JP2827346B2 - 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

ピリミジン誘導体およびそれを含有する液晶組成物

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液晶表示装置に用いられるネマチック液晶組
成物の成分として有用なピリミジン誘導対およびそれを
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、R1およびR2はそれぞれ炭素原子数が1〜10の
直鎖アルキル基又はアルコキシ基を示し、 トランス配置である。)で表わされるピリミジン誘導体
であり、スメクチック相を有する。また、本発明の化合
物はスプレーとベンドの弾性定数K11およびK33の比K33
/K11が小さい特徴を有する。
したがって、本発明のピリミジン誘導体を他の液晶化
合物又はその類似化合物と混合することにより電圧−輝
度特性の急峻性が良好な液晶組成物を提供することがで
きる。
〔従来の技術〕
ネマチック液晶相の電気光学効果を利用した液晶表示
装置は種々の分野で用いられているが、その表示方式に
は動的散乱型、ゲスト−ホスト型、捩れネマチック型
(TN型)、超捩れネマチック型(STN型)などがある。
また、これらの液晶表示装置を作動させる駆動方式には
スタティック駆動方式、時分割駆動方式(ダイナミック
駆動方式)、アクティブマトリックス駆動方式、2周波
駆動方式などが用いられている。次に液晶表示装置の特
徴は他の表示装置と比較して (1)、小型・薄型化が容易である。
(2)、駆動電圧が低い。
(3)、消費電力が非常に小さい。
(4)、受光素子であるため長時間使用しても目が疲れ
ない。
等が考えられる。
そこで、これらの特徴を生かしてTN型の液晶表示装置
がウォッチ、電卓、オーディオ機器、自動車のダッシュ
ボード、受話器、カメラ、各種計測器等に広く応用され
てきた。また最近ではアクティブマトリックス駆動方式
又は時分割駆動方式のTN型液晶表示装置がカラーテレビ
に応用され、さらにSTN型液晶表示装置がワープロやパ
ソコンのディスプレイに応用されるなど表示容量が非常
に多い表示装置が実用化されつつあり、将来はCRTに代
る表示装置として注目されている。
今後も液晶表示装置の応用分野はますます拡大してゆ
くと思われるが、これらに用いられる液晶材料に要求さ
れる特性も種々変化して行くことが考えられる。しか
し、次に揚げた諸特性は全ての液晶表示装置に共通した
ものである。
(1)、着色がなく、熱、光、電気的、化学的に安定で
あること。
(2)、実用温度範囲が室温付近でできるだけ広いこ
と。
(3)、駆動電圧が低いこと。
(4)、電圧−輝度特性の立ち上りが急峻であり、また
そのしきい値電圧(Vth)の温度依存性が小さいこと。
(5)、電気光学的な応答速度が速いこと。
(6)、視角範囲が広いこと。
〔発明が解決しようとする課題〕
TN型液晶表示装置の欠点としては上記の(4)の立ち
上りの急峻性があまり良くないことである。すなわち、
急峻性は時分割駆動においてその表示容量に関係してお
り、急峻性が良好なほど表示要量も多くなる。なお、立
ち上りの急峻性(β)は次式で定義される。ここでVsat
は電圧−輝度特 性の飽和電圧である。
急峻性を改良する方法としては急峻性がK33/K11が小
さいほど良好であることが知られているのでK33/K11
小さい液晶材料を用いれば良い。このような特性を有す
る液晶材料としてはピリミジン骨格を持つ化合物が考え
られる。しかし、このような化合物の単一成分で(1)
〜(6)の特性を満足するものは知られていないので、
複数の液晶化合物又はその類似化合物を混合した液晶組
成物を用いている。
そこで、本発明の目的はK33/K11の値が小さなピリミ
ジン誘導体を提供し、さらに他の液晶化合物又はその類
似化合物と混合することにより電圧−輝度特性の急峻性
が良好なネマチック液晶組成物を得ることができる液晶
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〕
本発明のピリミジン誘導体は一般式 (上式中、R1およびR2はそれぞれ炭素原子数が1〜10の
直鎖アルキル基を示し、 トランス配置である。) で表わされることを特徴とする。本発明の化合物(1)
は例えば次の合成方法により得ることができる。即ち、
2−(トランス−4′−アルキルシクロヘキシル)エチ
ルマロン酸ジエチル(2)と4−アルキルベンズアミジ
ン塩酸塩(3)をメタノール中ナトリウムメトキシドを
用いて反応させ2−(4′−アルキルフェニル)−5−
[2′−(トランス−4″−アルキルシクロヘキシル)
エチル]−4,6−ジヒドロキシピリミジン(4)を得る
(ステップ1)。化合物(4)をジエチルアニリン存在
下にオキシ塩化りんで塩素化して2−(4′−アルキル
フェニル)−5−[2′−(トランス−4″−アルキル
シクロヘキシル)エチル]−4,6−ジクロロピリミジン
(5)を得 る(ステップ2)。化合物(5)をエタノール溶媒中で
酢酸カリウム存在下に5%パラジウム−カーボンを触媒
に用いて水素で接触還元して本発明の2−(4′−アル
キルフェニル)−5−[2′−(トランス−4″−アル
キルシクロヘキシル)エチル]ピリミジン(1)を得る
(ステップ3)。つぎに、化合物(2)は次の合成方法
により得ら れる。即ち、トランス−4−アルキルシクロヘキサンカ
ルボン酸(6)を水素化ビス(メトキシエトキシ)アル
ミニウムナトリウムを用いて還元しトランス−4−アル
キル−1−ヒドロキシメチルシクロヘキサン(7)を得
る(ステップ1)。化合物(7)をピリジン存在下に塩
化チオニルで塩素化してトランス−4−アルキル−1−
クロロメチルシクロヘキサン(8)を得る(ステップ
2)。化合物(8)をジメチルスルホキシド(DMSO)中
でシアン化ナトリウムでシアノ化してトランス−4−ア
ルキル−1−シアノメチルシクロヘキサン(9)を得る
(ステップ3)。化合物(9)をエタノール中で水と水
酸化ナトリウムを用いて加水分解してトランス−4−ア
ルキルシクロヘキシル酢酸(10)を得る(ステップ
4)。化合物(10)を化合物(6)を還元したときと同
様に反応させてトランス−4−アルキル−1−(2−ヒ
ドロキシエチル)シクロヘキサン(11)を得る(ステッ
プ5)。化合物(11)を化合物(7)を塩素化したとき
と同様に反応させてトランス−4−アルキル−1−
(2′−クロロエチル)シクロヘキサン(12)を得る
(ステップ6)。化合物(12)とマロン酸ジエチル(1
3)をエタノール中でナトリウムエトキシドを用いて反
応させて化合物(2)を得る(ステップ7)。また、化
合物(3)は次の合成方法で得られる。即ち、市販の4
−アルキルベンゾニトリル(14)をエタ ノールに溶解し、塩化水素ガスを吹き込んで4−アルキ
ルベンズイミダート塩酸塩(15)を得る(ステップ
1)。化合物(15)をアンモニアガスを吸収させたエタ
ノール溶液と反応させて4−アルキルベンズアミジン塩
酸塩(3)を得る(ステップ2)。
〔実施例〕
以下、実施例と応用例とにより本発明をさらに詳しく
説明する。
実施例1 2−(トランス−4′−プロピルシクロヘキシル)エ
チルマロン酸ジエチルの製造方法。
トランス−4−プロピルシクロヘキサンカルボン酸34
0g(2.0モル)をトルエン600cm3に溶解し、水素化ビス
(メトキシエトキシ)アルミニウムナトリウムの70%ト
ルエン溶液1400cm3(5.0モル)を撹拌しながら滴下し、
80−90℃で3時間撹拌した。反応液を撹拌しながら10%
塩酸を滴下し、分離した油層を10%塩酸・水の順序で洗
浄し、トルエンを留去した。残った液体を減圧蒸留(b.
p.85℃/2mmHg)してトランス−4−プロピル−1−ヒド
ロキシメチルシクロヘキサン300g(1.9モル)を得た
(ステップ1)。これを脱水ピリジン160g(2.0モル)
に溶解し、氷冷撹拌下に塩化チオニル274g(2.3モル)
を滴下し、撹拌しながら105−110℃に5時間加熱した。
反応物を濃塩酸300cm3と氷200g中に注ぎ、クロロホルム
で抽出し、10%塩酸・水の順序で洗浄し、クロロホルム
を留去した。残った液体を減圧蒸留(98℃/3.0mmHg)し
てトランス−4−プロピル−1−クロロメチルシクロヘ
キサン313g(1.8モル)を得た(ステップ2)。これを
ジメチルスルホキシド360cm3に溶解し、シアン化ナトリ
ウム92g(1.9モル)を加えて140℃まで加熱した。反応
物を冷却し、水500cm3を加えてヘキサンで抽出し、水で
洗浄した。残渣を減圧蒸留(115℃/3.5mmHg)してトラ
ンス−4−プロピル−1−シアノメチルシクロヘキサン
291g(1.8モル)を得た(ステップ3)。これをエタノ
ール1200cm3に溶解し、水126cm3と水酸化カリウム464g
を加えて10時間還流した。反応物中のエタノールを留去
し、残渣を水1200cm3に溶解し、濃塩酸1000cm3を加え、
クロロホルムで抽出し、水で洗浄した。クロロホルムを
留去してトランス−4−プロピルシクロヘキシル酢酸32
5g(1.8モル)を得た(ステップ4)。これをトルエン5
00cm3に溶解し、水素化ビス(メトキシエトキシ)アル
ミニウムナトリウムの70%トルエン溶液1230cm3(4.4モ
ル)を撹拌しながら滴下し、80−90℃で3時間撹拌し
た。反応液を撹拌しながら10%塩酸を滴下し、分離した
油層を10%塩酸・水の順序で洗浄し、トルエンを留去し
た。残った液体を減圧蒸留(105℃/3mmHg)してトラン
ス−4−プロピル−1−(2′−ヒドロキシエチル)シ
クロヘキサン277g(1.6モル)を得た(ステップ5)。
このアルコールの65g(0.38モル)を脱水ピリジン32g
(0.40モル)に溶解し、氷冷撹拌下に塩化チオニル55g
(0.5モル)を滴下し、105−110℃で5時間撹拌した。
反応物を濃塩酸60cm3と氷40g中に注ぎ、クロロホルムで
抽出し、10%塩酸・水の順序で洗浄し、クロロホルムを
留去した。残った液体を減圧蒸留(90℃/3mmHg)してト
ランス−4−プロピル−1−(2′−クロロエチル)シ
クロヘキサン63.5g(0.34モル)を得た(ステップ
6)。エタノール340cm3にナトリウム7.8g(0.34モル)
を溶解し、マロン酸ジエチル65.6g(0.41モル)と前工
程で得た塩化物を加え10時間還流した。反応物中のエタ
ノールを留去し、残渣に水300cm3を加えてクロロホルム
で抽出し、水で洗浄し、クロロホルムを留去した。残っ
た液体を減圧蒸留(151℃/3.0mmHg)して2−(トラン
ス−4′−プロピルシクロヘキシル)エチルマロン酸ジ
エチル65g(0.21モル)を得た(ステップ7)。
これと同様な合成方法により下記の化合物を得た。
2−(トランス−4′−エチルシクロヘキシル)エチ
ルマロン酸ジエチルb.p.138℃/3mmHg 2−(トランス−4′−ブチルシクロヘキシル)エチ
ルマロン酸ジエチルb.p.165℃/3mmHg 2−(トランス−4′−ペンチルシクロヘキシル)エ
チルマロン酸ジエチルb.p.180℃/3mmHg 2−(トランス−4′−ヘキシルシクロヘキシル)エ
チルマロン酸ジエチルb.p.197℃/3mmHg 2−(トランス−4′−ヘプチルシクロヘキシル)エ
チルマロン酸ジエチルb.p.200℃/1mmHg 2−(トランス−4′−オクチルシクロヘキシル)エ
チルマロン酸ジエチルb.p.213℃/1mmHg 実施例2 4−ペンチルベンズアミジン塩酸塩の製造方法。
市販(関東化学製)の4−ペンチルベンゾニトリル13
5g(0.78モル)をエタノール160cm3とベンゼン200cm3
溶解し、乾燥した塩化水素ガスを飽和するまで吸収さ
せ、5℃以下で2日間放置した。反応物中の溶媒を減圧
下に留去し、残渣をエタノール300cm3から再結晶して4
−ペンチルベンズイミダート塩酸塩179g(0.7モル)を
得た(ステップ1)。アンモニアガスを飽和させたエタ
ノール600cm3にこのイミダート塩酸塩を加え、1晩室温
で撹拌した。反応液中のエタノールを約半分留去し、再
結晶して4−ペンチルベンズアミジン塩酸塩166g(0.73
モル)を得た(ステップ2)。
実施例3 2−(4′−ペンチルフェニル)−5−[2′−(ト
ランス−4″−プロピルシクロヘキシル)エチル]ピリ
ミジンの製造方法。
メタノール80cm3にナトリウム1.9g(0.08モル)を溶
解し、実施例1で合成した2−(トランス−4′−プロ
ピルシクロヘキシル)エチルマロン酸ジエチル6.3g(0.
02モル)と実施例2で合成した4−ペンチルベンズアミ
ジン塩酸塩5.5g(0.024モル)を加えて7時間還流し
た。反応物を濃塩酸20cm3と氷50gに注ぎ、析出した黄色
結晶を濾過し、水で洗浄した。結晶をエタノール200cm3
と共に加熱撹拌し、濾過してエタノールで洗浄してから
乾燥して2−(4′−ペンチルフェニル)−5−[2′
−(トランス−4″−プロピルシクロヘキシル)エチ
ル]−3,6−ジヒドロキシピリミジン6.4g(0.017モル)
を得た(ステップ1)。これをオキシ塩化りん48cm3
溶解し、N,N−ジエチルアニリン7.2cm3を加えて100時間
還流した。反応物中のオキシ塩化りんを減圧下に留去
し、残渣をクロロホルムに溶解して20%水酸化ナトリウ
ム水溶液70cm3と氷100g中に注ぎクロロホルム層を分離
して、10%水酸化ナトリウム水溶液・水・10%塩酸・水
の順序で洗浄した。クロロホルムを留去し、残渣をアセ
トンとメタノールの混合溶媒から再結晶して2−(4′
−プロピルフェニル)−5−[2′−(トランス−4″
−プロピルシクロヘキシル)エチル]−3,6−ジクロロ
ピリミジン6.3g(0.015モル)を得た(ステップ2)。
これをエタノール280cm3に溶解し、5%パラジウム−カ
ーボン0.7gと酢酸カリウム5.5g(0.06モル)を加えて60
℃で撹拌しながら水素ガスを吸収させた。反応物を濾過
してパラジウム−カーボンを除き、濾液中のエタノール
を留去し、残渣をクロロホルムに溶解し、10%塩酸・水
の順序で洗浄した。クロロホルムを留去し、残渣をアセ
トンとメタノールの混合溶媒から再結晶して2−(4−
ペンチルフェニル)−5−[2′−(トランス−4″−
プロピルシクロヘキシル)エチル]ピリミジン1.7g(0.
005モル)を得た(ステップ3)。この化合物の相転移
温度をDSCにより測定した結果は下記の通りであった。
実施例3と同様な合成方法により下記の化合物を合成
した。
2−(4′−ペンチルフェニル)−5−[2′−(トラ
ンス−4″−ブチルシクロヘキシル)エチル]ピリミジ
2−(4′−ペンチルオキシフェニル)−5−[2′−
(トランス−4″−プロピルシクロヘキシル)エチル]
ピリミジン 2−(4′−ペンチルオキシフェニル)−5−[2′−
(トランス−4″−ブチルシクロヘキシル)エチル]ピ
リミジン (ここで、Cは結晶、S1およびS2はスメクチック相、I
は等方性液体を示す。) 応用例 市販のネマチック液晶組成物ZLI−1565(メルク社
製)の90重量%に本発明の化合物 を各々10重量%混合した液晶組成物〔A〕、〔比−1〕
および〔比−2〕を作った。
これらの液晶組成物のN−I点およびΔnを測定し
た。また、セル厚9μmのTN型セルに封入して電圧−輝
度特性のしきい値電圧(Vth)、視角依存性(α)、急
峻性(β)、Vthの温度依存性(ΔT)を測定した。こ
こで、測定温度はN−I点およびΔT以外は20℃、ΔT
は0、40℃において測定した。以上の結果を第1表にま
とめた。
〔発明の効果〕 以上述べたように本発明の化合物はスメクチック相を
有するがネマチック相を有しない。また、Δnが小さ
く、急峻性が良好であることが明らかとなった。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07D 239/26 C09K 19/34 C09K 19/42 G02F 1/13 500 CA(STN) REGISTRY(STN) WPIDS(STN)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式が (上記式中,R1およびR2は炭素原子数が1〜10の直鎖ア
    ルキル基又はアルコキシ基を示し,シクロヘキサン環は
    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,R1およびR2は炭素原子数が1〜10の直鎖ア
    ルキル基又はアルコキシ基を示し,シクロヘキサン環は
    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
    るピリミジン誘導体を含有する液晶組成物。
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