JP2021512209A - 5員複素環を含む液晶組成物、リバースモードポリマー分散液晶素子、および関連する選択的可視化デバイス - Google Patents

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Abstract

【課題】要約電場の印加下で屈折率の調節を可能にすることができる5員複素環を含有する液晶組成物を本明細書に記載する。さらに、電圧が印加されていないとき透明であり、電圧が印加されたとき不透明である、前述の組成物を使用する選択的に調光可能なリバースードポリマー分散型液晶(PDLC)素子およびデバイスも記載されている。【選択図】なし

Description

(発明者:)
Sazzadur Rahman KhanおよびHiep Luu
(関連出願の参照)
本出願は2018年1月24日に出願された米国仮出願第62/621,222号、および2018年2月14日に出願された米国仮出願第62/630,368号の利益を主張し、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
(技術分野)
本開示の実施形態は、液晶特性と液晶特性の両方を有する化合物または組成物に関する。また、これらの実施形態は、前述の化合物または組成物を使用する要素およびデバイスを含む。
(関連技術の説明)
ウィンドウの分野では、スマートウィンドウが、従来の機械的シャッタ、ブラインド、ドレープ、遮光又は他の窓処理の液圧法に代わる魅力的な代替物である。現在、スマートウィンドウ応用のための3つの主要技術がある:浮遊粒子ディスプレイ(SPD)、高分子分散液晶(PDLC)、およびエレクトロクロミクス(EC)。
従来のPDLCまたは従来のモードデバイスの一つの欠点は、電圧が印加されたときのみウィンドウが透明になり、電源がオフのときは不透明になることである。不透明なウィンドウは窓を通る可視性が安全性を高める用途、例えば、車両または航空機の衝突または建物の火災のような緊急事態において電力の損失がある場合には望ましくない。エレクトロクロミック・ウィンドウでは、調光を維持する必要がない場合であっても、通常、ウィンドウ特性の変化をトリガーにするため、電圧を印加する必要がある。透明なウィンドウを有するために、電源がオフのときに透明であるリバースモードPDLS、またはPDLCなどのリバースモードデバイスを作成する進展がなされてきた。
リバースモードPDLCを生成する1つの方法は、液晶ネマチック化合物を使用し、オフ状態電流(すなわち、電源がオフのとき)において透明であるようにそれらを整列させることである。
低い駆動電圧に対する要求に応えるために、低い駆動電圧を有するリバースモードスマートウインドウの強化された動作を可能にするよう、高い大きさの誘電異方性を有する新しい改良された液晶材料に対するニーズが増大している。
本開示は、新しい液晶(LC)組成物、液晶組成物を含むポリマー分散液晶(PDLC)要素、PDLC要素を含む選択的調光可能デバイス、およびデバイスの製造方法を記載する。これらの新しい材料は、リバースモードPDLC調光可能デバイスに使用することができる。材料は、ウィンドウに一体化されるか、またはコーティングとして適用されて、プライバシーおよび他の目的のための調光能力を提供することができる。
いくつかの実施形態では、液晶組成物が複素環化合物を含むことができる。いくつかの実施形態では、複素環化合物が複素環5員環を含むことができる。いくつかの実施形態では、複素環化合物が以下のような中心結合を有する二置換部分を含むことができる:
A−Z−B、
式中、Aは任意に置換されたヒドロカルビルチオフェン、任意に置換されたヒドロカルビルチアゾール、任意に置換されたヒドロカルビルチアジアゾール、または任意に置換されたシクロペンタンであってもよい;Bは任意に置換されたビフェニル、例えば、1,1’‐ビフェニル‐4‐イルであってもよく、Zは、
Figure 2021512209
、‐CH=N‐、‐N=CH‐、‐CH‐NH‐、‐NH‐CH‐、‐C(O)O‐、‐OC(O)‐、‐NH‐C(O)‐、‐C(O)‐NH‐、‐O‐、‐NH‐C(O)‐NH‐、または結合であってもよい。
いくつかの組成物について、化合物は、式1によって表すことができる:
Figure 2021512209
式1;
式中、RからRおよびYは、独立して、H、ハロゲン、または別の置換基であり;Aは、チアゾール‐2,4‐ジイル、チアゾール‐2,5‐ジイル、1,2,4‐チアジアゾール‐3,5‐ジイル、1,3,5‐チアジアゾール‐2,5‐ジイル、およびチオフェン‐2‐イルなどの複素環式芳香族環構造であり;Zは、
Figure 2021512209
、‐CH=N‐、‐N=CH‐、‐CH‐NH‐、‐NH‐CH‐、‐C(O)O‐、‐OC(O)‐、‐NH‐C(O)‐、‐C(O)‐NH‐、‐O‐、‐NH‐C(O)‐NH‐、または結合であり;Xは、C3−8ヒドロカルビルまたはC2−7ヒドロカルビルオキシなどの任意に置換されたヒドロカルビルである。複素環が硫黄原子を含む場合、置換基XおよびZは、硫黄原子に隣接する環の炭素原子に存在する。
いくつかの実施形態は、式2で表される第1の液晶化合物を含む液晶組成物を含む:
Figure 2021512209
式2;
式中、RからRは、独立して、H、F、Cl、Br、−CNまたは−NCSでありえ、QおよびQは、独立して、置換された原子、CH、またはNでありえ、Xは、C3−8のヒドロカルビルまたはC2−7のヒドロカルビルオキシでありえ、Yは、HまたはFでありえ、Zは、
Figure 2021512209
、‐CH=N‐、‐N=CH‐、‐CH‐NH‐、‐NH‐CH‐、‐C(O)O‐、‐OC(O)‐、‐NH‐C(O)‐、‐C(O)‐NH‐、‐O‐、‐NH‐C(O)‐NH‐、または結合であることが可能である。
いくつかの実施形態は、第1の液晶化合物(例えば、式2で表される化合物)を含む液晶混合物を含み、さらに、式の化合物などの第2の液晶を含む:
Figure 2021512209
またはそれらの任意の組み合わせ。
いくつかの実施形態は、本明細書に記載される液晶混合物およびポリマーを含むポリマー分散液晶(PDLC)組成物を含む。
いくつかの実施形態は、a)液晶混合物をポリマー前駆体LC−242、キラルドーパント、および光開始剤と組み合わせる工程;b)得られた組成物を超音波ホモジナイザーと混合する工程;および、c)得られた混合物をホットプレート上で100℃で5分間加温する工程を含む、本明細書に記載されるPDLC組成物を調製する方法を含む。
いくつかの実施形態は、液晶素子を含み、この素子は、第1の配向層と第2の配向層との間に配置された、本明細書に記載のPDLC組成物を含む透明性変化層を含む。
一部の実施形態は、第1の導電性基板との間に配置される本明細書に記載の液晶素子と、電圧源とを備え、第1の導電性基板、第2の導電性基板、および素子は電圧源から電圧が印加されると、液晶素子を横切って電界が生成されるように、電圧源と電気的に連通している、選択的に調光可能な装置を含む。
これらおよび他の実施形態は、以下により詳細に記載される。
(図1A)正の誘電異方性を有する液晶を有する液晶素子の図である。(図1B)負の誘電異方性を有する液晶を有する液晶素子の図である。 図2は、正の誘電異方性ポリマー分散液晶を有する選択的に調光可能な機器の実施形態の図である。 図3は、負の誘電異方性ポリマー分散液晶を有する選択的に調光可能なデバイスの実施形態の図である。 図4は、デバイスが可撓性フィルムを含む、選択的に調光可能なデバイスのさらに別の実施形態である。このようなフィルムは単独で使用されてもよいし、既存の窓に適用されてもよい。 図5は、製造された調光可能デバイスの実施形態間のヘイズ結果を示すプロットである。 オン状態又は光散乱状態における調光可能装置の実施形態の駆動電圧を比較したプロットである。
本明細書で使用される「CX−Y」という語は、X〜Y個の炭素原子を有する炭素鎖を指す。例えば、C3−8ヒドロカルビルは、3、4、5、6、7、または8個の炭素原子を含有するヒドロカルビルまたはシクロヒドロカルビルを含む。
本明細書で使用される用語「ヒドロカルビル」は、炭素および水素を含む部分を指し、ここで、炭素原子は、単結合、二重結合および/または三重結合、またはそれらの任意の組み合わせによって結合される。ヒドロカルビルは、直鎖、分枝鎖、環状、またはそれらの組み合わせであってもよく、1〜35個の炭素原子を含有する。ヒドロカルビルは、本質的に芳香族であり得る。ヒドロカルビル群の例としては、Cアルキル;−(CHCHのようなCアルキル;−(CHCHのようなCアルキル;シクロヘキシルまたは−(CHCHのようなCのアルキル;フェニルのようなCのアリール;Cのアルキル;Cのアルキル;などがあげられるが、これらに限定されない。
本明細書で使用される「アルキル」という用語は、炭素および水素を含む部分を指し、ここで、炭素原子は単結合のみによって連結されるが、構造は線状、分枝状、環状、またはそれらの任意の組み合わせであり得、そして1〜35個の原子を含み得る。
本明細書中で使用される場合、元素Zについての用語「結合」は、以下に示されるように、式A‐Z‐B中のZが、チアゾールまたはチオフェン構造(A)をビフェニル構造(B)に連結する結合を表す構造をいう:
A−B。
ネマチック、セマチック、等方性という用語は全て、液晶相に言及する際に当業者によって使用されるものに共通の意味を有する。
用語「液晶」、「液晶」、「液晶」および「液晶」は、本開示における個々の分子、ならびに本開示における個々の化合物の混合物について同一の説明である。
本開示は、液晶組成物、ポリマー分散型液晶(PDLC)素子、および上記素子に基づく選択的調光可能デバイスを記載する。
ポリマー
任意の適切なポリマーを液晶組成物に使用することができ、ポリマーは1つ以上のポリマー前駆体(例えば、モノマー、オリゴマー、またはそれらの組み合わせ)の重合によるなど、当技術分野において公知の任意の適切なプロセスによって調製することができる。ポリマーおよびポリマー調製方法の選択は、本開示を限定することを意図するものではない。
いくつかの実施形態では、開始剤をポリマー前駆体の重合に使用することができる。いくつかの実施形態では、ポリマーは、フォトポリマーであり得る。いくつかの実施形態では、フォトポリマーは、光開始剤の存在下でポリマー前駆体を反応させることによって形成することができる。いくつかの実施形態では、ポリマーは、熱可塑性ポリマーであり得る。いくつかの実施形態では、熱可塑性ポリマーは、熱開始剤の存在下でポリマー前駆体を反応させることによって形成することができる。いくつかの実施形態では、フォトポリマーは、UV硬化性ポリマーまたは可視光ベースのフォトポリマーを含むことができる。いくつかの実施形態では、ポリマーは、熱可塑性ポリマーと光/UV硬化性ポリマーとの組み合わせを含むことができる。
約25:1(例えば、25mgの液晶化合物対1mgまたはポリマー)〜約1:1、約14:1〜約3:1、約34:1〜約5:1、約5:1〜約6:1、約6:1〜約7:1、約7:1〜約8:1、約8:1〜約9:1、約9:1〜約10:1、約10:1〜約11:1、約11:1〜約12:1、約12:1〜約14:1、約14:1〜約20:1、約11:1〜約8:1、または約10:1などの任意の適切な重量比の液晶化合物対ポリマーを使用することができる。
重合反応は、光開始剤または熱開始剤などの開始剤の存在下で実施することができる。いくつかの実施形態では、光開始剤は、UV照射光開始剤を含むことができる。いくつかの実施態様において、光開始剤は、α−アルコキシデオキシベンゾイン、α、α−ジアルキロキシデオキシベンゾイン、α、α−ジアルコキシアセトフェノン、α、α−ヒドロキシアルキフェノン、O−アシル α−オキシミノケトン、ジベンゾイルジスルフィド、S−フェニルジフェニルスルホン、4−モルフォリノ−α−ジアルキルアミノアセトフェノン、およびそれらの組合せなどの共開始剤を含むこともできる。いくつかの実施形態において、光開始剤は、Irgacure(R:登録商標)184、Irgacure369、Irgacure(登録商標)500、Irgacure(登録商標)651、Irgacure(登録商標)907、Irgacure(登録商標)1117、Irgacure1700、Irgacure(登録商標)TPO((2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド)、Irgacure(登録商標)TPO−L(2,4,6−トリメチルベンゾイルフェニルホスフィン酸)、4,4’−ビス(N,N−ジメチルアミノ)ベンゾフェノン(ミヒラーズケトン:Michler’s ketone)、(1−ヒドロシクロヘキシル)フェニルケトン、2,2−ジエトキシアセトフェノン(DEAP)、ベンゾイン、ベンジル、ベンゾフェノン、R−811、およびそれらの組合せなどを含むことができる。いくつかの実施形態では、共開始剤は、N‐フェニルグリシン、トリエチルアミン、チエタノールアミン、およびそれらの組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、材料特性が操作され得るように、共開始剤を使用して、元のプレポリマーの硬化速度を制御することができる。いくつかの実施形態では、光開始剤は、イオン性光開始剤を含むことができる。いくつかの実施形態では、イオン性光開始剤は、ベンゾフェノン、カンファーキノン、フルオレノン、キサントン、チオキサントン、ベンジル、α−ケトクマリン、アントラキノン、テレフタロフェノン、およびそれらの組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態において、光開始剤は、イルガキュア(登録商標)651を含むことができる。いくつかの実施形態では、光開始剤がIrgacure(登録商標)907を含むことができる。いくつかの実施形態において、光開始剤は、Irgacure(登録商標)TPOを含むことができる。
いくつかの実施形態では、熱開始剤は、4,4’‐アゾビス(4‐シアノ吉草酸)(ACVA);α,α‐アゾビスイソブチロニトリル;1,1’‐アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)(ACHN);アンモニウム過硫酸塩;ヒドロキシメタンスルフィン酸一ナトリウム二水和物(ホルムアルデヒド酸ナトリウム);過硫酸カリウム;過硫酸ナトリウム;tert‐ブチルヒドロペルオキシド;tert‐ブチル過酢酸塩;クメンヒドロペルオキシド;2,5‐ジ(tert‐ブチルペルオキシ)‐2,5‐ジメチル‐3‐ヘキシン;ジクミルペルオキシド;2,5‐ビス(tert‐ブチルペルオキシ)2,5‐ジメチルヘキサン(Luperox(登録商標)101、Luperox(登録商標)101XL45);2,4‐ペンタンジオンペルオキシド(Luperox(登録商標)224);1,1−ビス(tert‐ブチルペルオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン(Luperox(登録商標)231);1,1−ビス(tert‐ブチルペルオキシ)シクロヘキサン(Luperox(登録商標)331M80、Luperox(登録商標)531M80);過酸化ベンゾイル(Luperox(登録商標)A98,Luperox(登録商標)AFR40,Luperox(登録商標)ATC50);ブタノンペルオキシド(Luperox(登録商標)DDM−9,Luprox(登録商標)DHD−9);tert−ブチルペルオキシド(Luperox(登録商標)DI));ラウロイルペルオキシド(Luperox(登録商標)LP);tert‐ブチルペルオキシ安息香酸(Luperox(登録商標)P);tert‐ブチルペルオキシ2‐エチルヘキシルカーボネート(Luperox(登録商標)TBEC);tert‐ブチルヒドロペルオキシド(Luperox(登録商標)TBH70X)、またはそれらの組み合わせを含むことができる。
液晶混合物
液晶混合物は、単一の液晶化合物を含有することができ、または第1の液晶化合物を含有することができ、1つ以上の追加の液晶化合物、例えば、第2の液晶化合物、第3の液晶化合物などを追加的に含有することができる。いくつかの実施形態では、液晶混合物がメソゲン液晶相を示すことができる。
第1の液晶性化合物
任意の適切な液晶性化合物を第1の液晶性化合物として使用することができる。いくつかの実施形態では、第1の液晶化合物が複素環化合物を含むことができる。いくつかの実施形態では、複素環化合物が複素環5員環を含むことができる。いくつかの実施形態では、複素環化合物が以下のような中心結合を有する二置換部分を含むことができる:
A−Z−B
式中、Aは、任意に置換されたヒドロカルビルチオフェン、任意に置換されたヒドロカルビルチアジアゾール、または任意に置換されたチオフェンであってもよい;Bは、任意に置換されたビフェニル、例えば、1,1’−ビフェニル−4−イルであってもよく、Zは、エチレン(−HC−CH−)、エテニレン(−HC=CH−)、エチニレン(
Figure 2021512209
)、‐CH=N‐、‐N=CH‐、‐CH‐NH‐、‐NH‐CH‐、‐C(O)O‐、‐OC(O)‐、‐C(O)‐NH‐、‐NH‐C(O)‐、‐O‐、‐NH‐C(O)‐NH‐、または結合(例えば、A−Bが構造であるように)であることが可能である。
本開示の目的のために、以下の定義が要素Zに適用される:
‐CH=N‐は
Figure 2021512209
に等しい;
‐N=CH‐は
Figure 2021512209
に等しい;
‐CH−NH−は
Figure 2021512209
に等しい;
‐NH−CH
Figure 2021512209
に等しい;
‐C(O)O−は
Figure 2021512209
に等しい;
‐OC(O)‐は
Figure 2021512209
に等しい;
‐C(O)−NH−は
Figure 2021512209
に等しい;
‐NH−C(O)−は
Figure 2021512209
に等しい;
‐O−は
Figure 2021512209
に等しい;および、
−NH−C(O)−NH−は
Figure 2021512209
に等しい。
いくつかの実施形態では、化合物は式1によって表すことができる:
Figure 2021512209
式1;
からRおよびYは、独立して、H、F、Cl、Br、−CF、−CNまたは−NCSであり;Aはチアゾール−2、4−ジイル、チアゾール−2、5−ジイル、1、2、4−チアジアゾール−3、5−ジイル、1、3、5−チアジアゾール−2、5−ジイル、および、チオフェン−2−イルであり;Xは、ヒドロカルビル、たとえば、任意に置換されたC3−8ヒドロカルビルでありまたはC2−7ヒドロカルビルであり;および、Zは、エチレン(−HC−CH−)、エテニレン(−HC=CH−)、エチニレン(
Figure 2021512209
)、‐CH=N‐、‐N=CH‐、‐CH‐NH‐、‐NH‐CH‐、‐C(O)O‐、‐OC(O)‐、‐C(O)‐NH‐、‐NH‐C(O)‐、‐O‐、‐NH‐C(O)‐NH‐、または結合である。
いくつかの例では、第1の液晶性化合物は式2によって表すことができる:
Figure 2021512209
式2;
式中、RからRおよびYは、独立して、H、F、Cl、Br、−CF、−CNまたは−NCSであり;QおよびQは、独立して、置換された炭素原子、CH、またはNであり;Xは、C3−8ヒドロカルビルまたはC2−7ヒドロカルビルオキシであり;Zは、‐CH=N‐、‐N=CH‐、‐CH‐NH‐、または−NH−CH−である。
いくつかの例では、第1の液晶性化合物は、以下の式3A、3B、4A、または4Bのいずれか1つによって表すことができる:
Figure 2021512209
式中、RからRは、はHまたはFであることができ;QおよびQは、独立して、置換された炭素原子、CHまたはNであることができ;Yは、F、Cl、−CNまたはHであることができ;Xは、以下のようなC3−8ヒドロカルビルであることができる。
Figure 2021512209
いくつかの実施形態では、第1の液晶化合物は以下から選択することができる:
Figure 2021512209
本発明のいくつかの実施形態では、第1の液晶化合物が式2によって表され得、式中、RからRおよびYは独立して、H、F、Cl、Br、‐CF、‐CNまたは‐NCSであり;QおよびQは、独立して、置換された炭素原子、CHまたはNであり;Xは、C3−8ヒドロカルビルまたはC2−7ヒドロカルビルオキシであり;Zは、‐C(O)O‐、‐OC(O)‐、‐NH‐C(O)‐、または‐C(O)‐NHである。
本開示のいくつかの例では、化合物は以下の式5A、5B、6A、または6Bのいずれか1つによって表すことができる:
Figure 2021512209
式中、R1からRは、HまたはFであることができ;QおよびQは、独立して、置換された炭素原子、CHまたはNであることができ;Yは、F、Cl、−CNまたはHであることができ;Xは、以下のようなC3−8ヒドロカルビルであることができる。
Figure 2021512209
いくつかの実施形態では、化合物は以下から選択することができる:
Figure 2021512209
いくつかの実施形態では、第1の液晶化合物は式7で表される化合物を含むことができる:
Figure 2021512209
式7;
式中、R1からRは、HまたはFであることができ;QおよびQは、独立して、置換された炭素原子、CHまたはNであることができ;Yは、F、Cl、−CNまたはHであることができ;Xは、以下のようなC3−8ヒドロカルビルであることができる。
Figure 2021512209
いくつかの実施形態では、化合物は以下のとおりであり得る:
Figure 2021512209
いくつかの実施形態では、第1の液晶化合物は式2によって表され得、式中、RからRおよびYは、独立して、H、F、Cl、Br、‐CF、‐CNまたは‐NCSであり;QおよびQは、独立して、置換された炭素原子、CHまたはNであり;Xは、C3−8ヒドロカルビルまたはC2−7ヒドロカルビルオキシであり;Zは、‐NH‐C(O)‐NH‐である。
いくつかの実施形態において、第一の液晶性化合物は、式8で表される化合物を含むことができる:
Figure 2021512209
式8;
式中、RからRは、HまたはFであることができ;QおよびQは、独立して、置換された炭素原子、CHまたはNであることができ;Xは、C3−8アルキルであることができ;Yは、F、Cl、−CNまたはHであることができ;Xは、以下のようなC3−8のヒドロカルビルであることができる。
Figure 2021512209
いくつかの実施形態では、化合物が以下から選択される化合物を含むことができる:
Figure 2021512209
Figure 2021512209
いくつかの実施形態において、第一の液晶性化合物は、式9で表される化合物を含むことができる:
Figure 2021512209
式9;
式中、RからRは、HまたはFであることができ;QおよびQは、独立して、置換された炭素原子、CHまたはNであることができ;Yは、F、Cl、−CNまたはHであることができ;Xは、以下のようなC3−8ヒドロカルビルであることができる。
Figure 2021512209
いくつかの実施形態では、組成物は以下を含むことができる:
Figure 2021512209
いくつかの実施形態では、液晶組成物が正の誘電異方性組成物を含むことができる。いくつかの実施形態では、第1の液晶組成物が以下で表される化合物を含むことができる:
Figure 2021512209
または、それらの任意の組み合わせ。
第1の液晶性化合物の任意の適切な量を、液晶性混合物中で使用することができる。いくつかの実施形態において、第1の液晶性化合物の重量パーセンテージは、100%に等しい液晶性混合物の総重量パーセンテージに基づいて、合計で約1wt%〜約20wt%の範囲であり得る。いくつかの例において、第1の液晶化合物は、液晶混合物の総重量に対して、0.5〜1.0wt%、約1〜2wt%、約3〜4wt%、約3〜4wt%、約5〜6wt%、約5〜6wt%、約7〜8wt%、約7〜8wt%、約9〜9wt%、約9〜10wt%、約10〜11wt%、約11〜12wt%、約12〜13wt%、約13〜14wt%、約14〜15wt%、約15〜16wt%、約17〜18wt%、約18〜19wt%、約19〜20wt%、約4.5wt%、約4.6wt%、約4.7wt%、約4.8wt%、約4.9wt%、約4.9wt%、約5.0wt%、約5.1wt%、5.2wt%、約5.3wt%、約5.4wt%、約5.5wt%、約5.6wt%、約5.7wt%、または約5.8wt%の範囲であり得る。
第2の液晶性化合物
液晶混合物中のさらなる液晶化合物は、第2の液晶化合物、第3の液晶化合物、第4の液晶化合物、第5の液晶化合物など、またはそれらの任意の組み合わせとして指定され得る。
いくつかの実施形態は、ネマチック液晶混合物を含む。混合物は、第2の液晶性化合物、第3の液晶性化合物、第4の液晶性化合物などの追加の液晶性化合物を含むことができる。
いくつかの実施形態では、追加の液晶化合物は、正の誘電異方性を示すネマチック化合物とすることができる。いくつかの実施形態では、追加の液晶化合物は負の誘電異方性を有するネマチック化合物とすることができる。
他の実施形態は、式10によって表される追加の液晶化合物を含むことができる。
Figure 2021512209
式10;
式中、Rは、置換されたフェニル、置換されたシクロヘキサン、置換されたビフェニル、または置換されたシクロヘキシル−ベンゼン;および、R10は、C1−6ヒドロカルビル、C1−6ヒドロカルビルオキシ、‐CN、‐NCS、F、Cl、OH、NO、−NR、−NHCOR、−NHSO、−OCOR、または、−SO;−C(O)R、−C(O)OR、−C(O)NHR、または、−C(O)NRであり;RおよびRは、独立して、Hまたは任意に置換されたC1−6ヒドロカルビルであり得る。
式10などの任意の関連する構造表現に関して、Rは、置換されたフェニル、置換されたシクロヘキサン、置換されたビフェニル、または置換されたシクロヘキシル−ベンゼンであり得る。いくつかの実施形態において、Rはであり得る:
Figure 2021512209
式中、R11、R12、R13およびR14は、独立して、ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシ、または任意の置換基であり得る。いくつかの実施形態において、R11、R12、R13およびR14は、独立して、C3−9ヒドロカルビルまたはC3−9ヒドロカルビルオキシであり得る。いくつかの実施形態では、R11、R12、R13またはR14は、Cアルキル、Cアルキル、Cアルキル、Cアルキル、またはCアルキルのようなC3−9アルキルであってもよい。いくつかの実施形態では、R11、R12、R13またはR14は、CアルコキシのようなC3−9アルコキシであってもよい。
式10のような、関連する構造表現に関して、R10は、C1−6アルキル、C1−6アルコキシ、−CN、−NCS、F、Cl、OH、NO、−NR、−NHCOR、−NHSO、−OCOR、または、−SO;−C(O)R、−C(O)OR、−C(O)NHR、または、−C(O)NRである。いくつかの実施形態では、R10は、‐CN、または、−NCSであり得る。いくつかの実施形態では、R10は、‐CNであり得る。いくつかの実施形態では、R10は、‐NCSであり得る。
本開示のいくつかの表現では、液晶混合物に使用される式10の液晶化合物は、
Figure 2021512209
またはそれらの任意の組み合わせ、
からなる群から選択することができる。
いくつかの例では、液晶混合物は、前述の式1から9の液晶組成と、式10の一つ以上の化合物、例えば、5CB、7CB、8OCB、5CT、5CCB、または6CHBTを含むことができる。
本開示のいくつかの例では、混合物中の個々の化合物の質量パーセンテージは、液晶混合物の総重量パーセンテージが100wt%に等しくなるように選択される。
開示のいくつかの実施形態では、5CBの質量パーセンテージは、液晶混合物の総質量に対して、約0wt%〜約60wt%、例えば、約1〜10wt%、約10〜20wt%、約20〜25wt%、約25〜30wt%、約30〜34wt%、約34〜36wt%、約36〜38wt%、約38〜40wt%、約40〜41wt%、約41〜42wt%、または約42〜43wt%、約43〜44wt%、約44〜45wt%、約45〜46wt%、約46〜47wt%約47〜48wt%、約48〜49wt%、約49〜50wt%、約50〜51wt%、約51〜54wt%、約54〜57wt%、約57〜60wt%、約47.3wt%、約47.4wt%、約47.5wt%、約47.6wt%、約47.7wt%、約49.8wt%、約49.9wt%、または約50.0wt%であり得る。
本開示のいくつかの例では、7CBの質量パーセンテージは、液晶混合物の総質量に対して、約0wt%〜約25wt%、例えば、約0.1〜1wt%、約1〜2wt%、または約2〜3wt%、約3〜4wt%、約4〜5wt%、約5〜6wt%、約6〜7wt%、約7〜8wt%、約8〜9wt%、約9〜10wt%、約10〜11wt%、約11〜12wt%、約12〜13wt%、約13〜14wt%、約14〜15wt%、約15〜16wt%、約16〜17wt%、約17〜18wt%、約18〜19wt%、約19〜20wt%、約20〜19wt%、約21〜22wt%、約22〜23wt%、約23〜24wt%、約24〜25wt%;約9wt%〜約12wt%、約9.5wt%、約9.6wt%、約9.7wt%、約9.8wt%、約9.9wt%、約10.0wt%、約10.1wt%、約10.2wt%、約10.3wt%、約10.4wt%、約10.5wt%、約10.6wt%、約10.7wt%、約10.8wt%、または約10.9wt%とすることができる。
いくつかの場合において、8OCBの質量パーセンテージは、液晶混合物の全質量に対して、約0wt%〜約10wt%、例えば、約0.1〜0.5wt%、約0.5〜1wt%、約1〜2wt%、約2〜3wt%、約3〜4wt%、約4〜5wt%、約5〜6wt%、約6〜7wt%、約7〜8wt%、約8〜9wt%、約9〜10wt%、約4.7wt%、約4.8wt%、約4.9wt%、約5.0wt%、約5.1wt%、約5.2wt%、約5.3wt%、約5.4wt%、約5.5%、約5.6wt%、約5.7wt%、約5.8wt%、約5.9wt%、または約6.0wt%の範囲であり得る。
いくつかの実施形態では、5CTの質量パーセンテージは、液晶混合物の全質量に対して、約0wt%から約16wt%、例えば、約8wt%から約12wt%;約0.1〜1wt%、約1〜2wt%、または約2〜3wt%;約3〜4wt%、約4〜5wt%、または約5〜6wt%;約6〜7wt%、約7〜8wt%、または約8〜9wt%;約9〜10wt%、約10〜11wt%、または約11〜12wt%;約12〜13wt%、約13〜14wt%、約14〜15wt%、約15〜16wt%、約9.0wt%、約9.1wt%、約9.2wt%、約9.3wt%、約9.4wt%、約9.5wt%、約9.6wt%、約9.7wt%、約9.8wt%、約9.9wt%、または約10wt%とすることができる。
本開示のいくつかの液晶混合物について、5CCBの質量パーセンテージは、液晶混合物の全質量に対して、0wt%〜約18wt%、例えば、約4.5wt%〜約17wt%、約0.1〜1wt%、約1〜2wt%、約2〜3wt%;約3〜4wt%、約4〜5wt%、約5〜6wt%;約6〜7wt%、約7〜8wt%、約8〜9wt%;約9〜10wt%、約10〜11wt%、または約11〜12wt%;約12〜13wt%、約13〜14wt%、約14〜15wt%、約15〜16wt%、約16〜17wt%、約17〜18wt%、約13.5wt%、約13.6wt%、約13.7wt%、約13.8wt%、約13.8wt%、9wt%、約14wt%、約14.1wt%、約14.2wt%、約14.3wt%、約14.4wt%、約14.5wt%、約14.6wt%、約14.7wt%、約14.8wt%、約14.9wt%、または約15wt%であり得る。
場合によっては、6CHBTの質量百分率は、液晶混合物の全質量に対して、約0wt%〜約25wt%、例えば、約0.1〜1wt%、約1〜2wt%、または約2〜3wt%;約3〜4wt%、約4〜5wt%、約5〜6wt%;約6〜7wt%、約7〜8wt%、または約8〜9wt%;約9〜10wt%、約10〜11wt%、約11〜12wt%;約12〜13wt%、約13〜14wt%、約14〜15wt%;約15〜16wt%、約16〜17wt%、約17〜18wt%、約18〜19wt%、約19〜20wt%;約8.3〜12wt%;約20〜25wt%、約9wt%、約9.1wt%、約9.2wt%、約9.3wt%、約9.4wt%、約9.5wt%、約9.6wt%、約9.7wt%、約9.8wt%、約9.9wt%、または約10wt%とすることができる。
キラルドーパント
液晶混合物は、キラルドーパントを含有してもよい。キラルドーパントは、散乱中心を生成することによってヘイズを高めるのに有用であり得る。キラル剤は、印加電圧下で液晶のフォーカルコニックタイプ配向を与え、これがより高いヘイズを生じさせるらせん構造を作り出すことができる。より高いヘイズは、プライバシーの適用に役立ち得る。
いくつかの実施形態では、キラルドーパントは、以下に示すように、(S)−オクタン−2−イル4−((4−(ヘキシルオキシ)ベンゾイル)オキシ安息香酸塩(S−811またはZLI−0811)、R−オクタン−2−イル4−((4−(ヘキシルオキシ)ベンゾイル)オキシ安息香酸塩(R−811またはZLI−3786)、(S)−1−フェニルエタン−1,2−ジイルビス(4−(4−ペンチルシクロヘキシル)ベンゾエート)(S−1011またはZLI−4571)、または、(R)−1−フェニルエタン−1,2−ジイルビス(4−(4−ペンチルシクロヘキシル)ベンゾエート)(R−1011またはZLI−4572)などのジベンゾエート系化合物を含むことができる:
Figure 2021512209
またはそれらの任意の組み合わせ。
本開示のいくつかの例では、組成物に対するキラルドーパントの質量パーセンテージは、約0〜10wt%、約0〜5wt%、約0.1〜1wt%、約1〜2wt%、約2〜2.5wt%、約2.5〜3wt%、または約3〜3.4wt%;約3.4〜3.6wt%、約3.6〜3.8wt%、約3.8〜4wt%;約4wt%〜4.1wt%、約4.1〜4.2wt%、約4.2〜4.3wt%、または約4.3〜4.4wt%;約4.4wt%〜4.5wt%、約4.5〜4.4.5wt%、約4.5〜4.6wt%、または約4.7〜4.8wt%;約4.7〜4.8wt%、約4.8〜4.9wt%、約4.9〜5wt%、約5〜5.2wt%;約5.2〜5.4wt%、約5.4〜5.7wt%、または約5.7〜6wt%;約6〜6.5、約6.5〜7wt%、または約7〜8wt%;約8〜9wt%、約9〜10wt%、約0.5wt%、約0.6wt%、約0.7wt%、約0.8wt%、約0.9wt%、約1wt%、約1.1wt%、約1.2wt%、約1.3wt%、約1.4wt%、または約1.5wt%とすることができる。
液晶エレメント特性
典型的には、透明変化層(透明層とも呼ばれる)と、第1の配向層および第2の配向層などの少なくとも2つの配向層とを含む液晶素子である。透明層は、本明細書に記載の液晶組成物をさらに含むことができ、透明層は、透明層の両側に第1の対向面および第2の対向面を有することができる。いくつかの実施態様において、第1の配向層が第1の対向する表面に最も近く、第2の配向層が第2の対向する表面に最も近くなるように、透明層を第1の配向層と第2の配向層との間に配置することができる。いくつかの実施形態では、透明度変更層の対向する表面が最大表面積を有する透明度変更層の表面でもある。
液晶組成物に加えて、透明層は、スペーサー、分散剤、可塑剤、バインダー、および/または溶媒をさらに含んでもよい。
いくつかの実施形態では、スペーサを使用して、液晶素子の厚さを制御することができる(すなわち、2つの配向層と導電性基板との間の間隙を画定する)。いくつかの実施形態では、スペーサが液晶素子の均一な厚さを確保するための構造的支持を提供する。いくつかの実施形態では、スペーサは、ビーズの形態であってもよい。いくつかの実施形態では、スペーサは、二酸化シリカもしくはガラス、またはポリマー、例えば、ジビニルベンゼン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリメチルシルセスキオキサン、ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン(テフロン(登録商標))、ベンゾシクロブテン(BCB)、非晶質フルオロポリマー(Cytop)、ペルフルオロシクロブテン、またはそれらの組み合わせを含むことができる。
スペーサビードは、求められる所望の間隔特性に応じて、任意の適切な直径を有することができる。例えば、ビーズは、約1〜60μm、約1〜50μm、約1〜5μm、約10μm、約15μm、または約20μmまで、約50μmまで;約1〜2μm、約2〜3μm、約3〜4μm、約4〜5μm、約6〜7μm、約7〜8μm、約8〜9μm、または約9〜10μm;約10〜11μm、約11〜12μm、約12〜13μm、約13〜14μm、約14〜15μm、約15〜16μm、約16〜17μm、約17〜18μm、約18〜19μm、または約19〜20μm、約20〜21μm、約21〜22μm、約22〜23μm、約23〜24μm、約24〜25μm、約25〜26μm、約26〜〜27μm、約27〜28μm、約28〜29μm、または約29〜30μm;約30〜31μm、約31〜32μm、約32〜33μm、約33〜34μm、約34〜35μm、約35〜36μm、約36〜37μm、約37〜38μm、約38〜39μm、または約39〜40μm;約40〜41μm、約41〜42μm、約42〜43μm、約43〜44μm、約44〜45μm、約45〜46μm、約46〜47μm、約47〜48μm、約48〜49μm、または約49〜50μm;約50〜51μm、約51〜52μm、約52〜53μm、約53〜54μm、約54〜55μm、約55〜56μm、約56〜57μm、約57〜58μm、約58〜59μm、または約59〜60μm;またはそれらの任意の組み合わせ平均直径を有し得る。いくつかの実施形態では、スペーサは、ランダムな分布で分散させることができる。いくつかの実施形態では、スペーサを均一に分散させることができる。いくつかの実施形態では、液晶要素が約10スペーサ/イン(spacers/in)〜約1000スペーサ/イン(spacers/in)、またはそれらの任意の組合せの範囲の平均濃度を有するスペーサを含むことができる。
第1の配向層または第2の配向層などの配向層は、液晶化合物を配向させるのを助ける層である。アライメント層は、任意の適切なアライメント材料、またはこのアライメントを助けることができる材料から構成することができる。いくつかの実施形態では、配向層はLX‐1400などのポリイミドを含むことができる。
一部の液晶は、正の誘電異方性、負の誘電異方性、または中性の誘電異方性を有し得る。いくつかの実施形態では、液晶混合物は、正の誘電異方性を有する1つまたは複数の化合物を含むことができる。いくつかの実施形態では、液晶混合物は、負の誘電異方性を有する1つまたは複数の化合物を含むことができる。いくつかの実施形態では、液晶混合物が正の誘電異方性を有する化合物および負の誘電異方性を有する化合物の両方を含むことができる。
誘電異方性は、分子の長さ(または分子軸)に沿って、または分子の長さ(または分子軸)に垂直に、方向に応じて、誘電特性ならびに光学特性に関連する。誘電特性は、分子形状および置換基部分、ならびに所与の分子上のそれらの位置に依存する。
正の誘電異方性を有する分子は、分子の長さに垂直な誘電率よりも大きい、分子の長さに平行な誘電率を有する分子を含み、分子の長さは、2つの最も遠い部分の間のベクトルとして定義される。負の誘電異方性を有する分子は、分子の長さに平行な誘電率よりも大きい、分子の長さに垂直な誘電率を有する分子を含む。中性誘電異方性を有する分子は、分子の長さに平行な誘電率とほぼ同じ(例えば、約5%未満または約1%未満の差)で分子の長さに垂直な誘電率を有する分子を含む。
正の誘電異方性を有する液晶混合物の場合、ポリイミドは、液晶化合物が配向層と均一に配向するのを助けるように、または電圧が印加されていないときに配向層にほぼ平行に配向するように選択することができる。例えば、低いプレチルト角を有するポリイミドを選択することができる。プレチルトは、ポリイミドを含む基板と、ポリイミドの存在から生じる液晶化合物の長さに沿った方向との間の角度である。2つの配向層の間にあり、2つの配向層に平行な2つの対向する表面を有する透明度変更層の場合、プレチルト角は、配向層の表面と透明度変更層内の液晶化合物との間の角度にほぼ等しい。
正の誘電異方性を有する液晶混合物の場合、均質配向ポリイミドは、約15度未満;約5度未満;約0.01〜1度、約1〜2度、または約2〜3度;約3〜4度、約4〜5度、または約5〜6度;約6〜7度、約7〜8度、または約8〜9度;約9〜10度、約10〜11度、または約11〜12度;または約12〜13度、約13〜14度、または約14〜15度のプレチルト角を有するポリイミドを構成することができる。一部の実施形態では、均一配向性ポリイミドは、AL3056、AL16301、AL17901、PI−2525、PI−2555、PI−2574、SE−141、SE−150、SE−4540、SE−6441、SE−7792、SE−8292、LX−1400、またはその組合せで構成することができる。
負の誘電異方性を有する液晶混合物の場合、ポリイミドは液晶化合物が配向層とホメオトロピックに配向するのを助けるように、または電圧が印加されていないときに配向層に対して垂直に配向するように選択することができる。例えば、ポリイミドは、約85〜90度、約75〜76度、または約76〜77度;約77〜78度、約78〜79度、または約79〜80度;約80〜81度、約81〜82度、または約82〜83度;約83〜84度、約84〜85度、または約85〜86度;約87〜88度、約88〜89度、または約89〜90度のプレチルト角を有し得る。いくつかの実施形態では、ホメオトロピック配向ポリイミドが約90度のプレチルト角を有するポリイミドを含むことができる。いくつかの実施形態では、ホメオトロピック配向ポリイミドがPI1211、S60702、S659、SE1211、SE‐5300、SE‐5661、SE‐150、またはそれらの任意の組合せから選択されるポリイミドを含むことができる。
いくつかの実施形態では、液晶素子は、素子を横切って電圧が印加されると、液晶は電場の印加に応じて、その事前傾斜位置から回転するように構成される。配向の変化は、個々の分子の配向の変化による屈折率の変化をもたらし得る。懸濁された液晶液滴内の液晶屈折率の変化は、液滴とポリマーとの間の屈折率不整合をもたらす可能性がある。液滴が適切なサイズのものである場合、屈折率の不一致およびポリマーは、光散乱による液晶素子の曇りまたは透明性の損失をもたらし得る。
配向材料に加えて、配向層は、分散剤、可塑剤、バインダーおよび/または溶媒をさらに含んでもよい。
いくつかの実施形態では、液晶要素はまた、アンモニウム塩、例えば、NHCl;Flowlen;魚油;長鎖ポリマー;立体酸;酸化されたMenhaden Fish Oil(MFO);コハク酸、エタンジオン酸、プロパンジオン酸、ペンタンジオン酸、ヘキサンジオン酸、ヘプタンジオン酸、オクタンジオン酸、ノナンジオン酸、デカンジオン酸、o‐フタル酸、およびp‐フタル酸などのジカルボン酸;ソルビタンモノオレエート;またはそれらの混合物などの分散剤を含むことができる。いくつかの実施形態では、分散剤は、酸化されたMFOを含むことができる。
いくつかの実施形態では、液晶要素はまた、可塑剤を含むことができる。可塑剤は一般に、ガラス転移点(T)を低下させることができ、例えば、それをより柔軟にすることができるタイプ1の可塑剤、フタレート(n‐ブチル、ジブチル、ジオクチル、ブチルベンジル、見落とされた(missed)エステル、およびジメチル)、ならびにより柔軟で、より変形可能な層を可能にすることができ、おそらく、積層から生じる空隙の量を減少させることができるタイプ2の可塑剤、例えば、グリコール(ポリエチレン;ポリアルキレン;ポリプロピレン;トリエチレン;ジプロピルグリコールベンゾエート)とすることができる。
タイプ1の可塑剤には、フタル酸ブチルベンジル、フタル酸ジカルボン酸/トリカルボン酸エステル系可塑剤、例えば、これらに限定されないが、フタル酸ビス(2‐エチルヘキシル)、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ビス(n‐ブチル)、フタル酸ブチルベンジル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジ‐n‐オクチル、フタル酸ジイソオクチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジイソブチル、フタル酸ジイソブチル、フタル酸ジ‐n‐ヘキシルの混合物などのフタル酸塩系可塑剤;これらに限定されないが、アジピン酸ビス(2‐エチルヘキシル)アジピン酸ジメチル、アジピン酸モノメチル、アジピン酸ジオクチル、およびこれらの混合物などのアジピン酸塩系可塑剤;これらに限定されないが、セバシン酸ジブチルなどのセバシン酸塩系可塑剤、およびマレイン酸塩が含まれ得る。
2型可塑剤には、マレイン酸ジブチル、マレイン酸ジイソブチルおよびそれらの混合物、ポリアルキレングリコール、例えば、これらに限定されないが、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールおよびそれらの混合物が含まれ得る。使用され得る他の可塑剤は、安息香酸エステル、エポキシ化植物油、スルホンアミド、例えば、これらに限定されるわけではないが、N−エチルトルエンスルホンアミド、N−(2−ヒドロキシプロピル)ベンゼンスルホンアミド、N−(n−ブチル)ベンゼンスルホンアミド、有機リン酸エステル、例えば、これらに限定されるわけではないが、トリクレジルリン酸エステル、トリブチルリン酸エステル、グリコール/ポリエーテル、例えば、これらに限定されるわけではないが、トリエチレングリコールジヘキサノエート、テトラエチレングリコールジヘプタノエートおよびこれらの混合物;例えば、これらに限定されるわけではないが、クエン酸トリエチル、トリエチルクエン酸アセチル、クエン酸トリブチル、トリブチルクエン酸アセチル、クエン酸トリオクチル、トリオクチルクエン酸アセチル、クエン酸トリヘキシル、トリヘキシルクエン酸アセチル、クエン酸トリメチルなどのアルキルクエン酸エステル、アルキルスルホン酸フェニルエステル、およびこれらの混合物を含む。
いくつかの実施形態では、液晶要素はまた、バインダーを含むことができる。いくつかの実施形態では、有機バインダーを使用することができる。いくつかの実施形態では、有機バインダーは、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリ酢酸ビニル(PVAc)、ポリアクリロニトリル、およびそれらの混合物、またはそれらのコポリマーなどのビニルポリマー;ポリエチレンイミン;ポリメチルメタクリレート(PMMA);塩化ビニル‐アセテート;およびそれらの混合物を含むことができるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、有機バインダーはPVBを含むことができる。
いくつかの実施形態では、液晶要素はまた、要素を合成する方法の一部として溶媒を含むことができる。いくつかの実施形態では、溶媒は、水またはテトラヒドロフラン(THF)などの極性溶媒を含むことができる。いくつかの実施形態では、極性溶媒は、THFを含むことができる。いくつかの実施形態では、非極性溶媒は、エタノール、メタノールイソプロピルアルコール、キシレン、シクロヘキサノン、アセトン、トルエンおよびメチルエチルケトン、ならびにこれらの混合物などの低級アルカノールを含むことができるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、非極性溶媒はトルエンであってもよい。
本開示のいくつかの実施形態は、図1Aまたは図1Bによって一般的に表され得る。図1Aおよび図1Bは、それぞれが正の誘電異方性を有する一方と負の誘電異方性を有する液晶素子100を含む、2つの可能な実施形態を示す。液晶素子、例えば、液晶素子100は、透明度変化層110と、少なくとも2つの配向層120とを含むことができ、配向層は、透明度変化層の各側を境界付ける。透明度変更層は、第1及び第2の配向層にそれぞれ隣接させることができる2つの対向する表面を有する。
透明性変化層110は、前述の液晶組成物111のいずれかを含むことができる。いくつかの実施形態では、透明性変化層は、ポリマー分散液晶(PDLC)112をさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、図1に示されるように、組成物は、組成物がポリマーマトリックス112内に懸濁された液滴111を形成するように、透明度変化層内に分散される。いくつかの実施形態では、透明度変更層は、スペーサ115をさらに含むことができる。
いくつかの実施形態では、透明性変化層は、液晶混合物がポリマーマトリックス内に液滴を形成するPDLCとして説明することができる。いくつかの実施形態では、液晶液滴は、ポリマー前駆体の重合中に懸濁沈殿物として形成し、したがって、液晶混合物はポリマー内に沈殿物として懸濁される。いくつかの実施形態では、液滴は、ポリマーマトリックス内に均一な分布、勾配分布、またはランダムな分布を有することができる。いくつかの実施形態では、液滴は、ポリマーマトリックス内に均一な分布を有することができる。
いくつかの実施形態では、液晶素子は、可視光に対して不透明であるが、電界の印加時に透明になるか、またはノーマルモードPDLCであり得る。いくつかの実施形態では、液晶素子は、視覚光に対して透明であるが、電場の印加時に不透明であってもよく、またはリバースモード素子であってもよい。いくつかの実施形態では、液晶素子は、リバースモードPDLC素子として特徴付けることができる。
いくつかの実施形態では、液晶素子は、界面活性剤を含むこともできる。いくつかの実施形態では、界面活性剤は、オクタン酸、ヘプタン酸、ヘキサン酸、および/またはそれらの組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態において、界面活性剤は、例えば、2−エチルヘキサノール溶媒(Surfynol(登録商標)104A)中のテトラメチルデシンジオール、エトキシル化アセチレンジオール(Dynol(登録商標)604)、ドデシルベンゼンスルホネート(Witconate(登録商標)P−1059)、Witcoamide(登録商標)511、Witcoamide(登録商標)5138、Surfynol(登録商標)CT−171、Surfynol(登録商標)CT−111、Surfynol(登録商標)CT−131、Surfynol(登録商標)TG、DBEマイクロエマルション、Fluorad(登録商標)FC−431、Fluorad(登録商標)FC−430、Surfynol(登録商標)104A、Dynol(登録商標)604、またはこれらの組み合わせなどのアセチリンジオール系化合物を含むことができる。
選択的調光装置
選択的に調光可能なデバイスは、第1の導電性基板と第2の導電性基板との間に配置される、本明細書に記載される液晶素子を備えることができる。また、選択的に調光可能なデバイスは電圧源を含み、電圧源によって電圧が印加されたときに、電界が素子を横切って印加されるように、基板、素子、および電圧源がすべて電気通信状態にあるように構成することができる。
導電性基板は、導電性ポリマーなどの導電性材料を含むベースを含むことができる。いくつかの実施形態では、導電性ポリマーは、ポリ(3,4‐エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)、PEDOT:ポリスチレンスルホン酸塩(PSS)、および/またはそれらの組み合わせを含むことができる。
いくつかの実施形態では、各導電性基板は、ベースと物理的に連絡している電子伝導層をさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、電子伝導層は、基部の上の層など、基部と直接物理的に接触して配置される。いくつかの実施形態では、電子伝導層は、ベース(例えば、インジウムスズ酸化物(ITO)ガラス)に直接含浸されてもよく、または2つのベースの間に挟まれて、単一の導電性基板を形成してもよい。電子伝導層が存在するいくつかの実施態様において、ベースは、非導電性材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、非導電性材料は、ガラス、ポリカーボネート、ポリマー、またはそれらの組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、基板ポリマーは、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリカーボネート(PC)、ポリ(メタクリレート)(PMMA)を含むがこれらに限定されないアクリル、ポリスチレン、アリルジグリコールカーボネート(例えば、CR‐39)、ポリエステル、ポリエーテルイミド(PEI)(例えば、Ultem(登録商標))、シクロオレフィンポリマー(例えば、Zeonex(登録商標))、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、またはこれらの組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、基板は、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、またはそれらの組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、電子伝導層は、透明導電性酸化物、導電性ポリマー、金属グリッド、カーボンナノチューブ(CNT)、グラフェン、またはそれらの組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、透明導電性酸化物は、金属酸化物を含むことができる。いくつかの実施形態では、金属酸化物は、イリジウムスズ酸化物(IrTO)、インジウムスズ酸化物(ITO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)、ドープ酸化亜鉛、またはそれらの組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、金属酸化物が例えばITOガラス、ITO PET、またはITO PENなどの、ベース上に組み込まれたインジウムスズ酸化物を含むことができる。
選択的に調光可能なデバイスに、他の任意の構成要素を含めることもできる。これらには、例えば、シーラント、除去可能な裏材、接着剤層などが含まれる。これらの構成要素は、必要に応じて含まれても省略されてもよい。これらの構成要素を特定のデバイスの説明に含めることは、単に例示の目的のためであり、それらの使用またはそれらの特定のデバイスのみに含めることを限定するものとして解釈されるべきではない。
液晶組成物または液晶素子は、選択的に調光可能なデバイスに組み込むことができる。図2及び図3に示すように、いくつかの実施形態では、選択的に調光可能な装置200が少なくとも2つの導電性基板210、前述の液晶素子、例えば液晶素子100、及び電圧源を備えることができる。いくつかの実施形態では、液晶素子は、第1の導電性基板と第2の導電性基板との間に配置され得る。いくつかの実施形態では、液晶素子、導電性基板、および電圧源は、電圧源からの電圧の印加時に、液晶素子を横切って電場が印加されるように、すべて電気通信状態にある。
いくつかの実施形態では、導電性基板は、それぞれ、ベース、例えば、ベース211を含むことができ、ベースは導電性であることができる。いくつかの実施形態では、各導電性基板は、ベースに加えて、電子伝導層がベースと物理的に連通している電子伝導層、例えば、電子伝導層212をさらに含むことができる。電子伝導層を有するいくつかの実施態様において、基部は、非導電性であってもよい。いくつかの実施形態では、装置は、液晶素子を環境から保護するために、シーラント、例えばシーラント250をさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、デバイスが既存のウィンドウへの適用を可能にするために、接着剤層、例えば接着剤層260、および除去可能な裏材、例えば除去可能な裏材261(図4)をさらに含むことができる。
図2および図3に示すように、装置のいくつかの実施形態では、装置、例えば、液晶素子100に一体化された液晶素子は、ポリマーマトリックス、例えば、ポリマーマトリックス112を含むことができ、その中にポリマー分散液晶液滴111が懸濁され、すべて2つの配向層120によって結合または境界付けられる。デバイスのいくつかの実施形態では、図2に示すように、液晶液滴は、正の誘電異方性化合物114を含むことができる。デバイスの他の実施形態では、図3に示すように、液晶液滴は、負の誘電異方性化合物113を含むことができる。さらに他の実施形態では、液晶液滴は、正および負の誘電異方性化合物の組合せを含むことができる。
デバイスのいくつかの実施形態では、液晶素子は、誘導電界が存在しない条件下で、透明性変化層内で、液晶組成物の屈折率およびポリマーの屈折率がデバイスを通過することが可能な可視光の全透過率は、少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、および/または少なくとも約95%であり得るように、互いに対して類似するように選択され得る。いくつかの実施形態では、例えば、電気回路に印加される電圧によって電界が存在する場合、液晶の屈折率およびポリマーの屈折率は入射光が散乱され、可視光の多くとも、約70%、わずか約65%、わずか約60%、わずか約50%、わずか約30%、わずか約25%、わずか約15%、わずか約10%、わずか約5%しかデバイスを通過することができないように、互いに対して変化することができる。いくつかの実施形態では、散乱を達成するのに必要な電界の大きさは、デバイスの両端に120V未満、110V未満、50V未満、40V未満、20V未満、15V未満、12V未満、10V未満、5V未満の電圧を印加することに対応する。いくつかの実施形態では、装置の両端の電界は、約500kV/m未満、約1,000kV/m未満、約5,000kV/m未満、約10,000kV/m未満、約20,000kV/m未満、約40,000kV/m未満〜約80,000kV/m未満である。理論によって限定されることを望むものではないが、装置の調光の有効性は一般に次のように定義することができるヘイズのパーセンテージによって表すこともできる:
Figure 2021512209
ここで、透過する全光は既知の光源からの光であり、透過する拡散光は要素を透過する光である。いくつかの実施形態では、デバイスのヘイズがデバイスに電圧が印加されない場合、最大約5%、約10%、約15%、約20%、約25%、約30%であり得る。いくつかの実施形態では、デバイスのヘイズが散乱を達成するために約15ボルト、約30ボルト、約40ボルト、約60ボルト、またはそれ以上の電圧が印加される場合、少なくとも約30%、約35%、約40%、約50%、約70%、約75%、約85%、約90%、約95%であり得る。
いくつかの実施形態では、デバイスは、半剛性または剛性であり得る。いくつかの実施形態では、デバイスは、可撓性であり得る。デバイスは、材料の破損(例えば、破壊および層間剥離)に耐えることなく、5〜100mmの曲率半径を有することができる場合、可撓性である。いくつかの実施形態では、選択的に調光可能なデバイスが図4に示すように、可撓性シートを形成することができ、これは既存の窓の間または表面上に適用することができる。いくつかの実施形態では、導電性基板は、前述のデバイスが可撓性フィルムであり得るように、可撓性材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、可撓性デバイスは、調光能力を提供するために、既存の窓ガラスの間または片側に配置されてもよい。他の実施形態では、装置は剛性であってもよく、基部は非可撓性材料を含む。
いくつかの実施形態では図2および図3に示すように、選択的調光可能デバイスは、シーラント250などのシーラントを含むこともできる。いくつかの実施態様において、シーラントは、環境から素子を保護するために、導電性基板間に液晶素子を封入することができる。いくつかの実施形態では、シーラントは、2部リアルタイム硬化エポキシ、3‐ボンド2087などを含むことができる。いくつかの実施形態では、シーラントは、NOA‐61などのUV硬化性フォトポリマーを含むことができる。いくつかの実施形態では図4に示すように、選択的調光可能デバイスは、接着剤層、例えば接着剤層260を含むこともできる。いくつかの実施形態では、接着剤層は、前述のデバイスの可撓性シートの実施形態を既存の窓に取り付けることを可能にする。いくつかの実施形態では、接着剤は、光学的に透明な接着剤(OCA)を含むことができる。いくつかの実施形態では、OCAが市販されており、当業者に知られているOCA製品(例えば、Nitto OCAテープ、Scapa OCAテープ)を含むことができる。いくつかの実施形態では、選択的に調光可能なデバイスがデバイスの適用前に剥がされる汚染から接着剤層を保護するために、取り外し可能なキャリア基板、またはバッキング261などのバッキングを含むこともできる。
本明細書に記載される液晶組成物および関連するリバースモードポリマー分散液晶素子およびデバイスの実施形態は、選択的に調光可能な表面の能力を提供することが発見された。これらの利点は以下の実施例によってさらに示され、これらは本開示の実施形態の例示であることが意図されているが、いかなる形でも範囲または基礎となる原理を限定することが意図されていない。
一般に、化合物の調製は、アルゴン雰囲気(Airgas,San Marcos,CA USA)またはフュームフード内部の窒素雰囲気(Airgas)中で行った。さらに、脱気が言及される場合、それは、化合物または他の類似の方法を通してアルゴン(Airgas)のバブリングによって行うことができる。
実施例1.1:
液晶、1−(5−ペンチルチアゾール−2−イル)−N−(3,3’,4’−トリフルオロ−[1,1’−ビフェニル]−4−イル)メタニミン#LC−1の合成
Figure 2021512209
(5‐ペンチルチアゾール‐2‐イル)メタノール:水素化ホウ素ナトリウム(1.135g、30mmol)を、5‐ペンチルチアゾール‐2‐カルボン酸エチル(2.27g、10mmol)の無水MeOH(80.0mL)溶液混合物に少量ずつ室温で加え、得られた混合物を室温で3時間撹拌した。溶媒を減圧下で除去し、残渣を酢酸エチルに溶解し、水で洗浄した。ヘキサン:酢酸エチル(9:1)によるシリカゲルカラムクロマトグラフィーによる精製により、(5‐ペンチルチアゾール‐2‐イル)メタノールの1.1gの淡黄色液体を得た。収率=64%。
Figure 2021512209
5‐ペンチルチアゾール‐2‐カルバルデヒド:DCM(30.0mL)中の(5‐ペンチルチアゾール‐2‐イル)メタノール(0.77g、4.15mmol)の混合物に、デス‐マーチンペリオジナン(1.94g、4.56mmol)を室温で添加した。得られた混合物を室温で16時間撹拌し、DCM(100ml)で希釈し、水、ブラインで洗浄し、MgSOで別々に乾燥した。ヘキサン:酢酸エチル(1:1)によるシリカゲルカラムクロマトグラフィーによる精製により、5‐ペンチルチアゾール‐2‐カルボアルデヒドの0.5gの淡黄色液体を得た。収率=65%。
Figure 2021512209
t−ブチル(4ブロモ−2−フッ素フェニル)カルバメイト:4ブロモ−2−フッ素オロアニリン(9.501g、50.0mmol)の混合物に、ピリジン(16ml、198mmol)のTHF(100.0mol)にBOC無水物(13.09g、60.0mmol)を常温小分けに添加した。得られた混合物を室温で16時間、窒素雰囲気下で撹拌した。白色沈殿を濾過した。ろ液を酢酸エチル(300ml)で希釈し、水、ブラインで洗浄し、分離し、MgSOで乾燥した。濃縮乾固して、t‐ブチル(4‐ブロモ‐2‐フルオロフェニル)カルバメート14.5gを無色にした。生成物をさらに精製することなく次の工程に使用した。収率=95%。
Figure 2021512209
3,3’,4−トリフルオロ−[1,1’−ビフェニル]−4−アミン:(3,4−ジフルオロフェニル)ボロン酸(7.895g、50.0mmol、tert−ブチル(4−ブロモ−2−フルオロフェニル)カルバメート(14.506g、50.0mmol)、Pd(PPhCl(1.754、2.5mmol)およびトルエン(250mL)の混合物を室温で15分間撹拌し、アルゴンと共に泡立たせた。HO(50mL)中のKCO(13.821g、100.0mmol)の混合物を上記混合物に加えた。得られた混合物をアルゴンで15分間バブリングし、次いで95Cで3時間撹拌した。室温に冷却した後、混合物をセライトに通し、次いで酢酸エチルで希釈した。HOで組織層を洗浄した。有機層を分離し、無水硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾過し、減圧下で濃縮乾固した。残渣を100mLのDCMに溶解し、100mLのTFAを0Cで添加した。得られた混合物を68Cで3時間撹拌した。溶媒およびTFAを減圧下で除去した。残渣を、ヘキサン:酢酸エチル(95:5)を用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーによって精製して、3,3’,4’‐トリフルオロ‐[1,1’‐ビフェニル]‐4‐アミンの淡褐色固体5.02gを得た(収率=45%)。
Figure 2021512209
1−(5−ペンチルチアゾール−2−イル)−N−(3,3’,4’−トリフルオロ−[1,1’−ビフェニル]−4−イル)メタニミン(LC−1):無水トルエン(25.0mL)中の5−ペンチルチアゾール−2−カルバルデヒド(0.458g、2.5mmol)および3,3’,4’−トリフルオロ−[1,1’−ビフェニル]−4−アミン(0.585g、2.62mmol)とp−トルエンスルホン酸(触媒量)の混合物を、Dean Starkトラップおよびコンデンサーを備えた丸瓶フラスコに入れた。混合物を窒素雰囲気下で16時間加熱還流した。混合物を濃縮乾固した。シリカゲルカラムをトリエチルアミンで前処理し、ヘキサン:酢酸エチル:EtNで溶出するカラムクロマトグラフィーにより、1−(5−ペンチルチアゾール−2−イル)−N−(3,3’,4’−トリフルオロ−[1,1’−ビフェニル]−4−イル)メタニミンの淡黄色固形物150mgを得た。1 H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.75(s,1H),7.72(s,1H),7.72(s,1H),7.44-7.25(m,6H),2.92(t,J= 7.4Hz,2H),1.78-1.74(m,2H),1.51.36(m,4H),0.91(t,J。
実施例1.2.
液晶、N−(5−ペンチルチアゾール−2−イル)−1−(3,3’,4’−トリフルオロ−[1,1’−ビフェニル]−4−イル)メタニミン#LC−2の合成
Figure 2021512209
5‐ペンチルチアゾール‐2‐アミン:無水1,4‐ジオキサン中の2%v/v臭素202mLを、無水1,4‐ジオキサン(75mL)中のヘプタナール(12.997mL、93mmol)の溶液に、窒素雰囲気下、0℃で滴下した。反応混合物を0〜5℃で2時間撹拌した。チオ尿素(14.15g、186mmol)をEtOH(25mL)により上記混合物に0℃で添加し、得られた混合物を還流下で3時間撹拌した。室温に冷却した後、混合物を濃縮乾固し、残渣をDCMで希釈し、生成物を1M HClaq.solnに抽出した。水層をNaHCOおよび30%アンモニウム水和物で塩基性化し、生成物をDCM中に抽出した。有機層を分離し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、減圧下で濃縮乾固した。ヘキサン:酢酸エチル(1:1)によるシリカゲルカラムクロマトグラフィーによる精製により、5‐ペンチルチアゾール‐2‐アミンの明褐色固体5gを得た(収率=31%)。
Figure 2021512209
3,3’,4’−トリフルオロ−[1,1’−ビフェニル]−4−カルボアルデヒド:(3,4−ジフルオロフェニル)ボロン酸(3.947g、25.0mmol、4−ブロモ−2−フルオロベンズアルデヒド(4.466g、22.0mmol)、Pd(PPhCl(0.617g、0.88mmol)およびジオキサン(50mL)の混合物を撹拌し、室温で15分間アルゴンと共に泡立てた。HO(5mL)中のKCO(6.91g、50.0mmol)の混合物を上記混合物に加えた。得られた混合物をアルゴンで15分間バブリングし、次いで75Cで3時間撹拌した。室温に冷却した後、混合物を酢酸エチルで希釈し、水で洗浄した。有機層を分離し、無水硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾過し、減圧下で濃縮乾固した。ヘキサン:酢酸エチル(95:5)によるシリカゲルカラムクロマトグラフィーによる精製により、3,3’,4’‐トリフルオロ‐[1,1’‐ビフェニル]‐4‐カルバルデヒドの無色固体3.38gを得た。収率65%。
Figure 2021512209
N−(5−ペンチルチアゾール−2−イル)−1−(3,3’,4’−トリフルオロ−[1,1’−ビフェニル]−4)メタニミン(LC−2):無水トルエン(35.0mL)中の3,3’,4’−トリフルオロ−[1,1’−ビフェニル]−4−カルボアルデヒド(1.85g、7.8mmol)および5−ペンチルチアゾール−2−アミン(1.33g、7.8mmol)とp−トルエンスルホン酸(触媒量)の混合物を、Dean Starkトラップおよびコンデンサーを備えた丸瓶フラスコに入れた。混合物を窒素雰囲気下で16時間加熱還流した。混合物を濃縮乾固した。ヘキサンおよびMeOHからの再結晶は、(E)‐N‐(5‐ペンチルチアゾール‐2‐イル)‐1‐(3,3’,4’‐トリフルオロ‐[1,1’‐ビフェニル]‐4‐イル)メタニミンの150mgの暗黄色固体を得た。収率=10%。1H NMR(400MHz)(CDCl3)δ9.26(s,1H),8.32(t, J= 7.82,1H),7.48-7.32(m,6H),2.84(t, J= 7.84,2H),1.76-1.68(m,2H),1.51.36(m,6H),0.91(t, J= 6.43Hz,3H)。
実施例1.3:
液晶、3,3’,4’−トリフルオロ−[1,1’−ビフェニル]−4−イル、5−ペンチルチアゾール−2−カルボキシレートの合成#LC−3
Figure 2021512209
エチル5‐ペンチルチアゾール‐2‐カルボキシレート:無水塩化メチレン(60.0mL)およびジオキサン(15mL)中の臭素(8.1mL、158mmol)の混合物を、窒素雰囲気下、0℃で、無水塩化メチレン(80.0mL)中のヘプタナール(44.13mL、158mmol)の溶液に滴下した。反応混合物を0〜5℃で2時間撹拌した。2−アミノ−2−チオキソ酢酸エチル(21.02g、158ミリモル)を0℃で上記混合物に少量ずつ加え、得られた混合物を78℃で3時間撹拌した。室温に冷却した後、混合物を酢酸エチルで希釈し、NaHCO飽和水溶液、次いでHOで洗浄した。有機層を分離し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、減圧下で濃縮乾固した。ヘキサン:酢酸エチル(7:3)によるシリカゲルカラムクロマトグラフィーによる精製により、5‐ペンチルチアゾール‐2‐カルボン酸エチルの淡褐色固体8.9gを得た(収率=25%)。
Figure 2021512209
5‐ペンチルチアゾール‐2‐カルボン酸:THF(15.0mL)およびHO(25mL)中のエチル5‐ペンチルチアゾール‐2‐カルボキシレート(2.273g、10.0mmol)およびLiOH(1.08g、45.0mmol)の混合物を室温で2時間撹拌した。次いで、酢酸エチル(25mL)で連続的に希釈し、混合物を6N塩化水素水溶液で酸性化した。有機層を分離し、無水硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾過し、減圧下で濃縮乾固した。固体の5‐ペンチルチアゾール‐2‐カルボン酸生成物をヘキサンで洗浄して、1.79gのオフホワイト固体を得た。収率は90%であった。生成物をさらに精製することなく以下で使用した。
Figure 2021512209
3,3’,4’−トリフルオロ−[1,1’−ビフェニル]−4−オール:(3,4−ジフルオロフェニル)ボロン酸(3.82g、20.0mmol、4−ブロモ−2−フルオロフェノール(3.158g、20.0mmol)、Pd(PPhCl(0.561g、0.8mmol)およびジオキサン(40mL)の混合物を撹拌し、室温で15分間アルゴンと共に泡立てた。HO(5mL)中のKCO(5.528g、40.0mmol)の混合物を上記混合物に加えた。得られた混合物をアルゴンで15分間バブリングし、次いで75℃で3時間撹拌した。室温に冷却した後、混合物を6N塩化水素水溶液で酸性化し、次いで酢酸エチルで希釈した。オーガニックレイヤーを分離し、HOで洗浄した。有機層を分離し、無水硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾過し、減圧下で濃縮乾固した。ヘキサン:酢酸エチル(95:5)によるシリカゲルカラムクロマトグラフィーによる精製により、2.02gの3,3’,4’‐トリフルオロ‐[1,1’‐ビフェニル]‐4‐オールの無色固体を得た、収率=45%。
3,3’,4’‐トリフルオロ‐[1,1’‐ビフェニル]‐4‐イル‐5‐ペンチルチアゾール‐2‐カルボキシレート(LC‐3):N,N’‐ジシクロヘキシルカルボジイミド(247.2mg,1.2mmol)を、5‐ペンチルチアゾール‐2‐カルボン酸(199.2mg,1.0mmol)とDMAP(0.2mg,0.016mmol)のDMF無水物(8.0ml)混液に少量ずつ加えた。得られた混合物を0Cで15分間撹拌した。DMF(2mL)中の3,3’,4’‐トリフルオロ‐[1,1’‐ビフェニル]‐4‐オール(448.3mg、2mmol)を、0℃でシリンジを介して上記混合物に添加した。得られた混合物を窒素雰囲気下、室温で5時間撹拌した。白色沈殿を濾過し、濾液を酢酸エチル(25mL)で希釈し、HOで洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾過し、減圧下で濃縮乾固した。ヘキサン:DCM(7:3)〜(1:4)によるシリカゲルカラムクロマトグラフィーによる精製は、119mgの無色固体の3,3’,4’‐トリフルオロ‐[1,1’‐ビフェニル]‐4‐イル‐5‐ペンチルチアゾール‐2‐カルボキシレートを得た。収率=25%。1 H NMR(400MHz)(CDCl3) δ ppm 7.85(s,1H),7.41-7.25(m,6H),2.97(t, J= 7.58Hz,2H),1.79-1.76(m,2H),1.58-1.39(m,4H),0.91(t, J= 6.43Hz,3H)。
実施例1.4:
液晶(E)‐1‐(2‐ペンチルチアゾール‐5‐イル)‐N‐(3,3’,4’‐トリフルオロ‐[1,1’‐ビフェニル]‐4‐イル)メタニミン#LC‐4の合成
Figure 2021512209
2−ペンチルチアゾール−5−カルボン酸エチル:窒素保護下、2−ブロモチアゾール−5−カルボン酸エチル(9.44g、40.00mmol)(コンビブロック)、Pd(PPhCl(0.561g、0.8mmol)、KCO(11.056g、80.00mmol)、(E)−ペント−1−エン−1−イルボロン酸(10.197g、52.0mmol)、ジオキサン(200mL)、およびHO(50mL)の混液を90℃で16時間撹拌した。混合物を室温に冷却し、次いで水に注いだ。有機層を酢酸エチル(350mL)中に抽出し、水(2×150mL)で2回洗浄した。有機層を分離し、濃縮乾固した。粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した;ヘキサン/酢酸エチル(9:1)を溶出に使用して、5.96gの淡黄色液体生成物を得た。収率65.5%。次に、50mLのメタノール:酢酸エチル(1:1)中の上記製品と10% Pd/C(w/w)(0.25g)との混合物を、OBatmosphere(60psi)下、Parrシェーカーで16時間水素化した。触媒を濾過により除去し、濾液を濃縮乾固して5.8gの淡黄色液体生成物を得、これを更に精製することなく次の工程に使用した。収率99%。LCMS M+H =228
Figure 2021512209
(2‐ペンチルチアゾール‐5‐イル)メタノール:水素化ホウ素ナトリウム(12.495g、65.97mmol)を、2‐ペンチルチアゾール‐5‐カルボン酸エチル(5.0g、21.99mmol)の無水メタノール(100.0mL)溶液混合物に少量ずつ室温で加え、得られた混合物を室温で16時間撹拌した。混合物を氷水に注ぎ、3N HCl水溶液でpHを5〜6に調整した。酢酸エチル(450mL)を加えた。有機層を分離し、次いで水、ブラインで洗浄し、MgSOで乾燥させた。溶媒を減圧下で除去し、残渣をヘキサンで洗浄した。生成物を濾過によって収集し、真空オーブン中で乾燥させて、(2‐ペンチルチアゾール‐5‐イル)メタノールの3.87gの無色固体を得た。収率95%。LCMS M+H =186.
Figure 2021512209
2‐ペンチルチアゾール‐5‐カルバルデヒド:DCM(100.0mL)中の(2‐ペンチルチアゾール‐5‐イル)メタノール(2.6g、14.03mmol)の混合物に、デス‐マーチンペリオジナン(7.185g、16.83mmol)を室温で添加した。得られた混合物を室温で16時間撹拌し、DCM(100ml)で希釈し、水、ブラインで洗浄し、分離し、MgSOで乾燥した。ヘキサン:酢酸エチル(1:1)によるシリカゲルカラムクロマトグラフィーによる精製により、2‐ペンチルチアゾール‐5‐カルボアルデヒドの1.67gの淡黄色液体を得た。収率=65%。LCMS M+H =184.
Figure 2021512209
(E)−1−(2−ペンチルチアゾール−5−イル)−N−(3,3’,4’−トリフルオロ−[1,1’−ビフェニル]−4−イル)メタニミン(LC−4):無水トルエン(25.0mL)中の2−ペンチルチアゾール−5−カルバルデヒド(0.458g、2.5mmol)および3,3’,4’−トリフルオロ−[1,1’−ビフェニル]−4−アミン(0.585g、2.62mmol)とp−トルエンスルホン酸(触媒量)の混合物を、Dean Starkトラップおよびコンデンサーを備えた丸瓶フラスコに入れた。混合物を窒素雰囲気下で16時間加熱還流した。混合物を濃縮乾固した。酸化アルミニウムカラムによるカラムクロマトグラフィーおよびヘキサン/酢酸エチル(9:1)で溶出し、次いでメタノールから再結晶し、(E)‐1‐(2‐ペンチルチアゾール‐5‐イル)‐N‐(3,3’,4’‐トリフルオロ‐[1,1’‐ビフェニル]‐4‐イル)メタニミンの150mgの淡黄色固体を得た。収率=15%。LCMS M+H =389。
実施例1.5:
液晶、3,3’,4’‐トリフルオロ‐[1,1’‐ビフェニル]‐4‐イル2‐ヘプチルチアゾール‐5‐カルボキシレートの合成#LC‐5
Figure 2021512209
2‐ヘプチルチアゾール‐5‐カルボン酸エチル:窒素保護下、2‐ブロモチアゾール‐5‐カルボン酸エチル(3.446g,14.6mmol),Pd(PPhCl(205mg,0.229mmol),KCO(4.035g,29.2mmol),(E)‐ヘプト‐1‐エン‐1‐イルボロン酸(2.5g,17.6mmol),ジオキサン(30ml)及びHO(5ml)の混液を95OOOFoOGCで16時間撹拌した。混合物を室温に冷却し、次いで水に注いだ。有機層を酢酸エチル(150mL)中に抽出し、水(2×35mL)で2回洗浄した。有機層を分離し、濃縮乾固した。粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した;ヘキサン/酢酸エチルを溶出に使用して、2.19gの黄色液体生成物を得た。収率59%。
50mLのメタノール:酢酸エチル(1:1)中の上記生成物と10% Pd/C(w/w)(0.25g)との混合物を、OBatmosphere(60psi)下、Parrシェーカーで16時間水素化した。触媒を濾過により除去し、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し;ヘキサン/酢酸エチルを溶離に使用して2.2gのオフホワイトの液体生成物を得た。収率100%。LCMS M+H =256.
Figure 2021512209
2‐ヘプチルチアゾール‐5‐カルボン酸:10mLのTHF中の2‐ヘプチルチアゾール‐5‐カルボン酸エチル(2.00g、7.83mmol)の混合物を、HO(5mL)中のLiOH(0.939g、39.15mmol)の溶液混合物で室温で処理した。得られた混合物を室温で16時間撹拌した。3N塩酸水溶液を添加して、0Cで酸性化した。生成物を酢酸エチルに抽出した。有機層を分離し、濾過によりMgSOを乾燥させ、濃縮した。粗生成物をヘキサンから再結晶して、1.7gの無色固体生成物を得た。収率95.5%。LCMS M‐H =226。
Figure 2021512209
3,3’,4’‐トリフルオロ‐[1,1’‐ビフェニル]‐4‐ヘプチルチアゾール‐5‐カルボキシレート(LC‐5):3,3’,4’‐トリフルオロ‐[1,1’‐ビフェニル]‐4‐オール(0.287g,1.28mmol),1.28mLの1,3‐ジシクロヘキシルカルボジイミドのジクロロメタン溶液(264.1mg,1.28mmol)および4‐ジメチルアミノピリジン(1.563g,12.8mmol)1.28mLを2‐ヘプチルチアゾール‐5‐カルボン酸(0.290g,1.28mmol)のジエチルエーテル(1mL)溶液に約0℃で加えた。反応混合物を室温に温めながら一晩撹拌した。沈殿を濾過により集め、ジエチルエーテルで洗浄した。合わせた濾液を水、5%酢酸水溶液、水およびブラインで連続的に洗浄し、乾燥させ(MgSO、濾過し、減圧濃縮した。無色固体(520mg,1.19mmol)として3,3’,4’‐トリフルオロ‐[1,1’‐ビフェニル]‐4‐イル2‐ヘプチルアゾール‐5‐カルボキシラートを提供するために、移動相としてヘキサン/酢酸エチル(5:1)を用いたシリカゲル上のフラッシュカラムクロマトグラフィーによって残留物を精製した。収率92%。LCMS M+H= 434。1 H NMR (400 MHz)(DMSO)δ 8.61 (s, 1H), 7.92-7.87 (m, 1H), 7.84(dd, J= 1.6 Hz, 12.72 Hz, 1H), 7.66-7.51 (m, 4H), 3.08(t, J= 7.48 Hz, 2H), 1.81-1.74 (m, 2H), 1.36-1.17 (m, 8H), 0.86(t, J= 6.68 Hz, 3 H).。
実施例1.6:
液晶、3,3’,4’‐トリフルオロ‐N‐(5‐ペンチルチアゾール‐2‐イル)‐[1,1’‐ビフェニル]‐4‐カルボキサミド#LC‐6の合成
Figure 2021512209
3,3’,4’−トリフルオロ−[1,1’−ビフェニル]−4−カルボン酸:(3,4−ジフルオロフェニル)ボロン酸(7.64g、40.0mmol、4−ブロモ−2−フルオロ安息香酸(4.38g、20.0mmol)、Pd(PPhCl(5.61g、0.8mmol)およびDMF(50mL)の混合物を撹拌し、アルゴンと共に室温で15分間泡立たせた。HO(5.0mL)中のKCO(5.52g、40.0mmol)の混合物を上記混合物に加えた。得られた混合物をアルゴンで15分間バブリングし、次いで100Cで3時間撹拌した。室温に冷却した後、混合物を水に注ぎ、3N HCl水溶液で酸性化し、次いで酢酸エチルで希釈した。混合物をセライトに通した。有機層を分離し、水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、減圧下で濃縮乾固した。残渣をヘキサン:酢酸エチル(9:1)を用いるシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製して、3,3’,4’‐トリフルオロ‐[1,1’‐ビフェニル]‐4‐カルボン酸の灰色固体3.17gを得た。収率=63%。
Figure 2021512209
3,3’,4’−トリフルオロ−[1,1’−ビフェニル]−4−カルボニルクロリド:3,3’,4’−トリフルオロ−[1,1’−ビフェニル]−4−カルボン酸(2.52g、10.0mmol)の混合物に、DCM(100.0mL)中のDMF3滴および塩化オキサリル(1.13mL、1.3mmol)を室温で滴下した。得られた混合物をCO放出が停止するまでRTで3時間撹拌した。混合物を濃縮乾固して、2.598gの3,3’,4’‐トリフルオロ‐[1,1’‐ビフェニル]‐4‐カルボニルクロリドの灰色固体を得た。収率=96%。
Figure 2021512209
3,3’,4’−トリフルオロ−N−(5−ペンチルチアゾール−2−イル)−[1,1’−ビフェニル]−4−カルボキサミド(LC−6):5−ペンチルチアゾール−2−アミン(0.25g、1.46mmol)とトリエチルアミン(296.5mg、2.93mmol)のDCM無水物(3mL)溶液混合物を、3,3’,4’−トリフルオロ−[1,1’−ビフェニル]−4−カルボニルクロリド(0.595g、2.2mmol)の溶液混合物に窒素雰囲気下で0℃しながら滴下した。混合物を室温で3時間放置した。混合物を氷水に注ぎ、酢酸エチルで抽出した。有機層を分離し、水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過し、減圧下で濃縮乾固した。残渣をトルエン(10mL)に溶解し、白色固体生成物を沈殿させ、濾過によって回収した。固体をDCMに溶解し、短いシリカゲルカラムに通した。メタノールからの再結晶後、3,3’,4’‐トリフルオロ‐[1,1’‐ビフェニル]‐4‐カルボン酸の無色針状結晶350mgを得た。歩留り=58.9%。1 NMR(400MHz,CDH) 3 Cl ppm 9.83(s,1H),8.3(t,J= 8.2Hz,1H),7.54-7.28(m,5H),7.19(s,1H),2.81(t,J= 7.49Hz,2H),1.75-1.68(m,2H),1.40-1.35(m,4H),1.31.27(m,6H),0.93(t,J= 7.02Hz,3H)。
実施例1.7:
液晶、3,3’,4’‐トリフルオロ‐N‐(2‐ヘプチルチアゾール‐5‐イル)‐[1,1’‐ビフェニル]‐4‐カルボキサミド#LC‐7の合成
Figure 2021512209
メチルオクタノイルグリシネート:塩化メチレン(400mL)中の塩酸グリシン(10.0g、79.64mmol)の懸濁液を窒素雰囲気下で0℃に冷却し、トリメチルアミン(44.4mL、318.6mmol)および塩化オクタノイル(14.95mL、87.6mmol)で処理し、混合物を室温で2.5時間撹拌した。反応物を飽和重炭酸ナトリウム水溶液(500mL)、水(500mL)およびブラインで洗浄した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過し、真空下で濃縮して、表題化合物を得た。25%酢酸エチル/塩化メチレンを用いるシリカゲルフラッシュクロマトグラフィーによる精製により、標題化合物を無色油状物(10.506g、48.8mmol)として得た;収率は61%であった。
Figure 2021512209
オクタニルチルグリシン酸メチル:無水THF(500mL)中のオクタノグリシン酸メチル(10.467g、48.62mmol)溶液をラウェソン試薬(13.38g、32.09mmol)で処理した後、窒素雰囲気下で30分間還流加熱した。反応物を0℃に冷却し、飽和重炭酸ナトリウム水溶液(400mL)をゆっくり滴下した。混合物を室温で15分間撹拌し、次いで酢酸エチル(1000mL)で抽出し、有機抽出物を飽和重炭酸ナトリウム水溶液(500mL)、水(2×250mL)、およびブラインで洗浄した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過し、真空下で濃縮して、表題化合物を得た。1%酢酸エチル/塩化メチレンを用いるシリカゲルフラッシュクロマトグラフィーによる精製により、標題化合物を無色油状物(10.429g、45.08mmol)として得た;収率は93%であった。
Figure 2021512209
2‐オクタンチオアミドアセトアミド:メチルオクタンチオイルグリシネート(2.85g、12.32mmol)をNH7N/MeOH(50mL)と混合し、反応物を栓付きフラスコ中で室温で17時間撹拌した。溶媒を真空下で濃縮し、標題化合物を得、固体を50%酢酸エチル/ヘキサンを用いるシリカゲルフラッシュクロマトグラフィーによって精製して、標題化合物を白色固体(2.00g、9.24mmol)として得た;収率は75%であった。LCMS M+H 217. 1 H NMR (400 MHz)(CDCl3) δ ppm 8.01 (bs, 1H), 5.8 (bs, 1H), 5.6 (bs, 1H), 4.33(d, J=4.4 Hz, 2H), 2.71(t, J= 7.72 Hz, 2H), 1.82-1.74 (m, 2H), 1.35-1.27 (m, 8H), 0.87(t, J= 6.84 Hz, 3 H).。
Figure 2021512209
2‐ヘプチルチアゾール‐5‐アミン:無水酢酸エチル(120mL)中の2‐オクタンチオアミドアセトアミド(5.332g、24.65mmol)の溶液を、窒素雰囲気下で三臭化リン(1.89mL、19.72mmol)で処理し、室温で20分間撹拌した。追加の三臭化リン(0.50mL)を加え、5分間撹拌した。反応混合物を酢酸エチル(500mL)で希釈し、飽和重炭酸ナトリウム水溶液(25mL)で洗浄した。水性洗浄液を酢酸エチル(2×500mL)で抽出し、有機抽出液を合わせ、ブラインで洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過し、真空下で濃縮して、表題化合物を得た。3%メタノール/塩化メチレンを用いるシリカゲルフラッシュクロマトグラフィーによる精製により、表題生成物(2.243g、12.3mmol)を得た;収率は50%であった。LCMS M+H= 190.
Figure 2021512209
4−ブロモ−2−フルオロ−N−(2−ヘプチルチアゾール−5−イル)ベンズアミド:窒素雰囲気の保護下で、無水DCM(10mL)中の4−ブロモ−2−フルオロベンゾイルクロリド(Combiブロック)(1.73g、7.31mmol)の混合物を、2−ヘプチルチアゾール−5−アミン(1.45g、7.31mmol)およびピリジン(2.35mL、29.24mmol)の無水DCM(25mL)中の混合物に0℃で加えた。混合物を室温で3時間撹拌し、次いで氷および水に注ぎ、DCM(100mL)で希釈し、有機層を飽和NaHCO水溶液で洗浄し、次いで無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過し、真空下で濃縮して、表題化合物を得た。10%酢酸エチル/塩化メチレンを用いたシリカゲルフラッシュクロマトグラフィーによる精製により、標題化合物を淡褐色固体(700mg)として得た;65%の収率。LCMS M+H=420。
Figure 2021512209
3,3’,4’‐トリフルオロ‐N‐(2‐ヘプチルチアゾール‐5‐イル)‐[1,1’‐ビフェニル]‐4‐カルボキサミド(LC‐7):窒素保護下、4‐ブロモ‐2‐フルオロ‐N‐(2‐ヘプチルチアゾール‐5‐イル)ベンズアミド(0.4g,1.00mmol)、Pd(PPhCl(14mg,0.02mmol)、KCO(276mg,2.00mmol)、3,4ジフルオロフェニルボロン酸(189.5mg,1.2mmol)、ジオキサン(25mL)、およびHO(5mL)の混液を90℃で16時間撹拌した。混合物を室温に冷却し、次いで水に注いだ。有機層を酢酸エチル(150mL)中に抽出し、水(2×35mL)で2回洗浄した。有機層を分離し、濃縮乾固した。粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し;溶離にDCM/酢酸エチルを使用して、300mgの明褐色固体生成物を得た。収率74%。LCMS M+H =433。1 H NMR (400 MHz)(DMSO)δ ppm 11.69 (s, 1H), 7.99-7.94 (m, 1H), 7.82-7.78 (m,2H), 7.72(dd, J= 8.2 Hz, 1.52 Hz, 1H), 7.70-7.68 (m, 1H), 7.617.54 (m, 1H), 7.50(s, 1H), 2.88(t, J= 7.4 Hz, 2H), 1.73-1.66 (m, 2H), 1.32-1.25 (m, 8H), 0.86(t, J= 6.86 Hz, 3 H).。
実施例1.8:
液晶、5‐ペンチル‐2‐(((3,3’,4’‐トリフルオロ‐[1,1’‐ビフェニル]‐4‐イル)オキシ)チアゾール)#LC‐8の合成
Figure 2021512209
2‐ブロモ‐5‐ペンチルチアゾール:60mLのアセトニトリル中の5‐ペンチルチアゾール‐2‐アミン(5g、29.36mmol)の懸濁液に、CuBr(7.85g、35.21mmol)、続いてt‐亜硝酸ブチル(4.64mL、35.21mmol)を、磁気棒で攪拌しながら0℃で添加した。減圧濃縮し、酢酸エチル(200mL)、続いて0.5M塩酸水溶液(30mL)を加え、有機層を分離し、ブラインで洗浄し、MgSOで乾燥し、蒸発させた。粗生成物を、ヘキサン:酢酸エチル(9:1)で溶出するシリカゲルカラムクロマトグラフィーによって精製して、5.7gの淡褐色固体生成物を得た。収率82%。
Figure 2021512209
5‐ペンチル‐2‐(((3,3’,4’‐トリフルオロ‐[1,1’‐ビフェニル]‐4)オキシ)チアゾール)(LC‐8):窒素雰囲気下、2‐ブロモ‐5‐ペンチルチアゾール(0.468g,2.0mmol)、3,3’,4’‐トリフルオロ‐[1,1’‐ビフェニル]‐4‐オール(0.448g,2.0mmol)、KCO(0.552g,4mmol)の無水DMF(20ml)混液を150℃で16時間撹拌した。室温に冷却した後、混合物をHOに注ぎ、次いで酢酸エチルに抽出した。有機層を分離し、MgSOで乾燥し、そして濃縮した。粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した;ヘキサン:酢酸エチル(95:5)を溶出に使用した。生成物をエタノールから再結晶して、0.174gの灰白色固体の所望の生成物を得た。収率10%。LCMS [M+1]378. 1 H NMR (400 MHz)(CDCl3) δ ppm 7.45(t, J= 8.12 Hz, 1H), 7.39-7.24 (m, 5H), 7.22 (s, 1H), 2.71(t, J= 7.57 Hz, 2H), 1.67-1.66 (m, 2H), 1.39-1.34 (m, 4H), 0.90(t, J= 6.4 Hz, 3 H).。
実施例1.9:
液晶、1−(5−ペンチルチアゾール−2−イル)−3−(3,3’,4’−トリフルオロ−[1,1’−ビフェニル]−4−イル)尿素#LC−9の合成
Figure 2021512209
(3,3’,4’−トリフルオロ−[1,1’−ビフェニル]−4)カルバミン塩化物:3,3’,4’−トリフルオロ−[1,1’−ビフェニル]−4−アミン(0.937g、4.2mmol)および乾燥ピリジン(0.686mL、8.4mmol)の無水塩化メチレン(10.0mL)溶液を、トリホスゲン(5.04g、16.6mmol)の無水塩化メチレン(10.0mL)溶液に窒素雰囲気下−5℃で滴下した。反応混合物を‐5℃で30分間保持し、30分間かけて室温に温めた。次いで、塩化メチレン(25mL)で連続的に希釈し、1N塩化水素水溶液(1.0mL)でクエンチし、水(10mL)で希釈し、デカントした。水層を塩化メチレン(3×30mL)で抽出した。合わせた有機抽出物を1N塩化水素水溶液(20mL)、ブライン(20mL)で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾過し、減圧下で濃縮乾固した。ピンク色の固体(3,3’,4’‐トリフルオロ‐[1,1’‐ビフェニル]‐4‐イル)カルバミン酸塩化物(0.5g、収率=83%)を精製せずに次の工程に使用し、窒素雰囲気下‐20℃で保存した。
Figure 2021512209
1−(5−ペンチルチアゾール−2−イル)−3−(3,3’,4’−トリフルオロ−[1,1’−ビフェニル]−4−イル)尿素(LC−9):5−ペンチルチアゾール−2−アミン(170mg、1mmol)および乾燥ピリジン(0.163mL、2mmol)の無水塩化メチレン(10.0mL)溶液を、(3,3’,4’−トリフルオロ−[1,1’−ビフェニル]−4−イル)カルバミン酸塩(342mg、1.2mmol)の無水塩化メチレン(10.0mL)溶液に窒素雰囲気下−5℃で滴下した。反応混合物を‐5℃で30分間保持し、30分間かけて室温に温めた。次いで、塩化メチレン(25mL)で連続的に希釈し、1N塩化水素水溶液(1.0mL)でクエンチし、水(10mL)で希釈し、デカントした。水層を塩化メチレン(3×30mL)で抽出した。合わせた有機抽出物を1N塩化水素水溶液(20mL)、ブライン(20mL)で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾過し、減圧下で濃縮乾固した。ピンク色の固体1−(5−ペンチルチアゾール−2−イル)−3−(3,3’,4’−トリフルオロ−[1,1’−ビフェニル]−4−イル)尿素をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、0.183gの無色固体を得た(収率43%)。LCMS [M+1]420. 1 H NMR (400 MHz)(CDCl3) δ ppm 10.64 (s, 1H), 9.07 (s, 1H), 8.22(t, J= 8.58 Hz, 1H), 7.86-7.80 (m, 1H), 7.71(d, J= 2.1 Hz, 1H), 7.68-7.17 (m, 3H) 7.09 (s, 1H), 2.6(t, J= 8.43 Hz, 2H), 1.62-1.55 (m, 2H), 1.34-1.25 (m, 4H), 0.87(t, J= 6.94 Hz, 3 H).。
実施例1.10:
液晶、1−(2−ブチルチアゾリル)−3−(3,3’,4’−トリフルオロ−[1,1’−ビオフェニル]4yl)尿素#LC−10の合成
Figure 2021512209
メチルペンタノイルグリシネート:塩化メチレン(400mL)中の塩酸グリシン(10.0g、79.64mmol)の懸濁液を窒素雰囲気下で0℃に冷却し、トリエチルアミン(44.4mL、318.6mmol)および塩化ペンタノイル(10.56mL、87.6mmol)で処理し、混合物を室温で2.5時間撹拌した。反応物を飽和重炭酸ナトリウム水溶液(500mL)、水(500mL)およびブラインで洗浄した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過し、真空下で濃縮して、表題化合物を得た。25%酢酸エチル/塩化メチレンを用いるシリカゲルフラッシュクロマトグラフィーによる精製により、標題化合物を無色油状物として得た(8.452g、48.8mmol、61%)。LCMS M+H 174.
Figure 2021512209
メチルペンタンエチオイルグリシネート:無水THF(500mL)中のメチルペンタンノイルグリシネート(8.421g、48.62mmol)の溶液をLawesson試薬(13.38g、32.09mmol)で処理し、次いで窒素雰囲気下で30分間加熱還流した。反応物を0℃に冷却し、飽和重炭酸ナトリウム水溶液(400mL)をゆっくり滴下した。混合物を室温で15分間撹拌し、次いで酢酸エチル(1000mL)で抽出し、有機抽出物を飽和重炭酸ナトリウム水溶液(500mL)、水(2×250mL)、およびブラインで洗浄した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過し、真空下で濃縮して、表題化合物を得た。1%酢酸エチル/塩化メチレンを用いるシリカゲルフラッシュクロマトグラフィーによる精製により、標題化合物を無色油状物として得た(8.532g、45.08mmol、93%)。LCMS M+H= 190.
Figure 2021512209
2‐ペンタンチオアンミドアセトアミド:メチルペンタンエチオイルグリシネート(8.509g、44.96mmol)をNH7N/MeOH(300mL)と混合し、反応物を栓付きフラスコ中で室温で17時間撹拌した。溶媒を真空下で濃縮し、標題化合物を得、固体を10%メタノール/塩化メチレンを用いるシリカゲルフラッシュクロマトグラフィーによって精製して、標題化合物を白色固体として得た(5.436g、31.2mmol、69%)。LCMS M+H =175.
Figure 2021512209
2‐ブチルチアゾール‐5‐アミン:無水酢酸エチル(120mL)中の2‐ペンタネチオアミドアセトアミド(4.295、24.65mmol)の溶液を、窒素雰囲気下で三臭化リン(1.89mL、19.72mmol)で処理し、室温で20分間撹拌した。追加の三臭化リン(0.50mL)を加え、5分間撹拌した。反応混合物を酢酸エチル(500mL)で希釈し、飽和重炭酸ナトリウム水溶液(25mL)で洗浄した。水性洗浄液を酢酸エチル(2×500mL)で抽出し、有機抽出液を合わせ、ブラインで洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過し、真空下で濃縮して、表題化合物を得た。3%メタノール/塩化メチレンを用いるシリカゲルフラッシュクロマトグラフィーによる精製により、表題生成物(1.921g、12.3mmol、50%)を得た。LCMS M+H=157.
Figure 2021512209
1−(2−ブチルチアゾール−5−イル)−3−(2−フルオロ−4−ヨードフェニル)尿素:2−ブチルチアゾール−5−アミン(0.4g、2.56mmol)の無水DCM(5mL)溶液に、2−フルオロ−4−ヨード−1−イソシアナトベンゼン(Aldrich)(0.79g、2.816mmol)を0℃で加えた。混合物を室温で3時間撹拌し、次いでDCM(100mL)で希釈し、1N HCl水溶液(5mL)、水(2×25mL)、およびブラインで洗浄した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過し、真空下で濃縮して、表題化合物を得た。アセテートエチレン/塩化エチレン10%のシリカゲルフラッシュクロマトグラフィーによる浄化は標記化合物を淡褐色固形(700mg)とし、歩留が65%であった。LCMS M+H=420。
Figure 2021512209
1‐(2‐ブチルチアゾール‐5‐イル)‐3‐(3,3’,4’‐トリフルオロ‐[1,1’‐ビフェニル]‐4‐イル)尿素(LC‐10):窒素保護下、1‐(2‐ブチルチアゾール‐5‐イル)‐3‐(2‐フルオロ‐4‐ヨードフェニル)尿素(0.7g,1.67mmol)、Pd(PPhCl(25mg,0.034mmol)、KCO(0.461g,3.34mmol)、3,4ジフルオロフェニルボロン酸(316mg,2.004mmol)、ジオキサン(25mL)、およびHO(5mL)の混液を86℃で16時間撹拌した。混合物を室温に冷却し、次いで水に注いだ。有機層を酢酸エチル(150mL)中に抽出し、水(2×35mL)で2回洗浄した。有機層を分離し、濃縮乾固した。粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、溶離にDCM/酢酸エチルを用いて260mgの明褐色固体生成物を得た。収率38%。LCMS m+H =406。 1 NMR(400MHz)(DMSO)δ9.9ppm(s,1H),8.76(d,1.84Hz,1H),8.15(t, d= 8.56Hz,1H),7.83-7.77(m,1H),7.65(dd, J=1.9Hz,12.8Hz,1H),7.57-7.46(m,3H),7.26(s,1H),2.84(t, J= 7.52Hz,2H),1.7-1.62(m,2H),1.4-1.。
実施例1.11:
液晶、5‐ペンチル‐2‐(3,3’,4’‐トリフルオロ‐[1,1’‐ビフェニル]‐4‐イル)チアゾールの合成#LC−11
Figure 2021512209
2−ブロモ−5−ペンチルチアゾール:アセトニトリル60mL中の5−ペンチルチアゾール−2−アミン(5g、29.36mmol)の懸濁液に、亜硝酸t−ブチル(4.64mL、35.21mmol)を0℃で磁性棒でかき混ぜながら、CuBr(7.85g、35.21mmol)を加えた。減圧濃縮し、酢酸エチル(200mL)を加えた後、0.5M塩酸水溶液(30mL)を加え、有機層を分離し、ブラインで洗浄し、MgSOで乾燥し、蒸発させた。粗生成物を、ヘキサン:酢酸エチル(9:1)で溶出するシリカゲルカラムクロマトグラフィーによって精製して、5.7gの淡褐色固体生成物を得た。収率82%。
Figure 2021512209
2−(4−ブロモ−2−フルオロフェニル)−5−ペンチルチアゾール:(4−ブロモ−2−フルオロフェニル)ボロン酸(544.6mg、2.488mmol;Aldrich)、2−ブロモ−5−ペンチルチアゾール(310mg、1.32mmol)、Pd(PPhCl(76.2mg、0.66mmol;Aldrich)およびDMF(3.0ml;Aldrich)の混合物を撹拌し、アルゴン(Airgas)と共に室温で15分間バブリングした。次に、脱イオン水(1ml;ミリポア)中のKCO(364.8mg、2.64ミリモル;アルドリッチ)の混合物を混合物に加えた。得られた混合物をアルゴン(Airgas)でさらに15分間バブリングし、次いで85℃で2時間撹拌した。室温に冷却した後、混合物をDI水(30mL、Millipore)で希釈し、酢酸エチル(30mL;Aldrich)中に抽出した。次いで、有機層を分離し、MgSO(無水、アルドリッチ)で乾燥し、濾過し、減圧濃縮乾固した。ヘキサン:酢酸エチル(95:5)(Aldrich)で溶出するシリカゲル(Aldrich)でのカラムクロマトグラフィーによる精製により、無色の固体(290mg;収率67%)を得た。
Figure 2021512209
5−ペンチル−2−(3,3’,4’−トリフルオロ−[1,1’−ビフェニル]−4−イル)チアゾール(LC−11):(3,4−ジフルオロフェニル)ボロン酸(322mg、2.039mmol;Aldrich)、2−(4−ブロモ−2−フルオロフェニル)−5−ペンチルチアゾール(210mg、0.639mmol)、Pd(PPhCl(36.92mg、0.031mmol;Aldrich)およびDMF(3.0ml;Aldrich)の混合物を撹拌し、室温で15分間アルゴン(Airgas)と共に泡立たせた。次に、この混合物に、脱イオン水(1ml;ミリポア)中のKCO(176.9mg、1.28ミリモル;アルドリッチ)の混合物を添加した。次いで、得られた混合物をアルゴン(Airgas)で15分間バブリングし、次いで95℃で4時間撹拌した。混合物を室温に冷却した後、混合物をDI水(30mL;Millipore)で希釈し、酢酸エチル(30mL;Aldrich)中に抽出した。次いで、得られた有機層を分離し、MgSO(無水;アルドリッチ)で乾燥させ、濾過し、減圧濃縮乾固した。ヘキサン:酢酸エチル(95:5)(Aldrich)で溶出するシリカゲル(Aldrich)でのカラムクロマトグラフィーによる精製により、無色の固体を得た。LC‐11(170mg;収率73%)。1 H NMR(400 MHz)(CDCl3) δ 8.31(t, J=8.02,1H), 7.63 (s, 1H), 7.43(dd, J= 8.66 Hz, 1.74 Hz,1H), 7.39-7.34 (m, 1H), 7.31(dd, J= 12.2 Hz, 1.74, 1.74Hz,1H), 7.38-7.34 (m, 1H), 7.28-7.23 (m, 1H), 2.91(t, J= 7.52 Hz, 2H), 1.79-1.71 (m, 2H), 1.64-1.27 (m, 4H), 0.92(t, J= 4.89 Hz, 3 H).。
実施例1.12:
液晶、1−(5−ヘキシルチオフェン−2−イル)−3−(3,3’,4’−トリフルオロ−[1,1’−ビフェニル]−4−イル)尿素の合成#LC−12
Figure 2021512209
3,3’,4’−トリフルオロ−[1,1’−ビフェニル]−4−アミン:窒素保護下、4−ブロモ−2−フルオロアニリン(Combi Block)(19.02g、100mmol)、(3,4−ジフルオロフェニル)ボロン酸(Combi Block)(15.791g、100mmol)、Pd(PPh(Aldrich)(6g、4.92mmol)、n−BuOH(50mL)およびトルエン(300mL)の混合物を撹拌し、室温で15分間アルゴンと共に泡立たせた。HO(300mL)中の炭酸カリウム(27.642g、200mmol)の混合物を上記混合物に添加した。得られた混合物を、窒素雰囲気下、120℃で16時間撹拌した。室温に冷却した後、混合物を酢酸エチル(500mL)で希釈した。有機層を分離し、MgSOで乾燥し、濃縮乾固した。粗生成物をシリカゲルフラッシュクロマトグラフィーにより精製し、10%酢酸エチル/ヘキサンで溶出して、標題化合物を淡褐色固体(10g、44.8mmol)として得た(収率44%、LCMS M+H = 224)。
Figure 2021512209
5−ヘキシルチオフェン−2−カルボン酸:ジエチルエーテル(400ml)に2−ヘキシルチオフェン(コンビブロック)(10.0g、59.41mmol)を混合したものに、窒素雰囲気下、室温、n−BuLiのジエチルエーテル(アルドリッチ)(26.14ml、63.35mmol)中2.5M溶液を加え、得られた混合物を室温、還流加熱より30分間撹はんし、1時間還流加熱した。反応物を室温に冷却し、1時間撹拌した。混合物をジエチルエーテル(365mL)中のドライアイス(145g)に迅速に注ぎ、スラリー混合物を2時間撹拌した。水(100mL)を加え;有機層を分離し、5% NaOH水溶液で洗浄した。水層を合わせ、濃HClで酸性化した。白結晶体をろ過で採取し、水を乾燥して真空オーブンで洗浄し、無色固体(10.0g,47.1mmol)とした標記化合物を得た。収量は79%であった。LCMS M+H= 213。
Figure 2021512209
2‐ヘキシル‐5‐イソシアナトチオフェン:ジフェニルホスホリルアジド(Aldrich)(2.4mL、11.0mmol)を、5‐ヘキシルチオフェン‐2‐カルボン酸(2.21g、10.41mmol)の無水トルエン(20.0mL)溶液混合物、続いてEtN(6mL、42.98mmol)に室温で窒素雰囲気下で加え、得られた混合物を室温で1時間撹拌し、次いで90℃でさらに1時間撹拌した。混合物を室温に冷却し、油状沈殿物をデカンテーションによって分離した。溶液層を減圧下で濃縮し、残渣を短シリカゲルカラムで精製し、10%酢酸エチル/ヘキサンで溶出して、表題化合物を油製品(1.26g、6.019mmol)として得た(収率58%、LCMS M+H= 210)。
Figure 2021512209
1−(5−ヘキシルチオフェン−2−イル)−3−(3,3’,4’−トリフルオロ−[1,1’−ビフェニル]−4−イル)尿素(LC−12):トルエン(5.0mL)中の2−ヘキシル−5−イソシアナトチオフェン(0.419g、2.00mmol)、3,3’,4’−トリフルオロ−[1,1’−ビフェニル]−4−アミン(0.468g、2.1mmol)、EtN(1mL、7.1mmol)の撹拌混合物を90℃で5時間撹拌した。室温まで冷ました後、酢酸エチル(150ml)で希釈し、水、クエン酸水溶液、ブラインで洗浄し、MgSOで乾燥し、濃厚にした。粗生成物を、10%酢酸エチル/ヘキサンを用いたシリカゲルフラッシュクロマトグラフィーにより精製し、次いでヘキサンから再結晶して、標題化合物を灰白色固体(205mg、0.47ミリモル)として得た;収率は23.5%であった。LCMS M+H= 434.
実施例1.13:
液晶、3,3’,4’−トリフルオロ−N−(5−ペンチルチオフェン−2−イル)−[1,1’−ビフェニル]−4−カルボキサミド#LC−13の合成
Figure 2021512209
3,3’,4’−トリフルオロ−[1,1’−ビフェニル]−4−カルボン酸:窒素保護下、4−ブロモ−2−フルオロ安息香酸(Combi Block)(21.901g、100mmol)、(3,4−ジフルオロフェニル)ボロン酸(Combi Block)(15.791g、100mmol)、Pd(PPh(Aldrich)(6g、4.92mmol)およびトルエン(300ml)の混合物を撹拌し、室温で15分間アルゴンと共に泡立たせた。HO(300mL)中の炭酸カリウム(27.642g、200mmol)の混合物を上記混合物に添加した。得られた混合物を、窒素雰囲気下、120℃で16時間撹拌した。室温に冷却した後、白色固体を濾別した。水層を分離した。有機層を3N NaOH水溶液で洗浄した。水層を合わせ、6N HCl水溶液で酸性化した。生成物を沈殿させ、吸引濾過により収集し、水(300mL)で洗浄した;オフホワイトの固体生成物を風乾して、11.31gのオフホワイトの固体生成物を得た。収率45%。LCMS M+H =253。
Figure 2021512209
5−ペンチオフェン−2−カルボキシル酸:2−ペンチルフェーン(コンビブロック)(10.0g、64.82mmol)を、窒素大気下の常温でダイエティホルエー(アルドリッチ)(28.25ml、70.64mmol)にダイエティカルエーテル(400ml)に2.5M液を添加し、1時間加温するよりも30分間常温で混合した。反応物を室温に冷却し、1時間撹拌した。混合物をジエチルエーテル(365mL)中のドライアイス(145g)に迅速に注ぎ、スラリー混合物を2時間撹拌した。水(100mL)を加え;有機層を分離し、5% NaOH水溶液で洗浄した。水層を合わせ、濃HClで酸性化した。白色沈殿を濾取し、水で洗浄し、次いで真空オーブン中で乾燥させて、標題化合物を無色固体(10.0g、50.43ミリモル)として得た;収率は77%であった。LCMS M+H= 199.
Figure 2021512209
t−ブチル(5−ペンチルチオフェン−2−イル)カルバメート:ジフェニルホスホリルアジド(DPPA、Aldrich)(11.00mL、50.43mmol)を、5−ペンチルチオフェン−2−カルボン酸(10.0g、50.43mmol)の無水t−BuOH(200.0mL)混液に、OBN(7.04mL、50.43mmol)を室温、窒素気下で添加し、得られた混合物を90℃で16時間攪拌した。残渣を酢酸エチル(350ml)に溶解し、飽和NaHCO水溶液、クエン酸水溶液、ブラインで洗浄し、MgSOで乾燥した。溶媒を減圧下で除去し、残渣をヘキサンで洗浄した。褐色固体物質を濾過により除去し、濾液を減圧下で濃縮した。粗生成物をシリカゲルフラッシュクロマトグラフィーにより精製し、10%酢酸エチル/ヘキサンで溶出し、標題化合物をオフホワイトの固体(6.24g、23.19mmol)として得た(収率46%、LCMS M+H= 270)。
Figure 2021512209
5‐ペンチルチオフェン‐2‐アミン塩酸塩:ジエチルエーテル(Aldrich)(10mL、20.0mmol)中の2M HClの溶液を、ジオキサン(10mL)中のtert‐ブチル(5‐ペンチルチオフェン‐2‐イル)カルバメート(1.346g、5.00mmol)の混合物に添加した。混合物を室温で16時間撹拌した。溶媒を減圧下で蒸発乾固させ、残渣をジエチルエーテル(50mL)で洗浄した。生成物を真空下で乾燥させて、標題化合物を淡褐色固体(1.00g、4.86mmol)として得た;収率は97.2%であった。LCMS M+H= 170.
Figure 2021512209
3、3’、4’‐トリフルオロ‐N‐(5‐ペンチオフェン‐2‐イル)‐[1、1’‐ビフェニル]‐4‐カルボキサミド(LC‐13):DMF(5.0ml)中の3、3’、4’‐トリフルオロ‐[1、1’‐ビフェニル]‐4‐カルボン酸(0.675g、2.677mmol)の混合物に、窒素雰囲気下、室温でDIEA(1.856ml,10.71mmol)により続いてHATU(Aldrich)(1.018g,2.677mmol)を添加した。混合物を室温で30分間撹拌した後、DMF(5mL)中の5‐ペンチルチオフェン‐2‐アミン塩酸塩の混合物を添加した。得られた混合物を窒素雰囲気下、室温で16時間撹拌した。酢酸エチルで希釈し、水、クエン酸水溶液、ブラインで洗浄し、MgSOで乾燥し、濃厚化した。粗生成物を、10%酢酸エチル/ヘキサンを用いたシリカゲルフラッシュクロマトグラフィーにより精製し、次いでヘキサンから再結晶して、標題化合物を灰白色固体(286mg)として得た;収率は26%であった。LCMS M+H= 404. 1 H NMR (400 MHz)(DMSO-d6) δ ppm 11.46 (s, 1H), 7.95(dd, J= 9.8 Hz, 3.8 Hz, 1H), 7.78-7.67 (m, 4H), 7.6177.54 (m, 1H), 6.65(d, J=3.5 Hz, 1H), 6.59(d, J= 3.3 Hz, 1H), 2.71(t, J= 7.44 Hz, 2H), 1.69-1.58 (m, 2H), 1.32-1.31 (m, 4H), 0.92(t, J= 6.4 Hz, 3 H).。
比較例2.1:
比較液晶#1(CLC−1)の合成
Figure 2021512209
2‐ブロモ‐5‐ペンチルチオフェン:2‐ペンチルチオフェン(Aldrich)(5g、32.41mmol)の無水DMF(60mL)溶液混合物に、室温で、NBS(Aldrich)(5.77g、32.4mmol)をゆっくり加えた。得られた混合物を室温で1.5時間撹拌した。水(240mL)、続いて酢酸エチル(300mL)を加えた。有機層を分離し、濃縮し、乾燥し、MgSOし、濃縮して、7.5gを得た(収率99%、LCMS M+H=235)。
Figure 2021512209
4−(5−ペンチルチオフェン−2−イル)ベンゾニトリル:窒素保護下、炭酸カリウム(1.77g、12.8mmol)のHO(5mL)溶液混合物を、2−ブロモ−5−ペンチルチオフェン(1.51g、6.42mmol)、Pd(PPhCl(Aldrich)(0.379g、0.32mmol)、および(4−シアノフェニル)ボロン酸(Combi Block)(1.03g、7.06mmol)のDMF(20mL)混合物に室温で加えた。得られた混合物を85℃で16時間撹拌した。室温に冷ました後、酢酸エチル(50ml)で希釈し、水層を分離し、有機層をブラインで洗浄し、MgSOで乾燥し、濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、0.718gの無色固体生成物を得た。収率43%。LCMS M+H=256. 1 H NMR (500 MHz)(CDCl3) δ ppm 7.63-7.6 (m, 4H), 7.24(d, J=3.5 Hz, 1H), 6.79(d, J=4Hz, 1H), 2.83(t, J= 7.75 Hz, 2H), 1.72-1.68 (m, 2H), 1.39-1.34 (m, 4H), 0.91(t, J= 7 Hz, 3 H).。
例3.1
組成偏光観測
合成された組成物は、交差偏光照明条件下で光学顕微鏡で検査して、それらの液晶挙動を特徴付け、組成物の複屈折、または異方性液晶分子の高屈折率と低屈折率との間の差を研究することができる。
セットアップのために、顕微鏡(BX−53F;オリンパス、日本、東京)を、調整可能な100ワットのハロゲン光アタッチメント(U−LH100HG、オリンパス)から全ての光路内の偏光子フィルター(BX45−PO、オリンパス)から90度回転させて、偏光顕微鏡のセットアップを行うことができる。さらに、画像を捕捉するために、顕微鏡は、画像を捕捉するためのコンピュータにさらに接続されるビデオカメラアダプタ(U‐TVO.35XC‐2、オリンパス)を装備することもできる。測定のために、試料は、偏光子と検光子との間のハロゲンランプの光路内に置かれた顕微鏡のステージ上に置くことができる。検光子と偏光子との間の偏光は90度だけ完全に不整合であるため、試料が等方性である場合、例えばガラスのように、光源から放射される光は、第1の偏光子を出る遮断されていない偏光が曲がらず、続いて検光子によって遮断されることになるため、第2の偏光子によってほぼ完全に遮断されることになる。不整合アナライザによる残りの光の遮断は、等方性材料が通過する光の偏光方向を変えることができないためである。しかし、異方性サンプルが両方の偏光子フィルムの間に配置される場合、サンプル材料を通過する偏光はサンプルが複屈折特性を示し、その結果、検光子によって遮断されない光成分、または検出された干渉パターンを生じる場合、偏光を変化させることができる。ガラスは等方性であり、光偏光の影響が最小であるので、液晶組成物は、測定中、2つのガラス基板の間に挟まれ、測定時の干渉は最小である。
顕微鏡セットアップに加えて、加熱ステージ(FP 82 HT,Mettler Toledo,Columbus,OH,USA)および関連するコントローラ(FP 90,Mettler Toledo)を使用して、ガラスに挟まれたサンプルを特定の温度に加熱した後、測定を行い、特定の温度でのサンプルの複屈折特性を測定して、それらの相を温度の関数として決定することができる。
冷却後にネマチック相またはスメクチック相が存在し、サンプルが複屈折を示した場合、それを顕微鏡での変換光成分または光の干渉パターンとして検出した。材料が等方相にある場合、顕微鏡で識別可能な光が検出されないこと、または光の変換がなく、続いて第2の偏光子による遮断がないことによる暗さが観察された。
測定のために、上記のようにして作製した液晶化合物LC‐1をセットアップに入れて、相挙動を測定した。20℃で開始して、混合相をベースラインにするために画像を捕捉した。次いで、第1の加熱サイクルの間、サンプル中の液晶分子を、等方性相変化を示す黒色画像が観察されるまで、10℃/分の速度で加熱し、温度を記録した。次いで、冷却中に、等方性からネマチックおよび/またはスメクチックに戻る試料の転移の結果として干渉カラー画像が観察された場合、相転移温度を再確認し、画像を記録した。次に、第2の加熱サイクルの間、相変化温度を注意深く記録するために、サンプルを5℃/分の加熱速度で加熱した。この手順を他のLC化合物について繰り返し、結果を表1に示す。
Figure 2021512209
実施例4.1:液晶混合物の調製
最適なPDLC機能性のためには、液晶システムが物理的特性の特定の組み合わせを有することが有用である。1つの特に有用な特性は、広いネマチック温度範囲である。スマートウィンドウフィルムの目標ネマチック範囲は‐20℃〜+80℃であった。歴史的に、単一の液晶がこのような広いネマチック範囲を達成することは困難であった。その結果、種々の異なる液晶を使用して、所望のネマチック温度範囲を達成した。このような配合を達成するために、低融点を有する液晶を、高融点、良好な混和性、および溶解性を有する液晶と混合した。本実施形態では、混合化合物が2つまたは3つの6員環状コアに基づく低融点化合物であった。
混合液晶配合物の例を提供する。製剤2(F−2)は、5CB(47.4wt%、青島QY液晶有限公司、青島、中国青島市)、7CB(10.0wt%、青島QY液晶)、8OCB(5.2wt%、青島QY液晶)、5CT(9.3wt%、青島QY液晶)、5CCB(13.9wt%、青島QY液晶)、6CHBT(9.1wt%、アルドリッチ)及びLC−1(5.1wt%)の混合物を明確なサンプルボトルに混ぜ、その後、シェーカー(VWR Advanced Digital Shaker、Model−3500 ADV 120V)にオーバーナイトで液晶コンパウンドを混合したものである。次いで、サンプルボトルをホットプレート上で120℃で加熱して、残りの成分を溶解した。次いで、透明な溶液が現れるまで、1〜2分間、手で穏やかに振盪した。次に、混合物をホットプレート上にさらに2分間保持した。次いで、得られた透明溶液を室温で冷却し、次いで、液晶配合物に典型的な濁った液体外観を有することを確認した。少量(5〜10mg)の製剤‐2を採取して示差走査熱量測定(DSC)(TA Instrument,Model‐Q2000)を測定した。単一相転移ピークを83.9℃で測定した。通常、混合物が均一であれば、成分の個々の融解温度とは異なる単一相転移温度を有するべきである。この単一相転移温度は共晶温度と呼ばれ、単一転移の存在は共晶混合物を確認した。
重量比を表2の重量比にしたがって変化させたことを除いて、同じ方法論を用いて、さらなる製剤混合物F‐1およびF‐3〜F‐10も生成した。
Figure 2021512209
実施例5.1:キャピラリー法を用いたLCベースの調光可能デバイスの作製
実施例5.1では、キャピラリー法を用いて、正の誘電率異方性を有する複素環系液晶化合物に基づく選択的調光デバイスを作製した。キャピラリー法では、均一型液晶試験セル(KSRO‐15/B107M1NSS05,E.H.C Co.,Ltd.,Tokyo,Japan)を用いてデバイスを作製した。試験セルは2つの基板からなり、2つの基板の間に活性整列領域を画定する支持体を有する。ガラス/ITO基板のサイズはシート抵抗約100Ω/sqで20mm×25mmであり、活性アラインメント領域はセルギャップ15μmで約10mm×10mmであった。セルは、ポリアミド配向層(LX‐1400,Hitachi‐Kasei Shoji Co.,Ltd.,Tokyo,Japan)で予めコーティングされた状態で調達され、配向層の塗布は不要であった。また、セルギャップの保存を確実にするためにセルの幾何学的形状が支持体を含んでいたので、液晶混合物を塗布する前に別個のスペーサをセルに挿入する必要がなかった。
最初に、試験セルを150℃で30分間ベーキングした後、液晶混合物を注入して、試験セル内の不純物および蒸気を除去した。次いで、液晶混合物、例えばF‐1を、ポリマー前駆体LC‐242(BASF Corporation,Florham Park,NJ,USA)、キラルドーパント、例えばR‐811(EMD Chemical.Gibbstown,NJ,USA)および光開始剤、IgracureOB651(BASF)と、88wt%、10wt%、1wt%および1wt%の重量比で混合した。次いで、得られた液晶組成物を超音波ホモジナイザーと混合して、溶液を完全に混合した。
次に、ホットプレート上で基板を100℃で5分間加温することによって、液晶注入のために試験セルを前処理した。次に、試験セルの開口部付近にホットコーティング液晶組成物を注入した。次いで、溶液を、それが活性アラインメント領域全体をコーティングするまで、毛管作用によって試験セルに入れた。いくつかの実施形態では、液晶の均一な被覆を確実にするのを助けるために、コーティング配合物を注入した後、試験セルをホットプレート上に置いた。次に、得られたコーティングされた基板をゆっくりと冷却し、室温で3分間保持して、液晶材料と反応性メソゲンとの間の配向を安定化させた。冷却後、結果は、紫外線(UV)照射硬化(UV硬化)の準備ができた層状セルアセンブリであった。
次いで、層状電池組立品をステンレス鋼板上に置いて、UV硬化中に電池が過熱しないように熱シンクを提供した。その後、組立をUV LED(365nm、ランセンエレクトロニクス、ケンプ、TX USA)の下で約50mW/cmインシデントパワーの下で、各側約1.5分間にわたって硬化させ、LC−242を光重合する。UV照射の副産物として集合体の温度を局所的なブルーミングから保つために、集合体を裏返すことにより試料の配向を約1.5分間隔で切り替えた。その結果、密封されていない調光可能なアセンブリが得られた。
UV硬化後、液晶素子を保護するために、縁部を任意にシーラントで密封した。カプセル封入後、アセンブリを80℃のオーブン中で30分間ベーキングすることができ、その結果、密封された調光可能なアセンブリを得ることができる。
次に、調光可能アセンブリは電圧源を横切って電圧が印加されると、液晶組成物を横切って電界が印加されるように、各導電性基板に電圧源と電気的に連通した導電クランプおよびワイヤを取り付けることによって、電圧源と電気的に連通して配置された。
理論によって制限されることを望まないが、電圧源は分散された液晶を回転させるためにデバイスを横切る必要な電場を提供し、その結果、液晶素子の屈折率の不整合が生じると考えられる。結果は、選択的に調光可能なデバイス#1(DD‐1)であった
例5.2:追加のLCベースの調光デバイスの製作
実施例5.2では、重量比および添加剤を表3にしたがって変化させたことを除いて、実施例5.1と同じ方法を用いて、さらなるデバイスを処方することができる。3つ以上の液晶成分を有するデバイスについては成分(例えば、5CB、7CB、8OCB、5CT、5CCB、および6CHBT)は中国、Qingdao、ChengyangのQY Liquid Crystal Co.,Ltd.から入手した。混合物を透明なサンプルボトル中で混合し、シェーカー(VWR Advanced Digital Shaker,Model−3500 ADV 120V)上に置き、一晩振盪して、液晶化合物を十分に混合した。次いで、サンプルボトルをホットプレート上で120℃で加熱して、残りの成分を溶解し、続いて透明な溶液が現れるまで1〜2分間手で穏やかに振盪した。次に、混合物をホットプレート上にさらに2分間保持した。得られた透明溶液を、濁った液体外観を有するまで室温に冷却し、液晶配合物を得た。液晶混合物を表2にしたがって変化させ、使用した追加の化合物は、IgracureOB651(BASF Corporation,Florham Park,NJ,USA)およびR−811(Merck KGaA,Darmstadt,Germany)およびLC−242(BASF)であった。
Figure 2021512209
実施例6.1:光学測定
実施例6.1では、作製した調光可能デバイスの光学特性を、電場が存在する場合と存在しない場合の両方で、それぞれを通過させる光を測定することによって特徴付けた。デバイスはインジウムショットと細いCuワイヤにより二つのITO端で配線した。試料の光透過率データはヘイズメーター(NDH‐7000;日本電北(株)、東京、日本)を用いて測定し、それぞれの試料を装置内に配置した。家庭で作られた自動ヘイズ測定システムが構築され、それによって使用された。ヘイズは、5Vの増分で0〜100Vで測定した。
図5に示すように、デバイスDD‐8(LC‐2を含むF‐8を含む)およびDD‐2(LC‐1を含むF‐2を含む)は、40Vの駆動電圧で、それぞれ76%および70%のオン状態ヘイズを示す。この結果は、対応する制御装置(本開示の新規な液晶化合物(LC‐1〜LC‐13)を全く含まないDD‐1)よりもはるかに高い。
追加の測定は、計画された追加の調光可能装置を特徴付けるために計画される。これらのデバイスは、本明細書で測定され開示されたデバイスと同様に振る舞うことが想定される。
特に指定のない限り、明細書及びクレームにおいて使用される成分の量、分子量、反応条件等の特性を表す全ての数字は「約」という用語によって全ての例で修飾されているものとして理解される。したがって、逆に示されない限り、明細書及び添付のクレームに示される数値パラメータは、得ようとする所望の特性に依存して変化する可能性がある近似値である。最低限でも、特許請求の範囲への均等論の適用を限定する試みとしてではなく、各数値パラメータは、少なくとも、報告された有効数字の数を考慮して、通常の丸め技法を適用することによって解釈されるべきである。
本開示を説明する文脈において(特に、以下の特許請求の範囲の文脈において)使用される用語「a」、「an」、「The」および同様の指示対象は本明細書において別段の指示がない限り、または文脈によって明らかに矛盾しない限り、単数および複数の両方を包含すると解釈されるべきである。本明細書で記載した全ての方法は本明細書に別段の指示がない限り、或いは明らかに文脈に矛盾しない限り、任意の好適な順序で実行され得る。本明細書で提供される任意のおよびすべての例、または例示的な言語(例えば、「そのような」)の使用は単に、本開示をより明確にすることを意図したものであり、任意の請求項の範囲に対する限定を提示するものではない。本明細書中のいかなる言語も、本開示の実施に不可欠な、特許請求されていない要素を示すものと解釈されるべきではない。
本明細書に開示される代替要素または実施形態のグループ化は、限定として解釈されるべきではない。各グループメンバーは個々に、またはグループの他のメンバーまたは本明細書中に見出される他の要素との任意の組み合わせで、言及され、そして特許請求され得る。グループの1つ以上のメンバーは便宜および/または特許性の理由から、グループに含まれてもよく、またはグループから削除されてもよいことが予想される。そのような包含または削除が生じた場合、本明細書は、修正されたグループを含むものとみなされ、したがって、添付の特許請求の範囲で使用されるすべてのマーカッシュグループの書面による説明を満たす。
本明細書では、実施形態を実行するための、発明者に知られている最良の形態を含む、特定の実施形態について説明する。もちろん、これらの説明された実施形態の変形は、前述の説明を読めば当業者には明らかになるのであろう。本発明者は当業者がそのような変形を適切に使用することを期待し、本発明者らは、本開示の実施形態が本明細書に具体的に記載された以外の方法で実施されることを意図する。したがって、特許請求の範囲は適用法によって許可されるように、特許請求の範囲に列挙される主題のすべての修正および均等物を含む。さらに、本明細書で別段の指示がない限り、または文脈によって明らかに矛盾しない限り、すべての可能な変形形態における上述の要素の任意の組合せが企図される。
最後に、本明細書に開示される実施形態は、特許請求の範囲の原理を例示するものであることを理解されたい。採用され得る他の修正は、特許請求の範囲の範囲内である。したがって、限定ではなく例として、本明細書の教示にしたがって代替実施形態を利用することができる。したがって、特許請求の範囲は、正確に図示され説明された実施形態に限定されない。

Claims (24)

  1. 下記一般式で表される第1の液晶性化合物を含む、液晶組成物:
    Figure 2021512209
    式中、Zは、−CH=N−、−N=CH−、−CH−NH−、−NH−CH−、−C(O)O−、−OC(O)−、−C(O)−NH−、−NH−C(O)−、−O−、−NH−C(O)−NH−、または結合である;
    、R、R、R、R、R、RとRは、独立して、H、F、Cl、Br、−CN、−NCSである;
    およびQは、独立して、CH、置換されたC、またはNである;
    Xは、C3−8ヒドロカルビルまたはC2−7ヒドロカルビルオキシである;
    Yは、HまたはFである。
  2. Zは、−CH=N−、−N=CH−、−CH−NH−、−NH−CH−、または結合である、請求項1に記載の液晶組成物。
  3. 前記第1の液晶性化合物は、以下から選択される、請求項2に記載の液晶組成物:
    Figure 2021512209
  4. Zは、−C(O)O−または−OC(O)−である、請求項1に記載の液晶組成物。
  5. 前記第1の液晶化合物は、
    Figure 2021512209
    である、請求項4に記載の液晶組成物。
  6. Zは、−NH−C(O)−または−C(O)−NH−である、請求項1に記載の液晶組成物。
  7. 前記第1の液晶性化合物が、以下から選択される、請求項6に記載の液晶組成物:
    Figure 2021512209
  8. Zは、−NH−C(O)−NH−である、請求項1に記載の液晶組成物。
  9. 前記第1の液晶性化合物は、以下から選択される、請求項8に記載の液晶組成物:
    Figure 2021512209
  10. Zは、−O−である、請求項1に記載の液晶組成物。
  11. 前記第1の液晶化合物は、
    Figure 2021512209
    である、請求項10に記載の液晶組成物。
  12. Zは、結合である、請求項1に記載の液晶組成物。
  13. 前記第1の液晶化合物は、
    Figure 2021512209
    である、請求項12に記載の液晶組成物。
  14. 下記式の第2の液晶化合物をさらに含む、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12または13に記載の組成物を含む液晶混合物:
    Figure 2021512209
    またはそれらの任意の組み合わせ。
  15. 請求項14に記載の液晶混合物とポリマーとを含むポリマー分散液晶(PDLC)組成物。
  16. ポリマーは、ポリマー前駆体、キラルドーパント、および光開始剤を含む混合物の反応生成物である、請求項15に記載のPDLC組成物。
  17. 元素は、以下の重量%を有する、請求項15または16に記載のPDLC組成物:
    液晶混合物の88%;
    ポリマー前駆体は、LC−242であるポリマー前駆体の10%;
    キラルドーパントの1%(ここで、キラルドーパントはR−811である);および
    光開始剤の1%(ここで、光開始剤はIgracure651である)。
  18. 請求項15または16に記載のPDLC組成物を調製する方法であって、以下の工程を含む、方法:
    a)液晶混合物とポリマー前駆体LC−242、キラルドーパント、および光開始剤とを混合する;
    b)得られた組成物を超音波ホモジナイザーで混合する;
    c)得られた混合物をホットプレート上で100℃で5分間加温する。
  19. 第1の配向層と第2の配向層との間に配置された、請求項15、16、または17に記載のPDLC組成物を含む、透明性変化層を含む、液晶素子。
  20. 以下を含む、選択的調光可能な装置:
    第1の導電性基板間に配置された、請求項18に記載の液晶素子;および、
    電圧源;
    前記第1の導電性基板、前記第2の導電性基板、および前記素子は前記電圧源から電圧が印加されると、前記液晶素子を横切って電界が生成されるように、前記電圧源と電気的に連通している。
  21. 電圧が印加されていないときに最大10%のヘイズを有するが、40ボルトの電圧が装置の両端に印加されたときに少なくとも35%のヘイズを有する、請求項20に記載の装置。
  22. 前記デバイスは、電圧が印加されていないときに最大10%のヘイズを有するが、40ボルトの電圧が前記デバイスの両端に印加されたときに少なくとも65%のヘイズを有する、請求項20に記載のデバイス。
  23. 前記基板は、前記デバイスが可撓性シートを形成するように可撓性である、請求項20、21、または22に記載のデバイス。
  24. 取り外し可能なバッキングをさらに含む、請求項20、21、または22に記載のデバイス。
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