JP3215229B2 - 光学活性化合物及び該化合物を含有する液晶組成物 - Google Patents
光学活性化合物及び該化合物を含有する液晶組成物Info
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Description
に関し、特にキラルスメクチック液晶相を示す化合物に
関する。また、本発明の化合物を光学活性添加剤として
含有する液晶組成物に関する。更に、本発明は電気光学
素子等に利用される液晶組成物に関する。
いため、時計、電卓を始めとして種々のディスプレイと
して使用されてきた。更に、ICの発達に伴い表示サイ
ズも拡大し、従来のブラウン管の代りにコンピューター
の表示装置、液晶テレビ等に利用されてきている。しか
し、従来使用されているネマチック系液晶は応答速度が
10〜50ミリ秒と遅く、また画素数及び表示面積の増
大に連れコントラスト比の低下を招くという欠点を持
つ。この点を補うために薄膜トランジスタ(TFT)を
各画素に設け、いわゆるアクティブマトリックスとした
り、コントラスト比を上げるため上下基板間で液晶分子
のねじれ角を220〜270度(スーパーツイステッド
ネマチック=STN)としたりして、表示用ディスプレ
イとして使用しているのが現状である。この前者の方式
は、TFTを設けるのに非常にコストがかかる上、工程
上の歩留まりも悪く、より一層コストが高くなってい
る。大規模な生産ラインによる低コスト化も検討されて
いるが、本質的に多くの工程を要する以上、低コスト化
にも限度がある。その上、ハイビジョンテレビの出現に
伴い液晶ディスプレイに関しても高密度表示へと要求が
高くなっているが、TFT及びネマチック液晶の性質上
高密度化することは非常に難しいと言われている。一
方、STNでは、コントラスト比は高くなるものの応答
速度は逆に100〜200ミリ秒と低速なため、用途的
に限定されてしまう。
・ラガバールらにより表面安定化強誘電性液晶素子(S
SFLCD)として提案〔N.A.クラーク(N.A.
Clark)ら、アプライド フィジクス レターズ
(Appl.Phys.Lett.)、第36巻、第8
99頁(1980)〕から、その応答性はネマチック液
晶と比較して千倍程度速く、注目を集めた。しかし、そ
の応答速度は高い温度域で測定した結果得られた数値で
あり、室温付近の応答速度は数十マイクロ秒程度と実用
的ではない上に、配向等に未解決の問題があるため、い
まだ実用には至っていない。特に配向に関しては、クラ
ークらが考えた配向状態よりも実際はかなり複雑で、層
内で液晶分子のダイレクターがねじれた状態になり易
く、その状態では高いコントラスト比を得ることができ
ないためである。更には、上下基板に対し層が垂直に立
っている(ブックシェルフ構造)と考えられていたが、
実際には、層が折れ曲がった状態(シェブロン構造)を
とっており、このためジグザク欠陥が発生しコントラス
ト比の低下を招いている。なお、強誘電性液晶の応答速
度は、分子長軸に直向する方向のダイポールモーメント
と、キラリティー、更にそのダイポールの配向状態によ
って発現する自発分極と、回転粘度、及び液晶に印加さ
れる電界強度に依存することが知られている。しかし、
液晶が配置されている機器内のICから出力される実用
可能な電圧には上限があること、低粘性で、かつ自発分
極が高い化合物はいまだ見出せないこと、などの理由に
より現在でも強誘電性液晶の応答速度は満足されるもの
ではない。
メクチックC相(Sc相)を示すアキラルのベース液晶
組成物にキラルド−パントと呼ばれる光学活性化合物を
添加することにより作製されている場合が多く、アキラ
ルベースとしては、粘度的に有利なフェニルピリミジン
系液晶が利用されている。ところが実際には、これに添
加される光学活性化合物の性質により、得られる強誘電
性液晶組成物の粘度、応答速度等の性質は大きく変化す
る。しかも、強誘電性液晶組成物は、良好な配向状態を
得るために、配向の比較的容易なスメクチックA相、で
きればネマチック相を高温側に持つことが要求される。
強誘電性液晶組成物には前述の通り光学活性化合物が添
加されているため、ネマチック相ではら旋構造が誘起さ
れたキラルネマチック相(N* 相)となる。このら旋ピ
ッチが温度依存性を持つと配向が困難になり好ましくな
い。したがって、光学活性化合物には強誘電性液晶とし
て求められる性質のほかに、キラルネマチックのら旋ピ
ッチの温度依存性が低いことも求められている。
マチック液晶にも光学活性化合物がキラルド−パントと
して使用されている。これはリバースドメインと呼ばれ
る逆向きにねじれたドメインの発生を防ぎ、かつ液晶セ
ル内での液晶のねじれ角を安定に保つために必要であ
る。このネマチック相へのキラルド−パントとして求め
られる性質の中でも、最も重要な性質がヘリカルツイス
ティングパワー〔HTP=1/濃度(重量比)×ら旋ピ
ッチ〕である。このHTPが大きければ、ネマチック液
晶に添加する際に少量の添加で済み、本来ネマチック液
晶が持つ性質を損なうことが無いためである。その上、
N* 相におけるら旋ピッチの温度依存性の低減は、ツイ
ステッドネマチック(TN)、更には、スーパーツイス
テッドネマチック(STN)に使用されるネマチック液
晶に添加されるキラルド−パントとしては重要な要素で
ある。この温度依存性が高いと、例えば温度上昇に連れ
ピッチが広がる(正の温度依存正を持つ)キラルド−パ
ントには、逆の傾向を持つキラルド−パントを混合し温
度依存性を相殺することが必要で、キラルド−パントを
複雑に混合しなければならず好ましくない。現在使用さ
れているネマチック液晶用のキラルド−パントは、N*
相のら旋のピッチ及びその温度依存性の低減のため数種
類の光学活性化合物を混合している。しかも、これらの
化合物は液晶性を示さないものも多く、配合時にネマチ
ック−等方相転移点を低下させている。
を同時に要求される強誘電性液晶において、光学活性化
合物自体がキラルスメクチック相を示し、かつ、キラル
ネマチック相におけるら旋ピッチの温度依存性が低い光
学活性化合物を提供することを目的としている。また、
本発明はネマチック液晶に添加するキラルド−パントと
して使用する場合にも、HTP値が大きく、ら旋ピッチ
の温度依存性も低く、かつ液晶温度範囲等に影響を与え
ない非常に有用な新規光学活性化合物を提供することを
目的としている。更に種々の液晶電気光学装置において
使用できる新規な光学活性化合物を提供することを目的
としている。
発明の第1の発明は光学活性化合物に関する発明であっ
て、下記一般式(化1):
基、R2 は炭素数3〜7のアルキル基を示し、m、nは
1又は2であり、共に1であることはない。また、
C*1、C*2は光学活性炭素を示す)で表されることを特
徴とする。そして、本発明の第2の発明は液晶組成物に
関する発明であって、第1の発明の光学活性化合物を少
なくとも1種以上含むことを特徴とする。
2 のアルキル基は、直鎖のものでも、分岐されているも
のでもよいが、直鎖のものが好ましい。前記アルキル基
の具体例としては、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキ
シル、ヘプチル、オクチル、ノニルなどの直鎖アルキル
基及び一般式(化2):
挙げることができる。なお、R1 とR2 とは、同一であ
っても、異なっていてもよく、光学活性炭素を含むもの
でもよい。
−29954号公報に、下記式(化3)のような構造を
持つ化合物が開示されている。
1〜10のアルキル基を表し、A、Bはそれぞれ独立に
下記式(化4):
ぞれ独立に0若しくは1を示し、*は不斉炭素原子を示
す)
述のように種々合成されており、いずれも比較的大きな
自発分極を有し、かつ低粘性であることが知られてい
る。この意味では二つのフッ素置換光学活性炭素をコア
の両側に導入したこの化合物は、最も優れた化合物と考
えられる。また、この特開平4−29954号公報に示
された下記化合物(化5)は、強誘電性液晶相を示すこ
とが述べられている。
一般式(化3)においてk、qは0又は1である。一
方、本発明の化合物はk、qいずれかが2であり本発明
の化合物とは異なり、例示されている化合物中にも本発
明の化合物に相当するものは含まれていない。
な2−フルオロ置換光学活性化合物及び3−フルオロ置
換光学活性化合物が知られている。
80号公報、野平ら、第13回液晶討論会予稿集、IZ
02(1987)等〕
示すが、キラルネマチック相におけるら旋ピッチの温度
依存性が大きい(特開昭62−21963号公報参
照)、自発分極の大きさが不充分(特開平4−8948
3号公報参照)等の欠点を持っており、キラルド−パン
トとして十分な性質を持っているとはいえない。また、
それぞれに記載されているキラルネマチック相における
ら旋ピッチから換算されるHTPは2−フルオロ置換光
学活性化合物で2程度(特開昭62−21963号、同
63−190842号各公報)、3−フルオロ置換光学
活性化合物でも約10程度である。
ミジン系化合物であり、3−フルオロ置換不斉炭素をコ
アの少なくとも一方に有しており、もう一方に2−ある
いは3−フルオロ置換不斉炭素を導入している。本発明
の光学活性化合物は、フッ素置換光活性炭素をコアより
遠ざけてもほとんど自発分極が小さくならないし、3−
フルオロ置換光学活性基を導入し、かつ複数のフルオロ
置換光学活性基を導入することにより、自発分極の低減
が少なく、かつ高速に応答し、しかもキラルネマチック
相におけるら旋ピッチの温度依存性が非常に小さい性質
を有するものである。特に、キラルネマチック相のら旋
の向き、ら旋ピッチ、及びら旋ピッチの温度依存性に関
しては、複数存在する不斉炭素が重要な働きをする。例
えば、本発明における一般式(化1)においてm、nが
共に2の化合物は、ベンゼン環側の不斉炭素を(R)か
ら(S)に変えると、自発分極の向きは負から正に変化
する。また、ピリミジン側の不斉炭素を(R)から
(S)に変えると、キラルネマチック相のら旋の向きは
左巻きから右巻きへ変化する。
炭素の立体配置を変えることより、自発分極の向き、キ
ラルネマチック相のら旋の向きを別々に制御できるとい
う優れた性質を持っている。また、本発明の光学活性化
合物、特に3−フルオロ置換光学活性化合物を含有する
液晶組成物はキラルネマチック相を経由し、アキラルベ
ースのネマチック相の熱安定性、つまり、相転移点を低
下させることがないのである。更に、本発明の化合物
は、実施例にも示されるように著しく大きいHTP値を
示すのであり、市販されているネマチック用キラルド−
パントS−811のHTP(10程度)と比較しても著
しく大きい上に、HTP値の温度依存性も本発明の光学
活性化合物の方が極めて低く、結局、本発明の化合物は
キラルド−パントとしても格別に有用である。また、本
発明の化合物は大変熱安定性の高いN* 相を示す。よっ
て前述のように、アキラルベースの温度範囲に影響を与
えずに、N* 相を経由する液晶組成物を容易に提供する
ことができる。なお、比較例に示すように特開平4−2
9954号公報に示された上述の化合物は、キラルネマ
チック相におけるHTP値が3から6程度と非常に低
く、ネマチック相へのキラルド−パントとしては実用性
が少ない。
合物の一般的合成方法を以下(化9)〜(化12)に示
す。 A)m=2,n=2の化合物
る。
2の化合物の場合 メトキシマロン酸ジメチルと4−ベンジルオキシベンズ
アミジン塩酸塩から4,6−ジヒドロキシ−5−メトキ
シ−2−(4−ベンジルオキシフェニル)ピリミジン
(1)を得た。このジヒドロキシ誘導体をオキシ塩化リ
ンにより、ジクロロ誘導体(2)としたのち、パラジウ
ム炭素を用いて5−メトキシ−2−(4−ヒドロキシフ
ェニル)ピリミジン(3)とした。これを再度ベンジル
化して保護した(4)後、脱メチル化(5)し、光学活
性な3−フルオロアルキルメシレ−トと反応させ、
(6)を得る。再び、パラジウム炭素により脱保護し
(7)、光学活性な3−フルオロアルキルメシレ−トと
反応させ、目的物(8)を得る。
2の化合物の場合 A)で合成した(5)と2−テトラヒドロピラニルオキ
シアルキルトシレ−トから(9)を合成し、脱ベンジル
化(10)したのち、3−フルオロアルキルメシレ−ト
と反応させ(11)、脱保護する(12)。これをヘキ
サフルオルプロペンジエチルアミンによりフッ素化し目
的物(13)を得る。なお、フッ素化の際、立体の反転
を起こすが、光学純度は変化しないことを既に確認して
いる(特開平4−89483号公報参照)。
1の化合物の場合 A)で合成した(7)と2−テトラヒドロピラニルオキ
シアルキルトシレ−トから(14)を合成し、p−トル
エンスルホン酸を用いて脱保護し(15)これをB)と
同様にフッ素化し、目的物(16)を得る。
ルオロアルカノ−ル及び2−テトラヒドロピラニルオキ
シアルカノ−ル及びそのメタンスルホン酸エステル、p
−トルエンスルホン酸エステル誘導体は、特開平4−8
9483号公報に示した方法で合成した。なお、本発明
の化合物には2つの不斉炭素が存在するため、それぞれ
立体異性体が4種類存在する。そして、本発明の式(化
1)で表される化合物中の基R1及びR2 の炭素数は、
2以下であると、SC * 相の温度範囲が狭くなり好まし
くない。他方、R1 の炭素数が9、またR2 の炭素数が
7をそれぞれ超えると、粘度が高くなり、印加電圧に対
する応答が遅くなり好ましくない。
明はこれら実施例に限定されない。実施例、及び上記の
説明に使用したセルは、以下のように組立てたものを用
いた。まず、ガラス基板に透明電極としてインジウム−
スズ酸化物をつけ、ポリビニルアルコ−ルをコ−トし、
ラビングした一対の基板を、ラビング方向が平行になる
ように貼り合せた物を用いた。セルギャップは、約2.
5μmであった。自発分極(Ps)は、±10Vの三角波
印加時の分極反転電流より求めた。また、チルト角は、
±20V矩形波印加時に直光ニコル下での消光位より、
更に応答速度は同条件下で透過光変化速度より求めた。
N* 相におけるら旋ピッチは、CANOのくさび形セル
を用いて測定した。
である。I:等方性液体相、N* :キラルネマチック
相、SA :スメクチックA相、Sc* :キラルスメクチ
ックC相、Cr:結晶相、Tc:Sc* の上限温度、P
s:自発分極
〔4−{3−(R)−フルオロヘキシルオキシ}フェニ
ル〕ピリミジンの合成 第1工程: 4,6−ジヒドロキシ−5−メトキシ−2
−(4−ベンジルオキシフェニル)ピリミジンの合成 4−ベンジルオキシベンズアミジン塩酸塩85g、メト
キシマロン酸ジメチル78.6g、エタノール1700
ml、ナトリウムメチラート(28%メタノール溶液) 1
87gの混合物を80℃に加熱し4時間かくはんした。
反応液を冷却し酢酸1000mlを少しずつ加えた(黄色
結晶析出)。ろ過して結晶を水で洗浄(2回)、洗浄水
が中性になったなら結晶を乾燥(80℃ 高真空で3時
間)して、4,6−ジヒドロキシ−5−メトキシ−2−
(4−ベンジルオキシフェニル)
キシ−2−(4−ベンジルオキシフェニル)ピリミジン
の合成 4,6−ジヒドロキシ−5−メトキシ−2−(4−ベン
ジルオキシフェニル)ピリミジン30.0g、N,N−
ジエチルアニリン35.0gを窒素下で仕込み、オキシ
塩化リン85.0gを加えた。混合溶液を加熱し105
℃で4時間かくはんした。反応液を1%炭酸ナトリウム
水溶液100ml中に注いだ。析出した結晶をろ過、水洗
した後乾燥して、4,6−ジクロロ−5−メトキシ−2
−(4−ベンジルオキシフェニル)ピリミジン21.0
gを得た。収率は53.0%である。
ドロキシフェニル)ピリミジンの合成 4,6−ジクロロ−5−メトキシ−2−(4−ベンジル
オキシフェニル)ピリミジン21g、トリエチルアミン
18.1g、10%パラジウム炭素3.15g、エタノ
ール210ml、水11mlの混合物に水素ガスを吹込み4
0℃で6時間かくはんした。触媒をろ過し水300mlに
注ぎ酢酸エチルで抽出した。無水硫酸ナトリウムで乾燥
して酢酸エチルを留去した。5−メトキシ−2−(4−
ヒドロキシフェニル)ピリミジン8.93gを得た。収
率は90.9%である。
ンジルオキシフェニル)ピリミジンの合成 5−メトキシ−2−(4−ヒドロキシフェニル)ピリミ
ジン9.0g、塩化ベンジル8.45g、DMF 27
0ml、炭酸カリウム12.3gの混合物を80℃で4時
間かくはんした。反応混合物を水で希釈し、酢酸エチル
で抽出した。抽出液は水洗、酢酸エチルを留去して、5
−メトキシ−2−(4−ベンジルオキシフェニル)ピリ
ミジン8.42gを得た。収率は64.2%である。
ベンジルオキシフェニル)ピリミジンの合成 5−メトキシ−2−(4−ベンジルオキシフェニル)ピ
リミジン8.42g、水酸化ナトリウム6.9g、DE
G 84mlの混合物を190〜200℃に加熱し、2時
間反応させた。反応溶液を冷却して水300mlに注ぎ、
1%塩酸水で中和して酢酸エチルで抽出した。酢酸エチ
ルを留去し、5−ヒドロキシ−2−(4−ベンジルオキ
シフェニル)ピリミジン7.3g(26.2mmol)を得
た。収率は91.8%である。mp 183.3℃。スペ
クトル分析は次の通りである。 MS (m/e); 278(M+)、187 NMR (δ,ppm) ; 5.13 (2H,S)、7.07 (2H,d J=8.8Hz)
、7.33〜7.46 (5H,m)、8.28 (2H,d J=8.6Hz) 、8.48
(2H,s)
ヘプチルオキシ〕−2−(4−ベンジルオキシフェニ
ル)ピリミジンの合成 5−ヒドロキシ−2−(4−ベンジルオキシフェニル)
ピリミジン1.12g、メタンスルホン酸3−(R)−
フルオロヘプチル1.30g、炭酸カリウム1.2g、
DMF 50mlの混合物を80℃で4時間かくはんし
た。反応混合物を冷却し水で希釈し酢酸エチルで抽出し
た後、水洗してから溶媒を留去して残渣2.12gを得
た。これをエタノ−ルから再結晶して精製し、5−〔3
−(R)−フルオロヘプチルオキシ〕−2−(4−ベン
ジルオキシフェニル)ピリミジン1.41gを得た。収
率は87.7%である。
ヘプチルオキシ〕−2−(4−ヒドロキシフェニル)ピ
リミジンの合成 5−〔3−(R)−フルオロヘプチルオキシ〕−2−
(4−ベンジルオキシフェニル)ピリミジン1.41
g、10%パラジウム炭素0.22g、メタノール14
ml、テトラヒドロフラン(THF)14mlの混合物を3
0℃に保ち水素ガスを吹込み6時間かくはんした。触媒
をろ過し溶剤を留去して5−〔3−(R)−フルオロヘ
プチルオキシ〕−2−(4−ヒドロキシフェニル)ピリ
ミジン1.11gを得た。[α]D 20=−14.32°
ヘプチルオキシ〕−2−〔4−{3−(R)−フルオロ
ヘキシルオキシ}フェニル〕ピリミジンの合成 5−〔3−(R)−フルオロヘプチルオキシ〕−2−
(4−ヒドロキシフェニル)ピリミジン0.86g、メ
タンスルホン酸(R)−3−フルオロヘキシル0.56
g、炭酸カリウム1.2g、DMF 30mlの混合物を
80℃で4時間かくはんした。反応混合物を冷却して水
50ml中に注ぎ酢酸エチルで抽出した。酢酸エチル抽出
液を水で洗浄し無水硫酸ナトリウムで乾燥した。酢酸エ
チルを留去して残渣2.03gを得た。これをシリカゲ
ルカラムクロマトグラフィ−で精製し、更に高速液体ク
ロマトグラフィーで分離精製し、5−〔3−(R)−フ
ルオロヘプチルオキシ〕−2−〔4−{3−(R)−フ
ルオロヘキシルオキシ}フェニル〕ピリミジン[α]D
20=−23.26°、0.40gを得た。収率は34.
82%である。 MS (m/e); 407(M+) NMR (δ,ppm) ; 0.93 (3H,t,J=7.2Hz)、0.96 (3H,t,J
=7.2Hz) 、1.35〜1.80(10H,m) 、2.06 (2H,m) 、2.11
(2H,m) 、4.13〜4.26 (4H,m) 、4.76 (2H,dm,J=50.3Hz)
、6.98 (2H,d,J=9.0Hz) 、8.29 (2H,d,J=9.0Hz) 、8.4
2(2H,s) 以下実施例2〜12は実施例1に従って合成した。各化
合物の旋光度、及びスペクトルデ−タを示す。各化合物
の相転移点及び液晶としての性質は表1と表2にまとめ
る。
〔4−{3−(R)−フルオロヘキシルオキシ}フェニ
ル〕ピリミジンの合成 メタンスルホン酸3−(R)−フルオロヘプチルの代り
にメタンスルホン酸3−(R)−フルオロオクチルを用
いて実施例1に準じて合成した。[α]D 20=−21.
9° MS (m/e); 420(M+)、 NMR (δ,ppm) ; 0.91 (3H,t, J=7.0Hz) 、0.97(3H,t,
J=7.2Hz) 、1.31〜1.71(12H,m) 、2.05 (2H,m) 、2.11
(2H,m) 、4.14〜4.27 (4H,m) 、4.77 (2H,dm,J=48.5H
z) 、6.98 (2H,d,J=8.9Hz) 、8.29 (2H,d,J=8.9Hz) 、
8.43 (2H,s)
−{3−(R)−フルオロヘキシルオキシ}フェニル〕
ピリミジンの合成 メタンスルホン酸3−(R)−フルオロヘプチルの代り
にメタンスルホン酸3−(R)−フルオロノニルを用い
て実施例1に準じて合成した。[α]D 20=−19.8
5° MS (m/e); 434(M+) NMR (δ,ppm) ; 0.90 (3H,t,J=6.9Hz)、0.97 (3H,t,J
=7.3Hz) 、1.28〜1.80(14H,m) 、2.00〜2.17 (4H,m) 、
4.12〜4.29 (4H,m) 、4.77 (2H,dm,J=48.2Hz) 、6.98
(2H,d,J=8.9Hz) 、8.29 (2H,d,J=8.9Hz) 、8.43 (2H,s)
−{3−(R)−フルオロヘキシルオキシ}フェニル〕
ピリミジンの合成 メタンスルホン酸3−(R)−フルオロヘプチルの代り
にメタンスルホン酸3−(R)−フルオロデシルを用い
て実施例1に準じて合成した。[α]D 20=−19.2
6° MS (m/e); 448(M+) NMR (δ,ppm) ; 0.89 (3H,t,J=6.9Hz) 、0.97 (3H,t,J
=7.3Hz) 、1.25〜1.80 (16H,m)、2.01〜2.18 (4H,m) 、
4.12〜4.29 (4H,m) 、4.76 (2H,dm,J=47.9Hz) 、6.98
(2H,d,J=9.0Hz) 、8.29 (2H,d,J=8.9Hz) 、8.43 (2H,s)
〔4−{3−(R)−フルオロヘキシルオキシ}フェニ
ル〕ピリミジンの合成 メタンスルホン酸3−(R)−フルオロヘプチルの代り
にメタンスルホン酸3−(R)−フルオロドデシルを用
いて実施例1に準じて合成した。[α]D 20=−18.
17° MS (m/e); 476(M+) NMR (δ,ppm) ; 0.88 (3H,t,J=6.9Hz) 、0.97 (3H,t,J
=7.3Hz) 、1.23〜1.79 (20H,m)、2.00〜2.18 (4H,m) 、
4.12〜4.28 (4H,m) 、4.77 (2H,dm,J=47.9Hz) 、6.98
(2H,d,J=9.0Hz) 、8.29 (2H,d,J=8.9Hz) 、8.44 (2H,s)
〔4−{3−(S)−フルオロヘプチルオキシ}フェニ
ル〕ピリミジンの合成 メタンスルホン酸3−(R)−フルオロヘプチル及びメ
タンスルホン酸3−(R)−フルオロヘキシルの代りに
各々メタンスルホン酸3−(S)−フルオロオクチル及
びメタンスルホン酸3−(S)−フルオロヘプチルを用
いて実施例1に準じて合成した。[α]D 20=+21.
6° MS (m/e); 434(M+) NMR (δ,ppm) ; 0.88〜0.96 (6H,m) 、1.29〜1.80 (14
H,m)、2.03〜2.17 (4H,m) 、4.12〜4.29 (4H,m) 、4.77
(2H,dm,J=49.6Hz) 、6.98 (2H,d,J=9.0Hz) 、8.29 (2
H,d,J=8.9Hz) 、8.44 (2H,s)
〔4−{3−(S)−フルオロヘプチルオキシ}フェニ
ル〕ピリミジンの合成 メタンスルホン酸3−(R)−フルオロヘキシルの代り
にメタンスルホン酸3−(R)−フルオロヘプチルを用
いて実施例2に準じて合成した。[α]D 20=−20.
8° MS (m/e); 434(M+) NMR (δ,ppm) ; 0.91 (3H,t, J=6.9Hz)、0.92 (3H,t,
J=7.0Hz)、1.29〜1.80(14H,m) 、2.00〜2.17(4H,m)、4.
11〜4.28 (4H,m) 、4.77 (2H,dm,J=49.8Hz) 、6.98 (2
H,d,J=8.9Hz) 、8.29 (2H,d,J=8.8Hz) 、8.43 (2H,s)
〔4−{3−(R)−フルオロヘキシルオキシ}フェニ
ル〕ピリミジンの合成 メタンスルホン酸3−(S)−フルオロヘプチルの代り
にメタンスルホン酸3−(R)−フルオロヘキシルを用
いて実施例1に準じて合成した。[α]D 20=−24.
01° MS (m/e); 392(M+) NMR (δ,ppm) ; 0.97(3H,t,J=7.2Hz)、0.98(3H,t,J=7.
2Hz)、1.40〜1.80 (8H,m) 、2.06(2H,m)、2.12(2H,m)、
4.14〜4.25 (4H,m) 、4.77 (2H,dm,J=50.0Hz) 、6.98
(2H,d,J=9.0Hz) 、8.29 (2H,d,J=9.0Hz) 、8.43(2H,s)
−{3−(R)−フルオロヘプチルオキシ}フェニル〕
ピリミジンの合成 メタンスルホン酸3−(S)−フルオロオクチルの代り
にメタンスルホン酸3−(R)−フルオロノニルを用い
て実施例6に準じて合成した。[α]D 20=+20.1
° MS (m/e); 448(M+) NMR (δ,ppm) ; 0.90 (3H,t,J=7.0Hz) 、0.93 (3H,t,J
=7.0Hz) 、1.28〜1.78 (16H,m)、2.05(2H,m)、2.12(2H,
m)、4.12〜4.3(4H,m) 、4.76 (2H,dm,J=49.4Hz )、6.98
(2H,d,J=9.0Hz) 、8.28 (2H,d,J=9.0Hz) 、8.43(2H,s)
〔4−{3−(R)−フルオロデシルオキシ}フェニ
ル〕ピリミジンの合成 メタンスルホン酸3−(R)−フルオロヘキシルの代り
にメタンスルホン酸3−(R)−フルオロデシルを用い
て実施例2に準じて合成した。[α]D 20=−17.3
° MS (m/e); 476(M+) NMR (δ,ppm) ; 0.89 (3H,t,J=6.9Hz) 、0.91 (3H,t,J
=7.1Hz) 、1.25〜1.80 (20H,m)、2.02〜2.18 (4H,m) 、
4.12〜4.30 (4H,m) 、4.76 (2H,dm,J=48.8Hz) 、6.98
(2H,d,J=9.0Hz) 、8.29 (2H,d,J=8.9Hz) 、8.44 (2H,s)
〔4−{3−(R)−フルオロヘプチルオキシ}フェニ
ル〕ピリミジンの合成
ドロピラニルオキシヘプチルオキシ〕−2−(4−ベン
ジルオキシフェニル)ピリミジンの合成 500mlの四ッ口フラスコに5−ヒドロキシ−2−(4
−ベンジルオキシフェニル)ピリミジン12.2g(4
3.7mmmol)、(R)−2−テトラヒドロピラニルオキ
シヘプチルトシレ−ト24g(65.5mmol)、炭酸カ
リウム12g、DMF 183mlを仕込み、80℃で5
時間かき混ぜた。冷却後、氷水500ml中に投入し、酢
酸エチルで抽出、水洗、溶媒を減圧留去して粗製物2
8.6gを得た。シリカゲルカラムクロマトグラフィ−
にて精製し、目的物25.3gを得た。[α]D 26=+
18.9°
ドロピラニルオキシヘプチルオキシ〕−2−(4−ヒド
ロキシフェニル)ピリミジンの合成 2リットルの四ッ口フラスコに第1工程で得られた化合
物25.3g(51.2mmol)、THF 506ml、メ
タノ−ル506mlを仕込み、窒素置換後、10%−パラ
ジウム炭素5gを加え、30〜35℃で2時間常圧水添
を行った。終了後、窒素気流中でパラジウム炭素をろ過
し、溶剤を回収して目的物20.18gを得た。[α]
D 26=+19.3°
ドロピラニルオキシヘプチルオキシ〕−2−〔4−{3
−(R)−フルオロヘプチルオキシ}フェニル〕ピリミ
ジンの合成 窒素気流中で反応フラスコに第2工程で得られた化合物
5g、3−(R)−フルオロヘプチルメシレート4.1
g、炭酸カリウム3.58g、DMF 100mlを仕込
み80℃で12時間反応させた。冷却後、水を加え、酢
酸エチルで抽出し、溶剤を回収して粗製物8.1gを得
た。これをシリカゲルカラムクロマトグラフィ−にて精
製し、目的物6.96gを得た。
シヘプチルオキシ〕−2−〔4−{3−(R)−フルオ
ロヘプチルオキシ}フェニル〕ピリミジンの合成 1リットルの四ッ口フラスコに第3工程生成物6.96
g、メタノ−ル750mlを仕込み、p−トルエンスルホ
ン酸の0.4%メタノ−ル溶液354mlを5℃で1時間
かけて滴下した。20℃で更に2時間反応させたのち、
飽和重曹水で中和し、メタノ−ルを留去、酢酸エチルで
抽出、水洗、濃縮して粗製物5.5gを得た。シリカゲ
ルカラムクロマトグラフィ−にて粗製物を精製し、標記
化合物4.9gを得た。[α]D 20=−19.1°
ヘプチルオキシ〕−2−〔4−{3−(R)−フルオロ
ヘプチルオキシ}フェニル〕ピリミジンの合成 300mlの四ッ口フラスコに上記第4工程生成物4.9
g、塩化メチレン125mlを仕込み、30℃でヘキサフ
ルオロプロペンジエチルアミン3.2gと塩化メチレン
32mlの溶液を1時間で滴下した。更に同温度で1時間
かき混ぜ、水中へ反応液を投入し、水洗、濃縮して粗製
物4.9gを得た。この粗製物をエタノ−ルから再結晶
した後、高速液体クロマトグラフィ−にて分取精製し、
標記化合物0.84gを得た。[α]D 20=−7.76
° MS (m/e) ; 420(M+). NMR (δ,ppm) ; 0.90〜 0.94 (6H,m)、1.30〜 1.88 (1
4H,m) 、2.00〜 2.13 (2H,m)、4.12〜 4.23 (4H,m)、4.
77 (1H,dm,J=49.4Hz) 、4.86 (1H,dm,J=48.4Hz)、7.20
(2H,d,J=8.9Hz) 、8.29 (2H,d,J=8.9Hz) 、8.46 (2H,s)
〔4−{2−(R)−フルオロヘプチルオキシ}フェニ
ル〕ピリミジンの合成 第1工程: 5−〔3−(S)−フルオロヘプチルオキ
シ〕−2−〔4−{2−(S)−テトラヒドロピラニル
オキシヘプチルオキシ}フェニル〕ピリミジンの合成 実施例1の第7工程までと同様の方法で合成した5−
〔3−(S)−フルオロヘプチルオキシ〕−2−(4−
ヒドロキシフェニル)ピリミジン3.5gと炭酸カリウ
ム3.17g、DMF 70ml、2−(S)−テトラヒ
ドロピラニルオキシヘプチルトシレート6.4gを、窒
素気流下反応フラスコに仕込み、80℃にて一昼夜反応
させた。冷却後、水を加えトルエンにて抽出し、溶剤を
回収して粗製物7.6gを得た。この粗製物をシリカゲ
ルカラムクロマトグラフィ−にて精製し、目的物6.4
gを得た。
ヘプチルオキシ〕−2−〔4−{2−(S)−ヒドロキ
シヘプチルオキシ}フェニル〕ピリミジンの合成 第1工程で得た化合物6.4g、メタノ−ル485mlを
反応フラスコに仕込み、5℃に冷却した。これに、メタ
ノ−ル201.5ml、p−トルエンスルホン酸(一水和
物)0.805gの溶液を同温度にて1時間要し滴下し
た。滴下後、20℃まで反応温度を上げ、高速液体クロ
マトグラフィ−で未反応物をチェックしながら、反応が
終了するまで、同温度でかき混ぜた。反応終了後、重曹
水で中和し、メタノ−ルを減圧留去し粗製物7.0gを
得、シリカゲルカラムクロマトグラフィ−にて精製し、
目的物2.87gを得た。[α]D 20=+24.8°
ヘプチルオキシ〕−2−〔4−{2−(R)−フルオロ
ヘプチルオキシ}フェニル〕ピリミジンの合成 反応フラスコに、第2工程で得た化合物2.5g、塩化
メチレン85.5mlを仕込み30℃に加温した。これに
ヘキサフルオロプロペンジエチルアミン1.68g,塩
化メチレン10mlの溶液を同温度にて30分かけて滴下
した。滴下後、更に1時間反応を続け、氷水中へ投入し
た。水洗したのち、重曹水で中和し、溶剤を減圧留去し
て粗製物4.0gを得た。これをシリカゲルカラムクロ
マトグラフィ−、及び高速液体クロマトグラフィ−にて
分取精製してから、エタノ−ルから再結晶し、標記化合
物0.81gを得た。[α]D 20=+10.6° MS (m/e) ; 420(M+) NMR (δ、 ppm) ; 0.89 〜0.95 (6H,m) 、1.3 〜1.87
(14H,m)、2.05〜 2.18 (2H,m)、4.07〜 4.30 (4H,m)、
4.76 (1H,dm,J=49.6Hz) 、4.86 (1H,dm,J=50.2Hz)、7.2
0 (2H,d,J=8.9Hz) 、8.29 (2H,d,J=8.9Hz) 、8.46 (2H,
s)
物の相転移点を示す。なお、表1において、C*1、C*2
はそれぞれの絶対配置を、S3 は未同定の高次のスメク
チック相を示す。
物も、キラル成分を含まないスメクチックC液晶組成物
に添加し、強誘電性液晶組成物を得ることができる。配
合組成及び相転移点を示す。以下に光学活性化合物を含
まないスメクチックC液晶組成物[A]の組成及び相転
移点を示す。
3.97 mol%添加したところ、下記のようにネマチッ
ク相が出現し、かつ高速な強誘電性液晶組成物を得るこ
とができた。
s)、チルト角を示す。 測定温度(℃) 51.6 41.6 31.6 応答速度(μsec.) 17.0 26.2 40.4 Ps(nC/cm2 ) 14.3 18.4 23.2 チルト角( °) 18.5 20.0 22.0
I−2582に1〜5%添加し、ネマチック液晶へのキ
ラルド−パントとしての性質を調べた。結果を表2に示
す。多くの化合物はら旋ピッチの温度依存性が低く、光
学活性炭素の立体を制御することにより、ら旋ピッチも
適宜制御できる。すなわち、コア両側に位置する不斉炭
素の位置が同じであれば、絶対配置を等しくすることに
より、大きなHTP値を持つ化合物が得られ、ネマチッ
ク相へのキラルド−パントとして有効である。
チの温度依存性を示す数値として、次のような式(数
1)を用いた。数値が0に近いほど、温度依存性が低い
ことを示す。
ピッチの測定温度域(30℃〜90℃)において、最長
のら旋ピッチ(PMAX )と最短のら旋ピッチ(PMIN )
及び最長のら旋ピッチの温度(TMAX )と最短のら旋ピ
ッチの温度(TMIN )を示す。
番号で示した各化合物を5%添加した際の60℃におけ
るN* 相のら旋の向き、及びら旋ピッチ(但し、* は1
%添加した際のら旋ピッチ) 2) 式(数1)
特性を示した。キラルネマチックのら旋方向、及びら旋
ピッチとその温度依存性は、各化合物をメルク社製ネマ
チック液晶組成物ZLI−2582に1から5%添加し
て測定した。ら旋ピッチの温度依存性は多くのものが
0.4以下と非常に小さい。
5)で表される化合物を合成し、ネマチック液晶(ZL
I−2582)へ5.017wt%添加して、ら旋ピッチ
の温度依存性を調べた。
下記の通りである。
ッチ、HTPの温度依存性を示す。 測定温度(℃) ら旋ピッチ(μm) HTP 30 6.14 3.2 40 4.89 4.1 50 4.09 4.9 60 3.64 5.5
2)に1.005wt%添加した際のキラルネマチックの
ら旋ピッチ、HTP及びその温度依存性を示す。 測定温度(℃) ら旋ピッチ(μm) HTP 30 3.50 28.4 40 3.64 27.4 50 3.73 26.7 60 3.82 26.1
報に示された化合物は30〜60℃の温度変化に対して
倍近くら旋ピッチが変化するのに比べ、実施例6の化合
物は10%弱変化するだけであり、その温度依存性は著
しく改善されている。一方、HTP値を比較すると、実
施例6の化合物は非常に大きなHTP値を持っており、
ネマチック相に添加するキラルド−パントとして非常に
優れた材料であることが分かる。
ルスメクチック相を示し、自発分極が大きく、低粘性で
あり、かつキラルスメクチック相におけるら旋ピッチの
温度依存性が小さいため、強誘電性液晶に用いるキラル
ド−パントとして非常に有用な化合物である。更に、ネ
マチック液晶に添加するキラルド−パントとして、HT
Pが非常に大きくら旋を誘起する際に添加量を非常に少
なくすることができ、アキラルなネマチックベースの性
質を変化させることが無いという、非常に有効な化合物
である。したがって、強誘電性液晶、あるいはネマチッ
ク液晶のキラルド−パントとして極めて有用であり、液
晶を用いる電気光学素子、その他に利用できる。
Claims (2)
- 【請求項1】 下記一般式(化1): 【化1】 (式中、R1 は炭素数3〜9のアルキル基、R2 は炭素
数3〜7のアルキル基を示し、m、nは1又は2であ
り、共に1であることはない。また、C*1、C*2は光学
活性炭素を示す)で表されることを特徴とする光学活性
化合物。 - 【請求項2】 請求項1に記載の一般式(化1)で示さ
れる光学活性化合物を少なくとも1種以上含有すること
を特徴とする液晶組成物。
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