JP3564706B2 - 光学活性な３−置換アルキル基を有する化合物 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、新規な光学活性な液晶性化合物及び液晶材料に係わり、特に応答性、メモリー性等に優れた強誘電性液晶表示用材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子は、その優れた特徴（低電圧作動、低消費電力、薄型表示が可能、明るい場所でも使用でき目が疲れない。）によって、現在広く用いられている。しかしながら、そのうち最も一般的な表示方式であるＴＮ型においては、ＣＲＴ等の他の発光型表示方式と比較すると応答が極めて遅く、かつ印加電場を切った場合の表示の記憶（メモリー効果）が得られないため、高速応答の必要な光シャッター、プリンターヘッド、あるいは更に時分割駆動の必要なテレビなど動画面への応用には多くの制約があり、必ずしも適した表示方式とはいえなかった。
【０００３】
最近になって、強誘電性液晶を用いる表示方式が報告され、これによるとＴＮ型液晶の１００〜１０００倍という高速応答とメモリー効果とが得られるため、次世代液晶表示素子として期待され、現在盛んに研究開発が進められている。
【０００４】
強誘電性液晶の液晶相はチルト系のキラルスメクチック相に属するものであるが、そのうちキラルスメクチックＣ（以下、ＳＣ^＊と省略する）相が最も低粘性であり最も望ましい。ＳＣ^＊相を示す液晶化合物は既に数多く合成され検討されているが、強誘電性液晶素子として用いるための以下の条件、即ち、（イ）室温を含む広い温度範囲でＳＣ^＊相を示すこと、（ロ）良好な配向性を得るためにＳＣ^＊相の高温側に適当な相系列を有し、かつその螺旋ピッチが大きいこと、（ハ）適当なチルト角を有すること、（ニ）粘性が小さいこと、（ホ）充分な自発分極を有すること、（ヘ）高速応答を示すこと、を単独で満足するような化合物は知られていない。そのため、数種あるいはそれ以上の化合物を混合してＳＣ^＊相を示す液晶組成物（以下、ＳＣ^＊液晶組成物と省略する）として用いる必要がある。
【０００５】
ＳＣ^＊液晶組成物の調製方法としては、アキラルな化合物からなりスメクチックＣ（以下、ＳＣと省略する）相を示す母体液晶（以下、ＳＣ母体液晶と省略する）に、光学活性化合物からなるキラルドーパントを添加する方法が、より低粘性の組成物を得ることができ、高速応答が可能となるので、最も一般的である。キラルドーパントとして用いる化合物は単独では必ずしもＳＣ^＊相を示す必要はなく、また液晶相すら示す必要もないが、添加することにより液晶組成物に充分な自発分極を誘起することや、キラルドーパントとして誘起する螺旋のピッチが充分大きいことなどの性質を示すことが必要である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
強誘電性液晶の応答時間（τ）はその粘度に比例し、自発分極に反比例することはよく知られている。従って、応答時間を短くするには液晶組成物の粘度を低くして、自発分極を大きくすればよいことになる。しかしながら、自発分極については、あまり大きくするとメモリー性に悪影響を及ぼし、また組成物の粘度を大きくしてしまうため、実際にはある程度以上には大きくできないのが実状である。従って、キラルドーパントとしては、組成物の粘度を大きくしないようにできるだけ少量の添加で充分な自発分極を誘起するか、あるいはやや多量に添加しても組成物の粘度を大きくしないように、キラルドーパント自体の粘性を小さくする必要がある。
【０００７】
このために、少量の添加でも大きい自発分極を誘起できるような光学活性化合物及び低粘性の光学活性化合物がこれまでにも多数合成されてきた。しかしながら、大きい自発分極を誘起できる化合物ではその粘性が大きすぎ、少量の添加にもかかわらず、組成物の粘度を大きくするものが多く、また低粘性の化合物では自発分極が非常に小さいため、高速応答のためには添加量が非常に多くなり、組成物の温度範囲等に悪影響を及ぼすことが多かった。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、キラルドーパントとして母体液晶に添加することにより、充分な自発分極を誘起して、高速応答が可能となる低粘性の光学活性な化合物を提供し、またそれを用いて上記の性質を示すような強誘電性液晶表示用材料を提供することにある。
【０００９】
【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）
【００１０】
【化２】

【００１１】
（式中、Ｒ^１は置換されていてもよい炭素原子数１〜１８のアルキル基を表わすが、好ましくは炭素原子数２〜１４の直鎖状アルキル基を表わす。Ｘは単結合又は−Ｏ−を表わす。環Ａは１個又は２個のフッ素原子により置換されていてもよい１，４−フェニレン基、トランス−１，４−シクロヘキシレン基、ピリジン−２，５−ジイル基、ピリミジン−２，５−ジイル基又はピラジン−２，５−ジイル基を表わすが、好ましくは１，４−フェニレン基又はピリミジン−２，５−ジイル基を表わし、特に好ましくはピリミジン−２，５−ジイル基を表わす。Ｙは−ＯＨ、−ＯＣＨ_３、−ＯＣＦ_３又はフッ素原子を表わすが、−ＯＨ又はフッ素原子が好ましく、特に粘性を小さくするためにフッ素原子が好ましい。Ｒ^２は炭素原子数１〜１８のアルキル基を表わすが、好ましくは炭素原子数１〜１０の直鎖状アルキル基を表わす。＊はその炭素原子が（Ｓ）又は（Ｒ）配置の光学活性な不斉炭素であることを表わす。）で表わされる光学活性な３−置換アルキル基を有する化合物を提供する。
【００１２】
また、本発明はこの一般式（Ｉ）で表わされる光学活性な化合物を含有する液晶組成物も提供するものである。
【００１３】
本発明の液晶組成物は、上記一般式（Ｉ）の化合物の少なくとも１種を構成成分として含有するものであり、特に強誘電性液晶表示用としては、主成分であるＳＣ相を示す母体液晶（以下、ＳＣ母体液晶と省略する）中に、上記一般式（Ｉ）の化合物の少なくとも１種をキラルドーパントの一部又は全部として添加してなるＳＣ^＊液晶組成物が適している。また、本発明の一般式（Ｉ）の化合物をネマチック液晶に少量添加することにより、ＴＮ型液晶としていわゆるリバースドメインの防止に、あるいはＳＴＮ型液晶としての用途などに利用できる。こうした用途には一般式（Ｉ）において、Ｒ^１及びＲ^２はそれぞれ独立的に炭素原子数１〜７の直鎖状アルキル基であることが好ましい。
【００１４】
本発明に係わる一般式（Ｉ）の化合物は、例えば次の製造方法に従って製造することができる。
即ち、一般式（ＩＩ）
【００１５】
【化３】

【００１６】
（式中、Ｒ^１、Ｘ、環Ａ、Ｒ^２及び＊は一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わす）で表わされる光学活性な１，３−ジチアン誘導体を、ラネーニッケルで還元することにより、３−ヒドロキシアルキル基を有する化合物、即ち一般式（Ｉ）において、Ｙが−ＯＨである一般式（Ｉａ）の化合物を得ることができる。
【００１７】
この一般式（Ｉａ）の化合物を三フッ化ジメチルアミノ硫黄（ＤＡＳＴ）等のフッ素化剤と反応させることにより、一般式（Ｉ）においてＹがフッ素原子である下記一般式（Ｉｂ）の化合物を得ることができる。
【００１８】
また、一般式（Ｉａ）の化合物を塩基存在下に、ヨウ化メチル、ジメチル硫酸等のメチル化剤と反応させることにより、一般式（Ｉ）においてＹが−ＯＣＨ_３である下記一般式（Ｉｃ）の化合物を得ることができる。
【００１９】
また、一般式（Ｉａ）の化合物をジチオ炭酸エステルとした後に、フッ素化剤と反応させることにより、一般式（Ｉ）においてＹが−ＯＣＦ_３である下記一般式（Ｉｄ）の化合物を得ることができる。
【００２０】
【化４】

【００２１】
ここで一般式（ＩＩ）の光学活性な１，３−ジチアン誘導体も、本発明者らが初めて見いだした化合物であり、一般式（ＩＩＩ）
【００２２】
【化５】

【００２３】
（式中、Ｒ^１、Ｘ及び環Ａは一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わす）で表わされるベンズアルデヒド誘導体から、例えば以下のようにして製造することができる。
【００２４】
一般式（ＩＩＩ）のベンズアルデヒド誘導体と１，３−プロパンジチオールを反応させて得られる１，３−ジチアン誘導体（ＩＶ）
【００２５】
【化６】

【００２６】
（式中、Ｒ^１、Ｘ及び環Ａは一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わす）をブチルリチウム等の強塩基と反応させてアニオンとし、これを一般式（Ｖ）
【００２７】
【化７】

【００２８】
（式中、Ｒ^２及び＊は一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わす）で表わされる光学活性エポキシ化合物と反応させることにより、一般式（ＩＩ）の化合物を得ることができる。
【００２９】
ここで原料として用いられる一般式（Ｖ）の光学活性エポキシ化合物は、Ｒ^２が直鎖状の基である一部の化合物は市販されており、市販されていない化合物も、市販の光学活性エピクロロヒドリンから容易に合成することができる。
【００３０】
また他の合成原料として用いた一般式（ＩＩＩ）のベンズアルデヒド誘導体は、液晶化合物の合成原料としてよく用いられているものであり、対応する安息香酸誘導体の酸塩化物の還元、あるいは対応するハライドから導かれるグリニヤール化合物のホルミル化等により、容易に得ることができる。
【００３１】
あるいは一般式（ＩＶ）の１，３−ジチアン誘導体は、特に環Ａが複素環である場合には、２−フェニルジチアン誘導体を原料として環Ａを形成することにより合成することも可能である。
【００３２】
例えば、環Ａが５−置換ピリミジン−２−イル基の場合、２−（４−シアノフェニル）−１，３−ジチアンをアミジン塩酸塩とし、これと一般式（ＶＩ）で表わされるアクロレイン誘導体とを反応させて得ることができる。
【００３３】
【化８】

【００３４】
（式中、Ｒ^１及びＸは一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わす。）
または、環Ａが５−置換ピリジン−２−イル基の場合には、２−（４−アセチルフェニル）−１，３−ジチアンを一般式（ＶＩＩ）で表わされる過塩素酸塩と反応させてピリリウム塩とし、これをアンモニウム塩と反応させて得ることができる。
【００３５】
【化９】

【００３６】
（式中、Ｒ^１及びＸは一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わす。）
また、環Ａが５−置換ピラジン−２−イル基の場合には、２−（４−アセチルフェニル）−１，３−ジチアンのアセチル基を臭素化し、一般式（ＶＩＩＩ）で表わされる臭化物及びアンモニア水と反応させることにより得ることができる。
【００３７】
【化１０】

【００３８】
（式中、Ｒ^１及びＸは一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わす。）
上記のようにして本発明の一般式（Ｉ）の化合物を得ることができるが、これらに属する個々の具体的な化合物は、融点などの相転移温度、赤外吸収スペクトル（ＩＲ）、核磁気共鳴スペクトル（ＮＭＲ）、質量スペクトル（ＭＳ）等の手段により確認することができる。
【００３９】
斯くして得られた一般式（Ｉ）の化合物の代表的なものの例を第１表に掲げる。
【００４０】
【表１】

【００４１】
（表中、Ｃｒは結晶相を、ＳＡはスメクチックＡ相を、Ｉは等方性液体相をそれぞれ表わす。）
【００４２】
本発明の一般式（Ｉ）の化合物の優れた特徴のひとつは、母体液晶に添加することにより充分な自発分極を誘起し、高速応答が可能となる点にある。
例えば、第１表中のＮｏ．１の化合物２０重量％及びＳＣ相を示すフェニルピリミジン系の母体液晶８０重量％からなるＳＣ^＊液晶組成物では、２５℃において６４μ秒という高速応答性を示した。このときの自発分極は−１２．３ｎＣ／ｃｍ^２であった。
【００４３】
更に、一般式（Ｉ）の化合物の優れた特徴としては粘性が小さいことをあげることができる。これは一般式（Ｉ）においてＹがフッ素原子である一般式（Ｉｂ）の化合物の場合に特に顕著である。例えば、第１表中のＮｏ．３の化合物１０重量％及び上記と同じ母体液晶９０重量％からなるＳＣ^＊液晶組成物では、自発分極は−３．６ｎＣ／ｃｍ^２程度であるが、その応答速度は９０μ秒であり、その自発分極の大きさのわりには高速であった。強誘電性液晶の開発初期の化合物であるデシルオキシベンジリデンアミノ桂皮酸（Ｓ）−２−メチルブチル（ＤＯＢＡＭＢＣ）は、同程度の自発分極を示すが、その応答は約４００μ秒以上である。このことからも、一般式（Ｉ）、特に一般式（Ｉｂ）の化合物の粘性は非常に小さいことが理解できる。
【００４４】
第１表から明らかなように、一般式（Ｉ）の化合物は単独ではＳＣ相を示さない場合が多い。しかしながら、液晶組成物に少量添加する程度ではそのＳＣ^＊相の温度範囲をほとんど狭くすることはない。ただし、多量に添加する場合には母体液晶としてＳＣ相の温度範囲の広い液晶組成物を用いる必要がある。
【００４５】
本発明の一般式（Ｉ）の化合物をキラルドーパントとして添加する母体液晶に用いられるＳＣ化合物としては、例えば下記一般式（Ａ）
【００４６】
【化１１】

【００４７】
（式中、Ｒ^ａ及びＲ^ｂは直鎖状又は分岐状のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルカノイルオキシ基又はアルコキシカルボニルオキシ基を表わし、同一であっても異なっていてもよい。）で表わされるフェニルベンゾエート系化合物や一般式（Ｂ）
【００４８】
【化１２】

【００４９】
（式中、Ｒ^ａ及びＲ^ｂは一般式（Ａ）におけると同じ意味を表わす。）で表わされるフェニルピリミジン系化合物を挙げることができる。
また一般式（Ａ）、（Ｂ）を含めて一般式（Ｃ）
【００５０】
【化１３】

【００５１】
（式中、Ｒ^ａ及びＲ^ｂは一般式（Ａ）におけると同じ意味を表わし、環Ｌ及び環Ｍはそれぞれ独立的に、１，４−フェニレン基、１，４−シクロヘキシレン基、ピリジン−２，５−ジイル基、ピリミジン−２，５−ジイル基、ピラジン−２，５−ジイル基、ピリダジン−３，６−ジイル基、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル基あるいはこれらのハロゲン置換体を表わし、互いに同一であっても異なっていてもよく、Ｚ^ａは−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、
−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−Ｃ≡Ｃ−又は単結合を表わす。）で表わされる化合物も同様の目的に使用することができる。
【００５２】
また、ＳＣ相の温度範囲を高温域に拡大する目的には一般式（Ｄ）
【００５３】
【化１４】

【００５４】
（式中、Ｒ^ａ及びＲ^ｂは一般式（Ａ）におけると同じ意味を表わし、環Ｌ、環Ｍ及び環Ｎは前記一般式（Ｃ）における環Ｌ、環Ｍと同じ意味を表わし、互いに同一であっても異なっていてもよく、Ｚ^ａ及びＺ^ｂはそれぞれ一般式（Ｃ）における
Ｚ^ａと同じ意味を表わし、同一であっても異なっていてもよい。）で表わされる３環の化合物を用いることができる。
【００５５】
これらの化合物は混合してＳＣ母体液晶として用いるのが効果的であるが、組成物としてＳＣ相を示せばよいのであって、個々の化合物については必ずしもＳＣ相を示す必要はない。
【００５６】
こうして得られたＳＣ母体液晶に本発明の一般式（Ｉ）の化合物、及び必要とあれば他の光学活性化合物をキラルドーパントとして加えることにより、容易に室温を含む広い温度範囲でＳＣ^＊相を示す液晶組成物を得ることができる。
【００５７】
また、本発明の一般式（Ｉ）の化合物を上記ＳＣ母体液晶に添加して得られたＳＣ^＊液晶組成物は、２枚の透明ガラス電極間に１〜２０μｍ程度の薄膜として封入することにより、表示用セルとして使用できる。良好なコントラストを得るためには均一に配向したモノドメインとする必要がある。良好な配向性を得るため多くの方法が試みられているが、液晶材料としては、高温側からＩ相−Ｎ^＊（キラルネマチック）相−ＳＡ（スメクチックＡ）相−ＳＣ^＊相又はＩ相−ＳＡ相−
ＳＣ^＊相の相系列を示し、Ｎ^＊相及びＳＣ^＊相における螺旋ピッチが大きいことが必要である。螺旋ピッチを大きくするには、一般には互いに捩れの向きが逆のキラル化合物を適量混合する方法が用いられているが、本発明の一般式（Ｉ）の化合物では誘起する螺旋ピッチは比較的大きいので、その調整は容易である。
【００５８】
【実施例】
以下に実施例をあげて、本発明を具体的に説明するが、勿論本発明の主旨、及び適用範囲は、これらの実施例により制限されるものではない。
【００５９】
なお、相転移温度の測定は温度調節ステージを備えた偏光顕微鏡及び示差走査熱量計（ＤＳＣ）を併用して行った。また、化合物の構造はＮＭＲ、ＩＲ、ＭＳ及び元素分析により確認した。ＩＲにおける（ｎｅａｔ）は液膜による測定を、（ＫＢｒ）は錠剤成形による測定を表わす。ＮＭＲにおけるＣＤＣｌ_３は溶媒を表わし、ｓは１重線、ｄは２重線、ｔは３重線、ｑｕｉｎｔｅｔは５重線、ｍは多重線を表わし、また例えば、ｄｔは２重の３重線を表わし、ｂｒｏａｄは幅広い吸収を表わす。ＭＳにおけるＭ^＋は親ピークを表わし、（ ）内の数値はそのピークの相対強度を表わす。温度は「℃」を表わし、組成物中における「％」はすべて『重量％』を表わす。
【００６０】
（参考例１） ２−（４−シアノフェニル）−１，３−ジチアンの合成
【００６１】
【化１５】

【００６２】
４−シアノベンズアルデヒド１０ｇ、プロパンジチオール１０ｇ、ポリリン酸トリメチルシリル−ジクロロメタン溶液６０ｍｌを室温で１０時間攪拌した。飽和炭酸水素ナトリウム水溶液２００ｍｌを加え、反応生成物をエーテル２００ｍｌ、酢酸エチル１００ｍｌで抽出した。抽出液を濃縮した後、ヘキサン／酢酸エチル（９／１）混合溶媒から再結晶させて、２−（４−シアノフェニル）−１，３−ジチアン１４．９ｇ（収率８８％）を得た。
無色針状晶
融点 １１２℃
【００６３】
（参考例２） ２−［４−（５−ヘキシルピリミジン−２−イル）フェニル］−１，３−ジチアンの合成
【００６４】
【化１６】

【００６５】
参考例１で得られた２−（４−シアノフェニル）−１，３−ジチアン１０ｇ、エタノール３．５ｇ、ジクロロメタン４０ｍｌ、エーテル８０ｍｌ混合溶液を塩化水素雰囲気下、室温で５日間攪拌した。反応液を減圧濃縮した後、得られた残渣にメタノール１００ｍｌを加え、アンモニアガス雰囲気下、室温で３日間攪拌した。反応液を減圧濃縮した後、得られた残渣にエーテル１００ｍｌを加えて、析出した白色沈澱を濾別して乾燥し、４−（１，３−ジチアン−２−イル）ベンズアミジン塩酸塩１３．７ｇを得た。この４−（１，３−ジチアン−２−イル）ベンズアミジン塩酸塩２．２５ｇに１−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）−２−ホルミル−１−オクテン２．２５ｇ、メタノール２５ｍｌを加え、更にナトリウム１ｇとメタノール２０ｍｌより調製したナトリウムメトキシド−メタノール溶液を加え、９時間加熱還流した。反応液を減圧濃縮した後、得られた残渣に水を加え、反応生成物を酢酸エチルで抽出した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン／酢酸エチル＝８／１）を用いて分離精製して、２−［４−（５−ヘキシルピリミジン−２−イル）フェニル］−１，３−ジチアン１．５ｇを得た。
無色針状晶
融点 １１０℃
【００６６】
（参考例３） （Ｒ）−２−［４−（５−ヘキシルピリミジン−２−イル）フェニル］−２−（２−ヒドロキシオクチル）−１，３−ジチアンの合成
【００６７】
【化１７】

【００６８】
ジイソプロピルアミン４２５ｍｇのＴＨＦ１６ｍｌ溶液に−７８℃で１．５Ｍブチルリチウム−ヘキサン溶液２．７ｍｌを加えて３０分間攪拌した。これに参考例２で得られた２−［４−（５−ヘキシルピリミジン−２−イル）フェニル］−１，３−ジチアン１．２５ｇ、（Ｒ）−１，２−エポキシオクタン５５０ｍｇのＴＨＦ１６ｍｌ溶液を加え、３０分かけて−５０℃に昇温した。これを２Ｍ塩酸で処理し、酢酸エチルで反応生成物を抽出した後、抽出液を濃縮し、得られた残渣をカラムクロマトグラフィー（Ｋｉｅｓｅｌｇｅｌ６０，ヘキサン／酢酸エチル＝６／１）を用いて精製して、（Ｒ）−２−［４−（５−ヘキシルピリミジン−２−イル）フェニル］−２−（２−ヒドロキシオクチル）−１，３−ジチアン１．２５ｇ（収率７４％，９１％ｅｅ）を得た。
【００６９】
無色粘稠性油状物質
［α］_Ｄ ＋２２．３゜（ｃ＝１．０，ＣＨＣｌ_３，２０℃）
ＩＲ（ｎｅａｔ） ３５００，２９５０，１５９０，１４３０，８００ｃｍ^−１
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３） δ ０．８３（ｔ，Ｊ＝７．０Ｈｚ，３Ｈ），０．８９（ｔ，Ｊ＝７．１Ｈｚ，３Ｈ），１．１７〜１．４５（ｍ，１６Ｈ），１．６７（ｑｕｉｎｔｅｔ，Ｊ＝７．８Ｈｚ，２Ｈ），１．９０〜２．０２（ｍ，２Ｈ），２．１６（ｄｄ，Ｊ＝１５．０ａｎｄ１．６Ｈｚ，１Ｈ），２．２５（ｓ，１Ｈ），２．２８（ｄｄ，Ｊ＝１５．０ａｎｄ８．８Ｈｚ，１Ｈ），２．６４（ｔ，Ｊ＝７．８Ｈｚ，２Ｈ），２．７３〜２．８２（ｍ，４Ｈ），３．５９〜３．６５（ｍ，１Ｈ），８．０５（ｄ，Ｊ＝８．７Ｈｚ，２Ｈ），８．４２（ｄ，Ｊ＝８．７Ｈｚ，２Ｈ），８．６３（ｓ，２Ｈ）
ＭＳ ｍ／ｚ ４８６（Ｍ^＋，１６），３５７（３０），２６７（１００），２６５（３８），５５（２５），４３（２８）
高分解能ＭＳ Ｃ_２８Ｈ_４２Ｎ_２ＯＳ_２としてＭ^＋
計算値 ｍ／ｚ ４８６．２７３６
実測値 ｍ／ｚ ４８６．２７６０
【００７０】
（参考例４） ２−［４−（５−オクチルピリミジン−２−イル）フェニル］−１，３−ジチアンの合成
参考例２と同様にして、４−（１，３−ジチアン−２−イル２，６−ジチオシクロヘキシル）ベンズアミジン塩酸塩３ｇと１−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）−２−オクチル−２−プロペナール３ｇを反応させ、２−［４−（５−オクチルピリミジン−２−イル）フェニル］−１，３−ジチアン２．１ｇ（収率５０％）を得た。
無色板状晶
融点 ９９℃
【００７１】
（参考例５） （Ｒ）−２−（２−ヒドロキシデシル）−２−［４−（５−オクチルピリミジン−２−イル）フェニル］−１，３−ジチアンの合成
参考例３と同様にして、２−［４−（５−オクチルピリミジン−２−イル）フェニル］−１，３−ジチアン６５０ｍｇと（Ｒ）−１，２−エポキシデカン２５０ｍｇより、（Ｒ）−２−（２−ヒドロキシデシル）−２−［４−（５−オクチルピリミジン−２−イル）フェニル］−１，３−ジチアン７９０ｍｇ（収率８６％，８６％ｅｅ）を得た。
無色粘稠性油状物質
［α］_Ｄ ＋２２．４゜（ｃ＝１．０，ＣＨＣｌ_３，２０℃）
【００７２】
（参考例６） ２−［４−（５−オクチルオキシピリミジン−２−イル）フェニル］−１，３−ジチアンの合成
参考例２と同様にして、４−（１，３−ジチアン−２−イル）ベンズアミジン塩酸塩と３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）−２−オクチルオキシ−２−プロペナールを反応させ、２−［４−（５−オクチルオキシピリミジン−２−イル）フェニル］−１，３−ジチアンを得た。
無色針状晶
融点 １０７．５℃
【００７３】
（参考例７） （Ｒ）−２−（２−ヒドロキシオクチル）−２−［４−（５−オクチルオキシピリミジン−２−イル）フェニル］−１，３−ジチアンの合成
参考例３と同様にして、２−［４−（５−オクチルオキシピリミジン−２−イル）フェニル］−１，３−ジチアン１．１ｇと（Ｒ）−１，２−エポキシオクタン４１０ｍｇより、（Ｒ）−２−（２−ヒドロキシオクチル）−２−［４−（５−オクチルオキシピリミジン−２−イル）フェニル］−１，３−ジチアン１．２ｇ（収率８３％，８９％ｅｅ）を得た。
無色粘稠性油状物質
［α］_Ｄ ＋２１．２゜（ｃ＝１．０，ＣＨＣｌ_３，２０℃）
【００７４】
（実施例１） （Ｒ）−５−ヘキシル−２−［４−（３−ヒドロキシノニル）フェニル］ピリミジンの合成
【００７５】
【化１８】

【００７６】
参考例３で得られた（Ｒ）−２−［４−（５−ヘキシル−２−ピリミジン−２−イル）フェニル］−２−（２−ヒドロキシオクチル）−１，３−ジチアン７０５ｍｇのアセトン１５ｍｌ溶液に、ラネーニッケル（Ｗ−４）エタノール懸濁液２０ｍｌを加え、３０分間加熱還流した。反応液をセライト濾過した後、濾液を濃縮し、得られた残渣をカラムクロマトグラフィー（ワコーゲルＣ−２００，ヘキサン／酢酸エチル＝６／１）を用いて精製して、（Ｒ）−５−ヘキシル−２−［４−（３−ヒドロキシノニル）フェニル］ピリミジン４３８ｍｇ（収率７９％）を得た。これを更にヘキサンから再結晶させて、（Ｒ）−５−ヘキシル−２−［４−（３−ヒドロキシノニル）フェニル］ピリミジン２８８ｍｇ（収率５２％，９９％ｅｅ）を得た。
【００７７】
無色針状晶
融点 ５６℃
［α］_Ｄ −１０．０゜（ｃ＝１．１，ＣＨＣｌ_３，２０℃）
ＩＲ（ＫＢｒ） ３４２０，２９５０，２８８０，１５９５，１５５０，１４７０，１４３０，８００ｃｍ^−１
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３） δ ０．８７（ｔ，Ｊ＝６．９Ｈｚ，３Ｈ），０．８９（ｔ，Ｊ＝７．０Ｈｚ，３Ｈ），１．２３〜１．５８（ｍ，１７Ｈ），１．５８〜１．６８（ｍ，２Ｈ），１．７０〜１．８７（ｍ，２Ｈ），２．６１（ｔ，Ｊ＝７．８Ｈｚ，２Ｈ），２．７４（ｄｄｄ，Ｊ＝１３．７，９．４ａｎｄ６．９Ｈｚ，１Ｈ），２．８６（ｄｄｄ，Ｊ＝１３．７，９．５ａｎｄ５．８Ｈｚ，１Ｈ），３．５８〜３．６８（ｍ，１Ｈ），７．３２（ｄ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，２Ｈ），８．３２（ｄ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，２Ｈ），８．６０（ｓ，２Ｈ）
ＭＳ ｍ／ｚ ３８２（Ｍ^＋，１８），３６４（５４），２７９（６５），２６７（４４），２６６（３４），２５４（１００），２５３（３９），２４１（４７），１８２（２６），５５（３０），４３（４１）
元素分析：Ｃ_２５Ｈ_３８Ｎ_２Ｏとして
計算値：Ｃ，７８．４９％；Ｈ，１０．０１％；Ｎ，７．３２％
実測値：Ｃ，７８．４２％；Ｈ， ９．９４％；Ｎ，７．２８％
【００７８】
（実施例２） （Ｓ）−２−［４−（３−フルオロノニル）フェニル］−５−ヘキシルピリミジンの合成
【００７９】
【化１９】

【００８０】
実施例１で得られた（Ｒ）−５−ヘキシル−２−［４−（３−ヒドロキシノニル）フェニル］ピリミジン２５０ｍｇのジクロロメタン１２ｍｌ溶液に−７８℃で三フッ化ジメチルアミノ硫黄（ＤＡＳＴ）０．２ｍｌを加え、１時間かけて−４０℃まで昇温した。反応液に飽和食塩水を加えて反応生成物をエーテルで抽出し、抽出液を濃縮した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン／酢酸エチル＝９／１）を用いて分離精製し、更に分取用高速液体クロマトグラフィー（東ソー，Ｓｉｌｉｃａ−６０，ヘキサン／酢酸エチル＝６０／１）を用いて分離精製して、（Ｓ）−２−［４−（３−フルオロノニル）フェニル］−５−ヘキシルピリミジン２０１ｍｇ（収率８０％）を得た。
【００８１】
無色針状晶
相転移温度 ３０℃（Ｃｒ→Ｉ）、２３℃（ＳＡ−Ｉ）
［α］_Ｄ ＋１４．０゜（ｃ＝１．０，ＣＨＣｌ_３，２０℃）
ＩＲ（ＫＢｒ） ２９４０，２８７０，１５９５，１５５０，１４７０，１４３０，７９５ｃｍ^−１
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３） δ ０．８８（ｔ，Ｊ＝７．０Ｈｚ，３Ｈ），０．８９（ｔ，Ｊ＝７．０Ｈｚ，３Ｈ），１．２３〜１．７５（ｍ，１８Ｈ），１．７５〜２．０７（ｍ，２Ｈ），２．６１（ｔ，Ｊ＝７．８Ｈｚ．２Ｈ），２．７５（ｄｄｄ，Ｊ＝１３．９，９．４ａｎｄ７．１Ｈｚ，１Ｈ），２．８８（ｄｄｄ，１３．９，９．８ａｎｄ５．２Ｈｚ，１Ｈ），４．４９（ｄｍ，Ｊ＝４９．３Ｈｚ，１Ｈ），７．５２（ｄ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，２Ｈ），８．３３（ｄ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，２Ｈ），８．６１（ｓ，２Ｈ）
^１９Ｆ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３） δ −１８２（ｍ）
ＭＳ ｍ／ｚ ３８４（Ｍ^＋，４６），２６７（５８），２５５（８８），２５３（１００），１８２（３３），４３（３４），４１（３１）
元素分析：Ｃ_２５Ｈ_３７Ｎ_２Ｆとして
計算値：Ｃ，７８．０８％；Ｈ，９．７０％；Ｎ，７．２８％
実測値：Ｃ，７７．９１％；Ｈ，９．６７％；Ｎ，７．３０％
【００８２】
（実施例３） （Ｒ）−２−［４−（３−ヒドロキシウンデシル）フェニル］−５−オクチルピリミジンの合成
【００８３】
【化２０】

【００８４】
実施例１と同様にして、参考例５で得られた（Ｒ）−２−（２−ヒドロキシデシル）−２−［４−（５−オクチルピリミジン−２−イル）フェニル］−１，３−ジチアン７５０ｍｇより、（Ｒ）−２−［４−（３−ヒドロキシウンデシル）フェニル］−５−オクチルピリミジン４７０ｍｇ（収率７８％，８６％ｅｅ）を得た。これを更にヘキサン／エーテル（２０／１）混合溶媒から再結晶させて精製して、（Ｒ）−２−［４−（３−ヒドロキシウンデシル）フェニル］−５−オクチルピリミジン２９０ｍｇ（収率４８％，９７％ｅｅ）を得た。
【００８５】
無色針状晶
融点 ６８℃
［α］_Ｄ −７．３゜（ｃ＝１．０，ＣＨＣｌ_３，２０℃）
ＩＲ（ＫＢｒ） ３２７０，２９５０，２８７０，１６００，１４７０，１４３０，８００，６４０ｃｍ^−１
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３） δ ０．８７（ｔ，Ｊ＝７．３Ｈｚ，３Ｈ），０．８８（ｔ，Ｊ＝７．１Ｈｚ，３Ｈ），１．２０〜１．１５（ｍ，２５Ｈ），１．６２〜１．７１（ｍ，２Ｈ），１．７３〜１．９０（ｍ，２Ｈ），２．６１（ｔ，Ｊ＝７．８Ｈｚ，２Ｈ），２．７４（ｄｄｄ，Ｊ＝１３．８，９．４ａｎｄ６．９Ｈｚ，１Ｈ），２．８６（ｄｄｄ，Ｊ＝１３．８，９．６ａｎｄ６．０Ｈｚ，１Ｈ），３．６１〜３．６９（ｍ，１Ｈ），７．３２（ｄ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，２Ｈ），８．３２（ｄ，Ｊ＝８．３Ｈｚ，２Ｈ），８．６０（ｓ，２Ｈ）
ＭＳ ｍ／ｚ ４３８（Ｍ^＋，２１），４２０（５０），３０７（４５），２９６（２），２６５（４９），２８３（２３），２８２（１００），２８１（３３），２６９（４９），１８２（３１），５７（２６），５５（３８），４３（７１），４１（５９）
元素分析：Ｃ_２９Ｈ_４６Ｎ_２Ｏとして
計算値：Ｃ，７９．４０％；Ｈ，１０．５７％；Ｎ，６．３９％
実測値：Ｃ，７９．３９％；Ｈ，１０．６２％；Ｎ，６．３４％
【００８６】
（実施例４） （Ｓ）−２−［４−（３−フルオロウンデシル）フェニル］−５−オクチルピリミジンの合成
【００８７】
【化２１】

【００８８】
実施例２と同様にして、実施例２で得られた（Ｒ）−２−［４−（３−ヒドロキシウンデシル）フェニル］−５−オクチルピリミジン２７０ｍｇとＤＡＳＴ０．３ｍｌを反応させ、カラムクロマトグラフィー（ワコーゲルＣ−２００，ヘキサン／酢酸エチル＝２０／１）を用いて分離精製して、（Ｓ）−２−［４−（３−フルオロノニル）フェニル］−５−オクチルオキシピリミジン２１４ｍｇ（収率７９％）を得た。これを更にヘキサンから再結晶させて精製した（１７７ｍｇ）。
【００８９】
無色針状晶
相転移温度 ３７℃（Ｃｒ→ＳＡ）、４７℃（ＳＡ−Ｉ）
［α］_Ｄ ＋９．８゜（ｃ＝１．０，ＣＨＣｌ_３，２０℃）
ＩＲ（ＫＢｒ） ２９５０，２８７０，１６００，１４７０，１４３０，８００ｃｍ^−１
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３） δ ０．８７（ｔ，Ｊ＝７．０Ｈｚ，３Ｈ），０．８８（ｔ，Ｊ＝７．０Ｈｚ，３Ｈ），１．２０〜１．７５（ｍ，２６Ｈ），１．７８〜２．１８（ｍ，２Ｈ）２．６１（ｔ，Ｊ＝７．８Ｈｚ，２Ｈ），２．７５（ｄｄｄ，Ｊ＝１３．９，９．３，ａｎｄ７．１Ｈｚ，１Ｈ），２．８（ｄｄｄ，Ｊ−１３．９，９．７，ａｎｄ５．２Ｈｚ，１Ｈ），４．４９（ｄｍ，Ｊ＝４９．３Ｈｚ，１Ｈ），７．３１（ｄ，Ｊ＝８．３Ｈｚ，，２Ｈ），８．３３（ｄ，Ｊ＝８．３Ｈｚ，２Ｈ），８．６０（ｓ，２Ｈ）
ＭＳ ｍ／ｚ ４４２（Ｍ^＋＋２，２９），４４１（Ｍ^＋＋１，８７），２９６（２２），２９５（８２），２８３（２１），２８２（１００），２８１（６３），１８２（４０），４３（６４），４１（４５）
元素分析：Ｃ_２９Ｈ_４５Ｎ_２Ｆとして
計算値：Ｃ，７９．０４％；Ｈ，１０．２９％；Ｎ，６．３６％
実測値：Ｃ，７９．１６％；Ｈ，１０．４１％；Ｎ，６．４０％
【００９０】
（実施例５） （Ｒ）−２−［４−（３−ヒドロキシノニル）フェニル］−５−オクチルオキシピリミジンの合成
【００９１】
【化２２】

【００９２】
実施例１と同様にして、参考例７で得られた（Ｒ）−２−（２−ヒドロキシオクチル）−２−［４−（５−オクチルオキシピリミジン−２−イル）フェニル］−１，３−ジチアン１ｇより（Ｒ）−２−［４−（３−ヒドロキシノニル）フェニル］−５−オクチルオキシピリミジン６８６ｍｇ（収率８５％，８９％ｅｅ）を得た。これを更にヘキサン／エーテル（４０／１）混合溶媒から再結晶させて精製して、（Ｒ）−２−［４−（３−ヒドロキシノニル）フェニル］−５−オクチルオキシピリミジン５３７ｍｇ（収率６７％，９７％ｅｅ）を得た。
【００９３】
無色針状晶
相転移温度 ５６℃（Ｃｒ→ＳＡ）、６５℃（ＳＡ−Ｉ）
［α］_Ｄ −６．９゜（ｃ＝１．０，ＣＨＣｌ_３，２０℃）
ＩＲ（ＫＢｒ） ３４００，２９４０，２８７０，１４７５，１４３５，１３００１２７０，７９０ｃｍ^−１
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３） δ ０．８８（ｔ，Ｊ＝６．９Ｈｚ，３Ｈ），０．８９（ｔ，Ｊ＝６．８Ｈｚ，３Ｈ），１．２２〜１．６０（ｍ，２１Ｈ），１．７０〜１．８８（ｍ，４），２．７３（ｄｄｄ，Ｊ＝１３．９，８．８ａｎｄ６．９Ｈｚ，１Ｈ），２．８５（ｄｄｄ，Ｊ＝１３．９，９．５ａｎｄ５．８Ｈｚ，１Ｈ），３．６０〜３．６８（ｍ，１Ｈ），４．０９（ｔ，Ｊ＝６．５Ｈｚ，２Ｈ），７．３０（ｄ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，２Ｈ），８．２５（ｄ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，２Ｈ），８．４４（ｓ，２Ｈ）
ＭＳ ｍ／ｚ ４２６（Ｍ^＋，４２），４０８（４８），２９８（４８），２８５（３１），２１１（３０），１９９（２２），１９８（２７），１８６（２２），１８５（４６），５７（３７），５５（５０），４３（１００），４１（６３）
元素分析：Ｃ_２７Ｈ_４２Ｎ_２Ｏ_２として
計算値：Ｃ，７６．０１％；Ｈ，９．９２％；Ｎ，６．５７％
実測値：Ｃ，７６．１３％；Ｈ，９．９４％；Ｎ，６．５１％
【００９４】
（実施例６） （Ｓ）−２−［４−（３−フルオロノニル）フェニル］−５−オクチルピリミジンの合成
【００９５】
【化２３】

【００９６】
実施例２と同様にして、（Ｒ）−２−［４−（３−ヒドロキシノニル）フェニル］−５−オクチルオキシピリミジン４２５ｍｇとＤＡＳＴ０．２ｍｌを反応させ、カラムクロマトグラフィー（ワコーゲルＣ−２００，ヘキサン／酢酸エチル＝２０／１）で分離精製し、（Ｓ）−２−［４−（３−フルオロノニル）フェニル］−５−オクチルピリミジン３８２ｍｇ（収率９０％）を得た。更にヘキサンから再結晶させて精製した（３０５ｍｇ，収率７１％）。
【００９７】
無色柱状晶
相転移温度 ３５℃（Ｃｒ→ＳＡ）、８２℃（ＳＡ−Ｉ）
［α］_Ｄ ＋１１．３゜（ｃ＝１．０，ＣＨＣｌ_３，２０℃）
ＩＲ（ＫＢｒ） ２９５０，２８７０，１４４０，１２９０，７９０ｃｍ^−１
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３） δ ０．８８（ｔ，Ｊ＝７．０Ｈｚ，３Ｈ），０．８９（ｔ，Ｊ＝６．８Ｈｚ，３Ｈ），１．２０〜１．７５（ｍ，２０Ｈ），１．７５〜２．０５（ｍ，４Ｈ），２．７４（ｄｄｄ，Ｊ＝１３．８，９．３ａｎｄ７．１Ｈｚ，１Ｈ），２．８７（ｄｄｄ，１３．８，９．８ａｎｄ５．２Ｈｚ，１Ｈ），４．０９（ｔ，Ｊ＝６．５Ｈｚ，２Ｈ），４．４９（ｄｍ，Ｊ＝４９．２Ｈｚ，１Ｈ），７．３１（ｄ，Ｊ＝８．３Ｈｚ，２Ｈ），８．２６（ｄ，Ｊ＝８．３Ｈｚ，２Ｈ），８．４４（ｓ，２Ｈ）
^１９Ｆ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３） δ −１８２（ｍ）
ＭＳ ｍ／ｚ ４２９（Ｍ^＋＋１，３２），４２８（Ｍ^＋，１００），１８６（３４），１８５（６６），５７（３２），４３（６１），４１（４０）
元素分析：Ｃ_２７Ｈ_４１Ｎ_２ＯＦとして
計算値：Ｃ，７５．６６％；Ｈ，９．６４％；Ｎ，６．５４％
実測値：Ｃ，７５．７５％；Ｈ，９．６２％；Ｎ，６．４９％
【００９８】
（実施例７） ＳＣ^＊液晶組成物の調製
以下の組成からなるＳＣ相を示す母体液晶（Ｈ−１）を調製した。
【００９９】
【化２４】

【０１００】
この母体液晶の相転移温度は以下の通りであった。
１２．５℃（Ｃｒ→ＳＣ）、５５．５℃（ＳＣ−ＳＡ）、６４．５℃（ＳＡ−Ｎ）、７０℃（Ｎ−Ｉ）
また、以下の組成からなる母体液晶（Ｈ−２）を調製した。
【０１０１】
【化２５】

【０１０２】
この母体液晶の相転移温度は以下の通りであった。
１３℃（Ｃｒ→ＳＣ）、６３．５℃（ＳＣ−ＳＡ）、７３．５℃（ＳＡ−Ｎ）、８３．５℃（Ｎ−Ｉ）
これらの母体液晶７５〜９５％及び第１表の一般式（Ｉ）の化合物を５〜２５％からなるＳＣ^＊液晶組成物（Ｍ−１）〜（Ｍ−１１）を調製した。その組成及び相転移温度を下記第２表に示した。なお、融点は明瞭でないものが多いため省略した。
【０１０３】
【表２】

（上記中、相転移温度は数字の左側の相と右側の相との間の転移温度を表わし、例えば、ＳＣ^＊４９．５ ＳＡはキラルスメクチックＣ相とスメクチックＡ相との間の相転移温度が４９．５℃であることを表わす。）
【０１０４】
（実施例８） 液晶表示素子の作製
実施例７で得られたＳＣ^＊液晶組成物（Ｍ−１）を等方性液体（Ｉ）相まで加熱し、これを厚さ２μｍの２枚の透明電極板（ポリイミドコーティング−ラビングによる配向処理を施してある）からなるガラスセルに充填して、表示用素子を作製した。これを室温まで徐冷したところ均一に配向したＳＣ^＊相のセルを得た。 このセルに電界強度１０Ｖ_ｐ−ｐ／μｍ、５０Ｈｚの矩形波を印加して、その電気光学的応答速度を測定したところ、２５℃で１２７μ秒という高速応答が確認できた。またこのときの自発分極の極性は−で、その大きさは２．２ｎＣ／ｃｍ^２であった。この組成物のＮ^＊相の螺旋ピッチは３０μｍ以上と非常に大きく、配向性が良く、コントラストは非常に良好であった。
【０１０５】
同様にして、ＳＣ^＊液晶組成物（Ｍ−２）〜（Ｍ−１１）を用いて表示用素子を作製し、その電気光学的応答速度を測定した。その結果を併せて第３表に示す
【０１０６】
【表３】

【０１０７】
【発明の効果】
本発明の一般式（Ｉ）で表わされる光学活性な３−置換アルキル基を有する化合物は、ＳＣ母体液晶にキラルドーパントとして添加することにより充分な自発分極を誘起し、またその粘性が小さいので、広い温度範囲で高速応答が可能な液晶組成物を提供することができる。
【０１０８】
また本発明の一般式（Ｉ）の化合物は、工業的にも容易に製造でき、無色で水、光等に対する化学的安定性に優れており実用的である。
更に、本発明におけるキラルスメクチック液晶組成物を用いることにより、５０μ秒以下の高速応答を実現することも容易であり、表示用光スイッチング素子として極めて有用である。

Claims (5)

1. 一般式（Ｉ）
   

   

   （式中、Ｒ¹は炭素原子数１〜１８のアルキル基を表わし、Ｘは単結合又は−Ｏ−を表わし、環Ａはフッ素原子によって置換されていてもよい１，４−フェニレン基、トランス−１，４−シクロヘキシレン基、ピリジン−２，５−ジイル基、ピリミジン−２，５−ジイル基又はピラジン−２，５−ジイル基を表わし、Ｙはフッ素原子を表わし、Ｒ²は炭素原子数２〜１８のアルキル基を表わし、＊はその炭素原子が光学活性な不斉炭素であることを表わす。）で表わされる化合物。
2. 環Ａがピリミジン−２，５−ジイル基である請求項１記載の化合物。
3. 請求項１記載の一般式（Ｉ）で表わされる化合物を含有する液晶組成物。
4. 強誘電性キラルスメクチック相を示す請求項３記載の液晶組成物。
5. 請求項３又は４記載の液晶組成物を用いた液晶表示素子。