JP2568247B2 - 光学活性物質、その製造方法およびそれを含有する液晶組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、新規な光学活性物質、その製造方法および
それを含有する液晶組成物に関する。

〔背景技術〕

光学活性を有することを特徴とする種々の光学素子と
しては、以下に例示するように多くのものが知られてい
る。

１）液晶状態においてコレステリツク・ネマテイツク相
転移効果を利用するもの（J.J.Wysoki,A.Adams and W.H
aas;Phys.Rev.Lett.,20,1024（1968））、 ２）液晶状態においてホワイト・テイラー形ゲスト・ホ
スト効果を利用するもの（D.L.White and G.N.Taylor;
J.Appl.Phys.,45,4718（1974））、 ３）液晶状態においてカイラル・スメクチツクＣ相,H
相,F相,I相,G相,K相,J相の強誘電性効果を利用するもの
（N.A.Clark and S.T.Lagerwall;Appl.Phys.Lett.,36,8
99（1980））、 ４）液晶状態においてコレステリツク相を持つものをマ
トリツクス中へ固定することにより、その選択散乱特性
を利用し、ノツチフイルターやバンドパスフイルターと
して利用するもの（F.J.Kahn.Appl.Phys.Lett.,18,231
（1971））、円偏光特性を利用した円偏光ビームスプリ
ツターとして利用するもの（S.D.Jacobs.SPIE,37,98（1
981））；等。

個々の方式についての詳細な説明は省略するが、いず
れも表示素子や変調素子として重要である。

これら光学素子を構成する機能性材料の主要成分とし
て、あるいは比較的少量成分ではあるが、重要な機能成
分として光学活性化合物が使用される。例えば、H.Arno
ld,Z.Phys.Chem.,266,146（1964）は、上記したような
光学素子材料、特に液晶材料に、他の光学活性物質ない
しは液晶性化合物を添加することにより、液晶状態にお
いて発現する液晶相の種類や温度範囲を制御することを
開示する。また電界応答により駆動される液晶材料に、
大きな双極子を持つ化合物を導入して、より電界応対性
の良好な液晶材料を得ることも期待される。

しかしながら、従来知られている光学活性物質は、導
入される基の長さの変更が容易でなく、液晶状態の制御
には不向きなものが多かった。

また不斉炭素に大きな双極子モーメントを持つ基を直
接導入した化合物はほとんど知られておらず、前記の光
学素子の電界応答性の改善のために十分な効果が得られ
なかった。

〔発明の目的〕

上述の事情に鑑み、本発明の主要な目的は、液晶状態
の制御に有用であり、且つ大きな双極子モーメントを有
する基を不斉炭素に直接導入した光学活性化合物および
これを含む液晶組成物を提供することにある。

より具体的には、本発明は不斉炭素に大きな双極子モ
ーメントを持つ基を導入することにより優れた電界応答
を示す化合物を提供することを目的とする。

また、本発明はアルキル基の長さを変更することが容
易で、このことによりH.Arnold,Z.Phys.Chem.,226,146
（1964）に示されるように液晶状態において発現する液
晶相の種類や温度範囲を制御することが可能な液晶性化
合物及びそれを少なくとも１種類配合成分として含有す
る液晶組成物を提供することを目的とする。

更に本発明はLB（Langmurir−Blodett）膜法により単
分子累積膜を作製する場合には容易に疎水基を制御する
ことが出来、安定に成膜することが可能な化合物の提供
を目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、まず一般式（１） （上記式ならびに以下の式において、Ｒは炭素数５〜12
のアルキル基であり、Ｃ^＊は不斉炭素原子を示す。） で表わされる光学活性な３−アルコキシ−２−フルオロ
プロパノールを提供するものである。

前記式（１）で示される化合物は、メチレン基を介し
て不斉炭素原子と水酸基が存在しているために、その光
学活性を失うこと無く、エステル結合，エーテル結合，
ウレタン結合，カーボネート結合等により、容易に種々
の誘導体を合成することができるので非常に広範囲に利
用することが可能であると期待される化合物である。し
かしながら現在までに式（１）で示されるような光学活
性な化合物は知られていない。

本発明者らは、以上のような知見に基き、鋭意研究を
重ねた結果前記式（１）で示される化合物の合成に成功
し、本発明を完成した。また、本発明は上記式（１）の
化合物の製造法を提供するものであり、その方法は、出
発物質に光学活性３−アルコキシ−1,2−エポキシプロ
パンを用い、フツ化水素ピリジンを作用させることによ
り、開環、フツ素化を行い、上記式（１）の化合物が得
られることを特徴とするものである。

本発明の一般式（１）で表わされるところの新規な光
学活性物質は、上記のように有用な光学活性中間体であ
るだけでなく、それ自体で有用な液晶成分となる。例え
ば、ツイステツドネマチツク（TN）型表示素子用のネマ
チツク液晶組成物にごく少量添加することにより表示面
のしま模様（リバースドメイン）の発生を防止し、その
表示の均一性を増大させることにも有効に利用すること
が出来る。

すなわち、本発明は上記一般式（１）で表わされる光
学活性な３−アルコキシ−２−フルオロ−１−プロパノ
ールを少なくとも１種類含有することを特徴とする液晶
組成物を提供するものである。

〔発明の具体的説明〕

上記一般式（１）で示される化合物は、出発原料とし
て、光学活性３−アルコキシ−1,2−エポキシプロパン
を用い、本出願人等による出願（特開昭62−93248）の
明細書に示される方法により下記のように製造される。

（ただし、R,C^＊は前記定義のとおりである。） このようにして得られた式（１）で示される光学活性
化合物は先にも述べたように光学活性な鎖状炭化水素誘
導体、アミノ酸誘導体、シヨウノウ誘導体、コレステロ
ール誘導体に代わり、その着脱可能な基を利用して、エ
ステル結合，エーテル結合，ウレタン結合，カーボネー
ト結合等により、他の中間体（液晶性骨格）とを結合さ
せることができる。このため光学素子を形成する機能性
材料を製造するための中間体として有用であるほか、各
種天然光学活性物質の合成の中間体としても用いられ
る。

また式（１）の光学活性物質は、ネマチツク液晶に添
加することにより、TN型セルにおけるリバースドメイン
の発生を防止することに有用である。この場合、得られ
る液晶組成物の0.01〜50重量％の割合となるように式
（１）の光学活性物質を使用することが好ましい。

またネマチツク液晶もしくはカイラルネマチツク液晶
に添加することにより、カイラルネマチツク液晶とし
て、相転移型液晶素子やホワイト・テイラー型ゲスト・
ホスト型液晶素子に液晶組成物として使用することが可
能である。この場合、得られる液晶組成物の0.01〜80重
量％の割合となるように式（１）の光学活性物質を用い
ることが好ましい。

また、前記式（１）の光学活性物質は、それ自体で強
誘導電性のカイラルスメクチツク液晶状態を呈する液晶
組成物に、例えば得られる液晶組成物の0.01〜80重量％
の割合となるように式（１）の光学活性物質を添加する
ことにより、耐久性等の特性を改善することができる。
更には、以下に構造式および相転移温度を１）〜５）と
して示すようなスメクチツク液晶に添加して、強誘導電
性カイラルスメクチツク相を呈する液晶組成物を与える
こともできる。この場合、得られる液晶組成物の0.01〜
80重量％の割合となるように式（１）の光学活性物質を
添加することが好ましい。このようにカイラルスメクチ
ツク液晶組成物を与えるために、前記式（１）の光学活
性物質を添加して利用する場合には、大きな自発分極を
得ることが可能となり、応答時間を短くし、しきい値電
圧を低くすることができる。

ここで、記号は、それぞれ以下の相を示す。

Cryst.:結晶相 SmA:スメクチツクＡ相 SmB:スメクチツクＢ相 SmC:スメクチツクＣ相 N:ネマチツク相 Iso:等方相 〔発明の効果〕 上述したように、本発明によれば、不斉炭素原子に直
接大きな双極子モーメントを有するフツ素基を導入した
式（１）で示される光学活性物質が提供される。

また、この光学活性物質の少なくとも一種を配合する
ことにより、TN型液晶組成物のリバースドメインの発生
防止あるいは、カイラルネマチツク液晶あるいはカイラ
ルスメクチツク液晶の電界応答性等の特性を改善し、ま
た液晶状態の制御を行なうことも可能である。

以下実施例により本発明の化合物について、更に具体
的に説明する。

実施例１ （−）−２−フルオロ−３−ペンチルオキシ−１−プロ
パノールの製造 下記工程により（−）−２−フルオロ−３−ペンチル
オキシ−１−プロパノールろ製造した。

ポリエチレン製の三角フラスコに70％フツ化水素ピリ
ジン2mlを入れ、氷冷している所へ（＋）−1,2−エポキ
シ−３−ペンチルオキシプロパン1.44g（10mmol）を乾
燥ジエチルエーテル5mlに溶解した溶液をゆっくりと滴
下した。テフロンコアで撹拌し、15〜20℃で３時間反応
させた後、水にあけ、ジエチルエーテルを用いて抽出し
た。得られたエーテル溶液を炭酸ナトリウム水溶液で洗
浄することにより中和し、無水硫酸ナトリウムで乾燥し
た。溶媒を留去後、粗生成物を蒸留（クーゲルロール
法）により精製し、0.38g（2.3mmol）の目的を得た。

IRdata（cm^-1） 3420,2920,2850,1460,1110 b.p. 145〜150℃/27mmHg 実施例２ （−）−２−フルオロ−３−ヘキシルオキシ−１−プロ
パノールの製造 原料として（＋）−1,2−エポキシ−３−ペンチルオ
キシプロパンの代わりに、（＋）−1,2−エポキシ−３
−ヘキシルオキシプロパン1.5gを用い、実施例１に記し
た工程と同様の操作を行うことにより、（−）−２−フ
ルオロ−３−ヘキシルオキシ−１−プロパノール0.74g
を得た。

IRdata（cm^-1） 3420,2930,2870,1465,1120 比旋光度 ▲［α］²⁷ _D▼−2.3,▲［ｄ］²⁶ ₄₃₅−5.3▼
（c1.5,ジエチルエーテル） b.p. 140〜145℃/20mmHg 実施例３ 下記に構造を示すMORA8の95重量部に、上記実施例２
の光学活性物質１重量部を加えて液晶組成物を得た。こ
の液晶組成物は、SmC^＊相を示し、MORA8単独に比べて、
自発分極は1.6倍となり、応答時間は±15V印加の条件で
25msecと約60％となった。

MORA8 実施例４ MORA8の95重量部に、式，，で示される光学活
性物質を加えて液晶組成物を得た。この液晶組成物は、
SmC^＊相を示し、MORA8に比べて、自発分極は1.5.倍とな
り、応答時間は±15V印加の条件で26msecと約63％とな
った。

実施例５ 透明電極としてITO（Imdiamu Tin Oxide）膜を形成し
たガラス基板上にポリイミド樹脂前駆体〔東レ（株）製
SP−510〕を用いスピンナー塗布により成膜した後、300
℃で60分間焼成してポリイミド膜とした。次のこの被膜
をラビングにより配向処理を行ない、ラビング処理軸が
直交するようにしてセルを作製した（セル間隔８μ
ｍ）。上記セルにネマチツク液晶組成物〔リクソンGR−
63:チツソ（株）製ビフエニル液晶混合物〕を注入し、T
N（シイステツド・ネマチツク）型セルとし、これを偏
光顕微鏡で観察したところ、リバースドメイン（しま模
様）が生じていることがわかった。

前記リクソンGR−63（99重量部）に対して、本発明の
実施例２の光学活性物質（１重量部）を加えた液晶混合
物を用い、上記と同様にしてTNセルとし観察したとこ
ろ、リバースドメインはみられず均一性のよいネマチツ
ク相となっていた。このことから、本発明の光学活性物
質はリバース・ドメインの防止に有効であることがわか
った。

実施例６ 下記光学活性物質から成る液晶組成物を調製し、それ
を用いて液晶素子を形成した。高精度研磨した10×20mm
のガラスへ約1000ÅのITO膜を電極として設け、さらに
約1000ÅのSiO₂をイオンビーム法により蒸着した。同様
の加工を行ったガラス基板に下記光学活性物質から成る
液晶組成物を滴下し、対向して上記ガラス基板を重ね合
わせた。100℃にて基板をおさえつけながら平行運動を
行ったところ、水平配向したモノドメインが得られた。
その時の膜厚は1.2μｍであり、８℃にて駆動電圧±10
V,パルス巾200μmsecで駆動したところ、コントラスト1
8で良好なスイツチング状態が得られた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 容子 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下記一般式（１） （但し、上記式（１）中、Ｒは炭素原子数が５〜12であ
   るアルキル基、Ｃ^＊は不斉炭素原子を示す。） で表わされる光学活性な３−アルコキシ−２−フルオロ
   プロパノールからなることを特徴とする光学活性物質。
2. 【請求項２】下記一般式（２） で表わされる光学活性なｎ−アルキルグリシジルエーテ
   ルとフツ化水素を付加反応させることを特徴とする一般
   式（１） （上記一般式中、Ｒは炭素原子数が５〜12であるアルキ
   ル基であり、Ｃ^＊は不斉炭素原子を示す。） で表わされる光学活性な３−アルコキシ−２−フルオロ
   プロパノールの製造方法。
3. 【請求項３】下記一般式（１） （ここでＲは炭素原子数が５〜12であるアルキル基であ
   り、Ｃ^＊は不斉炭素原子を示す。） で表わされる光学活性な３−アルコキシ−２−フルオロ
   アルカノールを少なくとも一種類含有することを特徴と
   する液晶組成物。