JP2023021970A - 化合物、液晶組成物並びにこれを用いた液晶表示素子、センサ、液晶レンズ、光通信機器及びアンテナ - Google Patents

化合物、液晶組成物並びにこれを用いた液晶表示素子、センサ、液晶レンズ、光通信機器及びアンテナ Download PDF

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Abstract

【課題】Tniが高く、Δnが大きく、Vthが低く、Δεrが大きく、tanδisoが小さく、低温での保存性が良好な液晶組成物を提供することができる化合物、該液晶組成物並びにこれを用いた液晶表示素子、センサ、液晶レンズ、光通信機器及びアンテナを提供する。【解決手段】エチニレン基(-C≡C-)とイソチオシアナネート基(-NCS)を有する一般式(i)で表される化合物を含む液晶組成物である。TIFF2023021970000243.tif10100Ri1は水素原子、ハロゲン原子又は炭素原子数1~20のアルキル基など、Ai1~Ai3は1,4-シクロヘキシレン基、1,4-フェニレン基など、Zi1は単結合、炭素原子数1~20のアルキレン基などを表す。【選択図】なし

Description

本発明は、化合物、液晶組成物並びにこれを用いた液晶表示素子、センサ、液晶レンズ、光通信機器及びアンテナに関する。
ディスプレイ用途に多く用いられている液晶の新規用途として、自動車等の移動体と通信衛星との間で、電波の送受信を行う液晶を用いたアンテナが注目されている。従来、衛星通信は、パラボラアンテナを用いているが、自動車等の移動体で用いる場合、随時パラボラアンテナを衛星方向へ向けなければならず、大きな可動部が必要であった。しかし液晶を用いたアンテナは、パネル内部の液晶が動作することにより電波の送受信方向を変える事が出来るため、アンテナ自体を動かす必要が無くアンテナの形状も平面にすることが出来る。また、グローバルな大容量かつ高速通信を実現するため、多数の低軌道衛星による低軌道衛星コンステレーションの検討が進んでいる。地上からでは常に移動しているように見える低軌道衛星を追従するには、電波の送受信方向を容易に変えることができる液晶アンテナは有用である。
一般に、自動車等の自動運転には、高精度3Dマップ情報の大量データダウンロードが必要である。しかし、液晶を用いたアンテナであれば、当該アンテナを自動車に組み込むことにより、通信衛星から大量データダウンロードが、機械的な可動部が無くても可能となる。衛星通信で用いられる周波数帯は、約13GHz帯であり、今までの液晶ディスプレイ用途で使用している周波数と大きく異なる。そのため、液晶への要求物性も大きく異なり、アンテナ用の液晶に要求されるΔnは0.4程度、動作温度範囲は-20~120℃となる。
また、自動車等の移動体の自動運転用センサとして、液晶を用いた赤外線レーザー画像認識・測距装置も注目されている。この用途の液晶に要求されるΔnは0.3~0.6、動作温度範囲は10~100℃となる。
更に、0.2以上の高いΔnを示す液晶組成物を構成する液晶性化合物は相溶性が低いものが多いことが知られている。したがって、相溶性の高い液晶性化合物を選択することも重要である。
これに対して、アンテナ用の液晶の技術としては、例えば、特許文献1が挙げられる。
また、非特許文献1では、高周波デバイスの構成成分として液晶材料の使用が提唱されている。
特開2016-37607号公報
ドルフィ(D.Dolfi),「エレクトロニクスレター(Electronics Letters)」,(英国),1993年,29巻,10号,p.926-927
本発明は、Tniが高く、Δnが大きく、Vthが低く、Δεが大きく、tanδisoが小さく、低温での保存性が良好な液晶組成物を提供することができる化合物、液晶組成物並びにこれを用いた液晶表示素子、センサ、液晶レンズ、光通信機器及びアンテナを提供することを課題とする。
本発明者らは、鋭意検討した結果、エチニレン基(-C≡C-)とイソチオシアナネート基(-NCS)を有する一般式(i)で表される化合物の1種又は2種以上含む液晶組成物が、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
上記課題を解決する本発明の構成は、以下の通りである。
本発明に係る化合物は、
下記一般式(i)
Figure 2023021970000001
(一般式(i)中、
i1は、水素原子、ハロゲン原子又は炭素原子数1~20のアルキル基を表し、
当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-、-CO-及び/又は-CS-で置換されていてもよく、
当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CO-O-、-O-CO-、-CO-S-、-S-CO-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-及び/又は-C≡C-で置換されていてもよく、
当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-CH-は、それぞれ独立して、-O-CO-O-で置換されていてもよく、
当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよいが、
酸素原子と酸素原子が直接結合することはなく、
i1、Ai2及びAi3は、それぞれ独立して、以下の基(a)、基(b)、基(c)及び基(d):
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1つの-CH-又は非隣接の2つ以上の-CH-は-O-及び/又は-S-に置き換えられてもよい。)
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1つの-CH=又は非隣接の2つ以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
(c) 1,4-シクロヘキセニレン基、ビシクロ[2.2.2]オクタン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基又はフェナントレン-2,7-ジイル基中に存在する1つの-CH=又は非隣接の2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
(d)チオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、ジベンゾチオフェン-3,7-ジイル基、ジベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、チエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル基(この基中に存在する1つの-CH=又は隣接していない2つ以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表すが、
前記Ai1は、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基を表すことはなく、
前記Ai1、Ai2及びAi3中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、置換基Si1によって置換されていてもよく、
置換基Si1は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルファニル基、ニトロ基、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、チオイソシアノ基、炭素原子数1~20のアルキル基のいずれかを表し、
当該アルキル基における1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-及び/又は-CO-で置換されていてもよく、
当該アルキル基における1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-CO-O-、-O-CO-、-CO-S-、-S-CO-、-CO-NH-及び/又は-NH-CO-で置換されていてもよく、
当該アルキル基における1つ又は2つ以上の-CH-CH-CH-は、それぞれ独立して、-O-CO-O-で置換されていてもよく、
当該アルキル基における1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよいが、
酸素原子と酸素原子が直接結合することはなく、
置換基Si1が複数ある場合は、それらは同一であってもよく、異なっていてもよく、
i1は、単結合、炭素原子数1~20のアルキレン基のいずれかを表し、
当該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-CF-及び/又は-CO-で置換されていてもよく、
当該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CH-CH(CH)-、-CH(CH)-CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=C(CH)-、-C(CH)=CH-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-C≡C-、-CO-O-及び/又は-O-CO-で置換されていてもよいが、
酸素原子と酸素原子が直接結合することはない。)
で表される化合物であることを特徴とする。
また、本発明に係る液晶組成物は、上記の化合物の1種又は2種以上を含むことを特徴とする。
また、本発明に係る液晶表示素子は、上述の液晶組成物を用いたことを特徴とする。
また、本発明に係るセンサは、上述の液晶組成物を用いたことを特徴とする。
また、本発明に係る液晶レンズは、上述の液晶組成物を用いたことを特徴とする。
また、本発明に係る光通信機器は、上述の液晶組成物を用いたことを特徴とする。
また、本発明に係るアンテナは、上述の液晶組成物を用いたことを特徴とする。
本発明によれば、エチニレン基(-C≡C-)とイソチオシアナネート基(-NCS)を有する一般式(i)で表される化合物の1種又は2種以上含む液晶組成物により、Tniが高く、Δnが大きく、Vthが低く、Δεが大きく、tanδisoが小さく、低温での保存性が良好な液晶組成物を得ることができ、当該液晶組成物は、液晶表示素子、センサ、液晶レンズ、光通信機器及びアンテナに有用である。
本発明に係るアンテナを搭載した車両の概要図の一例である。 本発明に係るアンテナの分解図の一例である。 本発明に係るアンテナ本体の分解図の一例である。 本発明におけるスロットアレイ部の上面図の一例である。 本発明に係るアンテナ本体の投影図の上面図の一例である。 図5のアンテナ本体をA-A線で切断した断面図の一形態である。 図5のアンテナ本体をA-A線で切断した断面図の別の形態である。 本発明に係るアンテナ本体の投影図を示す上面図の他の一例である。 図8のアンテナ本体をC-C線で切断した断面図である。 図8のアンテナ本体をB-B線で切断した断面図である。
(一般式(i)で表される化合物)
本発明に係る化合物は、エチニレン基(-C≡C-)とイソチオシアナネート基(-NCS)を有する下記一般式(i)で表される化合物である。
また、本発明に係る液晶組成物は、エチニレン基(-C≡C-)とイソチオシアナネート基(-NCS)を有する一般式(i)で表される化合物の1種又は2種以上含む。
Figure 2023021970000002
一般式(i)中、Ri1は、水素原子、ハロゲン原子又は炭素原子数1~20のアルキル基を表す。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
炭素原子数1~20のアルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、直鎖状のアルキル基であることが好ましい。
炭素原子数1~20のアルキル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-、-CO-及び/又は-CS-で置換されていてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CO-O-、-O-CO-、-CO-S-、-S-CO-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-及び/又は-C≡C-で置換されていてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-CH-は、それぞれ独立して、-O-CO-O-で置換されていてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
但し、当該アルキル基が所定の基により置換される場合においては、酸素原子と酸素原子が直接結合することはない。
また、化合物の安定性の観点から、硫黄原子と硫黄原子及び/又は酸素原子と硫黄原子が直接結合することはないことが好ましい。
例えば、Ri1は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-O-に置換されることにより、炭素原子数1~19のアルコキシ基を表すことができる。
当該アルコキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基であり、直鎖状のアルコキシ基であることが好ましい。
当該アルコキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Ri1は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-S-に置換されることにより、炭素原子数1~19のチオアルコキシ基(アルキルスルファニル基、アルキルチオ基)を表すことができる。
当該チオアルコキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のチオアルコキシ基であり、直鎖状のチオアルコキシ基であることが好ましい。
当該チオアルコキシ基における炭素原子数は、好ましくは1~10、好ましくは1~6である。
また、Ri1は、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-が、-CH=CH-に置換されることにより、炭素原子数2~20のアルケニル基を表すことができる。
当該アルケニル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルケニル基であり、直鎖状のアルケニル基であることが好ましい。
当該アルケニル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Ri1は、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-が、-C≡C-に置換されることにより、炭素原子数2~20のアルキニル基を表すことができる。
当該アルキニル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルキニル基であり、直鎖状のアルキニル基であることが好ましい。
当該アルキニル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Ri1は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-O-に置換され、且つ一つ又は2つ以上の-CH-CH-が、-CH=CH-に置換されることにより、炭素原子数2~19のアルケニルオキシ基を表すことができる。
当該アルケニルオキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルケニルオキシ基であり、直鎖状のアルケニルオキシ基であることが好ましい。
当該アルケニルオキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Ri1は、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子が、ハロゲン原子に置換されることにより、炭素原子数1~20のハロゲン化アルキル基を表すことができる。
当該ハロゲン化アルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基であり、直鎖状のハロゲン化アルキル基であることが好ましい。
当該ハロゲン化アルキル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
i1は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-O-に置換され、且つ当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子が、ハロゲン原子に置換されることにより、炭素原子数1~19のハロゲン化アルコキシ基を表すことができる。
当該ハロゲン化アルコキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルコキシ基であり、直鎖状のハロゲン化アルコキシ基であることが好ましい。
当該ハロゲン化アルコキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
i1における炭素原子数1~20のアルキル基(置換されたものも含む)の具体例としては、式(Ri1-1)~(Ri1-36)で表される基等が挙げられる。
Figure 2023021970000003
式(Ri1-1)~(Ri1-36)中、黒点はAi1への結合手を表す。
なお、Ri1としては、溶解性の観点から、炭素原子数2~6の直鎖状のアルキル基又は炭素原子数2~6の直鎖状のチオアルコキシ基が好ましい。
一般式(i)中、Ai1、Ai2及びAi3は、それぞれ独立して、以下の基(a)、基(b)、基(c)及び基(d):
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1つの-CH-又は非隣接の2つ以上の-CH-は-O-及び/又は-S-に置き換えられてもよい。)
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1つの-CH=又は非隣接の2つ以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
(c) 1,4-シクロヘキセニレン基、ビシクロ[2.2.2]オクタン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基又はフェナントレン-2,7-ジイル基中に存在する1つの-CH=又は非隣接の2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
(d)チオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、ジベンゾチオフェン-3,7-ジイル基、ジベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、チエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル基(この基中に存在する1つの-CH=又は隣接していない2つ以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表す。
但し、Ai1は、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基を表さない。
i1、Ai2及びAi3中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、置換基Si1によって置換されていてもよい。
置換基Si1は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルファニル基、ニトロ基、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、チオイソシアノ基、炭素原子数1~20のアルキル基のいずれかを表す。
当該アルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、直鎖状のアルキル基であることが好ましい。
当該アルキル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは3~6である。
当該アルキル基における1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-及び/又は-CO-で置換されていてもよい。
また、当該アルキル基における1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-CO-O-、-O-CO-、-CO-S-、-S-CO-、-CO-NH-及び/又は-NH-CO-で置換されてもよい。
また、当該アルキル基における1つ又は2つ以上の-CH-CH-CH-は、-O-CO-O-で置換されてもよい。
当該アルキル基における1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
但し、当該アルキル基が所定の基により置換される場合においては、酸素原子と酸素原子が直接結合することはない。
また、化合物の安定性の観点から、硫黄原子と硫黄原子及び/又は酸素原子と硫黄原子が直接結合することはないことが好ましい。
置換基Si1としては、ハロゲン原子が好ましく、フッ素原子が好ましい。
また、Ai1及びAi2の少なくとも一つは、少なくとも一つの置換基Si1で置換されていることが好ましく、ハロゲン原子で置換されていることが好ましく、フッ素原子で置換されていることが好ましい。
なお、置換基Si1が複数ある場合は、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。
i1における置換基Si1の置換位置としては、下記式(Ai1-SP-1)~(Ai1-SP-2)のいずれかであることが好ましい。
Figure 2023021970000004
式(Ai1-SP-1)~(Ai1-SP-2)中、白点はRi1への結合手を表し、黒点はエチニレン基(-C≡C-)への結合手を表す。
i2における置換基Si1の置換位置としては、下記式(Ai2-SP-1)~(Ai2-SP-3)のいずれかであることが好ましい。
Figure 2023021970000005
式(Ai2-SP-1)~(Ai2-SP-3)中、白点はエチニレン基(-C≡C-)への結合手を表し、黒点はZi1への結合手を表す。
i3における置換基Si1の置換位置としては、下記式(Ai3-SP-1)~(Ai3-SP-3)のいずれかであることが好ましい。
Figure 2023021970000006
式(Ai3-SP-1)~(Ai3-SP-3)中、白点はZi1への結合手を表し、黒点はイソチオシアネート基(-NCS)への結合手を表す。
より具体的には、Ai1は、下記式(Ai1-1)~(Ai1-6)のいずれかを表すことが好ましい。
Figure 2023021970000007
式(Ai1-1)~(Ai1-6)中、白点はRi1への結合手を表し、黒点はエチニレン基(-C≡C-)への結合手を表す。
i1は、溶解性の観点から、前記式(Ai1-1)又は(Ai1-6)を表すことが特に好ましい。
より具体的には、Ai2は、下記式(Ai2-1)~(Ai2-7)のいずれかを表すことが好ましい。
Figure 2023021970000008
式(Ai2-1)~(Ai2-7)中、白点はエチニレン基(-C≡C-)への結合手を表し、黒点はZi1への結合手を表す。
i2は、Δn及び/又はΔεの観点から、前記式(Ai2-1)、(Ai2-2)又は(Ai2-6)を表すことが更に好ましく、(Ai2-1)を表すことが特に好ましい。
より具体的には、Ai3は、下記式(Ai3-1)~(Ai3-4)のいずれかを表すことが好ましい。
Figure 2023021970000009
式(Ai3-1)~(Ai3-4)中、白点はZi1への結合手を表し、黒点はイソチオシアネート基(-NCS)への結合手を表す。
i3は、Δn及び/又はΔεの観点から、前記式(Ai3-1)、(Ai3-2)又は(Ai3-3)を表すことが更に好ましく、(Ai3-3)を表すことが特に好ましい。
一般式(i)中、Zi1は、単結合、炭素原子数1~20のアルキレン基のいずれかを表す。
当該アルキレン基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基であり、直鎖状のアルキレン基であることが好ましい。
当該アルキレン基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
当該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-CF-及び/又は-CO-で置換されていてもよい。
また、当該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CH-CH(CH)-、-CH(CH)-CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=C(CH)-、-C(CH)=CH-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-C≡C-、-CO-O-及び/又は-O-CO-で置換されてもよい。
但し、当該アルキレン基が所定の基により置換される場合においては、酸素原子と酸素原子が直接結合することはない。
炭素原子数2~20のアルキレン基の具体例(置換されたものも含む)としては、式(Zi1-1)~(Zi1-24)で表される基等が挙げられる。
Figure 2023021970000010
式(Zi1-1)~(Zi1-24)中、白点はAi2への結合手を表し、黒点はAi3への結合手を表す。
Δn及び/又はΔεの観点から、Zi1は、単結合又は-C≡C-であることが好ましい。
一般式(i)で表される化合物としては、下記一般式(i-1)~(i-2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2023021970000011
一般式(i-1)~(i-2)中、Ri1、Ai1及びZi1は、上記一般式(i)中のRi1、Ai1及びZi1とそれぞれ同じ意味を表し、好ましい基も同じものを表す。 具体的には、Ri1は、溶解性の観点から、炭素原子数2~6の直鎖状のアルキル基又は炭素原子数2~6の直鎖状のチオアルコキシ基が好ましい。
具体的には、Ai1は、下記式(Ai1-1)~(Ai1-6)のいずれかを表すことが好ましく、下記式(Ai1-1)又は(Ai1-6)が好ましい。
Figure 2023021970000012
式(Ai1-1)~(Ai1-6)中、白点はRi1への結合手を表し、黒点はエチニレン基(-C≡C-)への結合手を表す。
具体的には、Zi1は、単結合、-C≡C-又は-CH=CH-が好ましい。
一般式(i-1)~(i-2)中、Xi-1-2-1、Xi-1-2-2、Xi-1-2-3、Xi-1-2-4、Xi-1-2-5、Xi-1-2-6、Xi-1-2-7、Xi-1-2-8、Xi-1-3-2、Xi-1-3-3、Xi-1-3-5、Xi-1-3-6は、それぞれ独立して、水素原子又は置換基Si1を表す。
置換基Si1は、上記一般式(i)中の置換基Si1とそれぞれ同じ意味を表し、好ましい基も同じものを表す。
一般式(i-1)で表される化合物としては、下記一般式(i-1-1)~(i-1-43)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2023021970000013
Figure 2023021970000014
Figure 2023021970000015
Figure 2023021970000016
Figure 2023021970000017
Figure 2023021970000018
一般式(i-1-1)~(i-1-43)中、Ri1及びSi1は、それぞれ独立して、前記一般式(i)におけるRi1及びSi1と同じ意味を表す。
一般式(i-1-1)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-1.1)~(i-1-1.4)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000019
一般式(i-1-2)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-2.1)~(i-1-2.4)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000020
一般式(i-1-3)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-3.1)~(i-1-3.4)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000021
一般式(i-1-4)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-4.1)~(i-1-4.4)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000022
一般式(i-1-5)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-5.1)~(i-1-5.8)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000023
Figure 2023021970000024
一般式(i-1-6)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-6.1)~(i-1-6.2)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000025
一般式(i-1-7)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-7.1)~(i-1-7.4)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000026
一般式(i-1-8)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-8.1)~(i-1-8.5)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000027
一般式(i-1-9)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-9.1)~(i-1-9.4)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000028
一般式(i-1-10)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-10.1)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000029
一般式(i-1-11)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-11.1)~(i-1-11.16)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000030
Figure 2023021970000031
Figure 2023021970000032
Figure 2023021970000033
一般式(i-1-12)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-12.1)~(i-1-12.4)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000034
一般式(i-1-13)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-13.1)~(i-1-13.4)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000035
一般式(i-1-14)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-14.1)~(i-1-14.4)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000036
一般式(i-1-15)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-15.1)~(i-1-15.4)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000037
一般式(i-1-16)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-16.1)~(i-1-16.5)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000038
一般式(i-1-17)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-17.1)~(i-1-17.2)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000039
一般式(i-1-18)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-18.1)~(i-1-18.5)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000040
一般式(i-1-19)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-19.1)~(i-1-19.14)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000041
Figure 2023021970000042
Figure 2023021970000043
一般式(i-1-20)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-20.1)~(i-1-20.4)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000044
一般式(i-1-21)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-21.1)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000045
一般式(i-1-22)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-22.1)~(i-1-22.4)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000046
一般式(i-1-23)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-23.1)~(i-1-23.4)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000047
一般式(i-1-24)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-24.1)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000048
一般式(i-1-25)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-25.1)~(i-1-25.4)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000049
一般式(i-1-26)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-26.1)~(i-1-26.4)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000050
一般式(i-1-27)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-27.1)~(i-1-27.19)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000051
Figure 2023021970000052
Figure 2023021970000053
Figure 2023021970000054
一般式(i-1-28)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-28.1)~(i-1-28.5)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000055
一般式(i-1-29)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-29.1)~(i-1-29.5)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000056
一般式(i-1-30)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-30.1)~(i-1-30.4)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000057
一般式(i-1-31)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-31.1)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000058
一般式(i-1-32)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-32.1)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000059
一般式(i-1-33)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-33.1)~(i-1-33.4)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000060
一般式(i-1-34)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-34.1)~(i-1-34.4)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000061
一般式(i-1-35)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-35.1)~(i-1-35.5)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000062
一般式(i-1-36)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-36.1)~(i-1-36.4)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000063
一般式(i-1-37)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-37.1)~(i-1-37.5)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000064
一般式(i-1-38)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-38.1)~(i-1-38.8)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000065
Figure 2023021970000066
一般式(i-1-39)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-39.1)~(i-1-39.4)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000067
一般式(i-1-40)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-40.1)~(i-1-40.4)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000068
一般式(i-1-41)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-41.1)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000069
一般式(i-1-42)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-42.1)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000070
一般式(i-1-43)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-1-43.1)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000071
一般式(i-2)で表される化合物としては、下記一般式(i-2-1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2023021970000072
一般式(i-2-1)中、Ri1及びSi1は、それぞれ独立して、前記一般式(i)におけるRi1及びSi1と同じ意味を表す。
一般式(i-2-1)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(i-2-1.1)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000073
一般式(i)、一般式(i-1)~(i-2)、一般式(i-1-1)~(i-1-43)、一般式(i-2-1)、構造式(i-1-1.1)~(i-1-1.4)、構造式(i-1-2.1)~(i-1-2.4)、構造式(i-1-3.1)~(i-1-3.4)、構造式(i-1-4.1)~(i-1-4.4)、構造式(i-1-5.1)~(i-1-5.8)、構造式(i-1-6.1)~(i-1-6.2)、構造式(i-1-7.1)~(i-1-7.4)、構造式(i-1-8.1)~(i-1-8.5)、構造式(i-1-9.1)~(i-1-9.4)、構造式(i-1-10.1)、構造式(i-1-11.1)~(i-1-11.16)、構造式(i-1-12.1)~(i-1-12.4)、構造式(i-1-13.1)~(i-1-13.4)、構造式(i-1-14.1)~(i-1-14.4)、構造式(i-1-15.1)~(i-1-15.4)、構造式(i-1-16.1)~(i-1-16.5)、構造式(i-1-17.1)~(i-1-17.2)、構造式(i-1-18.1)~(i-1-18.5)、構造式(i-1-19.1)~(i-1-19.14)、構造式(i-1-20.1)~(i-1-20.4)、構造式(i-1-21.1)、構造式(i-1-22.1)~(i-1-22.4)、構造式(i-1-23.1)~(i-1-23.4)、構造式(i-1-24.1)、構造式(i-1-25.1)~(i-1-25.4)、構造式(i-1-26.1)~(i-1-26.4)、構造式(i-1-27.1)~(i-1-27.19)、構造式(i-1-28.1)~(i-1-28.5)、構造式(i-1-29.1)~(i-1-29.5)、構造式(i-1-30.1)~(i-1-30.4)、構造式(i-1-31.1)、構造式(i-1-32.1)、構造式(i-1-33.1)~(i-1-33.4)、構造式(i-1-34.1)~(i-1-34.4)、構造式(i-1-35.1)~(i-1-35.5)、構造式(i-1-36.1)~(i-1-36.4)、構造式(i-1-37.1)~(i-1-37.5)、構造式(i-1-38.1)~(i-1-38.8)、構造式(i-1-39.1)~(i-1-39.4)、構造式(i-1-40.1)~(i-1-40.4)、構造式(i-1-41.1)、構造式(i-1-42.1)、構造式(i-1-43.1)又は構造式(i-2-1.1)で表される化合物の液晶組成物に用いる種類は、1種又は2種以上、好ましくは1~5種、好ましくは1~4種、好ましくは1~3種である。
一般式(i)、一般式(i-1)~(i-2)、一般式(i-1-1)~(i-1-43)、一般式(i-2-1)、構造式(i-1-1.1)~(i-1-1.4)、構造式(i-1-2.1)~(i-1-2.4)、構造式(i-1-3.1)~(i-1-3.4)、構造式(i-1-4.1)~(i-1-4.4)、構造式(i-1-5.1)~(i-1-5.8)、構造式(i-1-6.1)~(i-1-6.2)、構造式(i-1-7.1)~(i-1-7.4)、構造式(i-1-8.1)~(i-1-8.5)、構造式(i-1-9.1)~(i-1-9.4)、構造式(i-1-10.1)、構造式(i-1-11.1)~(i-1-11.16)、構造式(i-1-12.1)~(i-1-12.4)、構造式(i-1-13.1)~(i-1-13.4)、構造式(i-1-14.1)~(i-1-14.4)、構造式(i-1-15.1)~(i-1-15.4)、構造式(i-1-16.1)~(i-1-16.5)、構造式(i-1-17.1)~(i-1-17.2)、構造式(i-1-18.1)~(i-1-18.5)、構造式(i-1-19.1)~(i-1-19.14)、構造式(i-1-20.1)~(i-1-20.4)、構造式(i-1-21.1)、構造式(i-1-22.1)~(i-1-22.4)、構造式(i-1-23.1)~(i-1-23.4)、構造式(i-1-24.1)、構造式(i-1-25.1)~(i-1-25.4)、構造式(i-1-26.1)~(i-1-26.4)、構造式(i-1-27.1)~(i-1-27.19)、構造式(i-1-28.1)~(i-1-28.5)、構造式(i-1-29.1)~(i-1-29.5)、構造式(i-1-30.1)~(i-1-30.4)、構造式(i-1-31.1)、構造式(i-1-32.1)、構造式(i-1-33.1)~(i-1-33.4)、構造式(i-1-34.1)~(i-1-34.4)、構造式(i-1-35.1)~(i-1-35.5)、構造式(i-1-36.1)~(i-1-36.4)、構造式(i-1-37.1)~(i-1-37.5)、構造式(i-1-38.1)~(i-1-38.8)、構造式(i-1-39.1)~(i-1-39.4)、構造式(i-1-40.1)~(i-1-40.4)、構造式(i-1-41.1)、構造式(i-1-42.1)、構造式(i-1-43.1)又は構造式(i-2-1.1)で表される化合物の液晶組成物100質量%中の合計含有量の下限値は、3質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることが好ましく、15質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることが好ましく、25質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることが好ましく、35質量%以上であることが好ましい。
一般式(i)、一般式(i-1)~(i-2)、一般式(i-1-1)~(i-1-43)、一般式(i-2-1)、構造式(i-1-1.1)~(i-1-1.4)、構造式(i-1-2.1)~(i-1-2.4)、構造式(i-1-3.1)~(i-1-3.4)、構造式(i-1-4.1)~(i-1-4.4)、構造式(i-1-5.1)~(i-1-5.8)、構造式(i-1-6.1)~(i-1-6.2)、構造式(i-1-7.1)~(i-1-7.4)、構造式(i-1-8.1)~(i-1-8.5)、構造式(i-1-9.1)~(i-1-9.4)、構造式(i-1-10.1)、構造式(i-1-11.1)~(i-1-11.16)、構造式(i-1-12.1)~(i-1-12.4)、構造式(i-1-13.1)~(i-1-13.4)、構造式(i-1-14.1)~(i-1-14.4)、構造式(i-1-15.1)~(i-1-15.4)、構造式(i-1-16.1)~(i-1-16.5)、構造式(i-1-17.1)~(i-1-17.2)、構造式(i-1-18.1)~(i-1-18.5)、構造式(i-1-19.1)~(i-1-19.14)、構造式(i-1-20.1)~(i-1-20.4)、構造式(i-1-21.1)、構造式(i-1-22.1)~(i-1-22.4)、構造式(i-1-23.1)~(i-1-23.4)、構造式(i-1-24.1)、構造式(i-1-25.1)~(i-1-25.4)、構造式(i-1-26.1)~(i-1-26.4)、構造式(i-1-27.1)~(i-1-27.19)、構造式(i-1-28.1)~(i-1-28.5)、構造式(i-1-29.1)~(i-1-29.5)、構造式(i-1-30.1)~(i-1-30.4)、構造式(i-1-31.1)、構造式(i-1-32.1)、構造式(i-1-33.1)~(i-1-33.4)、構造式(i-1-34.1)~(i-1-34.4)、構造式(i-1-35.1)~(i-1-35.5)、構造式(i-1-36.1)~(i-1-36.4)、構造式(i-1-37.1)~(i-1-37.5)、構造式(i-1-38.1)~(i-1-38.8)、構造式(i-1-39.1)~(i-1-39.4)、構造式(i-1-40.1)~(i-1-40.4)、構造式(i-1-41.1)、構造式(i-1-42.1)、構造式(i-1-43.1)又は構造式(i-2-1.1)で表される化合物の液晶組成物100質量%中の合計含有量の上限値は、75質量%以下であることが好ましく、70質量%以下であることが好ましく、65質量%以下であることが好ましく、55質量%以下であることが好ましく、45質量%以下であることが好ましく、35質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることが好ましく、15質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることが好ましい。
一般式(i)、一般式(i-1)~(i-2)、一般式(i-1-1)~(i-1-43)、一般式(i-2-1)、構造式(i-1-1.1)~(i-1-1.4)、構造式(i-1-2.1)~(i-1-2.4)、構造式(i-1-3.1)~(i-1-3.4)、構造式(i-1-4.1)~(i-1-4.4)、構造式(i-1-5.1)~(i-1-5.8)、構造式(i-1-6.1)~(i-1-6.2)、構造式(i-1-7.1)~(i-1-7.4)、構造式(i-1-8.1)~(i-1-8.5)、構造式(i-1-9.1)~(i-1-9.4)、構造式(i-1-10.1)、構造式(i-1-11.1)~(i-1-11.16)、構造式(i-1-12.1)~(i-1-12.4)、構造式(i-1-13.1)~(i-1-13.4)、構造式(i-1-14.1)~(i-1-14.4)、構造式(i-1-15.1)~(i-1-15.4)、構造式(i-1-16.1)~(i-1-16.5)、構造式(i-1-17.1)~(i-1-17.2)、構造式(i-1-18.1)~(i-1-18.5)、構造式(i-1-19.1)~(i-1-19.14)、構造式(i-1-20.1)~(i-1-20.4)、構造式(i-1-21.1)、構造式(i-1-22.1)~(i-1-22.4)、構造式(i-1-23.1)~(i-1-23.4)、構造式(i-1-24.1)、構造式(i-1-25.1)~(i-1-25.4)、構造式(i-1-26.1)~(i-1-26.4)、構造式(i-1-27.1)~(i-1-27.19)、構造式(i-1-28.1)~(i-1-28.5)、構造式(i-1-29.1)~(i-1-29.5)、構造式(i-1-30.1)~(i-1-30.4)、構造式(i-1-31.1)、構造式(i-1-32.1)、構造式(i-1-33.1)~(i-1-33.4)、構造式(i-1-34.1)~(i-1-34.4)、構造式(i-1-35.1)~(i-1-35.5)、構造式(i-1-36.1)~(i-1-36.4)、構造式(i-1-37.1)~(i-1-37.5)、構造式(i-1-38.1)~(i-1-38.8)、構造式(i-1-39.1)~(i-1-39.4)、構造式(i-1-40.1)~(i-1-40.4)、構造式(i-1-41.1)、構造式(i-1-42.1)、構造式(i-1-43.1)又は構造式(i-2-1.1)で表される化合物の液晶組成物100質量%中の合計含有量は、溶解性、Δn及び/又はΔεの観点から、5~75質量%であることが好ましく、10~70質量%であることが好ましく、15~65質量%であることが好ましい。
一般式(i)で表される化合物(下位概念も含む)は、公知の合成方法を用いて合成することができ、以下、いくつか例示する。
(製法1)下記式(s-6)で表される化合物の製造
Figure 2023021970000074
(式中、Ri1及びSi1は前記一般式(i)におけるRi1及びSi1と同じ意味を表す。)
一般式(s-1)で表される化合物を一般式(s-2)で表される化合物と反応させることにより一般式(s-3)で表される化合物を得ることができる。
反応方法としては例えばパラジウム触媒、銅触媒及び塩基を用いた薗頭カップリング反応が挙げられる。
パラジウム触媒の具体例としては[1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)ジクロリド、酢酸パラジウム(II)、ジクロロビス[ジ-tert-ブチル(p-ジメチルアミノフェニル)ホスフィノ]パラジウム(II)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)等が挙げられる。
パラジウム触媒として酢酸パラジウム(II)を使用する場合、トリフェニルホスフィン、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピルビフェニル等の配位子を添加してもよい。
銅触媒の具体例としてはヨウ化銅(I)が挙げられる。
塩基の具体例としてはトリエチルアミン等が挙げられる。
一般式(s-3)で表される化合物を一般式(s-4)で表される化合物と反応させることにより一般式(s-5)で表される化合物を得ることができる。
反応方法としては例えばパラジウム触媒、銅触媒及び塩基を用いた薗頭カップリング反応が挙げられる。
パラジウム触媒、銅触媒及び塩基の具体例としては上記のものが挙げられる。
更に、一般式(s-5)で表される化合物を1,1-チオカルボニルジイミダゾールと反応させることにより一般式(s-6)で表される目的の化合物を得ることができる。
(製法2)下記式(s-14)で表される化合物の製造
Figure 2023021970000075
(式中、Ri1及びSi1は前記一般式(i)におけるRi1及びSi1と同じ意味を表す。)
一般式(s-7)で表される化合物を一般式(s-8)で表される化合物と反応させることにより一般式(s-9)で表される化合物を得ることができる。
反応方法としては例えばパラジウム触媒、銅触媒及び塩基を用いた薗頭カップリング反応が挙げられる。
パラジウム触媒の具体例としては[1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)ジクロリド、酢酸パラジウム(II)、ジクロロビス[ジ-tert-ブチル(p-ジメチルアミノフェニル)ホスフィノ]パラジウム(II)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)等が挙げられる。
パラジウム触媒として酢酸パラジウム(II)を使用する場合、トリフェニルホスフィン、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピルビフェニル等の配位子を添加してもよい。
銅触媒の具体例としてはヨウ化銅(I)が挙げられる。
塩基の具体例としてはトリエチルアミン等が挙げられる。
一般式(s-9)で表される化合物を一般式(s-10)で表される化合物と反応させ、更に極低温化(-60℃以下)でブチルリチウムと反応させた後、N,N-ジメチルホルムアミドと反応させることにより一般式(s-11)で表される化合物を得ることができる。
一般式(s-9)で表される化合物を一般式(s-10)で表される化合物と反応させる反応方法としては例えばパラジウム触媒及び塩基を用いたヘック反応が挙げられる。
パラジウム触媒及び塩基の具体例としては上記のものが挙げられる。
一般式(s-11)で表される化合物を例えばヒドロキシルアミンと反応させることにより一般式(s-12)で表される化合物を得ることができる。
一般式(s-12)で表される化合物を例えばN-クロロスクシンイミドと反応させることにより一般式(s-13)で表される化合物を得ることができる。
一般式(s-13)で表される化合物を例えばチオ尿素と反応させることにより一般式(s-14)で表される目的の化合物を得ることができる。
(製法3)下記式(s-20)で表される化合物の製造
Figure 2023021970000076
(式中、Ri1及びSi1は前記一般式(i)におけるRi1及びSi1と同じ意味を表す。)
一般式(s-15)で表される化合物を一般式(s-16)で表される化合物と反応させた後、無水トリフルオロメタンスルホン酸と反応させることにより一般式(s-17)で表される化合物を得ることができる。
反応方法としては例えばパラジウム触媒、銅触媒及び塩基を用いた薗頭カップリング反応が挙げられる。
パラジウム触媒の具体例としては[1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)ジクロリド、酢酸パラジウム(II)、ジクロロビス[ジ-tert-ブチル(p-ジメチルアミノフェニル)ホスフィノ]パラジウム(II)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)等が挙げられる。
パラジウム触媒として酢酸パラジウム(II)を使用する場合、トリフェニルホスフィン、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピルビフェニル等の配位子を添加してもよい。
銅触媒の具体例としてはヨウ化銅(I)が挙げられる。
塩基の具体例としてはトリエチルアミン等が挙げられる。
一般式(s-17)で表される化合物を一般式(s-18)で表される化合物と反応させることにより一般式(s-19)で表される化合物を得ることができる。
反応方法としては例えばパラジウム触媒及び塩基を用いた鈴木カップリング反応が挙げられる。
パラジウム触媒及び塩基の具体例としては上記のものが挙げられる。
更に、一般式(s-19)で表される化合物を1,1-チオカルボニルジイミダゾールと反応させることにより一般式(s-20)で表される目的の化合物を得ることができる。
(製法4)下記式(S-26)で表される化合物の製造
Figure 2023021970000077
(式中、Ri1及びSi1は前記一般式(i)におけるRi1及びSi1と同じ意味を表す。)
一般式(s-21)で表される化合物を一般式(s-22)で表される化合物と反応させることにより一般式(s-23)で表される化合物を得ることができる。
反応方法としては例えばパラジウム触媒、銅触媒及び塩基を用いた薗頭カップリング反応が挙げられる。
パラジウム触媒の具体例としては[1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)ジクロリド、酢酸パラジウム(II)、ジクロロビス[ジ-tert-ブチル(p-ジメチルアミノフェニル)ホスフィノ]パラジウム(II)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)等が挙げられる。
パラジウム触媒として酢酸パラジウム(II)を使用する場合、トリフェニルホスフィン、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピルビフェニル等の配位子を添加してもよい。
銅触媒の具体例としてはヨウ化銅(I)が挙げられる。
塩基の具体例としてはトリエチルアミン等が挙げられる。
一般式(s-23)で表される化合物を一般式(s-24)で表される化合物と反応させることにより一般式(s-25)で表される化合物を得ることができる。
反応方法としては例えばパラジウム触媒及び塩基を用いた鈴木カップリング反応が挙げられる。
パラジウム触媒及び塩基の具体例としては上記のものが挙げられる。
更に、一般式(s-25)で表される化合物を1,1-チオカルボニルジイミダゾールと反応させることにより一般式(s-26)で表される目的の化合物を得ることができる。
(製法5)下記式(s-32)で表される化合物の製造
Figure 2023021970000078
(式中、Ri1及びSi1は前記一般式(i)におけるRi1及びSi1と同じ意味を表す。)
一般式(s-27)で表される化合物を一般式(s-28)で表される化合物と反応させることにより一般式(s-29)で表される化合物を得ることができる。
反応方法としては例えばパラジウム触媒、銅触媒及び塩基を用いた薗頭カップリング反応が挙げられる。
パラジウム触媒の具体例としては[1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)ジクロリド、酢酸パラジウム(II)、ジクロロビス[ジ-tert-ブチル(p-ジメチルアミノフェニル)ホスフィノ]パラジウム(II)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)等が挙げられる。
パラジウム触媒として酢酸パラジウム(II)を使用する場合、トリフェニルホスフィン、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピルビフェニル等の配位子を添加してもよい。
銅触媒の具体例としてはヨウ化銅(I)が挙げられる。
塩基の具体例としてはトリエチルアミン等が挙げられる。
一般式(s-29)で表される化合物を一般式(s-30)で表される化合物と反応させることにより一般式(s-31)で表される化合物を得ることができる。
反応方法としては例えばパラジウム触媒及び塩基を用いた鈴木カップリング反応が挙げられる。
パラジウム触媒及び塩基の具体例としては上記のものが挙げられる。
更に、一般式(s-31)で表される化合物を1,1-チオカルボニルジイミダゾールと反応させることにより一般式(s-32)で表される目的物の化合物を得ることができる。
(その他の化合物)
(一般式(ii)で表される化合物)
本発明に係る液晶組成物は、溶解性、Δn及び/又はΔεの観点から、更にイソチオシアナネート基(-NCS)を有する下記一般式(ii)で表される化合物の1種又は2種以上を含んでもよい。
Figure 2023021970000079
一般式(ii)中、Rii1は、炭素原子数1~20のアルキル基を表す。
当該アルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、直鎖状のアルキル基であることが好ましい。
当該アルキル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
当該アルキル基中の1つ又2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-、-CO-及び/又は-CS-で置換されていてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、-CH=CH-、-CO-O-、-O-CO-、-CO-S-、-S-CO-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-及び/又は-C≡C-で置換されてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-CH-は、-O-CO-O-で置換されていてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子に置換されていてもよい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
但し、当該アルキル基が所定の基により置換される場合においては、酸素原子と酸素原子が直接結合することはない。
また、化合物の安定性の観点から、硫黄原子と硫黄原子及び/又は酸素原子と硫黄原子が直接結合することはないことが好ましい。
例えば、Rii1は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-O-に置換されることにより、炭素原子数1~19のアルコキシ基を表すことができる。
当該アルコキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基であり、直鎖状のアルコキシ基であることが好ましい。
当該アルコキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rii1は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-S-に置換されることにより、炭素原子数1~19のチオアルコキシ基(アルキルスルファニル基、アルキルチオ基)を表すことができる。
当該チオアルコキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のチオアルコキシ基であり、直鎖状のチオアルコキシ基であることが好ましい。
当該チオアルコキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rii1は、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-が、-CH=CH-に置換されることにより、炭素原子数2~20のアルケニル基を表すことができる。
当該アルケニル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルケニル基であり、直鎖状のアルケニル基であることが好ましい。
当該アルケニル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rii1は、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-が、-C≡C-に置換されることにより、炭素原子数2~20のアルキニル基を表すことができる。
当該アルキニル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルキニル基であり、直鎖状のアルキニル基であることが好ましい。
当該アルキニル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rii1は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-O-に置換され、且つ一つ又は2つ以上の-CH-CH-が、-CH=CH-に置換されることにより、炭素原子数2~19のアルケニルオキシ基を表すことができる。
当該アルケニルオキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルケニルオキシ基であり、直鎖状のアルケニルオキシ基であることが好ましい。
当該アルケニルオキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rii1は、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子が、ハロゲン原子に置換されることにより、炭素原子数1~20のハロゲン化アルキル基を表すことができる。
当該ハロゲン化アルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基であり、直鎖状のハロゲン化アルキル基であることが好ましい。
当該ハロゲン化アルキル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rii1は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-O-に置換され、且つ当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子が、ハロゲン原子に置換されることにより、炭素原子数1~19のハロゲン化アルコキシ基を表すことができる。
当該ハロゲン化アルコキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルコキシ基であり、直鎖状のハロゲン化アルコキシ基であることが好ましい。
当該ハロゲン化アルコキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
ii1における炭素原子数1~20のアルキル基(置換されたものも含む)の具体例としては、式(Rii1-1)~(Rii1-37)で表される基等が挙げられる。
Figure 2023021970000080
式(Rii12-1)~(Rii1-37)中、黒点はAii1への結合手を表す。
ii1が結合する環構造がフェニル基(芳香族)である場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び炭素原子数4~5のアルケニル基が好ましく、Ri1が結合する環構造がシクロヘキサン、ピラン及びジオキサンなどの飽和した環構造の場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましい。
また、Rii1としては、ネマチック相を安定化させるためには、炭素原子及び存在する場合の酸素原子の合計が5以下であることが好ましく、直鎖状であることが好ましい。
なお、Rii1としては、溶解性の観点から、炭素原子数2~8の直鎖状のアルキル基、炭素原子数2~8の直鎖状のアルコキシ基又は炭素原子数2~8の直鎖状のハロゲン化アルコキシ基が好ましい。
一般式(ii)中、Aii1及びAii2は、それぞれ独立して、以下の基(a)、基(b)、基(c)及び基(d):
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1つの-CH-又は非隣接の2つ以上の-CH-は-O-及び/又は-S-に置き換えられてもよい。)
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1つの-CH=又は非隣接の2つ以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
(c) 1,4-シクロヘキセニレン基、ビシクロ[2.2.2]オクタン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基又はフェナントレン-2,7-ジイル基中に存在する1つの-CH=又は非隣接の2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
(d)チオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、ジベンゾチオフェン-3,7-ジイル基、ジベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、チエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル基(この基中に存在する1つの-CH=又は隣接していない2つ以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表す。
ii1及びAii2中の一つ又は二つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、置換基Sii1により置換されていてもよい。
置換基Sii1は、ハロゲン原子、ペンタフルオロスルファニル基、ニトロ基、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、チオイソシアノ基又は炭素原子数1~20のアルキル基のいずれかを表す。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
炭素原子数1~20のアルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、直鎖状のアルキル基であることが好ましい。
炭素原子数1~20のアルキル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-、-CO-及び/又-CS-で置換されていてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CO-O-、-O-CO-、-CO-S-、-S-CO-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-及び/又は-C≡C-で置換されていてもよい。
当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-CH-は、それぞれ独立して、-O-CO-O-で置換されていてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子に置換されていてもよい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
但し、当該アルキル基が所定の基により置換される場合においては、酸素原子と酸素原子が直接結合することはない。
また、化合物の安定性の観点から、硫黄原子と硫黄原子及び/又は酸素原子と硫黄原子が直接結合することはないことが好ましい。
置換基Sii1としては、フッ素原子又は塩素原子が好ましい。
また、Aii1の少なくとも一つ又はAii2は、少なくとも一つの置換基Sii1で置換されていることが好ましい。
なお、置換基Sii1が複数ある場合は、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。
ii1における置換基Sii1の置換位置としては、下記式(Aii1-SP-1)~(Aii1-SP-5)のいずれかであることが好ましい。
Figure 2023021970000081
式(Aii1-SP-1)~(Aii1-SP-5)中、白点はRii1又はZii1への結合手を表し、黒点はZii1への結合手を表す。
ii2における置換基Sii1の置換位置としては、下記式(Aii2-SP-1)~(Aii2-SP-7)のいずれかであることが好ましい。
Figure 2023021970000082
式(Aii2-SP-1)~(Aii2-SP-7)中、白点はZii1への結合手を表し、黒点はイソチオシアネート基(-NCS)への結合手を表す。
より具体的には、Aii1は、下記式(Aii1-1)~(Aii1-7)のいずれかを表すことが好ましい。
Figure 2023021970000083
式(Aii1-1)~(Aii1-7)中、白点はRii1又はZii1への結合手を表し、黒点はZii1への結合手を表す。
より具体的には、Aii2は、下記式(Aii2-1)~(Aii2-6)のいずれかを表ことが好ましい。
Figure 2023021970000084
式(Aii2-1)~(Aii2-6)中、白点はZii1への結合手を表し、黒点はイソチオシアネート基(-NCS)への結合手を表す。
一般式(ii)中、Zii1は、単結合、炭素原子数1~20のアルキレン基のいずれかを表す。
当該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-で置換されていてもよい。
また、当該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CH-CH(CH)-、-CH(CH)-CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=C(CH)-、-C(CH)=CH-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-C≡C-、-CO-O-及び/又は-O-CO-で置換されてもよい。
また、当該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-CH-は、それぞれ独立して、-O-CO-O-で置換されていてもよい。
但し、炭素原子数1~10のアルキレン基が所定の基により置換される場合においては、酸素原子と酸素原子が直接結合することはない。
また、化合物の安定性の観点から、硫黄原子と硫黄原子及び/又は酸素原子と硫黄原子が直接結合することはないことが好ましい。
炭素原子数1~20のアルキレン基の具体例(置換されたものも含む)としては、式(Zii1-1)~(Zii1-24)で表される基等が挙げられる。
Figure 2023021970000085
式(Zii1-1)~(Zii1-24)中、白点はAii1への結合手を表し、黒点はAii1又はAii2への結合手を表す。
一般式(ii)中、nii1は、1~4、好ましくは1~2の整数を表す。
ii1が1である場合においては、Δn及び/又はΔεの観点から、Zii1は単結合又は-C≡C-を表すことが好ましい。
また、nii1が2である場合においては、Δn及び/又はΔεの観点から、Zii1は単結合又は-C≡C-を表すことが好ましい。
なお、一般式(ii)において、Aii1及びZii1が複数存在する場合は、それらはそれぞれ同一であってもよく、異なっていてもよい。
但し、一般式(ii)で表される化合物において、一般式(i)で表される化合物(下位概念を含む)は除かれる。
一般式(ii)で表される化合物としては、下記一般式(ii-1)~(ii-5)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2023021970000086
一般式(ii-1)~(ii-6)中、Rii1、Aii1及びAii2は、上記一般式(ii)中のRii1、Aii1及びAii2とそれぞれ同じ意味を表す。
一般式(ii-3)~(ii-6)中、Aii1-2の定義は、上記一般式(ii)中のAii1の定義に同じである。

一般式(ii-1)で表される化合物としては、下記一般式(ii-1-1)~(ii-1-2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2023021970000087
一般式(ii-1-1)~(ii-1-2)中、Rii1は、それぞれ独立して、上記一般式(ii)中のRii1とそれぞれ同じ意味を表す。
一般式(ii-1-1)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(ii-1-1.1)~(ii-1-1.4)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000088
一般式(ii-1-2)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(ii-1-2.1)~(ii-1-2.6)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000089
一般式(ii-2)で表される化合物としては、下記一般式(ii-2-1)~(ii-2-5)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2023021970000090
一般式(ii-2-1)~(ii-2-5)中、Rii1及びSii1は、それぞれ独立して、上記一般式(i)中のRii1及びSii1とそれぞれ同じ意味を表す。
一般式(ii-2-1)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(ii-2-1.1)~(ii-2-1.5)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000091
一般式(ii-2-2)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(ii-2-2.1)~(ii-2-2.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000092
一般式(ii-2-3)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(ii-2-3.1)~(ii-2-3.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000093
一般式(ii-2-4)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(ii-2-4.1)~(ii-2-4.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000094
一般式(ii-2-5)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(ii-2-5.1)~(ii-2-5.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000095
一般式(ii-3)で表される化合物としては、下記一般式(ii-3-1)~(ii-3-6)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2023021970000096
一般式(ii-3-1)~(ii-3-6)中、Rii1及びSii1は、それぞれ独立して、上記一般式(ii)中のRii1及びSii1とそれぞれ同じ意味を表す。
一般式(ii-3-1)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(ii-3-1.1)~(ii-3-1.4)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000097
一般式(ii-3-2)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(ii-3-2.1)~(ii-3-2.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000098
一般式(ii-3-3)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(ii-3-3.1)~(ii-3-3.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000099
一般式(ii-3-4)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(ii-3-4.1)~(ii-3-4.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000100
一般式(ii-3-5)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(ii-3-5.1)~(ii-3-5.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000101
一般式(ii-3-6)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(ii-3-6.1)~(ii-3-6.2)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000102
一般式(ii-4)で表される化合物としては、下記一般式(ii-4-1)~(ii-4-8)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2023021970000103
Figure 2023021970000104
一般式(ii-4-1)~(ii-4-8)中、Rii1及びSii1は、それぞれ独立して、上記一般式(ii)中のRii1及びSii1とそれぞれ同じ意味を表す。
一般式(ii-4-1)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(ii-4-1.1)~(ii-4-1.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000105
一般式(ii-4-2)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(ii-4-2.1)~(ii-4-2.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000106
一般式(ii-4-3)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(ii-4-3.1)~(ii-4-3.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000107
一般式(ii-4-4)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(ii-4-4.1)~(ii-4-4.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000108
一般式(ii-4-5)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(ii-4-5.1)~(ii-4-5.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000109
一般式(ii-4-6)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(ii-4-6.1)~(ii-4-6.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000110
一般式(ii-4-7)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(ii-4-7.1)~(ii-4-7.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000111
一般式(ii-4-8)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(ii-4-8.1)~(ii-4-8.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000112
一般式(ii-5)で表される化合物としては、下記一般式(ii-5-1)~(ii-5-5)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2023021970000113
一般式(ii-5-1)~(ii-5-5)中、Rii1及びSii1は、それぞれ独立して、上記一般式(ii)中のRii1及びSii1とそれぞれ同じ意味を表す。
一般式(ii-5-1)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(ii-5-1.1)~(ii-5-1.4)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000114
一般式(ii-5-2)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(ii-5-2.1)~(ii-5-2.4)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000115
一般式(ii-5-3)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(ii-5-3.1)~(ii-5-3.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000116
一般式(ii-5-4)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(ii-5-4.1)~(ii-5-4.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000117
一般式(ii-5-5)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(ii-5-5.1)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000118
一般式(ii-6)で表される化合物としては、下記一般式(ii-6-1)~(ii-6-2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2023021970000119
一般式(ii-6-1)~(ii-6-2)中、Rii1及びSii1は、それぞれ独立して、上記一般式(ii)中のRii1及びSii1とそれぞれ同じ意味を表す。
一般式(ii-6-1)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(ii-6-1.1)~(ii-6-1.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000120
一般式(ii-6-2)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(ii-6-2.1)~(ii-6-2.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000121
一般式(ii)、一般式(ii-1)~(ii-6)、一般式(ii-1-1)~(ii-1-2)、一般式(ii-2-1)~(ii-2-5)、一般式(ii-3-1)~(ii-3-6)、一般式(ii-4-1)~(ii-4-8)、一般式(ii-5-1)~(ii-5-5)、一般式(ii-6-1)~(ii-6-2)、構造式(ii-1-1.1)~(ii-1-1.4)、構造式(ii-1-2.1)~(ii-1-2.6)、構造式(ii-2-1.1)~(ii-2-1.5)、構造式(ii-2-2.1)~(ii-2-2.3)、構造式(ii-2-3.1)~(ii-2-3.3)、構造式(ii-2-4.1)~(ii-2-4.3)、構造式(ii-2-5.1)~(ii-2-5.3)、構造式(ii-3-1.1)~(ii-3-1.4)、構造式(ii-3-2.1)~(ii-3-2.3)、構造式(ii-3-3.1)~(ii-3-3.3)、構造式(ii-3-4.1)~(ii-3-4.3)、構造式(ii-3-5.1)~(ii-3-5.3)、構造式(ii-3-6.1)~(ii-3-6.2)、構造式(ii-4-1.1)~(ii-4-1.3)、構造式(ii-4-2.1)~(ii-4-2.3)、構造式(ii-4-3.1)~(ii-4-3.3)、構造式(ii-4-4.1)~(ii-4-4.3)、構造式(ii-4-5.1)~(ii-4-5.3)、構造式(ii-4-6.1)~(ii-4-6.3)、構造式(ii-4-7.1)~(ii-4-7.3)、構造式(ii-4-8.1)~(ii-4-8.3)、構造式(ii-5-1.1)~(ii-5-1.4)、構造式(ii-5-2.1)~(ii-5-2.4)、構造式(ii-5-3.1)~(ii-5-3.3)、構造式(ii-5-4.1)~(ii-5-4.3)、構造式(ii-5-5.1)、構造式(ii-6-1.1)~(ii-6-1.3)又は構造式(ii-6-2.1)~(ii-6-2.3)で表される化合物の液晶組成物に用いる種類は、1種又は2種以上、好ましくは1~10種、好ましくは1~8種、好ましくは1~6種、好ましくは1~4種、好ましくは1~3種である。
一般式(ii)、一般式(ii-1)~(ii-6)、一般式(ii-1-1)~(ii-1-2)、一般式(ii-2-1)~(ii-2-5)、一般式(ii-3-1)~(ii-3-6)、一般式(ii-4-1)~(ii-4-8)、一般式(ii-5-1)~(ii-5-5)、一般式(ii-6-1)~(ii-6-2)、構造式(ii-1-1.1)~(ii-1-1.4)、構造式(ii-1-2.1)~(ii-1-2.6)、構造式(ii-2-1.1)~(ii-2-1.5)、構造式(ii-2-2.1)~(ii-2-2.3)、構造式(ii-2-3.1)~(ii-2-3.3)、構造式(ii-2-4.1)~(ii-2-4.3)、構造式(ii-2-5.1)~(ii-2-5.3)、構造式(ii-3-1.1)~(ii-3-1.4)、構造式(ii-3-2.1)~(ii-3-2.3)、構造式(ii-3-3.1)~(ii-3-3.3)、構造式(ii-3-4.1)~(ii-3-4.3)、構造式(ii-3-5.1)~(ii-3-5.3)、構造式(ii-3-6.1)~(ii-3-6.2)、構造式(ii-4-1.1)~(ii-4-1.3)、構造式(ii-4-2.1)~(ii-4-2.3)、構造式(ii-4-3.1)~(ii-4-3.3)、構造式(ii-4-4.1)~(ii-4-4.3)、構造式(ii-4-5.1)~(ii-4-5.3)、構造式(ii-4-6.1)~(ii-4-6.3)、構造式(ii-4-7.1)~(ii-4-7.3)、構造式(ii-4-8.1)~(ii-4-8.3)、構造式(ii-5-1.1)~(ii-5-1.4)、構造式(ii-5-2.1)~(ii-5-2.4)、構造式(ii-5-3.1)~(ii-5-3.3)、構造式(ii-5-4.1)~(ii-5-4.3)、構造式(ii-5-5.1)、構造式(ii-6-1.1)~(ii-6-1.3)又は構造式(ii-6-2.1)~(ii-6-2.3)で表される化合物の液晶組成物100質量%中の合計含有量の下限値は、1質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることが好ましく、15質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることが好ましく、40質量%以上であることが好ましく、55質量%以上であることが好ましい。
一般式(ii)、一般式(ii-1)~(ii-6)、一般式(ii-1-1)~(ii-1-2)、一般式(ii-2-1)~(ii-2-5)、一般式(ii-3-1)~(ii-3-6)、一般式(ii-4-1)~(ii-4-8)、一般式(ii-5-1)~(ii-5-5)、一般式(ii-6-1)~(ii-6-2)、構造式(ii-1-1.1)~(ii-1-1.4)、構造式(ii-1-2.1)~(ii-1-2.6)、構造式(ii-2-1.1)~(ii-2-1.5)、構造式(ii-2-2.1)~(ii-2-2.3)、構造式(ii-2-3.1)~(ii-2-3.3)、構造式(ii-2-4.1)~(ii-2-4.3)、構造式(ii-2-5.1)~(ii-2-5.3)、構造式(ii-3-1.1)~(ii-3-1.4)、構造式(ii-3-2.1)~(ii-3-2.3)、構造式(ii-3-3.1)~(ii-3-3.3)、構造式(ii-3-4.1)~(ii-3-4.3)、構造式(ii-3-5.1)~(ii-3-5.3)、構造式(ii-3-6.1)~(ii-3-6.2)、構造式(ii-4-1.1)~(ii-4-1.3)、構造式(ii-4-2.1)~(ii-4-2.3)、構造式(ii-4-3.1)~(ii-4-3.3)、構造式(ii-4-4.1)~(ii-4-4.3)、構造式(ii-4-5.1)~(ii-4-5.3)、構造式(ii-4-6.1)~(ii-4-6.3)、構造式(ii-4-7.1)~(ii-4-7.3)、構造式(ii-4-8.1)~(ii-4-8.3)、構造式(ii-5-1.1)~(ii-5-1.4)、構造式(ii-5-2.1)~(ii-5-2.4)、構造式(ii-5-3.1)~(ii-5-3.3)、構造式(ii-5-4.1)~(ii-5-4.3)、構造式(ii-5-5.1)、構造式(ii-6-1.1)~(ii-6-1.3)又は構造式(ii-6-2.1)~(ii-6-2.3)で表される化合物の液晶組成物100質量%中の合計含有量の上限値は、80質量%以下であることが好ましく、75質量%以下であることが好ましく、70質量%以下であることが好ましく、65質量%以下であることが好ましく、50質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることが好ましく、15質量%以下であることが好ましい。
一般式(ii)、一般式(ii-1)~(ii-6)、一般式(ii-1-1)~(ii-1-2)、一般式(ii-2-1)~(ii-2-5)、一般式(ii-3-1)~(ii-3-6)、一般式(ii-4-1)~(ii-4-8)、一般式(ii-5-1)~(ii-5-5)、一般式(ii-6-1)~(ii-6-2)、構造式(ii-1-1.1)~(ii-1-1.4)、構造式(ii-1-2.1)~(ii-1-2.6)、構造式(ii-2-1.1)~(ii-2-1.5)、構造式(ii-2-2.1)~(ii-2-2.3)、構造式(ii-2-3.1)~(ii-2-3.3)、構造式(ii-2-4.1)~(ii-2-4.3)、構造式(ii-2-5.1)~(ii-2-5.3)、構造式(ii-3-1.1)~(ii-3-1.4)、構造式(ii-3-2.1)~(ii-3-2.3)、構造式(ii-3-3.1)~(ii-3-3.3)、構造式(ii-3-4.1)~(ii-3-4.3)、構造式(ii-3-5.1)~(ii-3-5.3)、構造式(ii-3-6.1)~(ii-3-6.2)、構造式(ii-4-1.1)~(ii-4-1.3)、構造式(ii-4-2.1)~(ii-4-2.3)、構造式(ii-4-3.1)~(ii-4-3.3)、構造式(ii-4-4.1)~(ii-4-4.3)、構造式(ii-4-5.1)~(ii-4-5.3)、構造式(ii-4-6.1)~(ii-4-6.3)、構造式(ii-4-7.1)~(ii-4-7.3)、構造式(ii-4-8.1)~(ii-4-8.3)、構造式(ii-5-1.1)~(ii-5-1.4)、構造式(ii-5-2.1)~(ii-5-2.4)、構造式(ii-5-3.1)~(ii-5-3.3)、構造式(ii-5-4.1)~(ii-5-4.3)、構造式(ii-5-5.1)、構造式(ii-6-1.1)~(ii-6-1.3)又は構造式(ii-6-2.1)~(ii-6-2.3)で表される化合物の液晶組成物100質量%中の合計含有量は、溶解性、Δn及び/又はΔεの観点から、10~80質量%であることが好ましく、15~75質量%であることが好ましく、20~70質量%であることが好ましい。
一般式(ii)で表される化合物(下位概念を含む)は、公知の合成方法を用いて合成することができる。
本発明に係る液晶組成物は、Vth、Δn及び/又はΔεの観点から、更にシアノ基(-CN)を有する下記一般式(iii)で表される化合物の1種又は2種以上を含んでもよい。
Figure 2023021970000122
一般式(iii)中、Riii1は、炭素原子数1~20のアルキル基を表す。
当該アルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、直鎖状のアルキル基であることが好ましい。
当該アルキル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
当該アルキル基中の1つ又2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-、-CO-及び/又は-CS-で置換されていてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、-CH=CH-、-CO-O-、-O-CO-及び/又は-C≡C-で置換されてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子に置換されていてもよい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
但し、当該アルキル基が所定の基により置換される場合においては、酸素原子と酸素原子が直接結合することはない。
また、化合物の安定性の観点から、硫黄原子と硫黄原子及び/又は酸素原子と硫黄原子が直接結合することはないことが好ましい。
例えば、Riii1は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-O-に置換されることにより、炭素原子数1~19のアルコキシ基を表すことができる。
当該アルコキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基であり、直鎖状のアルコキシ基であることが好ましい。
当該アルコキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Riii1は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-S-に置換されることにより、炭素原子数1~19のチオアルコキシ基(アルキルスルファニル基、アルキルチオ基)を表すことができる。
当該チオアルコキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のチオアルコキシ基であり、直鎖状のチオアルコキシ基であることが好ましい。
当該チオアルコキシ基における炭素原子数は、好ましくは1~10、好ましくは1~6である。
また、Riii1は、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-が、-CH=CH-に置換されることにより、炭素原子数2~20のアルケニル基を表すことができる。
当該アルケニル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルケニル基であり、直鎖状のアルケニル基であることが好ましい。
当該アルケニル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Riii1は、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-が、-C≡C-に置換されることにより、炭素原子数2~20のアルキニル基を表すことができる。
当該アルキニル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルキニル基であり、直鎖状のアルキニル基であることが好ましい。
当該アルキニル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Riii1は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-O-に置換され、且つ一つ又は2つ以上の-CH-CH-が、-CH=CH-に置換されることにより、炭素原子数2~19のアルケニルオキシ基を表すことができる。
当該アルケニルオキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルケニルオキシ基であり、直鎖状のアルケニルオキシ基であることが好ましい。
当該アルケニルオキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Riii1は、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子が、ハロゲン原子に置換されることにより、炭素原子数1~20のハロゲン化アルキル基を表すことができる。
当該ハロゲン化アルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基であり、直鎖状のハロゲン化アルキル基であることが好ましい。
当該ハロゲン化アルキル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Riii1は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-O-に置換され、且つ当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子が、ハロゲン原子に置換されることにより、炭素原子数1~19のハロゲン化アルコキシ基を表すことができる。
当該ハロゲン化アルコキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルコキシ基であり、直鎖状のハロゲン化アルコキシ基であることが好ましい。
当該ハロゲン化アルコキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
iii1における炭素原子数1~20のアルキル基(置換されたものも含む)の具体例としては、式(Riii1-1)~(Riii1-36)で表される基等が挙げられる。
Figure 2023021970000123
式(Riii1-1)~(Riii1-36)中、黒点はAiii1への結合手を表す。
iii1が結合する環構造がフェニル基(芳香族)である場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び炭素原子数4~5のアルケニル基が好ましく、Riii1が結合する環構造がシクロヘキサン、ピラン及びジオキサンなどの飽和した環構造の場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましい。
また、Riii1としては、ネマチック相を安定化させるためには、炭素原子及び存在する場合の酸素原子の合計が5以下であることが好ましく、直鎖状であることが好ましい。
なお、Riii1としては、溶解性の観点から、炭素原子数2~8の直鎖状のアルキル基が好ましい。
一般式(iii)中、Aiii1、Aiii2及びAiii3は、それぞれ独立して、以下の基(a)、基(b)、基(c)及び基(d):
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1つの-CH-又は非隣接の2つ以上の-CH-は-O-及び/又は-S-に置き換えられてもよい。)
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1つの-CH=又は非隣接の2つ以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
(c) ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1つの-CH=又は非隣接の2つ以上の-CH=は-N=に置換されていてもよい。)
(d)チオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、ジベンゾチオフェン-3,7-ジイル基、ジベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、チエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル基(この基中に存在する1つの-CH=又は隣接していない2つ以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表す。
iii1、Aiii2及びAiii3中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、置換基Siii1により置換されていてもよい。
置換基Siii1は、ハロゲン原子、シアノ基、炭素原子数1~6のアルキル基のいずれかを表す。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-、-CO-及び/又は-CS-で置換されていてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子に置換されていてもよい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
但し、当該アルキル基が所定の基により置換される場合においては、酸素原子と酸素原子が直接結合することはない。
また、化合物の安定性の観点から、硫黄原子と硫黄原子及び/又は酸素原子と硫黄原子が直接結合することはないことが好ましい。
また、少なくとも一つのAiii1、Aiii2又はAiii3は、少なくとも一つの置換基Siii1で置換されていることが好ましい。
また、Aiii2は、少なくとも一つの置換基Sii1で置換されていることが好ましい。
なお、置換基Siii1が複数ある場合は、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。
iii2における置換基Siii1の置換位置としては、溶解性の観点から、下記式(Aiii2-SP-1)であることが好ましい。
Figure 2023021970000124
式(Aiii2-SP-1)中、白点はAiii1への結合手を表し、黒点はAiii3への結合手を表す。
より具体的には、Aiii1は、下記式(Aiii1-1)~(Aiii1-2)のいずれかを表されることが好ましい。
Figure 2023021970000125
式(Aiii1-1)~(Aiii1-2)中、白点はRiii1又はAiii1への結合手を表し、黒点はAiii1又はAiii2への結合手を表す。
より具体的には、Aiii2は、下記式(Aiii2-1)~(Aiii2-3)のいずれかを表されることが好ましい。
Figure 2023021970000126
式(Aiii2-1)~(Aiii2-3)中、白点はAiii1への結合手を表し、黒点はAiii3への結合手を表す。
より具体的には、Aiii3は、下記式(Aiii3-1)~(Aiii3-2)のいずれかを表ことが好ましい。
Figure 2023021970000127
式(Aiii3-1)~(Aiii3-2)中、白点はAiii2への結合手を表し、黒点はシアノ基(-CN)への結合手を表す。
一般式(iii)中、niii1は、1~2の整数を表す。
なお、一般式(iii)において、Aiii1が複数ある場合は、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。
一般式(iii)で表される化合物としては、下記一般式(iii-1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2023021970000128
一般式(iii-1)中、Riii1、Aiii1、Aiii2及びAiii3は、上記一般式(iii)中のRiii1、Aiii1、Aiii2及びAiii3とそれぞれ同じ意味を表す。
一般式(iii-1)で表される化合物としては、下記一般式(iii-1-1)~(iii-1-3)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2023021970000129
一般式(iii-1-1)~(iii-1-3)中、Riii1及びSiii1は、それぞれ独立して、上記一般式(iii)中のRiii1及びSiii1とそれぞれ同じ意味を表す。
一般式(iii-1-1)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(iii-1-1.1)~(iii-1-1.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000130
一般式(iii-1-2)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(iii-1-2.1)~(iii-1-2.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000131
一般式(iii-1-3)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(iii-1-3.1)~(iii-1-3.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000132
一般式(iii)、一般式(iii-1)、一般式(iii-1-1)~(iii-1-3)、構造式(iii-1-1.1)~(iii-1-1.3)、構造式(iii-1-2.1)~(iii-1-2.3)又は構造式(iii-1-3.1)~(iii-1-3.3)で表される化合物の液晶組成物に用いる種類は、1種又は2種以上、好ましくは1~5種、好ましくは1~4種、好ましくは1~3種、好ましくは1~2種、好ましくは1種である。
一般式(iii)、一般式(iii-1)、一般式(iii-1-1)~(iii-1-3)、構造式(iii-1-1.1)~(iii-1-1.3)、構造式(iii-1-2.1)~(iii-1-2.3)又は構造式(iii-1-3.1)~(iii-1-3.3)で表される化合物の液晶組成物100質量%中の合計含有量の下限値は、1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることが好ましい。
一般式(iii)、一般式(iii-1)、一般式(iii-1-1)~(iii-1-3)、構造式(iii-1-1.1)~(iii-1-1.3)、構造式(iii-1-2.1)~(iii-1-2.3)又は構造式(iii-1-3.1)~(iii-1-3.3)で表される化合物の液晶組成物100質量%中の合計含有量の上限値は、20質量%以下であることが好ましく、15質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることが好ましい。
一般式(iii)、一般式(iii-1)、一般式(iii-1-1)~(iii-1-3)、構造式(iii-1-1.1)~(iii-1-1.3)、構造式(iii-1-2.1)~(iii-1-2.3)又は構造式(iii-1-3.1)~(iii-1-3.3)で表される化合物の液晶組成物100質量%中の合計含有量は、溶解性及び/又はVthの観点から、1~15質量%であることが好ましく、2~15質量%であることが好ましく、3~20質量%であることが好ましい。
一般式(iii)で表される化合物(下位概念を含む)は、公知の合成方法を用いて合成することができる。
本発明に係る液晶組成物は、Vth、Δn及び/又はΔεの観点から、更にアルキニル基(Riv1-C≡C-)及びシアノ基(-CN)を有する下記一般式(iv)で表される化合物の1種又は2種以上を含んでもよい。
Figure 2023021970000133
一般式(iv)中、Riv1は、炭素原子数1~20のアルキル基を表す。
炭素原子数1~20のアルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、直鎖状のアルキル基であることが好ましい。
当該アルキル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
当該アルキル基中の1つ又2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-、-CO-及び/又は-CS-で置換されていてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、-CH=CH-、-COO-、-OCO-及び/又は-C≡C-で置換されてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
但し、当該アルキル基が所定の基により置換される場合においては、酸素原子と酸素原子が直接結合することはない。
また、化合物の安定性の観点から、硫黄原子と硫黄原子及び/又は酸素原子と硫黄原子が直接結合することはないことが好ましい。
例えば、Riv1は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-O-に置換されることにより、炭素原子数1~19のアルコキシ基を表すことができる。
当該アルコキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基であり、直鎖状のアルコキシ基であることが好ましい。
当該アルコキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Riv1は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-S-に置換されることにより、炭素原子数1~19のチオアルコキシ基(アルキルスルファニル基、アルキルチオ基)を表すことができる。
当該チオアルコキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のチオアルコキシ基であり、直鎖状のチオアルコキシ基であることが好ましい。
当該チオアルコキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Riv1は、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-が、-CH=CH-に置換されることにより、炭素原子数2~20のアルケニル基を表すことができる。
当該アルケニル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルケニル基であり、直鎖状のアルケニル基であることが好ましい。
当該アルケニル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Riv1は、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-が、-C≡C-に置換されることにより、炭素原子数2~20のアルキニル基を表すことができる。
当該アルキニル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルキニル基であり、直鎖状のアルキニル基であることが好ましい。
当該アルキニル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Riv1は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-O-に置換され、且つ一つ又は2つ以上の-CH-CH-が、-CH=CH-に置換されることにより、炭素原子数2~19のアルケニルオキシ基を表すことができる。
当該アルケニルオキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルケニルオキシ基であり、直鎖状のアルケニルオキシ基であることが好ましい。
当該アルケニルオキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Riv1は、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子が、ハロゲン原子に置換されることにより、炭素原子数1~20のハロゲン化アルキル基を表すことができる。
当該ハロゲン化アルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基であり、直鎖状のハロゲン化アルキル基であることが好ましい。
当該ハロゲン化アルキル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Riv1は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-O-に置換され、且つ当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子が、ハロゲン原子に置換されることにより、炭素原子数1~19のハロゲン化アルコキシ基を表すことができる。
当該ハロゲン化アルコキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基であり、直鎖状のアルコキシ基であることが好ましい。
当該ハロゲン化アルコキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
iv1における炭素原子数1~20のアルキル基(置換されたものも含む)の具体例としては、式(Riv1-1)~(Riv1-36)で表される基等が挙げられる。
Figure 2023021970000134
式(Riv1-1)~(Riv1-36)中、黒点は-C≡C-への結合手を表す。
なお、Riv1としては、溶解性の観点から、炭素原子数2~8の直鎖状のアルキル基が好ましい。
一般式(iv)中、Aiv1及びAiv2は、それぞれ独立して、以下の基(a)、基(b)、基(c)及び基(d):
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1つの-CH-又は非隣接の2つ以上の-CH-は-O-及び/又は-S-に置き換えられてもよい。)
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1つの-CH=又は非隣接の2つ以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
(c) ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1つの-CH=又は非隣接の2つ以上の-CH=は-N=に置換されていてもよい。)
(d)チオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、ジベンゾチオフェン-3,7-ジイル基、ジベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、チエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル基(この基中に存在する1つの-CH=又は隣接していない2つ以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表す。
iv1及びAiv2中の一つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、置換基Siv1により置換されていてもよい。
置換基Siv1は、ハロゲン原子、シアノ基、炭素原子数1~6のアルキル基のいずれかを表す。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-、-CO-及び/又は-CS-で置換されていてもよい。
当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子に置換されていてもよい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
但し、当該アルキル基が所定の基により置換される場合においては、酸素原子と酸素原子が直接結合することはない。
また、化合物の安定性の観点から、硫黄原子と硫黄原子及び/又は酸素原子と硫黄原子が直接結合することはないことが好ましい。
また、Aiv1の少なくとも一つは、置換基Siv1で置換されていることが好ましい。
なお、置換基Siv1が複数ある場合は、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。
iv1における置換基Siv1の置換位置としては、溶解性の観点から、下記式(Aiv1-SP-1)のいずれかであることが好ましい。
Figure 2023021970000135
式(Aiv1-SP-1)中、白点は-C≡C-又はAiv1への結合手を表し、黒点はAiv1又はAiv2への結合手を表す。
iv2における置換基Siv1の置換位置としては、下記式(Aiv2-SP-1)~(Aiv2-SP-2)のいずれかであることが好ましい。
Figure 2023021970000136
式(Aiv2-SP-1)~(Aiv2-SP-2)中、白点はAiv1への結合手を表し、黒点はシアノ基(-CN)への結合手を表す。
より具体的には、Aiv1は、下記式(Aiv1-1)~(Aiv1-3)のいずれかを表すことが好ましい。
Figure 2023021970000137
式(Aiv1-1)~(Aiv1-3)中、白点は-C≡C-又はAiv1への結合手を表し、黒点はAiv1又はAiv2への結合手を表す。
より具体的には、Aiv2は、下記式(Aiv2-1)~(Aiv2-4)のいずれかを表ことが好ましい。
Figure 2023021970000138
式(Aiv2-1)~(Aiv2-4)中、白点はAiv1への結合手を表し、黒点はシアノ基(-CN)への結合手を表す。
iv1は、1~2の整数を表す。
なお、一般式(iv)において、Aiv1が複数ある場合は、それらは同一でもよく異なっていてもよい。
一般式(iv)で表される化合物としては、下記一般式(iv-1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2023021970000139
一般式(iv-1)中、Riv1、Aiv1及びAiv2は、上記一般式(iv)中のRiv1、Aiv1及びAiv2とそれぞれ同じ意味を表す。
一般式(iv-1)で表される化合物としては、下記一般式(iv-1-1)~(iv-1-6)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2023021970000140
一般式(iv-1-1)~(iv-1-6)中、Riv1及びSiv1は、それぞれ独立して、上記一般式(iv)中のRiv1及びSiv1とそれぞれ同じ意味を表す。
一般式(iv-1-1)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(iv-1-1.1)~(iv-1-1.2)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000141
一般式(iv-1-2)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(iv-1-2.1)~(iv-1-2.2)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000142
一般式(iv-1-3)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(iv-1-3.1)~(iv-1-3.2)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000143
一般式(iv-1-4)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(iv-1-4.1)~(iv-1-4.2)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000144
一般式(iv-1-5)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(iv-1-5.1)~(iv-1-5.2)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000145
一般式(iv-1-6)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(iv-1-6.1)~(iv-1-6.2)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000146
一般式(iv)、一般式(iv-1)、一般式(iv-1-1)~(iv-1-6)、構造式(iv-1-1.1)~(iv-1-1.2)、構造式(iv-1-2.1)~(iv-1-2.2)、構造式(iv-1-3.1)~(iv-1-3.2)、構造式(iv-1-4.1)~(iv-1-4.2)、構造式(iv-1-5.1)~(iv-1-5.2)又は構造式(iv-1-6.1)~(iv-1-6.2)で表される化合物の液晶組成物に用いる種類は、1種又は2種以上、好ましくは1~5種、好ましくは1~4種、好ましくは1~3種、好ましくは1~2種、好ましくは1種である。
一般式(iv)、一般式(iv-1)、一般式(iv-1-1)~(iv-1-6)、構造式(iv-1-1.1)~(iv-1-1.2)、構造式(iv-1-2.1)~(iv-1-2.2)、構造式(iv-1-3.1)~(iv-1-3.2)、構造式(iv-1-4.1)~(iv-1-4.2)、構造式(iv-1-5.1)~(iv-1-5.2)又は構造式(iv-1-6.1)~(iv-1-6.2)で表される化合物の液晶組成物100質量%中の合計含有量の下限値は、0質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることが好ましい。
一般式(iv)、一般式(iv-1)、一般式(iv-1-1)~(iv-1-6)、構造式(iv-1-1.1)~(iv-1-1.2)、構造式(iv-1-2.1)~(iv-1-2.2)、構造式(iv-1-3.1)~(iv-1-3.2)、構造式(iv-1-4.1)~(iv-1-4.2)、構造式(iv-1-5.1)~(iv-1-5.2)又は構造式(iv-1-6.1)~(iv-1-6.2)で表される化合物の液晶組成物100質量%中の合計含有量の上限値は、35質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることが好ましい。
一般式(iv)、一般式(iv-1)、一般式(iv-1-1)~(iv-1-6)、構造式(iv-1-1.1)~(iv-1-1.2)、構造式(iv-1-2.1)~(iv-1-2.2)、構造式(iv-1-3.1)~(iv-1-3.2)、構造式(iv-1-4.1)~(iv-1-4.2)、構造式(iv-1-5.1)~(iv-1-5.2)又は構造式(iv-1-6.1)~(iv-1-6.2)で表される化合物の液晶組成物100質量%中の合計含有量は、他の液晶化合物との相溶性の観点から、0~35質量%であることが好ましく、1~30質量%であることが好ましく、5~25質量%であることが好ましい。
一般式(iv)で表される化合物(下位概念を含む)は、公知の合成方法を用いて合成することができる。
本発明に係る液晶組成物は、Vth、Δn及び/又はΔεの観点から、更に連結基として少なくとも一つの-C≡C-並びにシアノ基(-CN)を有する下記一般式(v)で表される化合物の1種又は2種以上を含んでもよい。
Figure 2023021970000147
一般式(v)中、Rv1は、炭素原子数1~20のアルキル基を表す。
当該アルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、直鎖状のアルキル基であることが好ましい。
当該アルキル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
当該アルキル基中の1つ又2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-、-CO-及び/又は-CS-で置換されていてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CH=CH-、-CO-O-、-O-CO-及び/又は-C≡C-で置換されてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
但し、当該アルキル基が所定の基により置換される場合においては、酸素原子と酸素原子が直接結合することはない。
また、化合物の安定性の観点から、硫黄原子と硫黄原子及び/又は酸素原子と硫黄原子が直接結合することはないことが好ましい。
例えば、Rv1は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-O-に置換されることにより、炭素原子数1~19のアルコキシ基を表すことができる。
当該アルコキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基であり、直鎖状のアルコキシ基であることが好ましい。
当該アルコキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rv1は、Rv1中の1つの-CH-が-S-に置換されることにより、炭素原子数1~19のチオアルコキシ基(アルキルスルファニル基、アルキルチオ基)を表すことができる。
当該チオアルコキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のチオアルコキシ基であり、直鎖状のチオアルコキシ基であることが好ましい。
当該チオアルコキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rv1は、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-が、-CH=CH-に置換されることにより、炭素原子数2~20のアルケニル基を表すことができる。
当該アルケニル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルケニル基であり、直鎖状のアルケニル基であることが好ましい。
当該アルケニル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rv1は、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-が、-C≡C-に置換されることにより、炭素原子数2~20のアルキニル基を表すことができる。
当該アルキニル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルキニル基であり、直鎖状のアルキニル基であることが好ましい。
当該アルキニル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rv1は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-O-に置換され、且つ一つ又は2つ以上の-CH-CH-が、-CH=CH-に置換されることにより、炭素原子数2~19のアルケニルオキシ基を表すことができる。
当該アルケニルオキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルケニルオキシ基であり、直鎖状のアルケニルオキシ基であることが好ましい。
当該アルケニルオキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rv1は、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子が、ハロゲン原子に置換されることにより、炭素原子数1~20のハロゲン化アルキル基を表すことができる。
当該ハロゲン化アルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基であり、直鎖状のハロゲン化アルキル基であることが好ましい。
当該ハロゲン化アルキル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rv1は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-O-に置換され、且つ当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子が、ハロゲン原子に置換されることにより、炭素原子数1~19のハロゲン化アルコキシ基を表すことができる。
当該ハロゲン化アルコキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルコキシ基であり、直鎖状のハロゲン化アルコキシ基であることが好ましい。
当該ハロゲン化アルコキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
v1における炭素原子数1~20のアルキル基(置換されたものも含む)の具体例としては、式(Rv1-1)~(Rv1-36)で表される基等が挙げられる。
Figure 2023021970000148
式(Rv1-1)~(Rv1-36)中、黒点はAv1への結合手を表す。
v1が結合する環構造がフェニル基(芳香族)である場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び炭素原子数4~5のアルケニル基が好ましく、Rv1が結合する環構造がシクロヘキサン、ピラン及びジオキサンなどの飽和した環構造の場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましい。
また、Rv1としては、ネマチック相を安定化させるためには、炭素原子及び存在する場合の酸素原子の合計が5以下であることが好ましく、直鎖状であることが好ましい。
なお、Rv1としては、溶解性の観点から、炭素原子数2~8の直鎖状のアルキル基が好ましい。
一般式(v)中、Av1及びAv2は、それぞれ独立して、以下の基(a)、基(b)、基(c)及び基(d):
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1つの-CH-又は非隣接の2つ以上の-CH-は-O-及び/又は-S-に置き換えられてもよい。)
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1つの-CH=又は非隣接の2つ以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
(c) ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1つの-CH=又は非隣接の2つ以上の-CH=は-N=に置換されていてもよい。)
(d)チオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、ジベンゾチオフェン-3,7-ジイル基、ジベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、チエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル基(この基中に存在する1つの-CH=又は隣接していない2つ以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表す。
v1及びAv2中の一つ又は二つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、置換基Sv1により置換されていてもよい。
置換基Sv1は、ハロゲン原子、シアノ基又は炭素原子数1~6のアルキル基のいずれかを表す。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-、-CO-及び/又は-CS-で置換されていてもよい。
また、当該アルキル基中に存在する1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子に置換されていてもよい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
但し、炭素原子数1~6のアルキル基が所定の基により置換される場合においては、酸素原子と酸素原子が直接結合することはない。
また、化合物の安定性の観点から、硫黄原子と硫黄原子及び/又は酸素原子と硫黄原子が直接結合することはないことが好ましい。
また、Av1の少なくとも一つ又はAv2は、少なくとも一つの置換基Sv1で置換されていることが好ましい。
なお、置換基Sv1が複数ある場合は、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。
v1における置換基Sv1の置換位置としては、溶解性の観点から、下記式(Av1-SP-1)であることが好ましい。
Figure 2023021970000149
式(Av1-SP-1)中、白点はRv1又はZv1への結合手を表し、黒点はZv1への結合手を表す。
v2における置換基Sv1の置換位置としては、下記式(Av2-SP-1)~(Av2-SP-2)のいずれかであることが好ましい。
Figure 2023021970000150
式(Av2-SP-1)~(Av2-SP-2)中、白点はZv1への結合手を表し、黒点はシアノ基(-CN)への結合手を表す。
より具体的には、Av1は、下記式(Av1-1)~(Av1-3)のいずれかを表ことが好ましい。
Figure 2023021970000151
式(Av1-1)~(Av1-3)中、白点はRv1又はZv1への結合手を表し、黒点はZv1への結合手を表す。
より具体的には、Av2は、下記式(Av2-1)~(Av2-3)のいずれかを表ことが好ましい。
Figure 2023021970000152
式(Av2-1)~(Av2-3)中、白点はZv1への結合手を表し、黒点はシアノ基(-CN)への結合手を表す。
一般式(v)中、Zv1は、単結合、-C≡C-、-CH=CH-、-CF=CF-のいずれかを表す。
但し、Zv1の少なくとも一つは、-C≡C-を表す。
一般式(v)中、nv1は、1~2の整数を表す。
なお、一般式(v)において、Av1及びZv1が複数存在する場合は、それらはそれぞれ同一であってもよく、異なっていてもよい。
一般式(v)で表される化合物としては、下記一般式(v-1)~(v-2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2023021970000153
一般式(v-1)~(v-2)中、Rv1、Av1及びAv2は、上記一般式(v)中のRv1、Av1及びAv2とそれぞれ同じ意味を表す。
一般式(v-1)~(v-2)中、Av1-2の定義は、上記一般式(v)中のAv1の定義に同じである。
一般式(v-1)で表される化合物としては、下記一般式(v-1-1)~(v-1-6)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2023021970000154
一般式(v-1-1)~(v-1-6)中、Rv1及びSv1は、それぞれ独立して、上記一般式(v)中のRv1及びSv1とそれぞれ同じ意味を表す。
一般式(v-1-1)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(v-1-1.1)~(v-1-1.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000155
一般式(v-1-2)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(v-1-2.1)~(v-1-2.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000156
一般式(v-1-3)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(v-1-3.1)~(v-1-3.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000157
一般式(v-1-4)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(v-1-4.1)~(ii-1-4.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000158
一般式(v-1-5)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(v-1-5.1)~(v-1-5.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000159
一般式(v-1-6)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(v-1-6.1)~(v-1-6.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000160
一般式(v-2)で表される化合物としては、下記一般式(v-2-1)~(v-2-2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2023021970000161
一般式(v-2-1)~(v-2-2)中、Rv1及びSv1は、それぞれ独立して、上記一般式(v)中のRv1及びSv1とそれぞれ同じ意味を表す。
一般式(v-2-1)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(v-2-1.1)~(v-2-1.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000162
一般式(v-2-2)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(v-2-2.1)~(v-2-2.3)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000163
一般式(v)、一般式(v-1)~(v-2)、一般式(v-1-1)~(v-1-6)、一般式(v-2-1)~(v-2-2)、構造式(v-1-1.1)~(v-1-1.3)、構造式(v-1-2.1)~(v-1-2.3)、構造式(v-1-3.1)~(v-1-3.3)、構造式(v-1-4.1)~(v-1-4.3)、構造式(v-1-5.1)~(v-1-5.3)、構造式(v-1-6.1)~(v-1-6.3)、構造式(v-2-1.1)~(v-2-1.3)又は構造式(v-2-2.1)~(v-2-2.3)で表される化合物の液晶組成物に用いる種類は、1種又は2種以上、好ましくは1~5種、好ましくは1~4種、好ましくは1~3種、好ましくは1~2種、好ましくは1種である。
一般式(v)、一般式(v-1)~(v-2)、一般式(v-1-1)~(v-1-6)、一般式(v-2-1)~(v-2-2)、構造式(v-1-1.1)~(v-1-1.3)、構造式(v-1-2.1)~(v-1-2.3)、構造式(v-1-3.1)~(v-1-3.3)、構造式(v-1-4.1)~(v-1-4.3)、構造式(v-1-5.1)~(v-1-5.3)、構造式(v-1-6.1)~(v-1-6.3)、構造式(v-2-1.1)~(v-2-1.3)又は構造式(v-2-2.1)~(v-2-2.3)で表される化合物の液晶組成物100質量%中の合計含有量の下限値は、1質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることが好ましい。
一般式(v)、一般式(v-1)~(v-2)、一般式(v-1-1)~(v-1-6)、一般式(v-2-1)~(v-2-2)、構造式(v-1-1.1)~(v-1-1.3)、構造式(v-1-2.1)~(v-1-2.3)、構造式(v-1-3.1)~(v-1-3.3)、構造式(v-1-4.1)~(v-1-4.3)、構造式(v-1-5.1)~(v-1-5.3)、構造式(v-1-6.1)~(v-1-6.3)、構造式(v-2-1.1)~(v-2-1.3)又は構造式(v-2-2.1)~(v-2-2.3)で表される化合物の液晶組成物100質量%中の合計含有量の上限値は、30質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることが好ましい。
一般式(v)、一般式(v-1)~(v-2)、一般式(v-1-1)~(v-1-6)、一般式(v-2-1)~(v-2-2)、構造式(v-1-1.1)~(v-1-1.3)、構造式(v-1-2.1)~(v-1-2.3)、構造式(v-1-3.1)~(v-1-3.3)、構造式(v-1-4.1)~(v-1-4.3)、構造式(v-1-5.1)~(v-1-5.3)、構造式(v-1-6.1)~(v-1-6.3)、構造式(v-2-1.1)~(v-2-1.3)又は構造式(v-2-2.1)~(v-2-2.3)で表される化合物の液晶組成物100質量%中の合計含有量は、溶解性及び/又はVthの観点から、1~30質量%であることが好ましく、3~25質量%であることが好ましく、5~20質量%であることが好ましい。
一般式(v)で表される化合物(下位概念を含む)は、公知の合成方法を用いて合成することができる。
本発明に係る液晶組成物は、Δn及び/又はΔεの観点から、更に連結基として少なくとも一つの-C≡C-を有する下記一般式(vi)で表される化合物の1種又は2種以上を含んでもよい。
Figure 2023021970000164
一般式(vi)中、Rvi1は、水素原子又は炭素原子数1~20のアルキル基を表す。
炭素原子数1~20のアルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、直鎖状のアルキル基であることが好ましい。
炭素原子数1~20のアルキル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-、-CO-及び/又は-CS-で置換されていてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CO-O-、-O-CO-、-CO-S-、-S-CO-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-及び/又は-C≡C-で置換されていてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-CH-は、それぞれ独立して、-O-CO-O-で置換されていてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
但し、当該アルキル基が所定の基により置換される場合においては、酸素原子と酸素原子が直接結合することはない。
また、化合物の安定性の観点から、硫黄原子と硫黄原子及び/又は酸素原子と硫黄原子が直接結合することはないことが好ましい。
例えば、Rvi1は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-O-に置換されることにより、炭素原子数1~19のアルコキシ基を表すことができる。
当該アルコキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基であり、直鎖状のアルコキシ基であることが好ましい。
当該アルコキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rvi1は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-S-に置換されることにより、炭素原子数1~19のチオアルコキシ基(アルキルスルファニル基、アルキルチオ基)を表すことができる。
当該チオアルコキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のチオアルコキシ基であり、直鎖状のチオアルコキシ基であることが好ましい。
当該チオアルコキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rvi1は、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-が、-CH=CH-に置換されることにより、炭素原子数2~20のアルケニル基を表すことができる。
当該アルケニル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルケニル基であり、直鎖状のアルケニル基であることが好ましい。
当該アルケニル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rvi1は、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-が、-C≡C-に置換されることにより、炭素原子数2~20のアルキニル基を表すことができる。
当該アルキニル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルキニル基であり、直鎖状のアルキニル基であることが好ましい。
当該アルキニル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rvi1は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-O-に置換され、且つ一つ又は2つ以上の-CH-CH-が、-CH=CH-に置換されることにより、炭素原子数2~19のアルケニルオキシ基を表すことができる。
当該アルケニルオキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルケニルオキシ基であり、直鎖状のアルケニルオキシ基であることが好ましい。
当該アルケニルオキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rvi1は、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子が、ハロゲン原子に置換されることにより、炭素原子数1~20のハロゲン化アルキル基を表すことができる。
当該ハロゲン化アルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基であり、直鎖状のハロゲン化アルキル基であることが好ましい。
当該ハロゲン化アルキル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rvi1は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-O-に置換され、且つ当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子が、ハロゲン原子に置換されることにより、炭素原子数1~19のハロゲン化アルコキシ基を表すことができる。
当該ハロゲン化アルコキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基であり、直鎖状のアルコキシ基であることが好ましい。
当該ハロゲン化アルコキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
vi1における炭素原子数1~20のアルキル基(置換されたものも含む)の具体例としては、式(Rvi1-1)~(Rvi1-36)で表される基等が挙げられる。
Figure 2023021970000165
式(Rvi1-1)~(Rvi1-36)中、黒点はAvi1への結合手を表す。
vi1は、液晶組成物全体の信頼性を重視する場合には、炭素原子数1~12のアルキル基であることが好ましく、液晶組成物全体の粘性の低下を重視する場合には、炭素原子数2~8のアルケニル基であることが好ましい。
vi1が結合する環構造がフェニル基(芳香族)である場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び炭素原子数4~5のアルケニル基が好ましく、Rvi1が結合する環構造がシクロヘキサン、ピラン及びジオキサンなどの飽和した環構造の場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましい。
また、Rvi1としては、ネマチック相を安定化させるためには、炭素原子及び存在する場合の酸素原子の合計が5以下であることが好ましく、直鎖状であることが好ましい。
なお、Rvi1としては、溶解性の観点から、炭素原子数2~6の直鎖状のアルキル基が好ましい。
一般式(vi)中、Rvi2は、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルファニル基、ニトロ基、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基又は炭素原子数1~20のアルキル基のいずれかを表す。
炭素原子数1~20のアルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、直鎖状のアルキル基であることが好ましい。
当該アルキル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-、-CO-及び/又は-CS-で置換されていてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CO-O-、-O-CO-、-CO-S-、-S-CO-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-及び/又は-C≡C-で置換されていてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-CH-は、それぞれ独立して、-O-CO-O-で置換されていてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
但し、当該アルキル基が所定の基により置換される場合においては、酸素原子と酸素原子が直接結合することはない。
また、化合物の安定性の観点から、硫黄原子と硫黄原子及び/又は酸素原子と硫黄原子が直接結合することはないことが好ましい。
例えば、Rvi2は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-O-に置換されることにより、炭素原子数1~19のアルコキシ基を表すことができる。
当該アルコキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基であり、直鎖状のアルコキシ基であることが好ましい。
当該アルコキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rvi2は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-S-に置換されることにより、炭素原子数1~19のチオアルコキシ基(アルキルスルファニル基、アルキルチオ基)を表すことができる。
当該チオアルコキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のチオアルコキシ基であり、直鎖状のチオアルコキシ基であることが好ましい。
当該チオアルコキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rvi2は、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-が、-CH=CH-に置換されることにより、炭素原子数2~20のアルケニル基を表すことができる。
当該アルケニル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルケニル基であり、直鎖状のアルケニル基であることが好ましい。
当該アルケニル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rvi2は、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-が、-C≡C-に置換されることにより、炭素原子数2~20のアルキニル基を表すことができる。
当該アルキニル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルキニル基であり、直鎖状のアルキニル基であることが好ましい。
当該アルキニル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rvi2は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-O-に置換され、且つ一つ又は2つ以上の-CH-CH-が、-CH=CH-に置換されることにより、炭素原子数2~19のアルケニルオキシ基を表すことができる。
当該アルケニルオキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルケニルオキシ基であり、直鎖状のアルケニルオキシ基であることが好ましい。
当該アルケニルオキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rvi2は、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子が、ハロゲン原子に置換されることにより、炭素原子数1~20のハロゲン化アルキル基を表すことができる。
当該ハロゲン化アルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基であり、直鎖状のハロゲン化アルキル基であることが好ましい。
当該ハロゲン化アルキル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rvi2は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-O-に置換され、且つ当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子が、ハロゲン原子に置換されることにより、炭素原子数1~19のハロゲン化アルコキシ基を表すことができる。
当該ハロゲン化アルコキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基であり、直鎖状のアルコキシ基であることが好ましい。
当該ハロゲン化アルコキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
vi2における炭素原子数1~20のアルキル基(置換されたものも含む)の具体例としては、式(Rvi2-1)~(Rvi2-36)で表される基等が挙げられる。
Figure 2023021970000166
式(Rvi2-1)~(Rvi2-36)中、黒点はAvi3への結合手を表す。
vi2が結合する環構造がフェニル基(芳香族)である場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び炭素原子数4~5のアルケニル基が好ましく、Ri1が結合する環構造がシクロヘキサン、ピラン及びジオキサンなどの飽和した環構造の場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましい。
また、Rvi2としては、ネマチック相を安定化させるためには、炭素原子及び存在する場合の酸素原子の合計が5以下であることが好ましく、直鎖状であることが好ましい。
なお、Rvi2としては、溶解性、Δn及び/又はΔεの観点から、炭素原子数2~6の直鎖状のアルキル基又は炭素原子数1~6の直鎖状のチオアルコキシ基が好ましい。
一般式(vi)中、Avi1、Avi2及びAvi3は、それぞれ独立して、炭素原子数3~16の炭化水素環又は炭素原子数3~16の複素環のいずれかを表す。
炭素原子数3~16の炭化水素環又は炭素原子数3~16の複素環は、より具体的には、以下の基(a)、基(b)基(c)及び基(d):
(a)1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1つの-CH-又は隣接していない2つ以上の-CH-は-O-又は-S-に置き換えられても良い。)
(b)1,4-フェニレン基(この基中に存在する1つの-CH=又は隣接していない2つ以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
(c)1,4-シクロヘキセニレン基、ビシクロ[2.2.2]オクタン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基又はフェナントレン-2,7-ジイル基中に存在する1つの-CH=又は2つ以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
(d)チオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、ジベンゾチオフェン-3,7-ジイル基、ジベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、チエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル基(この基中に存在する1つの-CH=又は隣接していない2つ以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表すことが好ましい。
vi1、Avi2及びAvi3中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、置換基Svi1によって置換されていてもよい。
置換基Svi1は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルファニル基、ニトロ基、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、チオイソシアノ基、炭素原子数1~20のアルキル基のいずれかを表す。
当該アルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、直鎖状のアルキル基であることが好ましい。
当該アルキル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは3~6である。
当該アルキル基における1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-及び/又は-CO-で置換されていてもよい。
また、当該アルキル基における1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-CO-O-、-O-CO-、-CO-S-、-S-CO-、-CO-NH-及び/又は-NH-CO-で置換されてもよい。
また、当該アルキル基における1つ又は2つ以上の-CH-CH-CH-は、-O-CO-O-で置換されてもよい。
当該アルキル基における1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
但し、当該アルキル基が所定の基により置換される場合においては、酸素原子と酸素原子が直接結合することはない。
また、化合物の安定性の観点から、硫黄原子と硫黄原子及び/又は酸素原子と硫黄原子が直接結合することはないことが好ましい。
置換基Svi1としては、フッ素原子又は炭素数1~3の直鎖状のアルキル基が好ましい。
また、Avi1、Avi2及びAvi3の少なくとも一つは少なくとも一つの置換基Svi1で置換されていることが好ましい。
また、Avi1は、少なくとも一つの置換基Svi1で置換されていることが好ましい。
なお、置換基Svi1が複数ある場合は、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。
vi1における置換基Svi1の置換位置としては、下記式(Avi1-SP-1)~(Avi1-SP-2)のいずれかであることが好ましい。
Figure 2023021970000167
式(Avi1-SP-1)~(Avi1-SP-2)中、白点はRvi1の結合手を表し、黒点は-C≡C-への結合手を表す。
vi2における置換基Svi1の置換位置としては、下記式(Avi2-SP-1)~(Avi2-SP-7)のいずれかであることが好ましく他の液晶化合物との相溶性の観点から、下記式(Avi2-SP-1)~(Avi2-SP-7)のいずれかを表すことが好ましい。
Figure 2023021970000168
式(Avi2-SP-1)~(Avi2-SP-7)中、白点は-C≡C-の結合手を表し、黒点はZvi1への結合手を表す。
vi3における置換基Svi3の置換位置としては、下記式(Avi3-SP-1)~(Avi3-SP-7)のいずれかであることが好ましく、溶解性の観点から、下記式(Avi3-SP-1)~(Avi3-SP-5)のいずれかを表すことが好ましい。
Figure 2023021970000169
式(Avi3-SP-1)~(Avi3-SP-7)中、白点はZvi1への結合手を表し、黒点はZvi1又はRvi2への結合手を表す。
より具体的には、Avi1は、下記式(Avi1-1)~(Avi1-4)のいずれかを表すことが好ましい。
Figure 2023021970000170
式(Avi1-1)~(Avi1-4)中、白点はRvi1の結合手を表し、黒点は-C≡C-への結合手を表す。
より具体的には、Avi2は、下記式(Avi2-1)~(Avi2-5)のいずれかを表すことが好ましい。
Figure 2023021970000171
式(Avi2-1)~(Avi2-5)中、白点は-C≡C-の結合手を表し、黒点はZi1への結合手を表す。
より具体的には、Avi3は、下記式(Avi3-1)~(Avi3-3)のいずれかを表すことが好ましい。
Figure 2023021970000172
式(Avi3-1)~(Avi3-3)中、白点はZvi1への結合手を表し、黒点はZvi1又はRvi2への結合手を表す。
一般式(vi)中、Zvi1は、それぞれ独立して、単結合、炭素原子数1~20のアルキレン基のいずれかを表す。
当該アルキレン基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基であり、直鎖状のアルキレン基であることが好ましい。
当該アルキレン基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
当該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-CF-及び/又は-CO-で置換されていてもよい。
また、当該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CH-CH(CH)-、-CH(CH)-CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=C(CH)-、-C(CH)=CH-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-C≡C-、-CO-O-及び/又は-O-CO-で置換されてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-CH-は、それぞれ独立して、-O-CO-O-で置換されていてもよい。
但し、当該アルキレン基が所定の基により置換される場合においては、酸素原子と酸素原子が直接結合することはない。
炭素原子数2~20のアルキレン基の具体例(置換されたものも含む)としては、式(Zvi1-1)~(Zvi1-24)で表される基等が挙げられる。
Figure 2023021970000173
式(Zvi1-1)~(Zvi1-24)中、白点はAvi2又はAvi3への結合手を表し、黒点はAvi3への結合手を表す。
vi1は、1~3の整数、好ましくは1~2の整数を表す。
vi1が1である場合においては、Δn及び/又はΔεの観点から、Zvi1は-C≡C-を表すことが好ましい。
また、nvi1が2又は3である場合においては、Δn及び/又はΔεの観点から、Zvi1の少なくとも一つは-C≡C-を表すことが好ましい。
なお、一般式(vi)において、Avi3及びZvi1が複数存在する場合は、それらはそれぞれ同一であってもよく、異なっていてもよい。
一般式(vi)で表される化合物としては、下記一般式(vi-1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2023021970000174
一般式(vi-1)中、Rvi1、Rvi2、Avi1、Avi2及びAvi3は、上記一般式(vi)中のRvi1、Rvi2、Avi1、Avi2及びAvi3とそれぞれ同じ意味を表す。
一般式(vi-1)で表される化合物としては、下記一般式(vi-1-1)~(vi-1-7)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2023021970000175
一般式(vi-1-1)~(vi-1-7)中、Rvi1、Rvi2及びSvi1は、それぞれ独立して、上記一般式(vi)中のRvi1、Rvi2及びSvi1とそれぞれ同じ意味を表す。
一般式(vi-1-1)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(vi-1-1.1)~(vi-1-1.2)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000176
一般式(vi-1-2)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(vi-1-2.1)~(vi-1-2.6)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000177
一般式(vi-1-3)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(vi-1-3.1)~(vi-1-3.4)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000178
一般式(vi-1-4)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(vi-1-4.1)~(vi-1-4.5)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000179
一般式(vi-1-5)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(vi-1-5.1)~(vi-1-5.4)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000180
一般式(vi-1-6)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(vi-1-6.1)~(vi-1-6.5)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000181
一般式(vi-1-7)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(vi-1-7.1)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000182
一般式(vi)、一般式(vi-1)、一般式(vi-1-1)~(vi-1-7)、構造式(vi-1-1.1)~(vi-1-1.2)、構造式(vi-1-2.1)~(vi-1-2.6)、構造式(vi-1-3.1)~(vi-1-3.4)、構造式(vi-1-4.1)~(vi-1-4.5)、構造式(vi-1-5.1)~(i-v1-5.4)、構造式(vi-1-6.1)~(i-v1-6.5)又は構造式(vi-1-7.1)で表される化合物の液晶組成物に用いる種類は、1種又は2種以上、好ましくは1~10種、好ましくは1~5種、好ましくは1~3種である。
一般式(vi)、一般式(vi-1)、一般式(vi-1-1)~(vi-1-7)、構造式(vi-1-1.1)~(vi-1-1.2)、構造式(vi-1-2.1)~(vi-1-2.6)、構造式(vi-1-3.1)~(vi-1-3.4)、構造式(vi-1-4.1)~(vi-1-4.5)、構造式(vi-1-5.1)~(i-v1-5.4)、構造式(vi-1-6.1)~(i-v1-6.5)又は構造式(vi-1-7.1)で表される化合物の液晶組成物100質量%中の合計含有量の下限値は、1質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることが好ましい。
一般式(vi)、一般式(vi-1)、一般式(vi-1-1)~(vi-1-7)、構造式(vi-1-1.1)~(vi-1-1.2)、構造式(vi-1-2.1)~(vi-1-2.6)、構造式(vi-1-3.1)~(vi-1-3.4)、構造式(vi-1-4.1)~(vi-1-4.5)、構造式(vi-1-5.1)~(i-v1-5.4)、構造式(vi-1-6.1)~(i-v1-6.5)又は構造式(vi-1-7.1)で表される化合物の液晶組成物100質量%中の合計含有量の上限値は、35質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることが好ましい。
一般式(vi)、一般式(vi-1)、一般式(vi-1-1)~(vi-1-7)、構造式(vi-1-1.1)~(vi-1-1.2)、構造式(vi-1-2.1)~(vi-1-2.6)、構造式(vi-1-3.1)~(vi-1-3.4)、構造式(vi-1-4.1)~(vi-1-4.5)、構造式(vi-1-5.1)~(i-v1-5.4)、構造式(vi-1-6.1)~(i-v1-6.5)又は構造式(vi-1-7.1)で表される化合物の液晶組成物100質量%中の合計含有量は、溶解性、Δn及び/又はΔεの観点から、1~35質量%であることが好ましく、3~30質量%であることが好ましく、5~25質量%であることが好ましい。
一般式(vi)で表される化合物(下位概念も含む)は、公知の合成方法を用いて合成することができる。
本発明に係る液晶組成物は、Δn及び/又はΔεの観点から、更に連結基として少なくとも一つの-C≡C-と-N=N-を有する下記一般式(vii)で表される化合物の1種又は2種以上を含んでもよい。
Figure 2023021970000183
一般式(vii)中、Rvii1及びRvii2は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、シアノ基、炭素原子数1~20のアルキル基を表す。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
炭素原子数1~20のアルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、直鎖状のアルキル基であることが好ましい。
炭素原子数1~20のアルキル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-、-CO-及び/又は-CS-で置換されていてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CO-O-、-O-CO-、-CO-S-、-S-CO-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-及び/又は-C≡C-で置換されていてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-CH-は、それぞれ独立して、-O-CO-O-で置換されていてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
但し、当該アルキル基が所定の基により置換される場合においては、酸素原子と酸素原子が直接結合することはない。
また、化合物の安定性の観点から、硫黄原子と硫黄原子及び/又は酸素原子と硫黄原子が直接結合することはないことが好ましい。
例えば、Rvii1及びRvii2は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-O-に置換されることにより、炭素原子数1~19のアルコキシ基を表すことができる。
当該アルコキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基であり、直鎖状のアルコキシ基であることが好ましい。
当該アルコキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rvii1及びRvii2は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-S-に置換されることにより、炭素原子数1~19のチオアルコキシ基(アルキルスルファニル基、アルキルチオ基)を表すことができる。
当該チオアルコキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のチオアルコキシ基であり、直鎖状のチオアルコキシ基であることが好ましい。
当該チオアルコキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rvii1及びRvii2は、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-が、-CH=CH-に置換されることにより、炭素原子数2~20のアルケニル基を表すことができる。
当該アルケニル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルケニル基であり、直鎖状のアルケニル基であることが好ましい。
当該アルケニル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rvii1及びRvii2は、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-が、-C≡C-に置換されることにより、炭素原子数2~20のアルキニル基を表すことができる。
当該アルキニル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルキニル基であり、直鎖状のアルキニル基であることが好ましい。
当該アルキニル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rvii1及びRvii2は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-O-に置換され、且つ一つ又は2つ以上の-CH-CH-が、-CH=CH-に置換されることにより、炭素原子数2~19のアルケニルオキシ基を表すことができる。
当該アルケニルオキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルケニルオキシ基であり、直鎖状のアルケニルオキシ基であることが好ましい。
当該アルケニルオキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rvii1及びRvii2は、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子が、ハロゲン原子に置換されることにより、炭素原子数1~20のハロゲン化アルキル基を表すことができる。
当該ハロゲン化アルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基であり、直鎖状のハロゲン化アルキル基であることが好ましい。
当該ハロゲン化アルキル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
vii1及びRvii2は、当該アルキル基中の1つの-CH-が-O-に置換され、且つ当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子が、ハロゲン原子に置換されることにより、炭素原子数1~19のハロゲン化アルコキシ基を表すことができる。
当該ハロゲン化アルコキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基であり、直鎖状のアルコキシ基であることが好ましい。
当該ハロゲン化アルコキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
vii1及びRvii2における炭素原子数1~20のアルキル基(置換されたものも含む)の具体例としては、式(Rvii1/2-1)~(Rvii1/2-36)で表される基等が挙げられる。
Figure 2023021970000184
式(Rvii1/2-1)~(Rvii1/2-36)中、黒点はAvii1又はAvii3への結合手を表す。
vii1は、液晶組成物全体の信頼性を重視する場合には、炭素原子数1~12のアルキル基であることが好ましく、液晶組成物全体の粘性の低下を重視する場合には、炭素原子数2~8のアルケニル基であることが好ましい。
また、Rvii1が結合する環構造がフェニル基(芳香族)である場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び炭素原子数4~5のアルケニル基が好ましく、Rvii1が結合する環構造がシクロヘキサン、ピラン及びジオキサンなどの飽和した環構造の場合には、直鎖状の炭素原子数1~5のアルキル基、直鎖状の炭素原子数1~4のアルコキシ基及び直鎖状の炭素原子数2~5のアルケニル基が好ましい。
また、Rvii1としては、ネマチック相を安定化させるためには、炭素原子及び存在する場合酸素原子の合計が5以下であることが好ましく、直鎖状であることが好ましい。
vii2は、一般式(vii)で表される化合物が、Δεが正のいわゆるp型化合物である場合には、フッ素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基又はトリフルオロメトキシ基であることが好ましく、フッ素原子又はシアノ基が好ましい。
一般式(vii)で表される化合物が、Δεがほぼ0のいわゆるノンポーラ型化合物である場合には、Rvii2は、Rvii1と同じ意味を表すが、Rvii2とRvii1は、同一であっても、異なっていてもよい。
なお、Rvii1/2としては、溶解性の観点から、炭素原子数2~6の直鎖状のアルキル基が好ましい。
一般式(vii)中、Avii1、Avii2及びAvii3は、それぞれ独立して、以下の基(a)、基(b)及び基(c):
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH-又は隣接していない2個以上の-CH-は-O-に置き換えられてもよい。)
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
(c) ナフタレン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置換されていてもよい。)
からなる群より選ばれる基を表す。
また、上記の基(a)、基(b)及び基(c)中の一つ又は二つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、シアノ基又は炭素原子数1~6のアルキル基で置換されていてもよい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられ、安定性及び安全性の観点から、フッ素原子が好ましい。
vii1、Avii2及び/又はAvii3は、それぞれ独立して、応答速度を改善するためには脂肪族の二価の環式基である基(a)であることが好ましく、Δnを高くすることが求められる場合には、芳香族性を示す二価の環式基である基(b)又は基(c)であることが好ましく、それぞれ独立して、下記の構造:
Figure 2023021970000185
(Rは炭素原子数1~6のアルキル基を表す。)
のいずれかを表すことが好ましく、1,4-フェニレン基、ナフタレン-2,6-ジイル基及びテトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基のいずれかであることが好ましく、これらの1,4-フェニレン基、ナフタレン-2,6-ジイル基及びテトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中の一つ又は二つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、フッ素原子又は炭素原子数1~6のアルキル基により置換されていてもよい。
特にAvii1は以下の基(d)~基(f):
Figure 2023021970000186
(Xvii1及びXvii2は、それぞれ独立して、水素原子又はフッ素原子を表す。)
からなる群より選ばれる基を表すことが、Δn向上の観点から好ましい。
また、他の液晶化合物との相溶性の観点からは基(f)を表すことが好ましい。
また、他の液晶組成物との相溶性を高めるためには、Avii1、Avii2及び/又はAvii3の少なくとも一つが炭素原子数1~6のアルキル基により置換された1,4-フェニレン基を表すことが好ましく、エチル基で置換された1,4-フェニレン基を表すことがより好ましい。
本発明における一般式(vii)で表わされる化合物の一分子中の環構造である、Avii1、Avii2及び/又はAvii3は、合計でフッ素原子を1~5個有することが好ましく、1~4個有することがより好ましい。
上記一般式(vii)で表わされる化合物は、以下の一般式(vii-1)~(vii-3)で表わされる化合物であることが好ましい。
Figure 2023021970000187
(上記一般式(vii-1))~(vii-3)中、Rvii1、Rvii2、Avii2及びAvii3は、上記一般式(vii)中のRvii1、Rvii2、Avii2及びAvii3とそれぞれ同じ意味を表し、好ましい基、好ましい数も同一である。
上記一般式(vii-1))~(vii-3)中、Xvii1及びXvii2は、それぞれ独立して、水素原子又はフッ素原子を表わす。
一般式(vii-1)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(vii-1.1)~(vii-1.74)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2023021970000188
Figure 2023021970000189
Figure 2023021970000190
Figure 2023021970000191
Figure 2023021970000192
一般式(vii-2)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(vii-2.1)~(vii-2.22)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2023021970000193
式中、Xは、それぞれ独立して水素原子、フッ素原子又は炭素原子数1~6のアルキル基を表す。
Figure 2023021970000194
上記構造式(vii-1.1)~(vii-1.74)及び(vii-2.1)~(vii-2.22)で表される化合物の中でも、構造式(vii-1.1)~(vii-1.20)及び構造式(vii-2.17)~(vii-2.22)が好ましい。
一般式(vii)、一般式(vii-1)~一般式(vii-3)、構造式(vii-1.1)~(vii-1.74)又は構造式(vii-2.1)~(vii-2.22)で表される化合物の液晶組成物に用いる種類は、1種又は2種以上、好ましくは1~10種、好ましくは1~5種である。
一般式(vii)、一般式(vii-1)~一般式(vii-3)、構造式(vii-1.1)~(vii-1.74)又は構造式(vii-2.1)~(vii-2.22)で表される化合物の液晶組成物100質量%中の合計含有量の下限値は、5質量%であることが好ましく、10質量%であることが好ましく、15質量%であることが好ましい。
一般式(vii)、一般式(vii-1)~一般式(vii-3)、構造式(vii-1.1)~(vii-1.74)又は構造式(vii-2.1)~(vii-2.22)で表される化合物の液晶組成物100質量%中の合計含有量の上限値は、40質量%であることが好ましく、35質量%であることが好ましく、30質量%であることが好ましい。
一般式(vii)、一般式(vii-1)~一般式(vii-3)、構造式(vii-1.1)~(vii-1.74)又は構造式(vii-2.1)~(vii-2.22)で表される化合物の液晶組成物100質量%中の合計含有量は、溶解性、Δn及び/又はΔεの観点から、5~40質量%であることが好ましく、10~35質量%であることが好ましく、15~30質量%であることが好ましい。
一般式(vii)で表される化合物(下位概念を含む)は、公知の方法で製造することができる。
本発明に係る液晶組成物は、溶解性の観点から、更に下記一般式(np-1)~(np-3)で表される化合物を1種又は2種以上を含んでもよい。
Figure 2023021970000195
一般式(np-1)~(np-3)中、Rnpi及びRnpiiは、それぞれ独立して、炭素原子数1~20のアルキル基、ハロゲン原子のいずれかを表す。
炭素原子数1~20のアルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、直鎖状のアルキル基であることが好ましい。
炭素原子数1~20のアルキル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-、-CO-及び/又は-CS-で置換されていてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CO-O-、-O-CO-、-CO-S-、-S-CO-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF=CF-及び/又は-C≡C-で置換されていてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-CH-は、それぞれ独立して、-O-CO-O-で置換されていてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
但し、当該アルキル基が所定の基により置換される場合においては、酸素原子と酸素原子が直接結合することはない。
また、化合物の安定性の観点から、硫黄原子と硫黄原子及び/又は酸素原子と硫黄原子が直接結合することはないことが好ましい。
例えば、Rnpi及びRnpiiは、当該アルキル基中の1つの-CH-が-O-に置換されることにより、炭素原子数1~19のアルコキシ基を表すことができる。
当該アルコキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基であり、直鎖状のアルコキシ基であることが好ましい。
当該アルコキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rnpi及びRnpiiは、当該アルキル基中の1つの-CH-が-S-に置換されることにより、炭素原子数1~19のチオアルコキシ基(アルキルスルファニル基、アルキルチオ基)を表すことができる。
当該チオアルコキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のチオアルコキシ基であり、直鎖状のチオアルコキシ基であることが好ましい。
当該チオアルコキシ基における炭素原子数は、好ましくは1~10、好ましくは1~6である。
また、Rnpi及びRnpiiは、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-が、-CH=CH-に置換されることにより、炭素原子数2~20のアルケニル基を表すことができる。
当該アルケニル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルケニル基であり、直鎖状のアルケニル基であることが好ましい。
当該アルケニル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rnpi及びRnpiiは、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-が、-C≡C-に置換されることにより、炭素原子数2~20のアルキニル基を表すことができる。
当該アルキニル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルキニル基であり、直鎖状のアルキニル基であることが好ましい。
当該アルキニル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rnpi及びRnpiiは、当該アルキル基中の1つの-CH-が-O-に置換され、且つ一つ又は2つ以上の-CH-CH-が、-CH=CH-に置換されることにより、炭素原子数2~19のアルケニルオキシ基を表すことができる。
当該アルケニルオキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルケニルオキシ基であり、直鎖状のアルケニルオキシ基であることが好ましい。
当該アルケニルオキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
また、Rnpi及びRnpiiは、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子が、ハロゲン原子に置換されることにより、炭素原子数1~20のハロゲン化アルキル基を表すことができる。
当該ハロゲン化アルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のハロゲン化アルキル基であり、直鎖状のハロゲン化アルキル基であることが好ましい。
当該ハロゲン化アルキル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
npi及びRnpiiは、当該アルキル基中の1つの-CH-が-O-に置換され、且つ当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子が、ハロゲン原子に置換されることにより、炭素原子数1~19のハロゲン化アルコキシ基を表すことができる。
当該ハロゲン化アルコキシ基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基であり、直鎖状のアルコキシ基であることが好ましい。
当該ハロゲン化アルコキシ基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
npi及びRnpiiにおける炭素原子数1~20のアルキル基(置換されたものも含む)の具体例としては、式(Rnpi/ii-1)~(Rnpi/ii-36)で表される基等が挙げられる。
Figure 2023021970000196
式(Rnpi/ii-1)~(Rnpi/ii-36)中、黒点は環A、環B、環C又は環Dへの結合手を表す。
npi及びRnpiiにおけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
一般式(np-1)~(np-3)中、環A、環B、環C及び環Dは、それぞれ独立して、以下の基(a)、基(b)、基(c)及び(d):
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH-又は非隣接の2個以上の-CH-は-O-に置き換えられてもよい。)
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は非隣接の2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
(c) ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は非隣接の2個以上の-CH=は-N=に置換されていてもよい。)
(d) 1,4-シクロヘキセニレン基、1,3-ジオキサン-トランス-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基又はピリジン-2,5-ジイル基
からなる群より選ばれる基を表す。
前記環A、環B、環C及び環D中の一つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、置換基Snpi1により置換されていてもよい。
置換基Snpi1は、ハロゲン原子、シアノ基又は炭素原子数1~20のアルキル基のいずれかを表す。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられ、安定性及び安全性の観点から、フッ素原子が好ましい。
炭素原子数1~20のアルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であり、直鎖状のアルキル基であることが好ましい。
炭素原子数1~20のアルキル基における炭素原子数は、好ましくは2~10、好ましくは2~6である。
当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-、-CO-及び/又-CS-で置換されていてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CO-O-、-O-CO-、-CO-S-、-S-CO-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-及び/又は-C≡C-で置換されていてもよい。
当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-CH-は、それぞれ独立して、-O-CO-O-で置換されていてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子に置換されていてもよい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
但し、当該アルキル基が所定の基により置換される場合においては、酸素原子と酸素原子が直接結合することはない。
また、化合物の安定性の観点から、硫黄原子と硫黄原子及び/又は酸素原子と硫黄原子が直接結合することはないことが好ましい。
置換基Snpi1としては、Vthの観点から、ハロゲン原子が好ましく、フッ素原子が好ましい。
なお、置換基Snpi1が複数ある場合は、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。
環Aにおける置換基Snpi1の置換位置としては、下記式(A-SP-1)であることが好ましい。
Figure 2023021970000197
式(A-SP-1)中、白点はRnpiへの結合手を表し、黒点はZnpiへの結合手を表す。
より具体的には、環Aは、下記式(A-1)~(A-3)のいずれかを表すことが好ましい。
Figure 2023021970000198
式(A-1)~(A-3)中、白点Rnpiへの結合手を表し、黒点はZnpiへの結合手を表す。
より具体的には、環Bは、下記式(B-1)~(B-2)のいずれかを表すことが好ましい。
Figure 2023021970000199
式(B-1)~(B-2)中、白点Znpiへの結合手を表し、黒点はRnpii又はZnpiiへの結合手を表す。
より具体的には、環Cは、下記式(C-1)~(C-2)のいずれかを表すことが好ましい。
Figure 2023021970000200
式(C-1)~(C-2)中、白点Znpiiへの結合手を表し、黒点はRnpii又はZnpiiiへの結合手を表す。
一般式(np-1)~(np-3)中、Znpi、Znpii及びZnpiiiは、それぞれ独立して、単結合、炭素原子数1~20のアルキレン基のいずれかを表す。
当該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-で置換されていてもよい。
また、当該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CH-CH(CH)-、-CH(CH)-CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=C(CH)-、-C(CH)=CH-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-C≡C-、-CO-O-及び/又は-O-CO-で置換されてもよい。
また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-CH-は、それぞれ独立して、-O-CO-O-で置換されていてもよい。
但し、炭素原子数1~10のアルキル基が所定の基により置換される場合においては、酸素原子と酸素原子が直接結合することはない。
また、化合物の安定性の観点から、硫黄原子と硫黄原子及び/又は酸素原子と硫黄原子が直接結合することはないことが好ましい。
炭素原子数1~20のアルキレン基の具体例(置換されたものも含む)としては、式(Znpi/ii/iii-1)~(Znpi/ii/iii-24)で表される基等が挙げられる。
Figure 2023021970000201
式式(Znpi/ii/iii-1)~(Znpi/ii/iii-24)中、白点は環A、環B又は環Cへの結合手を表し、黒点は環B、環C又は環Dへの結合手を表す。
Δn及び/又はΔεの観点から、Znpi、Znpii及びZnpiiiは、それぞれ独立して、単結合、-C≡C-及び-CO-O-のいずれかを表すことが好ましい。
但し、一般式(np-1)~(np-3)で表される化合物において、一般式(vi)及び(vii)で表される化合物(下位概念を含む)は除かれる。
一般式(np-2)で表される化合物としては、下記一般式(np-2-1)~(np-2-2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2023021970000202
一般式(np-2-1)~(np-2-2)中、Rnpi、Rnpii及びSnpiは、上記一般式(np-1)~(np-3)中のRnpi、Rnpii及びSnpiとそれぞれ同じ意味を表す。
一般式(np-2-1)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(np-2-1.1)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000203
一般式(np-2-2)で表される化合物の具体例としては、下記構造式(np-2-2.1)~(np-2-2.5)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2023021970000204
一般式(np-1)~(np-3)、一般式(np-2-1)~(np-2-2)、構造式(np-2-1.1)又は構造式(np-2-2.1)~(np-2-2.5)で表される化合物の液晶組成物に用いる種類は、1種又は2種以上、好ましくは1~10種、好ましくは1~8種、好ましくは1~6種、好ましくは1~4種、好ましくは1~2種である。
一般式(np-1)~(np-3)、一般式(np-2-1)~(np-2-2)、構造式(np-2-1.1)又は構造式(np-2-2.1)~(np-2-2.5)で表される化合物の液晶組成物100質量%中の合計含有量の下限値は、1質量%であることが好ましく、5質量%であることが好ましく、10質量%であることが好ましい。
一般式(np-1)~(np-3)、一般式(np-2-1)~(np-2-2)、構造式(np-2-1.1)又は構造式(np-2-2.1)~(np-2-2.5)で表される化合物の液晶組成物100質量%中の合計含有量の上限値は、50質量%であることが好ましく、40質量%であることが好ましく、30質量%であることが好ましい。
一般式(np-1)~(np-3)、一般式(np-2-1)~(np-2-2)、構造式(np-2-1.1)又は構造式(np-2-2.1)~(np-2-2.5)で表される化合物の液晶組成物100質量%中の合計含有量は、溶解性、Δn及び/又はΔεの観点から、1~50質量%であることが好ましく、5~40質量%であることが好ましく、10~30質量%であることが好ましい。
一般式(np-1)~(np-3)、一般式(np-2-1)~(np-2-2)、構造式(np-2-1.1)又は構造式(np-2-2.1)~(np-2-2.5)で表される化合物は、公知の方法により製造することができる。
(液晶組成物)
本発明に係る液晶組成物は、例えば、上述の一般式(i)で表される化合物、必要に応じて上述のその他の化合物、添加物を混合することにより、製造することができる。
添加物としては、安定剤、色素化合物、重合性化合物等が挙げられる。
安定剤としては、例えば、ヒドロキノン類、ヒドロキノンモノアルキルエーテル類、第三ブチルカテコール類、ピロガロール類、チオフェノール類、ニトロ化合物類、β-ナフチルアミン類、β-ナフトール類、ニトロソ化合物類、ヒンダードフェノール類、ヒンダードアミン類等が挙げられる。
ヒンダードフェノール類としては、下記の構造式(XX-1)~(XX-3)で表されるヒンダードフェノール系酸化防止剤等が挙げられる。
Figure 2023021970000205
ヒンダードアミン類としては、下記の構造式(YY-1)~(YY-2)で表されるヒンダードアミン系光安定剤等が挙げられる。
Figure 2023021970000206
安定剤を使用する場合における安定剤の液晶組成物100質量%中の合計含有量は、0.005~1質量%であることが好ましく、0.02~0.50質量%であることが好ましく、0.03~0.35質量%であることが好ましい。
液晶組成物に用いる化合物の組み合わせとしては、溶解性、Δn及び/又はΔεの観点から、一般式(i)で表される化合物(下位概念を含む)と、一般式(ii)で表される化合物(下位概念を含む)との組み合わせ、一般式(i)で表される化合物(下位概念を含む)と、一般式(ii)で表される化合物(下位概念を含む)と、一般式(vi)で表される化合物(下位概念を含む)との組み合わせ、一般式(i)で表される化合物(下位概念を含む)と、一般式(ii)で表される化合物(下位概念を含む)と、一般式(vi)で表される化合物(下位概念を含む)と、一般式(vii)で表される化合物(下位概念を含む)との組み合わせが好ましい。
<液晶組成物の特性値>
液晶相上限温度(Tni)は、液晶組成物がネマチック相から等方相へ相転移する温度である。
niは、液晶組成物をスライドガラスとカバーガラスで挟持したプレパラートを作成し、ホットステージ上で加熱しながら偏光顕微鏡観察することで測定する。
また、示差走査熱量測定(DSC)により測定することもできる。
単位は「℃」を用いる。
niが高いほど高温でもネマチック相を維持することができ、駆動温度範囲を広く取ることができる。
本発明に係る液晶組成物の液晶相上限温度(Tni)は、液晶表示素子の外温のコントロールが可能な屋内や自動車内などで使用する場合や屋外で使用する場合に応じて適宜設定することができるが、駆動温度範囲の観点から、100℃以上であることが好ましく、100~200℃であることが好ましく、110℃~190℃であることが好ましい。
液晶相下限温度(T→N)は、液晶組成物が他の相(ガラス、スメクチック相、結晶相)からネマチック相へ相転移する温度である。
→Nは、液晶組成物をガラスキャピラリーに充填し、-70℃の冷媒に浸漬させて液晶組成物を他の相に相転移させ、温度を上昇させながら観察することで測定する。
また、示差走査熱量測定(DSC)により測定することもできる。
単位は「℃」を用いる。
→Nが低いほど低温でもネマチック相を維持することができるため、駆動温度範囲を広く取ることができる。
本発明に係る液晶組成物の液晶相下限温度(T→N)は、駆動温度範囲の観点から、10℃以下であることが好ましく、-70~0℃であることが好ましく、-40~-5℃であることが好ましい。
Δn(屈折率異方性)は、後述する光学センサで用いられる近赤外領域のΔnと相関する。
Δnが大きいほど対象とする波長の光の位相変調力が大きくなるため特に光学センサ類に好適である。
25℃、589nmにおけるΔnはアッベ屈折計を用いて液晶組成物の異常光屈折率(n)と常光屈折率(n)の差(n-n)から求める。
また、位相差測定装置から、Δnを求めることもできる。
位相差Re、液晶層の厚さd及びΔnとの間には、Δn=Re/dの関係が成り立つ。
セルギャップ(d)が約3.0μmで、アンチパラレルラビング処理を施したポリイミド配向膜付きガラスセルに液晶組成物を注入し、面内のReを位相差フィルム・光学材料検査装置RETS-100(大塚電子株式会社製)で測定する。
測定は温度25℃、589nmの条件で行う。
単位はない。
本発明に係る液晶組成物の25℃、589nmにおけるΔnは0.30以上であることが好ましく、0.30~0.60であることが好ましく、0.35~0.55であることが好ましく、0.38~0.50であることが好ましい。
回転粘度(γ)は、液晶分子の回転に関わる粘性率である。
γは、液晶組成物をセルギャップ約10μmのガラスセルに充填し、LCM-2(東陽テクニカ製)を用いて測定することができる。
誘電率異方性が正の液晶組成物の場合は水平配向セル、誘電率異方性が負の液晶組成物の場合は垂直配向セルを使用する。
測定は温度25℃で行う。
単位はmPa・sを用いる。
γが小さいほど液晶組成物の応答速度が速くなるためいずれの液晶表示素子においても好適である。
本発明に係る液晶組成物の25℃における液晶組成物の回転粘度(γ)は、応答速度の観点から、150~2000mPa・sであることが好ましく、200~1800mPa・sであることが好ましく、250~1500mPa・sであることが好ましい。
閾値電圧(Vth)は、液晶組成物の駆動電圧に相関する。
thは、8.3μmギャップのTNセルに液晶組成物を充填し、電圧を印加した際の透過率から決定することができる。
測定は温度25℃で行う。
単位は「V」を用いる。
thが低いほど低電圧で駆動できる。
本発明に係る液晶組成物の25℃におけるVthは、駆動電圧の観点から、3.0V以下であることが好ましく、0.3~3.0Vであることが好ましく、0.5~2.7Vであることが好ましく、0.7~2.5Vであることが好ましく、0.9~2.3Vであることが好ましく、1.1~2.1Vであることが好ましく、1.3~2.0Vであることが好ましい。
高周波数領域における誘電率異方性は、高いほど目的周波数帯の電波に対する位相変調力が大きくなるため、特にアンテナ用途に好適である。
また、アンテナ用途では高周波数領域における誘電正接が小さいほど目的周波数帯のエネルギー損失が小さくなるため好適である。
本発明に係る液晶組成物においては、高周波数領域の特性を代表して10GHzにおける誘電率異方性Δε及び誘電正接の平均値tanδisoを測定した。
Δε=(εr∥-εr⊥)であり、tanδiso=(2εr⊥tanδ+εr∥tanδ)/(2εr⊥r∥)である。
ここで、「εr」は誘電定数、「tanδ」は誘電正接であり、添え字の「∥」は液晶の配向方向に対して平行方向、「⊥」は液晶の配向方向に対して垂直方向の成分であることを表す。
Δε及びtanδisoは以下の方法により測定することができる。
まず、液晶組成物を、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製の毛細管へと導入する。
ここで用いた毛細管は0.80mmの内半径及び0.835mmの外半径を有し、有効長は4.0cmである。
液晶組成物を封入した毛細管を、10GHzの共鳴周波数を有する空洞共振器(EMラボ株式会社製)の中心へと導入する。
この空洞共振器は30mmの直径、26mm幅の外形を有する。
そして信号を入力し、出力された信号の結果を、ネットワーク・アナライザ(キーサイト・テクノロジー株式会社製)を用いて記録する。
液晶組成物を封入しないPTFE毛細管の共鳴周波数等と液晶組成物を封入したPTFE毛細管の共鳴周波数等の差を用いて、10GHzにおける誘電定数(ε)及び損失角(δ)を決定する。
そして、得られたδの正接が誘電正接(tanδ)である。
なお、液晶組成物を封入したPTFE毛細管を用いた共鳴周波数等は、液晶分子の配向制御により、液晶分子の配向方向に垂直な特性成分の値及び平行な特性成分の値として求める。
液晶分子をPTFE毛細管の垂直方向(有効長方向に対して垂直)に配列させたり、平行方向(有効長方向に対して平行)に配列させたりするために、永久磁石又は電磁石の磁界を用いる。
磁界は、例えば、磁極間距離45mm、中央付近の磁界の強さは0.23テスラである。
液晶組成物を封入したPTFE毛細管を磁界に対して平行又は垂直に回転させることで所望の特性成分を得る。
測定は温度25℃で行う。
Δε及びtanδiso共に単位はない。
本発明に係る液晶組成物の25℃におけるΔεはより大きいことが好ましいが、GHz帯における位相変調力の観点から、0.90以上であることが好ましく、0.90~1.40であることが好ましく、0.95~1.40であることが好ましく、1.00~1.40であることが好ましい。
本発明に係る液晶組成物の25℃におけるtanδisoはより小さいことが好ましいが、GHz帯における損失の観点から、0.025以下であることが好ましく、0.001~0.025であることが好ましく、0.003~0.020であることが好ましく、0.005~0.017であることが好ましく、0.007~0.015であることが好ましく、0.008~0.013であることが好ましく、0.009~0.012が好ましい。
(液晶表示素子、センサ、液晶レンズ、光通信機器及びアンテナ)
以下、本発明に係る液晶組成物を用いた液晶表示素子、センサ、液晶レンズ、光通信機器、アンテナについて説明する。
本発明に係る液晶表示素子は、上述の液晶組成物を用いたことを特徴とし、好ましくはアクティブマトリクス方式又はパッシブマトリクス方式で駆動する。
また、本発明に係る液晶表示素子は、上述の液晶組成物の液晶分子の配向方向を可逆的に変えることにより誘電率を可逆的にスイッチングする液晶表示素子であることが好ましい。
本発明に係るセンサは、上述の液晶組成物を用いたことを特徴とし、例えば、その態様として、電磁波、可視光又は赤外光を利用する測距センサ、温度変化を利用する赤外線センサ、コレステリック液晶のピッチ変化による反射光波長変化を利用する温度センサ、反射光波長変化を利用する圧力センサ、組成変化による反射光波長変化を利用する紫外線センサ、電圧、電流による温度変化を利用する電気センサ、放射線粒子の飛跡に伴った温度変化を利用する放射線センサ、超音波の機械的振動による液晶分子配列変化を利用する超音波センサ、温度変化による反射光波長変化又は電界による液晶分子配列変化を利用する電磁界センサ等が挙げられる。
測距センサとしては、光源を用いるLiDAR(Light Detection And Ranging)用であることが好ましい。
LiDARとしては、人工衛星用、航空機用、無人航空機(ドローン)用、自動車用、鉄道用、船舶用が好ましい。
自動車用としては、自動運転自動車用が特に好ましい。
光源はLED又はレーザであることが好ましく、レーザであることが好ましい。
LiDARに用いられる光は赤外光であることが好ましく、波長は800~2000nmであることが好ましい。
特に、905nm又は1550nmの波長の赤外レーザが好ましい。
用いる光検出器のコストや全天候における感度を重視する場合は905nmの赤外レーザが好ましく、人間の視覚に関する安全性を重視する場合には1550nmの赤外レーザが好ましい。
本発明に係る液晶組成物は、高いΔnを示すことから、可視光、赤外光及び電磁波領域での位相変調力が大きく、検出感度に優れたセンサを提供できる。
本発明に係る液晶レンズは、上述の液晶組成物を用いたことを特徴とし、例えば、その態様の一つとして、第1の透明電極層と、第2の透明電極層と、前記第1の透明電極層及び前記第2の透明電極層の間に設けられた上述の液晶組成物を含む液晶層と、前記第2の透明電極層及び前記液晶層の間に設けられた絶縁層と、前記絶縁層及び前記液晶層の間に設けられた高抵抗層とを有する。
本発明に係る液晶レンズは、例えば、2D、3Dの切り替えレンズ、カメラの焦点調節用のレンズなどとして利用される。
本発明に係る光通信機器は、上述の液晶組成物を用いたことを特徴とし、例えば、その態様の一つとして、反射層(電極)の上に、複数の画素の各々を構成する液晶が2次元状に配置された液晶層を有する構成のLCOS(Liquid crystal on silicon)が挙げられる。
本発明に係る光通信機器は、例えば、空間位相変調器として利用される。
本発明に係るアンテナは、上述の液晶組成物を用いたことを特徴とする。
本発明に係るアンテナは、より具体的には、複数のスロットを備えた第1基板と、前記第1基板と対向し、給電部が設けられた第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた第1誘電体層と、前記複数のスロットに対応して配置される複数のパッチ電極と、前記パッチ電極が設けられた第3基板と、前記第1基板と前記第3基板との間に設けられた液晶層とを備え、前記液晶層が、上述の液晶組成物を含有する。
液晶組成物としては、エチニレン基(-C≡C-)とイソチオシアナネート基(-NCS)を有する一般式(i)で表される化合物の1種又は2種以上含む液晶組成物を用いることにより、Tniが高く、Δnが大きく、Vthが低く、Δεが大きく、tanδisoが小さく、低温での保存性が良好であるため、熱等の外部刺激に対して高い信頼性を有するアンテナを提供できる。
これにより、マイクロ波又はミリ波の電磁波に対してより大きな位相制御を可能とするアンテナを提供できる。
以下、図を用いて本発明に係るアンテナについて説明する。
図1に示すように、アンテナユニット1が4つ連結されたアンテナ組立体11が車両(自動車)2のルーフ部に取り付けられている。アンテナユニット1は、平面型アンテナであり、ルーフ部に取り付けられていることから、通信衛星方向に対してアンテナユニット1が常に向けられている。これにより、双方で送受信が可能な衛星通信を行うことができる。
なお、本明細書における「アンテナ」とは、アンテナユニット1又はアンテナユニット1を複数連結したアンテナ組立体11を含む。
本発明に係るアンテナは、衛星通信に使用されるKa帯周波数又はK帯周波数もしくはKu帯周波数において動作することが好ましい。
次にアンテナユニット1の構成要素の実施形態の一例を図2に示す。図2は、図1で示すアンテナユニット1の分解図である。具体的には、アンテナユニット1は、アンテナ本体10と、アンテナ本体10を制御する制御板4と、アンテナ本体10及び制御板4とを収容可能な凹部を備えたケース3と、ケース3を封止する上蓋5とを有する構成である。
制御板4には、送信機及び/又は受信機が設けられている。送信機は、音声又は画像等のデータといった信号源からの情報を、情報源符号化処理により、例えば、音声符号化又は画像符号化等され、伝送路符号化処理で誤り訂正符号した後、変調されて電波として伝送する機構を有する。一方、受信機は、到来電波を変調して、伝送路復号処理により誤り訂正した後、情報源復号処理により、例えば音声復号又は画像復号を経て、音声又は画像等のデータといった情報へ変換する機構を有する。また、制御板4は、公知のマイクロコンピュータであるCPU、RAM、ROM等により構成されており、アンテナ本体1、送信機及び/又は受信機の各部の動作を統轄的に制御する。制御板4が備えるCPU又はROMには予め格納された各種プログラムをRAMに読み出して実行することにより、所定の処理が実行される。制御板4は、各種の設定情報又は制御プログラムを記憶する記憶部、アンテナ本体1内の液晶層に印加する電圧量及び電圧方向に関する各種演算、電波の送信に関する各種演算、並びに/又は電波の受信における各種演算を実行する演算部、受信又は送信電波の検出あるいは液晶層への印加電圧の検出を行う検出部等の機能を備えている。
図2では、円盤型のアンテナ本体1を収容可能なケース3の一例として、6角柱型のケース3及び上蓋5を記載しているが、アンテナ本体1の形状に応じてケース3及び上蓋5を、円柱状、八角柱状、三角柱状など公知の形状に適宜変更できる。
アンテナ本体10の構成を説明するために、図3~10を用いて以下説明する。図3は、アンテナ本体10の構成要素を分解した概略図である。
図3に示すように、アンテナ本体10は、スロットアレイ部6と、パッチアレイ部7とを備えている。そして、スロットアレイ部6には、円板状の導体P面上にスロット(切り欠き部)8が複数形成されており、スロットアレイ部6の中心部の内部に給電部12が設けられている。また、パッチアレイ部7には、一例として長さLであり幅Wである方形のパッチ9が円板体Qに複数形成されている。そして、アンテナ本体10は、スロット8が複数形成された円板状の導体Pであるスロットアレイ部6と、パッチが複数形成された円板状のパッチアレイ部7とを有し、かつ当該円板状の導体Pの表面上に形成されたそれぞれのスロット8対して、パッチ9が対峙して配置されるよう、パッチアレイ部7とスロットアレイ部6とが貼り合わされた構造を有する。
スロットアレイ部6は、円板状の導体P面上に空いた切り欠き部(以下、スロット8)を放射素子(又は入射素子)として用いるアンテナ部である。そして、スロットアレイ部6は、スロット8と円板状の導体Pの中心部に設けられた給電部12とを有する。一般的には、スロットアレイ部6は、伝送線路の先端で直接励振する、あるいはスロット背面に設けた空洞を介して励振する機構を有する。そして、スロットアレイ部6は、地板を利用したアンテナ又はマイクロストリップ線路等からスロットを介したパッチアンテナへの給電等に用いることができる。図3では、スロットアレイ部6の一例として、ラジアルラインスロットアレイの形態を記載しているが、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。
図3におけるスロットアレイ部6の上面図を図4に示す。以下、図4を用いてスロットアレイ部6を説明する。スロットアレイ部6は、その中心部に設けられた同軸線により給電する構造を備えている。そのため、図4に示すスロットアレイ部6の中心部には給電部12が設けられている。また、スロットアレイ部6は、円板状の導体Pの表面上に、一組のスロット8(以下、「スロットペア」と称する。)が複数形成されている。スロットペア8は、2つの長方形状の切り欠き部が“ハ”の字に配置された構造を備えている。より詳細には、2つの直方体状のスロット8が直交するように配置されており、スロットペア8の一方のスロットが他方のスロットに対して1/4波長離間して配置されている。これによりアンテナの方位角によって異なる回転方向を持つ円偏波を送受信できる。
なお、本明細書では、2つのスロット8をスロットペア8と称し、1つのスロット8を単にスロット8と称し、スロット及びスロットペアの総称をスロット(ペア)8と称する。
スロットペア8は、円板状の導体基板Pの中心部から放射方向外方に向かってらせん状に複数形成されている。そして、スロットペア8は、らせんに沿って隣接するスロットペア8間の距離がいずれも一定となるよう円盤型の基板表面に形成されている。これにより、スロットアレイ部6の正面で位相が揃って電磁界が強め合うことができ、正面にペンシルビームを形成することができる。
なお、図3及び4では、スロット8の形状の一例を直方体の形状として示しているが、本発明におけるスロット8の形状は、直方体に限定されず、円形、楕円形、多角形など公知の形状を採用できる。また、図3及び4では、スロット8の一例として、スロットペアの態様を示しているが、本発明におけるスロット8は、スロットペアに限定されることはない。さらには、円板状の導体基板Pの表面におけるスロット8の配置をらせん状の例を示しているが、スロット8の配置はらせん状に限定されることはなく、スロット8を例えば後述の図8に示すような同心円状に配置してもよい。
本発明における給電部12は、電磁波を受信する及び/又は電磁波を放射する機能を有する。そして、本発明における給電部12は、放射素子又は入射素子であるパッチ9で電波を捕らえて発生した高周波電力を受信機に伝送する部分、あるいは高周波電力を供給するため放射素子と給電線とを接続する部分であれば、特に制限されることはなく、公知の給電部及び給電線を利用することができる。図3及び図4では、同軸給電部を一例として示している。
パッチアレイ部7は、図3に示すように、長さL、幅Wの方形状のパッチ9を複数有する円板体Qと、スロットアレイ部6との間に充填された液晶層(図示せず)と、を備えている。本実施形態におけるパッチアレイ部7は、いわゆるマイクロストリップアンテナの構成であり、長さLが1/2波長の整数倍に一致する周波数で共振する共振器である。
なお、図3では、パッチ9の一例として、長さL、幅Wの方形状のパッチ9を示しているが、パッチ9の形状は、四角形に限定されることはなく、円状のパッチ9であってもよい。図5に本発明の他の実施形態として、円状のパッチ9の実施形態を示す。
図5は、本発明におけるアンテナ本体10の上面図であり、より詳細には、アンテナ本体10をパッチアレイ部7から見た場合であって、パッチ9、給電部12、スロットペア8を円板体Qの主面に対して垂直投影した図である。そのため、パッチ9、給電部12、及びスロットペア8を破線で表示している。また、パッチ9の形状が円状である場合、一般的には、TM11モードと呼ばれる電磁界分布で動作させることができる。図5に示す通り、パッチ9の投影体と、スロットペア8の投影体とが重なっていることから、円板状の導体Pの表面上に形成されたそれぞれのスロット8に対して、円板体Qに設けられたパッチ9が対峙して配置される状態が理解できる。このようにそれぞれのスロット8に対して、それぞれのパッチ9が対応して配置される構成を利用することで、電磁結合給電方式によりスロット8からパッチ9へ給電する、あるいは、パッチ9からスロット8へ到来電波を伝播することができる。そのため、電波の送信及び/又は受信が可能なアンテナを提供することができる。
一般には、同軸線等の一般的な伝送線路又は平面型伝送線路を用いてパッチアレイ部7の放射素子(例えば、パッチ9)を給電する方法は、直結給電方式及び電磁結合給電方式の2種類に大別される。そのため、本発明における給電方式としては、伝送線路を直接、パッチ9(放射素子)に接続することで放射素子を励振する方法である直結給電方式と、伝送線路とパッチ電極(放射素子)とを直接接続することなく、終端開放又は短絡とした給電線路の周囲に生じる電磁界によりパッチ電極(放射素子)を励振する方法である電磁結合給電方式との2つが挙げられる。本発明では、電磁結合給電方式の態様を示している。
本実施形態では、(同軸)給電部12による給電線路は終端開放であるため、当該給電線路の終端が節に一致する電流定在波が生じる。これにより、当該給電線路((同軸)給電部12)を取り巻くような磁界が発生し、この磁界がスロット8へ入射することによりスロット(ペア)8が励振される。そして、スロット(ペア)8の励振により生じた磁界がパッチ9に入射することによってパッチ9が励振される。励振強度が最大になるのはスロット8に入射する磁界が最大のときであるため、給電線路((同軸)給電部12)から発生する磁界が最大となる位置(電流定在波の腹)にスロット(ペア)8を形成することが好ましい。
本発明に係るアンテナの好適な態様は、ラジアルラインスロットアレイと、パッチアンテナアレイとを組み合わせた構成である。
次に、図5に示すアンテナ本体10の断面図である図6を用いて、アンテナ本体10の実施形態を説明する。図6は、アンテナの構成を示す概略図であることはいうまでもない。
図6に示すように、アンテナ本体10は、円板状の第2基板14と、複数のスロット(ペア)8が中心部から放射方向外方に向かって形成された、円板状の第1基板13(円板状の導体Pに対応する。スロットアレイ基板とも称する)と、第2基板14及び第1基板13の間に設けられた第1誘電体層17と、円板状の第1基板13及び円板状の第2基板14の中心部に設けられた給電部12と、円板状の第3基板15(円板体Qに対応する。パッチ基板とも称する。)と、第3基板15に取り付けられたパッチ9(放射素子又は入射素子)と、第3基板15及び第1基板13の間に設けられた液晶層16とを有する。また、給電部12は給電線12aを介して、制御基板に設けられた送信機及び/又は受信機と電気的に接続されている。そして、それぞれのスロットペア8に対してそれぞれのパッチ9が対応している。
ここでいう「(それぞれ)スロットペア8に対して(それぞれ)パッチ9が対応している」とは、上述した図5の説明の通り、第2基板14の主面に対してパッチ9を垂直投影した投影面がスロット(ペア)8と重なることをいう。換言すると、第3基板15の主面に対してスロット(ペア)8を垂直投影した投影面がパッチ9と重なることをいう。
また、第1基板13、第2基板14、及び第3基板15は、同一の面積を有する円板体であることが好ましい。
図6において、(同軸)給電部12により給電された電波(矢印)が円筒波になって第1誘電体層17内を放射方向外方へ伝播する間に、スロット(ペア)8から液晶層16へと伝送される様子を記している。そして、スロット(ペア)8は、図4に示したように、いわゆる“ハ”の字型の直交する2つのスロットを1/4波長ずらして配置されていると、円偏波を発生することができる。上述したように、電磁結合給電方式により、スロット(ペア)8が励振されることによってスロット(ペア)8から生じた磁界が、パッチ9に入射してパッチ9が励振される。その結果、パッチ9は指向性の高い電波を放射することができる。
一方、到来電波を受信する場合は、送受可逆の定理により、上記とは逆にパッチ9が到来電波を受信した後、当該パッチ9の直下に設けられたスロット(ペア)8を介して給電部12に到来電波が伝播される。
円偏波は、直線偏波とは異なり、時間経過とともに電界方向が回転する電波であり、GPS又はETCで使用される右旋円偏波と、衛星ラジオ放送等で使用される左旋円偏波とに分類され、本発明に係るアンテナは、いずれの偏波であっても受信することができる。
パッチ9と第1基板13との間の液晶層16に電圧を印加することにより液晶層16の液晶分子の配向方向を変えることができる。その結果、液晶層16の誘電率が変わるためスロット(ペア)8の静電容量が変化し、結果的にはスロット(ペア)8のリアクタンス、及び共振周波数を制御することができる。換言すると、液晶層16の誘電率を制御することにより、スロット8のリアクタンス、及び共振周波数を調節できるため、スロット(ペア)8及びパッチ9の励振の調節による各パッチ9への給電を制御することができる。これにより、液晶層16を介する放射電波の調節が可能となる。そのため、例えば、TFTなど液晶層16に印加する電圧を調節する印加電圧調節手段を設けてもよい。また、液晶層16の液晶分子の配向方向を変えることにより屈折率が変化し、その結果として液晶層16を透過する電磁波の位相がずれて、その総合的な結果としてフェーズドアレイ制御が可能となる。
第1基板13及び第2基板14の材料は、銅などの導体であれば特に制限されることはない。また、第3基板15の材料は特に制限されることはなく、使用態様に応じて、ガラス基板、アクリル基板、セラミック(アルミナ)、シリコン、ガラスクロステフロン(登録商標)(PTFE)等の公知の材料を使用することができる。第1誘電体層17の材料は、所望の比誘電率に応じて適宜公知の材料を選択することができ、真空であってもよい。さらに、パッチ9の材料は、銅、銀などの導体であれば特に制限されることはない。
次に、図7を用いて、アンテナ本体10の他の実施形態を説明する。図7において示す実施形態は、アンテナ本体10のスロットアレイ部6の部分が図6で示す実施形態とは異なる態様である。
図7において、アンテナ本体10は、一方の表面に複数のスロット(ペア)8が形成された、中空体の第1基板13と、当該中空体の第1基板13の内部に収容された、円板状の第2基板14、第1誘電体層17、及び給電部12と、円板状の第3基板15と、第3基板15に取り付けられたパッチ9と、第3基板15及び第1基板13の間に設けられた液晶層16とを有し、給電部12は、複数のスロット(ペア)8が形成されていない他方の第1基板13の表面と第2基板14との間に設けられ、かつ第1基板13及び円板状の第2基板14の中心部に設けられている。また、給電部12は給電線12aを介して、制御基板に設けられた送信機及び/又は受信機と電気的に接続されている。そして、それぞれのスロットペア8に対してそれぞれのパッチ9が対応している。また、図7において、中空体の第1基板13の両側面部は、中空体の外方に突出しており、具体的には、水平方向に対して45°の傾斜面を有する。
図7において示すように、(同軸)給電部12により給電された電波(矢印)が円筒波になって第1誘電体層17内を放射方向外方へ伝播する。そして、伝播した円筒波が中空体の第1基板13の両側面部で反射されることにより、第2基板14を回り込んだ円筒波が、円板状の第1基板13の外周から中心に向かう進行波(矢印)に変換されて第1誘電体層17内を伝播する。その際、スロット(ペア)8から液晶層16へ進行波が伝送される。これにより、図6で示した実施形態と同様にパッチ9が励振されて、指向性の高い電波を放射することができる。
一方、到来電波を受信する場合も同様に、パッチ9が到来電波を受信した後、当該パッチ9の直下に設けられたスロット(ペア)8を介して給電部12に到来電波が伝播する。
次に、図8~図10を用いて、アンテナ本体10の別の実施形態について説明する。上述した図5~図7のアンテナ本体10の実施形態では、第1基板13と第3基板15との間に液晶層16が一様に設けられたアンテナ本体10の構成について説明した。一方、図8~図10の実施形態では、パッチ9とスロット8とそれぞれ配置された空間内(以下、密封領域20)に液晶層16が充填されたアンテナ本体10の構成について説明する。
図8は、本発明に係るアンテナ本体10の実施形態の一例を示す上面図である。より詳細には、図8は、アンテナ本体10をパッチアレイ部7から見た場合であって、パッチ9、給電部12、スロット8を円板体Qの主面に対して垂直投影した図である。そのため、図5と同様に、パッチ9、給電部12、及びスロット8を破線で表示している。図8では、方形状のパッチ9と、1つの直方体状のスロット8とが密封領域20にそれぞれ対応して配置されている。また、図8に示す通り、パッチ9の投影体と、スロット8の投影体とが重なっていることから、パッチ9の直下にスロット8が形成されている。これにより、図8で示すアンテナ本体10の実施形態は、電磁結合給電方式によりスロット8からパッチ9へ給電する、あるいはパッチ9からスロット8へ到来電波を伝播することができる。そのため、電波の送信及び/又は受信が可能なアンテナを提供することができる。
また、図8で示すように、本実施形態において、パッチ9及びスロット8は、円板体Qの中心から円板体Qの外周方向に向かって、同心円状に配置されている。そのため、同軸モード給電により、円錐ビームが出るため、円板体Qの正面で位相が揃って電磁界が強め合うことができる。
次に、図8に示すアンテナ本体10の断面図である図9を用いて、アンテナ本体10の実施形態を説明する。なお、図9は、アンテナの構成を示す概略図であることは言うまでもない。
図9に示すように、アンテナ本体10は、円板状の第2基板14と、複数のスロット8が中心部から放射方向外方に向かって同心軸状に形成された、円板状の第1基板13と、第2基板14側の第1基板13表面に設けられたバッファー層22と、バッファー層22と第2基板14との間に設けられた第1誘電体層17と、円板状の第1基板13及び円板状の第2基板14の中心部に設けられ、かつ第1誘電体層17と接触するよう設けられた給電部12と、円板状の第3基板15と、第3基板15に取り付けられたパッチ9(放射素子又は入射素子)と、第3基板15及び第1基板13の間のシール壁24によって隔離され、かつパッチ9が設けられた複数の密封領域20内をパッチ9と接触するように充填された液晶層16と、を有する。また、給電部12は給電線12aを介して、制御基板に設けられた送信機及び/又は受信機と電気的に接続されている。そして、それぞれのスロット8に対してそれぞれのパッチ9が対応しており、各密封領域20内には、少なくとも1つのパッチ9と、少なくとも1つのスロット8と、液晶層16とが存在しており、複数の密封領域20のそれぞれはシール壁21,23,24を介して隔離されている。
図9には示されていないが、必要により各密封領域20内に液晶層16の電圧を制御するTFT(薄膜トランジスタ)を例えば、第1基板13上に設けてもよい。これにより、液晶層16の電圧の印加をアクティブ方式で制御することができる。また、必要により、各密封領域20内に液晶層16を構成する液晶分子の配向方向を固定するために配向膜を設けてもよい。上記配向膜としては、液晶分子の垂直方向へ配向を容易にするホメオトロピック配向膜又は液晶分子の水平方向へ配向を容易にするホモジニアス配向膜を第1基板13と液晶層16との間に設けてもよい。例えば、ポリイミド配向膜、光配向膜等が挙げられる。
次に、図8に示すアンテナ本体10のB-B線で切断した断面図である図10を用いて、本実施形態における密封領域20を説明する。なお、図10は、密封領域20を示す概略図であることは言うまでもない。
図10に示すように、密封領域20は、シール壁24と、バッファー層22及び第1基板13と第3基板15とによって、上下四方囲まれた密封空間であり、内部には少なくとも1つのパッチ9と、少なくとも1つのスロット8とが対峙するよう同一の密封空間内に設けられ、かつ液晶層16が充填されている。
本実施形態において、シール壁24は、公知の絶縁体などから形成されていてもよい。また、バッファー層22は、公知の誘電体材料などから形成されていてもよい。
図10には示していないが、必要により密封領域20内に液晶層16の電圧を制御するTFT(薄膜トランジスタ)を、例えば、第1基板13上に設けてもよい。これにより、液晶層16の電圧の印加をアクティブ方式で制御することができる。当該アクティブ方式よる駆動方法についてより詳細に説明すると、例えば、パッチ9を共通電極とし、かつ第1基板13を画素電極として、第1基板13上に形成されたTFTによりパッチ9と第1基板13との間の電圧を制御して液晶層16の液晶分子の配向を制御する方法、あるいは第1基板13を画素電極とし、かつ第1基板13上に電極層及びTFTを形成して、パッチ9と第1基板13との間の電圧を制御して液晶層16の液晶分子の配向を制御する方法、さらには第1基板13上に櫛歯電極及びTFTを設けて、当該TFTにより液晶層16の液晶分子の配向を制御する方法等が挙げられる。なお、液晶層16の電圧の印加をアクティブ方式で制御する方法は上記方法に限定されることはない。
また、この際、各密封領域20内に液晶層16を構成する液晶分子の配向方向を固定するために配向膜を設けてもよい。上記配向膜としては、液晶分子の垂直方向へ配向を容易にするホメオトロピック配向膜又は液晶分子の水平方向へ配向を容易にするホモジニアス配向膜を第1基板13と液晶層16との間に設けてもよい。
液晶層16を同調させるために、パッチ9と第1基板13との間の液晶層16に印加する電圧を変調してもよい。例えば上述したように、液晶層16への印加電圧がアクティブ方式を用いて制御されることにより、スロット8の静電容量が変化し、結果的にはスロット8のリアクタンス、及び共振周波数を制御することができる。スロット8の共振周波数は、線路を伝播する電波から放射されるエネルギーに対して相関関係を有する。そのため、スロット8の共振周波数を調整することにより、スロット8が給電部12からの円筒波エネルギーと実質的に結合しないようにする、あるいは円筒波エネルギーと結合し、自由空間に放射する。このような、スロット8のリアクタンス及び共振周波数の制御は、複数形成されている密封領域20のそれぞれで行うことができる。換言すると、液晶層16の誘電率を制御することにより、各密封領域20内のパッチ9への給電をTFTにより制御することができる。そのため、電波を送信するパッチ9と電波を送信しないパッチとを制御することができるため、液晶層16を介する放射電波の送信及び受信の調節が可能となる。
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
以下の実施例及び比較例の組成物は各化合物を表中の割合で含有し、含有量は「質量%」で記載した。
また、化合物の記載は、以下の略号を用いる。なお、シス体とトランス体を取りうる化合物は、特に断りがない限りトランス体を表す。
<環構造>
Figure 2023021970000207
<末端構造>
Figure 2023021970000208

(ただし、表中のnは自然数である。)
<連結構造>
Figure 2023021970000209

(ただし、表中のnは自然数である。)
(ヒンダードフェノール系酸化防止剤)
Figure 2023021970000210
(ヒンダードアミン系光安定剤)
Figure 2023021970000211
(液晶組成物の調製)
表3に記載のLC-A~B並びにLC-1~4を調製した。
Figure 2023021970000212
(実施例1~28並びに比較例1~3)
LC-A~B並びにLC-1~4と、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(XX-1)~(XX-3)と、ヒンダードアミン系光安定剤(YY-1)~(YY-2)とを用いて表2~6に記載された液晶組成物を調製し、その物性値を測定し、<保存安定性試験>を行った。結果を表4~8に示す。
<保存安定性試験>
1mLのサンプル瓶(マルエム社製)に液晶組成物を0.5g秤量し150~250Paで10分間脱気による脱泡を実施した。その後乾燥窒素を用いてパージし、備え付けの蓋をした。これを0℃の温度制御式恒温槽(エスペック社製、SH-241)の中で2週間にわたって保存し、1週間ごとに目視にて液晶組成物の結晶化の発生を確認した。
Figure 2023021970000213
Figure 2023021970000214
Figure 2023021970000215
Figure 2023021970000216
Figure 2023021970000217
実施例1~4より、一般式(i)で表される化合物を用いた液晶組成物は、Tniが高く、Δnが大きく、Vthが低く、Δεが大きく、tanδisoが小さく、低温での保存性が良好な液晶組成物であった。
とりわけ、実施例2、4は、特にΔn及びΔεが大きい結果となった。
一方、比較例1~3より、一般式(i)で表される化合物を用いなかった液晶組成物は、低温での保存性が良好でなかったり、Vthが非常に高かったり、Δεが小さいことが確認された。
更に、実施例5~28より、ヒンダードフェノール系酸化防止剤やヒンダードアミン系光安定剤を併用した場合においても、Tniが高く、Δnが大きく、Vthが低く、Δεが大きく、tanδisoが小さく、低温での保存性が良好であることが確認された。
(実施例29~42)
更に、表9に記載のLC-5~6を調製した。そして、LC-5~6と、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(XX-1)~(XX-3)と、ヒンダードアミン系光安定剤(YY-1)~(YY-2)とを用いて表10~12に記載された液晶組成物を調製し、その物性値を測定し、保存安定性試験を行ったところ実施例1~28と同様の効果が確認された。結果を表9~12に示す。
Figure 2023021970000218
Figure 2023021970000219
Figure 2023021970000220
Figure 2023021970000221
(一般式(i)で表される化合物の合成)
(実施例29)式(I-1)で表される化合物の製造
Figure 2023021970000222
窒素雰囲気下、反応容器にトリフェニルホスフィン30g、ジクロロメタン200mLを加え0℃に冷却した。4-プロピルシクロヘキシルアルデヒド15g、四臭化炭素33gのジクロロメタン溶液50mLを滴下した。反応終了後、析出物をろ過した後、溶液を濃縮した。濃縮物にテトラヒドロフラン(THF)100mLを加え、-60℃に冷却した。-60℃を保ちながらn-ブチルリチウムヘキサン溶液(1.6M)50mLをゆっくり滴下した。滴下終了後、-60℃で2時間攪拌した。反応終了後、水、10質量%塩酸で後処理した後、ヘキサンで抽出し、濃縮した。濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン)により精製し、式(1-1-1)で表される化合物10g得た。
次に、窒素雰囲気下、反応容器に1-ブロモ-4-ヨードベンゼン20.0g、ヨウ化銅(I)0.5g、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド0.9g、トリエチルアミン50mL、THF100mLを加えた。室温で攪拌しながら、式(I-1-1)で表される化合物10gをTHF50mLに溶解させた溶液を滴下し、室温で1時間攪拌した。反応液に10質量%塩酸を注ぎ、トルエンで抽出した。有機層を食塩水で後処理した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエン)により精製した。更に、再結晶(トルエン/ヘキサン=1/2)を行い、式(I-1-2)で表される化合物12gを得た。
次に、窒素雰囲気下、反応容器に式(I-1-2)で表される化合物12g、ヨウ化銅(I)0.2g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム0.7g、トリエチルアミン30mL、N,N-ジメチルホルムアミド50mLを加えた。80℃で加熱しながら、4-アミノ-3,5-ジフロロフェニルアセチレン6.5gのN,N-ジメチルホルムアミド20mL溶液を滴下し、80℃で2時間攪拌した。反応液に10質量%塩酸で後処理した後、酢酸エチルで抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン)により精製した。更に、再結晶(トルエン/ヘキサン=1/3)を行い、式(1-1-3)で表される化合物13gを得た。
反応容器に式(I-1-3)で表される化合物13g、ジクロロメタン40ml、1,1-チオカルボニルジイミダゾール7.5g加え、室温で攪拌を行った。反応終了後、有機層を飽和食塩水で洗浄した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン)により精製した。更に、再結晶(トルエン/ヘキサン=1/1)を行い、式(I-1)で表される化合物6.5gを得た。
Cr 113 N 227 Iso
MS(EI):m/z=419
(実施例30)式(I-2)で表される化合物の製造
Figure 2023021970000223
窒素雰囲気下、反応容器に式(I-2-1)で表される化合物10.0g、ヨウ化銅(I)0.2g、ビス(トリフェニルホスフィン)ジクロロパラジウム0.7g、トリエチルアミン20mL、THF40mLを加えた。60℃で加熱しながら、トリメチルシリルアセチレン4.5gのTHF10mL溶液を滴下し、60℃で2時間攪拌した。反応液を冷却した後、飽和塩化アンモニウム水溶液100mLで後処理した後、トルエンで抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエン)により精製した。更に、再結晶(トルエン/ヘキサン=1/2)を行い、目的の化合物を得た。
次に、窒素雰囲気下、反応容器に得られた化合物、炭酸カリウム3gを加え、メタノール100mlに溶解させた後、40℃で2時間反応させた。反応液をトルエンで抽出し、有機層を飽和食塩水で洗浄した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエン)により精製を行い、式(1-2-2)で表される化合物6.8gを得た。
窒素雰囲気下、反応容器に式(I-2-2)で表される化合物6.8g、カテコールボラン5g、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド0.5g、THF60mLを加え、加熱還流を3時間行い反応させた。反応終了後、水で後処理した後、酢酸エチルで抽出を行った。有機層を濃縮して、式(I-2-3)で表される化合物10.0gを得た。
次に、窒素雰囲気下、反応容器に式(I-2-3)で表される化合物10.0g、4-ブロモ-2、6-ジフルオロアニリン6.5g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム340mg、炭酸カリウム8.5g、テトラヒドロフラン75mL、水10mLを加え、反応容器を70℃に加熱した。反応終了後、反応液を飽和塩化アンモニウム水溶液100mLで後処理した後、酢酸エチルで抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン)により精製した。更に、再結晶(トルエン)を行い、式(I-2-4)で表される化合物7.2gを得た。
次に、窒素雰囲気下、反応容器に式(I-2-4)で表される化合物7.2g、ジクロロメタン50ml、1,1-チオカルボニルジイミダゾール6g加え、6時間加熱還流行った。反応終了後、有機層を飽和食塩水で洗浄した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン)により精製した。更に、再結晶(トルエン)を行い、式(I-2)で表される化合物4.5gを得た。
MS(EI):m/z=421
(実施例31)式(I-3)で表される化合物の製造
Figure 2023021970000224
窒素雰囲気下、反応容器に式(I-3-2)で表される化合物22g、ヨウ化銅(I)1.0g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム3g、トリエチルアミン20mL、N,N-ジメチルホルムアミド100mLを加えた。80℃で加熱しながら、式(I-3-1)で表される化合物15gのN,N-ジメチルホルムアミド20mL溶液を滴下し、80℃で2時間攪拌した。反応終了後、反応液を冷却し10質量%塩酸で後処理した後、酢酸エチルで抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン/酢酸エチル=2/1)により精製した。更に、再結晶(トルエン/ヘキサン=2/1)を行い、式(1-3-3)で表される化合物24gを得た。
次に、窒素雰囲気下、反応容器に式(I-3-3)で表される化合物24g、ピリジン10g、ジクロロメタン150mLを加え、0~10℃に冷却した。そして、トリフルオロメタンスルホン酸無水物34gをゆっくり滴下した。滴下終了後、室温で2時間反応させた。反応終了後、10質量%塩酸で後処理した後、飽和食塩水で洗浄し、有機層を濃縮した。
次に、濃縮物を反応容器に移し、窒素雰囲気下でヨウ化銅(I)0.8g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム2.5g、トリエチルアミン20mL、N,N-ジメチルホルムアミド100mLを加えた。反応器を80℃で加熱しながら、4-アミノ3,5-ジフロロフェニルアセチレン12gのN,N-ジメチルホルムアミド20mL溶液を滴下し、80℃で2時間攪拌した。反応終了後、反応液を冷却し10質量%塩酸で後処理した後、酢酸エチルで抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン/酢酸エチル=1/1)により精製した。更に、再結晶(トルエン)を行い、式(1-3-4)で表される化合物26gを得た。
次に、窒素雰囲気下、反応容器に式(I-3-4)で表される化合物26g、ジクロロメタン100ml、1,1-チオカルボニルジイミダゾール13g加え、室温で攪拌を行った。反応終了後、有機層を飽和食塩水で洗浄した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン)により精製した。更に、再結晶(トルエン/ヘキサン=2/1)を行い、式(I-3)で表される化合物21gを得た。
MS(EI):m/z=445
(実施例32)式(I-4)で表される化合物の製造
Figure 2023021970000225
窒素雰囲気下、反応容器に1-ブロモ-4-ヨードベンゼン28g、ヨウ化銅(I)1.0g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム3g、トリエチルアミン20mL、THF200mLを加えた。室温で式(I-4-1)で表される化合物19gのTHF100mL溶液を滴下し、室温で更に4時間攪拌した。反応終了後、反応液に10質量%塩酸で後処理した後、酢酸エチルで抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン)により精製した。更に、再結晶(トルエン/ヘキサン=1/4)を行い、式(1-4-2)で表される化合物32gを得た。
次に、窒素雰囲気下、反応容器に式(I-4-2)で表される化合物32g、式(I-4-3)で表される化合物24g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム1g、炭酸カリウム18g、テトラヒドロフラン150mL、水20mLを加え、反応容器を70℃に加熱した。反応終了後、反応液に飽和塩化アンモニウム水溶液100mLで後処理した後、酢酸エチルで抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン/酢酸エチル=1/1)により精製した。更に、再結晶(トルエン/ヘキサン=2/1)を行い、式(I-4-4)で表される化合物28gを得た。
次に、窒素雰囲気下、反応容器に式(I-4-4)で表される化合物28g、ジクロロメタン150ml、1,1-チオカルボニルジイミダゾール15g加え、6時間加熱還流行った。反応終了後、有機層を飽和食塩水で洗浄した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン)により精製した。更に、再結晶(トルエン)を行い、式(I-4)で表される化合物23gを得た。
Cr 91 SmA 145 N 203 Iso
MS(EI):m/z=439
(実施例33)式(I-5)で表される化合物の製造
Figure 2023021970000226
窒素雰囲気下、反応容器に式(I-5-1)で表される化合物29g、ヨウ化銅(I)1.0g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム3g、トリエチルアミン20mL、N,N-ジメチルホルムアミド150mLを加えた。反応容器を80℃で加熱しながら、式(I-5-2)で表される化合物23gのN,N-ジメチルホルムアミド50mL溶液を滴下し、80℃で2時間攪拌した。反応終了後、反応液を冷却し10質量%塩酸で後処理した後、酢酸エチルで抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン/酢酸エチル=2/1)により精製した。更に、再結晶(エタノール)を行い、式(1-5-3)で表される化合物26gを得た。
次いで、窒素雰囲気下、反応容器に式(I-5-3)で表される化合物26g、ピリジン12g、ジクロロメタン150mLを加え、0~10℃に冷却した。そして、トリフルオロメタンスルホン酸無水物30gをゆっくり滴下した。滴下終了後、室温で2時間反応させた。反応終了後、10質量%塩酸で後処理した後、飽和食塩水で洗浄し、有機層を濃縮した。
次に、式(1-5-4)で表される化合物を含む濃縮物を反応容器に移し、窒素雰囲気下、反応容器に式(I-5-5)で表される化合物26.0g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム1g、炭酸カリウム18g、テトラヒドロフラン150mL、水20mLを加え、反応容器を70℃に加熱した。反応終了後、反応液を飽和塩化アンモニウム水溶液で後処理した後、酢酸エチルで抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン/酢酸エチル=1/1)により精製した。更に、再結晶(トルエン/ヘキサン=3/1)を行い、式(I-5-6)で表される化合物24gを得た。
次に、窒素雰囲気下、反応容器に式(I-5-6)で表される化合物24g、ジクロロメタン150ml、1,1-チオカルボニルジイミダゾール12g加え、6時間加熱還流行った。反応終了後、有機層を飽和食塩水で洗浄した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン)により精製した。更に、再結晶(トルエン)を行い、式(I-5)で表される化合物23gを得た。
MS(EI):m/z=453
(実施例34)式(I-6)で表される化合物の製造
Figure 2023021970000227
実施例32の式(1-4-1)で表される化合物19gに代わり、式(I-6-1)で表される化合物17.6gを用いた以外は、実施例32と同様な手法により、式(I-6)で表される化合物20gを得た。
MS(EI):m/z=425
(実施例35)式(I-7)で表される化合物の製造
Figure 2023021970000228
実施例32の式(1-4-1)で表される化合物19gに代わり、式(I-7-1)で表される化合物20.5gを用いた以外は、実施例32と同様な手法により、式(I-7)で表される化合物23gを得た。
MS(EI):m/z=453
(実施例36)式(I-8)で表される化合物の製造
Figure 2023021970000229
実施例29の式(1-1-1)で表される化合物10gに代わり、式(I-8-1)で表される化合物11gを用いた以外は、実施例29と同様な手法により、式(I-8)で表される化合物7gを得た。
MS(EI):m/z=433
(実施例37)式(I-9)で表される化合物の製造
Figure 2023021970000230
実施例29の式(1-1-1)で表される化合物10gに代わり、式(I-9-1)で表される化合物12gを用いた以外は、実施例29と同様な手法により(I-9)で表される化合物9gを得た。
MS(EI):m/z=447
(実施例38)式(I-10)で表される化合物の製造
Figure 2023021970000231
実施例32の式(I-4-3)で表される化合物24gに代わり、式(I-10-2)で表される化合物21gを用いた以外は、実施例32と同様な手法により、式(I-10)で表される化合物23gを得た。
Cr 102 SmA 206 N 261 Iso
MS(EI):m/z=403
(実施例39)式(I-11)で表される化合物の製造
Figure 2023021970000232
窒素雰囲気下、反応容器に式(I-11-1)で表される化合物30g、式(I-11-2)で表される化合物26g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム1g、炭酸カリウム20g、テトラヒドロフラン150mL、水20mLを加え、反応容器を70℃に加熱した。反応終了後、反応液に飽和塩化アンモニウム水溶液で後処理した後、酢酸エチルで抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン/酢酸エチル=2/1)により精製した。更に、再結晶(トルエン/ヘキサン=1/2)を行い、式(I-11-3)で表される化合物29gを得た。
反応容器に式(I-11-3)で表される化合物29g、ジクロロメタン150ml、1,1-チオカルボニルジイミダゾール17g加え、6時間加熱還流行った。反応終了後、有機層を飽和食塩水で洗浄した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン)により精製した。更に、再結晶(トルエン)を行い、式(I-11)で表される化合物22gを得た。
Cr 77 N 210 Iso
MS(EI):m/z=395
(実施例40)式(I-12)で表される化合物の製造
Figure 2023021970000233
実施例39の式(I-11-1)で表される化合物30gに代わり、式(I-12-1)で表される化合物32gを用いた以外は、実施例39と同様な手法により、式(I-12)で表される化合物21gを得た。
MS(EI):m/z=409
本発明の化合物、液晶組成物は、液晶表示素子、センサ、液晶レンズ、光通信機器及びアンテナに利用することができる。
1:アンテナユニット
2:車両
3:ケース
4:制御板
5:上蓋
6:スロットアレイ部
7:パッチアレイ部
8:スロット
9:パッチ
10:アンテナ本体
11:アンテナ組立体
12:給電部
12a:給電線
13:第1基板
14:第2基板
15:第3基板
16:液晶層
17:第1誘電体層
20:密封領域
21,23,24:シール壁
22:バッファー層
P:導体
Q:円板体

Claims (18)

  1. 下記一般式(i)
    Figure 2023021970000234
    (一般式(i)中、
    i1は、水素原子、ハロゲン原子又は炭素原子数1~20のアルキル基を表し、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-、-CO-及び/又は-CS-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CO-O-、-O-CO-、-CO-S-、-S-CO-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-及び/又は-C≡C-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-CH-は、それぞれ独立して、-O-CO-O-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよいが、
    酸素原子と酸素原子が直接結合することはなく、
    i1、Ai2及びAi3は、それぞれ独立して、以下の基(a)、基(b)、基(c)及び基(d):
    (a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1つの-CH-又は非隣接の2つ以上の-CH-は-O-及び/又は-S-に置き換えられてもよい。)
    (b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1つの-CH=又は非隣接の2つ以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
    (c) 1,4-シクロヘキセニレン基、ビシクロ[2.2.2]オクタン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基又はフェナントレン-2,7-ジイル基中に存在する1つの-CH=又は非隣接の2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
    (d)チオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、ジベンゾチオフェン-3,7-ジイル基、ジベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、チエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル基(この基中に存在する1つの-CH=又は隣接していない2つ以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
    からなる群より選ばれる基を表すが、
    前記Ai1は、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基を表すことはなく、
    前記Ai1、Ai2及びAi3中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、置換基Si1によって置換されていてもよく、
    置換基Si1は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルファニル基、ニトロ基、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、チオイソシアノ基、炭素原子数1~20のアルキル基のいずれかを表し、
    当該アルキル基における1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-及び/又は-CO-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基における1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-CO-O-、-O-CO-、-CO-S-、-S-CO-、-CO-NH-及び/又は-NH-CO-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基における1つ又は2つ以上の-CH-CH-CH-は、それぞれ独立して、-O-CO-O-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基における1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよいが、
    酸素原子と酸素原子が直接結合することはなく、
    置換基Si1が複数ある場合は、それらは同一であってもよく、異なっていてもよく、
    i1は、単結合、炭素原子数1~20のアルキレン基のいずれかを表し、
    当該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-CF-及び/又は-CO-で置換されていてもよく、
    当該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CH-CH(CH)-、-CH(CH)-CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=C(CH)-、-C(CH)=CH-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-C≡C-、-CO-O-及び/又は-O-CO-で置換されていてもよいが、
    酸素原子と酸素原子が直接結合することはない。)
    で表される化合物の1種又は2種以上含む液晶組成物。
  2. 前記一般式(i)で表される化合物が、下記一般式(i-1)~(i-2)
    Figure 2023021970000235
    (一般式(i-1)~(i-2)中、
    i1、Ai1及びZi1は、上記一般式(i)中のRi1、Ai1及びZi1とそれぞれ同じ意味を表し、
    i-1-2-1、Xi-1-2-2、Xi-1-2-3、Xi-1-2-4、Xi-1-2-5、Xi-1-2-6、Xi-1-2-7、Xi-1-2-8、Xi-1-3-2、Xi-1-3-3、Xi-1-3-5、Xi-1-3-6は、それぞれ独立して、水素原子又は置換基Si1を表し、
    置換基Si1は、上記一般式(i)中の置換基Si1とそれぞれ同じ意味を表す。)
    で表される化合物からなる群から選ばれる請求項1に記載の液晶組成物。
  3. 更に、下記一般式(ii)
    Figure 2023021970000236
    (一般式(ii)中、
    ii1は、それぞれ独立して、炭素原子数1~20のアルキル基を表し、
    当該アルキル基中の1つ又2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-、-CO-及び/又は-CS-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CH=CH-、-CO-O-、-O-CO-、-CO-S-、-S-CO-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-及び/又は-C≡C-で置換されてもよく、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-CH-は、それぞれ独立して、-O-CO-O-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子に置換されていてもよいが、
    酸素原子と酸素原子が直接結合することはなく、
    ii1及びAii2は、それぞれ独立して、以下の基(a)、基(b)、基(c)及び基(d):
    (a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1つの-CH-又は非隣接の2つ以上の-CH-は-O-及び/又は-S-に置き換えられてもよい。)
    (b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1つの-CH=又は非隣接の2つ以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
    (c) 1,4-シクロヘキセニレン基、ビシクロ[2.2.2]オクタン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基又はフェナントレン-2,7-ジイル基中に存在する1つの-CH=又は非隣接の2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
    (d)チオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、ジベンゾチオフェン-3,7-ジイル基、ジベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、チエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル基(この基中に存在する1つの-CH=又は隣接していない2つ以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
    からなる群より選ばれる基を表し、
    前記Aii1及びAii2中の一つ又は二つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、置換基Sii1により置換されていてもよく、
    置換基Sii1は、ハロゲン原子、ペンタフルオロスルファニル基、ニトロ基、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、チオイソシアノ基又は炭素原子数1~20のアルキル基のいずれかを表し、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-、-CO-及び/又-CS-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CO-O-、-O-CO-、-CO-S-、-S-CO-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-及び/又は-C≡C-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-CH-は、それぞれ独立して、-O-CO-O-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子に置換されていてもよいが、
    酸素原子と酸素原子が直接結合することはなく、
    置換基Sii1が複数ある場合は、それらは同一であってもよく、異なっていてもよく、
    ii1は、単結合、炭素原子数1~20のアルキレン基のいずれかを表し、
    当該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-で置換されていてもよく、
    当該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CH-CH(CH)-、-CH(CH)-CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=C(CH)-、-C(CH)=CH-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-C≡C-、-CO-O-及び/又は-O-CO-で置換されてもよく、
    当該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-CH-は、それぞれ独立して、-O-CO-O-で置換されていてもよく、
    酸素原子と酸素原子が直接結合することはなく、
    ii1は、1~4の整数を表し、
    ii1及びZii1が複数存在する場合は、それらはそれぞれ同一であってもよく、異なっていてもよい。
    但し、一般式(i)で表される化合物を除く。)
    で表される化合物の1種又は2種以上を含む請求項1又は2に記載の液晶組成物。
  4. 前記一般式(ii)で表される化合物が、下記一般式(ii-1)~(ii-6)
    Figure 2023021970000237
    (一般式(ii-1)~(ii-6)中、
    ii1、Aii1及びAii2は、上記一般式(ii)中のRii1、Aii1及びAii2とそれぞれ同じ意味を表し、
    一般式(ii-3)~(ii-6)中、Aii1-2の定義は、上記一般式(ii)中のAii1の定義に同じである。)
    で表される化合物からなる群から選ばれる請求項3に記載の液晶組成物。
  5. 更に、下記一般式(vi)
    Figure 2023021970000238
    (一般式(vi)中、
    vi1は、水素原子又は炭素原子数1~20のアルキル基を表し、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-、-CO-及び/又は-CS-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CO-O-、-O-CO-、-CO-S-、-S-CO-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-及び/又は-C≡C-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-CH-は、それぞれ独立して、-O-CO-O-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよいが、
    酸素原子と酸素原子が直接結合することはなく、
    vi2は、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルファニル基、ニトロ基、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基又は炭素原子数1~20のアルキル基のいずれかを表し、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-、-CO-及び/又は-CS-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CO-O-、-O-CO-、-CO-S-、-S-CO-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-及び/又は-C≡C-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-CH-は、それぞれ独立して、-O-CO-O-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよいが、
    酸素原子と酸素原子が直接結合することはなく、
    vi1、Avi2及びAvi3は、それぞれ独立して、炭素原子数3~16の炭化水素環又は炭素原子数3~16の複素環のいずれかを表し、
    前記Avi1、Avi2及びAvi3中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、置換基Svi1によって置換されていてもよく、
    置換基Svi1は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルファニル基、ニトロ基、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、チオイソシアノ基、炭素原子数1~20のアルキル基のいずれかを表し、
    当該アルキル基における1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-及び/又は-CO-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基における1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-CO-O-、-O-CO-、-CO-S-、-S-CO-、-CO-NH-及び/又は-NH-CO-で置換されてもよく、
    当該アルキル基における1つ又は2つ以上の-CH-CH-CH-は、-O-CO-O-で置換されてもよく、
    当該アルキル基における1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよいが、
    酸素原子と酸素原子が直接結合することはなく、
    置換基Svi1が複数ある場合は、それらは同一であってもよく、異なっていてもよく、
    vi1は、それぞれ独立して、単結合、炭素原子数1~20のアルキレン基のいずれかを表し、
    当該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-CF-及び/又は-CO-で置換されていてもよく、
    当該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CH-CH(CH)-、-CH(CH)-CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=C(CH)-、-C(CH)=CH-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-C≡C-、-CO-O-及び/又は-O-CO-で置換されてもよく、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-CH-は、それぞれ独立して、-O-CO-O-で置換されていてもよいが、
    酸素原子と酸素原子が直接結合することはなく、
    vi1は、1~3の整数を表すが、
    vi1及びZvi1が複数存在する場合は、それらはそれぞれ同一であってもよく、異なっていてもよい。)
    で表される化合物の1種又は2種以上を含む請求項1~4のいずれか一項に記載の液晶組成物。
  6. 更に、下記一般式(vii)
    Figure 2023021970000239
    (上記一般式(vii)中、
    vii1及びRvii2は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、シアノ基、炭素原子数1~20のアルキル基を表し、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-、-CO-及び/又は-CS-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CO-O-、-O-CO-、-CO-S-、-S-CO-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-及び/又は-C≡C-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-CH-は、それぞれ独立して、-O-CO-O-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよいが、
    酸素原子と酸素原子が直接結合することはなく、
    vii1、Avii2、Avii3は、それぞれ独立して、以下の基(a)、基(b)及び基(c):
    (a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH-又は隣接していない2個以上の-CH-は-O-に置き換えられてもよい。)
    (b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)及び
    (c) ナフタレン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置換されていてもよい。)
    からなる群より選ばれる基を表し、
    上記の基(a)、基(b)及び基(c)中の一つ又は二つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、シアノ基又は炭素原子数1~6のアルキル基で置換されていてもよい。)
    で表される化合物の1種又は2種以上を含む請求項1~5のいずれか一項に記載の液晶組成物。
  7. 更に、下記一般式(v)
    Figure 2023021970000240
    (一般式(v)中、
    v1は、炭素原子数1~20のアルキル基を表し、
    当該アルキル基中の1つ又2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-、-CO-及び/又は-CS-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CH=CH-、-CO-O-、-O-CO-及び/又は-C≡C-で置換されてもよく、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよいが、
    酸素原子と酸素原子が直接結合することはなく、
    v1及びAv2は、それぞれ独立して、以下の基(a)、基(b)、基(c)及び基(d):
    (a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1つの-CH-又は非隣接の2つ以上の-CH-は-O-及び/又は-S-に置き換えられてもよい。)
    (b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1つの-CH=又は非隣接の2つ以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
    (c) ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1つの-CH=又は非隣接の2つ以上の-CH=は-N=に置換されていてもよい。)
    (d)チオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、ジベンゾチオフェン-3,7-ジイル基、ジベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、チエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル基(この基中に存在する1つの-CH=又は隣接していない2つ以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
    からなる群より選ばれる基を表し、
    前記Av1及びAv2中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、置換基Sv1により置換されていてもよく、
    置換基Sv1は、ハロゲン原子、シアノ基又は炭素原子数1~6のアルキル基のいずれかを表し、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-、-CO-及び/又は-CS-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基中に存在する1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子に置換されていてもよいが、
    酸素原子と酸素原子が直接結合することはなく、
    置換基Sv1が複数ある場合は、それらは同一であってもよく、異なっていてもよく、
    v1は、単結合、-C≡C-、-CH=CH-、-CF=CF-のいずれかを表すが、
    v1の少なくとも一つは、-C≡C-を表し、
    v1は、1~2の整数を表し、
    v1及びZv1が複数ある場合は、それらはそれぞれ同一であってもよく、異なっていてもよい。)
    で表される化合物の1種又は2種以上を含む請求項1~6のいずれか一項に記載の液晶組成物。
  8. 一般式(np-1)~(np-3)
    Figure 2023021970000241
    (上記一般式(np-1)~(np-3)中、
    npi及びRnpiiは、それぞれ独立して、炭素原子数1~20のアルキル基、ハロゲン原子のいずれかを表し、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-、-CO-及び/又は-CS-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CO-O-、-O-CO-、-CO-S-、-S-CO-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF=CF-及び/又は-C≡C-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-CH-は、それぞれ独立して、-O-CO-O-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよいが、
    酸素原子と酸素原子が直接結合することはなく、
    環A、環B、環C及び環Dは、それぞれ独立して、以下の基(a)、基(b)、基(c)及び(d):
    (a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH-又は非隣接の2個以上の-CH-は-O-に置き換えられてもよい。)
    (b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は非隣接の2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
    (c) ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は非隣接の2個以上の-CH=は-N=に置換されていてもよい。)
    (d) 1,4-シクロヘキセニレン基、1,3-ジオキサン-トランス-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基又はピリジン-2,5-ジイル基
    からなる群より選ばれる基を表し、
    前記環A、環B、環C及び環D中の一つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、置換基Snpi1により置換されていてもよく、
    置換基Snpi1は、ハロゲン原子、シアノ基又は炭素原子数1~20のアルキル基のいずれかを表し、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-、-CO-及び/又-CS-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CO-O-、-O-CO-、-CO-S-、-S-CO-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-及び/又は-C≡C-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-CH-は、それぞれ独立して、-O-CO-O-で置換されていてもよく、
    また、当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子に置換されていてもよいが、
    酸素原子と酸素原子が直接結合することはなく、
    置換基Snpi1が複数ある場合は、それらは同一であってもよく、異なっていてもよく、
    npi、Znpii及びZnpiiiは、それぞれ独立して、単結合、炭素原子数1~20のアルキレン基のいずれかを表し、
    当該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-で置換されていてもよく、
    当該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CH-CH(CH)-、-CH(CH)-CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=C(CH)-、-C(CH)=CH-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-C≡C-、-CO-O-及び/又は-O-CO-で置換されてもよく、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-CH-は、それぞれ独立して、-O-CO-O-で置換されていてもよいが、
    酸素原子と酸素原子が直接結合することはない。)
    で表される化合物の1種又は2種以上を含む請求項1~7のいずれか一項に記載の液晶組成物。
  9. 25℃、589nmにおけるΔnが0.30以上である、請求項1~8のいずれか1項に記載の液晶組成物。
  10. 請求項1~9のいずれか1項に記載の液晶組成物を用いた、液晶表示素子。
  11. アクティブマトリクス方式又はパッシブマトリクス方式で駆動する、請求項10に記載の液晶表示素子。
  12. 請求項1~9のいずれか1項に記載の液晶組成物の液晶分子の配向方向を可逆的に変えることにより誘電率を可逆的にスイッチングする液晶表示素子。
  13. 請求項1~9のいずれか1項に記載の液晶組成物を用いた、センサ。
  14. 請求項1~9のいずれか1項に記載の液晶組成物を用いた、液晶レンズ。
  15. 請求項1~9のいずれか1項に記載の液晶組成物を用いた、光通信機器。
  16. 請求項1~9のいずれか1項に記載の液晶組成物を用いた、アンテナ。
  17. 請求項16に記載のアンテナであって、
    複数のスロットを備えた第1基板と、
    前記第1基板と対向し、給電部が設けられた第2基板と、
    前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた第1誘電体層と、
    前記複数のスロットに対応して配置される複数のパッチ電極と、
    前記パッチ電極が設けられた第3基板と、
    前記第1基板と前記第3基板との間に設けられた液晶層とを備え、
    前記液晶層が、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アンテナ。
  18. 下記一般式(i)
    Figure 2023021970000242
    (一般式(i)中、
    i1は、水素原子、ハロゲン原子又は炭素原子数1~20のアルキル基を表し、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-、-CO-及び/又は-CS-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CO-O-、-O-CO-、-CO-S-、-S-CO-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-及び/又は-C≡C-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-CH-は、それぞれ独立して、-O-CO-O-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよいが、
    酸素原子と酸素原子が直接結合することはなく、
    i1、Ai2及びAi3は、それぞれ独立して、以下の基(a)、基(b)、基(c)及び基(d):
    (a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1つの-CH-又は非隣接の2つ以上の-CH-は-O-及び/又は-S-に置き換えられてもよい。)
    (b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1つの-CH=又は非隣接の2つ以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)
    (c) 1,4-シクロヘキセニレン基、ビシクロ[2.2.2]オクタン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基又はフェナントレン-2,7-ジイル基中に存在する1つの-CH=又は非隣接の2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
    (d)チオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、ジベンゾチオフェン-3,7-ジイル基、ジベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、チエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル基(この基中に存在する1つの-CH=又は隣接していない2つ以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
    からなる群より選ばれる基を表すが、
    前記Ai1は、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基を表すことはなく、
    前記Ai1、Ai2及びAi3中の1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、置換基Si1によって置換されていてもよく、
    置換基Si1は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルファニル基、ニトロ基、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、チオイソシアノ基、炭素原子数1~20のアルキル基のいずれかを表し、
    当該アルキル基における1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-S-及び/又は-CO-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基における1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-CO-O-、-O-CO-、-CO-S-、-S-CO-、-CO-NH-及び/又は-NH-CO-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基における1つ又は2つ以上の-CH-CH-CH-は、それぞれ独立して、-O-CO-O-で置換されていてもよく、
    当該アルキル基における1つ又は2つ以上の水素原子は、それぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよいが、
    酸素原子と酸素原子が直接結合することはなく、
    置換基Si1が複数ある場合は、それらは同一であってもよく、異なっていてもよく、
    i1は、単結合、炭素原子数1~20のアルキレン基のいずれかを表し、
    当該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の-CH-は、それぞれ独立して、-O-、-CF-及び/又は-CO-で置換されていてもよく、
    当該アルキレン基中の1つ又は2つ以上の-CH-CH-は、それぞれ独立して、-CH-CH(CH)-、-CH(CH)-CH-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=C(CH)-、-C(CH)=CH-、-CH=N-、-N=CH-、-N=N-、-C≡C-、-CO-O-及び/又は-O-CO-で置換されていてもよいが、
    酸素原子と酸素原子が直接結合することはない。)
    で表される化合物。
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