝１０．０Ｈｚ），−５６．３（ｐｅｎｔ，３Ｆ，Ｊ＝１０．０Ｈｚ））。異性体は、セミ分取フルオラス逆相ＨＰＬＣ¹⁰を用いて分離し；粗生成物の小分割量は、メタノール６５％及び水３５％のアイソクラチック混合物を用いて流量５ｍＬ／分で分離した。純物質のＮＭＲ及びＧＣ−ＭＳデータは、粗混合物に帰属するものと一致した。４−ブロモフェニルジスルフィドを４−ブロモベンゼンチオールに置き換えて反応を繰り返し、同様の結果を得た。

本発明は、他の高極性分子、より具体的には液晶のための構成単位として作用することができる新規組成物を提供する。これら新規組成物の明らかに高い双極子モーメントにより、これらの化合物を含有する液晶組成物に関して高誘電異方性を潜在的にもたらすことができる。

本発明は、より詳細にかつその具体例を参照して説明されたが、その趣旨及び範囲を逸脱することなく、本発明において様々な変更及び改良を行うことができるということは当業者にとって明らかであろう。

−ＳＦ₄ＯＣＦ₃部分がｆａｃ−（又はシス−）異性体として存在する本発明のアリールトリフルオロメトキシテトラフルオロ−スルフランの化学構造である。 −ＳＦ₄ＯＣＦ₃部分がｍｅｒ−（又はトランス−）異性体として存在する本発明のアリールトリフルオロメトキシテトラフルオロ−スルフランの化学構造である。 複数の従来技術の液晶組成物についての、公表誘電異方性（Δε）値に対する計算双極子モーメントの平方（μ²）のプロットである。 複数の従来技術の液晶組成物についての、計算分極率異方性（Δα）に対する公表光学複屈折（Δη）のプロットである。

Claims (20)

1. ＲＳＦ₄ＯＣＦ₃を含んで成る組成物であって、式中、Ｒが有機基であり、ＳＦ₄ＯＣＦ₃が該有機基の炭素に結合している組成物。
2. Ｒが６炭素原子環を含んで成る、請求項１に記載の組成物。
3. Ｒが置換又は非置換のシクロヘキシルである、請求項１に記載の組成物。
4. Ｒが置換又は非置換のフェニル又はナフチルである、請求項１に記載の組成物。
5. 以下の式、即ち、
   

   

   の構造を含んで成る組成物であって、式中、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄及びＲ₅が、Ｈ、アルキル、アリール、シクロアルキル、ハロゲン、ニトロ、ペルフルオロアルキル、シアノ、メトキシ、トリフルオロメトキシ、五フッ化硫黄、及び（トリフルオロメトキシ）テトラフルオロスルフラニルから成る群より独立して選択された要素である組成物。
6. Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₄及びＲ₅のそれぞれがＨであり、Ｒ₃が以下の式、即ち、
   

   

   （式中、Ｒ₆はアルキル、シクロアルキル、又は置換フェニルである）のうち１つで表される、請求項５に記載の組成物。
7. 前記組成物が液晶であり、前記構造の（トリフルオロメトキシ）テトラフルオロスルフラニル基が、少なくとも１１の誘電率異方性と、少なくとも０．１の光学複屈折とを有する該液晶の頭部基である、請求項５に記載の組成物。
8. 前記ＳＦ₄ＯＣＦ₃が、ｆａｃ形のみの組成で存在している、請求項５に記載の組成物。
9. 前記ＳＦ₄ＯＣＦ₃が、ｍｅｒ形のみの組成で存在している、請求項５に記載の組成物。
10. Ｒ₁及びＲ₅のうち少なくとも１つがＦである、請求項５に記載の組成物。
11. アリールトリフルオロメトキシテトラフルオロスルフラン。
12. 以下の式、即ち、
    

    

    の構造を含んで成る組成物であって、式中、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄及びＲ₅が、Ｈ、アルキル、アリール、シクロアルキル、ハロゲン、ニトロ、ペルフルオロアルキル、シアノ、メトキシ、トリフルオロメトキシ、五フッ化硫黄、及び（トリフルオロメトキシ）テトラフルオロスルフラニルから成る群より独立して選択された要素である組成物。
13. Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₄及びＲ₅のそれぞれがＨであり、Ｒ₃が以下の式、即ち、
    

    

    （式中、Ｒ₆はアルキル、シクロアルキル、又は置換フェニルである）のうち１つで表される、請求項１２に記載の組成物。
14. 前記組成物が液晶であり、前記構造の（トリフルオロメトキシ）テトラフルオロスルフラニル基が、少なくとも１１の誘電率異方性と、少なくとも０．１の光学複屈折とを有する該液晶の頭部基である、請求項１２に記載の組成物。
15. 前記ＳＦ₄ＯＣＦ₃が、ｆａｃ形のみの組成で存在している、請求項１２に記載の組成物。
16. 前記ＳＦ₄ＯＣＦ₃が、ｍｅｒ形のみの組成で存在している、請求項１２に記載の組成物。
17. Ｒ₁及びＲ₅のうち少なくとも１つがＦである、請求項１２に記載の組成物。
18. 以下の式、即ち、
    

    

    によって表され、式中、Ｓ−Ｚが、Ｓ−Ｈ、ジスルフィド、Ｓ−Ｃｌ又はＳＦ₃である、請求項１に記載の組成物を調製する方法。
19. アリールサルファクロロテトラフルオライド（aryl sulfurchlorotetrafluoride）又はアリールサルファブロモテトラフルオライド（aryl sulfurbromotetrafluoride）と−ＯＣＦ₃源とを反応させ、直接化合、光触媒反応又は熱誘導置換により、該アリールサルファクロロテトラフルオライドの塩素原子又は該アリールサルファブロモテトラフルオライドの臭素原子と−ＯＣＦ₃とを置換するようにして前記組成物を提供することを含んで成る、請求項１に記載の組成物を調製する方法。
20. アリールサルファトリフルオライド（arylsulfur trifluoride）と、活性フッ化物基剤及び−ＯＣＦ₃の酸化源とを反応させて前記組成物を提供することを含んで成る、請求項１に記載の組成物を調製する方法。

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