JP2017007987A - ジヒドロアントラセン骨格を有する化合物、液晶組成物および液晶表示素子 - Google Patents
ジヒドロアントラセン骨格を有する化合物、液晶組成物および液晶表示素子 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】熱や光に対する高い安定性、高い透明点(又は高い上限温度)、液晶相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学異方性、負に大きな誘電率異方性、適切な弾性定数、他の液晶性化合物との優れた相溶性などの物性の少なくとも1つを充足する液晶性化合物、前記化合物を含有する液晶組成物、前記組成物を含む液晶表示素子の提供。【解決手段】式(1)で表されるジヒドロアントラセン骨格を有する化合物。(R1及びR2はH又はC1〜20のアルキル等;環A1及び環A2は1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン等;Z1及びZ2は単結合、C1から6のアルキレン等;L1〜L3はH、F、−CF3等;Xは>C=O、>C=S、>CF2等;a及びbは各々独立に、0〜3)【選択図】なし
Description
本発明は、液晶性化合物、液晶組成物、および液晶表示素子に関する。さらに詳しくは、ジヒドロアントラセン骨格を有する液晶性化合物、この化合物を含有し、ネマチック相を有する液晶組成物、およびこの組成物を含む液晶表示素子に関する。
液晶表示素子は、パソコン、テレビなどのディスプレイに広く利用されている。この素子は、液晶性化合物の光学異方性、誘電率異方性などの物性を利用したものである。液晶表示素子の動作モードとしては、PC(phase change)、TN(twisted nematic)、STN(super twisted nematic)、BTN(bistable twisted nematic)、ECB(electrically controlled birefringence)、OCB(optically compensated bend)、IPS(in-plane switching)、VA(vertical alignment)、FFS(fringe field switching)、PSA(polymer sustained alignment)などのモードがある。PSAモードの素子では、重合体を含有する液晶組成物が用いられる。この組成物では、重合体によって液晶分子の配向を制御することが可能になる。
このような液晶表示素子では、適切な物性を有する液晶組成物が使われている。素子の特性をさらに向上させるには、この組成物に含まれる液晶性化合物が、次の(1)から(8)で示す物性を有するのが好ましい。(1)熱や光に対する高い安定性、(2)高い透明点、(3)液晶相の低い下限温度、(4)小さな粘度(η)、(5)適切な光学異方性(Δn)、(6)負に大きな誘電率異方性(Δε)、(7)適切な弾性定数(K)、(8)他の液晶性化合物との優れた相溶性。
液晶性化合物の物性が素子の特性に及ぼす効果は、次のとおりである。(1)のように、熱や光に対する高い安定性を有する化合物は、素子の電圧保持率を上げる。これによって、素子の寿命が長くなる。(2)のように、高い透明点を有する化合物は、素子の使用可能な温度範囲を広げる。(3)のように、ネマチック相、スメクチック相などのような液晶相の低い下限温度、特にネマチック相の低い下限温度を有する化合物も、素子の使用可能な温度範囲を広げる。(4)のように、粘度の小さな化合物は、素子の応答時間を短くする。
素子の設計に応じて、(5)のように適切な光学異方性、すなわち大きな光学異方性または小さな光学異方性、を有する化合物が必要である。素子のセルギャップを小さくすることにより応答時間を短くする場合には、大きな光学異方性を有する化合物が適している。(6)のように負に大きな誘電率異方性を有する化合物は、素子のしきい値電圧を下げる。これによって、素子の消費電力が小さくなる。一方、小さな誘電率異方性を有する化合物は、組成物の粘度を下げることによって、素子の応答時間を短くする。この化合物は、ネマチック相の上限温度を上げることによって素子の使用可能な温度範囲を広げる。
(7)に関しては、大きな弾性定数を有する化合物は、素子の応答時間を短くする。小さな弾性定数を有する化合物は、素子のしきい値電圧を下げる。したがって、向上させたい特性に応じて適切な弾性定数が必要になる。(8)のように他の液晶性化合物との優れた相溶性を有する化合物が好ましい。これは、異なった物性を有する液晶性化合物を混合して、組成物の物性を調節するからである。
これまでに、負に大きな誘電率異方性を有する液晶性化合物が種々合成されてきた。大きな光学異方性を有する液晶性化合物も種々合成されてきた。新規な化合物には、従来の化合物にはない優れた物性が期待されるからである。新規な化合物を液晶組成物に添加することによって、組成物において少なくとも2つの物性の間で適切なバランスが得られると期待されるからである。このような状況から、上記の物性(1)から(8)に関して優れた物性と適切なバランスを有する化合物が望まれている。
第一の課題は、熱や光に対する高い安定性、高い透明点(またはネマチック相の高い上限温度)、液晶相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学異方性、負に大きな誘電率異方性、適切な弾性定数、他の液晶性化合物との優れた相溶性などの物性の少なくとも1つを充足する液晶性化合物を提供することである。類似の化合物と比較して、負に大きな誘電率異方性を有する化合物を提供することである。第二の課題は、この化合物を含有し、熱や光に対する高い安定性、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学異方性、負に大きな誘電率異方性、大きな比抵抗、適切な弾性定数などの物性の少なくとも1つを充足する液晶組成物を提供することである。この課題は、少なくとも2つの物性に関して適切なバランスを有する液晶組成物を提供することである。第三の課題は、この組成物を含み、素子を使用できる広い温度範囲、短い応答時間、大きな電圧保持率、低いしきい値電圧、大きなコントラスト比、および長い寿命を有する液晶表示素子を提供することである。
本発明は、式(1)で表される化合物、この化合物を含有する液晶組成物、およびこの組成物を含む液晶表示素子に関する。
式(1)において、
R1およびR2は独立して、炭素数1から20のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく;
環A1および環A2は独立して、1,4−シクロへキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、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、または1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルであり、この1,4−シクロへキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、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、または1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−CH=N−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素は、フッ素、塩素、−C≡N、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2、または−OCH2Fで置き換えられてもよく;
Z1およびZ2は独立して、単結合または炭素数1から6のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、1つまたは2つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく;
L1、L2、およびL3は独立して、水素、フッ素、塩素、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2、または−OCH2Fであり;
Xは、>C=O、>C=S、>CF2、>CH2、>CHF、>CF(CF3)、>CH(CF3)、>CF(CF2H)、>CH(CF2H)、>C(CF3)2、または>C(CF2H)2であり;
aおよびbは独立して、0、1、2、または3であり、aおよびbの和は0から4である。
式(1)において、
R1およびR2は独立して、炭素数1から20のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく;
環A1および環A2は独立して、1,4−シクロへキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、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、または1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルであり、この1,4−シクロへキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、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、または1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−CH=N−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素は、フッ素、塩素、−C≡N、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2、または−OCH2Fで置き換えられてもよく;
Z1およびZ2は独立して、単結合または炭素数1から6のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、1つまたは2つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく;
L1、L2、およびL3は独立して、水素、フッ素、塩素、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2、または−OCH2Fであり;
Xは、>C=O、>C=S、>CF2、>CH2、>CHF、>CF(CF3)、>CH(CF3)、>CF(CF2H)、>CH(CF2H)、>C(CF3)2、または>C(CF2H)2であり;
aおよびbは独立して、0、1、2、または3であり、aおよびbの和は0から4である。
第一の長所は、熱や光に対する高い安定性、高い透明点(またはネマチック相の高い上限温度)、液晶相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学異方性、負に大きな誘電率異方性、適切な弾性定数、他の液晶性化合物との優れた相溶性などの物性の少なくとも1つを充足する液晶性化合物を提供することである。類似の化合物と比較して、負に大きな誘電率異方性を有する化合物を提供することである。第二の長所は、この化合物を含有し、熱や光に対する高い安定性、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学異方性、負に大きな誘電率異方性、大きな比抵抗、適切な弾性定数などの物性の少なくとも1つを充足する液晶組成物を提供することである。この長所は、少なくとも2つの物性に関して適切なバランスを有する液晶組成物を提供することである。第三の長所は、この組成物を含み、素子を使用できる広い温度範囲、短い応答時間、大きな電圧保持率、低いしきい値電圧、大きなコントラスト比、および長い寿命を有する液晶表示素子を提供することである。
この明細書における用語の使い方は、次のとおりである。「液晶性化合物」、「液晶組成物」、および「液晶表示素子」の用語をそれぞれ「化合物」、「組成物」、および「素子」と略すことがある。「液晶性化合物」は、ネマチック相、スメクチック相などの液晶相を有する化合物、および液晶相を有しないが、上限温度、下限温度、粘度、誘電率異方性のような組成物の物性を調節する目的で添加する化合物の総称である。この化合物は、1,4−シクロヘキシレンや1,4−フェニレンのような六員環を有し、その分子構造は棒状(rod like)である。「液晶表示素子」は液晶表示パネルおよび液晶表示モジュールの総称である。「重合性化合物」は、組成物中に重合体を生成させる目的で添加する化合物である。
液晶組成物は、複数の液晶性化合物を混合することによって調製される。液晶性化合物の割合(含有量)は、この液晶組成物の重量に基づいた重量百分率(重量%)で表される。この組成物に、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤、色素、消泡剤のような添加物が必要に応じて添加される。添加物の割合(添加量)は、液晶性化合物の割合と同様に、液晶組成物の重量に基づいた重量百分率(重量%)で表される。重量百万分率(ppm)が用いられることもある。重合開始剤または重合禁止剤の割合は、例外的に重合性化合物の重量に基づいて表される。
「透明点」は、液晶性化合物における液晶相−等方相の転移温度である。「液晶相の下限温度」は、液晶性化合物における固体−液晶相(スメクチック相、ネマチック相など)の転移温度である。「ネマチック相の上限温度」は、液晶性化合物と母液晶との混合物または液晶組成物におけるネマチック相−等方相の転移温度であり、「上限温度」と略すことがある。「ネマチック相の下限温度」を「下限温度」と略すことがある。「誘電率異方性を上げる」の表現は、誘電率異方性が正である組成物のときは、その値が正に増加することを意味し、誘電率異方性が負である組成物のときは、その値が負に増加することを意味する。
式(1)で表される化合物を化合物(1)と略すことがある。式(1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物を化合物(1)と略すことがある。「化合物(1)」は、式(1)で表される1つの化合物、2つの化合物の混合物、または3つ以上の化合物の混合物を意味する。これらのルールは、他の式で表される化合物についても適用される。式(1)から(15)において、六角形で囲んだA1、B1、C1などの記号はそれぞれ環A1、環B1、環C1などの環に対応する。六角形は、シクロヘキサンやベンゼンのような六員環を表す。六角形がナフタレンのような縮合環や、アダマンタンのような架橋環を表すことがある。
化学式において、末端基R1の記号を複数の化合物に用いる。これらの化合物において、任意の2つのR1が表す2つの基は同一であってもよく、または異なってもよい。例えば、化合物(1−1)のR1がエチルであり、化合物(1−2)のR1がエチルであるケースがある。化合物(1−1)のR1がエチルであり、化合物(1−2)のR1がプロピルであるケースもある。このルールは、R11、Z11などの記号にも適用される。化合物(15)において、iが2のとき、2つの環E1が存在する。この化合物において2つの環E1が表す2つの基は、同一であってもよく、または異なってもよい。iが2より大きいとき、任意の2つの環E1にも適用される。このルールは、他の記号にも適用される。
「少なくとも1つの‘A’」の表現は、‘A’の数が任意であることを意味する。「少なくとも1つの‘A’は、‘B’で置き換えられてもよい」の表現は、‘A’の数が1つのとき、‘A’の位置は任意であり、‘A’の数が2つ以上のときも、それらの位置は制限なく選択できることを意味する。このルールは、「少なくとも1つの‘A’が、‘B’で置き換えられた」の表現にも適用される。「少なくとも1つの‘A’が、‘B’、‘C’、または‘D’で置き換えられてもよい」という表現は、任意の‘A’が‘B’で置き換えられた場合、任意の‘A’が‘C’で置き換えられた場合、および任意の‘A’が‘D’で置き換えられた場合、さらに複数の‘A’が‘B’、‘C’、および/または‘D’の少なくとも2つで置き換えられた場合を含むことを意味する。例えば、「少なくとも1つの−CH2−が−O−または−CH=CH−で置き換えられてもよいアルキル」には、アルキル、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルケニル、アルコキシアルケニル、アルケニルオキシアルキルが含まれる。なお、連続する2つの−CH2−が−O−で置き換えられて、−O−O−のようになることは好ましくない。アルキルなどにおいて、メチル部分(−CH2−H)の−CH2−が−O−で置き換えられて−O−Hになることも好ましくない。
ハロゲンはフッ素、塩素、臭素、およびヨウ素を意味する。好ましいハロゲンは、フッ素および塩素である。さらに好ましいハロゲンはフッ素である。液晶性化合物のアルキルは直鎖状または分岐状であり、環状アルキルを含まない。直鎖状アルキルは、一般的に分岐状アルキルよりも好ましい。これらのことは、アルコキシ、アルケニルなどの末端基についても同様である。1,4−シクロヘキシレンに関する立体配置は、上限温度を上げるためにシスよりもトランスが好ましい。2−フルオロ−1,4−フェニレンは、下記の2つの二価基を意味する。化学式において、フッ素は左向き(L)であってもよいし、右向き(R)であってもよい。このルールは、テトラヒドロピラン−2,5−ジイルのような、環から水素を2つ除くことによって生成した非対称な二価基にも適用される。
本発明は、下記の項などである。
項1. 式(1)で表される化合物。
式(1)において、
R1およびR2は独立して、炭素数1から20のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく;
環A1および環A2は独立して、1,4−シクロへキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、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、または1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルであり、この1,4−シクロへキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、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、または1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−CH=N−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素は、フッ素、塩素、−C≡N、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2、または−OCH2Fで置き換えられてもよく;
Z1およびZ2は独立して、単結合または炭素数1から6のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、1つまたは2つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく;
L1、L2、およびL3は独立して、水素、フッ素、塩素、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2、または−OCH2Fであり;
Xは、>C=O、>C=S、>CF2、>CH2、>CHF、>CF(CF3)、>CH(CF3)、>CF(CF2H)、>CH(CF2H)、>C(CF3)2、または>C(CF2H)2であり;
aおよびbは独立して、0、1、2、または3であり、aおよびbの和は0から4である。
式(1)において、
R1およびR2は独立して、炭素数1から20のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく;
環A1および環A2は独立して、1,4−シクロへキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、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、または1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルであり、この1,4−シクロへキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、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、または1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−CH=N−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素は、フッ素、塩素、−C≡N、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2、または−OCH2Fで置き換えられてもよく;
Z1およびZ2は独立して、単結合または炭素数1から6のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、1つまたは2つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく;
L1、L2、およびL3は独立して、水素、フッ素、塩素、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2、または−OCH2Fであり;
Xは、>C=O、>C=S、>CF2、>CH2、>CHF、>CF(CF3)、>CH(CF3)、>CF(CF2H)、>CH(CF2H)、>C(CF3)2、または>C(CF2H)2であり;
aおよびbは独立して、0、1、2、または3であり、aおよびbの和は0から4である。
項2. 式(1−1)から(1−6)のいずれか1つで表される、項1に記載の化合物。
式(1−1)から(1−6)において、
R1およびR2は独立して、炭素数1から10のアルキル、炭素数2から10のアルケニル、炭素数1から9のアルコキシ、炭素数2から9のアルコキシアルキル、または炭素数2から9のアルケニルオキシであり、そしてR1およびR2の一方は水素であってもよく;
環A1および環A2は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、テトラヒドロ−2H−ピラン−2−オン−3,6−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、1,4−フェニレン、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、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、またはピリミジン−2,5−ジイルであり、この1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、テトラヒドロ−2H−ピラン−2−オン−3,6−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、1,4−フェニレン、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、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、またはピリミジン−2,5−ジイルにおいて、少なくとも1つの水素は、フッ素、塩素、−CF3、または−CHF2で置き換えられてもよく;
Z1およびZ2は独立して、単結合、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、−CH=CH−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH2CO−、−COCH2−、−CH2SiH2−、−SiH2CH2−、−(CH2)2COO−、−(CH2)2OCO−、−OCO(CH2)2−、−COO(CH2)2−、−(CH2)2CF2O−、−(CH2)2OCF2−、−OCF2(CH2)2−、−CF2O(CH2)2−、−(CH2)3O−、−O(CH2)3−、または−(CH2)4−であり;
L1、L2、およびL3は独立して、水素、フッ素、−CF3、または−CH2Fであり;
Xは、>C=O、>C=S、>CF2、>CH2、>CHF、>CF(CF3)、>CH(CF3)、>CF(CF2H)、>CH(CF2H)、>C(CF3)2、または>C(CF2H)2である。
式(1−1)から(1−6)において、
R1およびR2は独立して、炭素数1から10のアルキル、炭素数2から10のアルケニル、炭素数1から9のアルコキシ、炭素数2から9のアルコキシアルキル、または炭素数2から9のアルケニルオキシであり、そしてR1およびR2の一方は水素であってもよく;
環A1および環A2は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、テトラヒドロ−2H−ピラン−2−オン−3,6−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、1,4−フェニレン、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、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、またはピリミジン−2,5−ジイルであり、この1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、テトラヒドロ−2H−ピラン−2−オン−3,6−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、1,4−フェニレン、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、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、またはピリミジン−2,5−ジイルにおいて、少なくとも1つの水素は、フッ素、塩素、−CF3、または−CHF2で置き換えられてもよく;
Z1およびZ2は独立して、単結合、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、−CH=CH−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH2CO−、−COCH2−、−CH2SiH2−、−SiH2CH2−、−(CH2)2COO−、−(CH2)2OCO−、−OCO(CH2)2−、−COO(CH2)2−、−(CH2)2CF2O−、−(CH2)2OCF2−、−OCF2(CH2)2−、−CF2O(CH2)2−、−(CH2)3O−、−O(CH2)3−、または−(CH2)4−であり;
L1、L2、およびL3は独立して、水素、フッ素、−CF3、または−CH2Fであり;
Xは、>C=O、>C=S、>CF2、>CH2、>CHF、>CF(CF3)、>CH(CF3)、>CF(CF2H)、>CH(CF2H)、>C(CF3)2、または>C(CF2H)2である。
項3. 項2に記載の式(1−1)から(1−6)において、R1およびR2が独立して、炭素数1から10のアルキル、炭素数1から9のアルコキシ、炭素数2から9のアルコキシアルキル、炭素数2から10のアルケニル、または炭素数2から9のアルケニルオキシであり;環A1および環A2が独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた1,4−フェニレンであり;Z1およびZ2が独立して、単結合、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、−CH=CH−、−CF2CF2−、−(CH2)4−、または−CH2CH=CHCH2−であり;L1、L2、およびL3が独立して、水素、フッ素、または−CF3であり、そしてL1、L2、およびL3の少なくとも1つは、フッ素である、項2に記載の化合物。
項4. 項2に記載の式(1−1)から(1−6)において、R1およびR2が独立して、炭素数1から10のアルキル、炭素数1から9のアルコキシ、または炭素数2から10のアルケニルであり;環A1および環A2が独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−3−フルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、または2,3,5−トリフルオロ−1,4−フェニレンであり;Z1およびZ2が独立して、単結合、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、または−CH2CH2−であり;L1、L2、およびL3が独立して、水素またはフッ素であり、そしてL1、L2、およびL3の少なくとも2つは、フッ素である、項2に記載の化合物。
項5. 項2に記載の式(1−1)から(1−6)において、R1およびR2が独立して、炭素数1から10のアルキル、または炭素数1から9のアルコキシ、または炭素数2から10のアルケニルであり;環A1および環A2が独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、または2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレンであり;Z1およびZ2が単結合であり;L1およびL2がフッ素であり、L3が水素またはフッ素である、項2に記載の化合物。
項6. 式(1−1)、(1−2)、または(1−3)で表される、項2に記載の化合物。
式(1−1)、(1−2)、および(1−3)において、
R1およびR2は独立して、炭素数1から10のアルキルまたは炭素数1から9のアルコキシであり;
環A1および環A2は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、または2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレンであり;
Z1およびZ2は独立して、単結合、−CH2O−、または−OCH2−であり;
L1、L2、およびL3は、フッ素または水素であり;
Xは、>C=O、>CF2、>CF(CF3)、または>C(CF3)2である。
式(1−1)、(1−2)、および(1−3)において、
R1およびR2は独立して、炭素数1から10のアルキルまたは炭素数1から9のアルコキシであり;
環A1および環A2は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、または2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレンであり;
Z1およびZ2は独立して、単結合、−CH2O−、または−OCH2−であり;
L1、L2、およびL3は、フッ素または水素であり;
Xは、>C=O、>CF2、>CF(CF3)、または>C(CF3)2である。
項7. 式(a)から(d)のいずれか1つで表される、項1に記載の化合物。
式(a)、(b)、(c)、および(d)において、
R1およびR2は独立して、炭素数1から10のアルキル、炭素数1から9のアルコキシ、または炭素数2から10のアルケニルであり;
環A1および環A2は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−3−フルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、または2,3,5−トリフルオロ−1,4−フェニレンであり:
Z1およびZ2は独立して、単結合、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、または−CH=CH−であり;
aおよびbは独立して、0、1、または2であり、aおよびbの和は0、1、または2である。
式(a)、(b)、(c)、および(d)において、
R1およびR2は独立して、炭素数1から10のアルキル、炭素数1から9のアルコキシ、または炭素数2から10のアルケニルであり;
環A1および環A2は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−3−フルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、または2,3,5−トリフルオロ−1,4−フェニレンであり:
Z1およびZ2は独立して、単結合、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、または−CH=CH−であり;
aおよびbは独立して、0、1、または2であり、aおよびbの和は0、1、または2である。
項8. 項7に記載の式(a)から(d)において、R1およびR2が独立して、炭素数1から10のアルキル、炭素数1から9のアルコキシ、または炭素数2から10のアルケニルであり;環A1および環A2が独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、または2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレンであり;Z1およびZ2が独立して、単結合、−CH2O−、または−OCH2−であり;aおよびbが独立して、0または1であり、aおよびbの和は0、1、または2である、項7に記載の化合物。
項9. 式(a−1)から(a−3)、式(b−1)から(b−3)、式(c−1)から(c−3)、および式(d−1)から(d−3)のいずれか1つで表される、項7に記載の化合物。
式(a−1)から(a−3)、式(b−1)から(b−3)、式(c−1)から(c−3)、および式(d−1)から(d−3)において、
R1およびR2は独立して、炭素数1から10のアルキルまたは炭素数1から9のアルコキシであり;環A1および環A2は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、または2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレンであり;Z1およびZ2は独立して、単結合、−CH2O−、または−OCH2−である。
式(a−1)から(a−3)、式(b−1)から(b−3)、式(c−1)から(c−3)、および式(d−1)から(d−3)において、
R1およびR2は独立して、炭素数1から10のアルキルまたは炭素数1から9のアルコキシであり;環A1および環A2は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、または2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレンであり;Z1およびZ2は独立して、単結合、−CH2O−、または−OCH2−である。
項10. 項1から9のいずれか1項に記載の化合物を少なくとも1つ含有する液晶組成物。
項11. 式(2)から(4)で表される化合物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、項10に記載の液晶組成物。
式(2)から(4)において、
R11およびR12は独立して、炭素数1から10のアルキルまたは炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルまたはアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
環B1、環B2、環B3、および環B4は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、またはピリミジン−2,5−ジイルであり;
Z11、Z12、およびZ13は独立して、単結合、−COO−、−CH2CH2−、−CH=CH−、または−C≡C−である。
式(2)から(4)において、
R11およびR12は独立して、炭素数1から10のアルキルまたは炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルまたはアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
環B1、環B2、環B3、および環B4は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、またはピリミジン−2,5−ジイルであり;
Z11、Z12、およびZ13は独立して、単結合、−COO−、−CH2CH2−、−CH=CH−、または−C≡C−である。
項12. 式(5)から(11)で表される化合物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、項10または11に記載の液晶組成物。
式(5)から(11)において、
R13およびR14は独立して、炭素数1から10のアルキルまたは炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルまたはアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
R15は、水素、フッ素、炭素数1から10のアルキル、または炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
環C1、環C2、環C3、および環C4は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた1,4−フェニレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、またはデカヒドロナフタレン−2,6−ジイルであり;
環C5および環C6は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、またはデカヒドロナフタレン−2,6−ジイルであり;
Z14、Z15、Z16、およびZ17は独立して、単結合、−COO−、−CH2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、または−OCF2CH2CH2−であり;
L11およびL12は独立して、フッ素または塩素であり;
S11は、水素またはメチルであり;
Xは、−CHF−または−CF2−であり;
j、k、m、n、p、q、r、およびsは独立して、0または1であり、k、m、n、およびpの和は、1または2であり、q、r、およびsの和は、0、1、2、または3であり、tは、1、2、または3である。
式(5)から(11)において、
R13およびR14は独立して、炭素数1から10のアルキルまたは炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルまたはアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
R15は、水素、フッ素、炭素数1から10のアルキル、または炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
環C1、環C2、環C3、および環C4は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた1,4−フェニレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、またはデカヒドロナフタレン−2,6−ジイルであり;
環C5および環C6は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、またはデカヒドロナフタレン−2,6−ジイルであり;
Z14、Z15、Z16、およびZ17は独立して、単結合、−COO−、−CH2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、または−OCF2CH2CH2−であり;
L11およびL12は独立して、フッ素または塩素であり;
S11は、水素またはメチルであり;
Xは、−CHF−または−CF2−であり;
j、k、m、n、p、q、r、およびsは独立して、0または1であり、k、m、n、およびpの和は、1または2であり、q、r、およびsの和は、0、1、2、または3であり、tは、1、2、または3である。
項13. 式(12)から(14)で表される化合物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、項10から12のいずれか1項に記載の液晶組成物。
式(12)から(14)において、
R16は炭素数1から10のアルキルまたは炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルまたはアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
X11は、フッ素、塩素、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2、−OCF2CHF2、または−OCF2CHFCF3であり;
環D1、環D2、および環D3は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた1,4−フェニレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、またはピリミジン−2,5−ジイルであり;
Z18、Z19、およびZ20は独立して、単結合、−COO−、−CH2O−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、または−(CH2)4−であり;
L13およびL14は独立して、水素またはフッ素である。
式(12)から(14)において、
R16は炭素数1から10のアルキルまたは炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルまたはアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
X11は、フッ素、塩素、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2、−OCF2CHF2、または−OCF2CHFCF3であり;
環D1、環D2、および環D3は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた1,4−フェニレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、またはピリミジン−2,5−ジイルであり;
Z18、Z19、およびZ20は独立して、単結合、−COO−、−CH2O−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、または−(CH2)4−であり;
L13およびL14は独立して、水素またはフッ素である。
項14. 式(15)で表される化合物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、項10から13のいずれか1項に記載の液晶組成物。
式(15)において、
R17は炭素数1から10のアルキルまたは炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルまたはアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
X12は−C≡Nまたは−C≡C−C≡Nであり;
環E1は、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた1,4−フェニレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、またはピリミジン−2,5−ジイルであり;
Z21は、単結合、−COO−、−CH2O−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、または−C≡C−であり;
L15およびL16は独立して、水素またはフッ素であり;
iは、1、2、3、または4である。
式(15)において、
R17は炭素数1から10のアルキルまたは炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルまたはアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
X12は−C≡Nまたは−C≡C−C≡Nであり;
環E1は、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた1,4−フェニレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、またはピリミジン−2,5−ジイルであり;
Z21は、単結合、−COO−、−CH2O−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、または−C≡C−であり;
L15およびL16は独立して、水素またはフッ素であり;
iは、1、2、3、または4である。
項15. 項10から14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。
本発明は、次の項をも含む。(a)重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤、色素、および消泡剤の群から選択された、1つ、2つ、または少なくとも3つの添加物をさらに含有する、上記の液晶組成物。(b)ネマチック相の上限温度が70℃以上であり、波長589nmにおける光学異方性(25℃で測定)が0.07以上であり、そして周波数1kHzにおける誘電率異方性(25℃で測定)が2以上である、上記の液晶組成物。(c)液晶表示素子の動作モードが、TNモード、ECBモード、OCBモード、IPSモード、またはFPAモードであり、液晶表示素子の駆動方式がアクティブマトリックス(AM)方式である、上記の液晶表示素子。
化合物(1)の態様、化合物(1)の合成、液晶組成物、および液晶表示素子について、順に説明する。
1.化合物(1)の態様
本発明の化合物(1)は、ジヒドロアントラセン骨格を有する。化合物(1)は、類似の化合物と比較して負に大きな誘電率異方性を有することを特徴とする。化合物(1)の好ましい例について説明をする。化合物(1)における末端基R1およびR2、環A1およびA2、結合基Z1およびZ2、および置換基L1、L2、およびL3の好ましい例は、化合物(1)の下位式にも適用される。化合物(1)において、これらの基を適切に組み合わせることによって、物性を任意に調整することが可能である。化合物の物性に大きな差異がないので、化合物(1)は、2H(重水素)、13Cなどの同位体を天然存在比の量より多く含んでもよい。なお、化合物(1)の記号の定義は、項1に記載したとおりである。
本発明の化合物(1)は、ジヒドロアントラセン骨格を有する。化合物(1)は、類似の化合物と比較して負に大きな誘電率異方性を有することを特徴とする。化合物(1)の好ましい例について説明をする。化合物(1)における末端基R1およびR2、環A1およびA2、結合基Z1およびZ2、および置換基L1、L2、およびL3の好ましい例は、化合物(1)の下位式にも適用される。化合物(1)において、これらの基を適切に組み合わせることによって、物性を任意に調整することが可能である。化合物の物性に大きな差異がないので、化合物(1)は、2H(重水素)、13Cなどの同位体を天然存在比の量より多く含んでもよい。なお、化合物(1)の記号の定義は、項1に記載したとおりである。
式(1)において、R1およびR2は独立して、炭素数1から20のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよい。ここで、式(1)中のR1およびR2の定義においての「これら」は、「炭素数1から20のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよい基」を示す。
好ましいR1またはR2は、水素、炭素数1から10のアルキル、炭素数1から9のアルコキシ、炭素数2から9のアルコキシアルキル、炭素数2から10のアルケニル、または炭素数2から9のアルケニルオキシである。
好ましいアルキルは、−CH3、−C2H5、−C3H7、−C4H9、−C5H11、−C6H13、または−C7H15である。
好ましいアルコキシは、−OCH3、−OC2H5、−OC3H7、−OC4H9、−OC5H11、−OC6H13、または−OC7H15である。
好ましいアルコキシアルキルは、−CH2OCH3、−CH2OC2H5、−CH2OC3H7、−(CH2)2−OCH3、−(CH2)2−OC2H5、−(CH2)2−OC3H7、−(CH2)3−OCH3、−(CH2)4−OCH3、または−(CH2)5−OCH3である。
好ましいアルケニルは、−CH=CH2、−CH=CHCH3、−CH2CH=CH2、−CH=CHC2H5、−CH2CH=CHCH3、−(CH2)2−CH=CH2、−CH=CHC3H7、−CH2CH=CHC2H5、−(CH2)2−CH=CHCH3、または−(CH2)3−CH=CH2である。
好ましいアルケニルオキシは、−OCH=CH2、−OCH2CH=CH2、−OCH2CH=CHCH3、または−OCH2CH=CHC2H5である。
好ましいR1は、水素、−CH3、−C2H5、−C3H7、−C4H9、−C5H11、−C6H13、−OCH3、−OC2H5、−OC3H7、−OC4H9、−OC5H11、−CH2OCH3、−CH=CH2、−CH=CHCH3、−(CH2)2−CH=CH2、−CH2CH=CHC2H5、−(CH2)2−CH=CHCH3、−OCH2CH=CH2、−OCH2CH=CHCH3、または−OCH2CH=CHC2H5である。さらに好ましいR1は、水素、−CH3、−C2H5、−C3H7、−C4H9、−C5H11、−OCH3、−OC2H5、−OC3H7、−OC4H9、−OC5H11である。特に好ましいR1は、−CH3、−C2H5、−C3H7、−OCH3、−OC2H5、または−OC3H7である。
R1は直鎖であることが好ましいが、分岐鎖であってもよい。R1が直鎖であるときは、液晶相の温度範囲が広く、そして粘度が小さい。R1が分岐鎖であるときは、他の液晶性化合物との相溶性がよい。R1が光学活性である化合物は、キラルドーパントとして有用である。この化合物を組成物に添加することによって、液晶表示素子に発生するリバース・ツイスト・ドメイン(reverse twisted domain)を防止することができる。R1が光学活性でない化合物は、組成物の成分として有用である。R1がアルケニルであるとき、好ましい立体配置は二重結合の位置に依存する。好ましい立体配置を有するアルケニル化合物は、小さい粘度、高い上限温度、または液晶相の広い温度範囲を有する。
アルケニルにおける−CH=CH−の好ましい立体配置は、二重結合の位置に依存する。−CH=CHCH3、−CH=CHC2H5、−CH=CHC3H7、−CH=CHC4H9、−C2H4CH=CHCH3、および−C2H4CH=CHC2H5のような奇数位に二重結合をもつアルケニルにおいてはトランス配置が好ましい。−CH2CH=CHCH3、−CH2CH=CHC2H5、および−CH2CH=CHC3H7のような偶数位に二重結合をもつアルケニルにおいてはシス配置が好ましい。好ましい立体配置を有するアルケニル化合物は、高い透明点または液晶相の広い温度範囲を有する。Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1985, 131, 109およびMol. Cryst. Liq. Cryst., 1985, 131, 327、に詳細な説明がある。
式(1)において、環A1および環A2は独立して、1,4−シクロへキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、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、または1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルであり、この1,4−シクロへキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、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、または1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−CH=N−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素は、フッ素、塩素、−C≡N、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2、または−OCH2Fで置き換えられてもよい。ここで、式(1)中の環A1および環A2の定義においての「これら」は、「1,4−シクロへキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、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、または1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルであり、この1,4−シクロへキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、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、または1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−CH=N−で置き換えられてもよい環」を示す。
好ましい環A1または環A2は、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、テトラヒドロ−2H−ピラン−2−オン−3,6−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、またはナフタレン−2,6−ジイルであり、この1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、テトラヒドロ−2H−ピラン−2−オン−3,6−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、またはナフタレン−2,6−ジイルにおいて、少なくとも1つの水素は、フッ素、塩素、−CF3、または−CHF2で置き換えられてもよい。さらに好ましい環A1または環A2は、1,4−シクロヘキシレンまたは1,4−フェニレンであり、これらの基において、少なくとも1つの水素は、フッ素または塩素で置き換えられてもよい。
特に好ましい環A1または環A2は、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−3−フルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、または2,3,5−トリフルオロ−1,4−フェニレンである。最も好ましい環A1または環A2は、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、または2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレンである。
環A1または環A2が1,4−シクロヘキシレンであるときは、透明点が高く、粘度が小さい。環A1または環A2が1,4−フェニレンであるとき、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた1,4−フェニレンであるときは、光学異方性が大きく、そして配向秩序パラメーター(orientational order parameter)が比較的大きい。環A1または環A2が少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた1,4−フェニレンであるときは、誘電率異方性が大きい。
式(1)において、Z1およびZ2は独立して、単結合または炭素数1から6のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、1つまたは2つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよい。ここで、式(1)中のZ1およびZ2の定義においての「これら」は、「単結合または炭素数1から6のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、1つまたは2つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよい基」を示す。
好ましいZ1またはZ2は、単結合、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、−CH=CH−、−CF2CF2−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH2CO−、−COCH2−、−CH2SiH2−、−SiH2CH2−、−(CH2)4−、−CH2CH=CHCH2−、−(CH2)2COO−、−(CH2)2OCO−、−OCO(CH2)2−、−COO(CH2)2−、−(CH2)2CF2O−、−(CH2)2OCF2−、−OCF2(CH2)2−、−CF2O(CH2)2−、−(CH2)3O−、または−O(CH2)3−である。
さらに好ましいZ1またはZ2は、単結合、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、−CH=CH−、−CF2CF2−、−(CH2)4−、または−CH2CH=CHCH2−である。特に好ましいZ1またはZ2は、単結合、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、または−CH=CH−である。最も好ましいZ1またはZ2は、単結合、−CH2O−、または−OCH2−である。最も好ましいZ1またはZ2は、単結合でもある。
Z1またはZ2が単結合であるときは、化学的安定性が高く、そして粘度が小さい。Z1またはZ2が−CF2O−であるときは、粘度が小さく、誘電率異方性が大きく、そして上限温度が高い。
式(1)において、L1、L2、およびL3は独立して、水素、フッ素、塩素、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2、または−OCH2Fである。
好ましいL1、L2、またはL3は、水素、フッ素、−CF3、または−CH2Fであり、そしてL1、L2、およびL3の少なくとも1つは、フッ素、−CF3、または−CH2Fである。さらに好ましいL1、L2、またはL3は、水素、フッ素、または−CF3であり、そしてL1、L2、およびL3の少なくとも1つは、フッ素である。特に好ましいL1、L2、またはL3は、水素またはフッ素であり、そしてL1、L2、およびL3の少なくとも2つは、フッ素である。最も好ましくは、L1およびL2がフッ素であり、L3が、水素またはフッ素である。
式(1)において、Xは、>C=O、>C=S、>CF2、>CH2、>CHF、>CF(CF3)、>CH(CF3)、>CF(CF2H)、>CH(CF2H)、>C(CF3)2、または>C(CF2H)2である。>C=Oなどにおいて、記号>は、この基が二価であることを意味する。好ましいXは、>C=O、>CF2、>CF(CF3)または>C(CF3)2であり、さらに好ましいXは、>C=O、>CF2、または>C(CF3)2である。最も好ましいXは、>CF2または>C(CF3)2である。
式(1)において、aおよびbは独立して、0、1、2、または3であり、aおよびbの和は0から4である。aおよびbの好ましい和は0、1、または2である。aおよびbのさらに好ましい和は0または1である。aおよびbの特に好ましい和は0である。aとbの和が0であるときは、粘度が小さい。aとbの和が1であるときは、透明点が高い。
好ましい化合物(1)の例は、項2に記載した化合物(1−1)から(1−6)である。さらに好ましい化合物(1)は、化合物(1−1)、(1−2)、または(1−3)である。特に好ましい化合物(1)は、化合物(1−1)である。化合物(1−1)は、低粘度である点から好ましい。化合物(1−2)および(1−3)は、高い透明点の観点から好ましい。
(1−1)は大きな光学異方性という観点から好ましい。
(1−1)は大きな光学異方性という観点から好ましい。
2.化合物(1)の合成
化合物(1)の合成法を説明する。化合物(1)は、有機合成化学の方法を適切に組み合わせることによって合成できる。出発物に目的の末端基、環、および結合基を導入する方法は、「オーガニック・シンセシス」(Organic Syntheses, John Wiley & Sons, Inc.)、「オーガニック・リアクションズ」(Organic Reactions, John Wiley & Sons, Inc.)、「コンプリヘンシブ・オーガニック・シンセシス」(Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press)、「新実験化学講座」(丸善)などの成書に記載されている。
化合物(1)の合成法を説明する。化合物(1)は、有機合成化学の方法を適切に組み合わせることによって合成できる。出発物に目的の末端基、環、および結合基を導入する方法は、「オーガニック・シンセシス」(Organic Syntheses, John Wiley & Sons, Inc.)、「オーガニック・リアクションズ」(Organic Reactions, John Wiley & Sons, Inc.)、「コンプリヘンシブ・オーガニック・シンセシス」(Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press)、「新実験化学講座」(丸善)などの成書に記載されている。
2−1.結合基Zの生成
結合基Z1およびZ2を生成する方法に関して、最初にスキームを示す。次に、方法(1)から(11)でスキームに記載した反応を説明する。このスキームにおいて、MSG1(またはMSG2)は少なくとも1つの環を有する1価の有機基である。スキームで用いた複数のMSG1(またはMSG2)が表わす一価の有機基は、同一であってもよいし、または異なってもよい。化合物(1A)から(1J)は化合物(1)に相当する。
結合基Z1およびZ2を生成する方法に関して、最初にスキームを示す。次に、方法(1)から(11)でスキームに記載した反応を説明する。このスキームにおいて、MSG1(またはMSG2)は少なくとも1つの環を有する1価の有機基である。スキームで用いた複数のMSG1(またはMSG2)が表わす一価の有機基は、同一であってもよいし、または異なってもよい。化合物(1A)から(1J)は化合物(1)に相当する。
(1)単結合の生成
アリールホウ酸(21)とハロゲン化物(22)とを、炭酸塩およびテトラキス(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、ハロゲン化物(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ハロゲン化物(22)を反応させることによっても合成される。
アリールホウ酸(21)とハロゲン化物(22)とを、炭酸塩およびテトラキス(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、ハロゲン化物(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ハロゲン化物(22)を反応させることによっても合成される。
(2)−COO−の生成
ハロゲン化物(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(25)とカルボン酸(24)とをDCC(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化合物(1B)を合成する。
ハロゲン化物(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(25)とカルボン酸(24)とをDCC(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化合物(1B)を合成する。
(3)−CF2O−の生成
化合物(1B)をローソン試薬のような硫黄化剤で処理してチオノエステル(26)を得る。チオノエステル(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、化合物(1C)を合成する。M. Kuroboshi et al., Chem. Lett., 1992,827.を参照。化合物(1C)はチオノエステル(26)をDAST((ジエチルアミノ)サルファートリフルオリド)でフッ素化しても合成される。W. H. Bunnelle et al., J. Org. Chem. 1990, 55, 768.を参照。Peer. Kirsch et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 1480. に記載の方法によってこの結合基を生成させることも可能である。
化合物(1B)をローソン試薬のような硫黄化剤で処理してチオノエステル(26)を得る。チオノエステル(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、化合物(1C)を合成する。M. Kuroboshi et al., Chem. Lett., 1992,827.を参照。化合物(1C)はチオノエステル(26)をDAST((ジエチルアミノ)サルファートリフルオリド)でフッ素化しても合成される。W. H. Bunnelle et al., J. Org. Chem. 1990, 55, 768.を参照。Peer. Kirsch et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 1480. に記載の方法によってこの結合基を生成させることも可能である。
(4)−CH=CH−の生成
ハロゲン化物(22)をn−ブチルリチウムで処理した後、DMF(N,N−ジメチルホルムアミド)などのホルムアミドと反応させてアルデヒド(28)を得る。ホスホニウム塩(27)をカリウムt−ブトキシドのような塩基で処理してリンイリドを発生させる。この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、必要に応じてシス体をトランス体に異性化する。
ハロゲン化物(22)をn−ブチルリチウムで処理した後、DMF(N,N−ジメチルホルムアミド)などのホルムアミドと反応させてアルデヒド(28)を得る。ホスホニウム塩(27)をカリウムt−ブトキシドのような塩基で処理してリンイリドを発生させる。この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、必要に応じてシス体をトランス体に異性化する。
(5)−CH2CH2−の生成
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。
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。
(6)−(CH2)4−の生成
ホスホニウム塩(27)の代わりにホスホニウム塩(29)を用い、方法(4)の方法に従って−(CH2)2−CH=CH−を有する化合物を得る。これを接触水素化して化合物(1F)を合成する。
ホスホニウム塩(27)の代わりにホスホニウム塩(29)を用い、方法(4)の方法に従って−(CH2)2−CH=CH−を有する化合物を得る。これを接触水素化して化合物(1F)を合成する。
(7)−CH2CH=CHCH2−の生成
ホスホニウム塩(27)の代わりにホスホニウム塩(30)を、アルデヒド(28)の代わりにアルデヒド(31)を用い、方法(4)の方法に従って化合物(1G)を合成する。反応条件によってはトランス体が生成するので、必要に応じてトランス体をシス体に異性化する。
ホスホニウム塩(27)の代わりにホスホニウム塩(30)を、アルデヒド(28)の代わりにアルデヒド(31)を用い、方法(4)の方法に従って化合物(1G)を合成する。反応条件によってはトランス体が生成するので、必要に応じてトランス体をシス体に異性化する。
(8)−C≡C−の生成
ジクロロパラジウムとハロゲン化銅との触媒存在下で、ハロゲン化物(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(32)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(32)をハロゲン化物(22)と反応させて、化合物(1H)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、ハロゲン化物(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(32)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(32)をハロゲン化物(22)と反応させて、化合物(1H)を合成する。
(9)−CF=CF−の生成
ハロゲン化物(23)をn−ブチルリチウムで処理したあと、テトラフルオロエチレンを反応させて化合物(33)を得る。ハロゲン化物(22)をn−ブチルリチウムで処理したあと化合物(33)と反応させて化合物(1I)を合成する。
ハロゲン化物(23)をn−ブチルリチウムで処理したあと、テトラフルオロエチレンを反応させて化合物(33)を得る。ハロゲン化物(22)をn−ブチルリチウムで処理したあと化合物(33)と反応させて化合物(1I)を合成する。
(10)−OCH2−の生成
アルデヒド(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(34)を得る。化合物(34)を臭化水素酸などで臭素化して臭化物(35)を得る。炭酸カリウムなどの塩基存在下で、臭化物(35)を化合物(36)と反応させて化合物(1J)を合成する。
アルデヒド(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(34)を得る。化合物(34)を臭化水素酸などで臭素化して臭化物(35)を得る。炭酸カリウムなどの塩基存在下で、臭化物(35)を化合物(36)と反応させて化合物(1J)を合成する。
(11)−CF2CF2−の生成
J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 5414. に記載された方法に従い、ジケトン(−COCO−)をフッ化水素触媒の存在下、四フッ化硫黄でフッ素化して−(CF2)2−を有する化合物を得る。
J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 5414. に記載された方法に従い、ジケトン(−COCO−)をフッ化水素触媒の存在下、四フッ化硫黄でフッ素化して−(CF2)2−を有する化合物を得る。
2−2.環の生成
1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、または2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレンのような環に関しては出発物が市販されているか、または生成法がよく知られている。テトラヒドロピラン−2,5−ジイルの生成については特開2013−241397号公報の段落0084から0107を参照のこと。1,3−ジオキサン−2,5−ジイルの生成については特開2009−132927号公報の段落0096から0119を参照のこと。ピリミジン−2,5−ジイルおよびピリジン−2,5−ジイルの生成については国際公開2010/047260号公報の段落0086から0094を参照のこと。ジヒドロアントラセン環については、下記のスキームに示した合成経路で合成することができる。
1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、または2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレンのような環に関しては出発物が市販されているか、または生成法がよく知られている。テトラヒドロピラン−2,5−ジイルの生成については特開2013−241397号公報の段落0084から0107を参照のこと。1,3−ジオキサン−2,5−ジイルの生成については特開2009−132927号公報の段落0096から0119を参照のこと。ピリミジン−2,5−ジイルおよびピリジン−2,5−ジイルの生成については国際公開2010/047260号公報の段落0086から0094を参照のこと。ジヒドロアントラセン環については、下記のスキームに示した合成経路で合成することができる。
式(1)において、Xが>C=Oである化合物(1−A)およびXが>CF2である化合物(1−B)の合成法について説明する。化合物(S−1)をリチオ化し、アルデヒド(S−2)を反応させることにより、化合物(S−3)を得る。三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体のようなルイス酸存在下、トリエチルシランを作用させることによって化合物(S−4)を得る。化合物(S−4)に、2当量のs−ブチルリチウムでリチオ化し、ジメチルカルバモイルクロリドを反応させることによって、目的とする化合物(1−A)を得る。化合物(1−A)にジエチルアミノサルファートリフルオリド(DAST)のようなフッ素化剤を反応させることによって、目的とする化合物(1−B)を得る。
式(1)において、Xが>CF(CF3)である化合物(1−C)の合成法について説明する。化合物(1−A)に触媒量のテトラブチルアンモニウムフルオリド(TBAF)存在下、トリフルオロメチルトリエチルシランを反応させて化合物(S−6)を得る。化合物(S−6)にジエチルアミノサルファートリフルオリド(DAST)のようなフッ素化剤を反応させることによって、目的とする化合物(1−C)を得る。
式(1)において、Xが>C(CF3)2である化合物(1−D)は、国際公開第97/006178号に記載された例77の方法に従って合成する。まず、化合物(S−7)にs−BuLiを作用させ、これをヘキサフルオロアセトンと反応させる。反応混合物を濃塩酸で処理することによって化合物(S−8)を得る。次に、化合物(S−8)にグリニャール試薬(S−9)を反応させることにより化合物(S−10)を得る。この化合物にポリリン酸を作用させることによって化合物(S−11)を得る。最後に、ボランを用いて還元することによって、目的とする化合物(1−D)を得る。
3.液晶組成物
3−1.成分化合物
本発明の液晶組成物について説明をする。この組成物は、少なくとも1つの化合物(1)を成分(a)として含む。組成物は、2つまたは3つ以上の化合物(1)を含んでもよい。組成物の成分が化合物(1)のみであってもよい。組成物は、化合物(1)の少なくとも1つを1重量%から50重量%の範囲で含有することが、優良な物性を発現させるために好ましい。さらに好ましい割合は、5重量%から30重量%の範囲である。
3−1.成分化合物
本発明の液晶組成物について説明をする。この組成物は、少なくとも1つの化合物(1)を成分(a)として含む。組成物は、2つまたは3つ以上の化合物(1)を含んでもよい。組成物の成分が化合物(1)のみであってもよい。組成物は、化合物(1)の少なくとも1つを1重量%から50重量%の範囲で含有することが、優良な物性を発現させるために好ましい。さらに好ましい割合は、5重量%から30重量%の範囲である。
この組成物は、化合物(1)を成分(a)として含み、下に示す成分(b)から(e)から選択された液晶化合物をさらに含むことが好ましい。成分(b)は、化合物(2)から(4)である。成分(c)は化合物(5)からから(11)である。成分(d)は、化合物(12)から(14)である。成分(e)は、化合物(15)である。この組成物は、化合物(2)から(15)とは異なる、その他の液晶性化合物を含んでもよい。この組成物は、その他の液晶性化合物を含まなくてもよい。この組成物を調製するときには、誘電率異方性の正負と大きさを考慮して成分(b)から(e)から選択をすることが好ましい。成分を適切に選択した組成物は、熱や光に対する高い安定性、高い上限温度、低い下限温度、小さな粘度、適切な光学異方性(すなわち、大きな光学異方性または小さな光学異方性)、大きな誘電率異方性、大きな比抵抗、および適切な弾性定数(すなわち、大きな弾性定数または小さな弾性定数)を有する。
成分(b)は、2つの末端基がアルキルなどである化合物である。成分(b)の好ましい例として、化合物(2−1)から(2−11)、化合物(3−1)から(3−19)、および化合物(4−1)から(4−7)を挙げることができる。成分(b)の化合物において、R11およびR12は独立して、炭素数1から10のアルキルまたは炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルまたはアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよい。ここで、成分(b)の化合物中のR11およびR12の定義においての「これら」は、「単結合または炭素数1から6のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、1つまたは2つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよい基」を示す。
成分(b)は、小さな誘電率異方性を有する。成分(b)は中性に近い。化合物(2)は、粘度の減少または光学異方性の調整に効果がある。化合物(3)および(4)は、上限温度を高くすることによってネマチック相の温度範囲を広げる効果、または光学異方性の調整に効果がある。
成分(b)の含有量を増加させるにつれて組成物の粘度は小さくなるが誘電率異方性が小さくなる。そこで、素子のしきい値電圧の要求値を満たす限り、含有量は多いほうが好ましい。IPS、VAなどのモード用の組成物を調製する場合には、成分(b)の含有量は、液晶組成物の重量に基づいて、好ましくは30重量%以上、さらに好ましくは40重量%以上である。
成分(c)は、化合物(5)から(11)である。これらの化合物は、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレンのように、ラテラル位が2つのハロゲンで置換されたフェニレンを有する。成分(c)の好ましい例として、化合物(5−1)から(5−8)、化合物(6−1)から(6−17)、化合物(7−1)、化合物(8−1)から(8−3)、化合物(9−1)から(9−11)、化合物(10−1)から(10−3)、および化合物(11−1)から(11−3)を挙げることができる。これらの化合物において、R13およびR14は独立して、炭素数1から10のアルキルまたは炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルまたはアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよい。ここで、成分(c)の化合物中のR13およびR14の定義においての「これら」は、「炭素数1から10のアルキルまたは炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルまたはアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよい基」を示す。また、R15は、水素、フッ素、炭素数1から10のアルキル、または炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルまたはアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよい。ここで、成分(c)の化合物中のR15の定義においての「これらは、「水素、フッ素、炭素数1から10のアルキル、または炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルまたはアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよい基」を示す。
成分(c)は、誘電率異方性が負に大きい。成分(c)は、IPS、VA、PSAなどのモード用の組成物を調製する場合に用いられる。成分(c)の含有量を増加させるにつれて組成物の誘電率異方性が負に大きくなるが、粘度が大きくなる。そこで、素子のしきい値電圧の要求値を満たす限り、含有量は少ないほうが好ましい。誘電率異方性が−5程度であることを考慮すると、充分な電圧駆動をさせるには、含有量が40重量%以上であることが好ましい。
成分(c)のうち、化合物(5)は二環化合物であるので、粘度の減少、光学異方性の調整、または誘電率異方性の増加に効果がある。化合物(5)および(6)は三環化合物であるので、上限温度を高くする、光学異方性を大きくする、または誘電率異方性を大きくするという効果がある。化合物(8)から(11)は、誘電率異方性を大きくするという効果がある。
IPS、VA、PSAなどのモード用の組成物を調製する場合には、成分(c)の含有量は、液晶組成物の重量に基づいて、好ましくは40重量%以上であり、さらに好ましくは50重量%から95重量%の範囲である。成分(c)を誘電率異方性が正である組成物に添加する場合は、成分(c)の含有量は1重量%から30重量%の範囲が好ましい。成分(c)を添加することにより、組成物の弾性定数を調整し、素子の電圧−透過率曲線を調整することが可能となる。
成分(d)は、右末端にハロゲンまたはフッ素含有基を有する化合物である。成分(d)の好ましい例として、化合物(12−1)から(12−16)、化合物(13−1)から(13−113)、化合物(14−1)から(14−57)を挙げることができる。これらの化合物において、R16は炭素数1から10のアルキルまたは炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルまたはアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよい。ここで、成分(d)の化合物の定義においての「これら」は、「炭素数1から10のアルキルまたは炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルまたはアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよい基」を示す。X11は、フッ素、塩素、−OCF3、−OCHF2、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF2CHF2、または−OCF2CHFCF3である。
成分(d)は、誘電率異方性が正であり、熱や光に対する安定性が非常に優れているので、IPS、FFS、OCBなどのモード用の組成物を調製する場合に用いられる。成分(d)の含有量は、液晶組成物の重量に基づいて1重量%から99重量%の範囲が適しており、好ましくは10重量%から97重量%の範囲、さらに好ましくは40重量%から95重量%の範囲である。成分(d)を誘電率異方性が負である組成物に添加する場合、成分(d)の含有量は1重量%から30重量%の範囲が好ましい。成分(d)を添加することにより、組成物の弾性定数を調整し、素子の電圧−透過率曲線を調整することが可能となる。
成分(e)は、右末端基が−C≡Nまたは−C≡C−C≡Nである化合物(15)である。成分(e)の好ましい例として、化合物(15−1)から(15−64)を挙げることができる。これらの化合物において、R17は炭素数1から10のアルキルまたは炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルまたはアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよい。ここで、成分(e)の化合物中のR17の定義においての「これら」は、「炭素数1から10のアルキルまたは炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルまたはアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよい基」を示す。また、X12は−C≡Nまたは−C≡C−C≡Nである。
成分(e)は、誘電率異方性が正であり、その値が大きいので、TNなどのモード用の組成物を調製する場合に用いられる。この成分(e)を添加することにより、組成物の誘電率異方性を大きくすることができる。成分(e)は、液晶相の温度範囲を広げる、粘度を調整する、または光学異方性を調整する、という効果がある。成分(e)は、素子の電圧−透過率曲線の調整にも有用である。
TNなどのモード用の組成物を調製する場合には、成分(e)の含有量は、液晶組成物の重量に基づいて1重量%から99重量%の範囲が適しており、好ましくは10重量%から97重量%の範囲、さらに好ましくは40重量%から95重量%の範囲である。成分(e)を誘電率異方性が負である組成物に添加する場合、成分(e)の含有量は1重量%から30重量%の範囲が好ましい。成分(e)を添加することにより、組成物の弾性定数を調整し、素子の電圧−透過率曲線を調整することが可能となる。
化合物(a)と上記の成分(b)から(e)を適切に組み合わせることによって熱や光に対する高い安定性、高い上限温度、低い下限温度、小さな粘度、適切な光学異方性、大きな誘電率異方性、大きな比抵抗、大きな比抵抗、適切な弾性定数などの物性の少なくとも1つを充足する液晶組成物を調製することができる。必要に応じて、成分(b)から(e)とは異なる液晶性化合物を添加してもよい。
3−2.添加物
液晶組成物は公知の方法によって調製される。例えば、成分化合物を混合し、そして加熱によって互いに溶解させる。用途に応じて、この組成物に添加物を添加してよい。添加物の例は、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤、色素、消泡剤などである。このような添加物は当業者によく知られており、文献に記載されている。
液晶組成物は公知の方法によって調製される。例えば、成分化合物を混合し、そして加熱によって互いに溶解させる。用途に応じて、この組成物に添加物を添加してよい。添加物の例は、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤、色素、消泡剤などである。このような添加物は当業者によく知られており、文献に記載されている。
PSA(polymer sustained alignment;高分子支持配向型)モードを有する液晶表示素子では、組成物が重合体を含有する。重合性化合物は、組成物中に重合体を生成させる目的で添加される。まず、少量の重合性化合物を添加した組成物を素子に注入する。次に、この素子の基板のあいだに電圧を印加しながら、組成物に紫外線を照射する。重合性化合物は重合して、組成物中に重合体の網目構造を生成する。この組成物では、重合体によって液晶分子の配向を制御することが可能になるので、素子の応答時間が短縮され、画像の焼き付きが改善される。
重合性化合物の好ましい例は、アクリレート、メタクリレート、ビニル化合物、ビニルオキシ化合物、プロペニルエーテル、エポキシ化合物(オキシラン、オキセタン)、およびビニルケトンである。さらに好ましい例は、少なくとも1つのアクリロイルオキシを有する化合物および少なくとも1つのメタクリロイルオキシを有する化合物である。さらに好ましい例には、アクリロイルオキシとメタクリロイルオキシの両方を有する化合物も含まれる。
さらに好ましい例は、化合物(M−1)から(M−18)である。これらの化合物において、R25からR31は独立して、水素またはメチルであり;R32、R33、およびR34は独立して、水素または炭素数1から5のアルキルであり、R32、R33、およびR34の少なくとも1つは炭素数1から5のアルキルであり;s、v、およびxは独立して、0または1であり;tおよびuは独立して、1から10の整数である。L21からL26は独立して、水素またはフッ素であり;L27およびL28は独立して、水素、フッ素、またはメチルである。
重合性化合物は、重合開始剤を添加することによって、速やかに重合させることができる。反応温度を最適化することによって、残存する重合性化合物の量を減少させることができる。光ラジカル重合開始剤の例は、BASF社のダロキュアシリーズからTPO、1173、および4265であり、イルガキュアシリーズから184、369、500、651、784、819、907、1300、1700、1800、1850、および2959である。
光ラジカル重合開始剤の追加例は、4−メトキシフェニル−2,4−ビス(トリクロロメチル)トリアジン、2−(4−ブトキシスチリル)−5−トリクロロメチル−1,3,4−オキサジアゾール、9−フェニルアクリジン、9,10−ベンズフェナジン、ベンゾフェノン/ミヒラーズケトン混合物、ヘキサアリールビイミダゾール/メルカプトベンズイミダゾール混合物、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1−オン、2,4−ジエチルキサントン/p−ジメチルアミノ安息香酸メチル混合物、ベンゾフェノン/メチルトリエタノールアミン混合物である。
液晶組成物に光ラジカル重合開始剤を添加したあと、電場を印加した状態で紫外線を照射することによって重合を行うことができる。しかし、未反応の重合開始剤または重合開始剤の分解生成物は、素子に画像の焼き付きなどの表示不良を引き起こすかもしれない。これを防ぐために重合開始剤を添加しないまま光重合を行ってもよい。照射する光の好ましい波長は150nmから500nmの範囲である。さらに好ましい波長は250nmから450nmの範囲であり、最も好ましい波長は300nmから400nmの範囲である。
重合性化合物を保管するとき、重合を防止するために重合禁止剤を添加してもよい。重合性化合物は、通常は重合禁止剤を除去しないまま組成物に添加される。重合禁止剤の例は、ヒドロキノン、メチルヒドロキノンのようなヒドロキノン誘導体、4−t−ブチルカテコール、4−メトキシフェノール、フェノチアジンなどである。
光学活性化合物は、液晶分子にらせん構造を誘起して必要なねじれ角を与えることによって逆ねじれを防ぐ、という効果を有する。光学活性化合物を添加することによって、らせんピッチを調整することができる。らせんピッチの温度依存性を調整する目的で2つ以上の光学活性化合物を添加してもよい。光学活性化合物の好ましい例として、下記の化合物(Op−1)から(Op−18)を挙げることができる。化合物(Op−18)において、環Jは1,4−シクロヘキシレンまたは1,4−フェニレンであり、R28は炭素数1から10のアルキルである。
酸化防止剤は、大きな電圧保持率を維持するために有効である。酸化防止剤の好ましい例として、下記の化合物(AO−1)および(AO−2);IRGANOX 415、IRGANOX 565、IRGANOX 1010、IRGANOX 1035、IRGANOX 3114、およびIRGANOX 1098(商品名;BASF社)を挙げることができる。紫外線吸収剤は、上限温度の低下を防ぐために有効である。紫外線吸収剤の好ましい例は、ベンゾフェノン誘導体、ベンゾエート誘導体、トリアゾール誘導体などであり、具体例として下記の化合物(AO−3)および(AO−4);TINUVIN 329、TINUVIN P、TINUVIN 326、TINUVIN 234、TINUVIN 213、TINUVIN 400、TINUVIN 328、およびTINUVIN 99−2(商品名;BASF社);および1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)を挙げることができる。
立体障害のあるアミンのような光安定剤は、大きな電圧保持率を維持するために好ましい。光安定剤の好ましい例として、下記の化合物(AO−5)、(AO−6)、および(AO−7);TINUVIN 144、TINUVIN 765、およびTINUVIN 770DF(商品名;BASF社);LA−77YおよびLA−77G(商品名;ADEKA社)を挙げることができる。熱安定剤も大きな電圧保持率を維持するために有効であり、好ましい例としてIRGAFOS 168(商品名;BASF社)を挙げることができる。GH(guest host)モードの素子に適合させるために、アゾ系色素、アントラキノン系色素などのような二色性色素(dichroic dye)が組成物に添加される。消泡剤は、泡立ちを防ぐために有効である。消泡剤の好ましい例は、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイルなどである。
化合物(AO−1)において、R40は炭素数1から20のアルキル、炭素数1から20のアルコキシ、−COOR41、または−CH2CH2COOR41であり、ここでR41は炭素数1から20のアルキルである。化合物(AO−2)および(AO−5)において、R42は炭素数1から20のアルキルである。化合物(AO−5)において、R43は水素、メチルまたはO・(酸素ラジカル)であり;環G1は1,4−シクロヘキシレンまたは1,4−フェニレンであり;化合物(AO−7)において、環G2は1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた1,4−フェニレンであり;化合物(AO−5)および(AO−7)において、zは、1、2、または3である。
4.液晶表示素子
液晶組成物は、PC、TN、STN、OCB、PSAなどの動作モードを有し、アクティブマトリックスで駆動する液晶表示素子に使用できる。この組成物は、PC、TN、STN、OCB、VA、IPSなどの動作モードを有し、パッシブマトリクス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。これらの素子は、反射型、透過型、半透過型のいずれのタイプにも適用ができる。
液晶組成物は、PC、TN、STN、OCB、PSAなどの動作モードを有し、アクティブマトリックスで駆動する液晶表示素子に使用できる。この組成物は、PC、TN、STN、OCB、VA、IPSなどの動作モードを有し、パッシブマトリクス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。これらの素子は、反射型、透過型、半透過型のいずれのタイプにも適用ができる。
この組成物は、NCAP(nematic curvilinear aligned phase)素子にも適しており、ここでは組成物がマイクロカプセル化されている。この組成物は、ポリマー分散型液晶表示素子(PDLCD)や、ポリマーネットワーク液晶表示素子(PNLCD)にも使用できる。これらの組成物においては、多量の重合性化合物が添加される。一方、重合性化合物の添加量が液晶組成物の重量に基づいて10重量%以下であるとき、PSAモードの液晶表示素子が作製される。好ましい割合は0.1重量%から2重量%の範囲である。さらに好ましい割合は、0.2重量%から1.0重量%の範囲である。PSAモードの素子は、アクティブマトリックス、パッシブマトリクスのような駆動方式で駆動させることができる。このような素子は、反射型、透過型、半透過型のいずれのタイプにも適用ができる。
実施例(合成例、使用例を含む)により本発明をさらに詳しく説明する。本発明はこれらの実施例によっては制限されない。本発明は、使用例1の組成物と使用例2の組成物との混合物を含む。本発明は、使用例の組成物の少なくとも2つを混合することによって調製した組成物をも含む。
1.化合物(1)の実施例
化合物(1)は、下記の手順により合成した。合成した化合物は、NMR分析などの方法により同定した。化合物や組成物の物性、および素子の特性は、下記の方法により測定した。
化合物(1)は、下記の手順により合成した。合成した化合物は、NMR分析などの方法により同定した。化合物や組成物の物性、および素子の特性は、下記の方法により測定した。
NMR分析:測定には、ブルカーバイオスピン社製のDRX−500を用いた。1H−NMRの測定では、試料をCDCl3などの重水素化溶媒に溶解させ、室温、500MHz、積算回数16回の条件で測定した。テトラメチルシランを内部標準として用いた。19F−NMRの測定では、CFCl3を内部標準として用い、積算回数24回で行った。核磁気共鳴スペクトルの説明において、sはシングレット、dはダブレット、tはトリプレット、qはカルテット、quinはクインテット、sexはセクステット、mはマルチプレット、brはブロードであることを意味する。
ガスクロマト分析:測定には、島津製作所製のGC−2010型ガスクロマトグラフを用いた。カラムは、Agilent Technologies Inc.製のキャピラリカラムDB−1(長さ60m、内径0.25mm、膜厚0.25μm)を用いた。キャリアーガスとしてはヘリウム(1ml/分)を用いた。試料気化室の温度を300℃、検出器(FID)部分の温度を300℃に設定した。試料はアセトンに溶解して、1重量%の溶液となるように調製し、得られた溶液1μlを試料気化室に注入した。記録計には島津製作所製のGCSolutionシステムなどを用いた。
HPLC分析:測定には、島津製作所製のProminence(LC−20AD;SPD−20A)を用いた。カラムはワイエムシー製のYMC−Pack ODS−A(長さ150mm、内径4.6mm、粒子径5μm)を用いた。溶出液はアセトニトリルと水を適宜混合して用いた。検出器としてはUV検出器、RI検出器、CORONA検出器などを適宜用いた。UV検出器を用いた場合、検出波長は254nmとした。試料はアセトニトリルに溶解して、0.1重量%の溶液となるように調製し、この溶液1μLを試料室に導入した。記録計としては島津製作所製のC−R7Aplusを用いた。
紫外可視分光分析:測定には、島津製作所製のPharmaSpec UV−1700用いた。検出波長は190nmから700nmとした。試料はアセトニトリルに溶解して、0.01mmol/Lの溶液となるように調製し、石英セル(光路長1cm)に入れて測定した。
測定試料:相構造および転移温度(透明点、融点、重合開始温度など)を測定するときには、化合物そのものを試料として用いた。ネマチック相の上限温度、粘度、光学異方性、誘電率異方性などの物性を測定するときには、化合物と母液晶との混合物を試料として用いた。
化合物を母液晶と混合した試料を用いた場合は、次の式によって外挿値を算出し、この値を記載した。〈外挿値〉=(100×〈試料の測定値〉−〈母液晶の重量%〉×〈母液晶の測定値〉)/〈化合物の重量%〉.
化合物と母液晶(A)との割合は、15重量%:85重量%にした。この割合で結晶(または、スメクチック相)が25℃で析出した場合、化合物と母液晶(A)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、結晶(または、スメクチック相)が25℃で析出しなくなった割合で試料を測定した。なお、特に断りのない限り、化合物と母液晶(A)との割合は、15重量%:85重量%であった。
測定方法:物性の測定は下記の方法で行った。これらの多くは、社団法人電子情報技術産業協会(JEITA;Japan Electronics and Information Technology Industries Association)で審議制定されるJEITA規格(JEITA・ED−2521B)に記載されている。これを修飾した方法も用いた。測定に用いたTN素子には、薄膜トランジスタ(TFT)を取り付けなかった。
(1)相構造:偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレート(メトラー社FP−52型ホットステージ)に試料を置いた。この試料を、3℃/分の速度で加熱しながら相状態とその変化を偏光顕微鏡で観察し、相の種類を特定した。
(2)転移温度(℃):測定には、パーキンエルマー社製の走査熱量計、Diamond DSCシステムまたはエスアイアイ・ナノテクノロジー社製の高感度示差走査熱量計、X−DSC7000を用いた。試料は、3℃/分の速度で昇降温し、試料の相変化に伴う吸熱ピークまたは発熱ピークの開始点を外挿により求め、転移温度を決定した。化合物の融点、重合開始温度もこの装置を使って測定した。化合物が固体からスメクチック相、ネマチック相などの液晶相に転移する温度を「液晶相の下限温度」と略すことがある。化合物が液晶相から液体に転移する温度を「透明点」と略すことがある。
結晶はCと表した。結晶の種類の区別がつく場合は、それぞれをC1またはC2と表した。スメクチック相はS、ネマチック相はNと表した。スメクチック相の中で、スメクチックA相、スメクチックB相、スメクチックC相、またはスメクチックF相の区別がつく場合は、それぞれSA、SB、SC、またはSFと表した。液体(アイソトロピック)はIと表した。転移温度は、例えば、「C 50.0 N 100.0 I」のように表記した。これは、結晶からネマチック相への転移温度が50.0℃であり、ネマチック相から液体への転移温度が100.0℃であることを示す。
(3)低温相溶性:化合物の割合が、20重量%、15重量%、10重量%、5重量%、3重量%、および1重量%となるように母液晶と化合物とを混合した試料を調製し、試料をガラス瓶に入れた。このガラス瓶を、−10℃または−20℃のフリーザー中に一定期間保管したあと、結晶またはスメクチック相が析出したか否かを観察した。
(4)ネマチック相の上限温度(TNIまたはNI;℃):偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレートに試料を置き、1℃/分の速度で加熱した。試料の一部がネマチック相から等方性液体に変化したときの温度を測定した。試料が化合物(1)と母液晶との混合物であるときは、TNIの記号で示した。試料が化合物(1)と成分B、C、Dのような化合物との混合物であるときは、NIの記号で示した。ネマチック相の上限温度を「上限温度」と略すことがある。
(5)ネマチック相の下限温度(TC;℃):ネマチック相を有する試料をガラス瓶に入れ、0℃、−10℃、−20℃、−30℃、および−40℃のフリーザー中に10日間保管したあと、液晶相を観察した。例えば、試料が−20℃ではネマチック相のままであり、−30℃では結晶またはスメクチック相に変化したとき、TCを<−20℃と記載した。ネマチック相の下限温度を「下限温度」と略すことがある。
(6)粘度(バルク粘度;η;20℃で測定;mPa・s):測定には東京計器株式会社製のE型回転粘度計を用いた。
(7)光学異方性(屈折率異方性;25℃で測定;Δn)
測定は、波長589nmの光を用い、接眼鏡に偏光板を取り付けたアッベ屈折計により行なった。主プリズムの表面を一方向にラビングしたあと、試料を主プリズムに滴下した。屈折率(n‖)は偏光の方向がラビングの方向と平行であるときに測定した。屈折率(n⊥)は偏光の方向がラビングの方向と垂直であるときに測定した。光学異方性(Δn)の値は、Δn=n‖−n⊥、の式から計算した。
測定は、波長589nmの光を用い、接眼鏡に偏光板を取り付けたアッベ屈折計により行なった。主プリズムの表面を一方向にラビングしたあと、試料を主プリズムに滴下した。屈折率(n‖)は偏光の方向がラビングの方向と平行であるときに測定した。屈折率(n⊥)は偏光の方向がラビングの方向と垂直であるときに測定した。光学異方性(Δn)の値は、Δn=n‖−n⊥、の式から計算した。
(8)比抵抗(ρ;25℃で測定;Ωcm)
電極を備えた容器に試料1.0mLを注入した。この容器に直流電圧(10V)を印加し、10秒後の直流電流を測定した。比抵抗は次の式から算出した。(比抵抗)={(電圧)×(容器の電気容量)}/{(直流電流)×(真空の誘電率)}。
電極を備えた容器に試料1.0mLを注入した。この容器に直流電圧(10V)を印加し、10秒後の直流電流を測定した。比抵抗は次の式から算出した。(比抵抗)={(電圧)×(容器の電気容量)}/{(直流電流)×(真空の誘電率)}。
(9)電圧保持率(VHR−1;25℃で測定;%)
測定に用いたTN素子はポリイミド配向膜を有し、そして2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)は5μmであった。この素子は試料を入れたあと紫外線で硬化する接着剤で密閉した。この素子にパルス電圧(5Vで60マイクロ秒)を印加して充電した。減衰する電圧を高速電圧計で16.7ミリ秒のあいだ測定し、単位周期における電圧曲線と横軸との間の面積Aを求めた。面積Bは減衰しなかったときの面積であった。電圧保持率は面積Bに対する面積Aの百分率で表した。
測定に用いたTN素子はポリイミド配向膜を有し、そして2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)は5μmであった。この素子は試料を入れたあと紫外線で硬化する接着剤で密閉した。この素子にパルス電圧(5Vで60マイクロ秒)を印加して充電した。減衰する電圧を高速電圧計で16.7ミリ秒のあいだ測定し、単位周期における電圧曲線と横軸との間の面積Aを求めた。面積Bは減衰しなかったときの面積であった。電圧保持率は面積Bに対する面積Aの百分率で表した。
(10)電圧保持率(VHR−2;80℃で測定;%)
25℃の代わりに、80℃で測定した以外は、上記の方法で電圧保持率を測定した。得られた結果をVHR−2の記号で示した。
25℃の代わりに、80℃で測定した以外は、上記の方法で電圧保持率を測定した。得られた結果をVHR−2の記号で示した。
誘電率異方性が正の試料と負の試料とでは、特性の測定法が異なることがある。誘電率異方性が負の場合の測定法を測定(11)から(15)に記載した。
(11)粘度(回転粘度;γ1;25℃で測定;mPa・s)
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39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の項で測定した値を用いた。
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39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の項で測定した値を用いた。
(12)誘電率異方性(Δε;25℃で測定)
誘電率異方性の値は、Δε=ε‖−ε⊥、の式から計算した。誘電率(ε‖およびε⊥)は次のように測定した。
1)誘電率(ε‖)の測定: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枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が4μmであるVA素子に試料を入れ、この素子を紫外線で硬化する接着剤で密閉した。この素子にサイン波(0.5V、1kHz)を印加し、2秒後に液晶分子の長軸方向における誘電率(ε‖)を測定した。
2)誘電率(ε⊥)の測定:よく洗浄したガラス基板にポリイミド溶液を塗布した。このガラス基板を焼成した後、得られた配向膜にラビング処理をした。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が9μmであり、ツイスト角が80度であるTN素子に試料を入れた。この素子にサイン波(0.5V、1kHz)を印加し、2秒後に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。誘電率(ε‖およびε⊥)は次のように測定した。
1)誘電率(ε‖)の測定: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枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が4μmであるVA素子に試料を入れ、この素子を紫外線で硬化する接着剤で密閉した。この素子にサイン波(0.5V、1kHz)を印加し、2秒後に液晶分子の長軸方向における誘電率(ε‖)を測定した。
2)誘電率(ε⊥)の測定:よく洗浄したガラス基板にポリイミド溶液を塗布した。このガラス基板を焼成した後、得られた配向膜にラビング処理をした。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が9μmであり、ツイスト角が80度であるTN素子に試料を入れた。この素子にサイン波(0.5V、1kHz)を印加し、2秒後に液晶分子の短軸方向における誘電率(ε⊥)を測定した。
(13)弾性定数(K11およびK33;25℃で測定;pN)
測定には株式会社東陽テクニカ製のEC−1型弾性定数測定器を用いた。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が20μmである垂直配向素子に試料を入れた。この素子に20ボルトから0ボルトの電荷を印加し、静電容量(C)および印加電圧(V)を測定した。これらの値を、「液晶デバイスハンドブック」(日刊工業新聞社)、75頁にある式(2.98)、式(2.101)を用いてフィッティングし、式(2.100)から弾性定数の値を得た。
測定には株式会社東陽テクニカ製のEC−1型弾性定数測定器を用いた。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が20μmである垂直配向素子に試料を入れた。この素子に20ボルトから0ボルトの電荷を印加し、静電容量(C)および印加電圧(V)を測定した。これらの値を、「液晶デバイスハンドブック」(日刊工業新聞社)、75頁にある式(2.98)、式(2.101)を用いてフィッティングし、式(2.100)から弾性定数の値を得た。
(14)しきい値電圧(Vth;25℃で測定;V)
測定には大塚電子株式会社製のLCD5100型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプであった。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が4μmであり、ラビング方向がアンチパラレルであるノーマリーブラックモード(normally black mode)のVA素子に試料を入れ、この素子を紫外線で硬化する接着剤を用いて密閉した。この素子に印加する電圧(60Hz、矩形波)は0Vから20Vまで0.02Vずつ段階的に増加させた。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率100%であり、この光量が最小であったときが透過率0%である電圧−透過率曲線を作成した。しきい値電圧は透過率が10%になったときの電圧で表した。
測定には大塚電子株式会社製のLCD5100型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプであった。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が4μmであり、ラビング方向がアンチパラレルであるノーマリーブラックモード(normally black mode)のVA素子に試料を入れ、この素子を紫外線で硬化する接着剤を用いて密閉した。この素子に印加する電圧(60Hz、矩形波)は0Vから20Vまで0.02Vずつ段階的に増加させた。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率100%であり、この光量が最小であったときが透過率0%である電圧−透過率曲線を作成した。しきい値電圧は透過率が10%になったときの電圧で表した。
(15)応答時間(τ;25℃で測定;ms)
測定には大塚電子株式会社製のLCD5100型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプであった。ローパス・フィルター(Low-pass filter)は5kHzに設定した。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が3.2μmであり、ラビング方向がアンチパラレルであるノーマリーブラックモード(normally black mode)のPVA素子に試料を入れた。この素子を紫外線で硬化する接着剤を用いて密閉した。この素子にしきい値電圧を若干超える程度の電圧を1分間印加し、次に5.6Vの電圧を印加しながら23.5mW/cm2の紫外線を8分間照射した。この素子に矩形波(60Hz、10V、0.5秒)を印加した。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率100%であり、この光量が最小であったときが透過率0%であるとみなした。応答時間は透過率90%から10%に変化するのに要した時間(立ち下がり時間;fall time;ミリ秒)で表した。
測定には大塚電子株式会社製のLCD5100型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプであった。ローパス・フィルター(Low-pass filter)は5kHzに設定した。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が3.2μmであり、ラビング方向がアンチパラレルであるノーマリーブラックモード(normally black mode)のPVA素子に試料を入れた。この素子を紫外線で硬化する接着剤を用いて密閉した。この素子にしきい値電圧を若干超える程度の電圧を1分間印加し、次に5.6Vの電圧を印加しながら23.5mW/cm2の紫外線を8分間照射した。この素子に矩形波(60Hz、10V、0.5秒)を印加した。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率100%であり、この光量が最小であったときが透過率0%であるとみなした。応答時間は透過率90%から10%に変化するのに要した時間(立ち下がり時間;fall time;ミリ秒)で表した。
原料:ソルミックス(登録商標)A−11は、エタノール(85.5%)、メタノール(13.4%)とイソプロパノール(1.1%)の混合物であり、日本アルコール販売(株)から入手した。テトラヒドロフランをTHFと略すことがある。
〈第1工程〉
窒素雰囲気下、反応器へ化合物(T−1)(138.2g,583.4mmol)とTHF(2500ml)を入れて、−70℃以下に冷却した。そこへ、n−ブチルリチウム(1.58M;n−ヘキサン溶液;369.2ml,583.4mmol)を−75℃から−70℃の温度範囲で滴下し、さらに1時間攪拌した。化合物(T−2)(89.2g,530.4mmol)のジエチルエーテル(300ml)溶液を−75℃から−70℃の温度範囲で滴下し、3時間攪拌した。反応混合物を氷冷した飽和塩化アンモニウム水溶液(2000ml)に注ぎ込んだのち30分間攪拌し、酢酸エチルで抽出した。一緒にした有機層を水、次いで飽和食塩水の順で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をカラムクロマトグラフィー(ヘプタン/酢酸エチル=1/4、体積比)にて精製することによって、化合物(T−3)(169g,517.9mmol;88.8%)を得た。
窒素雰囲気下、反応器へ化合物(T−1)(138.2g,583.4mmol)とTHF(2500ml)を入れて、−70℃以下に冷却した。そこへ、n−ブチルリチウム(1.58M;n−ヘキサン溶液;369.2ml,583.4mmol)を−75℃から−70℃の温度範囲で滴下し、さらに1時間攪拌した。化合物(T−2)(89.2g,530.4mmol)のジエチルエーテル(300ml)溶液を−75℃から−70℃の温度範囲で滴下し、3時間攪拌した。反応混合物を氷冷した飽和塩化アンモニウム水溶液(2000ml)に注ぎ込んだのち30分間攪拌し、酢酸エチルで抽出した。一緒にした有機層を水、次いで飽和食塩水の順で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をカラムクロマトグラフィー(ヘプタン/酢酸エチル=1/4、体積比)にて精製することによって、化合物(T−3)(169g,517.9mmol;88.8%)を得た。
〈第2工程〉
窒素雰囲気下、反応器へ第1工程にて得られた化合物(T−3)(169g,517.9mmol)とジクロロメタン(850ml)を入れて、−70℃以下に冷却した。そこへ、トリエチルシラン(75.3g,647.4mmol)のジクロロメタン(70ml)溶液、および三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(91.9g,647.4mmol)のジクロロメタン(80ml)溶液を−75℃から−70℃の温度範囲で滴下したのち、徐々に昇温し、室温にて10時間攪拌した。反応混合物を水(1000ml)に注ぎ込み、酢酸エチルで抽出した。一緒にした有機層を水および飽和食塩水の順で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をカラムクロマトグラフィー(ヘプタン/酢酸エチル=1/20、体積比)、および再結晶(ヘプタン/エタノール)にて精製することによって、化合物(T−4)(113g,364.1mmol;70%)を得た。
窒素雰囲気下、反応器へ第1工程にて得られた化合物(T−3)(169g,517.9mmol)とジクロロメタン(850ml)を入れて、−70℃以下に冷却した。そこへ、トリエチルシラン(75.3g,647.4mmol)のジクロロメタン(70ml)溶液、および三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(91.9g,647.4mmol)のジクロロメタン(80ml)溶液を−75℃から−70℃の温度範囲で滴下したのち、徐々に昇温し、室温にて10時間攪拌した。反応混合物を水(1000ml)に注ぎ込み、酢酸エチルで抽出した。一緒にした有機層を水および飽和食塩水の順で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をカラムクロマトグラフィー(ヘプタン/酢酸エチル=1/20、体積比)、および再結晶(ヘプタン/エタノール)にて精製することによって、化合物(T−4)(113g,364.1mmol;70%)を得た。
〈第3工程〉
窒素雰囲気下、反応器へ第2工程にて得られた化合物(T−4)(20g,64.45mmol)とTHF(480ml)を入れて、−70℃以下に冷却した。そこへ、s−ブチルリチウム(1.07M;シクロヘキサン溶液;126ml,135.35mmol)を−75℃から−70℃の温度範囲で滴下し、さらに1時間攪拌したのち、−90℃以下に冷却した。ジメチルカルバモイルクロリド(7.62g,70.9mmol)のTHF(15ml)溶液を−100℃から−90℃の温度範囲で滴下したのち、−75℃から−70℃の温度範囲で3時間攪拌した。反応混合物を氷冷した飽和塩化アンモニウム水溶液(300ml)に注ぎ込み、30分間攪拌した。得られた粉体を再結晶(ジクロロエタン)することによって、化合物(1−1−2)(2.3g,6.84mmol;10.6%)を得た。
窒素雰囲気下、反応器へ第2工程にて得られた化合物(T−4)(20g,64.45mmol)とTHF(480ml)を入れて、−70℃以下に冷却した。そこへ、s−ブチルリチウム(1.07M;シクロヘキサン溶液;126ml,135.35mmol)を−75℃から−70℃の温度範囲で滴下し、さらに1時間攪拌したのち、−90℃以下に冷却した。ジメチルカルバモイルクロリド(7.62g,70.9mmol)のTHF(15ml)溶液を−100℃から−90℃の温度範囲で滴下したのち、−75℃から−70℃の温度範囲で3時間攪拌した。反応混合物を氷冷した飽和塩化アンモニウム水溶液(300ml)に注ぎ込み、30分間攪拌した。得られた粉体を再結晶(ジクロロエタン)することによって、化合物(1−1−2)(2.3g,6.84mmol;10.6%)を得た。
〈第4工程〉
反応器へ第3工程にて得られた化合物(1−1−2)(0.1g,0.3mmol)とジクロロメタン(40ml)を入れて、氷冷した。そこへジエチルアミノサルファートリフルオリド(DAST)(0.15g,0.93mmol)を0℃から10℃の温度範囲で少しずつ添加したのち、室温にて3時間攪拌した。反応混合物を飽和水(ml)に注ぎ込み、酢酸エチルで抽出した。一緒にした有機層を水および飽和食塩水の順で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をカラムクロマトグラフィー(ヘプタン/酢酸エチル=1/9、体積比)にて精製することによって、化合物(1−1−6)(5mg,0.015mmol;5%)を得た。
反応器へ第3工程にて得られた化合物(1−1−2)(0.1g,0.3mmol)とジクロロメタン(40ml)を入れて、氷冷した。そこへジエチルアミノサルファートリフルオリド(DAST)(0.15g,0.93mmol)を0℃から10℃の温度範囲で少しずつ添加したのち、室温にて3時間攪拌した。反応混合物を飽和水(ml)に注ぎ込み、酢酸エチルで抽出した。一緒にした有機層を水および飽和食塩水の順で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をカラムクロマトグラフィー(ヘプタン/酢酸エチル=1/9、体積比)にて精製することによって、化合物(1−1−6)(5mg,0.015mmol;5%)を得た。
化合物(1−1−2)
1H−NMR(CDCl3)δ7.18(t,1H),7.08(d,1H),6.69(d,1H),4.21(q,2H),4.16(s,2H),4.14(q,2H),1.56(t,3H),1.48(t,3H).
GC−MS(EI):251,280,307,336(M+).
1H−NMR(CDCl3)δ7.18(t,1H),7.08(d,1H),6.69(d,1H),4.21(q,2H),4.16(s,2H),4.14(q,2H),1.56(t,3H),1.48(t,3H).
GC−MS(EI):251,280,307,336(M+).
化合物(1−1−6)
GC−MS(EI):358(M+).
GC−MS(EI):358(M+).
〈第1工程〉
窒素雰囲気下、反応器へ合成例1の第3工程にて得られた化合物(1−1−2)(0.3g,0.89mmol)、およびTHF(30ml)を入れて氷冷した。そこへ、トリフルオロメチルトリエチルシラン(0.13g,0.94mmol)、およびテトラブチルアンモニウムフルオリド(TBAF、1.0M;THF溶液;20μl,0.02mmol)を0℃から−10℃の温度範囲で滴下したのち、室温にて10時間攪拌した。反応混合物を水(30ml)に注ぎ込み、酢酸エチルで抽出した。一緒にした有機層を水および飽和食塩水の順で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮することによって、化合物(T−5)を得た。化合物(T−5)は精製せず次の反応に用いた。
窒素雰囲気下、反応器へ合成例1の第3工程にて得られた化合物(1−1−2)(0.3g,0.89mmol)、およびTHF(30ml)を入れて氷冷した。そこへ、トリフルオロメチルトリエチルシラン(0.13g,0.94mmol)、およびテトラブチルアンモニウムフルオリド(TBAF、1.0M;THF溶液;20μl,0.02mmol)を0℃から−10℃の温度範囲で滴下したのち、室温にて10時間攪拌した。反応混合物を水(30ml)に注ぎ込み、酢酸エチルで抽出した。一緒にした有機層を水および飽和食塩水の順で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮することによって、化合物(T−5)を得た。化合物(T−5)は精製せず次の反応に用いた。
〈第2工程〉
反応器へ第3工程にて得られた化合物(T−5)とジクロロメタン(40ml)を入れて、氷冷した。そこへジエチルアミノサルファートリフルオリド(DAST)(0.29g,1.78mmol)を0℃から10℃の温度範囲で少しずつ添加したのち、室温にて3時間攪拌した。反応混合物を飽和重曹水(30ml)に注ぎ込み、酢酸エチルで抽出した。一緒にした有機層を水および飽和食塩水の順で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をカラムクロマトグラフィー(ヘプタン/酢酸エチル=1/20、体積比)にて精製することによって、化合物(1−1−14)(5mg,0.012mmol)を得た。
反応器へ第3工程にて得られた化合物(T−5)とジクロロメタン(40ml)を入れて、氷冷した。そこへジエチルアミノサルファートリフルオリド(DAST)(0.29g,1.78mmol)を0℃から10℃の温度範囲で少しずつ添加したのち、室温にて3時間攪拌した。反応混合物を飽和重曹水(30ml)に注ぎ込み、酢酸エチルで抽出した。一緒にした有機層を水および飽和食塩水の順で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をカラムクロマトグラフィー(ヘプタン/酢酸エチル=1/20、体積比)にて精製することによって、化合物(1−1−14)(5mg,0.012mmol)を得た。
化合物(1−1−14)
1H−NMR(CDCl3)δ;7.16(t,1H),7.05(d,1H),6.67(d,1H),4.20(q,2H),4.14(q,2H),4.13(s,2H),1.57(t,3H),1.49(t,3H).19F−NMR(CFCl3)δ;−80.32(s,CF3),−135.55(s),−138.64(d),−160.41(dd).GC−MS(EI):410(M+).
1H−NMR(CDCl3)δ;7.16(t,1H),7.05(d,1H),6.67(d,1H),4.20(q,2H),4.14(q,2H),4.13(s,2H),1.57(t,3H),1.49(t,3H).19F−NMR(CFCl3)δ;−80.32(s,CF3),−135.55(s),−138.64(d),−160.41(dd).GC−MS(EI):410(M+).
〈第1工程〉
化合物(T−12)(101.29g,291.7mmol)、n−ブチルリチウム(1.58M;n−ヘキサン溶液;184.6ml,291.7mmol)、化合物(T−2)(44.6g,265.2mmol)、およびTHF(1500ml)を用い、合成例1の第1工程と同様の操作を行なうことによって、化合物(T−13)(100.94g,231.2mmol;87.2%)を得た。
化合物(T−12)(101.29g,291.7mmol)、n−ブチルリチウム(1.58M;n−ヘキサン溶液;184.6ml,291.7mmol)、化合物(T−2)(44.6g,265.2mmol)、およびTHF(1500ml)を用い、合成例1の第1工程と同様の操作を行なうことによって、化合物(T−13)(100.94g,231.2mmol;87.2%)を得た。
〈第2工程〉
第1工程にて得られた化合物(T−13)(100.94g,231.2mmol)、トリエチルシラン(33.6g,289mmol)、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(41.06g,289mmol)、およびジクロロメタン(500ml)を用い、合成例1の第2工程と同様の操作を行なうことによって、化合物(T−14)(78.7g,187.3mmol;81%)を得た。
第1工程にて得られた化合物(T−13)(100.94g,231.2mmol)、トリエチルシラン(33.6g,289mmol)、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(41.06g,289mmol)、およびジクロロメタン(500ml)を用い、合成例1の第2工程と同様の操作を行なうことによって、化合物(T−14)(78.7g,187.3mmol;81%)を得た。
〈第3工程〉
第2工程にて得られた化合物(T−14)(27.1g,64.45mmol)、s−ブチルリチウム(1.07M;シクロヘキサン溶液;126ml,135.35mmol)、ジメチルカルバモイルクロリド(7.62g,70.9mmol)、およびTHF(500ml)を用い、合成例1の第3工程と同様の操作を行なうことによって、化合物(1−2−5)(0.5g,1.12mmol;1.7%)を得た。
第2工程にて得られた化合物(T−14)(27.1g,64.45mmol)、s−ブチルリチウム(1.07M;シクロヘキサン溶液;126ml,135.35mmol)、ジメチルカルバモイルクロリド(7.62g,70.9mmol)、およびTHF(500ml)を用い、合成例1の第3工程と同様の操作を行なうことによって、化合物(1−2−5)(0.5g,1.12mmol;1.7%)を得た。
〈第4工程〉
第3工程にて得られた化合物(1−2−5)(0.5g,1.7mmol)、ジエチルアミノサルファートリフルオリド(DAST)(0.54g,3.36mmol)、およびジクロロメタン(ml)を用い、合成例1の第4工程と同様の操作を行なうことによって、化合物(1−2−18)(50mg,0.107mmol;9.5%)を得た。
第3工程にて得られた化合物(1−2−5)(0.5g,1.7mmol)、ジエチルアミノサルファートリフルオリド(DAST)(0.54g,3.36mmol)、およびジクロロメタン(ml)を用い、合成例1の第4工程と同様の操作を行なうことによって、化合物(1−2−18)(50mg,0.107mmol;9.5%)を得た。
化合物(1−2−5)
GC−MS(EI):389,446(M+).
GC−MS(EI):389,446(M+).
化合物(1−2−18)
GC−MS(EI):468(M+).
誘電率異方性(Δε)=−21.22.
GC−MS(EI):468(M+).
誘電率異方性(Δε)=−21.22.
〈第1工程〉
化合物(T−1)(66.37g,280mmol)、n−ブチルリチウム(1.58M;n−ヘキサン溶液;177.2ml,280mmol)、化合物(T−15)(70.84g,254.5mmol)、およびジエチルエーテル(1400ml)を用い、合成例1の第1工程と同様の操作を行なうことによって、化合物(T−16)(92.5g,212.0mmol;83.3%)を得た。
化合物(T−1)(66.37g,280mmol)、n−ブチルリチウム(1.58M;n−ヘキサン溶液;177.2ml,280mmol)、化合物(T−15)(70.84g,254.5mmol)、およびジエチルエーテル(1400ml)を用い、合成例1の第1工程と同様の操作を行なうことによって、化合物(T−16)(92.5g,212.0mmol;83.3%)を得た。
〈第2工程〉
第1工程にて得られた化合物(T−16)(92.5g,212.0mmol)、トリエチルシラン(30.8g,265mmol)、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(37.65g,265mmol)、およびジクロロメタン(500ml)を用い、合成例1の第2工程と同様の操作を行なうことによって、化合物(T−17)(75.78g,180.2mmol;85%)を得た。
第1工程にて得られた化合物(T−16)(92.5g,212.0mmol)、トリエチルシラン(30.8g,265mmol)、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(37.65g,265mmol)、およびジクロロメタン(500ml)を用い、合成例1の第2工程と同様の操作を行なうことによって、化合物(T−17)(75.78g,180.2mmol;85%)を得た。
〈第3工程〉
第2工程にて得られた化合物(T−17)(27.1g,64.45mmol)、s−ブチルリチウム(1.07M;シクロヘキサン溶液;126ml,135.35mmol)、ジメチルカルバモイルクロリド(7.62g,70.9mmol)、およびTHF(500ml)を用い、合成例1の第3工程と同様の操作を行なうことによって、化合物(1−3−5)(0.71g,1.59mmol;2.47%)を得た。
第2工程にて得られた化合物(T−17)(27.1g,64.45mmol)、s−ブチルリチウム(1.07M;シクロヘキサン溶液;126ml,135.35mmol)、ジメチルカルバモイルクロリド(7.62g,70.9mmol)、およびTHF(500ml)を用い、合成例1の第3工程と同様の操作を行なうことによって、化合物(1−3−5)(0.71g,1.59mmol;2.47%)を得た。
〈第4工程〉
第3工程にて得られた化合物(1−3−5)(0.71g,1.59mmol)、ジエチルアミノサルファートリフルオリド(DAST)(0.77g,4.77mmol)、およびジクロロメタン(ml)を用い、合成例1の第4工程と同様の操作を行なうことによって、化合物(1−3−18)(45mg,0.096mmol;6.2%)を得た。
第3工程にて得られた化合物(1−3−5)(0.71g,1.59mmol)、ジエチルアミノサルファートリフルオリド(DAST)(0.77g,4.77mmol)、およびジクロロメタン(ml)を用い、合成例1の第4工程と同様の操作を行なうことによって、化合物(1−3−18)(45mg,0.096mmol;6.2%)を得た。
化合物(1−3−5)
GC−MS(EI):389,446(M+).
GC−MS(EI):389,446(M+).
化合物(1−3−18)
GC−MS(EI):468(M+).
誘電率異方性(Δε)=−22.02.
GC−MS(EI):468(M+).
誘電率異方性(Δε)=−22.02.
化合物(1)は、上に記載した「2.化合物(1)の合成」や合成例に従って合成する。このような化合物の例として、以下に示す化合物(1−1−1)から(1−1−24)、化合物(1−2−1)から(1−2−48)、化合物(1−3−1)から(1−3−48)、化合物(1−4−1)から(1−4−48)、化合物(1−5−1)から(1−5−48)、および化合物(1−6−1)から(1−6−48)を挙げることができる。
2.組成物の実施例
本発明は、使用例1の組成物と使用例2の組成物との混合物を含む。本発明は、使用例の組成物の少なくとも2つを混合した混合物をも含む。使用例における化合物は、下記の表1の定義に基づいて記号により表した。表1において、1,4−シクロヘキシレンに関する立体配置はトランスである。使用例において記号の後にあるかっこ内の番号は、化合物が属する化学式を表す。(−)の記号は化合物(2)から(15)とは異なる、その他の液晶性化合物を意味する。液晶性化合物の割合(百分率)は、液晶組成物の重量に基づいた重量百分率(重量%)である。最後に、組成物の物性値をまとめた。物性は、先に記載した方法にしたがって測定し、測定値を(外挿することなく)そのまま記載した。
本発明は、使用例1の組成物と使用例2の組成物との混合物を含む。本発明は、使用例の組成物の少なくとも2つを混合した混合物をも含む。使用例における化合物は、下記の表1の定義に基づいて記号により表した。表1において、1,4−シクロヘキシレンに関する立体配置はトランスである。使用例において記号の後にあるかっこ内の番号は、化合物が属する化学式を表す。(−)の記号は化合物(2)から(15)とは異なる、その他の液晶性化合物を意味する。液晶性化合物の割合(百分率)は、液晶組成物の重量に基づいた重量百分率(重量%)である。最後に、組成物の物性値をまとめた。物性は、先に記載した方法にしたがって測定し、測定値を(外挿することなく)そのまま記載した。
[使用例1]
2O−dAt(1F,2F,9F,10O)−O2 (1−1−2) 1%
3−HHB(F,F)−F (13−3) 9%
3−H2HB(F,F)−F (13−15) 8%
4−H2HB(F,F)−F (13−15) 8%
5−H2HB(F,F)−F (13−15) 8%
3−HBB(F,F)−F (13−24) 20%
5−HBB(F,F)−F (13−24) 20%
3−H2BB(F,F)−F (13−27) 10%
5−HHBB(F,F)−F (14−6) 3%
5−HHEBB−F (14−17) 2%
3−HH2BB(F,F)−F (14−15) 3%
1O1−HBBH−4 (4−1) 4%
1O1−HBBH−5 (4−1) 4%
2O−dAt(1F,2F,9F,10O)−O2 (1−1−2) 1%
3−HHB(F,F)−F (13−3) 9%
3−H2HB(F,F)−F (13−15) 8%
4−H2HB(F,F)−F (13−15) 8%
5−H2HB(F,F)−F (13−15) 8%
3−HBB(F,F)−F (13−24) 20%
5−HBB(F,F)−F (13−24) 20%
3−H2BB(F,F)−F (13−27) 10%
5−HHBB(F,F)−F (14−6) 3%
5−HHEBB−F (14−17) 2%
3−HH2BB(F,F)−F (14−15) 3%
1O1−HBBH−4 (4−1) 4%
1O1−HBBH−5 (4−1) 4%
[使用例2]
2O−dAt(1F,2F,9F,10F2)−O2 (1−1−6) 1%
3−HB−CL (12−2) 11%
3−HH−4 (2−1) 12%
3−HB−O2 (2−5) 8%
3−HHB(F,F)−F (13−3) 4%
3−HBB(F,F)−F (13−24) 30%
5−HBB(F,F)−F (13−24) 24%
5−HBB(F)B−2 (4−5) 5%
5−HBB(F)B−3 (4−5) 5%
2O−dAt(1F,2F,9F,10F2)−O2 (1−1−6) 1%
3−HB−CL (12−2) 11%
3−HH−4 (2−1) 12%
3−HB−O2 (2−5) 8%
3−HHB(F,F)−F (13−3) 4%
3−HBB(F,F)−F (13−24) 30%
5−HBB(F,F)−F (13−24) 24%
5−HBB(F)B−2 (4−5) 5%
5−HBB(F)B−3 (4−5) 5%
[使用例3]
2O−dAt(1F,2F,9F,10F,10CF3)−O2(1−1−14) 1%
5−HB−CL (12−2) 16%
3−HH−4 (2−1) 12%
3−HH−5 (2−1) 4%
3−HHB−F (13−1) 4%
3−HHB−CL (13−1) 3%
4−HHB−CL (13−1) 4%
3−HHB(F)−F (13−2) 10%
4−HHB(F)−F (13−2) 9%
5−HHB(F)−F (13−2) 8%
7−HHB(F)−F (13−2) 8%
5−HBB(F)−F (13−23) 4%
1O1−HBBH−5 (4−1) 3%
3−HHBB(F,F)−F (14−6) 2%
4−HHBB(F,F)−F (14−6) 3%
5−HHBB(F,F)−F (14−6) 3%
3−HH2BB(F,F)−F (14−15) 3%
4−HH2BB(F,F)−F (14−15) 3%
2O−dAt(1F,2F,9F,10F,10CF3)−O2(1−1−14) 1%
5−HB−CL (12−2) 16%
3−HH−4 (2−1) 12%
3−HH−5 (2−1) 4%
3−HHB−F (13−1) 4%
3−HHB−CL (13−1) 3%
4−HHB−CL (13−1) 4%
3−HHB(F)−F (13−2) 10%
4−HHB(F)−F (13−2) 9%
5−HHB(F)−F (13−2) 8%
7−HHB(F)−F (13−2) 8%
5−HBB(F)−F (13−23) 4%
1O1−HBBH−5 (4−1) 3%
3−HHBB(F,F)−F (14−6) 2%
4−HHBB(F,F)−F (14−6) 3%
5−HHBB(F,F)−F (14−6) 3%
3−HH2BB(F,F)−F (14−15) 3%
4−HH2BB(F,F)−F (14−15) 3%
[使用例4]
2O−dAt(1F,2F,9F,10F2)O1H−3(1−3−18) 1%
2−HH−3 (2−1) 21%
3−HH−4 (2−1) 9%
1−BB−3 (2−8) 9%
3−HB−O2 (2−5) 2%
3−BB(2F,3F)−O2 (5−3) 9%
5−BB(2F,3F)−O2 (5−3) 6%
2−HH1OB(2F,3F)−O2 (6−5) 13%
3−HH1OB(2F,3F)−O2 (6−5) 21%
3−HHB−1 (3−1) 4%
3−HHB−O1 (3−1) 3%
2−BBB(2F)−5 (3−8) 2%
2O−dAt(1F,2F,9F,10F2)O1H−3(1−3−18) 1%
2−HH−3 (2−1) 21%
3−HH−4 (2−1) 9%
1−BB−3 (2−8) 9%
3−HB−O2 (2−5) 2%
3−BB(2F,3F)−O2 (5−3) 9%
5−BB(2F,3F)−O2 (5−3) 6%
2−HH1OB(2F,3F)−O2 (6−5) 13%
3−HH1OB(2F,3F)−O2 (6−5) 21%
3−HHB−1 (3−1) 4%
3−HHB−O1 (3−1) 3%
2−BBB(2F)−5 (3−8) 2%
[使用例5]
2O−dAt(1F,2F,9F,10F,10CF3)O1H−3
(1−3−31) 1%
5−HB−CL (12−2) 11%
3−HH−4 (2−1) 8%
3−HHB−1 (3−1) 5%
3−HHB(F,F)−F (13−3) 8%
3−HBB(F,F)−F (13−24) 20%
5−HBB(F,F)−F (13−24) 15%
3−HHEB(F,F)−F (13−12) 9%
4−HHEB(F,F)−F (13−12) 3%
5−HHEB(F,F)−F (13−12) 3%
2−HBEB(F,F)−F (13−39) 3%
3−HBEB(F,F)−F (13−39) 5%
5−HBEB(F,F)−F (13−39) 3%
3−HHBB(F,F)−F (14−6) 6%
2O−dAt(1F,2F,9F,10F,10CF3)O1H−3
(1−3−31) 1%
5−HB−CL (12−2) 11%
3−HH−4 (2−1) 8%
3−HHB−1 (3−1) 5%
3−HHB(F,F)−F (13−3) 8%
3−HBB(F,F)−F (13−24) 20%
5−HBB(F,F)−F (13−24) 15%
3−HHEB(F,F)−F (13−12) 9%
4−HHEB(F,F)−F (13−12) 3%
5−HHEB(F,F)−F (13−12) 3%
2−HBEB(F,F)−F (13−39) 3%
3−HBEB(F,F)−F (13−39) 5%
5−HBEB(F,F)−F (13−39) 3%
3−HHBB(F,F)−F (14−6) 6%
[使用例6]
2O−dAt(1F,2F,9F,10O)−O2 (1−1−2) 1%
3−HB−CL (12−2) 6%
5−HB−CL (12−2) 4%
3−HHB−OCF3 (13−1) 5%
3−H2HB−OCF3 (13−13) 5%
5−H4HB−OCF3 (13−19) 15%
V−HHB(F)−F (13−2) 5%
3−HHB(F)−F (13−2) 5%
5−HHB(F)−F (13−2) 5%
3−H4HB(F,F)−CF3 (13−21) 8%
5−H4HB(F,F)−CF3 (13−21) 10%
5−H2HB(F,F)−F (13−15) 4%
5−H4HB(F,F)−F (13−21) 7%
2−H2BB(F)−F (13−26) 5%
3−H2BB(F)−F (13−26) 10%
3−HBEB(F,F)−F (13−39) 5%
2O−dAt(1F,2F,9F,10O)−O2 (1−1−2) 1%
3−HB−CL (12−2) 6%
5−HB−CL (12−2) 4%
3−HHB−OCF3 (13−1) 5%
3−H2HB−OCF3 (13−13) 5%
5−H4HB−OCF3 (13−19) 15%
V−HHB(F)−F (13−2) 5%
3−HHB(F)−F (13−2) 5%
5−HHB(F)−F (13−2) 5%
3−H4HB(F,F)−CF3 (13−21) 8%
5−H4HB(F,F)−CF3 (13−21) 10%
5−H2HB(F,F)−F (13−15) 4%
5−H4HB(F,F)−F (13−21) 7%
2−H2BB(F)−F (13−26) 5%
3−H2BB(F)−F (13−26) 10%
3−HBEB(F,F)−F (13−39) 5%
[使用例7]
2O−dAt(1F,2F,9F,10F2)−O2 (1−1−6) 1%
2−HH−5 (2−1) 3%
3−HH−4 (2−1) 15%
3−HH−5 (2−1) 4%
3−HB−O2 (2−5) 12%
3−H2B(2F,3F)−O2 (5−4) 14%
5−H2B(2F,3F)−O2 (5−4) 15%
3−HHB(2F,3CL)−O2 (6−12) 5%
2−HBB(2F,3F)−O2 (6−7) 3%
3−HBB(2F,3F)−O2 (6−7) 9%
5−HBB(2F,3F)−O2 (6−7) 9%
3−HHB−1 (3−4) 3%
3−HHB−3 (3−4) 4%
3−HHB−O1 (3−4) 3%
2O−dAt(1F,2F,9F,10F2)−O2 (1−1−6) 1%
2−HH−5 (2−1) 3%
3−HH−4 (2−1) 15%
3−HH−5 (2−1) 4%
3−HB−O2 (2−5) 12%
3−H2B(2F,3F)−O2 (5−4) 14%
5−H2B(2F,3F)−O2 (5−4) 15%
3−HHB(2F,3CL)−O2 (6−12) 5%
2−HBB(2F,3F)−O2 (6−7) 3%
3−HBB(2F,3F)−O2 (6−7) 9%
5−HBB(2F,3F)−O2 (6−7) 9%
3−HHB−1 (3−4) 3%
3−HHB−3 (3−4) 4%
3−HHB−O1 (3−4) 3%
[使用例8]
2O−dAt(1F,2F,9F,10F,10CF3)−O2
(1−1−14) 1%
7−HB(F,F)−F (12−4) 3%
3−HB−O2 (2−5) 7%
2−HHB(F)−F (13−2) 10%
3−HHB(F)−F (13−2) 9%
5−HHB(F)−F (13−2) 10%
2−HBB(F)−F (13−23) 9%
3−HBB(F)−F (13−23) 9%
5−HBB(F)−F (13−23) 16%
2−HBB−F (13−22) 4%
3−HBB−F (13−22) 4%
5−HBB−F (13−22) 3%
3−HBB(F,F)−F (13−24) 5%
5−HBB(F,F)−F (13−24) 10%
2O−dAt(1F,2F,9F,10F,10CF3)−O2
(1−1−14) 1%
7−HB(F,F)−F (12−4) 3%
3−HB−O2 (2−5) 7%
2−HHB(F)−F (13−2) 10%
3−HHB(F)−F (13−2) 9%
5−HHB(F)−F (13−2) 10%
2−HBB(F)−F (13−23) 9%
3−HBB(F)−F (13−23) 9%
5−HBB(F)−F (13−23) 16%
2−HBB−F (13−22) 4%
3−HBB−F (13−22) 4%
5−HBB−F (13−22) 3%
3−HBB(F,F)−F (13−24) 5%
5−HBB(F,F)−F (13−24) 10%
[使用例9]
2O−dAt(1F,2F,9F,10F2)O1H−3(1−3−18) 1%
1−BB−3 (2−8) 10%
3−HH−V (2−1) 28%
3−BB(2F,3F)−O2 (5−3) 13%
2−HH1OB(2F,3F)−O2 (6−5) 20%
3−HH1OB(2F,3F)−O2 (6−5) 14%
3−HHB−1 (3−1) 8%
2−BBB(2F)−5 (3−8) 6%
2O−dAt(1F,2F,9F,10F2)O1H−3(1−3−18) 1%
1−BB−3 (2−8) 10%
3−HH−V (2−1) 28%
3−BB(2F,3F)−O2 (5−3) 13%
2−HH1OB(2F,3F)−O2 (6−5) 20%
3−HH1OB(2F,3F)−O2 (6−5) 14%
3−HHB−1 (3−1) 8%
2−BBB(2F)−5 (3−8) 6%
[使用例10]
2O−dAt(1F,2F,9F,10F,10CF3)O1H−3
(1−3−31) 1%
5−HB−CL (2−5) 17%
7−HB(F,F)−F (12−4) 3%
3−HH−4 (2−1) 10%
3−HH−5 (2−1) 5%
3−HB−O2 (2−5) 14%
3−HHB−1 (3−1) 8%
3−HHB−O1 (3−1) 5%
2−HHB(F)−F (13−2) 7%
3−HHB(F)−F (13−2) 7%
5−HHB(F)−F (13−2) 7%
3−HHB(F,F)−F (13−3) 6%
3−H2HB(F,F)−F (13−15) 5%
4−H2HB(F,F)−F (13−15) 5%
2O−dAt(1F,2F,9F,10F,10CF3)O1H−3
(1−3−31) 1%
5−HB−CL (2−5) 17%
7−HB(F,F)−F (12−4) 3%
3−HH−4 (2−1) 10%
3−HH−5 (2−1) 5%
3−HB−O2 (2−5) 14%
3−HHB−1 (3−1) 8%
3−HHB−O1 (3−1) 5%
2−HHB(F)−F (13−2) 7%
3−HHB(F)−F (13−2) 7%
5−HHB(F)−F (13−2) 7%
3−HHB(F,F)−F (13−3) 6%
3−H2HB(F,F)−F (13−15) 5%
4−H2HB(F,F)−F (13−15) 5%
[使用例11]
2O−dAt(1F,2F,9F,10O)−O2 (1−1−2) 1%
2−HB−C (15−1) 5%
3−HB−C (15−1) 12%
3−HB−O2 (2−5) 15%
2−BTB−1 (2−10) 3%
3−HHB−F (13−1) 4%
3−HHB−1 (3−1) 8%
3−HHB−O1 (3−1) 5%
3−HHB−3 (3−1) 14%
3−HHEB−F (13−10) 4%
5−HHEB−F (13−10) 3%
2−HHB(F)−F (13−2) 7%
3−HHB(F)−F (13−2) 7%
5−HHB(F)−F (13−2) 7%
3−HHB(F,F)−F (13−3) 5%
2O−dAt(1F,2F,9F,10O)−O2 (1−1−2) 1%
2−HB−C (15−1) 5%
3−HB−C (15−1) 12%
3−HB−O2 (2−5) 15%
2−BTB−1 (2−10) 3%
3−HHB−F (13−1) 4%
3−HHB−1 (3−1) 8%
3−HHB−O1 (3−1) 5%
3−HHB−3 (3−1) 14%
3−HHEB−F (13−10) 4%
5−HHEB−F (13−10) 3%
2−HHB(F)−F (13−2) 7%
3−HHB(F)−F (13−2) 7%
5−HHB(F)−F (13−2) 7%
3−HHB(F,F)−F (13−3) 5%
[使用例12]
2O−dAt(1F,2F,9F,10F2)−O2 (1−1−6) 1%
5−HB−CL (12−2) 3%
7−HB(F)−F (12−3) 7%
3−HH−4 (2−1) 9%
3−HH−5 (2−1) 10%
3−HB−O2 (2−5) 13%
3−HHEB−F (13−10) 8%
5−HHEB−F (13−10) 8%
3−HHEB(F,F)−F (13−12) 9%
4−HHEB(F,F)−F (13−12) 5%
3−GHB(F,F)−F (13−109) 5%
4−GHB(F,F)−F (13−109) 6%
5−GHB(F,F)−F (13−109) 7%
2−HHB(F,F)−F (13−3) 4%
3−HHB(F,F)−F (13−3) 5%
2O−dAt(1F,2F,9F,10F2)−O2 (1−1−6) 1%
5−HB−CL (12−2) 3%
7−HB(F)−F (12−3) 7%
3−HH−4 (2−1) 9%
3−HH−5 (2−1) 10%
3−HB−O2 (2−5) 13%
3−HHEB−F (13−10) 8%
5−HHEB−F (13−10) 8%
3−HHEB(F,F)−F (13−12) 9%
4−HHEB(F,F)−F (13−12) 5%
3−GHB(F,F)−F (13−109) 5%
4−GHB(F,F)−F (13−109) 6%
5−GHB(F,F)−F (13−109) 7%
2−HHB(F,F)−F (13−3) 4%
3−HHB(F,F)−F (13−3) 5%
[使用例13]
2O−dAt(1F,2F,9F,10F,10CF3)−O2
(1−1−14) 1%
2−HH−3 (2−1) 16%
7−HB−1 (2−5) 10%
5−HB−O2 (2−5) 7%
3−HB(2F,3F)−O2 (5−1) 17%
5−HB(2F,3F)−O2 (5−1) 16%
3−HHB(2F,3CL)−O2 (6−12) 3%
4−HHB(2F,3CL)−O2 (6−12) 3%
5−HHB(2F,3CL)−O2 (6−12) 2%
3−HH1OCro(7F,8F)−5 (9−6) 5%
5−HBB(F)B−2 (4−5) 10%
5−HBB(F)B−3 (4−5) 10%
2O−dAt(1F,2F,9F,10F,10CF3)−O2
(1−1−14) 1%
2−HH−3 (2−1) 16%
7−HB−1 (2−5) 10%
5−HB−O2 (2−5) 7%
3−HB(2F,3F)−O2 (5−1) 17%
5−HB(2F,3F)−O2 (5−1) 16%
3−HHB(2F,3CL)−O2 (6−12) 3%
4−HHB(2F,3CL)−O2 (6−12) 3%
5−HHB(2F,3CL)−O2 (6−12) 2%
3−HH1OCro(7F,8F)−5 (9−6) 5%
5−HBB(F)B−2 (4−5) 10%
5−HBB(F)B−3 (4−5) 10%
[使用例14]
2O−dAt(1F,2F,9F,10F2)O1H−3(1−3−18) 1%
3−HB−O1 (2−5) 15%
3−HH−4 (2−1) 5%
3−HB(2F,3F)−O2 (5−1) 12%
5−HB(2F,3F)−O2 (5−1) 12%
2−HHB(2F,3F)−1 (6−1) 12%
3−HHB(2F,3F)−1 (6−1) 12%
3−HHB(2F,3F)−O2 (6−1) 12%
5−HHB(2F,3F)−O2 (6−1) 13%
3−HHB−1 (3−1) 6%
2O−dAt(1F,2F,9F,10F2)O1H−3(1−3−18) 1%
3−HB−O1 (2−5) 15%
3−HH−4 (2−1) 5%
3−HB(2F,3F)−O2 (5−1) 12%
5−HB(2F,3F)−O2 (5−1) 12%
2−HHB(2F,3F)−1 (6−1) 12%
3−HHB(2F,3F)−1 (6−1) 12%
3−HHB(2F,3F)−O2 (6−1) 12%
5−HHB(2F,3F)−O2 (6−1) 13%
3−HHB−1 (3−1) 6%
[使用例15]
2O−dAt(1F,2F,9F,10F,10CF3)O1H−3
(1−3−31) 1%
5−HB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (14−41) 5%
3−BB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (14−47) 3%
4−BB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (14−47) 7%
5−BB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (14−47) 3%
3−HH−V (2−1) 40%
3−HH−V1 (2−1) 7%
3−HHEH−5 (3−13) 3%
3−HHB−1 (3−1) 4%
V−HHB−1 (3−1) 5%
V2−BB(F)B−1 (3−6) 5%
1V2−BB―F (12−1) 3%
3−BB(F,F)XB(F,F)−F (13−97) 11%
3−HHBB(F,F)−F (14−6) 3%
2O−dAt(1F,2F,9F,10F,10CF3)O1H−3
(1−3−31) 1%
5−HB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (14−41) 5%
3−BB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (14−47) 3%
4−BB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (14−47) 7%
5−BB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (14−47) 3%
3−HH−V (2−1) 40%
3−HH−V1 (2−1) 7%
3−HHEH−5 (3−13) 3%
3−HHB−1 (3−1) 4%
V−HHB−1 (3−1) 5%
V2−BB(F)B−1 (3−6) 5%
1V2−BB―F (12−1) 3%
3−BB(F,F)XB(F,F)−F (13−97) 11%
3−HHBB(F,F)−F (14−6) 3%
[使用例16]
2O−dAt(1F,2F,9F,10O)−O2
(1−1−2) 1%
2−HH−3 (2−1) 6%
3−HH−V1 (2−1) 10%
1V2−HH−1 (2−1) 8%
1V2−HH−3 (2−1) 7%
3−BB(2F,3F)−O2 (5−3) 8%
5−BB(2F,3F)−O2 (5−3) 4%
3−H1OB(2F,3F)−O2 (5−5) 7%
2−HH1OB(2F,3F)−O2 (6−5) 7%
3−HH1OB(2F,3F)−O2 (6−5) 19%
3−HDhB(2F,3F)−O2 (6−3) 7%
3−HHB−1 (3−1) 3%
3−HHB−3 (3−1) 2%
2−BB(2F,3F)B−3 (7−1) 11%
2O−dAt(1F,2F,9F,10O)−O2
(1−1−2) 1%
2−HH−3 (2−1) 6%
3−HH−V1 (2−1) 10%
1V2−HH−1 (2−1) 8%
1V2−HH−3 (2−1) 7%
3−BB(2F,3F)−O2 (5−3) 8%
5−BB(2F,3F)−O2 (5−3) 4%
3−H1OB(2F,3F)−O2 (5−5) 7%
2−HH1OB(2F,3F)−O2 (6−5) 7%
3−HH1OB(2F,3F)−O2 (6−5) 19%
3−HDhB(2F,3F)−O2 (6−3) 7%
3−HHB−1 (3−1) 3%
3−HHB−3 (3−1) 2%
2−BB(2F,3F)B−3 (7−1) 11%
[使用例17]
2O−dAt(1F,2F,9F,10F2)−O2 (1−1−6) 1%
5−HB−F (12−2) 12%
6−HB−F (12−2) 9%
7−HB−F (12−2) 7%
2−HHB−OCF3 (13−1) 7%
3−HHB−OCF3 (13−1) 6%
4−HHB−OCF3 (13−1) 7%
5−HHB−OCF3 (13−1) 5%
3−HH2B−OCF3 (13−4) 4%
5−HH2B−OCF3 (13−4) 4%
3−HHB(F,F)−OCF2H (13−3) 4%
3−HHB(F,F)−OCF3 (13−3) 5%
3−HH2B(F)−F (13−5) 3%
3−HBB(F)−F (13−23) 10%
5−HBB(F)−F (13−23) 10%
5−HBBH−3 (4−1) 3%
3−HB(F)BH−3 (4−2) 3%
2O−dAt(1F,2F,9F,10F2)−O2 (1−1−6) 1%
5−HB−F (12−2) 12%
6−HB−F (12−2) 9%
7−HB−F (12−2) 7%
2−HHB−OCF3 (13−1) 7%
3−HHB−OCF3 (13−1) 6%
4−HHB−OCF3 (13−1) 7%
5−HHB−OCF3 (13−1) 5%
3−HH2B−OCF3 (13−4) 4%
5−HH2B−OCF3 (13−4) 4%
3−HHB(F,F)−OCF2H (13−3) 4%
3−HHB(F,F)−OCF3 (13−3) 5%
3−HH2B(F)−F (13−5) 3%
3−HBB(F)−F (13−23) 10%
5−HBB(F)−F (13−23) 10%
5−HBBH−3 (4−1) 3%
3−HB(F)BH−3 (4−2) 3%
[使用例18]
2O−dAt(1F,2F,9F,10F,10CF3)−O2
(1−1−14) 1%
3−GB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (14−57) 5%
3−BB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (14−47) 3%
4−BB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (14−47) 6%
5−BB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (14−47) 3%
3−HH−V (2−1) 41%
3−HH−V1 (2−1) 7%
3−HHEH−5 (3−13) 3%
3−HHB−1 (3−1) 4%
V−HHB−1 (3−1) 5%
V2−BB(F)B−1 (3−6) 5%
1V2−BB―F (12−1) 3%
3−BB(F,F)XB(F,F)−F (13−97) 6%
3−GB(F,F)XB(F,F)−F (13−113) 5%
3−HHBB(F,F)−F (14−6) 3%
2O−dAt(1F,2F,9F,10F,10CF3)−O2
(1−1−14) 1%
3−GB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (14−57) 5%
3−BB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (14−47) 3%
4−BB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (14−47) 6%
5−BB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (14−47) 3%
3−HH−V (2−1) 41%
3−HH−V1 (2−1) 7%
3−HHEH−5 (3−13) 3%
3−HHB−1 (3−1) 4%
V−HHB−1 (3−1) 5%
V2−BB(F)B−1 (3−6) 5%
1V2−BB―F (12−1) 3%
3−BB(F,F)XB(F,F)−F (13−97) 6%
3−GB(F,F)XB(F,F)−F (13−113) 5%
3−HHBB(F,F)−F (14−6) 3%
[使用例19]
2O−dAt(1F,2F,9F,10F2)O1H−3(1−3−18) 1%
2O−dAt(1F,2F,9F,10F,10CF3)O1H−3
(1−3−31) 1%
1V2−BEB(F,F)−C (15−15) 6%
3−HB−C (15−1) 18%
2−BTB−1 (2−10) 10%
5−HH−VFF (2−5) 30%
3−HHB−1 (3−1) 3%
VFF−HHB−1 (3−1) 8%
VFF2−HHB−1 (3−1) 10%
3−H2BTB−2 (3−17) 5%
3−H2BTB−3 (3−17) 4%
3−H2BTB−4 (3−17) 4%
2O−dAt(1F,2F,9F,10F2)O1H−3(1−3−18) 1%
2O−dAt(1F,2F,9F,10F,10CF3)O1H−3
(1−3−31) 1%
1V2−BEB(F,F)−C (15−15) 6%
3−HB−C (15−1) 18%
2−BTB−1 (2−10) 10%
5−HH−VFF (2−5) 30%
3−HHB−1 (3−1) 3%
VFF−HHB−1 (3−1) 8%
VFF2−HHB−1 (3−1) 10%
3−H2BTB−2 (3−17) 5%
3−H2BTB−3 (3−17) 4%
3−H2BTB−4 (3−17) 4%
本発明の液晶組成物は、優れた特性を有する。この組成物は、パソコン、テレビなどに用いる液晶表示素子に広く利用できる。
Claims (15)
- 式(1)で表される化合物。
式(1)において、
R1およびR2は独立して、炭素数1から20のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく、そしてR1およびR2の一方は、水素であってもよく;
環A1および環A2は独立して、1,4−シクロへキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、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、または1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルであり、この1,4−シクロへキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、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、または1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−CH=N−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素は、フッ素、塩素、−C≡N、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2、または−OCH2Fで置き換えられてもよく;
Z1およびZ2は独立して、単結合または炭素数1から6のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、1つまたは2つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく;
L1、L2、およびL3は独立して、水素、フッ素、塩素、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2、または−OCH2Fであり;
Xは、>C=O、>C=S、>CF2、>CH2、>CHF、>CF(CF3)、>CH(CF3)、>CF(CF2H)、>CH(CF2H)、>C(CF3)2、または>C(CF2H)2であり;
aおよびbは独立して、0、1、2、または3であり、aおよびbの和は0から4である。 - 式(1−1)から(1−6)のいずれか1つで表される、請求項1に記載の化合物。
式(1−1)から(1−6)において、
R1およびR2は独立して、炭素数1から10のアルキル、炭素数2から10のアルケニル、炭素数1から9のアルコキシ、炭素数2から9のアルコキシアルキル、または炭素数2から9のアルケニルオキシであり、そしてR1およびR2の一方は水素であってもよく;
環A1および環A2は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、テトラヒドロ−2H−ピラン−2−オン−3,6−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、1,4−フェニレン、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、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、またはピリミジン−2,5−ジイルであり、この1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、テトラヒドロ−2H−ピラン−2−オン−3,6−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、1,4−フェニレン、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、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、ピリジン−2,5−ジイル、またはピリミジン−2,5−ジイルにおいて、少なくとも1つの水素は、フッ素、塩素、−CF3、または−CHF2で置き換えられてもよく;
Z1およびZ2は独立して、単結合、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、−CH=CH−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH2CO−、−COCH2−、−CH2SiH2−、−SiH2CH2−、−(CH2)2COO−、−(CH2)2OCO−、−OCO(CH2)2−、−COO(CH2)2−、−(CH2)2CF2O−、−(CH2)2OCF2−、−OCF2(CH2)2−、−CF2O(CH2)2−、−(CH2)3O−、−O(CH2)3−、または−(CH2)4−であり;
L1、L2、およびL3は独立して、水素、フッ素、−CF3、または−CH2Fであり;
Xは、>C=O、>C=S、>CF2、>CH2、>CHF、>CF(CF3)、>CH(CF3)、>CF(CF2H)、>CH(CF2H)、>C(CF3)2、または>C(CF2H)2である。 - 請求項2に記載の式(1−1)から(1−6)において、R1およびR2が独立して、炭素数1から10のアルキル、炭素数1から9のアルコキシ、炭素数2から9のアルコキシアルキル、炭素数2から10のアルケニル、または炭素数2から9のアルケニルオキシであり;環A1および環A2が独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、または少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた1,4−フェニレンであり;Z1およびZ2が独立して、単結合、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、−CH=CH−、−CF2CF2−、−(CH2)4−、または−CH2CH=CHCH2−であり;L1、L2、およびL3が独立して、水素、フッ素、または−CF3であり、そしてL1、L2、およびL3の少なくとも1つは、フッ素である、請求項2に記載の化合物。
- 請求項2に記載の式(1−1)から(1−6)において、R1およびR2が独立して、炭素数1から10のアルキル、炭素数1から9のアルコキシ、または炭素数2から10のアルケニルであり;環A1および環A2が独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−3−フルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、または2,3,5−トリフルオロ−1,4−フェニレンであり;Z1およびZ2が独立して、単結合、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、または−CH2CH2−であり;L1、L2、およびL3が独立して、水素またはフッ素であり、そしてL1、L2、およびL3の少なくとも2つは、フッ素である、請求項2に記載の化合物。
- 請求項2に記載の式(1−1)から(1−6)において、R1およびR2が独立して、炭素数1から10のアルキル、または炭素数1から9のアルコキシ、または炭素数2から10のアルケニルであり;環A1および環A2が独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、または2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレンであり;Z1およびZ2が単結合であり;L1およびL2がフッ素であり、L3が水素またはフッ素である、請求項2に記載の化合物。
- 式(a)から(d)のいずれか1つで表される、請求項1に記載の化合物。
式(a)、(b)、(c)、および(d)において、
R1およびR2は独立して、炭素数1から10のアルキル、炭素数1から9のアルコキシ、または炭素数2から10のアルケニルであり;
環A1および環A2は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−3−フルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、または2,3,5−トリフルオロ−1,4−フェニレンであり:
Z1およびZ2は独立して、単結合、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、または−CH=CH−であり;
aおよびbは独立して、0、1、または2であり、aおよびbの和は0、1、または2である。 - 請求項7に記載の式(a)から(d)において、R1およびR2が独立して、炭素数1から10のアルキル、炭素数1から9のアルコキシ、または炭素数2から10のアルケニルであり;環A1および環A2が独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、または2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレンであり;Z1およびZ2が独立して、単結合、−CH2O−、または−OCH2−であり;aおよびbが独立して、0または1であり、aおよびbの和は0、1、または2である、請求項7に記載の化合物。
- 式(a−1)から(a−3)、式(b−1)から(b−3)、式(c−1)から(c−3)、および式(d−1)から(d−3)のいずれか1つで表される、請求項7に記載の化合物。
式(a−1)から(a−3)、式(b−1)から(b−3)、式(c−1)から(c−3)、および式(d−1)から(d−3)において、
R1およびR2は独立して、炭素数1から10のアルキルまたは炭素数1から9のアルコキシであり;環A1および環A2は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、または2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレンであり;Z1およびZ2は独立して、単結合、−CH2O−、または−OCH2−である。 - 請求項1から9のいずれか1項に記載の化合物を少なくとも1つ含有する液晶組成物。
- 式(2)から(4)で表される化合物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、請求項10に記載の液晶組成物。
式(2)から(4)において、
R11およびR12は独立して、炭素数1から10のアルキルまたは炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルまたはアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
環B1、環B2、環B3、および環B4は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、またはピリミジン−2,5−ジイルであり;
Z11、Z12、およびZ13は独立して、単結合、−COO−、−CH2CH2−、−CH=CH−、または−C≡C−である。 - 式(5)から(11)で表される化合物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、請求項10または11に記載の液晶組成物。
式(5)から(11)において、
R13およびR14は独立して、炭素数1から10のアルキルまたは炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルまたはアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
R15は、水素、フッ素、炭素数1から10のアルキル、または炭素数2から10のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
環C1、環C2、環C3、および環C4は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた1,4−フェニレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、またはデカヒドロナフタレン−2,6−ジイルであり;
環C5および環C6は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、またはデカヒドロナフタレン−2,6−ジイルであり;
Z14、Z15、Z16、およびZ17は独立して、単結合、−COO−、−CH2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、または−OCF2CH2CH2−であり;
L11およびL12は独立して、フッ素または塩素であり;
S11は、水素またはメチルであり;
Xは、−CHF−または−CF2−であり;
j、k、m、n、p、q、r、およびsは独立して、0または1であり、k、m、n、およびpの和は、1または2であり、q、r、およびsの和は、0、1、2、または3であり、tは、1、2、または3である。 - 式(12)から(14)で表される化合物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、請求項10から12のいずれか1項に記載の液晶組成物。
式(12)から(14)において、
R16は炭素数1から10のアルキルまたは炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルまたはアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
X11は、フッ素、塩素、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2、−OCF2CHF2、または−OCF2CHFCF3であり;
環D1、環D2、および環D3は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた1,4−フェニレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、またはピリミジン−2,5−ジイルであり;
Z18、Z19、およびZ20は独立して、単結合、−COO−、−CH2O−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、または−(CH2)4−であり;
L13およびL14は独立して、水素またはフッ素である。 - 式(15)で表される化合物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、請求項10から13のいずれか1項に記載の液晶組成物。
式(15)において、
R17は炭素数1から10のアルキルまたは炭素数2から10のアルケニルであり、このアルキルまたはアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、これらにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
X12は−C≡Nまたは−C≡C−C≡Nであり;
環E1は、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた1,4−フェニレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、またはピリミジン−2,5−ジイルであり;
Z21は、単結合、−COO−、−CH2O−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、または−C≡C−であり;
L15およびL16は独立して、水素またはフッ素であり;
iは、1、2、3、または4である。 - 請求項10から14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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