JP2827347B2 - 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1〜8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
わされる新規なピリミジン誘導体であり、ネマチック液
晶相を有する。また、本発明の化合物は誘電率の異方性
(Δε)が大きい特徴を有する。
したがって、本発明の化合物と他のネマチック液晶化
合物またはその類似化合物と混合することにより駆動電
圧の低いネマチック液晶組成物を得ることができる。
〔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)などが知られており、これらを作動させる駆動方式
にはスタティック駆動方式、ダイナミック駆動方式(又
は時分割駆動方式)、2周波駆動方式、アクティブマト
リックス駆動方式などが用いられている。
液晶表示装置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。
等の特徴を有する。そこで、これらの特徴を生かして時
分割駆動方式のTN型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、各種計測器等
に広く応用されてきた。さらに最近ではアクティブマト
リックス駆動方式のTN型液晶表示装置(TFT方式のMIM方
式が実用化されている)が液晶カラーテレビ、STN型液
晶表示装置がパソコンやワープロのディスプレイにと表
示画素数が非常に多い大容量表示装置に応用されつつあ
り、将来はCRTに代る表示装置として注目を集めてい
る。このように、今後もその応用分野はさらに拡大して
行くと思われるが、それに用いられる液晶材料に要求さ
れる特性も変化して行くであろうが、以下に揚げた諸特
性は基本的なものである。
(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)、視覚範囲が広いこと。
これらの特性の全てを満足するような液晶材料は知ら
れておらず、使用分野により数項目を重視した液晶組成
物が作られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記の諸特性のうち1)を満足する液晶化合物は多数
知られているが、2)以下の特性を単一成分で満足する
ような液晶化合物は知られていない。そこで、複数の液
晶化合物またはその類似化合物を混合した液晶組成物を
用いて要求される特性を得ている。しかし、どのような
液晶組成物を用いても2)〜6)の特性の全てに満足で
きるものは得られていないことは前に述べたが、3)の
駆動電圧が低い液晶組成物の応用分野はリチウム電池を
用いた液晶表示装置、太陽電池を用いた液晶表示装置等
たいへん広く、今後もさらに拡大されると思われる。液
晶表示装置の駆動電圧を下げる方法としてはそれに用い
る液晶組成物のVthを下げれば良い。液晶組成物のVth
次式で表わされる。
ここで、Kは弾性定数を表わす。したがって、Δεの
大きな液晶化合物を混合した液晶組成物を用いれば良い
ことがわかる。ところで、従来のΔεの大きな3環より
成る液晶化合物 はネマチック−等方性液体相転移温度(N−I点)は高
いがKの値が大きいため混合することによりVthが上昇
する欠点を有していた。
そこで、本発明の目的は他の複数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、駆動電圧が低い液
晶組成物を得ることができるΔεが大きなピリミジン誘
導体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、Rは炭素原子数が1〜8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−フルオロベンズアミジン
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′−フルオロフェニル)−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′−フルオロフェニル)−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′−フルオロフェニル)−5−
[2′−(トランス−4″−アルキロシクロヘキシル)
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(13)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−フルオロ
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−フルオロ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−ジ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
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3
40cm3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−フルオロベンズアミジン塩酸塩の製造方法。
市販(アルドリッチ社製)の4−フルオロベンゾニト
リル50g(0.41モル)をエタノール80cm3とベンゼン100c
m3に溶解し、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200cm3から再結晶して
4−フルオロベンズイミダート塩酸塩80g(0.39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300cm3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−フルオロベンズアミジン塩酸塩54g(0.3
1モル)を得た(ステップ2)。
実施例3 2−(4′−フルオロフェニル)−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−フルオロベンズアミ
ジン塩酸塩4.2g(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中に注ぎ、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200c
m3と伴に加熱撹拌し、濾過してエタノールで洗浄してか
ら乾燥して2−(4′−フルオロフェニル)−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6.1g(0.017モ
ル)を得た(ステップ1)。これをオキシ塩化りん51cm
3に溶解し、N,N−ジエチルアニリン7.7cm3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′−フルオロフェニル)−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5.3g(0.013モル)を得た(ステップ
2)。これをエタノール450cm3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−
フルオロフェニル)−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3.3g(0.
01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′−フルオロフェニル)−5−[2′−(トラ
ンス−4″−エチルシクロヘキシル)エチル]ピリミジ
2−(4′−フルオロフェニル)−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′−フルオロフェニル)−5−[2′−(トラ
ンス−4″−ペンチルシクロヘキシル)エチル]ピリミ
ジン 2−(4′−フルオロフェニル)−5−[2′−(トラ
ンス−4″−ヘキシルシクロヘキシル)エチル]ピリミ
ジン 2−(4′−フルオロフェニル)−5−[2′−(トラ
ンス−4″−ヘプチルシクロヘキシル)エチル]ピリミ
ジン 2−(4′−フルオロフェニル)−5−[2′−(トラ
ンス−4″−オクチルシクロヘキシル)エチル]ピリミ
ジン 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2−(4′−フルオロ
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10重量%を混合した
液晶組成物〔A〕、または比較例として を各々10重量%ずつ混合した組成物〔B〕および〔C〕
を作りΔnを測定した。これらの液晶組成物をTN型セル
(セル厚9μm)に封入し20℃において電圧−輝度特性
のVth(輝度が10%となる電圧)を測定した結果を第1
表に示した。
〔発明の効果〕 以上述べたように本発明のピリミジン誘導体を他の液
晶組成物と混合することによりΔnが小さく、Vthの低
い液晶組成物が得られることが確認できた。
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,Rは炭素原子数が1〜8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1〜8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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