JP2975157B2 - 新規なフェニルキノリン化合物及びこれを含む液晶組成物 - Google Patents

新規なフェニルキノリン化合物及びこれを含む液晶組成物

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JP2975157B2
JP2975157B2 JP3108309A JP10830991A JP2975157B2 JP 2975157 B2 JP2975157 B2 JP 2975157B2 JP 3108309 A JP3108309 A JP 3108309A JP 10830991 A JP10830991 A JP 10830991A JP 2975157 B2 JP2975157 B2 JP 2975157B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、安定なサーモトロピッ
クな液晶状態をとり得、例えば、液晶テレビ等のディス
プレイ用、光プリンターヘッド、光フーリエ変換素子、
ライトバルブ等、液晶やエレクトロケミクロミズムを利
用するオプトエレクトロニクス関連素子の素材として有
用な液晶材料として利用できる新規なフェニルキノリン
化合物及びこの化合物を含む液晶組成物に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】現在、液晶化合物が、表示材料として種
々の機器で応用され、時計、電卓、小型テレビなどに実
用化されている。これらは、ネマチック液晶材料を主成
分としたセルを用い、TN型あるいはSTN型と呼ばれ
る表示方式のものが採用されている。この場合のセル
は、液晶化合物の誘電異方性Δεと電場Eとの弱い相互
作用(ΔεE2/2 )に基づく作動であり、電場に対する
応答速度が数m secと遅いことが欠点としてあげられて
いる。そのため、テレビに用いた場合、駆動方式として
画素ごとにスイッチング素子を配置、付加したアクティ
ブマトリクス方式が主として用いられ、大画面化を図る
上での障害の一つになっている。
【0003】しかし、1975年 R.B. Meyer らによって合
成された4−(4−n−デシルオキシベンジリデンアミ
ノ)ケイ皮酸−2−メチルブチルエステル(DOBAMBC )
を代表例とする強誘電性液晶の出現と、それを用いたN.
A. Clarkらの提案した新しい表示方式(Applied Phys.
Lett. 1980, 36, 899 )により、μ secオーダーの高速
応答性及び電場を切っても液晶分子の配向が変わらない
特性(メモリー性)を有する液晶セルが可能となった。
これらの材料を用いた表示素子を使えば、スイッチング
素子などを用いないマルチプレックス駆動による単純マ
トリクス方式による液晶テレビが可能となり、アクティ
ブマトリクスのものに比べ、生産性やコスト、信頼性さ
らに大画面化などの面ではるかに有利なものとなる。
【0004】上述の表示セルはいずれもキラルスメクチ
ックC相(以下Sc* 相という)の光スイッチング現象
を応用したものであり、このようなSc* 相を示す液晶
材料としては、スメクチックC相(以下Sc相という)
を示す混合液晶に強誘電性キラル化合物を添加して調製
されるタイプのキラルスメクチック混合液晶が有効であ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この種の表示セルに広
い動作温度範囲を確保するためには、使用するキラルス
メクチック混合液晶が広い温度範囲でSc* 相を示し得
るものでなければならない。このような広い温度範囲で
Sc* 相を示すキラルスメクチック混合液晶を調製する
には、強誘電性キラル化合物を添加すべき相手のスメク
チック混合液晶として、広い温度範囲でSc相を示すも
のを用いることが効果的である。
【0006】広い温度範囲でSc相を示すスメクチック
混合液晶を調製する方法としては、一般的に、低い温度
領域でSc相を示すスメクチック液晶と高い温度領域で
Sc相を示すスメクチック液晶とを混合して調製する方
法が採られる。このため、その調製材料として、次の3
つの条件を満たす各種スメクチック液晶化合物を用いる
ことが望まれる。 (1)広い温度範囲でSc相を示す。 (2)Sc相より高次のスメクチック相を示さない。 (3)Sc相を示すスメクチック混合液晶に混合するこ
とにより融点降下作用を示す。 また、Sc相を示す混合液晶に混合することによって、
該組成物のSc相温度範囲を拡大することのできる各種
スメクチック液晶化合物の使用も望まれる。
【0007】そこで、本発明の目的は、Sc相を示す新
規な液晶化合物を提供すると共に、Sc相を示すスメク
チック混合液晶に混合することによって、該組成物のS
c相温度範囲を拡大できる新規な化合物を提供すること
にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、コア構造
としてフェニルキノリン骨格を有する液晶化合物が、サ
ーモトロピックに安定な液晶状態を取り得ること、およ
びこの化合物を他のSc相を示す液晶と混合した際に、
広い温度範囲でSc相を示すことを見い出し、本発明を
完成するに至った。
【0009】すなわち、本発明は、一般式(I)
【化2】 (式中、Rは炭素数1〜18のアルキル基またはアルコキ
シ基、nは0または1、R′は炭素数1〜18のアルキル
基を示す)で表される新規なフェニルキノリン化合物、
及びこの化合物を含有する液晶組成物に関するものであ
る。
【0010】上記式の代表的化合物の例と、その理化学
的性質を示すと次の通りである。6−オクチル−2−(4−デシルオキシフェニル)キノリン 1 H−NMR(270MHz、TMS基準、δ値) δ 0.91 6H m δ 1.2 〜1.6 24H m δ 1.6 〜1.9 4H m δ 2.78 2H t (J=7Hz) δ 4.06 2H t (J=7Hz) δ 7.02 2H d (J=9Hz) δ 7.58 2H m δ 7.80 1H d (J=9Hz) δ 8.08 4H m IR(KBr法、cm-1) 2910, 2840, 1597, 1462, 12526−オクチル−2−(4−デカノイルオキシフェニル)キノリン 1 H−NMR(270MHz、TMS基準、δ値) δ 0.89 6H m δ 1.2 〜1.6 22H m δ 1.6 〜1.9 4H m δ 2.60 2H t (J=7Hz) δ 2.78 2H t (J=7Hz) δ 7.24 2H d (J=9Hz) δ 7.58 2H m δ 7.80 1H d (J=9Hz) δ 8.07 1H d (J=9Hz) δ 8.16 3H m IR(KBr法、cm-1) 2910, 2840, 1742, 1597, 1465, 1210, 820
【0011】上記式(I)の化合物は次のようにして得
ることができる。
【化3】
【0012】すなわち、6−置換−2−(4−ヒドロキ
シフェニル)キノリンのフェノール性水酸基を、アルキ
ル化またはアシル化することにより得られる。
【0013】また、ここで用いた6−置換−2−(4−
ヒドロキシフェニル)キノリンは、次式に従い得ること
ができる。
【化4】
【0014】すなわち、4−置換アニリンをグリセリン
と反応させて、6−置換キノリンとし(スクラウプのキ
ノリン合成)、これに、フェニルリチウム誘導体を反応
させた後、脱保護することにより6−置換−2−(4−
ヒドロキシフェニル)キノリンが得られる。
【0015】
【実施例】次に、本発明を実施例により具体的に説明す
る。実施例1 6−オクチル−2−(4−デシルオキシフェニル)キノ
リン 合成 4−オクチルアニリン6.16g(30.5m mol )、グリセリ
ン7.5ml 、硫化鉄(II)0.87g、m−ニトロベンゼンス
ルホン酸2.91gおよびホウ酸1.56gをフラスコに取り、
140 ℃で2時間攪拌した。内容物を氷水にあけ、水酸化
ナトリウム水溶液を加えてpH12以上とした後、エーテル
で抽出し、飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄した。無水
硫酸マグネシウムで乾燥後溶媒を留去して得られた油状
物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製する
ことにより、6−オクチルキノリン5.97g(収率82%)
を得た。
【0016】4−ブロモアニソール6.44g(34.4m mo
l)を乾燥ベンゼン12mlに溶解し、n−ブチルリチウム
のヘキサン溶液21ml(1.64M、34.4m mol )を加え、室
温で一晩攪拌した。生じた固体をデカンテーションで集
めて乾燥した後、乾燥テトラヒドロフラン25mlに溶解
し、0℃に冷却した。これに、乾燥テトラヒドロフラン
20mlに溶解した先に合成した6−オクチルキノリン5.50
g(22.8m mol )を加え、0℃で2時間、室温で1時間
攪拌した。その後、飽和塩化ナトリウム水溶液を加え、
エーテルで抽出した。無水硫酸マグネシウムで乾燥後溶
媒を留去して得られた油状物をシリカゲルカラムクロマ
トグラフィー及びエタノールからの再結晶で精製するこ
とにより、6−オクチル−2−(4−メトキシフェニ
ル)キノリン3.13g(収率40%)を得た。
【0017】このようにして得た6−オクチル−2−
(4−メトキシフェニル)キノリン3.00g(8.6m mo
l)、酢酸30mlおよび48%臭化水素酸15mlをフラスコに
取り、100℃で16時間攪拌した。これを蒸留水200ml に
あけ、ジクロロメタンで抽出し、飽和塩化ナトリウム水
溶液で洗浄した。無水硫酸マグネシウムで乾燥後溶媒を
留去して得られた油状物をシリカゲルカラムクロマトグ
ラフィーで精製することにより、6−オクチル−2−
(4−ヒドロキシフェニル)キノリン0.88g(収率30
%)を得た。
【0018】このようにして得た6−オクチル−2−
(4−ヒドロキシフェニル)キノリン0.20g(0.60m mo
l )、1−ヨードデカン1.0ml (4.48m mol )、無水炭
酸カリウム0.81g(5.87m mol )および乾燥ジメチルス
ルホキシド5mlをフラスコに取り、室温で2日間攪拌し
た。これに、蒸留水100ml を加え、エーテル抽出した。
有機層を、蒸留水、飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄し
た。無水硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を留去して得
られた粗結晶をシリカゲルカラムクロマトグラフィー及
びエタノールからの再結晶で精製することにより、上記
の理化学的性質を有する6−オクチル−2−(4−デシ
ルオキシフェニル)キノリン0.14g(収率49%)を得
た。
【0019】液晶性の評価 前記のようにして得た化合物を、ポリイミドを塗布しラ
ビング処理を施した透明電極付きガラス板からなる厚さ
3μm のセルに注入し、−2℃/分の割合で降温しなが
らクロスニコルの偏光顕微鏡で観察したところ、116 ℃
で等方性液体からスメクチックA相に変化し、114 ℃で
Sc相に変化し、73℃で更に高次のスメクチック相に変
化した。更に降温したところ、58℃で結晶化した。また
昇温時、68℃で結晶から高次のスメクチック相に変化し
た。
【0020】実施例2 6−オクチル−2−(4−デカノイルオキシフェニル)
キノリン 合成 実施例1で得た6−オクチル−2−(4−ヒドロキシフ
ェニル)キノリン0.20g(0.6m mol)、デカン酸クロリ
ド0.5ml (2.4m mol)および乾燥ピリジン5mlをフラス
コに取り、室温で2日間攪拌した。これに、飽和炭酸水
素ナトリウム水溶液を加え、エーテルで抽出し、飽和塩
化ナトリウム水溶液で洗浄した。無水硫酸マグネシウム
で乾燥後、溶媒を留去して得られた粗結晶をシリカゲル
カラムクロマトグラフィー及びエタノールからの再結晶
で精製することにより、上記の理化学的性質を有する6
−オクチル−2−(4−デカノイルオキシフェニル)キ
ノリン0.13g(収率44%)を得た。
【0021】液晶性の評価 前記のようにして得た化合物を、ポリイミドを塗布しラ
ビング処理を施した透明電極付きガラス板からなる厚さ
3μm のセルに注入し、−2℃/分の割合で降温しなが
らクロスニコルの偏光顕微鏡で観察したところ、120 ℃
で等方性液体からSc相に変化し、87℃で更に高次のス
メクチック相に変化し、50℃で結晶化した。また昇温
時、61℃で結晶から高次のスメクチック相に変化した。
【0022】実施例3 液晶組成物の作成 下記の各式で示されるSc相を示す液晶化合物(1),
(2), (3) および(4) を下記に示す割合で混合して、液
晶混合物Aを作成した。
【化5】
【0023】この液晶組成物Aは、以下に示す相転移挙
動を示した。 (Crは液晶相、SA はスメクチックA相、Nはネマチ
ック相、Iは等方相を示す。)
【0024】この液晶組成物Aと実施例1の化合物を下
記に示す割合で混合して液晶組成物Bを作成した。
【化6】
【0025】この液晶組成物Bは、以下に示す相転移挙
動を示した。 (Chはコレステリック相を示す。)このように、液晶
組成物Aと比較して融点が4℃低下し、Sc相の上限温
度も4℃上昇した。これにより広いSc相温度範囲を得
ることができた。
【0026】実施例4 液晶組成物の作成 実施例3で作成した液晶組成物Aと実施例2の化合物を
下記に示す割合で混合して液晶組成物Cを作成した。
【化7】
【0027】この液晶組成物Cは、以下に示す相転移挙
動を示した。 このように、液晶組成物Aと比較して融点が5℃低下
し、Sc相の上限温度も4℃上昇した。これにより広い
Sc相温度範囲を得ることができた。
【0028】
【発明の効果】本発明の化合物は、安定なSc相を取り
得、また、他のベース液晶に混合することによりSc相
の温度範囲を広げる等、オプトエレクトロニクス関連素
子の素材として極めて優れた効果を奏するものである。
【0029】従って本発明は、例えば、液晶テレビなど
のディスプレイ用、光プリンターヘッド、光フーリエ変
換素子、ライトバルブなど、液晶やエレクトロケミクロ
ミズムを利用するオプトエレクトロニクス関連素子の素
材として有用な液晶材料といえる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 Chem.Pharm.Bull., 25(6),1256−64 Liquid Crystals,2 (5),625−31(1987) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記の一般式(I) 【化1】 (式中、nは0または1n=1の時、Rは炭素数1〜
    18のアルキル基またはアルコキシ基、R′は炭素数1
    〜18のアルキル基、n=0の時、Rは炭素数5〜18
    のアルキル基またはアルコキシ基R′は炭素数5〜12
    のアルキル基を示す)で表される新規なフェニルキノリ
    ン化合物。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の一般式(I)で表され
    るフェニルキノリン化合物の少なくとも1種を含有する
    ことを特徴とするスメクチックC相を示す液晶組成物。
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