JP2580254B2 - 新規な光学活性エステル化合物及びその製造方法 - Google Patents

新規な光学活性エステル化合物及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は液晶材料として有用な新規な光学活性エステ
ル化合物及びその製造方法に関する。
〔従来技術〕
現在、液晶材料は表示用素子に広く使用されている
が、これらの液晶表示素子の殆んどはネマチック液晶を
用いるTN(Twisted Nematic)型表示方式のものであ
る。しかしこの方式は応答速度が遅く、せいぜい数msec
のオーダーの応答速度しか得られないという欠点があ
る。
このため、TN型表示方式に代る別の原理による液晶表
示方式が種々試みられているが、その一つに強誘電性液
晶を利用する表示方式(N.A.Clarksら;Applied Phys.Le
tt.36,899(1980))がある。この方式は強誘電性のカ
イラルスメクチック相、特にカイラルスメクチックC相
を利用するもので、高速光スイッチング用として注目を
集めている。このような強誘電性液晶材料は既に幾つか
知られているが(例えば、特開昭60−32748号公報)、
充分満足し得る性質を示すものはない。
〔目的〕
本発明の目的は光スイッチング方式に好適な液晶材料
として、応答速度が速い、化学的に安定である等、充分
満足し得る性質を有する新規な光学活性エステル化合物
及びその製造方法を提供することである。
〔構成〕
本発明の新規な光学活性エステル化合物は一般式
(I) (但し、Rは炭素数20以下のアルコキシ基、nは1又は
2の整数を示し、*は不斉炭素原子を表わす) で示されるものである。
また、本発明の前記一般式(I)で示される光学活性
エステル化合物の製造方法は式(II) (但し、*は不斉炭素原子を表わす) で示されるp−〔2−(4−メチルシクロヘキシル−
1)プロポキシフェノールと一般式(III) (但し、Rは炭素数20以下のアルコキシ基、nは1又は
2の整数、Xはヒドロキシ基又はハロゲン原子を表わ
す) で示されるカルボン酸類又はカルボン酸ハロゲン化物類
とを反応させることを特徴とするものである。なお式II
の化合物も新規な化合物である。
本発明の前記一般式(I)で示されるエステル化合物
の最も大きな特徴は不斉炭素を持ったシクロヘキシル基
を含むことである。従来の強誘電性液晶化合物にも不斉
炭素が含まれているが、従来の化合物の場合は不斉炭素
源は活性アミルアルコール等のアルキル基である。本発
明化合物のように不斉炭素源としてシクロヘキシル基を
用いることにより、1)粘度低下、2)不斉源の立体的
効果による自発分極の増大が生じ、その結果応答速度を
飛躍的に向上させることができる。
以上のような一般式(I)の光学活性エステル化合物
の具体例を、下記一般式との関連で表−1に示す。
これら一般式(I)の化合物は一般に式(II)のp−
〔2−(4−メチルシクロヘキシル−1)プロポキシ〕
フェノールと前記一般式(III)のカルボン酸類とを、
N,N′−ジシクロヘキシルカルボジイミド等の縮合剤を
用いて溶媒中、室温で反応させるか、又は一般式(II
I)のカルボン酸ハロゲン化物類とをピリジン等の塩基
触媒を用いて、溶媒中、室温で反応させることにより得
られる。溶媒として、トルエン、テトラヒドロフラン、
塩化メチレン、1,2−ジクロエタン等が使用される。な
お、式(II)の化合物と一般式(III)の化合物の割合
は化学量論量でよい。
なお式(II)の化合物は例えば下記反応式に従って、
P−ベンジルオキシフェノール(IV)と、光学活性P−
トルエンスルホン酸−2−(4−メチル−3−シクロヘ
キセニル−1)プロピルエステル(V)とを水素化ナト
リウムや、可性カリのような塩基性触媒の存在下に反応
させて光学活性P−〔2−(4−メチル−3−シクロヘ
キセニル−1)プロポキシ〕フェニルベンジルエーテル
(VI)が得られる。尚、前記P−トルエンスルホン酸−
2(−4−メチル−3−シクロヘキセニル−1)プロピ
ルエステル(V)は通常の方法、即ちP−トルエンスル
ホン酸クロリドと市販の(R,R)2−(4−メチル−3
−シクロヘキセニル−1)プロパノールとをピリジンの
ような塩基性触媒の存在下に反応させることにより得ら
れる。次に光学活性P−〔2−(4−メチル−3−シク
ロヘキセニル−1)プロポキシ〕フェニルベンジルエー
テル(VI)をPd−炭素のような還元触媒の存在下に還元
することにより得られる。
本発明の一般式(I)で表わされる光学活性エステル
化合物は、強誘電性液晶材料としてすぐれた性能を示
し、応答速度が速くしかも非常に良好な配向を示し、か
つ化学的に安定である。
本発明の一般式(I)で示される新規な光学活性エス
テル化合物は単独でも強誘電性液晶材料として使用でき
るが、他の液晶材料、特に強誘電性液晶材料と混合して
性能を改善した組成物とすることができる。また本発明
の化合物を含む液晶組成物は表示用としてばかりでな
く、電子光学シャッター、電子光学絞り、光変調器、光
通信光路切換スイッチ、メモリー、焦点距離可変レンズ
などの種々の電子光学デバイスとしてオプトエレクトロ
ニクス分野で好適に使用することができる。
本発明の化合物を併用できる他の液晶化合物のうち、
強誘電性カイラルスメクチック相を示すものを例示すれ
ば表−2の通りである。
〔実施例〕 以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明する
が、本発明は、これらの実施例に限定されるものではな
い。なお、実施例1における相転移温度の値は測定法や
化合物の純度によって若干変動するものである。
実施例1 化合物No.6{光学活性P−n−デシルオキシ安息香酸
−P′−〔2−(4−メチルシクロヘキシル−1)プロ
ポキシ〕フェニルエステル}の製造 A.光学活性P−〔2−(4−メチル−3−シクロヘキセ
ニル−1)プロポキシ〕フェニルベンジルエーテル(V
I)の製造 P−ベンジルオキシフェノール22.03g(0.11モル)を
乾燥N,N−ジメチルホルムアミド100mlに溶解し、冷却攪
拌しながらこれに60%水素化ナトリウム6g(0.15モル)
を加え、次いで光学活性P−トルエンスルホン酸−2−
(4−メチル−3−シクロヘキセニル−1)プロピルエ
ステル30.84g(0.1モル)を加え50〜60℃で4時間攪拌
反応させた。反応終了後、この中に水300ml及びトルエ
ン200mlを入れてよく攪拌し、分離したトルエン層を6N
−HClで洗浄し、引き続き中性になるまで水洗した。ト
ルエン層は無水硫酸マグネシウムで乾燥した後、トルエ
ンを留去し、次いで残渣に対しトルエンを展開溶媒とし
たシリカゲルカラムクロマトグラフィ処理を行い、粗製
の目的物(VI)30.93gを得た。
B.光学活性P−〔2−(4−メチルシクロヘキシル−
1)プロポキシ〕フェノール(II)の製造 前記Aで得たP−〔2−(4−メチル−3−シクロヘ
キセニル−1)プロポキシ〕フェニルベンジルエーテル
30.93gを1,4−ジオキサン200ml、エタノール200mlの混
合溶媒に溶解し、Pd−炭素4.53gの存在下に室温で接触
水素添加を行った。2倍モルの水素を要した。反応終了
後、Pd−炭素を濾過により除き、溶媒を留去し、残渣よ
り減圧蒸留にて165℃〜167℃(1mmHg)の留分を分取
し、目的物(II)16.16gを得た。
化合物(II)の性状 施光度〔α〕D:(−)1.21゜(クロロホルム) 元素分析 実施値 計算値 C(%) 77.26 77.38 H(%) 9.90 9.74 また、このものの構造は、赤外線吸収スペクトルによ
って確認された。この赤外線吸収スペクトル図を第1図
に示す。
C.化合物(No.6)の製造 前記Bで得たP−〔2−(4−メチルシクロヘキシル
−1)プロポキシ〕フェノール1.99g(0.008モル)をピ
リジン50mlに溶解し冷却しながら、これにP−n−デシ
ルオキシ安息香酸クロリド2.96g(0.01モル)を加え、
室温で5時間攪拌反応を行い、一夜放置した後この中に
水200ml、及びトルエン200mlを入れてよく攪拌し、分離
したトルエン層を6N−HClで洗浄し、引き続き中性にな
るまで水洗した。トルエン層は無水硫酸マグネシウムで
乾燥した後トルエンを留去し、次いで残渣に対し、トル
エンを展開溶媒としたシリカゲルクロマトグラフィ処理
を行い、得られた粗製の目的物をエタノール3回再結晶
して純粋な目的物〔化合物(No.6)〕1.53gを得た。ま
た、このものの構造は赤外線吸収スペクトルによって確
認された。
実施例2 化合物(No.4){光学活性P−n−オクチルオキシ安息
香酸−P′−〔2−(4−メチルシクロヘキシル−1)
プロポキシ〕フェニルエステル}の製造 P−n−デシルオキシ安息香酸2.96gの代わりにP−
n−オクチルオキシ安息香酸クロリド2.69g(0.01モ
ル)を用いた他は実施例1のCと同じ方法で純粋な目的
物1.59gを得た。またこのものの構造は赤外線吸収スペ
クトルによって確認された。
実施例3 化合物(No.2){光学活性P−n−ヘキシルオキシ安息
香酸P′−〔2−(4−メチルシクロヘキシル−1)プ
ロポキシ〕フェニルエステル)の製造 P−n−デシルオキシ安息香酸クロリド2.96gの代わ
りにP−n−ヘキシルオキシ安息香酸クロリド2.41g
(0.01モル)を用いた他は実施例1のCと同じ方法で純
粋な目的物1.81gを得た。
また、このものの構造は赤外線吸収スペクトルによっ
て確認された。
実施例4 化合物(No.19){光学活性P−ヘキサデシルオキシ−
P′−ビフェニルカルボン酸−P″−〔2−(4−メチ
ルシクロヘキシル−1)プロポキシ〕フェニルエステ
ル}の製造 前記Bで得たP−〔2−(4−メチルシクロヘキシル
−1)プロポキシ〕フェノール1.49g(0.006モル)、P
−n−ヘキサデシルオキシ−P′−ビフェニルカルボン
酸2.90g(0.0066モル)、N,N′−ジシクロヘキシルカル
ボジイミド1.37g及び4−ジメチルアミノピリジン0.15g
を塩化メチレン100ml中室温で5時間攪拌反応を行い、
一夜放置する。結晶を濾過し塩化メチレンを留去した残
渣をトルエンを展開溶媒したシリカゲルカラムクロマト
グラフィ処理を行い、得られた粗製の目的物をエタノー
ル−酢酸エチルの混合溶媒から3回結晶して純粋な目的
物〔化合物(No.19)〕を1.09gを得た。このものの構造
は、赤外線吸収スペクトルにより確認された。この赤外
線吸収スペクトル図を第2図に示す。
実施例5 化合物(No.18)光学活性{P−n−テトラデシルオキ
シ−P′−ビフェニルカルボン酸−P″−〔2−(4−
メチルシクロヘキシル−1)プロポキシ〕フェニルエス
テル〕の製造 P−n−ヘキサデシルオキシ−P′−ビフェニルカル
ボン酸2.90gの代わりにP−n−テトラデシルオキシ−
P′−ビフェニルカルボン酸2.71g(0.0066モル)を用
いた他は実施例4と同じ方法で純粋な目的物2.04gを得
た。このものの構造は赤外線吸収スペクトルにより確認
された。
実施例6 化合物(No.17){光学活性P−n−ドデシルオキシ−
P′−ビフェニルカルボン酸−P″−〔2−(4−メチ
ルシクロヘキシル−1)プロポキシ〕フェニルエステ
ル}の製造 P−n−ヘキサデシルオキシ−P′−ビフェニルカル
ボン酸2.90gの代わりにP−n−ドデシルオキシ−P′
−ビフェニルカルボン酸2.52g(0.0066モル)を用いた
他は実施例4と同じ方法で純粋な目的物1.81gを得た。
このものの構造は、赤外線吸収スペクトルにより確認さ
れた。
実施例7 化合物(No.16){光学活性P−n−デシルオキシ−
P′−ビフェニルカルボン酸−P″−〔2−(4−メチ
ルシクロヘキシル−1)プロポキシ〕フェニルエステ
ル}の製造 P−n−ヘキサデシルオキシ−P′−ビフェニルカル
ボン酸2.90gの代わりにP−n−デシルオキシ−P′−
ビフェニルカルボン酸2.34g(0.0066モル)を用いた他
は実施例4と同じ方法で純粋な目的物1.55gを得た。こ
のもの構造は、赤外線吸収スペクトルにより確認され
た。
実施例8 化合物(No.15){光学活性P−n−ノニルオキシ−
P′−ビフェニルカルボン酸−P″−〔2−(4−メチ
ルシクロヘキシル−1)プロポキシ〕フェニルエステ
ル}の製造 P−n−ヘキサデシルオキシ−P′−ビフェニルカル
ボン酸2.90gの代わりにP−n−ノニルオキシ−P′−
ビフェニルカルボン酸2.25g(0.0066モル)を用いた他
は実施例4と同じ方法で純粋な目的物1.40gを得た。こ
のもの構造は、赤外線吸収スペクトルにより確認され
た。
実施例9 化合物(No.14){光学活性P−n−オクチルオキシ−
P′−ビフェニルカルボン酸−P″−〔2−(4−メチ
ルシクロヘキシル−1)プロポキシ〕フェニルエステ
ル}の製造 P−n−ヘキサデシルオキシ−P′−ビフェニルカル
ボン酸2.90gの代わりにP−n−オクチルオキシ−P′
−ビフェニルカルボン酸2.2g(0.0066モル)を用いた他
は実施例4と同じ方法で純粋な目的物1.17gを得た。こ
のものの構造は、赤外線吸収スペクトルにより確認され
た。
実施例10 化合物(No.13){光学活性P−n−ヘプチルオキシ−
P′−ビフェニルカルボン酸−P″−〔2−(4−メチ
ルシクロヘキシル−1)プロポキシ〕フェニルエステ
ル}の製造 P−n−ヘキサデシルオキシ−P′−ビフェニルカル
ボン酸2.90gの代わりにP−n−ヘプチルオキシ−P′
−ビフェニルカルボン酸2.06g(0.0066モル)を用いた
他は実施例4と同じ方法で純粋な目的物1.70gを得た。
このものの構造は、赤外線吸収スペクトルにより確認さ
れた。
実施例11 化合物(No.12){光学活性P−n−ヘキシルオキシ−
P′−ビフェニルカルボン酸−P″−〔2−(4−メチ
ルシクロヘキシル−1)プロポキシ〕フェニルエステ
ル}の製造 P−n−ヘキサデシルオキシ−P′−ビフェニルカル
ボン酸2.90gの代わりにP−n−ヘキシルオキシ−P′
−ビフェニルカルボン酸1.84g(0.0066モル)を用いた
他は実施例4と同じ方法で純粋な目的物1.50gを得た。
このものの構造は赤外線吸収スペクトルにより確認され
た。
以上のようにして得られた化合物の融点及び元素分析
結果を表−3に示す。
また、以上の化合物の相転移温度を表−4に示す。
〔使 用 例〕 使用例1 各電極表面にポリビニルアルコール(PVA)をコート
した後、その表面をラビングして平行配向処理を施した
2枚の透明電極をPVA膜を内側にして3μmの間隔で対
向せしめ、形成されたセル内に実施例7で作った光学活
性エステル化合物〔化合物(No.17)〕を注入した後、
2枚の直交する偏光子の間に設置して液晶表示素子と
し、電極間に20Vの電圧を印加したところ、明瞭で、非
常にコントラストが良く、応答速度も速い(約100μse
c)スイッチング動作が観察された。
使用例2 実施例2で作った化合物(No.4)にP−オクチルオキ
シ安息香酸−P′−n−ヘキシルオキシフェニルエステ
ルに23.6wt%混合した組成物を調製した。この組成物の
相転移点は次の通りであった。
SmC:強誘電性スメクチックC相 SmA:スメクチックA相 Ch:コレステリック相 I:等方性液体 〔効果〕 本発明の一般式(I)で示される光学活性エステル化
合物のうちn=2の化合物の大部分は単体で強誘電性ス
メクチックC相を呈し、応答速度も速く(約100μ
s)、しかも極めて良好な配向が得られることより、こ
れらの化合物は特にすぐれた強誘電性液晶材料であると
云える。
また表−3に示した様に一般式(I)においてn=1
の化合物は融点が低い点は好ましいが、表−4に示すよ
うに、単体ではカイラルスメクチックC相が観察されな
い。しかし使用例2に示すように、この化合物を単体で
SmC相を示す化合物に混合した時に強誘電性スメクチッ
クC相を示すことから、潜在的に強誘電性を保有してい
ると言える。
更に一般式(I)の化合物は光学活性炭素原子を有す
るため、これをネマチック液晶に添加することによって
捩れた構造を誘起する能力を有する。捩れた構造を有す
るネマチック液晶、即ちカイラルネマチック液晶はTN型
表示素子のいわゆるリバース・ドメイン(reverse dom
ain)を生成することがないので一般式(I)の化合物
は、リバース・ドメイン生成の防止剤として使用でき
る。
更に本発明の一般式(I)の化合物は広い温度範囲で
カイラルスメクチックC相を示すという特徴を有するの
で、強誘電性組成物を得る上で有効なブレンド材料とも
なり得る。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1のBで得られた光学活性P−〔2−
(4−メチルシクロヘキシル−1)プロポキシ〕フェノ
ールの赤外線吸収スペクトル図、第2図は実施例4で得
られた光学活性P−n−テトラデシルオキシ−P′−ビ
フェニルカルボン酸−P″−〔2−(4−メチルシクロ
ヘキシル−1)プロポキシ〕フェニルエステルの赤外線
吸収スペクトル図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G02F 1/13 500 G02F 1/13 500 // C07M 7:00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式(I) (但し、Rは炭素数20以下のアルコキシ基、nは1又は
    2の整数を示し、また*は不斉炭素原子を表わす) で示される光学活性エステル化合物。
  2. 【請求項2】式(II) (但し、*は不斉炭素原子を表わす。) で示されるp−〔2−(4−メチルシクロヘキシル−
    1)プロポキシ〕フェノール。
  3. 【請求項3】式(II) (但し、*は不斉炭素原子を表わす) で示されるP−〔2−(4−メチルシクロヘキシル−
    1)プロポキシ〕フェノールと一般式(III) (但し、Rは炭素数20以下のアルコキシ基、nは1又は
    2の整数、Xはヒドロキシ基又はハロゲン原子を表わ
    す) で示されるカルボン酸類又はカルボン酸ハロゲン化物類
    とを反応させることを特徴とする一般式(I) (但し、Rは炭素数20以下のアルコキシ基、nは1又は
    2の整数を示し、*は不斉炭素原子を表わす) で示される光学活性エステル化合物の製造方法。
  4. 【請求項4】一般式(I) (但し、Rは炭素数20以下のアルコキシ基、nは1又は
    2の整数を示し、また*は不斉炭素原子を表わす) で示される光学活性エステル化合物を含有する液晶組成
    物。
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