JP3073780B2 - ベンゾフラノキノン系化合物 - Google Patents

ベンゾフラノキノン系化合物

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JP3073780B2
JP3073780B2 JP03080978A JP8097891A JP3073780B2 JP 3073780 B2 JP3073780 B2 JP 3073780B2 JP 03080978 A JP03080978 A JP 03080978A JP 8097891 A JP8097891 A JP 8097891A JP 3073780 B2 JP3073780 B2 JP 3073780B2
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benzofuranoquinone
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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、新規なベンゾフラノキ
ノン系化合物に関する。
【0002】
【従来技術】近年、省エネルギー及び、小型化の観点か
ら液晶表示素子が広く使用されるようになった。現在使
用されている液晶表示素子の大部分はツイステッド・ネ
マチック型液晶の電気光学効果を利用したもので、2枚
の偏光板と組み合わせることを必須条件として表示がな
されるものであり、使用に際して多くの制限を受けてい
るのが実情である。これに替わる液晶表示方式として二
色性色素を液晶に溶解した着色液晶組成物の電気光学効
果を利用する、いわゆるゲスト−ホスト方式の液晶表示
が検討され、すでにその一部は、時計、家電製品、産業
用計器における表示素子として利用され始めている。
【0003】このような二色性色素を含むネマチック液
晶、コレステリック液晶、もしくはスメクチック液晶を
対向する二枚の電極板間に介在させ、これに電圧を印加
すれば液晶の誘電特性、流動特性に基づいて、液晶分子
は擾乱運動を起こしたり、あるいは電場方向に揃った分
子配列をしたりする。このとき二色性色素分子も液晶分
子と共働的に動するので、二色性色素分子の吸収遷移モ
ーメントと入射光との相対的な方向に変化が引き起こさ
れることになり、結果的に液晶表示装置の光吸収特性に
変化が生じることになる。このような現象は「ゲスト・
ホスト効果」として広く知られており、この効果を利用
して、電気的制御による表示装置を構成することができ
る。
【0004】従来、液晶二色性色素を添加するゲストホ
スト効果を利用した液晶表示素子は高コントラスト、高
遮光性、長い寿命、および低温での安定性を同時に満足
させることは困難であった。この原因の一つは二色性、
耐光性および溶解性の共に優れた二色性色素が少ないこ
とである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の問題
点を解決するため、二色比が高く、かつ耐光性、溶解性
に優れた色素化合物を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、下記化
【化1】 (式中、R1は低級アルキル基を表わし、R2及びR3
低級アルキル基を表わし、R2とR3は互いに結合して環
を形成しても良い。)で表わされるベンゾフラノキノン
系化合物、及び下記化2
【化2】 (式中、R1は低級アルキル基を表わし、R2及びR3
低級アルキル基を表わし、R2及びR3は互いに連結して
環を形成しても良い。)で表わされるナフトキノン系化
合物が提供される。
【0007】本発明者等は、前記課題を解決すべく、従
来より研究を重ねてきた結果、特定の色素化合物が優れ
た二色性、耐光性及び溶解性を合わせ持つことを見い出
し、本発明に致った。
【0008】前記化1及び化2で表わされる化合物にお
いて、R1 〜R 3 の低級アルキル基の具体例としては、メ
チル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル
基、ヘキシル基等の炭素数1〜6程度アルキル基が挙げ
られる。
【0009】本発明の化1で表わされるベンゾフラノキ
ノン系化合物、及び化2で表わされるナフトキノン系化
合物は、例えば化3
【化3】 で表わされるキノン化合物と化4
【化4】 (R2およびR3は低級アルキル基を表し、R2及びR3
互いに連結して環を形成しても良い。)で表わされるm
−(ジアルキルアミノ)フェノール類を反応させること
により、化2におけるR1が水素原子の化合物が得られ
る。つぎにこれを塩基性溶媒中で加熱し、分子内で閉環
させることによって化1におけるR1が水素原子の化合
物が得られる。これらの化合物(化1又は化2における
それぞれのR1が水素原子の化合物)をR1X(Xはハロ
ゲン原子を表す)等のアルキル化剤を用いてアルキル化
することにより化1又は化2で表わされる化合物を得る
ことができる。
【0010】本発明の化1で表わされるベンゾフラノキ
ノン系化合物の製造における中間体である化2で表わさ
れるナフトキノン系化合物も、新規化合物であり、優れ
た二色性色素である。本発明の好ましい具体例を前記化
1及び化2との関連で表1、表2、表3及び表4に示
す。尚、表1〜表4中、化合物No.1〜27及び49
〜57の化合物はアルキル化前の化合物であり参考例で
ある。
【0011】
【表1】
【0012】
【表2】
【0013】
【表3−(1)】
【表3−(2)】
【0014】
【表4−(1)】
【表4−(2)】
【0015】本発明のベンゾフラノキノン系化合物は前
記の液晶物質に溶解させることにより、容易に液晶組成
物を調整することができる。このようにして調整された
液晶組成物を少なくとも一方が透明な電極基板間に担持
させことによりゲストホスト効果を応用した液晶表示素
子を構成することができる。これは松本正一、角田市良
“液晶の最新技術”工業調査会、34(1983)、
J.L.Fergason、SID85Digers
t,68(1985)等に示される方法により行うこと
ができる。また本発明のベンゾフラノキノン系化合物を
表示用としてばかりでなく、メモリー、光変調器、空間
変調器、光シャッター、光電変換、油性インクなどの種
々の電子工学デバイスとして好適に使用することができ
る。
【0016】
【実施例】以下に、本発明を実施例により具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例に制約されるものでは
ない。なお、以下の実施例において二色性の良否は次式
1から求められる色素化合物のオーダー・パラメーター
(s)により評価した。
【式1】 A‖及びA⊥は、それぞれ液晶の配向方向にたいして
並行及び垂直に偏向した光に対する色素の吸光度であ
る。オーダー・パラメーター(s)は、具体的にはゲス
ト・ホスト型液晶表示素子の表示コントラストを表す値
であり、この値が理論上1に近づく程、白抜け部分の残
色度が減少し、明るくコントラストの大きい鮮明な表示
が可能となる。
【0017】実施例1(参考例) 2−〔2′−ヒドロキシ−4′−(ジブチルアミノ)フ
ェニル〕−5−ヒドロキシ−1,4−ナフトキノン(化
合物No.4)と3−〔2′−ヒドロキシ−4′−(ジ
ブチルアミノ)フェニル〕−5−ヒドロキシ−1,4−
ナフトキノン(化合物No.13)の合成酢酸銅−水和
物1.14g(5.74mmol)を酢酸60mlに溶
解し、これに5−ヒドロキシ−1,4−ナフトキノン
2.0g(11.5mmol)、ついでm−(ジブチル
アミノ)フェノール2.54g(11.5mmol)を
加え、50℃で16時間撹拌した。反応液を室温まで冷
却後、蒸留水100mlを加えた後、反応混合液から生
成物をクロロホルムで抽出した。クロロホルム抽出液を
炭酸ナトリウム水溶液、続いて水で洗浄後、クロロホル
ムを減圧留去した。緑色残留物をベンゼンに溶かし、シ
リカゲルカラムを用いてベンゼンにより展開分離し、目
的の化合物No.4 0.12g(収質2.7%)と化
合物No.132.03g(収率45%)を得た。化合
物No.4およびNo.13の物性値は以下の通りであ
る。
【0018】化合物No.4 融点140〜141℃1 H−NMR(CDCl3) ──────────── δ=0.96(6H,t) 1.2−1.9(8H,m) 3.31(4H,t) 6.2−6.4(2H,m) 6.89(1H,t) 7.16−7.80(4H,m) 8.80(1H,b) 12.17(1H,s)
【0019】化合物No.13 融点 159〜160℃1 H−NMR(CDCl3) ──────────── δ=1.96(6H,t) 1.1−1.8(8H,m) 3.30(4H,t) 6.2−6.4(2H,m) 6.97(1H,s) 7.15−7.7(5H,m) 12.00(1H,s)
【0020】実施例2(参考例) 3−ジブチルアミノ−10−ヒドロキシベンゾ[b]ナ
フト[2,3−d]フラン−6,11−ジオン(化合物
No.22)の合成 ピリジン20mlに塩化第二銅の0.12g(0.86
mmol)、ついで、2−〔2′−ヒドロキシ−4′−
(ジブチルアミノ)フェニル〕−5−ヒドロキシ1,4
−ナフトキノン(化合物No.4)0.34g(0.8
6mmol)を加え、12時間加熱還流した。室温まで
冷却後ピリジンに不溶の物を濾過して取り除いた後、反
応液を減圧乾固して褐色の沈殿を得た。これを水洗し乾
燥した後、クロロホルムに溶かし、シリカゲルカラムを
用いてクロロホルムにより展開分離し、目的の紫色結晶
0.16g(収率48%)を得た。この化合物の物性値
は以下の通りであった。
【0021】1H−NMR(CDCl3) ──────────── δ=0.99(6H,t) 1.1−1.9(8H,m) 3.38(4H,t) 6.72(1H,d、J=2.2Hz) 6.85(1H,dd、J=9.0、2.2Hz) 7.21(1H,dd、J=8.1、1.5Hz) 7.54(1H,dd、J=8.1、8.1Hz) 7.69(1H,dd、J=8.1、1.5Hz) 7.96(1H,d、J=9.0Hz) 12.24(1H,s)
【0022】実施例3(参考例) 3−ブチルアミノ−10−ヒドロキシベンゾ[b]ナフ
ト[2,3−d]フラン−6,11−ジオン(化合物N
o.52)の合成 ピリジン25mlに塩化第二銅0.17g(1.27m
mol)、ついで3−〔2′−ヒドロキシ−4′−(ジ
ブチルアミノ)フェニル〕−5−ヒドロキシ−1,.4
−ナフトキノン(実施例1の化合物No.13)0.5
g(1.27mmol)を加え、13時間加熱還流し
た。室温まで冷却後、ピリジンに不溶の物を濾過して取
り除いた後、反応液を減圧乾固して緑色の沈殿を得た。
これを水洗し乾燥した後、ベンゼンに溶かし、シリカゲ
ルカラムを用いてベンゼンにより展開分離し、目的の緑
色結晶0.44g(収率89%)を得た。この化合物の
物性値は以下の通りであった。
【0023】化合物No.52 融点 169〜170℃1 H−NMR(CDCl3) ──────────── δ=0.99(6H,t) 1.1−1.3(8H,m) 3.37(4H,t) 6.01(1H,d、J=2.2Hz) 6.88(1H,dd、J=9.0、2.2Hz) 7.20(1H,dd、J=8.1、1.5Hz) 7.56(1H,dd、J=8.1、8.1Hz) 7.73(1H,dd、J=8.1、1.5Hz) 7.93(1H,d、J=9.0Hz) 12.29(1H,s)
【0024】実施例4 3−ジブチルアミノ−10−ブトキシベンゾ[b]ナフ
ト[2,3−d]フラン−6,11−ジオン(No.6
7)の合成 水素化ナトリウム0.245g(6.12mmol)を
テトラヒドロフランに懸濁させ、これに3−ブチルアミ
ノ−10−ヒドロキシベンゾ[b]ナフト[2,3−
d]フラン−6,11−ジオン(実施例3の化合物N
o.52)0.6g(1.53mmol)を加え、4時
間加熱還流した。室温まで冷却後、n−ヨウ化ブチル
3.66g(19.9mmol)を加え、ガラスオート
クレーブ中120℃にて18時間反応させた。反応後、
室温まで冷却し不溶物を濾過して取り除いた後、溶媒を
減圧留去し紫色沈殿を得た。これを1%塩酸水溶液続い
て水で洗浄し乾燥した後、ベンゼンに溶かし、シリカゲ
ルカラムを用いてベンゼンにより展開分離し、目的の赤
褐色結晶0.29g(収率42%)を得た。この化合物
の物性値は以下の通りであった。
【0025】化合物No.671 H−NMR(CDCl3) ──────────── δ=0.98(6H,t) 1.03(3H,t) 1.2−2.1(12H,m) 3.37(4H,t) 4.18(2H,t) 6.71(1H,d、J=2.4Hz) 6.82(1H,dd、J=8.8、2.4Hz) 7.26(1H,dd、J=8.1、1.5Hz) 7.60(1H,dd、J=8.1、8.1Hz) 7.87(1H,dd、J=8.1、1.5Hz) 8.06(1H,d、J=8.8Hz)
【0026】〔応用例〕 透明電極付きガラス基板上に、日本合成ゴム社製の液晶
配向剤JIB−31をスピンコートし、120℃のオー
ブンで1時間乾燥した。次に、配向剤面を布でラビング
し、ラビング方向が反平行となるようにはりあわせ、液
晶用セルを作製した。セルギャップは、プラスチックビ
ーズを散布することにより、8ミクロンに制御した。こ
のセルに、メルク社製のネマティック液晶ZLI−18
40と化合物No.4の混合組成物を封入した。このよ
うにしてできた液晶セルの吸収スペクトルを図6に示
す。スペクトルの測定には偏光板を一枚用いており
(a)および(b)は、それぞれ偏光板の透過軸と液晶
の配向方向が平行なときと、垂直なときのものである。
可視波長域の吸収ピークは、420nmと619nmに
二つあり、それぞれのピークにおけるオーダーパラメー
タは0.49と0.38であった。また、ZLI−18
40に対する溶解度は2.3wt%以上と、非常に優れ
たものであった。本発明の化合物の数種を、上と同様
にZLI−1840に溶解して液晶用二色性色素として
用いてみた。結果を下表におとめる。No.67の40
0nm付近のピークについてのデータは、ピークが測定
範囲からわずかにはずれていたので省略した。
【0027】
【表5】
【0028】
【発明の効果】以上のように、本発明の前記化1で表わ
されるベンゾフラキノン系化合物及び前記化2で表わさ
れるナフトキノン系化合物は液晶に対する溶解性、及び
安定性に優れており、液晶と混合して高い二色性を示
し、液晶表示素子として良好に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の化合物(参考例)である化合物No.
4の赤外線吸収スペクトル図。
【図2】本発明の化合物(参考例)である化合物No.
13の赤外線吸収スペクトル図。
【図3】本発明の化合物(参考例)である化合物No.
22の赤外線吸収スペクトル図。
【図4】本発明の化合物(参考例)である化合物No.
52の赤外線吸収スペクトル図。
【図5】本発明の化合物である化合物No.67の赤外
線吸収スペクトル図。
【図6】図6(a)は本発明の化合物(参考例)である
化合物No.4を用いた液晶セルの偏光板の透過軸を液
晶の配向方向が平行なときの可視波長域の吸収スペクト
ル図。図6(b)は本発明の化合物である化合物No.
4を用いた液晶セルの偏光板の透過軸と液晶の配向方向
が垂直なときの可視波長域の吸収スペクトル図。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C09K 3/00 C09K 3/00 Y 19/60 19/60 Z G02F 1/13 500 G02F 1/13 500 // G09F 9/35 385 G09F 9/35 385 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07D 307/77 C07C 225/24 C07D 295/10 C07D 405/04 C09K 3/00 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記化1 【化1】 (式中、R1は低級アルキル基を表わし、R2及びR3
    低級アルキル基を表わし、R2及びR3は互いに連結して
    環を形成しても良い。)で表わされるベンゾフラノキノ
    ン系化合物。
  2. 【請求項2】 下記化2 【化2】 (式中、R1は低級アルキル基を表わし、R2及びR3
    低級アルキル基を表わし、R2及びR3は互いに連結して
    環を形成しても良い。)で表わされるナフトキノン系化
    合物。
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社団法人日本化学会編「日本化学会第61春季年会 講演予稿集▲II▼」平成3年3月14日、社団法人日本化学会発行、第2084頁

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