JP2623728B2 - フェニルビシクロヘキシルエステル誘導体 - Google Patents

フェニルビシクロヘキシルエステル誘導体

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気光学的表示材料として有用なフェニルビ
シクロヘキシルエステル誘導体に関する。
〔従来の技術〕
液晶表示セルの代表的なものにエム・シャット(M.Sc
hadt)等〔APPLIED PHYSICS LETTERS 18,127〜128(197
1)〕によって提案された電界効果型セル(フィールド
・エフェクト・モード・セル)又はジー・エイチ・ハイ
ルマイマー(G・H・Heilmeier)等〔PROCEEDING OF T
HE I.E.E.E.561162〜1171(1968)〕によって提案され
た動的光散型セル(ダイミック・スキャッタリング・モ
ード・セル)又はジー・エイチ・ハイルマイヤー(G・
H・Heilmeier)等〔APPLIED PHYSICS LETTERS 13,91
(1968)〕あるいはディー・エル・ホワイト(D・L・
White)等〔JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 45,4718(197
4)〕によって提案されたゲスト・ホスト型セルなどが
ある。
これらの液晶表示セルの中で現在主流をなすものは、
電界効果型セルの一種のTN型セルである。このTN型セル
においては、G.BauerによってMol.Cryst.Liq.Cryst.63,
45(1981)に報告されているように、セル外観を損う原
因となるセル表面での干渉縞の発生を防止するために、
セルに充填される液晶材料の屈折率の異方性(Δn)と
セルにおける液晶層の厚さ(d)μmの積を或る特定の
値に設定する必要がある。実用的に使用される液晶表示
セルでは、Δn・dの値が0.5、1.0、1.6又は2.2のいず
れかに設定されている。通常、Δn・dの値を0.5に設
定した場合、視角特性が良くなるという特徴があり、Δ
n・dの値を1.0、1.6又は2.2に設定した場合、正面か
らのコントラストが良くなるという特徴がある。従っ
て、どの方向からも見やすい視角特性を重視する液晶表
示セルの場合は、Δn・dの値を0.5に設定し、特に正
面からのコントラストを重視する液晶表示セルの場合
は、Δn・dの値を1.0、1.6又は2.2に設定するのが普
通である。
一方、実用的に使用されている液晶表示セルにおける
液晶層の厚さは、通常、6〜10μmの限定された範囲で
或る値に設定されるため、Δn・dの値を0.5に設定す
る場合は、Δnの値の小さな液晶材料が必要となり、Δ
n・dの値を1.0、1.6又は2.2に設定する場合は、逆
に、Δnの値の大きな液晶材料が必要となる。このよう
に、液晶表示セルの表示特性に応じてΔnの値が小さい
液晶材料とΔnの値が大きい液晶材料が必要とされる。
一方、実用可能な液晶材料の多くは、通常、室温付近
にネマチック相を有する化合物と室温より高い温度領域
にネマチック相を有する化合物から成る数種又はそれ以
上の成分を混合することによって調製される。現在実用
的に使用される上記の如き混合液晶の多くは、少なくと
も−30℃〜+65℃の全温度範囲に亘ってネマチック相を
有することが要求されているが液晶表示セルの応用製品
の多様化に伴ない、ネマチック液晶温度範囲を更に高温
側に拡張した液晶材料が要望されており、このため、最
近では特にネマチック相−等方性液体相(N−I)転移
温度の高いネマチック液晶化合物が必要とされている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、N−I転移温度の高いネマチック液晶
化合物は、通常、Δnの値が0.12(外挿値)以上のもの
が多いため、Δn・dの値を0.5に設定する場合に
は、、Δnの値が大きすぎる。従って、Δn・dの値を
0.5に設定する場合には、N−I転移温度が高く、か
つ、Δnの値が小さいネマチック液晶化合物が必要とさ
れる。
本発明が解決しようとする課題は、N−I転移温度が
高く、かつΔnの値が小さいネマチック液晶化合物を提
供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、上記課題を解決するために、一般式 〔式中、Rは炭素原子数1〜9の直鎖状アルキル基を表
わし、X1はH又はFを表わし、X2はF、炭素原子数1〜
9の直鎖状アルキル基又は直鎖状アルコキシル基を表わ
し、 はいずれもトランス(エカトリアル−エカトリアル)配
置である。〕 で表わされる化合物を提供する。
本発明に係る式(I)の化合物は、次の製造方法によ
って製造することができる。
〔上記式(II)〜(X)におけるR,X1およびX2は、夫々
式(I)におけるR,X1およびX2と同じ意味をもつ。〕 第1段階−式(II)の化合物を、無水テトラヒドロフ
ラン(以下THFという。)の如きエーテル系溶媒中で、
金属マグネシウム粉末と20〜30℃で1〜2時間反応させ
て式(III)の化合物を製造する。
第2段階−式(III)の化合物の溶液に、式(IV)の
化合物の無水THF溶液を5〜20℃で加えて、更に10〜30
℃で30分間反応させた後、反応生成物を飽和塩化アンモ
ニウム水溶液で分解して式(V)の化合物を製造する。
第3段階−式(V)の化合物を、トルエンの如き水不
溶性不活性溶媒中で、p−トルエンスルホン酸の如き酸
性触媒の存在下に2〜8時間還流温度で反応させる。反
応混合物を冷却した後、溶媒層を飽和炭酸ナトリウム水
溶液及び飽和食塩水で順次洗浄し、乾燥した後、溶媒を
留去する。反応粗生成物をエタノールの如きアルコール
系溶媒から再結晶させて式(VI)の化合物を製造する。
第4段階−式(VI)の化合物を、エタノールの如きア
ルコール系溶媒中で、ラネー・ニッケルの如き水素化触
媒を加え、3kg/cm2以下の水素圧下に室温で6〜20時
間、接触還元して、式(VII)の化合物を製造する。
第5段階−式(VII)の化合物を、トルエンの如き不
活性溶媒中で、希硫酸の如き酸性水溶液と4時間還流温
度で反応させる。反応混合物を冷却した後、有機溶媒層
を水洗、乾燥し、この溶液から有機溶媒を留去する。反
応粗生成物をn−ヘキサンと酢酸エチルから成る混合溶
媒から再結晶させて精製して式(VIII)の化合物を製造
する。
第6段階−式(VIII)の化合物を、THFあるいはエタ
ノールの如き水性有機溶媒中で、水素化ホウ素ナトリウ
ムの如き還元剤と室温で5時間反応させる。反応終了
後、反応液を1N水酸化ナトリウム水溶液中に注ぎ、トル
エンで抽出し、水洗、乾燥した後、この溶液から有機溶
媒を留去する。反応粗生成物をn−ヘキサンとエタノー
ルから成る混合溶媒から再結晶させて精製して式(IX)
の化合物を製造する。
第7段階−式(IX)の化合物を、トルエンの如き不活
性溶媒中で、ピリジンの如き塩基の存在下、式(X)の
化合物と反応させる。反応終了後、トルエン層を水洗、
乾燥し、この溶液からトルエンを留去する。反応粗生成
物をエタノールから再結晶させて精製して式(I)の化
合物を製造する。
斯くして製造された本発明に係わる式(I)の化合物
の代表的なものの転移温度を第1表に掲げる。
本発明の一般式(I)の化合物は、X1はHであってよ
いが、このときX2はF又は炭素原子数1〜9の直鎖状ア
ルキル基であってよく、更にこのとき、Rはn−プロピ
ル基であってよい。
また、X1はFであってよいが、このときX2はFであっ
てよく、更にRはn−プロピル基であってよい。
本発明に係る式(I)の化合物は弱い正の誘電率異方
性を有するネマチック液晶化合物であり、従って例え
ば、負の誘電率異方性を有する他のネマチック液晶化合
物との混合物の状態で動的光散乱型表示セルの材料とし
て使用することができ、また正又は負の誘電率異方性を
有する他のネマチック液晶化合物との混合物の状態で電
界効果型表示セルの材料として使用することができる。
このように、式(I)の化合物と混合して使用するこ
とのできる好ましい代表例としては、例えば4−置換安
息香酸4′−置換フェニルエステル、4−置換シクロヘ
キサンカルボン酸4′−置換フェニルエステル、4−置
換シクロヘキサンカルボン酸4′−置換ビフェニルエス
テル、4−(4−置換シクロヘキサンカルボニルオキ
シ)安息香酸4′−置換フェニルエステル、4−(4−
置換シクロヘキシル)安息香酸4′−置換フェニルエス
テル、4−(4−置換シクロヘキシル)安息香酸4′−
置換シクロヘキシルエステル、4−置換4′−置換ビフ
ェニル、4−置換フェニル−4′−置換シクロヘキサ
ン、4−置換4″−置換ターフェニル、4−置換ビフェ
ニル4′−置換シクロヘキサン、2−(4−置換フェニ
ル)−5−置換ピリミジンなどを挙げることができる。
第2表はネマチック液晶材料として現在母体液晶とし
て汎用されている混合液晶(A)の90重量%と第1表に
示した式(I)の化合物No.1,No.2及びNo.3の各々10重
量%とから成る各混合液晶について測定されたN−I点
と屈折率の異方性(Δn)を提示し、比較のために、混
合液晶(A)について測定されたN−I点とΔnを掲示
したものである。尚、混合液晶(A)は、 及び から成るものである。
第2表に掲示したデータから、式(I)の化合物は混
合液晶(A)のN−I点を実用上充分なまでに上昇さ
せ、而もΔnをほとんど上昇させない優れたものである
ことが理解できる。
〔実施例〕
実施例1 p−ブロモフルオロベンゼン29.2g(0.167モル)を無
水テトラヒドロフラン(以下、THFという。)120mlに溶
解し、この溶液を金属マグネシウム4.46g(0.184グラム
原子)に撹拌しながら20〜30℃で滴下した後、更に室温
(25℃)で2時間反応させて、式 で表わされる化合物を得た。
次に、式 で表わされる化合物30.5g(0.128モル)を無水THF150ml
に溶解し、この溶液を上記反応で調整したグリニャール
試薬中に撹拌しながら10〜15℃で滴下した後、更に室温
で30分間反応させた。反応終了後、反応混合物を飽和塩
化アンモニウム水溶液中に加えた後、反応生成物をトル
エンで抽出し、抽出液を水洗、乾燥後、この液から溶媒
を留去して、下記化合物を含む粗生成物39.8gを得た。
この粗生成物をトルエン250mlに溶解し、この溶液に
p−トルエンスルホン酸・1水和物0.24g(0.0013モ
ル)を加えた後、これらを撹拌しながら還流温度で2時
間脱水反応を行なった。反応混合物を冷却した後、トル
エン層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液及び飽和食塩水
で順次洗浄し、次いで乾燥した後、トルエンを留去し
た。得られた反応生成物をエタノールから再結晶させて
精製し、下記化合物27.2g(0.858モル)を得た。(収率
67.0%) 次に、この化合物をエタノール3000mlに溶解し、この
溶液に触媒量のラネー・ニッケルを加え、加圧下(3.0k
g/cm2以下)室温で撹拌して水素化反応を行なった。反
応終了後、反応混合物から触媒を去した後、液から
エタノールを留去した。得られた反応粗生成物をエタノ
ールから再結晶させて精製し、下記化合物11.8g(0.037
0モル)を得た。(収率43.1%) この化合物をトルエン70mlに溶解し、この溶液に10%
硫酸50mlを加えた後、撹拌しながら還流温度で4時間反
応させた。反応終了後、反応混合物を冷却し、トルエン
層を水洗、乾燥した後、トルエンを留去した。得られた
粗生成物を酢酸エチル:n−ヘキサン=1:4の混合溶媒か
ら再結晶させて精製し、下記化合物9.60g(0.0350モ
ル)を得た。(収率94.7%) 次に、この化合物をTHF50mlとエタノール20mlに溶解
し、撹拌しながら水素化ホウ素ナトリウム0.622g(0.01
75モル)を徐々に加え、室温で5時間反応させた。反応
後、反応液を1N水酸化ナトリウム水溶液中に注ぎ、反応
液を1N水酸化ナトリウム水溶液中に注ぎ、トルエンで抽
出しトルエン相を水洗、乾燥した後、トルエンを留去
し、反応粗生成物をn−ヘキサン:エタノール=5:1の
混合溶媒から再結晶させて精製し、下記化合物5.57g
(0.0202モル)を得た。(収率57.7%) 次に、この化合物をトルエン50mlに溶解しこの溶液に
ピリジン2.37g(0.0300モル)を加えた。これを撹拌し
ながら還流し、さらに式 の化合物3.8g(0.0202モル)を滴下した。滴下終了後、
更に1時間反応し、冷却後、トルエン層を水洗、乾燥
し、トルエンを留去した。得られた反応粗生成物をエタ
ノールから再結晶させて精製し、下記化合物7.36g(0.0
168モル)を得た。(収率83.2%) 転移温度195℃(C→S) 200℃(SN) 298℃(NI) 実施例2 実施例1において、p−ブロモフルオロベンゼンに代
えてp−ブロモエチルベンゼン30.9gを用いた以外は実
施例1と同様にして下記化合物を得た。
収率15.0% 転移温度240℃(C→S) 275℃(SN) 320℃(NI) 実施例3 実施例1において、p−ブロモフルオロベンゼンに代
えて3,4−ジフルオロブロモベンゼン32.2gを用いた以外
は実施例1と同様にして下記化合物を得た。
収率14.5% 転移温度154℃(C→N) 272℃(NI) 〔発明の効果〕 本発明に係わる式(I)の化合物は、高いN−I点を
有し、かつ、Δnの値の小さいネマチック液晶化合物で
あり、現在母体液晶として実用的に汎用されているネマ
チック混合液晶に混合することによって、混合液晶のN
−I点を上昇させることができ、かつΔnをほとんど上
昇させない優れた効果を有するものである。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式(I) 〔式中、Rは炭素原子数1〜9の直鎖状アルキル基を表
    わし、X1はH又はFを表わし、X2はF、炭素原子数1〜
    9の直鎖状アルキル基又は直鎖状アルコキシル基を表わ
    す。 はいずれもトランス(エカトリアル−エカトリアル)配
    置である。) 表わされる化合物。
  2. 【請求項2】X1がHであり、X2がFである請求項1記載
    の化合物。
  3. 【請求項3】X1がHであり、X2が炭素原子数1〜9の直
    鎖状アルキル基である請求項1記載の化合物。
  4. 【請求項4】X1及びX2が共にFである請求項1記載の化
    合物。
  5. 【請求項5】請求項1、2、3又は4記載の化合物を含
    有するネマチック液晶組成物。
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