JP2019151597A - Novel chiral dopant and liquid crystal composition - Google Patents

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相田 卓三
Takuzo Aida
卓三 相田
喜光 伊藤
Yoshimitsu Ito
喜光 伊藤
翔一 ▲徳▼永
翔一 ▲徳▼永
Shoichi Tokunaga
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Abstract

To provide a cholesteric liquid crystal capable of changing a reflected color even if a low voltage is applied.SOLUTION: The invention provides a compound represented by formula (I) in the figure. [Xand Xeach represent an oxygen atom or the like; Y represents a single bond, a substituted/unsubstituted C1-10 alkylene group, a nitrogen atom, or P(=O)-O; T represents a linking group; Fc represents ferrocene or a derivative thereof; n, s and t each represent an integer from 0 to 2, provided that one or two thereof represent 1 or 2; Rand Reach represent a C1-18 alkyl group; and p and q each represent an integer from 0 to 6.]SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、新規なキラルドーパント化合物、より詳しくは。コレステリック液晶の反射色変調のための酸化還元応答性のキラルドーパントに関する。また、本発明は当該キラルドーパントを含む液晶組成物、及び当該液晶組成物を用いた反射型ディスプレイに関する。   The present invention relates to a novel chiral dopant compound, more specifically. The present invention relates to a redox-responsive chiral dopant for the reflection color modulation of cholesteric liquid crystals. The present invention also relates to a liquid crystal composition containing the chiral dopant and a reflective display using the liquid crystal composition.

コレステリック液晶は、螺旋構造の分子配列を形成し、その周期(ピッチ)に応じた波長の円偏光を選択反射する特徴を有する。コレステリック液晶は、通常、構造秩序が低い液晶であるネマチック液晶に光学活性なゲスト分子(キラルドーパント又はカイラル剤)を加えて、旋光性を持たせることで調製される。   A cholesteric liquid crystal has a feature that it forms a molecular arrangement of a spiral structure and selectively reflects circularly polarized light having a wavelength corresponding to its period (pitch). A cholesteric liquid crystal is usually prepared by adding an optically active guest molecule (chiral dopant or chiral agent) to a nematic liquid crystal that is a liquid crystal having a low structural order to impart optical rotation.

コレステリック液晶の反射光の中心波長(λ)は、液晶の平均屈折率(n)、ピッチ(P)と以下の関係にある。

Figure 2019151597
The central wavelength (λ) of the reflected light of the cholesteric liquid crystal has the following relationship with the average refractive index (n) and pitch (P) of the liquid crystal.
Figure 2019151597

つまり螺旋構造のピッチが長くなれば長波長の光を反射し、ピッチが短くなれば短波長の光を反射する。そして、λが可視領域の波長であれば、液晶はきれいな反射色を呈することになる。   That is, when the pitch of the spiral structure is increased, light having a long wavelength is reflected, and when the pitch is decreased, light having a short wavelength is reflected. If λ is a wavelength in the visible region, the liquid crystal exhibits a beautiful reflected color.

また、液晶にキラルドーパントを添加する場合には、上記(1)式は以下の式で表すことができる。式(2)において、cはドーパントの濃度であり、βは螺旋ねじれ力(Helical Twisting Power(HTP))(μm−1)である。

Figure 2019151597
Moreover, when adding a chiral dopant to a liquid crystal, the said (1) Formula can be represented by the following formula | equation. In Formula (2), c is a dopant concentration, and β is a helical twisting power (HTP) (μm −1 ).
Figure 2019151597

式(2)から、キラルドーパントの濃度が高い程反射色は短波長となり、HTPが高い程短波長になる。   From equation (2), the higher the concentration of the chiral dopant, the shorter the reflected color, and the higher the HTP, the shorter the wavelength.

このような特性を持つコレステリック液晶を用いたディスプレイ(反射型ディスプレイ)は、従来の液晶ディスプレイがバックライトが必要であるのに対してバックライトが不要であることから消費電力が小さいという利点がある。しかしながら、これまでのコレステリック液晶を用いた反射型ディスプレイでは、光を透過するか反射するかの2つの状態を示すことしかできず、反射色を制御することはできなかった。   A display using a cholesteric liquid crystal having such characteristics (reflective display) has an advantage that power consumption is small because a backlight is not necessary, whereas a conventional liquid crystal display requires a backlight. . However, the conventional reflective display using cholesteric liquid crystal can only show two states of transmitting or reflecting light and cannot control the reflected color.

従って、電気刺激により螺旋構造の分子配列を制御しコレステリック液晶の反射色を変調することができれば既存のディスプレイ技術と合わせることで新しいタイプの反射型ディスプレイとして利用できると考えられる。しかしながら、コレステリック液晶の反射色を変えるにはこれまで数十ボルトという大きな電圧が必要であった(非特許文献1及び2)。   Therefore, if the molecular arrangement of the helical structure can be controlled by electrical stimulation and the reflected color of the cholesteric liquid crystal can be modulated, it can be used as a new type of reflective display in combination with the existing display technology. However, to change the reflection color of the cholesteric liquid crystal, a large voltage of several tens of volts has been required so far (Non-Patent Documents 1 and 2).

他方、近年、電気刺激によりコレステリック液晶の分子配列を制御する方法に代えて、刺激応答性のキラル添加剤を用いて液晶の分子配列を制御する試みもなされてきた。
これまで、コレステリック液晶の反射色の変調を目的として、光応答性ドーパントを用いる方法(非特許文献3)、ガス応答性ドーパントを用いる方法(非特許文献4)、温度によるドーパントの濃度制御を利用する方法(非特許文献5)等が研究されてきた。しかしながら、電気刺激応答性ドーパントは未だ開発されていない。
On the other hand, in recent years, attempts have been made to control the molecular arrangement of liquid crystals using a stimulus-responsive chiral additive instead of the method of controlling the molecular arrangement of cholesteric liquid crystals by electrical stimulation.
Up to now, for the purpose of modulating the reflection color of cholesteric liquid crystal, a method using a photoresponsive dopant (Non-Patent Document 3), a method using a gas-responsive dopant (Non-Patent Document 4), and controlling the concentration of the dopant by temperature are used. The method (Nonpatent literature 5) etc. to do has been studied. However, electrical stimulation responsive dopants have not yet been developed.

G. P. Crawford et al., Appl. Opt. 2004, 43, 5006-5015.G. P. Crawford et al., Appl. Opt. 2004, 43, 5006-5015. A. Y.-G. Fuh et al., Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 061122.A. Y.-G. Fuh et al., Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 061122. Q. Li et al., J. Am. Chem. Soc.2012, 134, 9573-9576Q. Li et al., J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 9573-9576 R. P. Sijbesma et al., J. Am. Chem. Soc.,2010, 132, 2961-2967.R. P. Sijbesma et al., J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 2961-2967. S.-T. Wu et al.,, Opt. Express, 2006, 14, 1236-1242S.-T.Wu et al. ,, Opt. Express, 2006, 14, 1236-1242

本発明は、コレステリック液晶を発現させるためにらせん構造を誘起する能力をもつ新規なキラルドーパントを提供することを目的とする。
また、本発明は、新規なキラルドーパントを用いることにより、低い電圧を印加しても反射色を変えることができる新規なコレステリック液晶を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a novel chiral dopant having an ability to induce a helical structure in order to develop a cholesteric liquid crystal.
Another object of the present invention is to provide a novel cholesteric liquid crystal that can change the reflection color even when a low voltage is applied by using a novel chiral dopant.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討したところ、キラルドーパントにイオン性を付与するとドーパントが液晶のらせんを形成する能力が変化するという独自の発見をした。即ち、イオン性と非イオン性を電気刺激によって可逆的に行き来する部位をキラルドーパントに付与することにより、電気刺激に応答するキラルドーパントを得ることができることを見出した。
ここで、本発明者らが注目したのは,酸化還元反応活性のある部位をキラルドーパントを導入することである。このような部位は低電圧により酸化還元反応を起こしイオン性と非イオン性を行き来できる性質をもつ。本発明者らは、このようにして開発したキラルドーパントを用いることにより、低電圧で反射色を変化させることができる新しいコレステリック液晶を開発できることを知見し、本発明を完成させるに至った。
The inventors of the present invention diligently studied to solve the above-mentioned problems, and made an original discovery that the ability of the dopant to form a liquid crystal helix changes when the chiral dopant is imparted with ionicity. That is, it was found that a chiral dopant that responds to electrical stimulation can be obtained by imparting to the chiral dopant a site that reversibly switches between ionic and nonionic properties by electrical stimulation.
Here, the present inventors have focused on introducing a chiral dopant into a site having redox reaction activity. Such a site has the property of causing an oxidation-reduction reaction at a low voltage and switching between ionic and nonionic properties. The present inventors have found that a new cholesteric liquid crystal capable of changing the reflection color at a low voltage can be developed by using the chiral dopant thus developed, and the present invention has been completed.

即ち、本発明は、
[1]以下の式(I)で表される化合物。

Figure 2019151597
(式中、
及びXは、各々独立に、酸素、CR、NRからなる群から選択され、
ここで、R及びRは、各々独立に、水素、炭素原子1〜18のアルキル基であり;
Yは、単結合、炭素原子1〜10の置換又は無置換のアルキレン基、窒素、P(=O)−Oからなる群から選択され:
Tは、連結基であり;
Fcは、フェロセン又はフェロセン誘導体であり:
nは0〜2の整数であり、sは0〜2の整数であり、tは0〜2の整数であり、n、s及びtのいずれか1つもしくは2つが1もしくは2であり:
及びRは、各々独立に、炭素原子1〜18のアルキル基であり;
pは0〜6の整数であり、qは0〜6の整数である。)
[2]前記連結基が、カルボニル基、エステル基(−COO−、−OCO−)、アルキルエステル基(−R−COO−、−R−OCO−)、アミド基、アルキルアミド基、カルボニルアミノ基、エーテル基又はアルキルエーテル基から選択される、[1]に記載の化合物。
[3]Yの置換又は無置換のアルキレン基が、−(CR−(C*1)−(CR−で表される(ここで、R及びRは、各出現において独立に、水素、炭素原子1〜18のアルキル基であり、mは、0〜20の整数であり、lは、0〜20の整数であり、*1は、一般式(I)中の−(T−Fc)(但し、nは1である)と結合する結合位置を示す)、[1]又は[2]に記載の化合物。
[4]X及びXが、酸素である、[1]〜[3]のいずれか1項に記載の化合物。
[5]Yが、−CH−C*1H−CH−である、[3]又は[4]に記載の化合物。
[6]Fcが、以下の式(II)で表される、[1]〜[5]のいずれか1項に記載の化合物。
Figure 2019151597
(式中、
、R、R、R10、R11、R12、R13、R14及びR15は、各々独立に、水素原子又は置換基を表し、*2は、一般式(I)中のTと結合する結合位置を示す。)
[7][1]〜[6]のいずれか1項に記載の化合物を含む液晶組成物。
[8]選択反射を示し、電場による酸化還元反応によって選択反射波長が変化する液晶組成物であって、以下の式(I)で表されるキラルドーパントを含有する液晶組成物。
Figure 2019151597
(式中、
及びXは、各々独立に、酸素、CR、NRからなる群から選択され、
ここで、R及びRは、各々独立に、水素、炭素原子1〜18のアルキル基であり;
Yは、単結合、炭素原子1〜10の置換又は無置換のアルキレン基、窒素、P(=O)−Oからなる群から選択され:
Tは、連結基であり;
Fcは、フェロセン又はフェロセン誘導体であり:
nは0〜2の整数であり、sは0〜2の整数であり、tは0〜2の整数であり、n、s及びtのいずれか1つもしくは2つが1もしくは2であり:
及びRは、各々独立に、炭素原子1〜18のアルキル基であり;
pは1〜6の整数であり、qは1〜6の整数である。)
[9]少なくとも1種以上の前記キラルドーパント、支持電解質、及びホスト液晶を含有する[8]に記載の液晶組成物。
[10]少なくとも一方が透明電極である一対の電極と、
前記電極間に、[1]〜[9]のいずれか1項に記載の液晶組成物を含有する液晶層と、
を有する液晶素子。
[11][10]に記載の液晶素子を備える反射型液晶ディスプレイ。
[12][1]〜[6]のいずれか1項に記載の化合物を用いた酸化剤センサー。
を、提供することである。 That is, the present invention
[1] A compound represented by the following formula (I).
Figure 2019151597
(Where
X 1 and X 2 are each independently selected from the group consisting of oxygen, CR 3 R 4 , NR 3 ;
Where R 3 and R 4 are each independently hydrogen, an alkyl group of 1 to 18 carbon atoms;
Y is selected from the group consisting of a single bond, a substituted or unsubstituted alkylene group of 1 to 10 carbon atoms, nitrogen, P (= O) -O:
T is a linking group;
Fc is ferrocene or a ferrocene derivative:
n is an integer from 0 to 2, s is an integer from 0 to 2, t is an integer from 0 to 2, and any one or two of n, s, and t is 1 or 2:
R 1 and R 2 are each independently an alkyl group of 1 to 18 carbon atoms;
p is an integer of 0-6, and q is an integer of 0-6. )
[2] The linking group is a carbonyl group, an ester group (—COO—, —OCO—), an alkyl ester group (—R—COO—, —R—OCO—), an amide group, an alkylamide group, or a carbonylamino group. The compound according to [1], selected from an ether group or an alkyl ether group.
[3] A substituted or unsubstituted alkylene group represented by Y is represented by — (CR 5 R 6 ) m — (C * 1 R 5 ) — (CR 5 R 6 ) 1 — (wherein R 5 and R 6 is independently at each occurrence hydrogen, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, m is an integer of 0 to 20, l is an integer of 0 to 20, and * 1 is The compound according to [1] or [2], which represents a binding position that binds to-(T-Fc) n (wherein n is 1) in formula (I).
[4] The compound according to any one of [1] to [3], wherein X 1 and X 2 are oxygen.
[5] The compound according to [3] or [4], wherein Y is —CH 2 —C * 1 H—CH 2 —.
[6] The compound according to any one of [1] to [5], wherein Fc is represented by the following formula (II).
Figure 2019151597
(Where
R 7 , R 8 , R 9 , R 10 , R 11 , R 12 , R 13 , R 14, and R 15 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and * 2 in the general formula (I) The binding position for binding to T is shown. )
[7] A liquid crystal composition comprising the compound according to any one of [1] to [6].
[8] A liquid crystal composition that exhibits selective reflection and has a selective reflection wavelength that changes due to an oxidation-reduction reaction by an electric field, comprising a chiral dopant represented by the following formula (I):
Figure 2019151597
(Where
X 1 and X 2 are each independently selected from the group consisting of oxygen, CR 3 R 4 , NR 3 ;
Where R 3 and R 4 are each independently hydrogen, an alkyl group of 1 to 18 carbon atoms;
Y is selected from the group consisting of a single bond, a substituted or unsubstituted alkylene group of 1 to 10 carbon atoms, nitrogen, P (= O) -O:
T is a linking group;
Fc is ferrocene or a ferrocene derivative:
n is an integer from 0 to 2, s is an integer from 0 to 2, t is an integer from 0 to 2, and any one or two of n, s, and t is 1 or 2:
R 1 and R 2 are each independently an alkyl group of 1 to 18 carbon atoms;
p is an integer of 1 to 6, and q is an integer of 1 to 6. )
[9] The liquid crystal composition according to [8], comprising at least one kind of chiral dopant, a supporting electrolyte, and a host liquid crystal.
[10] a pair of electrodes, at least one of which is a transparent electrode;
Between the electrodes, a liquid crystal layer containing the liquid crystal composition according to any one of [1] to [9];
A liquid crystal element having
[11] A reflective liquid crystal display comprising the liquid crystal element according to [10].
[12] An oxidant sensor using the compound according to any one of [1] to [6].
Is to provide.

本発明により、コレステリック液晶を発現させるためにらせん構造を誘起する能力をもつ新規なキラルドーパントを提供することが可能である。
また、本発明のキラルドーパントを用いることにより、低電圧で反射色を変化させることができる新しいコレステリック液晶を提供することが可能である。
According to the present invention, it is possible to provide a novel chiral dopant having an ability to induce a helical structure in order to develop a cholesteric liquid crystal.
Further, by using the chiral dopant of the present invention, it is possible to provide a new cholesteric liquid crystal capable of changing the reflection color at a low voltage.

コレステリック液晶サンプルの透過スペクトルである。It is a transmission spectrum of a cholesteric liquid crystal sample. コレステリック液晶サンプルの透過スペクトルである。It is a transmission spectrum of a cholesteric liquid crystal sample. 実施例2で作製されたコレステリック液晶相を備える液晶素子を説明する図である。6 is a diagram illustrating a liquid crystal element including a cholesteric liquid crystal phase manufactured in Example 2. FIG. 実施例2で作製されたコレステリック液晶相を備える液晶素子の透過スペクトルである。4 is a transmission spectrum of a liquid crystal element including a cholesteric liquid crystal phase produced in Example 2. 実施例2で作製されたコレステリック液晶相を備える液晶素子の透過スペクトルである。4 is a transmission spectrum of a liquid crystal element including a cholesteric liquid crystal phase produced in Example 2.

1.キラルドーパント
本発明の1つの実施態様は、以下の式(I)で表される化合物である。

Figure 2019151597
1. One embodiment of the chiral dopant present invention is a compound represented by the following formula (I).
Figure 2019151597

式(I)において、X及びXは、各々独立に、酸素、CR、NRからなる群から選択される。
ここで、R及びRは、各々独立に、水素、炭素原子1〜18のアルキル基である。
In formula (I), X 1 and X 2 are each independently selected from the group consisting of oxygen, CR 3 R 4 , NR 3 .
Here, R 3 and R 4 are each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms.

本発明の1つの好ましい側面において、X及びXの両方は酸素である。 In one preferred aspect of the invention, both X 1 and X 2 are oxygen.

本発明のもう1つの好ましい側面において、X及びXの両方はCHである。 In another preferred aspect of the invention, both X 1 and X 2 are CH 2 .

式(I)において、Yは、単結合、炭素原子1〜10の置換又は無置換のアルキレン基、窒素、P(=O)−Oからなる群から選択される。但し、X及びXの両方が酸素である場合は、Yは単結合ではない。 In the formula (I), Y is selected from the group consisting of a single bond, a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, nitrogen, and P (═O) —O. However, when both X 1 and X 2 are oxygen, Y is not a single bond.

Yの置換又は無置換のアルキレン基は、好ましくは、−(CR−(C*1)−(CR−で表される。
ここで、R及びRは、各出現において独立に、水素、炭素原子1〜18のアルキル基である。
また、mは、0〜20の整数であり、lは、0〜20の整数である。
*1は、一般式(I)中の−(T−Fc)(nが1の場合である)と結合する結合位置を示す。
A substituted or unsubstituted alkylene group of Y is preferably, - (CR 5 R 6) m - (C * 1 R 5) - (CR 5 R 6) l - represented by.
Here, R 5 and R 6 are each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms.
Moreover, m is an integer of 0-20, l is an integer of 0-20.
* 1 indicates a binding position that binds to-(T-Fc) n (where n is 1) in general formula (I).

また、Yの置換又は無置換のアルキレン基の別の好ましい例は、−(CR−(C*1*2)−(CR−で表される。
ここで、R及びRは、各出現において独立に、水素、炭素原子1〜18のアルキル基であり、mは、0〜20の整数であり、lは、0〜20の整数である。
*1、*2は、一般式(I)中の−(T−Fc)(nが2の場合である)と結合する結合位置を示す。
Another preferred example of substituted or unsubstituted alkylene group for Y, - (CR 5 R 6) m - (C * 1 * 2) - (CR 5 R 6) l - represented by.
Here, R 5 and R 6 are each independently hydrogen, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, m is an integer of 0 to 20, and l is an integer of 0 to 20. .
* 1 and * 2 represent binding positions for binding to-(T-Fc) n (when n is 2) in the general formula (I).

Yの置換又は無置換のアルキレン基の1つの好ましい例は、−CH−C*1H−CH−である。 One preferred example of a substituted or unsubstituted alkylene group for Y is —CH 2 —C * 1 H—CH 2 —.

本発明の1つの好ましい側面は、式(I)においてX及びXの両方が酸素であり、Yが−CH−C*1H−CH−である化合物である。この化合物は、高いらせん誘起力をもち、かつビナフチル骨格近くにフェロセンを配置でき、また合成が簡便であるためである。 One preferred aspect of the present invention is a compound wherein in formula (I) both X 1 and X 2 are oxygen and Y is —CH 2 —C * 1 H—CH 2 —. This is because this compound has a high helix-inducing power, can arrange ferrocene near the binaphthyl skeleton, and is easy to synthesize.

式(I)において、Tは連結基を表す。
連結基としては、カルボニル基、エステル基(−COO−、−OCO−)、アルキルエステル基(−R−COO−、−R−OCO−)、アミド基、アルキルアミド基、カルボニルアミノ基、エーテル基又はアルキルエーテル基から選択される。
In formula (I), T represents a linking group.
Examples of the linking group include a carbonyl group, an ester group (—COO—, —OCO—), an alkyl ester group (—R—COO—, —R—OCO—), an amide group, an alkylamide group, a carbonylamino group, and an ether group. Or it is selected from alkyl ether groups.

式(I)において、Fcは、フェロセン又はフェロセン誘導体である。
本発明においては、式(I)のキラルドーパントの骨格構造にフェロセン又はフェロセン誘導体を導入することが重要である。即ち、イオン性と非イオン性を電気刺激によって可逆的に行き来する部位としてフェロセン又はフェロセン誘導体をキラルドーパントに付与することにより、電気刺激に応答するキラルドーパントを得ることができる。フェロセン又はフェロセン誘導体の部位は、低電圧により酸化還元反応を起こしイオン性と非イオン性を行き来できる性質を持つことから、式(I)の化合物を液晶分子に添加することにより低電圧で反射色を変化させることができるコレステリック液晶を得ることが可能である。有機化合物は一般に酸化あるいは還元されると不安定になり、空気中に置いておいても分解や重合を起こすようになってしまうが、フェロセンはそのようなことがなく、酸化後(イオン性)でも安定に存在できることから、デバイスの安定化にとって有効であると考えられる。
In formula (I), Fc is ferrocene or a ferrocene derivative.
In the present invention, it is important to introduce ferrocene or a ferrocene derivative into the skeleton structure of the chiral dopant of the formula (I). That is, a chiral dopant that responds to electrical stimulation can be obtained by imparting ferrocene or a ferrocene derivative to the chiral dopant as a site that reversibly switches between ionic and nonionic properties by electrical stimulation. The ferrocene or ferrocene derivative site has the property of causing an oxidation-reduction reaction by low voltage to switch between ionic and nonionic properties. Therefore, by adding the compound of formula (I) to the liquid crystal molecule, the reflection color can be reduced at low voltage. It is possible to obtain a cholesteric liquid crystal capable of changing. Organic compounds generally become unstable when oxidized or reduced, and will decompose and polymerize even when placed in the air, but ferrocene does not have this, and after oxidation (ionic) However, since it can exist stably, it is considered effective for stabilization of the device.

式(I)のFcは、以下の式(II)で表すことができる。

Figure 2019151597
Fc of formula (I) can be represented by the following formula (II).
Figure 2019151597

式(II)において、R、R、R、R10、R11、R12、R13、R14及びR15は、各々独立に、水素原子又は置換基を表す。また、*2は、一般式(I)中のTと結合する結合位置を示す。 In the formula (II), R 7 , R 8 , R 9 , R 10 , R 11 , R 12 , R 13 , R 14 and R 15 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. Moreover, * 2 shows the coupling | bonding position couple | bonded with T in general formula (I).

、R、R、R10、R11、R12、R13、R14及びR15の置換基としては、炭素数1〜20、好ましくは炭素数1〜10、更に好ましくは炭素数1〜8のアルキル基、ハロゲン原子(例えば塩素、臭素、沃素、フッ素)、炭素数1〜20、好ましくは炭素数1〜10、更に好ましくは炭素数1〜8のアルコキシ基(例えばメトキシ、エトキシ、2−メトキシエトキシ、2−フェニルエトキシ等)等が挙げられる。 R 7 , R 8 , R 9 , R 10 , R 11 , R 12 , R 13 , R 14 and R 15 have a substituent of 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably carbon atoms. An alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a halogen atom (for example, chlorine, bromine, iodine, fluorine), 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms (for example, methoxy, Ethoxy, 2-methoxyethoxy, 2-phenylethoxy, etc.).

式(I)において、nは0〜2の整数であり、sは0〜2の整数であり、tは0〜2の整数である。但し、n、s及びtのいずれか1つもしくは2つが1もしくは2である。   In formula (I), n is an integer of 0-2, s is an integer of 0-2, and t is an integer of 0-2. However, any one or two of n, s, and t is 1 or 2.

式(I)において、R及びRは、各々独立に、一価の置換基を表す。一価の置換基としては、例えば、炭素原子1〜18のアルキル基である。 In formula (I), R 1 and R 2 each independently represent a monovalent substituent. The monovalent substituent is, for example, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms.

式(I)において、pは0〜6の整数であり、qは0〜6の整数である。p、qが0の場合は、式(I)のビナフタレンは置換基を有さない構造である。
また、p、qが2以上の場合は、各R、各Rは、同一であっても異なっていてもよい。
In formula (I), p is an integer of 0-6, and q is an integer of 0-6. When p and q are 0, the binaphthalene of the formula (I) has a structure having no substituent.
Further, when p and q are 2 or more, each R 1 and each R 2 may be the same or different.

、Rが存在する場合、R及びRの各々は、式(I)の各ナフタレン環の3位、及び/又は6位に導入されることが立体障害の点から好ましい。 When R 1 and R 2 are present, it is preferable from the viewpoint of steric hindrance that each of R 1 and R 2 is introduced at the 3-position and / or the 6-position of each naphthalene ring of formula (I).

また、本発明の1つの好ましい側面は、以下の式(1)で表される化合物である。

Figure 2019151597
Moreover, one preferable aspect of the present invention is a compound represented by the following formula (1).
Figure 2019151597

式(1)において、T、Fc、R、R、n、s、t、p、qは、式(I)で定義した通りである。 In the formula (1), T, Fc, R 1 , R 2 , n, s, t, p, q are as defined in the formula (I).

式(I)において、Yが単結合である場合は、一般式(I)中の−(T−Fc)は、X又はXのいずれかに直接結合する。 In the formula (I), if Y is a single bond, general formula (I) in - (T-Fc) n is bonded directly to either the X 1 or X 2.

本発明には、式(I)においてX及びXの両方がCHであり、Yが単結合である化合物も含まれる。 The present invention also includes compounds of the formula (I) in which both X 1 and X 2 are CH 2 and Y is a single bond.

このような化合物としては、以下の式(2a)又は(2b)で表される化合物が例示される。

Figure 2019151597
Examples of such a compound include compounds represented by the following formula (2a) or (2b).
Figure 2019151597

式(2a)、(2b)において、T、Fc、R、R、n、s、t、p、qは、式(I)で定義した通りである。 In the formulas (2a) and (2b), T, Fc, R 1 , R 2 , n, s, t, p, and q are as defined in the formula (I).

2.液晶組成物
本発明のもう1つの実施態様は、以下の式(I)で表されるキラルドーパントを含有する液晶組成物である(以下「本発明の液晶組成物」とも言う)。

Figure 2019151597
2. Liquid Crystal Composition Another embodiment of the present invention is a liquid crystal composition containing a chiral dopant represented by the following formula (I) (hereinafter also referred to as “liquid crystal composition of the present invention”).
Figure 2019151597

式(I)において、X、X、Y、T、Fc、n、s、t、R、R、p、qは上記で詳述した通りである。 In the formula (I), X 1 , X 2 , Y, T, Fc, n, s, t, R 1 , R 2 , p, q are as described in detail above.

式(I)で表される化合物(キラルドーパント)は液晶のらせん構造を誘起する能力をもつことから、本発明の液晶組成物はコレステリック液晶を発現させることができる。   Since the compound represented by formula (I) (chiral dopant) has the ability to induce a helical structure of liquid crystal, the liquid crystal composition of the present invention can exhibit cholesteric liquid crystal.

また、本発明の液晶組成物は、選択反射を示し、電場による酸化還元反応によって選択反射波長を変化させることができる。   The liquid crystal composition of the present invention exhibits selective reflection, and the selective reflection wavelength can be changed by an oxidation-reduction reaction by an electric field.

本発明の液晶組成物は、好ましくは、少なくとも1種以上の式(I)で表されるキラルドーパント、支持電解質、及びホスト液晶を含有する。   The liquid crystal composition of the present invention preferably contains at least one chiral dopant represented by the formula (I), a supporting electrolyte, and a host liquid crystal.

液晶組成物中の式(I)のキラルドーパントの濃度は、1〜10mol%、好ましくは1〜5mol%である。   The concentration of the chiral dopant of formula (I) in the liquid crystal composition is 1 to 10 mol%, preferably 1 to 5 mol%.

液晶性を示す化合物としては、ネマチック相あるいはスメクチック相を示す液晶化合物があげられ、その具体例としては、アゾメチン化合物、シアノビフェニル化合物、シアノフェニルエステル、フッ素置換フェニルエステル、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル、フッ素置換シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル、シアノフェニルシクロヘキサン、フッ素置換フェニルシクロヘキサン、シアノ置換フェニルピリミジン、フッ素置換フェニルピリミジン、アルコキシ置換フェニルピリミジン、フッ素置換アルコキシ置換フェニルピリミジン、フェニルジオキサン、トラン系化合物、フッ素置換トラン系化合物、アルケニルシクロヘキシルベンゾニトリルなどが挙げられる。
日本学術振興会第142委員会編、液晶デバイスハンドブック、日刊工業新聞社、1989年、第154〜192頁ならびに第715〜722頁に詳しい。
Examples of the liquid crystal compound include a liquid crystal compound exhibiting a nematic phase or a smectic phase, and specific examples thereof include azomethine compounds, cyanobiphenyl compounds, cyanophenyl esters, fluorine-substituted phenyl esters, cyclohexanecarboxylic acid phenyl esters, fluorine Substituted cyclohexane carboxylic acid phenyl ester, cyanophenyl cyclohexane, fluorine substituted phenyl cyclohexane, cyano substituted phenyl pyrimidine, fluorine substituted phenyl pyrimidine, alkoxy substituted phenyl pyrimidine, fluorine substituted alkoxy substituted phenyl pyrimidine, phenyl dioxane, tolan compounds, fluorine substituted tolan compounds And alkenylcyclohexylbenzonitrile.
For details, refer to Japan Society for the Promotion of Science 142nd Committee, Liquid Crystal Device Handbook, Nikkan Kogyo Shimbun, 1989, pages 154-192 and pages 715-722.

本発明の液晶組成物に用いられる支持電解質としては、液晶組成物に導電性を付与する。これを可能とするものであれば特に制限はなく、電気化学で一般に用いられる支持電解質(nBuNPF、nBuNBF、nBuNClO)やイオン性液体等を用いることができる。イオン液体としては、例えば、以下の構造のものを用いることができる。

Figure 2019151597
支持電解質は、ホスト液晶に対する溶解性が高いものが好ましい。
支持電解質は、単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。 As the supporting electrolyte used in the liquid crystal composition of the present invention, conductivity is imparted to the liquid crystal composition. There is no particular limitation as long as this is possible, and a supporting electrolyte (nBu 4 NPF 6 , nBu 4 NBF 4 , nBu 4 NClO 4 ) or an ionic liquid that is generally used in electrochemistry can be used. As the ionic liquid, for example, one having the following structure can be used.
Figure 2019151597
The supporting electrolyte preferably has high solubility in the host liquid crystal.
A supporting electrolyte may be used independently and may use 2 or more types together.

支持電解質の含有率は、1〜30mol%、好ましくは1〜15mol%である。   The content of the supporting electrolyte is 1 to 30 mol%, preferably 1 to 15 mol%.

また、本発明の液晶組成物は、酸化剤を含有することができる。酸化剤は、キラルドーパントの骨格構造に導入したフェロセン又はフェロセン誘導体と反応して酸化還元反応を実現させる。このような酸化剤としては、例えば、NOBF 等が挙げられる。
Moreover, the liquid crystal composition of the present invention can contain an oxidizing agent. The oxidizing agent reacts with ferrocene or a ferrocene derivative introduced into the skeleton structure of the chiral dopant to realize a redox reaction. Examples of such an oxidizing agent include NO + BF 4 − and the like.

酸化剤を添加する場合は、その含有量は、1〜10mol%、好ましくは1〜5mol%である。   When adding an oxidizing agent, the content is 1-10 mol%, Preferably it is 1-5 mol%.

本発明の液晶組成物には、ホスト液晶の物性(例えば、液晶相の温度範囲)を所望の範囲に変化させ、また酸化還元反応の促進を目的として、液晶性、非液晶性の種々の化合物を添加することができる。また、紫外線吸収剤、酸化防止剤などの化合物を含有させてもよい。
また、本発明の液晶組成物は、式(I)のキラルドーパント以外のキラルドーパントを含有してもよい。
The liquid crystal composition of the present invention has various liquid crystal and non-liquid crystal compounds for the purpose of changing the physical properties of the host liquid crystal (for example, the temperature range of the liquid crystal phase) to a desired range and promoting the oxidation-reduction reaction. Can be added. Moreover, you may contain compounds, such as a ultraviolet absorber and antioxidant.
Moreover, the liquid crystal composition of the present invention may contain a chiral dopant other than the chiral dopant of the formula (I).

3.液晶素子
本発明のもう1つの実施態様は、少なくとも一方が透明電極である一対の電極と、前記電極間に、本発明の液晶組成物を含有する液晶層とを有する液晶素子である(以下「本発明の液晶素子」とも言う)。
3. Liquid Crystal Element Another embodiment of the present invention is a liquid crystal element having a pair of electrodes, at least one of which is a transparent electrode, and a liquid crystal layer containing the liquid crystal composition of the present invention between the electrodes (hereinafter, “ Also referred to as “liquid crystal element of the present invention”).

本発明の液晶素子は、少なくとも一方が透明電極である一対の電極と、該電極間に本発明の液晶組成物を含有する液晶層とを有する。更に、黒色板、反射防止膜、輝度向上膜などを備えていてもよい。   The liquid crystal element of the present invention has a pair of electrodes, at least one of which is a transparent electrode, and a liquid crystal layer containing the liquid crystal composition of the present invention between the electrodes. Further, a black plate, an antireflection film, a brightness enhancement film, and the like may be provided.

本発明の液晶素子は、1対の電極基板間に挟持させることにより構成することができる。本発明の液晶素子に用いられる電極基板としては、通常ガラスあるいはプラスチック基板が用いられる。
本発明に用いられるプラスチック基板としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられ、例えば、トリアセチルセルロース、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、シンジオタクチックポリスチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエステルスルホン、ポリエーテルイミド、環状ポリオレフィン、ポリイミドなどが挙げられる。
The liquid crystal element of the present invention can be constituted by being sandwiched between a pair of electrode substrates. As the electrode substrate used in the liquid crystal element of the present invention, a glass or plastic substrate is usually used.
Examples of the plastic substrate used in the present invention include acrylic resin, polycarbonate resin, and epoxy resin. For example, triacetyl cellulose, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, syndiotactic polystyrene, polyphenylene sulfide, polycarbonate, polyarylate, polysulfone. , Polyester sulfone, polyetherimide, cyclic polyolefin, polyimide and the like.

プラスチック基板の厚みには、特に規定されないが30μm〜700μmが好ましく、より好ましくは40μm〜200μm、さらに好ましくは50μm〜150μmである。
更にいずれの場合もヘイズは3%以下が好ましく、より好ましくは2%以下、さらに好ましくは1%以下、全光透過率は70%以上が好ましく、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上である。
The thickness of the plastic substrate is not particularly limited, but is preferably 30 μm to 700 μm, more preferably 40 μm to 200 μm, and still more preferably 50 μm to 150 μm.
Further, in any case, the haze is preferably 3% or less, more preferably 2% or less, still more preferably 1% or less, and the total light transmittance is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, and further preferably 90%. That's it.

前記プラスチック基板は光透過性及び非光透過性のいずれであってもよい。前記支持体として、非光透過性支持体を用いる場合には、非表示面側に光反射性を有さない黒色の支持体を用いることができる。黒色支持体としては、カーボンブラックなどの無機顔料を添加したプラスチック基板が挙げられる。   The plastic substrate may be either light transmissive or non-light transmissive. When a non-light-transmissive support is used as the support, a black support that does not have light reflectivity on the non-display surface side can be used. Examples of the black support include a plastic substrate to which an inorganic pigment such as carbon black is added.

一対の基板の表面に、電極層が形成され、少なくとも電極層は透明電極である。その電極層としては、酸化インジウム、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化スズ、PEDOT−PSS、銀ナノロッド、カーボンナノチューブなどが用いられる。
透明電極10は、スパッタ法、ゾルゲル法、印刷法により形成することができる。
An electrode layer is formed on the surface of the pair of substrates, and at least the electrode layer is a transparent electrode. As the electrode layer, indium oxide, indium tin oxide (ITO), tin oxide, PEDOT-PSS, silver nanorod, carbon nanotube, or the like is used.
The transparent electrode 10 can be formed by a sputtering method, a sol-gel method, or a printing method.

また、一対の基板のうち、透明電極層が形成された基板と対になる基板に用いられる電極層しては、透明電極層であっても、非透明電極層であってもよく、非透明電極層の場合、GC電極などを用いることができる。   In addition, among the pair of substrates, the electrode layer used for the substrate paired with the substrate on which the transparent electrode layer is formed may be a transparent electrode layer or a non-transparent electrode layer. In the case of an electrode layer, a GC electrode or the like can be used.

本発明の液晶素子は、液晶層の式(I)の化合物と酸化還元反応を行なうために、導電性ポリマー層を電極上に設けることが好ましい。このような導電性ポリマーとしては、チオフェン系導電性高分子(PEDOT(例えば、商品名:Aedotron(商標)C3-NM(販売会社:アルドリッチ)等)等が好ましい。   In the liquid crystal element of the present invention, a conductive polymer layer is preferably provided on the electrode in order to perform a redox reaction with the compound of formula (I) in the liquid crystal layer. As such a conductive polymer, a thiophene-based conductive polymer (PEDOT (for example, trade name: Aedotron (trademark) C3-NM (sales company: Aldrich), etc.)) and the like are preferable.

本発明の液晶素子において、液晶を配向させる目的で、電極表面をラビング処理していても、していなくてもよい。   In the liquid crystal element of the present invention, the electrode surface may or may not be rubbed for the purpose of aligning the liquid crystal.

本発明の液晶素子は、一対の基板同士をスペーサーなどを介して、間隔(セルギャップ)を設け、その空間に前記液晶組成物を注入することができる。
また、本発明の液晶組成物は、基板上に塗布あるいは印刷することによっても基板間の空間に配置することができる。
In the liquid crystal element of the present invention, a gap (cell gap) is provided between a pair of substrates via a spacer or the like, and the liquid crystal composition can be injected into the space.
Moreover, the liquid crystal composition of the present invention can be disposed in the space between the substrates by coating or printing on the substrates.

本発明の液晶素子は、その他の部材、例えば、バリア膜、紫外線吸収層、反射防止層、ハードコート層、汚れ防止層、有機層間絶縁膜、金属反射板、位相差板、配向膜などを備えることもできる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。   The liquid crystal element of the present invention includes other members such as a barrier film, an ultraviolet absorbing layer, an antireflection layer, a hard coat layer, a stain prevention layer, an organic interlayer insulating film, a metal reflector, a retardation plate, an alignment film, and the like. You can also. These may be used alone or in combination of two or more.

本発明の液晶素子は、単純マトリックス駆動方式あるいは薄膜トランジスタ(TFT)などを用いたアクティブマトリックス駆動方式を用いて駆動することができる。   The liquid crystal element of the present invention can be driven by a simple matrix driving method or an active matrix driving method using a thin film transistor (TFT).

本発明の液晶素子において、駆動電圧の絶対値は、0.1V〜20Vであることが好ましく、より好ましくは0.3V〜15Vであり、更に好ましくは、0.5V〜1.0Vである。   In the liquid crystal element of the present invention, the absolute value of the drive voltage is preferably 0.1 V to 20 V, more preferably 0.3 V to 15 V, and still more preferably 0.5 V to 1.0 V.

次に、本発明の液晶素子における調色方法について説明する。   Next, a toning method in the liquid crystal element of the present invention will be described.

対向電極セルに式(I)のキラルドーパント、支持電解質を含有する液晶組成物を注入する。該液晶組成物が注入された該電極セルは選択反射を呈する。次に、キラルドーパントの酸化還元電位以上の直流電圧を該電極セルに印加することで調色をおこなう。選択反射長の変化幅の制御は、印加時間を変える(キラルドーパントの反応量を調節する)こと等でおこなうことができる。   A liquid crystal composition containing a chiral dopant of formula (I) and a supporting electrolyte is injected into the counter electrode cell. The electrode cell into which the liquid crystal composition has been injected exhibits selective reflection. Next, toning is performed by applying a DC voltage equal to or higher than the redox potential of the chiral dopant to the electrode cell. The change width of the selective reflection length can be controlled by changing the application time (adjusting the reaction amount of the chiral dopant).

選択反射波長を元に戻すには、逆向きの電圧を印加する。例えば、1.5Vの電圧を印加して選択反射波長を変えた場合には、−1.5Vの電圧を印加して選択反射波長を元に戻す。
このようにして、液晶組成物の選択反射波長を変えることができる。
In order to restore the selective reflection wavelength, a reverse voltage is applied. For example, when a selective reflection wavelength is changed by applying a voltage of 1.5 V, a selective reflection wavelength is restored by applying a voltage of -1.5 V.
In this way, the selective reflection wavelength of the liquid crystal composition can be changed.

本発明のもう1つの実施態様は、本発明の液晶素子を備える反射型液晶ディスプレイである。   Another embodiment of the present invention is a reflective liquid crystal display comprising the liquid crystal element of the present invention.

また、本発明のもう1つの実施態様は、式(I)の化合物を用いた酸化剤センサーである。   Another embodiment of the present invention is an oxidant sensor using a compound of formula (I).

以下本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention still in detail, this invention is not limited to these Examples.

[合成実施例1]

Figure 2019151597
[Synthesis Example 1]
Figure 2019151597

(化合物2の合成)
(R)−(+)−1,1’−ビ(2−ナフトール)(東京化成製)(2.00g)のN,N−ジメチルホルムアミド溶液(60mL)に、氷冷下、60%油性水素化ナトリウム(和光純薬製)(0.7g)を添加し、アルゴン雰囲気下、室温で1時間撹拌した後、3−クロロ−2−クロロメチル−1−プロペン(0.87g)を滴下し、60°Cで3時間撹拌した。反応液を酢酸エチル/飽和塩化アンモニウム水溶液に注加し、有機層を飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧にて濃縮した。濃縮残渣をシリカゲルカラムクロマト精製(展開溶媒:塩化メチレン/ヘキサン=1/2)することにより、化合物2(1.85g)を得た。
(Synthesis of Compound 2)
To a solution of (R)-(+)-1,1′-bi (2-naphthol) (manufactured by Tokyo Chemical Industry) (2.00 g) in N, N-dimethylformamide solution (60 mL) under ice cooling, 60% oil hydrogen Sodium chloride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (0.7 g) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour under an argon atmosphere. Then, 3-chloro-2-chloromethyl-1-propene (0.87 g) was added dropwise, Stir at 60 ° C. for 3 hours. The reaction solution was poured into ethyl acetate / saturated aqueous ammonium chloride solution, and the organic layer was washed with saturated aqueous sodium chloride solution, dried over sodium sulfate, and concentrated under reduced pressure. The concentrated residue was purified by silica gel column chromatography (developing solvent: methylene chloride / hexane = 1/2) to obtain Compound 2 (1.85 g).

Figure 2019151597
Figure 2019151597

(化合物3の合成)
化合物2(1.02g)のテトラヒドロフラン溶液(10mL)に、氷冷下、0.9Mテトラヒドロフラン-ボラン・テトラヒドロフラン溶液(和光純薬製)(5.4mL)を滴下し、1時間撹拌した。反応液に3.0M水酸化ナトリウム水溶液(1.2mL)を滴下し30分撹拌した後、30%過酸化水素水(1.2mL)を滴下し、室温で1時間撹拌した。反応液に、炭酸カリウム(600mg)を添加し、10分撹拌後、塩化メチレン/水に注加し、有機層を飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧にて濃縮した。濃縮残渣をシリカゲルカラムクロマト精製(展開溶媒:酢酸エチル/ヘキサン=1/1)することにより、化合物3(0.36g)を得た。
(Synthesis of Compound 3)
To a tetrahydrofuran solution (10 mL) of compound 2 (1.02 g), 0.9 M tetrahydrofuran-borane / tetrahydrofuran solution (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (5.4 mL) was added dropwise under ice cooling, followed by stirring for 1 hour. A 3.0 M aqueous sodium hydroxide solution (1.2 mL) was added dropwise to the reaction solution and stirred for 30 minutes, and then 30% aqueous hydrogen peroxide (1.2 mL) was added dropwise and stirred at room temperature for 1 hour. Potassium carbonate (600 mg) was added to the reaction solution, stirred for 10 minutes, poured into methylene chloride / water, the organic layer was washed with saturated aqueous sodium chloride solution, dried over sodium sulfate, and concentrated under reduced pressure. . The concentrated residue was purified by silica gel column chromatography (developing solvent: ethyl acetate / hexane = 1/1) to obtain Compound 3 (0.36 g).

Figure 2019151597
Figure 2019151597

(本発明の化合物FcDの合成)
フェロセンカルボン酸(東京化成製)(237mg)の塩化メチレン溶液(3.6mL)に、トリエチルアミン(102mg)、塩化オキサリル(767mg)をアルゴン雰囲気化で添加した後、室温にて5時間撹拌した。反応液を減圧にて濃縮した後、化合物3(161mg)、4-ジメチルアミノピリジン(26mg)、トリエチルアミン(305mg)、テトラヒドロフラン(8.6mL)を添加した後、アルゴン雰囲気下、加熱還流下で9時間撹拌した。反応液を塩化メチレン/水に注加し、有機層を飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧にて濃縮した。濃縮残渣をシリカゲルカラムクロマト精製(展開溶媒:酢酸エチル/ヘキサン=1/5)し、得られた粗生成物をサイズ排除クロマトグラフィーにて精製した後、ペンタンで洗浄することにより、化合物FcD(157mg)を得た。
(Synthesis of Compound Fc D of the Present Invention)
Triethylamine (102 mg) and oxalyl chloride (767 mg) were added to a methylene chloride solution (3.6 mL) of ferrocenecarboxylic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry) (237 mg) in an argon atmosphere, and the mixture was stirred at room temperature for 5 hours. After the reaction solution was concentrated under reduced pressure, Compound 3 (161 mg), 4-dimethylaminopyridine (26 mg), triethylamine (305 mg) and tetrahydrofuran (8.6 mL) were added, and then heated under reflux in an argon atmosphere under heating. Stir for hours. The reaction solution was poured into methylene chloride / water, and the organic layer was washed with a saturated aqueous sodium chloride solution, dried over sodium sulfate, and concentrated under reduced pressure. The concentrated residue was purified by silica gel column chromatography (developing solvent: ethyl acetate / hexane = 1/5), and the resulting crude product was purified by size exclusion chromatography and then washed with pentane to give compound Fc D ( 157 mg) was obtained.

本発明の化合物(FcD)の同定はNMR及びHigh Resolution MASSスペクトルにより行った。 外観は黄色粉末であった。
H NMR(CDCl
δ:7.99(2H,dd)、7.90(2H,d)、7.59(1H,d)、7.44(1H,d)、7.36−7.40(2H,m)、7.23−7.29(4H,m)、4.77(2H,d)、4.74(1H,d)、4.62(1H,d)、4.41(2H,t)、4.30(1H,dd)、4.16−4.30(5H,m)、4.07(1H,dd)、2.60−2.67(1H,m).
The compound of the present invention ( Fc D) was identified by NMR and High Resolution MASS spectrum. The appearance was a yellow powder.
1 H NMR (CDCl 3 )
δ: 7.99 (2H, dd), 7.90 (2H, d), 7.59 (1H, d), 7.44 (1H, d), 7.36-7.40 (2H, m) 7.2-3.29 (4H, m), 4.77 (2H, d), 4.74 (1H, d), 4.62 (1H, d), 4.41 (2H, t), 4.30 (1H, dd), 4.16-4.30 (5H, m), 4.07 (1H, dd), 2.60-2.67 (1H, m).

[実施例1]
本発明の化合物FcDを用いて、以下のように透過スペクトルを測定した。
1.ホスト液晶である4-シアノ-4'-ペンチルオキシビフェニルの塩化メチレン溶液に、化合物FcDを2.2〜4.0mol%それぞれ添加し、減圧にて濃縮したコレステリック液晶サンプルを調整した。コレステリック液晶サンプルを、セル厚5μm、表面をナイロン布でラビングしたガラスセルに封入し、コレステリック液晶相を発現する40°Cにて透過スペクトルを測定した。結果を図1に示す。
2.ホスト液晶である4-シアノ-4'-ペンチルオキシビフェニルの塩化メチレン溶液に、FcDを2.2〜4.0mol%それぞれ添加し、さらに、FcDに対して1等量のニトロソニウムテトラフルオロボラートを添加し、減圧にて濃縮したコレステリック液晶サンプルを調整した。コレステリック液晶サンプルを、セル厚5μm、表面をナイロン布でラビングしたガラスセルに封入し、コレステリック液晶相を発現する40°Cにて透過スペクトルを測定した。結果を図2に示す。
[Example 1]
Using the compound Fc D of the present invention, the transmission spectrum was measured as follows.
1. Methylene chloride solution of a 4-cyano-4'-pentyloxy-biphenyl host liquid crystal, the compound Fc D respectively added 2.2~4.0Mol%, to prepare a cholesteric liquid crystal sample was concentrated under reduced pressure. A cholesteric liquid crystal sample was sealed in a glass cell having a cell thickness of 5 μm and a surface rubbed with a nylon cloth, and a transmission spectrum was measured at 40 ° C. at which a cholesteric liquid crystal phase was developed. The results are shown in FIG.
2. To the methylene chloride solution of 4-cyano-4'-pentyloxybiphenyl, which is the host liquid crystal, 2.2 to 4.0 mol% of FcD is added, and 1 equivalent of nitrosonium tetrafluoroborate is added to FcD. And a cholesteric liquid crystal sample concentrated under reduced pressure was prepared. A cholesteric liquid crystal sample was sealed in a glass cell having a cell thickness of 5 μm and a surface rubbed with a nylon cloth, and a transmission spectrum was measured at 40 ° C. at which a cholesteric liquid crystal phase was developed. The results are shown in FIG.

[実施例2]
1.ホスト液晶である4-シアノ-4'-ペンチルオキシビフェニルの塩化メチレン溶液に、化合物FcDを3.1mol%、1-エチル-3-メチルイミダゾリウムトリフラートを3.0mol%それぞれ添加し、減圧にて濃縮したコレステリック液晶サンプルを調整した。コレステリック液晶サンプルを、セル厚5μm、表面をナイロン布でラビングしたパターニングITO付ガラスと、PEDOTをスピンコートしたITO付ガラスからなるセルに封入し、図3に示される液晶素子を作製した。次いで、コレステリック液晶相を発現する40°Cにて透過スペクトルを測定した。
透過スペクトルの測定では、図3に示される液晶素子のコレステリック液晶サンプル封入セルに対して、直流電圧1.5Vを印加し、透過スペクトルを測定したのち、直流電圧印加を切って透過スペクトル測定を行った。結果を図4に示す。
2.コレステリック液晶サンプルの化合物FcDの濃度を2.6mol%に変更した以外は、上記1.と同様にして、液晶素子を作製した。次いで、コレステリック液晶サンプルを封入したセルに対して、直流電圧1.5Vを印加し、透過スペクトルを測定したのち、直流電圧印加を切って透過スペクトル測定を行った。結果を図5に示す。
[Example 2]
1. To a methylene chloride solution of 4-cyano-4′-pentyloxybiphenyl as a host liquid crystal, 3.1 mol% of compound Fc D and 3.0 mol% of 1-ethyl-3-methylimidazolium triflate were added respectively, and the pressure was reduced. A concentrated cholesteric liquid crystal sample was prepared. A cholesteric liquid crystal sample was enclosed in a cell made of patterned ITO glass having a cell thickness of 5 μm and a surface rubbed with a nylon cloth, and a glass with ITO spin coated with PEDOT to produce the liquid crystal element shown in FIG. Subsequently, the transmission spectrum was measured at 40 ° C. at which a cholesteric liquid crystal phase was developed.
In the measurement of the transmission spectrum, a DC voltage of 1.5 V was applied to the cholesteric liquid crystal sample-encapsulated cell of the liquid crystal element shown in FIG. 3, and the transmission spectrum was measured. It was. The results are shown in FIG.
2. The above 1. except that the concentration of the compound Fc D in the cholesteric liquid crystal sample was changed to 2.6 mol%. In the same manner as above, a liquid crystal element was produced. Next, a direct current voltage of 1.5 V was applied to the cell in which the cholesteric liquid crystal sample was sealed, and the transmission spectrum was measured. Then, the direct current voltage application was stopped and the transmission spectrum was measured. The results are shown in FIG.

Claims (12)

以下の式(I)で表される化合物。
Figure 2019151597
(式中、
及びXは、各々独立に、酸素、CR、NRからなる群から選択され、
ここで、R及びRは、各々独立に、水素、炭素原子1〜18のアルキル基であり;
Yは、単結合、炭素原子1〜10の置換又は無置換のアルキレン基、窒素、P(=O)−Oからなる群から選択され:
Tは、連結基であり;
Fcは、フェロセン又はフェロセン誘導体であり:
nは0〜2の整数であり、sは0〜2の整数であり、tは0〜2の整数であり、n、s及びtのいずれか1つもしくは2つが1もしくは2であり:
及びRは、各々独立に、炭素原子1〜18のアルキル基であり;
pは0〜6の整数であり、qは0〜6の整数である。)
The compound represented by the following formula (I).
Figure 2019151597
(Where
X 1 and X 2 are each independently selected from the group consisting of oxygen, CR 3 R 4 , NR 3 ;
Where R 3 and R 4 are each independently hydrogen, an alkyl group of 1 to 18 carbon atoms;
Y is selected from the group consisting of a single bond, a substituted or unsubstituted alkylene group of 1 to 10 carbon atoms, nitrogen, P (= O) -O:
T is a linking group;
Fc is ferrocene or a ferrocene derivative:
n is an integer from 0 to 2, s is an integer from 0 to 2, t is an integer from 0 to 2, and any one or two of n, s, and t is 1 or 2:
R 1 and R 2 are each independently an alkyl group of 1 to 18 carbon atoms;
p is an integer of 0-6, and q is an integer of 0-6. )
前記連結基が、カルボニル基、エステル基(−COO−、−OCO−)、アルキルエステル基(−R−COO−、−R−OCO−)、アミド基、アルキルアミド基、カルボニルアミノ基、エーテル基又はアルキルエーテル基から選択される、請求項1に記載の化合物。   The linking group is a carbonyl group, an ester group (—COO—, —OCO—), an alkyl ester group (—R—COO—, —R—OCO—), an amide group, an alkylamide group, a carbonylamino group, an ether group. Or a compound according to claim 1 selected from alkyl ether groups. Yの置換又は無置換のアルキレン基が、−(CR−(C*1)−(CR−で表される(ここで、R及びRは、各出現において独立に、水素、炭素原子1〜18のアルキル基であり、mは、0〜20の整数であり、lは、0〜20の整数であり、*1は、一般式(I)中の−(T−Fc)(但し、nは1である)と結合する結合位置を示す)、請求項1又は2に記載の化合物。 A substituted or unsubstituted alkylene group for Y is, - (CR 5 R 6) m - (C * 1 R 5) - (CR 5 R 6) l - represented by (wherein in, R 5 and R 6 , Independently at each occurrence, hydrogen, an alkyl group of 1 to 18 carbon atoms, m is an integer of 0 to 20, l is an integer of 0 to 20, and * 1 is represented by the general formula (I )-(T-Fc) n (wherein n is 1)), the compound according to claim 1 or 2. 及びXが、酸素である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の化合物。 The compound according to any one of claims 1 to 3, wherein X 1 and X 2 are oxygen. Yが、−CH−C*1H−CH−である、請求項3又は4に記載の化合物。 Y is, -CH 2 -C * 1 H- CH 2 - A compound according to claim 3 or 4. Fcが、以下の式(II)で表される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の化合物。
Figure 2019151597
(式中、
、R、R、R10、R11、R12、R13、R14及びR15は、各々独立に、水素原子又は置換基を表し、*2は、一般式(I)中のTと結合する結合位置を示す。)
The compound according to any one of claims 1 to 5, wherein Fc is represented by the following formula (II).
Figure 2019151597
(Where
R 7 , R 8 , R 9 , R 10 , R 11 , R 12 , R 13 , R 14, and R 15 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and * 2 in the general formula (I) The binding position for binding to T is shown. )
請求項1〜6のいずれか1項に記載の化合物を含む液晶組成物。   The liquid crystal composition containing the compound of any one of Claims 1-6. 選択反射を示し、電場による酸化還元反応によって選択反射波長が変化する液晶組成物であって、以下の式(I)で表されるキラルドーパントを含有する液晶組成物。
Figure 2019151597
(式中、
及びXは、各々独立に、酸素、CR、NRからなる群から選択され、
ここで、R及びRは、各々独立に、水素、炭素原子1〜18のアルキル基であり;
Yは、単結合、炭素原子1〜10の置換又は無置換のアルキレン基、窒素、P(=O)−Oからなる群から選択され:
Tは、連結基であり;
Fcは、フェロセン又はフェロセン誘導体であり:
nは0〜2の整数であり、sは0〜2の整数であり、tは0〜2の整数であり、n、s及びtのいずれか1つもしくは2つが1もしくは2であり:
及びRは、各々独立に、炭素原子1〜18のアルキル基であり;
pは1〜6の整数であり、qは1〜6の整数である。)
A liquid crystal composition that exhibits selective reflection and has a selective reflection wavelength that changes by an oxidation-reduction reaction by an electric field, the liquid crystal composition containing a chiral dopant represented by the following formula (I):
Figure 2019151597
(Where
X 1 and X 2 are each independently selected from the group consisting of oxygen, CR 3 R 4 , NR 3 ;
Where R 3 and R 4 are each independently hydrogen, an alkyl group of 1 to 18 carbon atoms;
Y is selected from the group consisting of a single bond, a substituted or unsubstituted alkylene group of 1 to 10 carbon atoms, nitrogen, P (= O) -O:
T is a linking group;
Fc is ferrocene or a ferrocene derivative:
n is an integer from 0 to 2, s is an integer from 0 to 2, t is an integer from 0 to 2, and any one or two of n, s, and t is 1 or 2:
R 1 and R 2 are each independently an alkyl group of 1 to 18 carbon atoms;
p is an integer of 1 to 6, and q is an integer of 1 to 6. )
少なくとも1種以上の前記キラルドーパント、支持電解質、及びホスト液晶を含有する請求項8に記載の液晶組成物。   The liquid crystal composition according to claim 8, comprising at least one kind of the chiral dopant, a supporting electrolyte, and a host liquid crystal. 少なくとも一方が透明電極である一対の電極と、
前記電極間に、請求項1〜9のいずれか1項に記載の液晶組成物を含有する液晶層と、
を有する液晶素子。
A pair of electrodes, at least one of which is a transparent electrode;
A liquid crystal layer containing the liquid crystal composition according to any one of claims 1 to 9, between the electrodes,
A liquid crystal element having
請求項10に記載の液晶素子を備える反射型液晶ディスプレイ。   A reflective liquid crystal display comprising the liquid crystal element according to claim 10. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の化合物を用いた酸化剤センサー。   The oxidizing agent sensor using the compound of any one of Claims 1-6.
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