JP2819645B2 - ピリミジン誘導体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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電気光学的表示材料として用いられる新規な
ピリミジン誘導体およびそれを含有する液晶組成物に関
する。

［発明の概要］ 本発明は一般式 （上式中、Ｒは炭素原子数が１〜10の直鎖アルキル基を
示し、シクロヘキサン環はトランス配置である。）で表
わされる新規な液晶化合物であり、ネマチック液晶相を
有する。また本発明の液晶化合物は以下に示す特徴を有
する。

1. ネマチック−等方性液体転移点（以下Ｎ−Ｉ点とい
う）が非常に高い。

2. 誘導率の異方性（以下Δεという）が正で非常に大
きい。

したがって、本発明の化合物（１）と他の液晶化合物
を混合した液晶組成物を用いることにより実用温度範囲
が広く、駆動電圧が低い液晶表示装置を提供することが
できる。

［従来の技術］ 液晶表示装置は液晶の持つ電気光学効果を利用したも
のであり、これに用いられる液晶相にはネマチック相，
コレステリック相，スメクチック相がある。そして最も
広く用いられている表示方式はネマチック相を利用した
ねじれネマチック型（TN型）である。

液晶表示装置は、 1. 小型でしかも薄くできる。

2. 駆動電圧が低く、かつ消費電力が小さい。

3. 受光素子であるため長時間使用しても目が疲れな
い。

等の長所を持つことから、従来よりウォッチ、電卓、オ
ーディオ機器、各種計測器、自動車のダッシュボード等
に応用されている。特に最近ではパーソナルコンピュー
ターやワードプロセッサーのディスプレイさらには白黒
又はカラーのポケットテレビなどの画素数のたいへん多
い表示にも応用されCRTに代わる表示装置として注目を
集めている。この様に液晶表示装置は多方面に応用され
ており、今後さらにその応用分野は拡大していくと考え
られる。これに伴ない液晶材料に要求される特性も変化
していくと思われるが、以下に示した特性は基本的なも
ので必要不可欠である。

1. 着色がなく、熱、光、電気的、化学的に安定である
こと。

2. 実用温度範囲が広いこと。

3. 電気光学的な応答速度が速いこと。

4. 駆動電圧が低いこと。

5. 電圧−光透過率特性の立ち上がりが急峻であり、又
そのしきい値電圧の温度依存性が小さいこと。

6. 視覚範囲が広いこと。

［発明が解決しようとする課題］ これらの特性のうち、１の特性を満足する液晶は数多
く知られているが、２以下の特性が単一成分で満足させ
る液晶化合物は知られていない。そこでこれらの特性を
得るために数種類のネマチック液晶化合物又は非液晶化
合物を混合した液晶組成物を用いている。そして一般的
には比較的低分子量で結晶−ネマチック転移点（以下Ｃ
−Ｎ点という）または融点が室温付近の液晶化合物と高
分子量でＮ−Ｉ点が200℃以上ある液晶化合物を組み合
せた組成物が用いられ、２の特性を満足させるためには
Ｎ−Ｉ点ができるだけ高く、しかもＣ−Ｎ点ができるだ
け低い液晶化合物が不可欠である。４の特性を満足させ
るためにはしきい値電圧を下げなければいけないが、し
きい値電圧Vthと弾性定数Ｋと誘電率の異方性Δεとの
間には次の関係があり、しきい値電圧を下げるにはΔε
が大きくＫが小さい液晶物質が必要となる。

しかし２の特性と４の特性を同時に満足させる液晶化
合物はほとんどなく、２の特性を持つ液晶化合物と４の
特性を持つ液晶化合物を組み合わせた組成物が用いられ
ているのが現状である。

そこで本発明はこのような実状における要請に応じる
ものであり、その目的は他の１種又は２種以上のネマチ
ック液晶化合物又は非液晶化合物と混合することにより
実用温度範囲が広く、しきい値電圧の低い液晶組成物を
得ることができる新規な液晶化合物を提供することであ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明は一般式 （上式中、Ｒは炭素原子数が１〜10の直鎖アルキル基を
示し、シクロヘキサン環はトランス配置である。）で表
わされる液晶化合物である。

本発明の化合物（１）は次の製造方法により得ること
ができる。

工程１ 化合物（２）をジメチルスルホキシド中でオキ
シ塩化リンと反応させて化合物（３）を得る。

工程２ 化合物（４）をクロロホルム中で臭素と反応さ
せて化合物（５）を得る。

工程３ 化合物（５）をＮ−メチルピロリドン中でシア
ン化第一銅と反応させ化合物（６）を得る。

工程４ 化合物（６）を酢酸中で亜硝酸ナトリウムと硫
酸で反応させジアゾニウム塩にした後、臭化水素酸中で
臭化第一銅と反応させて化合物（７）を得る。

工程５ 化合物（７）をエタノールとベンゼン中で乾燥
塩化水素ガスと反応させる。溶媒を留去し、得られた結
晶をエタノール中で乾燥アンモニアガスと反応させ、化
合物（８）を得る。

工程６ 化合物（３）と化合物（８）をメタノール中で
金属ナトリウムで反応させて化合物（９）を得る。

工程７ 化合物（９）をＮ−メチルピロリドン中でシア
ン化第一銅と反応させて化合物（１）を得る。

［実施例］ 以下、実施例と応用例により本発明をさらに詳しく説
明する。

（実施例） ２−（３′,5′−ジフルオロ−４′−シアノフエニル）
−５−〔４″−４（トランス−４−エチルシクロヘキ
シル）フエニル〕ピリミジンの製造 工程１ ジメチルホルムアミド36ml中へオキシ塩化リン
8.4mlを滴下し、つづいて４−（４′−エチルシクロヘ
キシル）フエニルアセチルクロライド7.3gを滴下した。
その後３時間70℃で撹拌し、冷却後ジメチルホルムアミ
ドを留去した。残渣を氷水中へあけ、過剰のオキシ塩化
リンを分解後、過塩素酸ナトリウム3.9gを水に溶した溶
液を加え冷却した。析出した結晶を濾過し、エタノール
中より２回再結晶を行ない、１−ジメチルアミノ−３−
ジメチルインモニオ−２−〔４′−（トランス−４″−
エチルシクロヘキシル）フエニル〕−プロペン−（１）
−過塩素酸塩5.7gを得た。

工程２ クロロホルム180ml中へ2,6−ジフルオロアニリ
ン100gを溶かし、その中へ臭素140gを滴下した。１時間
環流後、10％水酸化カリウム溶液中へ注いだ。それをク
ロロホルムで抽出し、有機層を10％水酸化カリウム溶液
と水で洗浄した。クロロホルムを留去後、減圧蒸留を行
ない（bp70〜80℃/4mmHg）ヘキサン中より再結晶し、４
−ブロモ−2.6−ジフルオロアニリン106gを得た。

工程３ ４−ブロモ−2,6−ジフルオロアニリン106g,シ
アン化第一銅56g,N−メチルピロリドン360mlをフラスコ
に取り、３時間環流した。その後、塩化第二鉄215g,濃
硫酸69ml,水260mlの溶液中へ反応液を注いだ。その溶液
をクロロホルムで抽出し、水と10％水酸化カリウム溶液
で洗浄した後クロロホルムを留去した。残渣を減圧蒸留
し（bp90〜110℃/4mmHg）ヘキサン，クロロホルムの混
合溶媒中より再結晶し、４−シアノ−2,6−ジフルオロ
アニリン50gを得た。

工程４ 亜硝酸ナトリウム24gを濃硫酸180ml中へ加え、
10℃以下に冷却後酢酸210mlを加えた。その後溶液が20
〜25℃に保つように４−シアノ−2,6−ジフルオロアニ
リン50gを徐々に加えた。１時間20〜25℃で撹拌後、48
％臭化水素酸溶液180ml中へ臭化第一銅10gを溶解してそ
の中へ反応液を滴下した。滴下終了後室温で15時間撹拌
した。反応液に水を加えた後、クロロホルムで抽出し、
水洗を行なった。有機層のクロロホルムを留去し、残渣
をメタノール，アセトン混合溶媒中から再結晶し、２−
ブロモ−５−シアノ−1,3−ジフルオロベンゼン25gを得
た。

工程５ ２−ブロモ−５−シアノ−1,3−ジフルオロベ
ンゼン25gをエタノール48ml,ベンゼン165mlの混合溶媒
中へ溶し、０℃以下に冷却後、乾燥塩化水素ガスを１時
間吸収させた。その後反応液の溶媒を留去し、残渣の結
晶をエーテルで洗浄した。得られた結晶をエタノール50
ml中へ加え撹拌し、０℃以下に冷却した。この中へ16％
アンモニア吸収エタノールを加えた後、１時間撹拌し
た。反応液の溶媒を留去し、残渣の結晶をエーテルで洗
浄し、４−ブロモ−3,6−ジフルオロベンズアミジン塩
酸塩27gを得た。

工程６ ４−ブロモ−3,5−ジフルオロベンズアミジン
塩酸塩4.1g,1−ジメチルアミノ−３−ジメチルインモニ
オ−２−〔４′−（４″−エチルシクロヘキシル）フエ
ニル〕−プロペン−（１）−過塩素酸塩5.7gをメタノー
ル55ml中へ溶解させた。この中へ金属ナトリウム0.9gと
メタノール30mlから作ったナトリウムメチラート溶液を
滴下した。その後室温で一晩撹拌後、１時間環流した。
その反応液を冷却後、水を加え、析出した結晶を濾過し
た。得られた結晶をアセトン，クロロホルムの混合溶媒
中より再結晶を行ない、２−（３′,5′−ジフルオロ−
４′−ブロモフエニル）−５−〔４″−（トランス−４
エチルシクロヘキシル）フエニル〕ピリミジン2.8gを
得た。

工程７ ２−（３′,5′−ジフルオロ−４′−ブロモフ
エニル）−５−〔４″−（４−エチルシクロヘキシ
ル）フエニル〕ピリミジン2.8g,シアン化第一銅1g,N−
メチルピロリドン10mlをフラスコに取り、３時間環流し
た。その後、塩化第二鉄3.2g,濃塩酸0.7ml,水3.2mlの溶
液中へ反応液を注いだ。その溶液をクロロホルムで抽出
し、水と10％水酸化カリウム溶液で洗浄した後、クロロ
ホルムを留去した。残渣をシリカゲル−クロロホルムカ
ランで処理した後、アセトン，クロロホルムの混合溶媒
中から再結晶を行ない、２−（３′,5′−ジフルオロ−
４′−シアノフエニル）−５−〔４″−（トランス−４
−エチルシクロヘキシル）フエニル〕ピリミジン1.1g
を得た。この化合物はネマチック液晶質で融点は154.2
℃,N−Ｉ点は304.8℃であった。

同様にして工程１で用いられる化合物のＲ（アルキ
ル）を変えて次の化合物を製造した。

２−（３′,5′−ジフルオロ−４′−シアノフエニ
ル）−５−〔４″−（トランス−４−メチルシクロヘ
キシル）フエニル〕ピリミジン ２−（３′,5′−ジフルオロ−４′−シアノフエニ
ル）−５−〔４″−（トランス−４−プロピルシクロ
ヘキシル）フエニル〕ピリミジン Ｃ→Ｎ 154.2℃ Ｎ→I320.1℃ （Ｃは結晶相、Ｎはネマチック相、Ｉは等方性液体を表
わす。以下同様である。） ２−（３′,5′−ジフルオロ−４′−シアノフエニ
ル）−５−〔４″−（トランス−４−ブチルシクロヘ
キシル）フエニル〕ピリミジン Ｃ→Ｎ 144.5℃ Ｎ→Ｉ 312.2℃ ２−（３′,5′−ジフルオロ−４′−シアノフエニ
ル）−５−〔４″−（トランス−４−ペンチルシクロ
ヘキシル）フエニル〕ピリミジン Ｃ→Ｎ 150.3℃ Ｎ→Ｉ 307.7℃ ２−（３′,5′−ジフルオロ−４′−シアノフエニ
ル）−５−〔４″−（トランス−４−ヘキシルシクロ
ヘキシル）フエニル〕ピリミジン ２−（３′,5′−ジフルオロ−４′−シアノフエニ
ル）−５−〔４″−（トランス−４−ヘプチルシクロ
ヘキシル）フエニル〕ピリミジン ２−（３′,5′−ジフルオロ−４′−シアノフエニ
ル）−５−〔４″−（トランス−４−オクチルシクロ
ヘキシル）フエニル〕ピリミジン ２−（３′,5′−ジフルオロ−４′−シアノフエニ
ル）−５−〔４″−（トランス−４−ノニルシクロヘ
キシル）フエニル〕ピリミジン ２−（３′,5′−ジフルオロ−４′−シアノフエニ
ル）−５−〔４″−（トランス−４−デシルシクロヘ
キシル）フエニル〕ピリミジン （応用例） 市販の混合液晶ZLI−1565（メルク社製Ｎ−Ｉ点89.3
℃）をベース液晶とし、現在一般的にＮ−Ｉ点を高くす
る目的で使用されている４−ペンチル−４″−シアノタ
ーフエニルと本発明化合物である実施例の２−（３′,
5′−ジフルオロ−４′−シアノフエニル）−５−
〔４″−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）フ
エニル〕ピリミジンの特性比較を行なった。

よりなる組成物Ａ及びＢを作り、それぞれ厚さ７μｍの
TNセルに封入し、交流スタテック駆動、25℃で電圧−輝
度特性を測定した。結果を表１に示す。

尚表中V₁₀は透過率10％時の電圧値であり、TNセル測
定方向θ＝90゜からの測定値である。またα及びβはそ
れぞれ視角特性及びしきい特性を表わす因子であり、そ
れぞれ次のように定義した。

α＝θ90゜V₅₀/θ50゜V₅₀ β＝θ90゜V₁₀/θ90゜V₉₀ ［発明の効果］ 以上に述べた如く、一般的な液晶組成物に本発明の化
合物を混合することにより、Ｎ−Ｉ点が大幅に上がり、
さらにしきい値電圧が大幅に下がることを確認した。

これらの点で本発明は、現在液晶表示装置の主流とな
っているスーパーツイステッドネマチック型表示の液晶
組成物の基本的成分として極めて有用である。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一般式が （上記式中Ｒは炭素原子数が１〜10の直鎖アルキル基を
   示し、シクロヘキサン環はそれぞれトランス配置であ
   る。） で表されることを特徴とするピリミジン誘導体。
2. 【請求項２】一般式が、 （上記式中Ｒは炭素原子数が１〜10の直鎖アルキル基を
   示し、シクロヘキサン環はそれぞれトランス配置であ
   る。） で表されるピリミジン誘導体を含有することを特徴とす
   る液晶組成物。