JP2678604B2 - 新規光学活性液晶性化合物及び組成物 - Google Patents
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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、新規な液晶性化学物及び該液晶性化合物を
含有する液晶組成物に関し、更に詳しくは光学活性基を
有する液晶性化合物及びそれを含有する液晶組成物に関
する。 本願明細書において液晶性化合物とは、単独で液晶状
態が観察できる化合物のみではなく、単独では液晶状態
を観察できなくても液晶化合物と類似の化学構造を有
し、液晶組成物の構成成分として有用な性質を有する化
合物をも含むものとする。 [従来の技術とその問題点] 現在、液晶表示素子としてはTN(Twisted Nematic、
ねじれネマチック)型表示方式が最も広く用いられてい
るが、応答速度の点において発光表示素子(エレクトロ
ルミネッサンス、プラズマディスプレイ等)と比較して
劣っており、この点における改善は種々試みられている
にもかかわらず、大幅な改善の可能性はあまり残ってい
ないようである。 そのため、TN型表示素子に代わる別の原理による液晶
表示装置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法がある(N.A.Clarkら;Applied
Phys.lett.,36,899(1980))。 この方法は、強誘電性液晶カイラルスメクチックC相
(以下SC*相と略称する)あるいはカイラルスメクチッ
クH相(以下SH*相と略称する)を利用するものであ
り、TN型表示方式に比べて次のような3つの優れた特徴
を有している。 すなわち、第1の特徴は非常に速い応答速度を有する
ことであり、TN型表示素子のそれに比較しテ100倍にも
達する。第2の特徴メモリー効果があることであり、前
記高速応答性とあいまって時分割駆動が容易となる。第
3の特徴は極性の反転時間を調節するだけで、TN型表示
方式に比べ、より容易に階調を得ることができ、グラフ
ィック表示用として適していると考えられている。 しかしながら、このような優れた特性があるにもかか
わらず、現在知られている強誘電性液晶及び組成物では
その応答速度という点でまだ充分満足できる結果は得ら
れておらず、実用化を前にしてやや行きづまった感もあ
る。これは、自発分極値Psの大きな化合物の開発が遅れ
ているためであるといえる。 [発明の効果] 本発明者等は、この表示方式に利用するに適した光学
活性液晶性化合物を開発するために鋭意研究を重ねた結
果、光学活性1−エチルアルキル基及び光学活性1−プ
ロピルアルキル基を導入することにより自発分極値が著
しく高められることを見い出し、本発明に到達した。 すなわち、本発明の目的は、この表示方式に利用され
るに適した特性、特に自発分極値Psの大なる液晶化合
物、該液晶化合物を用いた液晶組成物及び該組成物を用
いた電気光学素子を提供することである。 [問題点を解決するための手段] 本発明は、一般式 (但し、上式において、l,mはそれぞれ0または1であ
り、R1,R2のうち少なくとも一方は、 (R3は炭素数2あるいは3のアルキル基、R4は炭素数3
〜18のアルキル基を示すが、R3≠R4である。)で表され
る光学活性アルコキシ基を示し、他方は炭素数1〜20の
アルキル基、アルコキシ基、アルカノイルオキシ基、ハ
ロゲン原子及びシアノ基を示し、Aは、 (X,Y,Zはそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、シ
アノ基のいずれかを示す。)を示す。 で表わされる光学活性液晶性化合物を、その1種を少な
くとも1成分含むことを特徴とした液晶組成物及び該液
晶組成物を用いて構成された電気光学素子である。 [化合物の製法] 本発明(I)式の化合物は、光学活性3−アルカノー
ル及び光学活性4−アルカノールを原料に一般的な有機
合成化学的手法で製造でき、例えば次のような化合物が
製造できる。 (但し、上式において、Rは炭素数1〜20のアルキル
基、X,Y,Zはそれぞれ独立た水素原子、ハロゲン原子、
シアノ基のいずれかを示し、R*は、式 で表される光学活性アルキル基を示す。) [発明の作用・効果] (I)で示される化合物はいずれも液晶相を示さない
が、その化合物は潜在的に持っている自発分極能は非常
に大きい。自発分極値の大きい強誘電性液晶組成物は応
答速度、すなわち分子が電解中で反転する速度が自発分
極値の小さい強誘電性液晶組成物に比べて速いことが知
られているが、実施例中でも述べるように、本発明の
(I)式の化合物を10重量%含有する強誘電性液晶の自
発分極値は6.1nc/cm2と大きく、本発明の(I)式の化
合物の潜在的に有する自発分極値が極めて大きいもので
あることがわかる。これは、光学活性基中の不斉炭素が
中心骨格の極めて近くに存在し、その相互作用によって
大きな自発分極値が誘起されるのであって、例えば、不
斉炭素が中心骨格から離れている下記のような化合物(特開昭53−22833号) の自発分極値が本発明者等の測定によれば、わずか約1n
c/cm2でしかないことからも、本発明(I)式の化合物
が有する優れた特性がわかる。つまり、大きな自発分極
値は、光学活性1−エチルアルキル基、光学活性1−プ
ロピルアルキル基に起因するものであり、この光学活性
基を有する化合物は、他の部位の構造がいかなるもので
あろうと大きな自発分極値を有するといえる なお、(I)式の化合物は光学活性炭素を有するた
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、すなわ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
domain しま模様)を生成することがないので、
(I)式の化合物はリバーズ・ドメイン生成の防止剤と
しても使用できる。 また、本発明の化合物を添加したカイラルネマチック
液晶のピッチは、例えば実施例においてメルク社(株)
製液晶組成物ZLI−1132に1重量%添加して測定した
時、25℃において27.9μmと短かく、より少量の添加で
必要なピッツを得ることが容易になり、カイラルネマチ
ック液晶組成物のピッチ調節材として非常に有用である
といえる。 さらに、その温度特性は比類なく良く、式 P(T):t℃におけるピッチ t:温度 で示される温度特性δPは、−0.033と非常に小さかっ
た(t1=20℃,t2=70℃において)。これは、例えば現
在知られているカイラルネマチック液晶組成物のピッチ
調節材(S)−4′−シアノ−4−(2−メチルブチ
ル)ビフェニルのδPが同条件下の0.584であることを
考えると驚くべき特性であるといえる。 [実施例] 以下実施例により、本発明の(I)式の化合物につき
更に詳細に説明する。 実施例1 〔−4′−(1−エチルヘプチルオキシ)ビフェニル−
4−カルボン酸4−オクチルオキシフェニエステル
((I)式において、 R2=C8H17O−, l=m=0のもの)の製造〕 (第一段) 乾燥ピリジン800mlの中のS−(+)−3−ノナノー
ル180g(1.3モル)に、トルエン400mlに溶解したp−ト
ルエンスルホン酸クロリド250g(1.4モル)を氷却下に
滴下した後40℃で2時間撹拌した。トルエン及び水を加
えよく振とうしたのち有機層を分離し、6N−塩酸、2N−
水酸化ナトリウムで洗浄したし、ひきつづき水洗した。
有機層を無水硫酸マグネシウ上で乾燥したのちトルエン
を留去し、無色油状のS−P−トルエンスルホン酸1−
エチルヘプチルエステル306gを得た。 (第二段) 4′−ヒドロキシビフェニル−4−カルボン酸エチル
エステル54.5g(0.23モル)、S−P−トルエンスルホ
ン酸1−エチルヘプチルエステル82g(0.27モル)、エ
タノール350ml、および水酸化カリウム15g(0.27モル)
の混合物を4時間還流し、トルエン及び水を加えよく振
とうし有機層を分離し、該層を6N−塩酸、2N−水酸化ナ
トリウムで十分洗浄の後水洗した。 該有機層を無水硫酸マグネシウム上で乾燥したのちト
ルエンを留去し、83gの無色油状物を得た。このものに
水酸化ナトリウム92g(2.3モル)、水300ml、エタノー
ル300mlを加え、1時間還流したのち6N−塩酸を少しづ
つ加え酸性とした。析出した結晶を集め酢酸から再結晶
し、R−4′−(1−エチルヘプチルオキシ)ビフェニ
ル−4−カルボン酸43gを得た。 mp144.4〜146.3℃ (第三段) 前段で得られたR−4′−(1−エチルヘプチルオキ
シ)ビフェニル−4−カルボン酸を塩化チオニルと常法
で処理して得たR−4′−(1−エチルヘプチルオキ
シ)ビフェニル−4−カルボン酸11g(0.03モル)をp
−オクチルオキシフェノール8.2g(0.04モル)、ピリジ
ン100mlの混合物に加え、55℃で2時間撹拌したのちト
ルエン及び水を加え、よく振とうしたのち有機層を分離
し、6N−塩酸、2N−水酸化ナトリウムで十分洗浄の後、
水洗した。 該有機層を無水硫酸マグネシウム上で乾燥したのちト
ルエンを留去し、残査をエタノールから再結晶すること
により、R−4′−(1−エチルヘプチルオキシ)ビフ
ェニル−4−カルボン酸、4−オクチルオキシフェニル
エステル8.2gを得た。mp68.0℃。 また、このものをメウク社(株)製ネマチック液晶組
成物ZLI−1132に1重量%添加して得られたカイラルネ
マチック液晶のピッチを測定したところ、25℃において
29.6μmであった。 実施例2 〔R−4′−(1−エチルヘプチルオキシ)ビフェニル
−4−カルボン酸デシルオキシフェニルエステル
((I)式において、 R2=C10H21O−, l=m=0のもの)の製造〕 実施例1(第三段)で使用したp−オクチルオキシフ
ェノールの代わりにp−デシルオキシフェノールを使用
し同様な方法でR−4′−(1−エチルヘプチルオキ
シ)ビフェニル−4−カルボン酸、4−デシルオキシフ
ェニルエステルを得た。mp82.0℃。 また、このものをメルク社(株)製ネマチック液晶組
成物ZLI−1132に1重量%添加して得られたカイラルネ
マチック液晶のピッチを測定したところ、25℃において
27.9μmであった。 実施例3 〔R−4′−(1−エチルヘプチルオキシ)ビフェニル
−4−カルボン酸ペンチルエステル((I)式におい
て、 R2=−OC5H11, l=0,m=1のもの)の製造〕 実施例1(第三段)で使用したp−オクチルオキシフ
ェノールの代わりにn−ペンタノールを使用し、同様な
方法で室温でのR−4′−(エチルヘプチルオキシ)ビ
フェニル−4−カルボン酸ペンチルエステルを得た。但
し、精製は再結晶によらずクロマトグラフィーを使用し
た分離精製で行った。 また、このものをメルク社(株)製ネマチック液晶組
成物ZLI−1132に1重量%添加して得られたカイラルネ
マチック液晶のピッチを測定したところ、25℃において
30.3μmであった。 実施例4 〔R−4′−(1−エチルヘプチルオキシ)安息香酸4
−ペンチルフェニルエステル((I)式において、 R2=−C5H11, l=m=0のもの)の製造〕 (第一段) p−ヒドロキシ安息香酸メチルエステル61g(0.4モ
ル)に、水酸化カリウム22g(0.4モル)、エタノール40
0ml、実施例1で製造した(S)−P−トルエンスルホ
ン酸1−エチルヘプチルエステル100g(0.34モル)の混
合物を4時間還流し、トルエン及び水を加えよく振とう
した有機層を分離し、6N−塩酸、2N−水酸化ナトリウム
で十分洗浄の後、水洗した。 該有機層を無水硫酸マグネシウム上で乾燥したのちト
ルエンを留去した。ここへ水酸化ナトリウム80g(2モ
ル)、水300ml、エタノール100mlを加え1時間還流した
のち6N−塩酸を少しづつ加え酸性とした。エーテルを加
え抽出したのち無水硫酸マグネシウム上で乾燥し、エー
テルを留去し、R−4−(1−エチルヘプチルオキシ)
安息香酸33gを得た。 (第二段) R−4−(1−エチルヘプタンオキシ)安息香酸11g
(0.04モル)とp−ペンチルフェノール13.7g(0.08モ
ル)を用い実施例1(第三段)と同様な方法で、R−4
−(1−エチルヘプチルオキシ)安息香酸4−ペンチル
フェニルエステル14gを得た。このものは、室温におい
て油状物である。 また、このものをメルク社(株)製ネマチック液晶組
成物ZLI−1132に1重量%添加して得られたカイラルネ
マチック液晶のピッチを測定したところ、25℃において
32.2μmであった。 実施例5 〔R−4′−ペンチルオキシビフェニル−4−カルボン
酸1−エチルヘプチルエステル((I)式において、 R2=−C5H11, l=1,m=0のもの)の製造〕 (第一段) 4′−ペンチルオキシビフェニル−4−カルボン酸塩
化物9.5g(0.032モル)、S−(+)−3−ノナノール5
g(0.035モル)、ピリジン100mlの混合物を約55℃で2
時間撹拌し、トルエン及び水を加え、よく振とうしたの
ち有機層を分離し、6N−塩酸、2N−水酸化ナトリウムで
十分洗浄したのち水洗した。有機層を無水硫酸マグネシ
ウム上で乾燥したのちトルエンを留去し、残査をエタノ
ールから再結晶することにより、S−4′−ペンチルオ
キシビフェニル−4−カルボン酸1−エチルヘプチルエ
ステル8.1gを得た。mp25.8℃。 また、このものをメルク社(株)製ネマチック液晶組
成物ZLI−1132に1重量%添加して得られたカイラルネ
マチック液晶のピッチを測定したところ、25℃において
11.0μmであった。 実施例6 〔S−4′−ペンチルオキシビフェニル−4−カルボン
酸1−プロピルヘプチルエステル((I)式において、 R2=−OC5H11, l=1,m=0のもの)の製造〕 実施例5で使用したS−(+)−3−ノナノールの代
りに、特願昭61−8997(吉田ら)の方法に準じて製造し
たS−(+)−4−デカノール([α]23.8=+0.63
(neat))を使用し同様な方法で、S−4′−ペンチル
オキシビフェニル−4−カルボン酸1−プロピルヘプチ
ルエステルを得た。([α]23.0=+4.0(c=1.50CHC
l3)このものは、室温において油状物である。 また、このものをメルク社(株)製ネマチック液晶組
成物ZLI−1132に1重量%添加して得られたカイラルネ
マチック液晶のピッチを測定したところ、25℃において
36.1μmであった。 実施例7 〔R−4′−デシルオキシ−4−(1−エチルヘプチル
オキシ)ビフェニル((I)式において、 R2=−OC10H21, l=m=0のもの)の製造〕 4′−デシルオキシ−4−ヒドロキシビフェニル6g
(0.02モル)、水酸化カリウム1.0g(0.02モル)、エタ
ノール160mlおよび実施例1で製造したS−P−トルエ
ンスルホン酸1−エチルヘプチルエステル5.6g(0.02モ
ル)の混合物を4時間還流し、トルエン及び水を加えよ
く振とうしたのち有機層を分離し、6N−塩酸、2N−水酸
化ナトリウムで十分洗浄の後、水洗した。 有機層を無水硫酸マグネシウム上で乾燥したのちトル
エンを留去し、残査をエタノールから再結晶することに
より、R−4′−デシルオキシ−4−(1−エチルヘプ
チルオキシ)ビフェニル7.1gを得た。mp19.2℃。 また、このものをメルク社(株)製ネマチック液晶組
成物ZLI−1132に1重量%添加して得られたカイラルネ
マチック液晶のピッチを測定したところ、25℃において
26.4μmであった。 実施例8 〔R−4′−シアノ−4−(1−エチルヘプチルオキ
シ)ビフェニル((I)式において、 R2=−CN, l=m=0のもの)の製造〕 実施例7で使用した4′−デシルオキシ−4−ヒドロ
キシビフェニルの代わりに4′−シアノ−4−ヒドロキ
シビフェニルを使用し同様な方法で、R−4′−シアノ
−4−(1−エチルヘプチルオキシ)ビフェニルを得
た。このものは、室温において油状物である。 また、このものをメルク社(株)製ネマチック液晶組
成物ZLI−1132に1重量%添加して得られたカイラルネ
マチック液晶のピッチを測定したところ、25℃において
23.3μmであった。 実施例9 〔R−R−4,4′−ジ−(1−エチルヘプチルオキシ)
ビフェニル((I)式において、 l=m=0のもの)の製造〕 実施例7で使用した4′−デシルオキシ−4−ヒドロ
キシビフェニルの代わりに、4−4′−ビフェノニルを
使用し同様な方法で、R,R−4′−ジ−(1−エチルヘ
プチルオキシ)ビフェニルを得た。このものは、室温に
おいて油状物である。 また、このものをメルク社(株)製ネマチック液晶組
成物ZLI−1132に1重量%添加して得られたカイラルネ
マチック液晶のピッチを測定したところ、25℃において
16.1μmであった。 実施例10(使用例1) まず、下記のような化合物を用いた液晶組成物を調整
した。 上記組成物の自発分極値はOnc/cm2であり、相転移点
は次の通りであった。 Iso−SA点58.0℃,SA−SC *点53.0℃ 上記組成物90重量%に実施例5の化合物 を10重量%添加してカイラルスメクチック液晶組成物を
調整した。この組成物の相転移点は次の通りであり、 Iso−SA点50.0℃、SA−SC *点39.8℃ また、自発分極値を測定したところ、25℃において6.
1nc/cm2であった。 実施例11(使用例2) からなるネマチック液晶組成物を電極間隔10μmのセル
に注入してTN型表示セルとし、これを偏向顕微鏡下で観
察したところ、リバース・ツイストドメインが生じてい
るのが観察された。なお、使用したセルには配向処理剤
としてポリビニルアルコールを塗布しその表面をラビン
グして平行配向処理を施した。 上記のネマチック液晶組成物に実施例6の化合物 を0.1重量%添加し、同様なTM型セルにて観察したとこ
ろ、リバース・ツイストドメインは解消され、均一なネ
マチック相が観察された。 実施例12(使用例3) ネマチック液晶組成物(メルク社(株)製ZLI−113
2)に実施例2の化合物 を1重量%添加し、カイラルネマチック液晶組成物を調
整した。 このカイラルネマチック液晶組成物を電極間隔10μm
のセルに注入し、らせんピッチの温度変化を観察したと
ころ、次表の通りであった。 以上のようにらせんピッチの温度変化が極めて少な
く、カイラルネマチック液晶組成物のピッチ調整材とし
て優れた特性を有していることがわかった。
含有する液晶組成物に関し、更に詳しくは光学活性基を
有する液晶性化合物及びそれを含有する液晶組成物に関
する。 本願明細書において液晶性化合物とは、単独で液晶状
態が観察できる化合物のみではなく、単独では液晶状態
を観察できなくても液晶化合物と類似の化学構造を有
し、液晶組成物の構成成分として有用な性質を有する化
合物をも含むものとする。 [従来の技術とその問題点] 現在、液晶表示素子としてはTN(Twisted Nematic、
ねじれネマチック)型表示方式が最も広く用いられてい
るが、応答速度の点において発光表示素子(エレクトロ
ルミネッサンス、プラズマディスプレイ等)と比較して
劣っており、この点における改善は種々試みられている
にもかかわらず、大幅な改善の可能性はあまり残ってい
ないようである。 そのため、TN型表示素子に代わる別の原理による液晶
表示装置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法がある(N.A.Clarkら;Applied
Phys.lett.,36,899(1980))。 この方法は、強誘電性液晶カイラルスメクチックC相
(以下SC*相と略称する)あるいはカイラルスメクチッ
クH相(以下SH*相と略称する)を利用するものであ
り、TN型表示方式に比べて次のような3つの優れた特徴
を有している。 すなわち、第1の特徴は非常に速い応答速度を有する
ことであり、TN型表示素子のそれに比較しテ100倍にも
達する。第2の特徴メモリー効果があることであり、前
記高速応答性とあいまって時分割駆動が容易となる。第
3の特徴は極性の反転時間を調節するだけで、TN型表示
方式に比べ、より容易に階調を得ることができ、グラフ
ィック表示用として適していると考えられている。 しかしながら、このような優れた特性があるにもかか
わらず、現在知られている強誘電性液晶及び組成物では
その応答速度という点でまだ充分満足できる結果は得ら
れておらず、実用化を前にしてやや行きづまった感もあ
る。これは、自発分極値Psの大きな化合物の開発が遅れ
ているためであるといえる。 [発明の効果] 本発明者等は、この表示方式に利用するに適した光学
活性液晶性化合物を開発するために鋭意研究を重ねた結
果、光学活性1−エチルアルキル基及び光学活性1−プ
ロピルアルキル基を導入することにより自発分極値が著
しく高められることを見い出し、本発明に到達した。 すなわち、本発明の目的は、この表示方式に利用され
るに適した特性、特に自発分極値Psの大なる液晶化合
物、該液晶化合物を用いた液晶組成物及び該組成物を用
いた電気光学素子を提供することである。 [問題点を解決するための手段] 本発明は、一般式 (但し、上式において、l,mはそれぞれ0または1であ
り、R1,R2のうち少なくとも一方は、 (R3は炭素数2あるいは3のアルキル基、R4は炭素数3
〜18のアルキル基を示すが、R3≠R4である。)で表され
る光学活性アルコキシ基を示し、他方は炭素数1〜20の
アルキル基、アルコキシ基、アルカノイルオキシ基、ハ
ロゲン原子及びシアノ基を示し、Aは、 (X,Y,Zはそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、シ
アノ基のいずれかを示す。)を示す。 で表わされる光学活性液晶性化合物を、その1種を少な
くとも1成分含むことを特徴とした液晶組成物及び該液
晶組成物を用いて構成された電気光学素子である。 [化合物の製法] 本発明(I)式の化合物は、光学活性3−アルカノー
ル及び光学活性4−アルカノールを原料に一般的な有機
合成化学的手法で製造でき、例えば次のような化合物が
製造できる。 (但し、上式において、Rは炭素数1〜20のアルキル
基、X,Y,Zはそれぞれ独立た水素原子、ハロゲン原子、
シアノ基のいずれかを示し、R*は、式 で表される光学活性アルキル基を示す。) [発明の作用・効果] (I)で示される化合物はいずれも液晶相を示さない
が、その化合物は潜在的に持っている自発分極能は非常
に大きい。自発分極値の大きい強誘電性液晶組成物は応
答速度、すなわち分子が電解中で反転する速度が自発分
極値の小さい強誘電性液晶組成物に比べて速いことが知
られているが、実施例中でも述べるように、本発明の
(I)式の化合物を10重量%含有する強誘電性液晶の自
発分極値は6.1nc/cm2と大きく、本発明の(I)式の化
合物の潜在的に有する自発分極値が極めて大きいもので
あることがわかる。これは、光学活性基中の不斉炭素が
中心骨格の極めて近くに存在し、その相互作用によって
大きな自発分極値が誘起されるのであって、例えば、不
斉炭素が中心骨格から離れている下記のような化合物(特開昭53−22833号) の自発分極値が本発明者等の測定によれば、わずか約1n
c/cm2でしかないことからも、本発明(I)式の化合物
が有する優れた特性がわかる。つまり、大きな自発分極
値は、光学活性1−エチルアルキル基、光学活性1−プ
ロピルアルキル基に起因するものであり、この光学活性
基を有する化合物は、他の部位の構造がいかなるもので
あろうと大きな自発分極値を有するといえる なお、(I)式の化合物は光学活性炭素を有するた
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、すなわ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
domain しま模様)を生成することがないので、
(I)式の化合物はリバーズ・ドメイン生成の防止剤と
しても使用できる。 また、本発明の化合物を添加したカイラルネマチック
液晶のピッチは、例えば実施例においてメルク社(株)
製液晶組成物ZLI−1132に1重量%添加して測定した
時、25℃において27.9μmと短かく、より少量の添加で
必要なピッツを得ることが容易になり、カイラルネマチ
ック液晶組成物のピッチ調節材として非常に有用である
といえる。 さらに、その温度特性は比類なく良く、式 P(T):t℃におけるピッチ t:温度 で示される温度特性δPは、−0.033と非常に小さかっ
た(t1=20℃,t2=70℃において)。これは、例えば現
在知られているカイラルネマチック液晶組成物のピッチ
調節材(S)−4′−シアノ−4−(2−メチルブチ
ル)ビフェニルのδPが同条件下の0.584であることを
考えると驚くべき特性であるといえる。 [実施例] 以下実施例により、本発明の(I)式の化合物につき
更に詳細に説明する。 実施例1 〔−4′−(1−エチルヘプチルオキシ)ビフェニル−
4−カルボン酸4−オクチルオキシフェニエステル
((I)式において、 R2=C8H17O−, l=m=0のもの)の製造〕 (第一段) 乾燥ピリジン800mlの中のS−(+)−3−ノナノー
ル180g(1.3モル)に、トルエン400mlに溶解したp−ト
ルエンスルホン酸クロリド250g(1.4モル)を氷却下に
滴下した後40℃で2時間撹拌した。トルエン及び水を加
えよく振とうしたのち有機層を分離し、6N−塩酸、2N−
水酸化ナトリウムで洗浄したし、ひきつづき水洗した。
有機層を無水硫酸マグネシウ上で乾燥したのちトルエン
を留去し、無色油状のS−P−トルエンスルホン酸1−
エチルヘプチルエステル306gを得た。 (第二段) 4′−ヒドロキシビフェニル−4−カルボン酸エチル
エステル54.5g(0.23モル)、S−P−トルエンスルホ
ン酸1−エチルヘプチルエステル82g(0.27モル)、エ
タノール350ml、および水酸化カリウム15g(0.27モル)
の混合物を4時間還流し、トルエン及び水を加えよく振
とうし有機層を分離し、該層を6N−塩酸、2N−水酸化ナ
トリウムで十分洗浄の後水洗した。 該有機層を無水硫酸マグネシウム上で乾燥したのちト
ルエンを留去し、83gの無色油状物を得た。このものに
水酸化ナトリウム92g(2.3モル)、水300ml、エタノー
ル300mlを加え、1時間還流したのち6N−塩酸を少しづ
つ加え酸性とした。析出した結晶を集め酢酸から再結晶
し、R−4′−(1−エチルヘプチルオキシ)ビフェニ
ル−4−カルボン酸43gを得た。 mp144.4〜146.3℃ (第三段) 前段で得られたR−4′−(1−エチルヘプチルオキ
シ)ビフェニル−4−カルボン酸を塩化チオニルと常法
で処理して得たR−4′−(1−エチルヘプチルオキ
シ)ビフェニル−4−カルボン酸11g(0.03モル)をp
−オクチルオキシフェノール8.2g(0.04モル)、ピリジ
ン100mlの混合物に加え、55℃で2時間撹拌したのちト
ルエン及び水を加え、よく振とうしたのち有機層を分離
し、6N−塩酸、2N−水酸化ナトリウムで十分洗浄の後、
水洗した。 該有機層を無水硫酸マグネシウム上で乾燥したのちト
ルエンを留去し、残査をエタノールから再結晶すること
により、R−4′−(1−エチルヘプチルオキシ)ビフ
ェニル−4−カルボン酸、4−オクチルオキシフェニル
エステル8.2gを得た。mp68.0℃。 また、このものをメウク社(株)製ネマチック液晶組
成物ZLI−1132に1重量%添加して得られたカイラルネ
マチック液晶のピッチを測定したところ、25℃において
29.6μmであった。 実施例2 〔R−4′−(1−エチルヘプチルオキシ)ビフェニル
−4−カルボン酸デシルオキシフェニルエステル
((I)式において、 R2=C10H21O−, l=m=0のもの)の製造〕 実施例1(第三段)で使用したp−オクチルオキシフ
ェノールの代わりにp−デシルオキシフェノールを使用
し同様な方法でR−4′−(1−エチルヘプチルオキ
シ)ビフェニル−4−カルボン酸、4−デシルオキシフ
ェニルエステルを得た。mp82.0℃。 また、このものをメルク社(株)製ネマチック液晶組
成物ZLI−1132に1重量%添加して得られたカイラルネ
マチック液晶のピッチを測定したところ、25℃において
27.9μmであった。 実施例3 〔R−4′−(1−エチルヘプチルオキシ)ビフェニル
−4−カルボン酸ペンチルエステル((I)式におい
て、 R2=−OC5H11, l=0,m=1のもの)の製造〕 実施例1(第三段)で使用したp−オクチルオキシフ
ェノールの代わりにn−ペンタノールを使用し、同様な
方法で室温でのR−4′−(エチルヘプチルオキシ)ビ
フェニル−4−カルボン酸ペンチルエステルを得た。但
し、精製は再結晶によらずクロマトグラフィーを使用し
た分離精製で行った。 また、このものをメルク社(株)製ネマチック液晶組
成物ZLI−1132に1重量%添加して得られたカイラルネ
マチック液晶のピッチを測定したところ、25℃において
30.3μmであった。 実施例4 〔R−4′−(1−エチルヘプチルオキシ)安息香酸4
−ペンチルフェニルエステル((I)式において、 R2=−C5H11, l=m=0のもの)の製造〕 (第一段) p−ヒドロキシ安息香酸メチルエステル61g(0.4モ
ル)に、水酸化カリウム22g(0.4モル)、エタノール40
0ml、実施例1で製造した(S)−P−トルエンスルホ
ン酸1−エチルヘプチルエステル100g(0.34モル)の混
合物を4時間還流し、トルエン及び水を加えよく振とう
した有機層を分離し、6N−塩酸、2N−水酸化ナトリウム
で十分洗浄の後、水洗した。 該有機層を無水硫酸マグネシウム上で乾燥したのちト
ルエンを留去した。ここへ水酸化ナトリウム80g(2モ
ル)、水300ml、エタノール100mlを加え1時間還流した
のち6N−塩酸を少しづつ加え酸性とした。エーテルを加
え抽出したのち無水硫酸マグネシウム上で乾燥し、エー
テルを留去し、R−4−(1−エチルヘプチルオキシ)
安息香酸33gを得た。 (第二段) R−4−(1−エチルヘプタンオキシ)安息香酸11g
(0.04モル)とp−ペンチルフェノール13.7g(0.08モ
ル)を用い実施例1(第三段)と同様な方法で、R−4
−(1−エチルヘプチルオキシ)安息香酸4−ペンチル
フェニルエステル14gを得た。このものは、室温におい
て油状物である。 また、このものをメルク社(株)製ネマチック液晶組
成物ZLI−1132に1重量%添加して得られたカイラルネ
マチック液晶のピッチを測定したところ、25℃において
32.2μmであった。 実施例5 〔R−4′−ペンチルオキシビフェニル−4−カルボン
酸1−エチルヘプチルエステル((I)式において、 R2=−C5H11, l=1,m=0のもの)の製造〕 (第一段) 4′−ペンチルオキシビフェニル−4−カルボン酸塩
化物9.5g(0.032モル)、S−(+)−3−ノナノール5
g(0.035モル)、ピリジン100mlの混合物を約55℃で2
時間撹拌し、トルエン及び水を加え、よく振とうしたの
ち有機層を分離し、6N−塩酸、2N−水酸化ナトリウムで
十分洗浄したのち水洗した。有機層を無水硫酸マグネシ
ウム上で乾燥したのちトルエンを留去し、残査をエタノ
ールから再結晶することにより、S−4′−ペンチルオ
キシビフェニル−4−カルボン酸1−エチルヘプチルエ
ステル8.1gを得た。mp25.8℃。 また、このものをメルク社(株)製ネマチック液晶組
成物ZLI−1132に1重量%添加して得られたカイラルネ
マチック液晶のピッチを測定したところ、25℃において
11.0μmであった。 実施例6 〔S−4′−ペンチルオキシビフェニル−4−カルボン
酸1−プロピルヘプチルエステル((I)式において、 R2=−OC5H11, l=1,m=0のもの)の製造〕 実施例5で使用したS−(+)−3−ノナノールの代
りに、特願昭61−8997(吉田ら)の方法に準じて製造し
たS−(+)−4−デカノール([α]23.8=+0.63
(neat))を使用し同様な方法で、S−4′−ペンチル
オキシビフェニル−4−カルボン酸1−プロピルヘプチ
ルエステルを得た。([α]23.0=+4.0(c=1.50CHC
l3)このものは、室温において油状物である。 また、このものをメルク社(株)製ネマチック液晶組
成物ZLI−1132に1重量%添加して得られたカイラルネ
マチック液晶のピッチを測定したところ、25℃において
36.1μmであった。 実施例7 〔R−4′−デシルオキシ−4−(1−エチルヘプチル
オキシ)ビフェニル((I)式において、 R2=−OC10H21, l=m=0のもの)の製造〕 4′−デシルオキシ−4−ヒドロキシビフェニル6g
(0.02モル)、水酸化カリウム1.0g(0.02モル)、エタ
ノール160mlおよび実施例1で製造したS−P−トルエ
ンスルホン酸1−エチルヘプチルエステル5.6g(0.02モ
ル)の混合物を4時間還流し、トルエン及び水を加えよ
く振とうしたのち有機層を分離し、6N−塩酸、2N−水酸
化ナトリウムで十分洗浄の後、水洗した。 有機層を無水硫酸マグネシウム上で乾燥したのちトル
エンを留去し、残査をエタノールから再結晶することに
より、R−4′−デシルオキシ−4−(1−エチルヘプ
チルオキシ)ビフェニル7.1gを得た。mp19.2℃。 また、このものをメルク社(株)製ネマチック液晶組
成物ZLI−1132に1重量%添加して得られたカイラルネ
マチック液晶のピッチを測定したところ、25℃において
26.4μmであった。 実施例8 〔R−4′−シアノ−4−(1−エチルヘプチルオキ
シ)ビフェニル((I)式において、 R2=−CN, l=m=0のもの)の製造〕 実施例7で使用した4′−デシルオキシ−4−ヒドロ
キシビフェニルの代わりに4′−シアノ−4−ヒドロキ
シビフェニルを使用し同様な方法で、R−4′−シアノ
−4−(1−エチルヘプチルオキシ)ビフェニルを得
た。このものは、室温において油状物である。 また、このものをメルク社(株)製ネマチック液晶組
成物ZLI−1132に1重量%添加して得られたカイラルネ
マチック液晶のピッチを測定したところ、25℃において
23.3μmであった。 実施例9 〔R−R−4,4′−ジ−(1−エチルヘプチルオキシ)
ビフェニル((I)式において、 l=m=0のもの)の製造〕 実施例7で使用した4′−デシルオキシ−4−ヒドロ
キシビフェニルの代わりに、4−4′−ビフェノニルを
使用し同様な方法で、R,R−4′−ジ−(1−エチルヘ
プチルオキシ)ビフェニルを得た。このものは、室温に
おいて油状物である。 また、このものをメルク社(株)製ネマチック液晶組
成物ZLI−1132に1重量%添加して得られたカイラルネ
マチック液晶のピッチを測定したところ、25℃において
16.1μmであった。 実施例10(使用例1) まず、下記のような化合物を用いた液晶組成物を調整
した。 上記組成物の自発分極値はOnc/cm2であり、相転移点
は次の通りであった。 Iso−SA点58.0℃,SA−SC *点53.0℃ 上記組成物90重量%に実施例5の化合物 を10重量%添加してカイラルスメクチック液晶組成物を
調整した。この組成物の相転移点は次の通りであり、 Iso−SA点50.0℃、SA−SC *点39.8℃ また、自発分極値を測定したところ、25℃において6.
1nc/cm2であった。 実施例11(使用例2) からなるネマチック液晶組成物を電極間隔10μmのセル
に注入してTN型表示セルとし、これを偏向顕微鏡下で観
察したところ、リバース・ツイストドメインが生じてい
るのが観察された。なお、使用したセルには配向処理剤
としてポリビニルアルコールを塗布しその表面をラビン
グして平行配向処理を施した。 上記のネマチック液晶組成物に実施例6の化合物 を0.1重量%添加し、同様なTM型セルにて観察したとこ
ろ、リバース・ツイストドメインは解消され、均一なネ
マチック相が観察された。 実施例12(使用例3) ネマチック液晶組成物(メルク社(株)製ZLI−113
2)に実施例2の化合物 を1重量%添加し、カイラルネマチック液晶組成物を調
整した。 このカイラルネマチック液晶組成物を電極間隔10μm
のセルに注入し、らせんピッチの温度変化を観察したと
ころ、次表の通りであった。 以上のようにらせんピッチの温度変化が極めて少な
く、カイラルネマチック液晶組成物のピッチ調整材とし
て優れた特性を有していることがわかった。
─────────────────────────────────────────────────────
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
C09K 19/20 C09K 19/20
G02F 1/13 500 G02F 1/13 500
(56)参考文献 特開 昭61−229833(JP,A)
特開 昭62−187421(JP,A)
特開 昭62−190134(JP,A)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 1.一般式 (但し、上式において、l,mはそれぞれ0または1であ
り、R1,R2のうち少なくとも一方は、 (R3は炭素数2あるいは3のアルキル基、R4は炭素数3
〜18のアルキル基を示すが、R3≠R4である。)で表され
る光学活性アルコキシ基を示し、他方は炭素数1〜20の
アルキル基、アルコキシ基、アルカノイルオキシ基、ハ
ロゲン原子及びシアノ基を示し、Aは、 (X,Y,Zはそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、シ
アノ基のいずれかを示す。)を示す。 で表わされる光学活性液晶性化合物。 2.一般式 (但し、上式において、l,mはそれぞれ0または1であ
り、R1,R2のうち少なくとも一方は、 (R3は炭素数2あるいは3のアルキル基、R4は炭素数3
〜18のアルキル基を示すが、R3≠R4である。)で表され
る光学活性アルコキシ基を示し、他方は炭素数1〜20の
アルキル基、アルコキシ基、アルカノイルオキシ基、ハ
ロゲン原子及びシアノ基を示し、Aは、 (X,Y,Zはそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、シ
アノ基のいずれかを示す。)を示す。 で表わされる光学活性液晶性化合物の1種を少なくとも
1成分含むことを特徴とする液晶組成物。 3.特許請求の範囲第2項において呈する液晶相が、カ
イラルスメクチック相である液晶組成物。 4.特許請求の範囲第2項において呈する液晶相が、カ
イラルネマチック相である液晶組成物。 5.一般式 (但し、上式において、l,mはそれぞれ0または1であ
り、R1,R2のうち少なくとも一方は、 (R3は炭素数2あるいは3のアルキル基、R4は炭素数3
〜18のアルキル基を示すが、R3≠R4である。)で表され
る光学活性アルコキシ基を示し、他方は炭素数1〜20の
アルキル基、アルコキシ基、アルカノイルオキシ基、ハ
ロゲン原子及びシアノ基を示し、Aは、 (X,Y,Zはそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、シ
アノ基のいずれかを示す。)を示す。 で表わされる光学活性液晶性化合物の1種を少なくとも
1成分含む液晶組成物を使用して構成された電気光学素
子。
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1988
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