JP2010018541A - 1−(トリフルオロメトキシ)ナフタレン誘導体 - Google Patents
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- CYJMTDZSVSTFBA-UHFFFAOYSA-N Cc(c(F)cc(C1)c2CCC1C(CC1)CCC1C(CC1)CCC1I)c2F Chemical compound Cc(c(F)cc(C1)c2CCC1C(CC1)CCC1C(CC1)CCC1I)c2F CYJMTDZSVSTFBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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Abstract
【解決手段】 本発明は、上記課題を解決するための手段として、1-(トリフルオロメトキシ)ナフタレン誘導体、およびそれを1種または2種以上含有することを特徴とする液晶組成物を、前記課題を解決するための手段として見出した。
【選択図】 なし
Description
上記記載の液晶組成物を構成要素とする液晶素子、
を前記課題を解決するための手段として見出した。
Ba、BbおよびBcはそれぞれ独立的に
(a) トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個の-CH2-または隣接していない2個以上の-CH2-は、-O-または-S-に置換されていてもよい。)、
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=または隣接していない2個以上の-CH=は、-N=に置換されていてもよい。)、および
(c) 1,4-シクロヘキセニレン基、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基および1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)または基(c)はそれぞれ-CN、-Fまたは-Clで置換されていても良く、
oは0、1または2を表し、
La、LbおよびLcはそれぞれ独立的に単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-または-C≡C-を表し、LbおよびBcが複数存在する場合は、それらは同一でも異なっていても良い。)で表される化合物を含有することが好ましい。
一般式(A-0)で表される化合物は、さらに具体的な構造として、以下の一般式(A-1)〜 (A-3)で表される構造が好ましい。
本発明の液晶組成物の第3成分として、Δεの比較的大きい、一般式(Ba)、一般式(Bb)、一般式(Bc)、一般式(Bd)および一般式(Be)
(d) トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個の-CH2-または隣接していない2個以上の-CH2-は、-O-または-S-に置換されていてもよい。)、
(e) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=または隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置換されていてもよい。)および、
(f) 1,4-シクロヘキセニレン基、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基およびデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、
からなる群より選ばれる基であり、上記の基(d)、基(e)または基(f)はそれぞれ-CN、-Fまたは-Clで置換されていても良く、
Ka、KbおよびKcはそれぞれ独立的に単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-または-C≡C-を表し、
Xb、Xc、Xd、XeおよびXfはそれぞれ独立して水素原子または-Fを表し、
pおよびqはそれぞれ独立して、0、1または2を表すが、pおよびqの和は2以下であり、
Xaは、水素原子、-F、-Cl、-CN、-CF3、-OCH2F、-OCHF2、-OCF3、-CH2CF3、-CHFCF3、-CF2CF3または一般式(A)におけるRaと同じ意味を表す。)で表される化合物を含有することが好ましい。
さらに具体的には以下の一般式(Ba-1a)〜(Ba-3d)
一般式(Bc)で表される化合物は、具体的な構造として以下の一般式
一般式(Bd)で表される化合物は、具体的な構造として以下の一般式
(実施例1)1-(トリフルオロメトキシ)-2-(3,4,5-トリフルオロフェニル)-6-プロピルナフタレン(I-1)の合成
(以下、ドラフト中で行う。) 6-プロピル-2-ナフトール(25.0 g、0.134 mol)のジクロロメタン(500 ml)溶液を5~10℃に冷却しながら激しく攪拌している中に、ジクロロメチルメチルエーテル(35.6 ml、0.480 mol)を加えた後、さらに内温を5~10℃に保ちながら、続けて塩化チタン(IV)(70 ml、0.635 mol)のジクロロメタン(140 ml)溶液を0.5時間かけて滴下して加えた後、内温を5~10℃に保ちながら1時間攪拌した。反応液を氷水に滴下して加えて反応を停止させた後、室温で0.5時間攪拌した。有機層を分離し、水層からジクロロメタンで抽出した。有機層を合わせた後、5%炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水の順で洗條し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。塩を濾別後、溶媒を留去し、褐色の固体を得た。得られた固体を再結晶(ジクロロメタン、メタノール)することにより、赤桃色の粉末(20.4 g)を得た。(収率 71.0%)
(実施例1-2)トリフルオロメタンスルホン酸1-ホルミル-6-プロピル-2-ナフチル
(以下、ドラフト中で行う。) 1-ホルミル-6-プロピル-2-ナフトール(20.4 g、0.095 mol)のジクロロメタン溶液(100 ml)を5℃以下に冷却しながら激しく攪拌している中に、内温を保ちながらトリフルオロメタンスルホン酸無水物(29.6 g、0.105 mol)を滴下して加えた(約10分間)。さらに内温を保ちながら、ピリジン(9.5 g、0.120 mol)を滴下して加えた(約10分間)。そのまま内温を保ちながら1時間攪拌を続けた後、水を加えて反応を停止させた。反応液の有機層を分離し、3 M塩酸、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水の順で洗條し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去し、得られた残渣をカラム(シリカゲル、ヘキサン+酢酸エチル)により精製し、さらに再結晶(エタノール)することにより、白色の固体(26.5 g)を得た。(収率 80.5%)
(実施例1-3)1-ホルミル-2-(3,4,5-トリフルオロフェニル)-6-プロピルナフタレン
(以下、窒素雰囲気下で行う。) トリフルオロメタンスルホン酸1-ホルミル-6-プロピル-2-ナフチル(26.5 g、0.076 mol)、3,4,5-トリフルオロフェニルホウ酸(17.4 g、0.099 mol)およびテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(2.0 g、0.002 mol)のテトラヒドロフラン(150 ml)懸濁液を激しく攪拌している中に、無水炭酸カリウム(11.0 g、0.080 mol)の水(40 ml)溶液を加えた。70℃で24時間加熱攪拌した後、反応液を放冷し、水に空けて反応を終了させた。セライトを用いて触媒を濾別した後、有機層を分離し、水層から酢酸エチルで抽出した。有機層を集めた後、3 M塩酸、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水の順で洗條し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去し、得られた橙色の固体をカラム(シリカゲル/ヘキサン)を用いて精製し、再結晶(エタノール+メタノール)することにより、黄色の固体(17.0 g)を得た。(収率 68.0%)
(実施例1-4)2-(3,4,5-トリフルオロフェニル)-6-プロピル-1-ナフトール
(以下、ドラフト中で行う。) ホウ酸(17.8 g、0.287 mol)のテトラヒドロフラン(250 ml)懸濁液を室温で激しく攪拌している中に、30%過酸化水素水(19.7 g、0.155 mol)を滴下して加えた後、室温で0.5時間激しく攪拌した。1-ホルミル-2-(3,4,5-トリフルオロフェニル)-6-プロピルナフタレン(17.0 g、0.051 mol)のテトラヒドロフラン(105 ml)溶液を加えた後、室温で24時間激しく攪拌した。反応液を濾過してホウ酸を濾別した後、少量のテトラヒドロフランでホウ酸を洗滌し、有機層を合わせた後、5%炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水の順で洗條し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。塩を濾別後、溶媒を留去し、褐色の固体を得た。得られた固体をカラム(シリカゲル、トルエン)により精製することにより、薄黄色の固体(10.8 g)を得た。(収率 66.9%)
(実施例1-5)1-(トリフルオロメトキシ)-2-(3,4,5-トリフルオロフェニル)-6-プロピルナフタレン(I-1)
(以下、ドラフト中で行う。) 2-(3,4,5-トリフルオロフェニル)-6-プロピル-1-ナフトール(10.8 g、0.034 mol)の無水N,N-ジメチルホルムアミド(110 ml)懸濁液を激しく攪拌している中に、1-(トリフルオロメチル)-1,2-ベンズヨードキソール-3-(1H)-オン(43.0 g、0.136 mol)を加えた。90℃で24時間加熱攪拌した後、反応液を放冷し、水に空けて反応を終了させた。水層から酢酸エチルで抽出し、有機層を集めた後、10%チオ硫酸ナトリウム水溶液、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水の順で洗條し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去し、得られた橙色の固体をカラム(シリカゲル/ヘキサン、ジクロロメタン)を用いて精製し、再結晶(エタノール、メタノール)することにより、無色の針状晶(3.7 g)を得た。(収率 28.5%)
1H-NMR (400MHz, CDCl3) σ(ppm) 0.91 (t, 3H), 1.40-1.60 (m, 2H), 2.64 (t, 2H), 6.94-7.00 (m, 2H), 7.20-8.10 (m, 5H)
MS m/z 384(M+)
相転移温度(℃) Cr 41 Iso
(実施例2)液晶組成物の調製(1)
低粘性で温度範囲の広いネマチック液晶として特にアクティブマトリックス駆動用に好適なホスト液晶(H)
ネマチック相上限温度(Tni) : 116.7℃
誘電率異方性(Δε) : 4.80
屈折率異方性(Δn) : 0.090
閾値電圧(Vth) : 1.88 V
粘度(η) : 0.0197 Pa・s
次に、このホスト液晶(H)に実施例1で得られた化合物(I-1)
ネマチック相上限温度(Tni) : 88.0℃
誘電率異方性(Δε) : 7.41
屈折率異方性(Δn) : 0.101
閾値電圧(Vth) : 1.50 V
粘度(η) : 0.0230 Pa・s
組成物(H-1)のΔεは大幅に増大し、このため閾値電圧(Vth)はホスト液晶(H)と比較すると約20%減少している一方で、屈折率異方性(Δn)および粘度(η)は、殆ど変化しなかった。
(比較例1)
ホスト液晶(H)に化合物(I-1)と比較的類似の構造を有するが、トリフルオロメチル基をフッ素原子に替えた化合物(J-1)
ネマチック相上限温度(Tni) : 85.4℃
誘電率異方性(Δε) : 7.28
屈折率異方性(Δn) : 0.104
閾値電圧(Vth) : 1.51 V
粘度(η) : 0.0245 Pa・s
従って、化合物(J-1)の添加により、ホスト液晶(H)と比較するとΔεおよびVthは改善した。また、組成物(H-A)は、組成物(H-1)と比較してネマチック相上限温度(Tni)は2.6℃も低く、粘度(η)は0.0015 Pa・sも大きいことがわかった。
(実施例3)液晶組成物の調製(2)
実施例1で得られた化合物(I-1)を用いて、低粘性で温度範囲の広い実用的な、特にアクティブマトリックス駆動用に好適な液晶組成物(M-1)および(M-2)を調製した。得られた組成物(M-1)および(M-2)をそれぞれセル厚4.5μmのTNセルに充填して液晶素子を作成し、その電気光学特性を測定した結果、以下のとおりであった。
末端のn(数字) -CnH2n+1
F -F
-m(数字)dn(数字) -(CH2)n-1-CH=CH-CmH2m+1
(比較例2)
化合物(I-1)を用いていない、低粘性で温度範囲の広い実用的な、アクティブマトリックス駆動用に好適な液晶組成物(M-3)を調製した。得られた組成物(M-3)をセル厚4.5μmのTNセルに充填して液晶素子を作成し、その電気光学特性を測定した結果、以下のとおりであった。
Claims (12)
- 一般式(I)
A1、A2、B1およびB2は、それぞれ独立的にトランス-1,4-シクロヘキシレン基、トランス-1,3-ジオキサン-2,5-ジイル基、ピリジン-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基または1個以上の水素原子がフッ素原子に置換されていてもよい1,4-フェニレン基を表し、
L1、L2、M1およびM2は、それぞれ独立的に単結合、-CH2CH2-、-CH=CH-、-CH≡CH-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-CF2CF2-、-CF=CF-、-OCO-、-COO-、-CH(CH3)CH2-、-CH2CH(CH3)-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-OCH(CH3)-、-CH(CH3)O-、-(CH2)4-、-(CH2)3O-、-O(CH2)3-、-COS-または-SCO-を表し、
X1およびX2は、それぞれ独立的に水素原子またはフッ素原子を表し、
p、q、rおよびsは、それぞれ独立的に0または1を表す。)で表される1-(トリフルオロメトキシ)ナフタレン誘導体。 - 一般式(I)において、R1が、1個以上の水素原子が独立的にフッ素原子に置換されていてもよい、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数2〜8のアルケニル基、炭素数1〜7のアルコキシル基、炭素数2〜7のアルケニルオキシ基を表し、R2が、1個以上の水素原子が独立的にフッ素原子に置換されていてもよい、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数2〜8のアルケニル基、炭素数1〜7のアルコキシル基、炭素数2〜7のアルケニルオキシ基、フッ素原子、塩素原子または-CN基を表す請求項1記載の化合物。
- 一般式(I)において、A1、A2、B1およびB2が、それぞれ独立的にトランス-1,4-シクロヘキシレン基または1個以上の水素原子がフッ素原子に置換されていてもよい1,4-フェニレン基を表す請求項1記載の化合物。
- 一般式(I)において、L1、L2、M1およびM2が、それぞれ独立的に単結合、-CH2CH2-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-または-CF2CF2-を表す請求項1記載の化合物。
- 一般式(I)において、X1およびX2が、それぞれ独立的に水素原子を表す請求項1記載の化合物。
- 一般式(I)において、p+q+r+sが1以上かつ3以下の整数を表す請求項1記載の化合物。
- 一般式(I)において、R1が、炭素数1〜8のアルキル基または炭素数2〜8のアルケニル基を表す請求項1記載の化合物。
- 一般式(I)において、R2が、フッ素原子、塩素原子、-CN基、-OCFH2基、-OCF2H基、-OCF3基または-CF3基を表す請求項1記載の化合物。
- 一般式(I)において、L1、L2、M1およびM2が、それぞれ独立的に単結合または-CH2CH2-を表す請求項1記載の化合物。
- 一般式(I)において、p+q+r+sが1または2を表す請求項1記載の化合物。
- 請求項1〜10記載の一般式(I)で表される化合物を1種または2種以上含有することを特徴とする液晶組成物。
- 請求項11記載の液晶組成物を構成要素とする液晶素子。
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