JP3360316B2 - 3,4,5−トリフルオロフェニルブタン誘導体 - Google Patents

3,4,5−トリフルオロフェニルブタン誘導体

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JP3360316B2 JP20655192A JP20655192A JP3360316B2 JP 3360316 B2 JP3360316 B2 JP 3360316B2 JP 20655192 A JP20655192 A JP 20655192A JP 20655192 A JP20655192 A JP 20655192A JP 3360316 B2 JP3360316 B2 JP 3360316B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電気光学的表示材料とし
て有用な新規な3,4,5−トリフルオロフェニルブタ
ン誘導体である液晶性化合物に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示素子は、時計、電卓をはじめと
して、最近では、ワープロ、コンピュータ端末ディスプ
レイ等、情報表示素子として用いられ、電子装置と人と
のインターフェースとして重要性を増してきている。
【0003】液晶を用いた表示方式は、次の3つに大別
される。(1)電界効果(FEM)型、(2)動的散乱
(DSM)型、及び(3)熱効果(TEM)型である。
更に、電界効果型にはねじれネマチック(TN)型、超
ねじれネマチック(STN)型、ゲストーホスト(G
H)型、電界制御複屈折(ECB)型、コレステリック
−ネマチック相転移(CN−PT)型、表面安定化強誘
電性液晶(SSFLC)型等がある。この中で、現在主
流となっているのは、TN型及びSTN型である。この
うち、STN型では、駆動方式の改良等により、ある程
度までは容量の増加は可能となったが、近年の大表示容
量要求に対してはもはや限界となった。そこで、表示画
素毎に、しきい特性を有する非線形素子を用いたMIM
(Metal Insuretor Metal)方式、能動素子を用いたT
FT(Thin Film Transistor)方式等のアクティブマト
リックス方式が実用化され、大容量化に向けて急速に発
展しつつある。
【0004】これらの液晶表示方式には、種々の特性が
要求されているが、高速応答性と低電圧駆動は特に重要
な要求特性である。この要求特性を満足させるために
は、粘度が低く、低いしきい値電圧を有する液晶材料が
必要である。また、アクティブマトリックス方式におい
ては、液晶材料に高い比抵抗値が要求される。低いしき
い値電圧を有する液晶材料の代表的なものは、シアノ基
を有する化合物が挙げられるが、シアノ基を有する化合
物では高い比抵抗値を得ることは困難である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】現在、高い比抵抗値を
保ちつつ、しきい値電圧を低下させることが可能な化合
物としては、たとえば、特開平2−233626号公報
に記載されている式(a)
【0006】
【化5】
【0007】で表わされる化合物等を挙げることができ
る。この式(a)の化合物は、現在汎用されているネマ
チック液晶組成物に添加した場合、高い比抵抗値を保ち
つつ、しきい値電圧を低下させることができる。しかし
ながら、同時に粘度を上昇させてしまう欠点を有してい
た。
【0008】また、式(b)
【0009】
【化6】
【0010】で表わされる化合物は高い蒸気圧を有する
ため、液晶セルに注入する際に、液晶組成物の組成を変
化させてしまうといった欠点を有している。
【0011】本発明が解決しようとする課題は、母体液
晶に混合した場合、高い比抵抗値を保ちつつ、しきい値
電圧を低下させるとともに、粘度を低下させる新規化合
物を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、一般式(I)
【0013】
【化7】
【0014】(式中、Rは炭素原子数1〜10の直鎖状
アルキル基を表わすが、炭素原子数2〜5の直鎖状アル
キル基が好ましく、シクロヘキサン環はトランス配置を
表わす。)で表わされる化合物を提供する。
【0015】また、本発明は、上記一般式(I)で表わ
される化合物の製造方法をも提供するものであるが、本
発明に係わる一般式(I)で表わされる化合物は、例え
ば、次の製造方法に従って製造することができる。
【0016】
【化8】
【0017】(上記一般式(I)〜(IX)の各式中に
おいて、Rは炭素原子数1〜10の直鎖状アルキル基を
表わし、シクロヘキサン環はトランス配置を表わす。)
第1段階:一般式(II)の化合物をクロロクロム酸ピ
リジン等を用いて酸化することにより、一般式(II
I)の化合物を製造する。 第2段階:一般式(IV)の化合物をt−ブトキシカリ
ウム等の強塩基で処理した後、一般式(III)の化合
物と反応させることにより、一般式(V)の化合物を製
造する。 第3段階:一般式(V)の化合物をパラジウムカーボン
等の触媒の存在下、水素添加することにより、一般式
(VI)の化合物を製造する。 第4段階:一般式(VI)の化合物を酸の存在下、加水
分解することにより、一般式(VII)の化合物を製造
する。 第5段階:一般式(VIII)の化合物とマグネシウム
から調製したグリニャール試剤と一般式(VII)の化
合物を反応させた後、酸触媒の存在下、脱水することに
より、一般式(IX)の化合物を製造する。 第6段階:一般式(IX)の化合物をパラジウムカーボ
ン等の触媒の存在下、水素添加することにより、一般式
(I)の化合物を製造する。
【0018】斯くして製造された一般式(I)で表わさ
れる化合物の代表的なものの例を第1表に掲げる。
【0019】
【表1】
【0020】本発明の一般式(I)で表わされる化合物
は、例えば、正又は負の誘電率異方性を有する他のネマ
チック液晶化合物との混合物の状態で電界効果型表示セ
ルの材料として使用することができ、一般式(I)の化
合物の優れた特徴は以下の例から明かである。
【0021】第2表は、現在汎用されている母体液晶
(A)90重量%及び第1表中のNo.1の化合物10重量
%から成る混合液晶について測定した20℃における粘
度としきい値電圧を掲示し、比較のために母体液晶
(A)90重量%及び式(a)の化合物10重量%から
成る混合液晶、及び母体液晶自体についても同様に測定
した20℃における粘度としきい値電圧を掲示したもの
である。
【0022】尚、母体液晶(A)は、
【0023】
【化9】
【0024】から成るものである。
【0025】
【表2】
【0026】上記第2表から一般式(I)で表わされる
No.1の化合物は、式(a)の化合物と同様に、しきい値
電圧を低下させている。しかしながら、粘度については
式(a)の化合物は母体液晶(A)の粘度を上昇させて
いるのに対し、本発明のNo.1の化合物は粘度を低下させ
ていることが理解できる。また、本発明のNo.1の化合物
は蒸気圧が低く、液晶セルに注入する際に液晶組成物の
組成が変化することはなかった。
【0027】このように、一般式(I)で表わされる化
合物と混合して使用することのできるネマチック液晶化
合物の好ましい代表例としては、例えば、4−置換安息
香酸4−置換フェニルエステル、4−置換シクロヘキサ
ンカルボン酸4−置換フェニルエステル、4−置換シク
ロヘキサンカルボン酸4′−置換ビフェニリルエステ
ル、4−(4−置換シクロヘキサンカルボニルオキシ)
安息香酸4−置換フェニルエステル、4−(4−置換シ
クロヘキシル)安息香酸4−置換フェニルエステル、4
−(4−置換シクロヘキシル)安息香酸4−置換シクロ
ヘキシルエステル、4,4’−置換ビフェニル、1−
(4−置換フェニル)−4−置換シクロヘキサン、4,
4”−置換ターフェニル、1−(4’−置換ビフェニリ
ル)−4−置換シクロヘキサン、1−(4−置換シクロ
ヘキシル)−4−(4−置換フェニル)シクロヘキサ
ン、2−(4−置換フェニル)−5−置換ピリミジン、
2−(4−置換ビフェニリル)−5−置換ピリミジン、
1−(4−置換シクロヘキシル)−2−(4−置換シク
ロヘキシル)エタン、1−(4−置換シクロヘキシル)
−2−(4−置換フェニル)エタン、1−[4−(4−
置換シクロヘキシル)シクロヘキシル]−2−(4−置
換フェニル)エタン、1−[4−(4−置換フェニル)
シクロヘキシル]−2−(4−置換シクロヘキシル)エ
タン、1−(4−置換フェニル)−2−(4−置換フェ
ニル)エチン、1−[4−(4−置換シクロヘキシ
ル)]−2−(4−置換フェニル)エチンなどを挙げる
ことができる。
【0028】
【実施例】以下に本発明の実施例を示し、本発明を更に
説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施例に限
定されるものではない。
【0029】(実施例1) 1−(トランス−4−プロ
ピルシクロヘキシル)−4−(3,4,5−トリフルオ
ロフェニル)ブタンの合成
【0030】(1) トランス−4−プロピルシクロヘ
キサンカルバルデヒドの合成 クロロクロム酸ピリジン61.0g(284ミリモル)をジクロ
ロメタン380mlに懸濁した。この溶液に、トランス−4
−プロピルシクロヘキシルメタノール30g(192ミリモ
ル)のジクロロメタン40ml溶液を、撹拌下、室温で一度
に加えた。更に、室温で1時間撹拌した後、傾斜により
沈澱物を除いた。この溶液をフロリジルカラムクロマト
グラフィーを用いて精製して、トランス−4−プロピル
シクロヘキサンカルバルデヒド29.3g(190ミリモル)を
得た。
【0031】(2) 1−(トランス−4−プロピルシ
クロヘキシル)−4−(1,3−ジオキソラン−2−イ
ル)−1−ブテンの合成 2−(1,3−ジオキソラン−2−イル)エチルトリフ
ェニルホスホニウムブロミド87.0g(196ミリモル)をト
ルエン180ml及びテトラヒドロフラン180mlに懸濁し、氷
冷下、t−ブトキシカリウム26.0g(232ミリモル)を加
えた。更に、室温で2時間撹拌した後、トランス−4−
プロピルシクロヘキサンカルバルデヒド20g(130ミリモ
ル)のトルエン100ml溶液を、室温で30分かけて滴下
した。更に1時間室温で撹拌した後、水100mlを加えて
有機層を分離した。減圧下、溶媒を溜去して、得られた
残渣にヘキサン200mlを加え、沈澱物を濾別した。減圧
下、溶媒を溜去した後、シリカゲルカラムクロマトグラ
フィー(展開溶媒:トルエン)を用いて精製して、1−
(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)−4−
(1,3−ジオキソラン−2−イル)−1−ブテン25.6
g(108ミリモル)を得た。
【0032】(3) 1−(トランス−4−プロピルシ
クロヘキシル)−4−(1,3−ジオキソラン−2−イ
ル)ブタンの合成 1−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)−4−
(1,3−ジオキソラン−2−イル)−1−ブテン25.6
g(108ミリモル)をトルエン200mlに溶解し、5%パラ
ジウムカーボン2gを加えて、水素加圧(4気圧)下、室
温で6時間撹拌した。触媒を濾別した後に減圧下で溶媒
を溜去し、1−(トランス−4−プロピルシクロヘキシ
ル)−4−(1,3−ジオキソラン−2−イル)ブタン
23.9g(100ミリモル)を得た。
【0033】(4) 4−(トランス−4−プロピルシ
クロヘキシル)ブタナールの合成 1−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)−4−
(1,3−ジオキソラン−2−イル)ブタン23.9g(100
ミリモル)をトルエン150mlに溶解し、ギ酸100mlを加
え、80℃で2時間撹拌した。室温まで放冷した後に水
100mlを加え、有機層を分離した。この有機層を飽和炭
酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水で順次洗浄した。
無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧下で溶媒を溜去
し、4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)ブ
タナール17.9g(91ミリモル)を得た。
【0034】(5) 4−(トランス−4−プロピルシ
クロヘキシル)−1−(3,4,5−トリフルオロフェ
ニル)−1−ブテンの合成 マグネシウム1.8gにテトラヒドロフラン10mlを加え、
3,4,5−トリフルオロ−1−ブロモベンゼン12.8g
(61ミリモル)のテトラヒドロフラン70ml溶液を穏やか
に還流する速度で滴下した。滴下終了後、更に1時間加
熱還流した後、室温まで放冷した。この溶液に、4−
(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)ブタナール
17.9g(91ミリモル)のテトラヒドロフラン70ml溶液
を、室温で30分かけて滴下した。滴下終了後、更に1
時間室温で撹拌し、反応液が弱酸性になるまで10%塩
酸を加えた。反応生成物を酢酸エチル100mlで抽出し、
有機層を飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウム
で乾燥して溶媒を留去した。得られた残渣にトルエン10
0mlと硫酸1mlを加え、1時間加熱還流させた。室温まで
放冷した後、水、飽和食塩水で順次洗浄し、無水硫酸ナ
トリウムで乾燥した。溶媒を留去した後、シリカゲルカ
ラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサン)を用い
て精製して、4−(トランス−4−プロピルシクロヘキ
シル)−1−(3,4,5−トリフルオロフェニル)−
1−ブテン10.8g(35ミリモル)を得た。
【0035】(6) 1−(トランス−4−プロピルシ
クロヘキシル)−4−(3,4,5−トリフルオロフェ
ニル)ブタンの合成 4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)−1−
(3,4,5−トリフルオロフェニル)−1−ブテン1
0.8g(35ミリモル)を酢酸エチル200mlに溶解し、5%
パラジウムカーボン2gを加えて、水素加圧(4気圧)
下、室温で6時間撹拌した。触媒を濾別した後に溶媒を
減圧下で溜去して、シリカゲルカラムクロマトグラフィ
ー(展開溶媒:ヘキサン)を用いて精製して、1−(ト
ランス−4−プロピルシクロヘキシル)−4−(3,
4,5−トリフルオロフェニル)ブタン8.1g(26ミリモ
ル)を得た。
【0036】
【化10】
【0037】融点:18.5℃
【0038】(実施例2) 液晶組成物の調製
【0039】
【化11】
【0040】から成る母体液晶(A)を調製し、20℃
における粘度としきい値電圧を測定したところ、次の通
りであった。 粘度(20℃) 22.2(cP) しきい値電圧(20℃) 1.50(V)
【0041】この母体液晶(A)90重量%及び実施例
1で得られた1−(トランス−4−プロピルシクロヘキ
シル)−4−(3,4,5−トリフルオロフェニル)ブ
タン
【0042】
【化12】
【0043】10重量%からなる混合液晶を調製し、同
様に20℃における粘度としきい値電圧を測定したとこ
ろ、次の通りであった。 粘度(20℃) 21.8(cP) しきい値電圧(20℃) 1.14(V)
【0044】比較のため母体液晶(A)90重量%及び
現在しきい値電圧を低下させる目的で用いられている式
(a)
【0045】
【化13】
【0046】の化合物10重量%からなる混合液晶を調
製し、20℃における粘度としきい値電圧を測定したと
ころ、次の通りであった。 粘度(20℃) 23.5(cP) しきい値電圧(20℃) 1.14(V)
【0047】以上の結果から、実施例1の化合物は、式
(a)の化合物と同様、母体液晶(A)のしきい値電圧
を低下させていることが理解できる。しかしながら、粘
度については、式(a)の化合物が母体液晶の粘度を上
昇せているのに対し、実施例1の化合物は粘度を低下さ
せていることが理解できる。
【0048】
【発明の効果】本発明に係わる一般式(I)で表わされ
る化合物は、現在汎用されている液晶組成物に混合した
際、その粘度を上昇させずに、しきい値電圧を効果的に
低下させることができる。しかも、蒸気圧が充分低いの
で、液晶セルへの注入の際、その組成を変化させること
もない。
【0049】従って、本発明の一般式(I)で表わされ
る化合物は、高速応答性及び低電圧駆動性が要求される
テレビ、ワープロ等の液晶表示素子の構成材料として極
めて有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) CA(STN) CAOLD(STN) REGISTRY(STN)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(I) 【化1】 (式中、Rは炭素原子数の直鎖状アルキル基を表わ
    す。)で表わされる化合物。
  2. 【請求項2】 一般式(VII) 【化2】 (式中、Rは炭素原子数1〜10の直鎖状アルキル基を
    表わし、シクロヘキサン環はトランス配置を表わす。)
    で表わされる化合物と、一般式(VIII) 【化3】 (式中、Rは炭素原子数1〜10の直鎖状アルキル基を
    表わし、Halは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を表
    わし、シクロヘキサン環はトランス配置を表わす。)で
    表わされる化合物から調製した有機金属反応剤を反応さ
    せた後、脱水することにより得られる一般式(IX) 【化4】 (式中、Rは炭素原子数1〜10の直鎖状アルキル基を
    表わし、シクロヘキサン環はトランス配置を表わす。)
    で表わされる化合物を、触媒存在下、水素添加すること
    により得ることを特徴とする一般式(I)記載の化合物
    の製造方法。
  3. 【請求項3】 一般式(I) 【化5】 (式中、Rは炭素原子数1〜10の直鎖状アルキル基を
    表わす。)で表わされる化合物を含有するアクティブマ
    トリックス方式用ネマチック液晶組成物
  4. 【請求項4】 請求項3においてRが炭素原子数3の直
    鎖状アルキル基を表すアクティブマトリックス方式用ネ
    マチック液晶組成物
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