JP3133405B2 - Liquid crystal compound - Google Patents
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- Liquid Crystal Substances (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ピラジン環を含む光学
的三安定状態を示す液晶物質を用いた液晶素子に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal device using a liquid crystal material containing a pyrazine ring and exhibiting an optically tristable state.
【0002】[0002]
【従来技術】液晶表示素子は、1)低電圧作動性、2)
低消費電力性、3)薄形表示、4)受光型などの優れた
特徴を有するため、現在まで、TN方式、STN方式、
ゲスト−ホスト(Gest−Host)方式などが開発
され実用化されている。しかし、現在広く利用されてい
るネマチック液晶を用いたものは、応答速度が数mse
c〜数十msecと遅い欠点があり、応用上種々の制約
を受けている。これらの問題を解決するため、STN方
式や薄層トランジスタなどを用いたアクティブマトリッ
クス方式などが開発されたが、STN型表示素子は、表
示コントラストや視野角などの表示品位は優れたものと
なったが、セルギャップやチルト角の制御に高い精度を
必要とすることや応答がやや遅いことなどが問題となっ
ている。また、アクティブマトリックス方式の表示素子
では生産技術上の歩留まりが悪く、従ってコストが高く
なるという問題がある。このため、応答性のすぐれた新
しい液晶表示方式の開発が要望されており、光学応答時
間がμsecオーダーと極めて短かい超高速デバイスが
可能になる強誘電性液晶の開発が試みられていた。2. Description of the Related Art Liquid crystal display devices are 1) low-voltage operable 2).
Since it has excellent features such as low power consumption, 3) thin display, and 4) light receiving type, TN method, STN method,
A guest-host method has been developed and put into practical use. However, those using a nematic liquid crystal which is widely used at present have a response speed of several milliseconds.
It has a drawback as slow as c to several tens of msec, and is subject to various restrictions in application. In order to solve these problems, an STN method and an active matrix method using a thin-layer transistor and the like have been developed. However, the display quality of the STN display element such as display contrast and viewing angle has been excellent. However, there are problems in that high precision is required for controlling the cell gap and the tilt angle, and that the response is slightly slow. In addition, the active matrix type display element has a problem in that the yield in production technology is low and the cost is high. For this reason, the development of a new liquid crystal display system having excellent responsiveness has been demanded, and the development of a ferroelectric liquid crystal capable of realizing an ultrahigh-speed device having an extremely short optical response time on the order of μsec has been attempted.
【0003】強誘電性液晶は、1975年、Meyer
等によりDOBAMBC(p−デシルオキシベンジリデ
ン−p−アミノ−2−メチルブチルシンナメート)が初
めて合成された(Le Journal de Phy
sique,36巻 1975,L−69)。さらに、
1980年、ClarkとLagawallによりDO
BAMBCのサブマイクロ秒の高速応答、メモリー特性
など表示ディバイス上の特性が報告されて以来、強誘電
性液晶が大きな注目を集めるようになった〔N.A.C
lark,etal.,Appl.Phys.Let
t.36.899(1980)〕。しかし、彼らの方式
には、実用化に向けて多くの技術的課題が残され、特に
室温で強誘電性液晶を示す材料は無く、表示ディスプレ
ーに不可欠な液晶分子の配列制御に有効かつ実用的な方
法も確立されていなかった。この報告以来、液晶材料/
デバイス両面からの様々な試みがなされ、ツイスト二状
態間のスイッチングを利用した表示デバイスが試作さ
れ、それを用いた高速電気光学装置も例えば特開昭56
−107216号などで提案されているが、高いコント
ラストや適正なしきい値特性は得られていない。[0003] Ferroelectric liquid crystals were introduced in 1975 by Meyer.
DOBMMBC (p-decyloxybenzylidene-p-amino-2-methylbutylcinnamate) was synthesized for the first time (Le Journal de Phys).
sque, 36, 1975, L-69). further,
In 1980, Clark and Lagwall made the DO
Ferroelectric liquid crystals have attracted much attention since the characteristics of display devices such as the fast response of sub-microsecond of BAMBC and the memory characteristics were reported [N. A. C
lark, et al. , Appl. Phys. Let
t. 36.899 (1980)]. However, their method has many technical issues for practical use, and there is no material showing ferroelectric liquid crystal at room temperature, and it is effective and practical for controlling the alignment of liquid crystal molecules indispensable for display displays. There was no established method. Since this report, liquid crystal materials /
Various attempts have been made from both sides of the device, and a display device utilizing switching between two twisted states has been trial-produced.
Although it is proposed in, for example, -107216, high contrast and proper threshold characteristics have not been obtained.
【0004】このような視点から他のスイッチング方式
についても探索され、過渡的な散乱方式が提案された。
その後、1988年に三安定状態を有する液晶の三状態
スイッチング方式が報告された〔A.D.L.Chan
dani,T.Hagiwara,Y.Suzukie
tal.,Japan.J. of Appl.Phy
s.,27,(5),L729−L732(198
8)〕。前記「三状態を有する」とは第一の電極基板と
所定の間隙を隔てて配置されている第二の電極基板の間
に強誘電性液晶が挾まれてなる液晶電気光学装置におい
て、前記第一及び第二の電極基板に電界形成用の電圧が
印加されるよう構成されており、図1Aで示される三角
波として電圧を印加したとき、図1Dのように反強誘電
性液晶が、無電界時に分子配向が第一の安定状態(図1
Dの2)を有し、かつ、電界印加時に一方の電界方向に
対し分子配向が前記第一の安定状態とは異なる第二の安
定状態(図1Dの1)を有し、さらに他方の電界方向に
対し前記第一及び第二の安定状態とは異なる第三の分子
配向安定状態(図1Dの3)を有することを意味する。
三状態スイッチング方式は、液晶分子配向において従来
の双安定状態とは基本的に異なる三安定状態を示す液晶
相S*(3)において示される駆動電圧に対する明確な
しきい特性とヒステリシス特性を応用するものであり、
単純マトリックス方式によって大画面の動画像表示が実
現できる画期的な駆動方法と考えられる。更に、三安定
状態を示す液晶を使用する表示素子の性能は三安定状態
液晶固有の物性であるヒステリシスの形状に大きく依存
する。図2に示すような形状のヒステリシスでは0Vで
理想的な暗状態を実現できるが、0VよりV1まで電圧
を上げると、又は0Vより−V1まで電圧を下げると光
漏れが生じる。このようなヒステリシスを持つ三安定状
態を示す液晶は暗状態のメモリー効果が悪いと言える。
そして、この現象は表示素子のコントラストの低下をも
たらす。それに対し、図3に示すようなヒステリシスで
は0Vで実現した理想的な暗状態が電圧V2又は電圧−
V2まで維持されており、暗状態のメモリー効果が良い
と言える。そして、表示素子のコントラストは良好なも
のとなる。[0004] From such a viewpoint, other switching schemes have been searched, and a transient scattering scheme has been proposed.
Thereafter, in 1988, a three-state switching method for a liquid crystal having a tristable state was reported [A. D. L. Chan
dani, T .; Hagiwara, Y .; Suzukie
tal. , Japan. J. of Appl. Phys
s. , 27, (5), L729-L732 (198
8)]. The above-mentioned "having three states" refers to a liquid crystal electro-optical device in which a ferroelectric liquid crystal is sandwiched between a first electrode substrate and a second electrode substrate disposed at a predetermined gap. A voltage for forming an electric field is applied to the first and second electrode substrates, and when a voltage is applied as a triangular wave shown in FIG. Sometimes the molecular orientation is in the first stable state (Fig. 1
D), and has a second stable state (1 in FIG. 1D) in which the molecular orientation in one electric field direction differs from the first stable state when an electric field is applied, and the other electric field It means having a third molecular orientation stable state (3 in FIG. 1D) different from the first and second stable states in the direction.
The three-state switching method applies a clear threshold characteristic and a hysteresis characteristic to a driving voltage shown in a liquid crystal phase S * (3) showing a tristable state that is basically different from a conventional bistable state in liquid crystal molecular alignment. And
This is considered to be an epoch-making driving method capable of realizing a large-screen moving image display by the simple matrix method. Further, the performance of a display element using a liquid crystal exhibiting a tristable state greatly depends on a hysteresis shape which is a physical property inherent to the tristable liquid crystal. With the hysteresis of the shape shown in FIG. 2, an ideal dark state can be realized at 0 V. However, when the voltage is increased from 0 V to V 1 or when the voltage is decreased from 0 V to −V 1 , light leakage occurs. It can be said that a liquid crystal exhibiting a tristable state having such a hysteresis has a poor memory effect in a dark state.
This phenomenon causes a decrease in the contrast of the display element. In contrast, an ideal dark state voltage V 2 or voltage achieved at 0V in hysteresis as shown in Figure 3 -
V 2 is maintained until it can be said that the memory effect of the dark state is good. Then, the contrast of the display element becomes good.
【0005】三安定状態を示す液晶相S*(3)を相系
列に有する液晶化合物は、本発明者の出願した特開平1
−316367号、特開平1−316372号、特開平
1−316339号、特開平2−28128号及び市橋
等の特開平1−213390号公報があり、また三安定
状態を利用した液晶電気光学装置としては本出願人は特
開平2−40625号、特開平2−153322号、特
開平2−173724号において新しい提案を行ってい
るが、本発明の液晶化合物は未知のものである。[0005] A liquid crystal compound having a liquid crystal phase S * (3) exhibiting a tristable state in a phase series is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 1 (1994) -1972 filed by the present inventor.
JP-316163, JP-A-1-316372, JP-A-1-316339, JP-A-2-28128 and JP-A-1-213390 such as Ichihashi, and as a liquid crystal electro-optical device utilizing a tristable state. Has made new proposals in JP-A-2-40625, JP-A-2-153322 and JP-A-2-173724, but the liquid crystal compound of the present invention is unknown.
【0006】[0006]
【目的】本発明は上記の問題点に鑑み、複素環を含む液
晶化合物について鋭意検討した結果、ヘテロ環としてピ
ラジン環を含む液晶化合物が、化学的・光化学的に安定
で、しかも大きい誘電異方性を有し、さらに従来の強誘
電性液晶では得られなかった三安定状態を示す液晶相S
*(3)を有することを見い出した。また、ピラジン環
を含む液晶化合物は、しきい値電圧が低いことを見い出
した。本発明の目的は、新規なピラジン環を含む液晶化
合物の三安定状態を示す液晶相S*(3)を利用した新
しい電気光学素子や液晶ディスプレーなどを提供する点
にある。The present invention has been made in view of the above problems, and as a result of intensive studies on liquid crystal compounds containing a heterocyclic ring, it has been found that a liquid crystal compound containing a pyrazine ring as a heterocyclic ring is chemically and photochemically stable and has a large dielectric anisotropy. Liquid crystal phase S exhibiting tristable state, which is not obtained with the conventional ferroelectric liquid crystal
* It was found to have (3). In addition, it has been found that a liquid crystal compound containing a pyrazine ring has a low threshold voltage. An object of the present invention is to provide a new electro-optical element and a liquid crystal display using a liquid crystal phase S * (3) exhibiting a tristable state of a liquid crystal compound containing a novel pyrazine ring.
【0007】[0007]
【構成】本発明は、下記一般式The present invention has the following general formula:
【化3】 〔式中、R1′、R2′は炭素数4〜18のアルキル
基、R3′はCH3、CF3またはC2F5、X′は
O、COO、COまたは単結合、tはハロゲン原子が少
なくとも1つ以上置換していることを示す。*は光学活
性炭素を示す。〕よりなる群から選ばれた液晶化合物を
三安定状態において利用することを特徴とする反強誘電
性液晶素子に関する。とくに、本発明においては前記液
晶化合物として下記一般式Embedded image [Wherein R 1 ′ and R 2 ′ are alkyl groups having 4 to 18 carbon atoms, R 3 ′ is CH 3 , CF 3 or C 2 F 5 , X ′ is O, COO, CO or a single bond, and t is Indicates that at least one halogen atom is substituted. * Indicates optically active carbon. ] The present invention relates to an antiferroelectric liquid crystal device characterized in that a liquid crystal compound selected from the group consisting of: In particular, in the present invention, the liquid crystal compound represented by the following general formula
【化4】 〔式中、R1′、R2′は炭素数4〜18のアルキル
基、R3′はCH3、CF3またはC2F5、tはハロ
ゲン原子が少なくとも1つ以上置換していることを示
す。*は光学活性炭素を示す。〕よりなる群から選ばれ
た液晶化合物であることが好ましい。Embedded image [Wherein R 1 ′ and R 2 ′ are alkyl groups having 4 to 18 carbon atoms, R 3 ′ is CH 3 , CF 3 or C 2 F 5 , and t is that at least one halogen atom is substituted. Is shown. * Indicates optically active carbon. ] Is preferably selected from the group consisting of:
【0008】なお、前記tとしてはFが最も好ましく、
ついでCl、Brの順である。本発明の目的化合物を具
体的に掲げると、 4−(1,1,1−トリフルオロ−2−アルキルオキシ
カルボニル)フェニル 4−(2−アルキルピラジン−5−イル)ベンゾエート 4−(1,1,1−トリフルオロ−2−アルキルオキシ
カルボニル)フルオロフェニル 4−(2−アルキルピ
ラジン−5−イル)ベンゾエート 4−(1,1,1−トリフルオロ−2−アルキルオキシ
カルボニル)フェニル 4−(2−アルコキシピラジン−5−イル)ベンゾエー
ト 4−(1,1,1−トリフルオロ−2−アルキルオキシ
カルボニル)フルオロフェニル 4−(2−アルコキシ
ピラジン−5−イル)ベンゾエート 4−(1,1,1−トリフルオロ−2−アルキルオキシ
カルボニル)フェニル 4−(2−アルキルカルボニルオキシピラジン−5−イ
ル)ベンゾエート 4−(1,1,1−トリフルオロ−2−アルキルオキシ
カルボニル)フルオロフェニル 4−(2−アルキルカ
ルボニルオキシピラジン−5−イル)ベンゾエート 4−(1,1,1−トリフルオロ−2−アルキルオキシ
カルボニル)フェニル 2−(4−アルキルフェニル)ピラジン−5−イル−カ
ルボキシレート 4−(1,1,1−トリフルオロ−2−アルキルオキシ
カルボニル)フルオロフェニル 2−(4−アルキルフ
ェニル)ピラジン−5−イル−カルボキシレート 4−(1,1,1−トリフルオロ−2−アルキルオキシ
カルボニル)フェニル 2−(4−アルコキシフェニル)ピラジン−5−イル−
カルボキシレート 4−(1,1,1−トリフルオロ−2−アルキルオキシ
カルボニル)フルオロフェニル 2−(4−アルコキシ
フェニル)ピラジン−5−イル−カルボキシレート 4−(1,1,1−トリフルオロ−2−アルキルオキシ
カルボニル)フェニル 2−(4−アルキルカルボニルオキシフェニル)ピラジ
ン−5−イル−カルボキシレート 4−(1,1,1−トリフルオロ−2−アルキルオキシ
カルボニル)フルオロフェニル 2−(4−アルキルカ
ルボニルオキシフェニル)ピラジン−5−イル−カルボ
キシレート さらに、上記化合物のCF3基にかえて、CH3基およ
びC2F5基また、上記化合物中のF原子にかえて、C
l原子またはBr原子に置換した化合物等も例示され
る。The above-mentioned t is most preferably F,
Next, Cl and Br are in that order. Specific examples of the target compound of the present invention include: 4- (1,1,1-trifluoro-2-alkyloxycarbonyl) phenyl 4- (2-alkylpyrazin-5-yl) benzoate 4- (1,1 , 1-trifluoro-2-alkyloxycarbonyl) fluorophenyl 4- (2-alkylpyrazin-5-yl) benzoate 4- (1,1,1-trifluoro-2-alkyloxycarbonyl) phenyl 4- (2 -Alkoxypyrazin-5-yl) benzoate 4- (1,1,1-trifluoro-2-alkyloxycarbonyl) fluorophenyl 4- (2-alkoxypyrazin-5-yl) benzoate 4- (1,1,1 -Trifluoro-2-alkyloxycarbonyl) phenyl 4- (2-alkylcarbonyloxypyrazin-5-yl ) Benzoate 4- (1,1,1-trifluoro-2-alkyloxycarbonyl) fluorophenyl 4- (2-alkylcarbonyloxypyrazin-5-yl) benzoate 4- (1,1,1-trifluoro-2 -Alkyloxycarbonyl) phenyl 2- (4-alkylphenyl) pyrazin-5-yl-carboxylate 4- (1,1,1-trifluoro-2-alkyloxycarbonyl) fluorophenyl 2- (4-alkylphenyl) Pyrazin-5-yl-carboxylate 4- (1,1,1-trifluoro-2-alkyloxycarbonyl) phenyl 2- (4-alkoxyphenyl) pyrazin-5-yl-
Carboxylate 4- (1,1,1-trifluoro-2-alkyloxycarbonyl) fluorophenyl 2- (4-alkoxyphenyl) pyrazin-5-yl-carboxylate 4- (1,1,1-trifluoro- 2- (alkyloxycarbonyl) phenyl 2- (4-alkylcarbonyloxyphenyl) pyrazin-5-yl-carboxylate 4- (1,1,1-trifluoro-2-alkyloxycarbonyl) fluorophenyl 2- (4- Alkylcarbonyloxyphenyl) pyrazin-5-yl-carboxylate Further, in place of the CF 3 group in the above compound, a CH 3 group and C 2 F 5 group, and in place of the F atom in the above compound, C
Compounds substituted with an l atom or a Br atom are also exemplified.
【0009】本発明にかかる化合物の合成法の一例を示
すと次のようである。 (a)アルキルオキシベンゼンを塩化メチレンに溶解
し、AlCl3とアセチルクロライドを加えて、4−
(アルキルオキシ)アセトフェノン(1)を得る。次
に、二酸化セレン、ジオキサン、水を加えて、加熱、撹
拌し、4−(アルキルオキシ)フェニルグリオキサール
−水和物(2)を得る。次に、ジアミノマレオニトリル
を加え、2,3−ジニトリル 5−(4−アルキルオキ
シフェニル)ピラジン(3)を得る。これを加水分解し
(4)、次に脱炭酸化処理をして2−(4−アルキルオ
キシフェニル)ピラジン−5−イル−カルボン酸(5)
を得る。次に、塩化チオニルにて、2−(4−アルキル
オキシフェニル)ピラジン−5−イル−カルボン酸塩化
物(6)を得る。 (b)ベンジルオキシハロゲン置換安息香酸を過剰の塩
化チオニル中で還流し、その塩化物(7)を得る。これ
に光学活性な1,1,1−トリフルオロ−アルカノール
を加え、塩化メチレン中トリエチルアミンの存在下で対
応する4−ベンジルオキシ−ハロゲン置換安息香酸エス
テル(8)を得る。次に接触還元して4−ヒドロキシ−
ハロゲン置換安息香酸エステル(9)を得る。 (c)上記(6)と(9)の化合物を塩化メチレン中、
トリエチルアミンの存在下にて反応させ、本発明の目的
化合物である4−(1,1,1−トリフルオロ−2−ア
ルキルオキシカルボニル)ハロゲン置換フェニル 2−
(4−アルキルオキシフェニル)ピラジン−5−イル−
カルボキシレートを得る。An example of a method for synthesizing the compound according to the present invention is as follows. (A) Alkyloxybenzene is dissolved in methylene chloride, AlCl 3 and acetyl chloride are added,
(Alkyloxy) acetophenone (1) is obtained. Next, selenium dioxide, dioxane, and water are added, and the mixture is heated and stirred to obtain 4- (alkyloxy) phenylglyoxal monohydrate (2). Next, diaminomaleonitrile is added to obtain 2,3-dinitrile 5- (4-alkyloxyphenyl) pyrazine (3). This is hydrolyzed (4) and then decarboxylated to give 2- (4-alkyloxyphenyl) pyrazin-5-yl-carboxylic acid (5)
Get. Next, 2- (4-alkyloxyphenyl) pyrazin-5-yl-carboxylic acid chloride (6) is obtained with thionyl chloride. (B) benzyloxyhalogen-substituted benzoic acid is refluxed in excess thionyl chloride to obtain its chloride (7). To this is added an optically active 1,1,1-trifluoro-alkanol to give the corresponding 4-benzyloxy-halogen-substituted benzoate (8) in methylene chloride in the presence of triethylamine. Next, catalytic reduction is performed to give 4-hydroxy-
A halogen-substituted benzoate (9) is obtained. (C) Compounding the above compounds (6) and (9) in methylene chloride
The reaction is carried out in the presence of triethylamine to give 4- (1,1,1-trifluoro-2-alkyloxycarbonyl) halogen-substituted phenyl 2-
(4-alkyloxyphenyl) pyrazin-5-yl-
Obtain the carboxylate.
【化5】 Embedded image
【化6】 Embedded image
【0010】[0010]
【実施例】実施例1 4−(1,1,1−トリフルオロ−2−オクチルオキシ
カルボニル)フェニル 2−(4−n−オクチルオキシフェニル)ピラジン−5
−イル−カルボキシレートEXAMPLES Example 1 4- (1,1,1-trifluoro-2-octyloxycarbonyl) phenyl 2- (4-n-octyloxyphenyl) pyrazine-5
-Yl-carboxylate
【化7】 1) 4−ベンジルオキシ安息香酸 1,1,1−トリ
フルオロ−2−オクチルエステルの合成Embedded image 1) Synthesis of 1,1,1-trifluoro-2-octyl ester of 4-benzyloxybenzoic acid
【化8】 4−ベンジルオキシ安息香酸クロリド4.3gを塩化メ
チレン50mlに溶解させ、次いで光学活性な1,1,
1−トリフルオロ−2−オクタノール2.9gとジメチ
ルアミノピリジン0.6gとトリエチルアミン1.7g
とを塩化メチレン50mlに溶解した溶液を氷冷下にて
少量づつ加えた。反応混合物を室温に戻し、一昼夜反応
させ、反応液を氷水に投入し、塩化メチレンにて抽出し
塩化メチレン相を希塩酸、水、1N炭酸ナトリウム水溶
液、水にて順次洗浄し、無水硫酸マグネシウムにて乾燥
して溶媒を留去し、粗生成物を得た。これをトルエン−
シリカゲルカラムクロマトグラフで処理し、さらにエタ
ノールにて再結晶して目的化合物3.8gを得た。 2) 4−ヒドロキシ安息香酸 1,1,1−トリフル
オロ−2−オクチルエステルの合成Embedded image 4.3 g of 4-benzyloxybenzoic acid chloride are dissolved in 50 ml of methylene chloride and then the optically active 1,1,1 is dissolved.
2.9 g of 1-trifluoro-2-octanol, 0.6 g of dimethylaminopyridine and 1.7 g of triethylamine
Was dissolved in 50 ml of methylene chloride, and the solution was added little by little under ice-cooling. The reaction mixture was returned to room temperature and reacted overnight, and the reaction solution was poured into ice water, extracted with methylene chloride, and the methylene chloride phase was washed successively with dilute hydrochloric acid, water, a 1N aqueous sodium carbonate solution and water, and then dried over anhydrous magnesium sulfate. After drying, the solvent was distilled off to obtain a crude product. This is toluene-
The residue was treated by silica gel column chromatography and recrystallized from ethanol to obtain 3.8 g of the desired compound. 2) Synthesis of 4-hydroxybenzoic acid 1,1,1-trifluoro-2-octyl ester
【化9】 1)で得られた化合物をメタノール100mlに溶解
し、10%担持Pb−カーボン0.4gを加え、水素雰
囲気下水素化分解反応を行ない、目的化合物2.8gを
得た。 3) 4−(1,1,1−トリフルオロ−2−オクチル
オキシカルボニル)フェニル 2−(4−n−オクチル
オキシフェニル)ピラジン−5−イル−カルボキシレー
トの合成Embedded image The compound obtained in 1) was dissolved in 100 ml of methanol, 0.4 g of 10% supported Pb-carbon was added, and a hydrogenolysis reaction was carried out under a hydrogen atmosphere to obtain 2.8 g of the target compound. 3) Synthesis of 4- (1,1,1-trifluoro-2-octyloxycarbonyl) phenyl 2- (4-n-octyloxyphenyl) pyrazin-5-yl-carboxylate
【化10】 2−(4−n−オクチルオキシフェニル)ピラジン−5
−イル−カルボン酸1.5gを過剰の塩化チオニルと共
に還流下に4時間加熱した後、未反応の塩化チオニルを
留去して、2−(4−n−オクチルオキシフェニル)ピ
ラジン−5−イル−カルボン酸塩化物を得た。次いで、
2)で合成した光学活性4−ヒドロキシ安息香酸 1,
1,1−トリフルオロ−2−オクチルエステル1.3g
とトリエチルアミン0.5gを10mlの塩化メチレン
中に溶解し、先に合成した2−(4−n−オクチルオキ
シフェニル)ピラジン−5−イル−カルボン酸塩化物を
20mlの塩化メチレンに溶解した溶液を少ずつ滴下す
る。さらにジメチルアミノピリジン0.2gを5mlの
塩化メチレンに溶解したものを加える。室温にて一昼夜
撹拌した。反応混合物を水中に入れ、液性を中性にした
後、塩化メチレン層のみを抽出した。無水硫酸マグネシ
ウムにて乾燥した後、溶媒を留去し、残渣物をシリカゲ
ルクロマトグラフィ及び再結晶にて精製し、目的物1.
8gを得た。 旋光度[α]20/D=+33.10° ホットステージつき偏光顕微鏡観察による相転移温度
(℃)は次の通りである。Embedded image 2- (4-n-octyloxyphenyl) pyrazine-5
After 1.5 g of -yl-carboxylic acid was heated under reflux with excess thionyl chloride for 4 hours, unreacted thionyl chloride was distilled off to give 2- (4-n-octyloxyphenyl) pyrazin-5-yl. -A carboxylic acid chloride is obtained. Then
Optically active 4-hydroxybenzoic acid 1, synthesized in 2)
1.3 g of 1,1-trifluoro-2-octyl ester
And 0.5 g of triethylamine were dissolved in 10 ml of methylene chloride, and a solution of the previously synthesized 2- (4-n-octyloxyphenyl) pyrazin-5-yl-carboxylic acid chloride in 20 ml of methylene chloride was obtained. Add dropwise little by little. Further, a solution prepared by dissolving 0.2 g of dimethylaminopyridine in 5 ml of methylene chloride is added. Stirred overnight at room temperature. After the reaction mixture was put in water to make the solution neutral, only the methylene chloride layer was extracted. After drying over anhydrous magnesium sulfate, the solvent was distilled off, and the residue was purified by silica gel chromatography and recrystallization.
8 g were obtained. Optical rotation [α] 20 / D = + 33.10 ° The phase transition temperature (° C.) observed by a polarizing microscope equipped with a hot stage is as follows.
【表1】 本目的化合物の赤外線吸収スペクトルを図4に示す。 実施例2 4−(1,1,1−トリフルオロ−2−オクチルオキシ
カルボニル)フェニル 2−(4−n−ノニルオキシフェニル)ピラジン−5−
イル−カルボキシレート[Table 1] FIG. 4 shows the infrared absorption spectrum of the target compound. Example 2 4- (1,1,1-trifluoro-2-octyloxycarbonyl) phenyl 2- (4-n-nonyloxyphenyl) pyrazine-5
Il-carboxylate
【化11】 2−(4−n−ノニルオキシフェニル)ピラジン−5−
イル−カルボン酸1.6gを過剰の塩化チオニルと共に
還流下に4時間加熱した後、未反応の塩化チオニルを留
去して2−(4−n−ノニルオキシフェニル)ピラジン
−5−イル−カルボン酸塩化物を得た。次いで実施例1
の2)で合成した光学活性4−ヒドロキシ安息香酸
1,1,1−トリフルオロ−2−オクチルエステル1.
3gとトリエチルアミン0.5gを10mlの塩化メチ
レン中に溶解し、先に合成した2−(4−n−ノニルオ
キシフェニル)ピラジン−5−イル−カルボン酸塩化物
を20mlの塩化メチレンに溶解した溶液を少ずつ滴下
する。さらにジメチルアミノピリジン0.2gを5ml
の塩化メチレンに溶解したものを加える。室温にて一昼
夜撹拌した。反応混合物を水中に入れ、液性を中性にし
た後、塩化メチレン層のみを抽出した。無水硫酸マグネ
シウムにて乾燥した後、溶媒を留去し、残渣物をシリカ
ゲルカラムクロマトグラフィ及び再結晶にて精製し、目
的物1.6gを得た。 旋光度[α]20/D=+32.41° ホットステージつき偏光顕微鏡観察による相転移温度
(℃)は次の通りである。Embedded image 2- (4-n-nonyloxyphenyl) pyrazine-5
After heating 1.6 g of yl-carboxylic acid together with excess thionyl chloride under reflux for 4 hours, unreacted thionyl chloride is distilled off to give 2- (4-n-nonyloxyphenyl) pyrazin-5-yl-carboxylic acid. An acid chloride was obtained. Next, Example 1
Optically active 4-hydroxybenzoic acid synthesized in 2)
1,1,1-trifluoro-2-octyl ester
3 g and 0.5 g of triethylamine are dissolved in 10 ml of methylene chloride, and the previously synthesized 2- (4-n-nonyloxyphenyl) pyrazin-5-yl-carboxylic acid chloride is dissolved in 20 ml of methylene chloride. Is added dropwise little by little. Furthermore, 5 ml of 0.2 g of dimethylaminopyridine
The solution dissolved in methylene chloride is added. Stirred overnight at room temperature. After the reaction mixture was put in water to make the solution neutral, only the methylene chloride layer was extracted. After drying over anhydrous magnesium sulfate, the solvent was distilled off, and the residue was purified by silica gel column chromatography and recrystallization to obtain 1.6 g of the desired product. Optical rotation [α] 20 / D = + 32.41 ° The phase transition temperature (° C.) observed by a polarizing microscope equipped with a hot stage is as follows.
【表2】 本目的化合物の赤外線吸収スペクトルを図5に示す。 実施例3 4−(1,1,1−トリフルオロ−2−オクチルオキシ
カルボニル)フェニル 2−(4−n−デシルオキシフェニル)ピラジン−5−
イル−カルボキシレート[Table 2] FIG. 5 shows the infrared absorption spectrum of the target compound. Example 3 4- (1,1,1-trifluoro-2-octyloxycarbonyl) phenyl 2- (4-n-decyloxyphenyl) pyrazine-5
Il-carboxylate
【化12】 2−(4−n−デシルオキシフェニル)ピラジン−5−
イル−カルボン酸1.6gを過剰の塩化チオニルと共に
還流下に4時間加熱した後、未反応の塩化チオニルを留
去して2−(4−n−デシルオキシフェニル)ピラジン
−5−イル−カルボン酸塩化物を得た。次いで実施例1
の2)で合成した光学活性4−ヒドロキシ安息香酸
1,1,1−トリフルオロ−2−オクチルエステル1.
3gとトリエチルアミン0.5gを10mlの塩化メチ
レン中に溶解し、先に合成した2−(4−n−デシルオ
キシフェニル)ピラジン−5−イル−カルボン酸塩化物
を20mlの塩化メチレンに溶解した溶液を少ずつ滴下
する。さらにジメチルアミノピリジン0.2gを5ml
の塩化メチレンに溶解したものを加え、室温にて一昼夜
撹拌した。反応混合物を水中に入れ、液性を中性にした
後、塩化メチレン層のみを抽出した。無水硫酸マグネシ
ウムにて乾燥した後、塩化メチレンを留去し、残渣物を
シリカゲルカラムクロマトグラフィ及び再結晶にて精製
し、目的物1.7gを得た。 旋光度[α]20/D=+31.51° ホットステージつき偏光顕微鏡観察による相転移温度
(℃)は次の通りである。Embedded image 2- (4-n-decyloxyphenyl) pyrazine-5
After heating 1.6 g of yl-carboxylic acid together with excess thionyl chloride under reflux for 4 hours, unreacted thionyl chloride was distilled off to give 2- (4-n-decyloxyphenyl) pyrazin-5-yl-carboxylic acid. An acid chloride was obtained. Next, Example 1
Optically active 4-hydroxybenzoic acid synthesized in 2)
1,1,1-trifluoro-2-octyl ester
3 g and 0.5 g of triethylamine were dissolved in 10 ml of methylene chloride, and a solution of the previously synthesized 2- (4-n-decyloxyphenyl) pyrazin-5-yl-carboxylic acid chloride in 20 ml of methylene chloride. Is added dropwise little by little. Furthermore, 5 ml of 0.2 g of dimethylaminopyridine
Was dissolved in methylene chloride, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours. After the reaction mixture was put in water to make the solution neutral, only the methylene chloride layer was extracted. After drying over anhydrous magnesium sulfate, methylene chloride was distilled off, and the residue was purified by silica gel column chromatography and recrystallization to obtain 1.7 g of the desired product. Optical rotation [α] 20 / D = + 31.51 ° The phase transition temperature (° C.) observed by a polarizing microscope equipped with a hot stage is as follows.
【表3】 本目的化合物の赤外線吸収スペクトルを図6に示す。 実施例4 4−(2−オクチルオキシカルボニル)フェニル 2−
(4−n−オクチルオキシフェニル)ピラジン−5−イ
ル−カルボキシレート[Table 3] FIG. 6 shows the infrared absorption spectrum of the target compound. Example 4 4- (2-octyloxycarbonyl) phenyl 2-
(4-n-octyloxyphenyl) pyrazin-5-yl-carboxylate
【化13】 実施例1の光学活性1,1,1−トリフルオロ−2−オ
クタノールの代わりに光学活性2−オクタノールを用い
て、実施例1と全く同様な方法で目的化合物を合成し
た。 旋光度[α]20/D=−20.91° ホットステージつき偏光顕微鏡観察による相転移温度
(℃)は次の通りである。Embedded image Using the optically active 2-octanol in place of the optically active 1,1,1-trifluoro-2-octanol of Example 1, the target compound was synthesized in exactly the same manner as in Example 1. Optical rotation [α] 20 / D = −20.91 ° The phase transition temperature (° C.) observed by a polarizing microscope equipped with a hot stage is as follows.
【表4】 本目的化合物の赤外線吸収スペクトルを図7に示す。 実施例5 ラビング処理したポリイミド配向膜をITO電極基板上
に有するセル厚1.6μmの液晶セルに、実施例1で得
られた液晶化合物4−(1,1,1−トリフルオロ−2
−オクチルオキシカルボニル)フェニル 2−(4−n
−オクチルオキシフェニル)ピラジン−5−イル−カル
ボキシレートをIsotropic相において充填し、
液晶薄膜セルを作成した。作成した液晶セルを2枚の偏
光板を直交させたフォトマルチプライヤー付き偏光顕微
鏡に、−15Vの直流電圧印加時の分子長軸方向と偏光
子が重なる状態に配置した。この液晶セルを0.1〜
1.0℃/1分間の温度勾配にてS*c相まで徐冷し
た。さらに冷却してゆき、95℃〜82℃の温度範囲に
おいて、±15V、10Hzの三角波電圧を印加した場
合を図8に示した。印加電圧がマイナス域での暗状態、
0ボルト域での中間状態、プラス域での明状態と光透過
率が三つの状態に変化していることを観察し、三つの安
定な液晶分子の配向状態があることを確認した。他の実
施例の化合物についても同様のS*(3)相において同
一の効果が確認された。 実施例6 実施例5で作成し、使用した液晶薄膜セルを2枚の偏光
板を直交させたフォトマルチプライヤー付き偏光顕微鏡
に、電圧0Vの状態で暗視野となるように配置する。こ
の液晶セルを0.1〜1.0℃/1分間の温度勾配に
て、SA相まで徐冷する。さらに冷却してゆき、95〜
82℃の温度範囲において、図9(a)に示す±30
V、10Hzの三角波電圧を印加する。85℃での印加
電圧と透過率との関係から図9(b)のようなヒステリ
シスが得られた。0V〜+V3、0V〜−V3までの暗
部の透過率の変化が極めて少ない。これは、暗部のメモ
リー効果が極めて良好であることを示している。また、
しきい値電圧が±15V前後であることより、しきい値
電圧の低いことを示している。[Table 4] FIG. 7 shows the infrared absorption spectrum of the target compound. Example 5 The liquid crystal compound 4- (1,1,1-trifluoro-2) obtained in Example 1 was added to a liquid crystal cell having a cell thickness of 1.6 μm having a rubbed polyimide alignment film on an ITO electrode substrate.
-Octyloxycarbonyl) phenyl 2- (4-n
-Octyloxyphenyl) pyrazin-5-yl-carboxylate in the Isotropic phase,
A liquid crystal thin film cell was created. The prepared liquid crystal cell was placed in a polarizing microscope equipped with a photomultiplier in which two polarizing plates were orthogonal to each other so that the polarizer and the molecular long axis direction when a DC voltage of -15 V was applied overlapped. This liquid crystal cell
The mixture was gradually cooled to a S * c phase with a temperature gradient of 1.0 ° C. for 1 minute. FIG. 8 shows a case where the cooling was further performed and a triangular wave voltage of ± 15 V and 10 Hz was applied in a temperature range of 95 ° C. to 82 ° C. Dark state when the applied voltage is in the negative range,
By observing that the intermediate state in the 0 volt range, the bright state in the plus range, and the light transmittance changed into three states, it was confirmed that there were three stable alignment states of the liquid crystal molecules. The same effect was confirmed for the compounds of the other examples in the same S * (3) phase. Example 6 The liquid crystal thin film cell prepared and used in Example 5 is arranged in a polarizing microscope equipped with a photomultiplier in which two polarizing plates are orthogonal to each other so that a dark field is obtained at a voltage of 0 V. The liquid crystal cell is gradually cooled to the SA phase at a temperature gradient of 0.1 to 1.0 ° C./1 minute. Continue to cool down, 95-
In the temperature range of 82 ° C., ± 30 shown in FIG.
V, 10 Hz triangular wave voltage is applied. The hysteresis as shown in FIG. 9B was obtained from the relationship between the applied voltage at 85 ° C. and the transmittance. 0V to + V 3, is extremely small changes of the brightness of the transmittance up to 0V to-V 3. This indicates that the memory effect in the dark area is extremely good. Also,
The fact that the threshold voltage is around ± 15 V indicates that the threshold voltage is low.
【0011】[0011]
【効果】本発明により、特定の一般式で示される液晶化
合物を用いた三安定状態で駆動する新規な液晶素子を提
供することができた。According to the present invention, a novel liquid crystal device driven in a tristable state using a liquid crystal compound represented by a specific general formula can be provided.
【図1】Aが印加される三角波を、Bが市販ネマチック
液晶の、Cは二状態液晶の、Dは三状態液晶の、それぞ
れの光学応答特性を示す。FIG. 1 shows the optical response characteristics of a triangular wave to which A is applied, B of a commercially available nematic liquid crystal, C of a two-state liquid crystal, and D of a three-state liquid crystal.
【図2】三状態液晶に関する暗部のメモリー効果の良く
ないヒステリシスを示す。FIG. 2 shows the poor hysteresis of the memory effect of the dark part for the three-state liquid crystal.
【図3】三状態液晶に関する暗部のメモリー効果の良い
ヒステリシスを示す。FIG. 3 shows a good hysteresis of a memory effect in a dark part for a three-state liquid crystal.
【図4】実施例1の目的化合物の赤外線吸収スペクトル
を示す。以下の赤外線吸収スペクトル図は、いずれも縦
軸は透過率(%)、横軸は波数(cm−1)を示す。FIG. 4 shows an infrared absorption spectrum of the target compound of Example 1. In each of the following infrared absorption spectrum diagrams, the vertical axis indicates transmittance (%), and the horizontal axis indicates wave number (cm -1 ).
【図5】実施例2の目的化合物の赤外線吸収スペクトル
を示す。FIG. 5 shows an infrared absorption spectrum of the target compound of Example 2.
【図6】実施例3の目的化合物の赤外線吸収スペクトル
を示す。FIG. 6 shows an infrared absorption spectrum of the target compound of Example 3.
【図7】実施例4の目的化合物の赤外線吸収スペクトル
を示す。FIG. 7 shows an infrared absorption spectrum of the target compound of Example 4.
【図8】本発明の三状態液晶化合物が示す暗部のメモリ
ー効果の良いヒステリシスを示したものであり、(a)
は印加した三角波電圧を、(b)は印加した三角波電圧
に対する光透過率の変化を示したものである。FIG. 8 is a graph showing good hysteresis of a memory effect in a dark part exhibited by the three-state liquid crystal compound of the present invention;
The graph shows the change of the light transmittance with respect to the applied triangular wave voltage.
【図9】実施例6における本発明の実施例1の三状態液
晶化合物が示す暗部のメモリー効果の良いヒステリシス
を示したものであり、(a)は印加した三角波電圧を、
(b)は印加した三角波電圧に対する実施例1の化合物
の光透過率変化のヒステリシスを示したものである。FIG. 9 shows a good hysteresis of the memory effect in the dark part of the three-state liquid crystal compound of Example 6 of the present invention in Example 6, wherein (a) shows the applied triangular wave voltage;
(B) shows the hysteresis of the change in light transmittance of the compound of Example 1 with respect to the applied triangular wave voltage.
フロントページの続き (72)発明者 最上谷 浩之 東京都千代田区霞が関3丁目2番5号 昭和シェル石油株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−223563(JP,A) 特開 平2−149568(JP,A) 特開 平2−69440(JP,A) 特開 平3−223390(JP,A) 日本化学会誌;1992年10号、1203− 1212頁 日本化学会誌;1992年10号、1213− 1219頁 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/13 C07D 241/24 C09K 19/34 C09K 19/42 CA(STN) REGISTRY(STN)Continuation of front page (72) Inventor Hiroyuki Mogamiya 3-5-2-5 Kasumigaseki, Chiyoda-ku, Tokyo Showa Shell Sekiyu KK (56) References JP-A-2-223563 (JP, A) JP-A-2-2 149568 (JP, A) JP-A-2-69440 (JP, A) JP-A-3-223390 (JP, A) Journal of the Chemical Society of Japan; 1992, 10, 1203-1212 Journal of the Chemical Society of Japan; 1992, 10, 1213-1219 (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G02F 1/13 C07D 241/24 C09K 19/34 C09K 19/42 CA (STN) REGISTRY (STN)
Claims (2)
基、R3′はCH3、CF3またはC2F5、X′は
O、COO、COまたは単結合、tはハロゲン原子が少
なくとも1つ以上置換していることを示す。*は光学活
性炭素を示す。〕よりなる群から選ばれた液晶化合物を
三安定状態において利用することを特徴とする反強誘電
性液晶素子。[Claim 1] The following general formula: [Wherein R 1 ′ and R 2 ′ are alkyl groups having 4 to 18 carbon atoms, R 3 ′ is CH 3 , CF 3 or C 2 F 5 , X ′ is O, COO, CO or a single bond, and t is Indicates that at least one halogen atom is substituted. * Indicates optically active carbon. ] An anti-ferroelectric liquid crystal device characterized by utilizing a liquid crystal compound selected from the group consisting of:
基、R3′はCH3、CF3またはC2F5、tはハロ
ゲン原子が少なくとも1つ以上置換していることを示
す。*は光学活性炭素を示す。〕よりなる群から選ばれ
た液晶化合物を三安定状態において利用することを特徴
とする反強誘電性液晶素子。2. The following general formula: [Wherein R 1 ′ and R 2 ′ are alkyl groups having 4 to 18 carbon atoms, R 3 ′ is CH 3 , CF 3 or C 2 F 5 , and t is that at least one halogen atom is substituted. Is shown. * Indicates optically active carbon. ] An anti-ferroelectric liquid crystal device characterized by utilizing a liquid crystal compound selected from the group consisting of:
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JP03215934A JP3133405B2 (en) | 1991-08-01 | 1991-08-01 | Liquid crystal compound |
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JPH0597821A JPH0597821A (en) | 1993-04-20 |
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1991
- 1991-08-01 JP JP03215934A patent/JP3133405B2/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
日本化学会誌;1992年10号、1203−1212頁 |
日本化学会誌;1992年10号、1213−1219頁 |
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---|---|
JPH0597821A (en) | 1993-04-20 |
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