JP3007441B2

JP3007441B2 - ケイ素液晶化合物

Info

Publication number: JP3007441B2
Application number: JP3160896A
Authority: JP
Inventors: 滋杉森
Original assignee: Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 1991-06-06
Filing date: 1991-06-06
Publication date: 2000-02-07
Anticipated expiration: 2015-02-07
Also published as: JPH04360890A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はケイ素液晶化合物および
該化合物を含有する液晶組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶化合物は表示素子材料として用いら
れ、時計、電卓などに広く使用されている。液晶表示素
子は、液晶物質の光学異方性および誘電率異方性を利用
したものである。液晶相にはネマチック液晶相、スメク
チック液晶相、コレステリック液晶相があり、そのうち
ネマチック液晶相を利用したものが最も広く実用化され
ている。

【０００３】液晶表示素子には、液晶表示に応用されて
いる電気光学効果に対応して、ＴＮ（ねじれネマチッ
ク）型、ＤＳ（動的散乱）型、ゲスト・ホスト型、ＤＡ
Ｐ型などがある。これらのうちでＴＮ型が広く用いら
れ、その液晶材料としてはネマチック相に属するものを
用いられている。それぞれに使用される液晶物質は自然
界のなるべく広い温度範囲で液晶相を示すものが望まし
い。現在のところ、単一の液晶物質で、そのような条件
をみたす物質はなく、数種の液晶物質、またはさらに非
液晶物質を混合して実用に供している。これらの物質す
なわち、液晶混合物、液晶組成物の特性は、水分、光、
熱、空気などに対応して安定であること、粘度上昇によ
り応答速度が低下するので混合による粘度上昇がないこ
と、また、低温から高温までネマチック液晶温度範囲を
有することなどが望まれる。

【０００４】本発明者は、既に特開平２−１８０８９０
号において、式

【化２】で示されるケイ素液晶化合物を開示しているが、さらに
高い温度まで液晶相を示す化合物が望まれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、広い
温度範囲で液晶相を示し、また他の液晶混合物あるいは
液晶混合物と非液晶物質との混合物に少量混合して、も
との液晶混合物の粘度をそれ程高めることなく、液晶温
度範囲を拡大する新規の液晶化合物および該化合物を含
有する液晶組成物を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は前記課題を解
決するため鋭意研究を重ねた結果、約２４０℃から３０
０℃以上まで液晶相を示し、また他の液晶組成物に少量
加えることにより、液晶組成物のＮ−Ｉ点を上昇させる
ことができる新規なケイ素液晶化合物を見出し、本発明
を完成するに至った。すなわち、

【０００７】本発明のケイ素液晶化合物は、式

【化３】で表わされることを特徴とする。また、

【０００８】本発明の液晶組成物は、前記式（１）で表
わされるケイ素液晶化合物を少なくとも一種類含有する
ことを特徴とする。

【０００９】本発明のケイ素液晶化合物の製造方法は、
例えば、下記の化４〜７の反応式によって示される。

【化４】

【化５】

【化６】

【化７】

【００１０】すなわち、２倍モルの４，４′‐（ω‐ア
ルケニオキシ）ビフェニルカルボン酸メチルエステル
（Ｉ）に、１，１，３，３‐テトラメチルシロキサン
（II）を白金触媒で反応させて、１，３‐ビス（４，
４′‐メトキシカルボニルビフェニルオキシアルキル）
‐１，１，３，３‐テトラメチルシロキサン(III) と
し、これに硫酸を作用させて、加水分解反応させてカル
ボン酸として１，３‐ビス（４，４′‐ヒドロキシカル
ボニルビフェニルオキシアルキル）‐１，１，３，３‐
テトラメチルシロキサン（IV）を得る。この化合物（I
V）に塩化チオニルを作用させ、酸クロリドすなわち
１，３‐ビス（４，４′‐クロロカルボニルビフェニル
オキシアルキル）‐１，１，３，３‐テトラメチルシロ
キサンとし、これと反応するフェノール類たとえば４‐
ハロゲノフェノール、４‐ヒドロキ‐４′‐ハロゲノビ
フェニルなどを反応させて目的とする式（１）で示され
る本発明の液晶ケイ素化合物を得る。

【００１１】本発明のケイ素液晶化合物の製造方法の他
の例は次式で示される。

【化８】

【００１２】すなわち、４‐ω‐アルケニルオキシ‐
４′‐ビフェニルカルボン酸‐４‐置換フェニルエステ
ル（VI）と１，１，３，３‐テトラメチルシロキサン
（II）と白金触媒の作用によって式（１）で示される本
発明のケイ素液晶化合物を得る。

【００１３】本発明のケイ素液晶化合物は、広い温度範
囲で液晶相を示し、かつ液晶から液体になる温度が高
い。また液晶組成物に少量添加することにより粘度をそ
れ程高くせず、液晶組成物の液晶‐液体点（Ｎ‐Ｉ点）
を上昇させることができる。また、本発明の化合物は、
多くの液晶化合物、すなわち、エステル系、シッフ塩基
系、ビフェニル系、フェニルシクロヘキサン系、複素環
系などの化合物との相溶性がよい。

【００１４】本発明の液晶組成物は、式（１）に示す本
発明のケイ素液晶化合物を少なくとも一成分含有するこ
とを特徴とする。本発明の液晶組成物の成分にできる本
発明の化合物以外の他の成分としては、例えばエステル
系、シッフ塩基系、ビフェニル系、フェニルシクロヘキ
サン系、複素環系などの化合物をあげることができる。

【００１５】これらの化合物の具体例としては、つぎの
化合物を示すことができる。エステル系の液晶化合物と
しては、トランス‐４‐アルキルシクロヘキサンカルボ
ン酸‐４‐アルキルフェニルエステル、トランス‐４‐
アルキルシクロヘキサンカルボン酸‐４‐アルコキシフ
ェニルエステル、４‐アルコキシ安息香酸‐４‐アルキ
ルフェニルエステル、４‐アルキル安息香酸‐４‐シア
ノフェニルエステル、４‐（トランス‐４‐アルキルシ
クロヘキシル）安息香酸‐４‐シアノフェニルエステル
など、

【００１６】シッフ塩基系液晶化合物としては、４‐ア
ルコキシベンジリデン‐４‐アルカノイルオキシアニリ
ン、４‐アルコキシベンジリデン‐４‐アルアルキルア
ニリン、４‐アルコキシベンジリデン‐４‐シアノアニ
リンなど、ビフェニル系液晶化合物としては、４′‐ア
ルキル‐４‐シアノビフェニル、４′‐アルコキシ‐４
‐シアノビフェニル、４′‐アルコキシ‐４‐アルキル
ビフェニルなど、フェニルシクロヘキサン系化合物とし
ては、トランス‐４‐アルキル‐（４‐シアノフェニ
ル）シクロヘキサン、トランス‐４‐アルキル‐（４‐
アルコキシフェニル）シクロヘキサンなど、

【００１７】複素環系液晶化合物としては、５‐アルキ
ル‐２‐（４‐シアノフェニル）‐１，３‐ジオキサ
ン、５‐アルキル‐２‐（４‐シアノフェニル）ピリジ
ン、５‐シアノ‐２‐（４‐アルキルフェニル）ピリジ
ンなどをあげることができる。

【００１８】

【実施例】以下実施例によって、本発明を更に具体的に
説明するが、本発明はこの実施例によって何等限定され
るものではない。

【００１９】（実施例１）１，３−ビス［４，４’−（４−フルオロフェニルオキ
シカルボニル）ビフェニルオキシプロピル］−１，１，
３，３−テトラメチルシロキサン（［Ｉ］式においてＸ
＝Ｆ、Ｎ＝１、ｍ＝３）の製造：窒素雰囲気下に、１，１，３，３−テトラメチルシロキ
サン７．５ｇをトルエン５０ｍｌに溶解し、よくかくは
んする。これに４，４’−アリルオキシビフェニルカル
ボン酸メチルエステル３２ｇをトルエン５００ｍｌ、ス
パイヤー触媒を５μｌ加えたものを４０℃にて２時間で
滴下した。更にこの温度で５０時間反応を続けた。反応
終了後、トルエンを留去後、残った固形物をすぐつぎの
反応に用いた。この固形物に酢酸５００ｍｌと６Ｎ硫酸
１００ｍｌを加えマントルヒーター上で５時間還流した
後放冷した。これに水２リットルを加え、析出した沈殿
をろ過し、よく水洗した後、よく乾燥した。酢酸で再結
晶精製を行ないカルボン酸として１，３−ビス（４−ヒ
ドロキシカルボニルビフェニル−４’−オキシプロピ
ル）−１，１，３，３−テトラメチルシロキサンを得
た。

【００２０】このカルボン酸６．５ｇに過剰の塩化チオ
ニルを加え、５時間還流した。減圧にて、塩化チオニル
を留去すると固形物が残る。これをトルエン１５０ｍｌ
に溶解し、別に４−フルオロフェノール１．５ｇをピリ
ジン５０ｍｌとトルエン３００ｍｌに溶かしたものに加
え、よくかくはんした。一晩放置してから、水５００ｍ
ｌ中にあけ、トルエン１００ｍｌを加えて抽出した。ト
ルエン層を２Ｎ苛性ソーダ水溶液で洗浄した後、中性に
なるまで水洗した。ついで無水硫酸ナトリウムで乾燥
後、トルエンを減圧で留去し、残った固形物を活性アル
ミナのカラムを用いて、トルエンを溶出溶媒としてカラ
ムクロマトグラフィーで精製した。溶出したトルエン溶
液を減圧にしてトルエンを留去し、残った固形物をアセ
トンで再結晶で精製を行って、目的とする１，３−ビス
［４，４’−（４−フルオロフェニルオキシカルボニ
ル）ビフェニルオキシプロピル］−１，１，３，３−テ
トラメチルジシロキサンを製造した。収量は２，５ｇ
（収率３６％）であった。結晶−スメクチック液晶転移
点（Ｃ−Ｓ点）１０６．５℃、スメクチック液晶−透
明点（Ｓ−Ｉ点）２４５．７℃、であった。

【００２１】（実施例２，３）４，４’−アリルオキシビフェニルカルボン酸メチルエ
ステルの代りに４，４’−ω−アルケニルオキシビフェ
ニルカルボン酸メチルエステルを用い、また４−フルオ
ロフェノールの代りに他のフェノール誘導体を用いる以
外は実施例１と同様にして、種々のエステル化合物を製
造した。これらの結果を実施例１の結果と共に表１に示
した。

【００２２】

【表１】

【００２３】（参考例）（ａ）．つぎの組成の液晶混合物（Ａ）を調製した。トランス−４−プロピルー（４−シアノフェニル）シクロヘキサン３０重量％トランス−４−ペンチルー（４−シアノフェニル）シクロヘキサン４０重量％トランス−４−ヘプチルー（４−シアノフェニル）シクロヘキサン３０重量％この液晶混合物（Ａ）のＮ−Ｉ点は５２．３℃における
屈折異方性Δｎ（＝ｎ_‖−ｎ_┴であり、配向ベクトルに
平行な方向の屈折率の差と垂直な方向の屈折率の差）は
０．１１９、粘度は２１．７ｍＰａ・ｓであった。

【００２４】（ｂ）．液晶セルとして、酸化ケイ素をコ
ーティングして、ラビング処理した酸化スズ透明電極を
有する基板を電極間距離９μｍに対向させて組み立て
た。この液晶セルに前記の液晶混合物（Ａ）を封入し
て、２０℃で、その特性を測定したところ、誘電率異方
性値Δε（＝ε_‖−ε_┴であり、液晶軸方向に平行な誘
電率と直角な誘電率との差）は＋１０．７、しきい値電
圧Ｖ_ｔｈは１．６０Ｖであった。

【００２５】（実施例４）応用例１（ａ）．参考例（ａ）の液晶混合物（Ａ）９５重量％
に、実施例１で製造した１，３−ビス［４，４’−（４
−フルオロフェニルオキシカルボニル）ビフェニルオキ
シプロピル］−１，１，３，３−テトラメチルシロキサ
ン５重量％溶解し本発明の液晶ソセイブツを製造した。
この組成物のＮ−Ｉ点は５９．１℃、屈折率異方性Δｎ
は０．１１５、粘度は２１．９ｍＰａ・ｓであった。

【００２６】（ｂ）．上記（ａ）で得られた本発明の液
晶組成物を参考例（ｂ）と同様の液晶セルに封入して２
０℃でその特性を測定したところ、誘電率異方性値Δε
は＋９．５、しきい値電圧Ｖ_ｔｈは１．６５Ｖであっ
た。参考例と実施例４を比較すると、実施例４の組成物
は、Ｎ−Ｉ点は上昇したにもかかわらず、粘度もあまり
変化せず、Δｎも少し小さくなった。また、本発明者が
特開平２−１８０８９０号において示したケイ素液晶化
合物よりも液晶温度範囲は拡大し、高い温度まで液晶相
を示す。

【００２７】

【発明の効果】本発明の化合物は、広い温度範囲で液晶
相を示し、かつ高い温度まで液晶相を示し、液晶組成物
に少量添加することにより、粘度を高めることなく、液
晶組成物のＮ‐Ｉ点を上昇させΔｎも小さくすることが
できる。多くの液晶化合物、すなわちエステル系、シッ
フ塩基系、ビフェニル系、フェニルシクロヘキサン系、
複素環系などの化合物との相溶性が良好であり、本発明
の化合物を液晶組成物に少量添加することによって、粘
度をそれ程上昇させずに、Δｎを小さくすることができ
る。これらの化合物はＳＴＮ（スーパートウィステッド
ネマチック）型標示素子に有利に応用できる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】式【化１】で表わされるケイ素液晶化合物。
【請求項２】請求項１記載の式（１）で表わされるケ
イ素液晶化合物を少なくとも一種類含有する液晶組成
物。