JP3673873B2 - ビフェニル誘導体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は液晶表示用材料として有用な新規ビフェニル誘導体及びそれを含有する液晶組成物、更にそれを用いて構成される液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子は、時計、電卓をはじめとして、各種測定機器、自動車用パネル、ワープロ、電子手帳、プリンター、コンピューター、テレビ等に用いられるようになっている。液晶表示方式としては、その代表的なものにＴＮ（捩れネマチック）型、ＳＴＮ（超捩れネマチック）型、ＤＳ（動的光散乱）型、ＧＨ（ゲスト・ホスト）型あるいはＦＬＣ（強誘電性液晶）等が知られているが、このうち現在最もよく用いられているのはＴＮ型及びＳＴＮ型である。また駆動方式としても従来のスタティック駆動からマルチプレックス駆動が一般的になり、更に単純マトリックス方式、最近ではアクティブマトリックス駆動方式が実用化されている。これらのうち、アクティブマトリックス駆動方式によると、最も高画質の表示が可能であり、視野角が広く、高精細化、カラー化が容易で、動画表示も可能であるので、今後の液晶表示方式の主流になると考えられている。
【０００３】
このアクティブマトリックス駆動方式に用いられる液晶材料には、通常の液晶表示と同様に種々の特性が要求されているが、特に、（１）比抵抗が高く、電圧の保持率に優れること、（２）閾値電圧（Ｖth）が低いこと、（３）温度範囲が広いこと、（４）応答性に優れること、の４点が重要である。
【０００４】
一般に、液晶表示における閾値電圧は式（１）
【０００５】
【数１】
【０００６】
（式中、ｋは比例定数を、Ｋは弾性定数を、Δεは誘電率異方性をそれぞれ表わす。）で表わされるが、この式からわかるように閾値電圧を低くするためには、誘電率異方性（Δε）を大きくすることが重要である。
【０００７】
液晶化合物の誘電率異方性を大きくするためには、ベンゼン環等の芳香環に極性置換基を、分子長軸方向に導入する必要があるが、これまでは４−シアノフェニル基のように、極性基としてはシアノ基が用いられることが多かった。しかしながら、このシアノ基を有する化合物では、高い比抵抗値や電圧保持率を得ることは困難であり、アクティブマトリックス駆動用として用いることは困難である。そのため、アクティブマトリックス駆動用としてその誘電率異方性を大きくするためには、極性基としてフッ素原子を用いた化合物、例えば４−フルオロフェニル基や３，４−ジフルオロフェニル基を有する化合物が用いられるようになっている。しかしながら、こうしたフッ素系の液晶化合物の誘電率異方性は、シアノ基を有する液晶化合物と比較するとかなり小さく、これらの混合では組成物の誘電率異方性を充分大きくすることができず、従って閾値電圧の充分低い組成物を調製することはかなり困難であった。
【０００８】
また、フッ素系の化合物でありながら誘電率異方性が大きく、低い閾値電圧を得るために適した液晶化合物として、３，４，５−トリフルオロフェニル基を有する化合物も報告されている（特開平２−２３３６２６号公報等に記載）。しかしながら、そこに記載されている液晶化合物の誘電率異方性は＋１０程度であり、シアノ系の化合物と比べると充分大きくはないのが実情である。
【０００９】
あるいは、４−トリフルオロメトキシフェニル基を有する化合物も報告されているが（特表平２−５０１３１１号公報等に記載）、その誘電率異方性は４−フルオロフェニル基を有する化合物のそれと同程度にすぎない。
【００１０】
一方、フッ素系の化合物であり、その誘電率異方性を更に大きくするために、３，４−ジフルオロフェニル基あるいは３，４，５−トリフルオロフェニル基等を有する液晶化合物の分子内の他のフェニル基に、フッ素原子を更に同一方向に複数個導入することが考えられる。最近、４−置換−２，６，３’，４’，５’−ペンタフルオロビフェニル骨格を有する式（Ａ）
【００１１】
【化２】
【００１２】
の化合物が報告されており（第１４回国際液晶学会、Ａ−Ｐ３２、１９９２年）、それによると式（Ａ）は＋２５もの大きい誘電率異方性を有している。
また、先に本発明者らは、同じくペンタフルオロビフェニル骨格を有する式（Ｂ）
【００１３】
【化３】
【００１４】
の化合物が同様に非常に大きい誘電異方性を有し、それをホスト液晶組成物中に添加することによりその閾値電圧の低下に大きな効果があることを見いだしている。
【００１５】
しかしながら、上記の式（Ａ）あるいは式（Ｂ）の化合物は、他の液晶化合物との相溶性が悪く、アクティブマトリックス駆動用ホスト液晶への添加量はごく少量に制限されてしまうため、これら化合物の特徴を充分にひきだした閾値電圧の低い液晶組成物を調製することは困難であった。
【００１６】
以上のように、アクティブマトリックス駆動用の液晶材料として、その誘電率異方性が非常に大きく、添加により閾値電圧を効果的に低下させ、高い比抵抗と電圧保持率を得ることが可能であり、且つホスト液晶との相溶性に優れた実用的化合物は知られていなかった。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、他の液晶化合物あるいはホスト液晶との相溶性に優れ、誘電率異方性が非常に大きく、ホスト液晶との相溶性に優れ、添加により閾値電圧を効果的に低下させ、高い比抵抗と電圧保持率を得ることが可能なビフェニル誘導体である新規化合物を提供することにある。
【００１８】
また、その化合物を含有し、特に低電圧でのアクティブマトリックス駆動に適した液晶組成物及びそれを用いて構成される液晶表示素子をも提供することにある。
【００１９】
【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）
【００２０】
【化４】
【００２１】
（式中、Ｒは炭素原子数１〜１０のアルキル基を表わし、Ｘ及びＹはそれぞれ独立的に水素原子又はフッ素原子を表わし、ｎは０又は１の整数を表わし、ｎが１のとき、Ｊは−ＣＨ2ＣＨ2−又は単結合を表わし、Ｚはフッ素原子、塩素原子、−ＣＦ3、−ＯＣＦ3又は−ＯＣＦ2Ｈを表わし、シクロヘキサン環はトランス配置である。）で表わされるビフェニル誘導体を提供する。
【００２２】
本発明に係わる一般式（Ｉ）のうち、Ｘ及びＹの少なくとも一方がフッ素原子であることが好ましい。また、ｎが１である場合、液晶性は優れるが粘性が大きくなってしまい、ｎが０である場合、液晶性はやや低下するものの粘性が低いので、ｎが０であることが好ましい。また、Ｚはフッ素原子又は−ＯＣＦ3であることが好ましく、フッ素原子であることが更に好ましい。また、Ｒは直鎖状アルキル基が好ましく、炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基であることが更に好ましい。
【００２３】
本発明の一般式（Ｉ）で表わされる化合物は、例えば一般式（ＩＩａ）
【００２４】
【化５】
【００２５】
（式中、Ｒ、ｎ及びＪは一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わす。）で表わされるホウ酸エステル誘導体と、一般式（ＩＩＩｂ）
【００２６】
【化６】
【００２７】
（式中、Ｘ、Ｙ及びＺは一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わし、Ｗは臭素原子又はヨウ素原子を表わす。）で表わされるハロゲン化ベンゼン誘導体とを触媒存在下に反応させることにより得ることができる。触媒としてはパラジウム(0)錯体、％ラジウム(II)錯体あるいはニッケル(II)錯体等が用いられるが、例えばテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム(0)等のパラジウム(0)錯体が好ましい。
【００２８】
ここで一般式（ＩＩａ）のホウ酸エステル誘導体は、対応する一般式（ＩＩｈ）
【００２９】
【化７】
【００３０】
（式中、Ｒ、ｎ及びＪは一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わす。）で表わされる１−置換−３，５−ジフルオロベンゼン誘導体をブチルリチウム等のアルキルリチウムでリチオ化して、一般式（ＩＩｃ）
【００３１】
【化８】
【００３２】
（式中、Ｒ、ｎ及びＪは一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わす。）で表わされるフェニルリチウム誘導体として、これを一般式（ＩＶ）
【００３３】
【化９】
Ｂ（ＯＲ’）3
（式中、Ｒ’は低級アルキル基を表わす。）で表わされるホウ酸トリアルキルエステルと反応させ、得られた一般式（ＩＩｄ）
【００３４】
【化１０】
【００３５】
（式中、Ｒ、ｎ及びＪは一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わす。）で表わされるホウ酸エステル誘導体を塩酸等で加水分解することにより容易に得ることができる。
【００３６】
あるいは一般式（Ｉ）の化合物は、一般式（ＩＩｂ）
【００３７】
【化１１】
【００３８】
（式中、Ｒ、ｎ及びＪは一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わし、Ｗは臭素原子又はヨウ素原子を表わす。）で表わされる４−ハロ−１−置換−３，５−ジフルオロベンゼン誘導体と一般式（ＩＩＩａ）
【００３９】
【化１２】
【００４０】
（式中、Ｘ、Ｙ及びＺは一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わす。）で表わされるホウ酸エステルとを同様に反応させることによっても得ることができる。 あるいは上記の各製造方法に於いて、一般式（ＩＩａ）のホウ酸エステル誘導体に換えて、フェニルリチウム誘導体あるいはグリニヤール反応剤等を用いることも可能である。ただし、反応の収率、精製の容易さ等の点で最初に挙げた方法がより好ましい。
【００４１】
斯くして得られた一般式（Ｉ）で表わされる液晶性化合物の代表例を第１表に揚げる。なお、前述の式（Ｂ）の化合物を比較例としてともに示した。
【００４２】
【表１】
【００４３】
（表中、Ｃは結晶相を、Ｉは等方性液体相をそれぞれ表わす。）
一般式（Ｉ）の化合物の構造的に最も大きな特徴の一つは、多数のフッ素原子により同方向に置換されたビフェニル骨格を有することにある。このため、一般式（Ｉ）の化合物は３環性の場合には単独では液晶相を示さないが、潜在的に非常に大きい誘電率異方性を有する。そのため、ホスト液晶に添加することにより、得られた組成物の誘電率異方性を増大させ、その閾値電圧の低下に大きな効果を示すことができる。この効果については、比較例として後述する式（Ｂ）の化合物と比較して大きな差はみられない。しかしながら、式（Ｂ）の化合物は融点が高く、溶解性や他の液晶化合物との相溶性が非常に悪いために、ホスト液晶へは極めて少量しか添加することができず、この優れた特徴を充分生かすことは困難である。
【００４４】
これに対し、第１表から明らかなように、本発明の一般式（Ｉ）の化合物は式（Ｂ）の化合物と比較して非常に融点が低い。これは一般式（Ｉ）の化合物の構造的特徴の一つである１，３−プロピレン結合に起因すると考えられるが、これによって後述するように、他の液晶化合物あるいはホスト液晶等との相溶性に極めて優れるという効果が得られている。そのために、ホスト液晶に充分な量を添加することができる。
【００４５】
しかも、一般式（Ｉ）の化合物は非常に大きい誘電率異方性を有するにもかかわらず、その分子内にシアノ基のように非常に強い極性基を含まないので、この化合物の添加による組成物は、大きい比抵抗と高い電圧保持率を得ることが容易である。そのため、アクティブマトリックス駆動用液晶材料の構成成分として特に適している。もちろん一般式（Ｉ）の化合物は、ＴＮ型あるいはＳＴＮ型といった液晶表示において、単純マトリックス駆動など他の駆動方式による表示方式においても好適に使用することができ、本発明はその第二として、一般式（Ｉ）の化合物を含有する液晶組成物を、更にその液晶組成物を用いて構成される液晶表示素子をも提供するものである。
【００４６】
本発明の一般式（Ｉ）の化合物をホスト液晶に添加することによる効果は、以下に示すように明らかである。
アクティブマトリックス駆動用のホスト液晶（Ｍ）
【００４７】
【化１３】
【００４８】
（式中、シクロヘキサン環はトランス配置を表わし、「％」は「重量％」を表わす。）のネマチック相上限温度（ＴN-I）は１１６．０℃であり、その融点は１１．０℃であった。また、その誘電率異方性（Δε）は＋４．８であり、屈折率異方性（Δｎ）は０．０９０であった。また、これを用いて作製したセル厚４．５μｍのＴＮセルの閾値電圧（Ｖth）を測定したところ、１．８８Ｖであった。
【００４９】
次に、ホスト液晶（Ｍ）８５重量％及び本発明の第１表中（Ｉ−１）の化合物１５重量％からなる液晶組成物（Ｍ−１）を調製した。この（Ｍ−１）のＴN-Iは８２．０℃であり、これを室温及び０℃で一ケ月間放置したが、結晶の析出は観察されなかった。更にこの（Ｍ−１）を−５０℃で放置して結晶を析出させ、再度昇温してその溶解する温度を測定したところ、約２０℃であった。また、この（Ｍ−１）の誘電率異方性は＋５．６とホスト液晶（Ｍ）と比較して非常に大きくなり、更に（Ｍ−１）を用いて同様にしてセルを作製して閾値電圧を測定したところ、１．３９Ｖとホスト液晶（Ｍ）と比較して大きく低下した。また、この液晶素子の比抵抗及び電圧保持率を測定したところ、共に非常に高かった。また、屈折率異方性は０．０８２とホスト液晶（Ｍ）と比較しても小さくなった。一般にビフェニル骨格を有する液晶性化合物の屈折率異方性は大きいことが多いので、この小さい屈折率異方性も本発明の化合物の大きな特徴であるといえる。特に現在のアクティブマトリックス駆動液晶表示においては、いわゆる”ファーストミニマム”の条件で用いられることが多く、そのため液晶材料としても、通常屈折率異方性の小さいものが要求されるので、この特性は好ましいものである。
【００５０】
これに対し、比較例として挙げた式（Ｂ）の化合物１５重量％及びホスト液晶（Ｍ）８５重量％からなる液晶組成物（Ｍ−Ｂ）を調製した。この（Ｍ−Ｂ）のＴN-Iは１００．５℃と（Ｍ−１）よりかなり高くなった。しかしながら、これを室温に放置すると数時間以内に結晶が析出してしまった。また、その溶解する温度を測定したところ７０℃以上と（Ｍ−１）より非常に高くなってしまった。この（Ｍ−Ｂ）の誘電率異方性は＋６．７で、同様にして（Ｍ−Ｂ）の閾値電圧を測定したところ、１．５０Ｖであった。また、屈折率異方性は０．０９３となりホスト液晶（Ｍ）より高くなってしまった。
【００５１】
以上のように本発明の一般式（Ｉ）の化合物を用いることにより、従来の式（Ｂ）の化合物では得られなかった閾値電圧の低いアクティブマトリックス用液晶組成物を容易に得られることがわかる。
【００５２】
さて、こうした液晶組成物中において、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、４−置換シクロヘキサンカルボン酸４−置換フェニル、４−置換シクロヘキサンカルボン酸４’−置換ビフェニリル、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、４−（４−置換シクロヘキシル）安息香酸４−置換フェニル、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、４，４’−置換ビフェニル、１−（４−置換シクロヘキシル）−４−置換ベンゼン、４，４’−置換ビシクロヘキサン、１−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］−４−置換ベンゼン、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、４，４”−置換ターフェニル、４−（４−置換シクロヘキシル）−４’−置換ビフェニル、４−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］−４’−置換ビフェニル、４−（４−置換フェニル）−４’−置換ビシクロヘキサン、４−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］−４’−置換ビフェニル、４−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］シクロヘキシル−４’−置換ベンゼン、４−［２−（４−置換フェニル）エチル］−４’−置換ビシクロヘキサン、１−（４−置換フェニルエチニル）−４−置換ベンゼン、１−（４−置換フェニルエチニル）−４−（４−置換シクロヘキシル）ベンゼン、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−置換ピリミジン及び上記各化合物においてベンゼン環が側方置換基を有する化合物等を挙げることができる。
【００５３】
このうちアクティブマトリックス駆動用としては４，４’−置換ビフェニル、１−（４−置換シクロヘキシル）−４−置換ベンゼン、４，４’−置換ビシクロヘキサン、１−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］−４−置換ベンゼン、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、４，４”−置換ターフェニル、４−（４−置換シクロヘキシル）−４’−置換ビフェニル、４−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］−４’−置換ビフェニル、４−（４−置換フェニル）−４’−置換ビシクロヘキサン、４−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］−４’−置換ビフェニル、４−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］シクロヘキシル−４’−置換ベンゼン、４−［２−（４−置換フェニル）エチル］−４’−置換ビシクロヘキサン、１−（４−置換フェニルエチニル）−４−置換ベンゼン、１−（４−置換フェニルエチニル）−４−（４−置換シクロヘキシル）ベンゼン及び上記においてベンゼン環がフッ素置換されている化合物が適している。
【００５４】
【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。
【００５５】
なお、化合物の構造の確認は核磁気共鳴スペクトル（ＮＭＲ）、赤外吸収スペクトル（ＩＲ）、質量スペクトル（ＭＳ）等により行った。また、化合物及び液晶組成物の相転移温度は、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。液晶組成物における「％」は「重量％」を表わす。
（参考例１） トランス−４−プロピルシクロヘキサンプロパナールの合成
【００５６】
【化１４】
【００５７】
塩化メトキシメチルトリフェニルホスホニウム１３６ｇをテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）５５０ｍｌに懸濁した後、氷冷下にｔ−ブトキシカリウム４５ｇを２回に分けて加え、５〜１０℃１時間攪拌してウィッティヒ反応剤を調製した。氷冷下にトランス−４−プロピルシクロヘキサンエタナール５１．４ｇのＴＨＦ２００ｍｌ溶液を３０分で滴下し、更に５〜１０℃で１時間攪拌した。水４００ｍｌを加え有機層を分離し、水層からはヘキサンで抽出して有機層に加えた。反応終了後、溶媒の大部分を溜去した後、ヘキサン８００ｍｌを加え、析出した結晶（トリフェニルホスフィンオキシド）を濾別した。濾液をメタノール／水（２／１）混合溶媒で２回、更に飽和食塩水で１回洗滌した後、溶媒を溜去してエノールエーテル体６０ｇを得た。
【００５８】
次に、これをＴＨＦ２００ｍｌに溶解し、１０％塩酸２００ｍｌを加え、１時間還流下に加熱攪拌した。反応終了後、放冷した後、ヘキサン２００ｍｌを加え有機層を分離し、水層はヘキサン２００ｍｌで抽出して有機層に加えた。有機層は水、次いで飽和食塩水で洗滌した。溶媒を溜去して油状のトランス−４−プロピルシクロヘキサンプロパナール５４．８ｇを得た。
（参考例２） ３，５−ジフルオロ−１−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ベンゼンの合成
【００５９】
【化１５】
【００６０】
マグネシウム３．５ｇをＴＨＦ１５ｍｌに懸濁させた。これに１−ブロモ−３，５−ジフルオロベンゼン２５．５ｇのＴＨＦ１００ｍｌ溶液を穏やかな還流が持続する速度で滴下し、更に室温で３０分攪拌してグリニヤール反応剤を調製した。これを０℃に冷却し、参考例１で得たトランス−４−プロピルシクロヘキサンプロパナール２０ｇのＴＨＦ４０ｍｌ溶液を３０分間で滴下した。０℃で１時間攪拌後、水を加え、室温に戻し、希塩酸を加えて中和した。トルエンで抽出し、有機層を併せて水次いで飽和食塩水で脱水した。溶媒を溜去して得られた粗生成物を再度トルエン１２０ｍｌに溶解し、ｐ−トルエンスルホン酸２水塩４．０ｇを加え、３時間還流下に加熱攪拌した。反応終了後、室温まで放冷した後、炭酸水素ナトリウム水溶液、水、次いで飽和食塩水で洗滌し、無水硫酸ナトリウムで脱水した。溶媒を溜去して得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン）を用いて精製して、３，５−ジフルオロ−１−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）−１−プロペニル］ベンゼン２０．３ｇを得た。
【００６１】
この全量を酢酸エチル１５０ｍｌに溶解し、パラジウム炭素３．０ｇを加え、水素雰囲気下で６時間攪拌した。反応終了後、触媒を濾別し、溶媒を溜去して無色油状の３，５−ジフルオロ−１−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ベンゼンの１９．７ｇを得た。
（実施例１） ２，６，３’，４’，５’−ペンタフルオロ−４−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル（第１表中の（Ｉ−１）の化合物）の合成
【００６２】
【化１６】
【００６３】
参考例２で得た３，５−ジフルオロ−１−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ベンゼンの１０．０ｇをＴＨＦ４０ｍｌに溶解し、−５０℃に冷却した。これにｎ−ブチルリチウム（１．６Ｍ、ｎ−ヘキサン溶液）２５ｍｌをゆっくり滴下し、更に同温度で３０分間攪拌した。反応終了後、これにホウ酸トリイソプロピル１４．０ｇのＴＨＦ６０ｍｌ溶液を３０分間で滴下し、１時間かけて０℃まで昇温し、０℃で更に２時間攪拌した。反応終了後、１０％塩酸６０ｍｌを加え、５〜１０℃で１時間攪拌した。室温に戻し、トルエンで抽出し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、次いで水で洗滌した後、無水硫酸ナトリウムで脱水した。溶媒を溜去してホウ酸２，６−ジフルオロ−４−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］フェニルの白色結晶１１．５ｇを得た。
【００６４】
次に、この全量及び１−ブロモ−３，４，５−トリフルオロベンゼン１１．２ｇをベンゼン５０ｍｌ及びエタノール２５ｍｌに溶解し、炭酸ナトリウム水溶液（２Ｎ）５０ｍｌを加えた。テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム(0)０．６ｇを加え、８時間加熱還流させた。反応終了後、室温まで放冷した後、ヘキサンを加え、水層を分離し、水層はヘキサンで更に抽出して有機層を併せた。溶媒を溜去後、カラムクロマトグラフィー（ヘキサン）を用いて精製し、更にエタノールから３回再結晶して２，６，３’，４’，５’−ペンタフルオロ−４−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル（融点：６６．０℃）４．５ｇを得た。
（実施例２） ２，６，３’，４’−テトラフルオロ−４−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル（第１表中の（Ｉ−２）の化合物）の合成
実施例１に於いて、１−ブロモ−３，４，５−トリフルオロベンゼンに換えて、１−ブロモ−３，４−ジフルオロベンゼンを用いた以外は実施例１と同様にして、２，６，３’，４’−テトラフルオロ−４−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル（融点：５３．５℃）を得た。
【００６５】
同様にして以下の化合物を得た。
２，６，３’，４’，５’−ペンタフルオロ−４−［３−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，４’，５’−ペンタフルオロ−４−［３−（トランス−４−ブチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，４’，５’−ペンタフルオロ−４−［３−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，４’−テトラフルオロ−４−［３−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，４’−テトラフルオロ−４−［３−（トランス−４−ブチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，４’−テトラフルオロ−４−［３−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，４’−トリフルオロ−４−［３−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，４’−トリフルオロ−４−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，４’−トリフルオロ−４−［３−（トランス−４−ブチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，４’−トリフルオロ−４−［３−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６−ジフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６−ジフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６−ジフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−（トランス−４−ブチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６−ジフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６−ジフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６−ジフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６−ジフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−（トランス−４−ブチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６−ジフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６−ジフルオロ−４’−クロロ−４−［３−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６−ジフルオロ−４’−クロロ−４−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６−ジフルオロ−４’−クロロ−４−［３−（トランス−４−ブチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６−ジフルオロ−４’−クロロ−４−［３−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−（トランス−４−ブチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−（トランス−４−ブチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−（トランス−４−ブチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−クロロ−４−［３−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−クロロ−４−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−クロロ−４−［３−（トランス−４−ブチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−クロロ−４−［３−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−クロロ−４−［３−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−クロロ−４−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−クロロ−４−［３−（トランス−４−ブチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−クロロ−４−［３−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
（実施例３） ２，６，３’，４’，５’−ペンタフルオロ−４−［３−［トランス−（トランス−４−プロピルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニルの合成
実施例１に於いて、３，５−ジフルオロ−１−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ベンゼンに換えて、トランス−４−［３−（３，５−ジフルオロフェニル）プロピル］−トランス−４’−プロピルビシクロヘキサンを用いた以外は実施例１と同様にして、２，６，３’，４’，５’−ペンタフルオロ−４−［３−［トランス−（トランス−４−プロピルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニルを得た。
【００６６】
同様にして以下の化合物を得た。
２，６，３’，４’，５−ペンタフルオロ−４−［３−［トランス−（トランス−４−エチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’，４’，５−ペンタフルオロ−４−［３−［トランス−（トランス−４−ブチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’，４’，５−ペンタフルオロ−４−［３−［トランス−（トランス−４−ペンチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’，４’−テトラフルオロ−４−［３−［トランス−（トランス−４−エチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’，４’−テトラフルオロ−４−［３−［トランス−（トランス−４−プロピルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’，４’−テトラフルオロ−４−［３−［トランス−（トランス−４−ブチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’，４’−テトラフルオロ−４−［３−［トランス−（トランス−４−ペンチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−［トランス−（トランス−４−エチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−［トランス−（トランス−４−プロピルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−［トランス−（トランス−４−ブチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−［トランス−（トランス−４−ペンチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−［トランス−（トランス−４−エチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−［トランス−（トランス−４−プロピルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−［トランス−（トランス−４−ブチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−［トランス−（トランス−４−ペンチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−［トランス−（トランス−４−エチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−［トランス−（トランス−４−プロピルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−［トランス−（トランス−４−ブチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−［トランス−（トランス−４−ペンチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−［トランス−（トランス−４−エチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−［トランス−（トランス−４−プロピルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−［トランス−（トランス−４−ブチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−［トランス−（トランス−４−ペンチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
（実施例４） 液晶組成物の調製（１）
アクティブマトリックス駆動用として好適なホスト液晶（Ｍ）
【００６７】
【化１７】
【００６８】
（式中、シクロヘキサン環はトランス配置を表わす。）を調製した。このホスト液晶（Ｍ）のネマチック相上限温度（ＴN-I）、融点（Ｍ．Ｐ．）、誘電率異方性（Δε）、屈折率異方性（Δｎ）及びこれを用いて作製したセル厚４．５μｍのＴＮセルの２０℃における閾値電圧（Ｖth）を測定したところ以下の通りであった。
【００６９】
ＴN-I： １１６．０℃
Ｍ．Ｐ．： １１．０℃
Δε： ＋４．８
Δｎ： ０．０９０
Ｖｔｈ： １．８８Ｖ
このホスト液晶（Ｍ）８５重量％及び実施例１で得た第１表中の（Ｉ−１）
【００７０】
【化１８】
【００７１】
の化合物１５重量％からなる液晶組成物（Ｍ−１）を調製した。この（Ｍ−１）のＴN-I及びその物性値を測定したところ、以下の通りであった。
ＴN-I： ８２．０℃
Δε： ＋５．６
Δｎ： ０．０８２
Ｖth： １．３９Ｖ
従って、ネマチック相上限温度はやや低下するものの、Δεは大きく増大していることがわかる。そのためＶthは約０．５Ｖも低下させることができた。また、そのΔｎはかなり小さくすることができた。
【００７２】
次に、この（Ｍ−１）を室温及び０℃で保存したが、一ヶ月放置しても結晶の析出は観察されなかった。また、−５０℃で放置したところ結晶化したが、これを再度昇温して析出結晶が完全に溶解する温度を測定したところ、約２０℃であった。従って、この化合物はホスト液晶に対する相溶性に非常に優れていることが理解できる。
（比較例１）
ホスト液晶（Ｍ）８５重量％及び（Ｉ−１）の化合物と類似構造を有する式（Ｂ）
【００７３】
【化１９】
【００７４】
の化合物１５重量％からなる液晶組成物（Ｍ−Ｂ）を調製した。この（Ｍ−Ｂ）のＴN-I及び物性値を同様にして測定したところ、以下の通りであった。
ＴN-I： １００．５℃
Δε： ＋６．７
Δｎ： ０．０９３
Ｖth： １．５０Ｖ
ＴN-Iは（Ｍ−１）より高くなり、Δεも大きくなり、Ｖthも（Ｍ−１）ほどではないが低下した。ただし、Δｎはホスト液晶（Ｍ）よりも更に大きくなってしまった。
【００７５】
しかしながら、（Ｍ−Ｂ）を室温で放置したところ、数時間以内に結晶が析出してしまった。また、これを再度昇温して、析出した結晶が完全に溶解する温度を測定したところ７０℃以上と（Ｍ−１）と比較すると非常に高くなった。このことから、式（Ｂ）の化合物はホスト液晶との相溶性が非常に悪く、実用的ではないことが明らかである。
以上のように、本発明の一般式（Ｉ）の化合物は、他の液晶化合物あるいは組成物との相溶性に優れ、組成物の電気光学的特性をほとんど損なうことなく、且つ閾値電圧（Ｖth）を大きく低下させることが可能であることが理解できる。
【発明の効果】
本発明により提供される一般式（Ｉ）で表わされる液晶性化合物は、他の液晶化合物やホスト液晶組成物との相溶性に優れている。また、分子内にシアノ基等の強極性基が存在しないので、高い比抵抗と電圧保持率が得られるにもかかわらず、非常に大きい誘電率異方性を示す。従って、それを液晶組成物構成成分として使用することにより、その閾値電圧を大きく低下することが可能である。また、ビフェニル骨格を有するにもかかわらず、屈折率異方性は比較的小さい。従って、各種液晶表示素子、特にアクティブマトリックス駆動用液晶表示素子の材料として非常に適している。
【産業上の利用分野】
本発明は液晶表示用材料として有用な新規ビフェニル誘導体及びそれを含有する液晶組成物、更にそれを用いて構成される液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子は、時計、電卓をはじめとして、各種測定機器、自動車用パネル、ワープロ、電子手帳、プリンター、コンピューター、テレビ等に用いられるようになっている。液晶表示方式としては、その代表的なものにＴＮ（捩れネマチック）型、ＳＴＮ（超捩れネマチック）型、ＤＳ（動的光散乱）型、ＧＨ（ゲスト・ホスト）型あるいはＦＬＣ（強誘電性液晶）等が知られているが、このうち現在最もよく用いられているのはＴＮ型及びＳＴＮ型である。また駆動方式としても従来のスタティック駆動からマルチプレックス駆動が一般的になり、更に単純マトリックス方式、最近ではアクティブマトリックス駆動方式が実用化されている。これらのうち、アクティブマトリックス駆動方式によると、最も高画質の表示が可能であり、視野角が広く、高精細化、カラー化が容易で、動画表示も可能であるので、今後の液晶表示方式の主流になると考えられている。
【０００３】
このアクティブマトリックス駆動方式に用いられる液晶材料には、通常の液晶表示と同様に種々の特性が要求されているが、特に、（１）比抵抗が高く、電圧の保持率に優れること、（２）閾値電圧（Ｖth）が低いこと、（３）温度範囲が広いこと、（４）応答性に優れること、の４点が重要である。
【０００４】
一般に、液晶表示における閾値電圧は式（１）
【０００５】
【数１】
（式中、ｋは比例定数を、Ｋは弾性定数を、Δεは誘電率異方性をそれぞれ表わす。）で表わされるが、この式からわかるように閾値電圧を低くするためには、誘電率異方性（Δε）を大きくすることが重要である。
【０００７】
液晶化合物の誘電率異方性を大きくするためには、ベンゼン環等の芳香環に極性置換基を、分子長軸方向に導入する必要があるが、これまでは４−シアノフェニル基のように、極性基としてはシアノ基が用いられることが多かった。しかしながら、このシアノ基を有する化合物では、高い比抵抗値や電圧保持率を得ることは困難であり、アクティブマトリックス駆動用として用いることは困難である。そのため、アクティブマトリックス駆動用としてその誘電率異方性を大きくするためには、極性基としてフッ素原子を用いた化合物、例えば４−フルオロフェニル基や３，４−ジフルオロフェニル基を有する化合物が用いられるようになっている。しかしながら、こうしたフッ素系の液晶化合物の誘電率異方性は、シアノ基を有する液晶化合物と比較するとかなり小さく、これらの混合では組成物の誘電率異方性を充分大きくすることができず、従って閾値電圧の充分低い組成物を調製することはかなり困難であった。
【０００８】
また、フッ素系の化合物でありながら誘電率異方性が大きく、低い閾値電圧を得るために適した液晶化合物として、３，４，５−トリフルオロフェニル基を有する化合物も報告されている（特開平２−２３３６２６号公報等に記載）。しかしながら、そこに記載されている液晶化合物の誘電率異方性は＋１０程度であり、シアノ系の化合物と比べると充分大きくはないのが実情である。
【０００９】
あるいは、４−トリフルオロメトキシフェニル基を有する化合物も報告されているが（特表平２−５０１３１１号公報等に記載）、その誘電率異方性は４−フルオロフェニル基を有する化合物のそれと同程度にすぎない。
【００１０】
一方、フッ素系の化合物であり、その誘電率異方性を更に大きくするために、３，４−ジフルオロフェニル基あるいは３，４，５−トリフルオロフェニル基等を有する液晶化合物の分子内の他のフェニル基に、フッ素原子を更に同一方向に複数個導入することが考えられる。最近、４−置換−２，６，３’，４’，５’−ペンタフルオロビフェニル骨格を有する式（Ａ）
【００１１】
【化２】
の化合物が報告されており（第１４回国際液晶学会、Ａ−Ｐ３２、１９９２年）、それによると式（Ａ）は＋２５もの大きい誘電率異方性を有している。
また、先に本発明者らは、同じくペンタフルオロビフェニル骨格を有する式（Ｂ）
【００１３】
【化３】
の化合物が同様に非常に大きい誘電異方性を有し、それをホスト液晶組成物中に添加することによりその閾値電圧の低下に大きな効果があることを見いだしている。
【００１５】
しかしながら、上記の式（Ａ）あるいは式（Ｂ）の化合物は、他の液晶化合物との相溶性が悪く、アクティブマトリックス駆動用ホスト液晶への添加量はごく少量に制限されてしまうため、これら化合物の特徴を充分にひきだした閾値電圧の低い液晶組成物を調製することは困難であった。
【００１６】
以上のように、アクティブマトリックス駆動用の液晶材料として、その誘電率異方性が非常に大きく、添加により閾値電圧を効果的に低下させ、高い比抵抗と電圧保持率を得ることが可能であり、且つホスト液晶との相溶性に優れた実用的化合物は知られていなかった。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、他の液晶化合物あるいはホスト液晶との相溶性に優れ、誘電率異方性が非常に大きく、ホスト液晶との相溶性に優れ、添加により閾値電圧を効果的に低下させ、高い比抵抗と電圧保持率を得ることが可能なビフェニル誘導体である新規化合物を提供することにある。
【００１８】
また、その化合物を含有し、特に低電圧でのアクティブマトリックス駆動に適した液晶組成物及びそれを用いて構成される液晶表示素子をも提供することにある。
【００１９】
【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）
【００２０】
【化４】
（式中、Ｒは炭素原子数１〜１０のアルキル基を表わし、Ｘ及びＹはそれぞれ独立的に水素原子又はフッ素原子を表わし、ｎは０又は１の整数を表わし、ｎが１のとき、Ｊは−ＣＨ2ＣＨ2−又は単結合を表わし、Ｚはフッ素原子、塩素原子、−ＣＦ3、−ＯＣＦ3又は−ＯＣＦ2Ｈを表わし、シクロヘキサン環はトランス配置である。）で表わされるビフェニル誘導体を提供する。
【００２２】
本発明に係わる一般式（Ｉ）のうち、Ｘ及びＹの少なくとも一方がフッ素原子であることが好ましい。また、ｎが１である場合、液晶性は優れるが粘性が大きくなってしまい、ｎが０である場合、液晶性はやや低下するものの粘性が低いので、ｎが０であることが好ましい。また、Ｚはフッ素原子又は−ＯＣＦ3であることが好ましく、フッ素原子であることが更に好ましい。また、Ｒは直鎖状アルキル基が好ましく、炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基であることが更に好ましい。
【００２３】
本発明の一般式（Ｉ）で表わされる化合物は、例えば一般式（ＩＩａ）
【００２４】
【化５】
（式中、Ｒ、ｎ及びＪは一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わす。）で表わされるホウ酸エステル誘導体と、一般式（ＩＩＩｂ）
【００２６】
【化６】
（式中、Ｘ、Ｙ及びＺは一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わし、Ｗは臭素原子又はヨウ素原子を表わす。）で表わされるハロゲン化ベンゼン誘導体とを触媒存在下に反応させることにより得ることができる。触媒としてはパラジウム(0)錯体、％ラジウム(II)錯体あるいはニッケル(II)錯体等が用いられるが、例えばテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム(0)等のパラジウム(0)錯体が好ましい。
【００２８】
ここで一般式（ＩＩａ）のホウ酸エステル誘導体は、対応する一般式（ＩＩｈ）
【００２９】
【化７】
（式中、Ｒ、ｎ及びＪは一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わす。）で表わされる１−置換−３，５−ジフルオロベンゼン誘導体をブチルリチウム等のアルキルリチウムでリチオ化して、一般式（ＩＩｃ）
【００３１】
【化８】
（式中、Ｒ、ｎ及びＪは一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わす。）で表わされるフェニルリチウム誘導体として、これを一般式（ＩＶ）
【００３３】
【化９】
Ｂ（ＯＲ’）3
（式中、Ｒ’は低級アルキル基を表わす。）で表わされるホウ酸トリアルキルエステルと反応させ、得られた一般式（ＩＩｄ）
【００３４】
【化１０】
（式中、Ｒ、ｎ及びＪは一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わす。）で表わされるホウ酸エステル誘導体を塩酸等で加水分解することにより容易に得ることができる。
【００３６】
あるいは一般式（Ｉ）の化合物は、一般式（ＩＩｂ）
【００３７】
【化１１】
（式中、Ｒ、ｎ及びＪは一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わし、Ｗは臭素原子又はヨウ素原子を表わす。）で表わされる４−ハロ−１−置換−３，５−ジフルオロベンゼン誘導体と一般式（ＩＩＩａ）
【００３９】
【化１２】
（式中、Ｘ、Ｙ及びＺは一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わす。）で表わされるホウ酸エステルとを同様に反応させることによっても得ることができる。 あるいは上記の各製造方法に於いて、一般式（ＩＩａ）のホウ酸エステル誘導体に換えて、フェニルリチウム誘導体あるいはグリニヤール反応剤等を用いることも可能である。ただし、反応の収率、精製の容易さ等の点で最初に挙げた方法がより好ましい。
【００４１】
斯くして得られた一般式（Ｉ）で表わされる液晶性化合物の代表例を第１表に揚げる。なお、前述の式（Ｂ）の化合物を比較例としてともに示した。
【００４２】
【表１】
（表中、Ｃは結晶相を、Ｉは等方性液体相をそれぞれ表わす。）
一般式（Ｉ）の化合物の構造的に最も大きな特徴の一つは、多数のフッ素原子により同方向に置換されたビフェニル骨格を有することにある。このため、一般式（Ｉ）の化合物は３環性の場合には単独では液晶相を示さないが、潜在的に非常に大きい誘電率異方性を有する。そのため、ホスト液晶に添加することにより、得られた組成物の誘電率異方性を増大させ、その閾値電圧の低下に大きな効果を示すことができる。この効果については、比較例として後述する式（Ｂ）の化合物と比較して大きな差はみられない。しかしながら、式（Ｂ）の化合物は融点が高く、溶解性や他の液晶化合物との相溶性が非常に悪いために、ホスト液晶へは極めて少量しか添加することができず、この優れた特徴を充分生かすことは困難である。
【００４４】
これに対し、第１表から明らかなように、本発明の一般式（Ｉ）の化合物は式（Ｂ）の化合物と比較して非常に融点が低い。これは一般式（Ｉ）の化合物の構造的特徴の一つである１，３−プロピレン結合に起因すると考えられるが、これによって後述するように、他の液晶化合物あるいはホスト液晶等との相溶性に極めて優れるという効果が得られている。そのために、ホスト液晶に充分な量を添加することができる。
【００４５】
しかも、一般式（Ｉ）の化合物は非常に大きい誘電率異方性を有するにもかかわらず、その分子内にシアノ基のように非常に強い極性基を含まないので、この化合物の添加による組成物は、大きい比抵抗と高い電圧保持率を得ることが容易である。そのため、アクティブマトリックス駆動用液晶材料の構成成分として特に適している。もちろん一般式（Ｉ）の化合物は、ＴＮ型あるいはＳＴＮ型といった液晶表示において、単純マトリックス駆動など他の駆動方式による表示方式においても好適に使用することができ、本発明はその第二として、一般式（Ｉ）の化合物を含有する液晶組成物を、更にその液晶組成物を用いて構成される液晶表示素子をも提供するものである。
【００４６】
本発明の一般式（Ｉ）の化合物をホスト液晶に添加することによる効果は、以下に示すように明らかである。
アクティブマトリックス駆動用のホスト液晶（Ｍ）
【００４７】
【化１３】
（式中、シクロヘキサン環はトランス配置を表わし、「％」は「重量％」を表わす。）のネマチック相上限温度（ＴN-I）は１１６．０℃であり、その融点は１１．０℃であった。また、その誘電率異方性（Δε）は＋４．８であり、屈折率異方性（Δｎ）は０．０９０であった。また、これを用いて作製したセル厚４．５μｍのＴＮセルの閾値電圧（Ｖth）を測定したところ、１．８８Ｖであった。
【００４９】
次に、ホスト液晶（Ｍ）８５重量％及び本発明の第１表中（Ｉ−１）の化合物１５重量％からなる液晶組成物（Ｍ−１）を調製した。この（Ｍ−１）のＴN-Iは８２．０℃であり、これを室温及び０℃で一ケ月間放置したが、結晶の析出は観察されなかった。更にこの（Ｍ−１）を−５０℃で放置して結晶を析出させ、再度昇温してその溶解する温度を測定したところ、約２０℃であった。また、この（Ｍ−１）の誘電率異方性は＋５．６とホスト液晶（Ｍ）と比較して非常に大きくなり、更に（Ｍ−１）を用いて同様にしてセルを作製して閾値電圧を測定したところ、１．３９Ｖとホスト液晶（Ｍ）と比較して大きく低下した。また、この液晶素子の比抵抗及び電圧保持率を測定したところ、共に非常に高かった。また、屈折率異方性は０．０８２とホスト液晶（Ｍ）と比較しても小さくなった。一般にビフェニル骨格を有する液晶性化合物の屈折率異方性は大きいことが多いので、この小さい屈折率異方性も本発明の化合物の大きな特徴であるといえる。特に現在のアクティブマトリックス駆動液晶表示においては、いわゆる”ファーストミニマム”の条件で用いられることが多く、そのため液晶材料としても、通常屈折率異方性の小さいものが要求されるので、この特性は好ましいものである。
【００５０】
これに対し、比較例として挙げた式（Ｂ）の化合物１５重量％及びホスト液晶（Ｍ）８５重量％からなる液晶組成物（Ｍ−Ｂ）を調製した。この（Ｍ−Ｂ）のＴN-Iは１００．５℃と（Ｍ−１）よりかなり高くなった。しかしながら、これを室温に放置すると数時間以内に結晶が析出してしまった。また、その溶解する温度を測定したところ７０℃以上と（Ｍ−１）より非常に高くなってしまった。この（Ｍ−Ｂ）の誘電率異方性は＋６．７で、同様にして（Ｍ−Ｂ）の閾値電圧を測定したところ、１．５０Ｖであった。また、屈折率異方性は０．０９３となりホスト液晶（Ｍ）より高くなってしまった。
【００５１】
以上のように本発明の一般式（Ｉ）の化合物を用いることにより、従来の式（Ｂ）の化合物では得られなかった閾値電圧の低いアクティブマトリックス用液晶組成物を容易に得られることがわかる。
【００５２】
さて、こうした液晶組成物中において、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、４−置換シクロヘキサンカルボン酸４−置換フェニル、４−置換シクロヘキサンカルボン酸４’−置換ビフェニリル、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、４−（４−置換シクロヘキシル）安息香酸４−置換フェニル、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、４，４’−置換ビフェニル、１−（４−置換シクロヘキシル）−４−置換ベンゼン、４，４’−置換ビシクロヘキサン、１−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］−４−置換ベンゼン、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、４，４”−置換ターフェニル、４−（４−置換シクロヘキシル）−４’−置換ビフェニル、４−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］−４’−置換ビフェニル、４−（４−置換フェニル）−４’−置換ビシクロヘキサン、４−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］−４’−置換ビフェニル、４−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］シクロヘキシル−４’−置換ベンゼン、４−［２−（４−置換フェニル）エチル］−４’−置換ビシクロヘキサン、１−（４−置換フェニルエチニル）−４−置換ベンゼン、１−（４−置換フェニルエチニル）−４−（４−置換シクロヘキシル）ベンゼン、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−置換ピリミジン及び上記各化合物においてベンゼン環が側方置換基を有する化合物等を挙げることができる。
【００５３】
このうちアクティブマトリックス駆動用としては４，４’−置換ビフェニル、１−（４−置換シクロヘキシル）−４−置換ベンゼン、４，４’−置換ビシクロヘキサン、１−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］−４−置換ベンゼン、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、４，４”−置換ターフェニル、４−（４−置換シクロヘキシル）−４’−置換ビフェニル、４−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］−４’−置換ビフェニル、４−（４−置換フェニル）−４’−置換ビシクロヘキサン、４−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］−４’−置換ビフェニル、４−［２−（４−置換シクロヘキシル）エチル］シクロヘキシル−４’−置換ベンゼン、４−［２−（４−置換フェニル）エチル］−４’−置換ビシクロヘキサン、１−（４−置換フェニルエチニル）−４−置換ベンゼン、１−（４−置換フェニルエチニル）−４−（４−置換シクロヘキシル）ベンゼン及び上記においてベンゼン環がフッ素置換されている化合物が適している。
【００５４】
【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。
【００５５】
なお、化合物の構造の確認は核磁気共鳴スペクトル（ＮＭＲ）、赤外吸収スペクトル（ＩＲ）、質量スペクトル（ＭＳ）等により行った。また、化合物及び液晶組成物の相転移温度は、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。液晶組成物における「％」は「重量％」を表わす。
（参考例１） トランス−４−プロピルシクロヘキサンプロパナールの合成
【００５６】
【化１４】
塩化メトキシメチルトリフェニルホスホニウム１３６ｇをテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）５５０ｍｌに懸濁した後、氷冷下にｔ−ブトキシカリウム４５ｇを２回に分けて加え、５〜１０℃１時間攪拌してウィッティヒ反応剤を調製した。氷冷下にトランス−４−プロピルシクロヘキサンエタナール５１．４ｇのＴＨＦ２００ｍｌ溶液を３０分で滴下し、更に５〜１０℃で１時間攪拌した。水４００ｍｌを加え有機層を分離し、水層からはヘキサンで抽出して有機層に加えた。反応終了後、溶媒の大部分を溜去した後、ヘキサン８００ｍｌを加え、析出した結晶（トリフェニルホスフィンオキシド）を濾別した。濾液をメタノール／水（２／１）混合溶媒で２回、更に飽和食塩水で１回洗滌した後、溶媒を溜去してエノールエーテル体６０ｇを得た。
【００５８】
次に、これをＴＨＦ２００ｍｌに溶解し、１０％塩酸２００ｍｌを加え、１時間還流下に加熱攪拌した。反応終了後、放冷した後、ヘキサン２００ｍｌを加え有機層を分離し、水層はヘキサン２００ｍｌで抽出して有機層に加えた。有機層は水、次いで飽和食塩水で洗滌した。溶媒を溜去して油状のトランス−４−プロピルシクロヘキサンプロパナール５４．８ｇを得た。
（参考例２） ３，５−ジフルオロ−１−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ベンゼンの合成
【００５９】
【化１５】
マグネシウム３．５ｇをＴＨＦ１５ｍｌに懸濁させた。これに１−ブロモ−３，５−ジフルオロベンゼン２５．５ｇのＴＨＦ１００ｍｌ溶液を穏やかな還流が持続する速度で滴下し、更に室温で３０分攪拌してグリニヤール反応剤を調製した。これを０℃に冷却し、参考例１で得たトランス−４−プロピルシクロヘキサンプロパナール２０ｇのＴＨＦ４０ｍｌ溶液を３０分間で滴下した。０℃で１時間攪拌後、水を加え、室温に戻し、希塩酸を加えて中和した。トルエンで抽出し、有機層を併せて水次いで飽和食塩水で脱水した。溶媒を溜去して得られた粗生成物を再度トルエン１２０ｍｌに溶解し、ｐ−トルエンスルホン酸２水塩４．０ｇを加え、３時間還流下に加熱攪拌した。反応終了後、室温まで放冷した後、炭酸水素ナトリウム水溶液、水、次いで飽和食塩水で洗滌し、無水硫酸ナトリウムで脱水した。溶媒を溜去して得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン）を用いて精製して、３，５−ジフルオロ−１−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）−１−プロペニル］ベンゼン２０．３ｇを得た。
【００６１】
この全量を酢酸エチル１５０ｍｌに溶解し、パラジウム炭素３．０ｇを加え、水素雰囲気下で６時間攪拌した。反応終了後、触媒を濾別し、溶媒を溜去して無色油状の３，５−ジフルオロ−１−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ベンゼンの１９．７ｇを得た。
（実施例１） ２，６，３’，４’，５’−ペンタフルオロ−４−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル（第１表中の（Ｉ−１）の化合物）の合成
【００６２】
【化１６】
参考例２で得た３，５−ジフルオロ−１−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ベンゼンの１０．０ｇをＴＨＦ４０ｍｌに溶解し、−５０℃に冷却した。これにｎ−ブチルリチウム（１．６Ｍ、ｎ−ヘキサン溶液）２５ｍｌをゆっくり滴下し、更に同温度で３０分間攪拌した。反応終了後、これにホウ酸トリイソプロピル１４．０ｇのＴＨＦ６０ｍｌ溶液を３０分間で滴下し、１時間かけて０℃まで昇温し、０℃で更に２時間攪拌した。反応終了後、１０％塩酸６０ｍｌを加え、５〜１０℃で１時間攪拌した。室温に戻し、トルエンで抽出し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、次いで水で洗滌した後、無水硫酸ナトリウムで脱水した。溶媒を溜去してホウ酸２，６−ジフルオロ−４−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］フェニルの白色結晶１１．５ｇを得た。
【００６４】
次に、この全量及び１−ブロモ−３，４，５−トリフルオロベンゼン１１．２ｇをベンゼン５０ｍｌ及びエタノール２５ｍｌに溶解し、炭酸ナトリウム水溶液（２Ｎ）５０ｍｌを加えた。テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム(0)０．６ｇを加え、８時間加熱還流させた。反応終了後、室温まで放冷した後、ヘキサンを加え、水層を分離し、水層はヘキサンで更に抽出して有機層を併せた。溶媒を溜去後、カラムクロマトグラフィー（ヘキサン）を用いて精製し、更にエタノールから３回再結晶して２，６，３’，４’，５’−ペンタフルオロ−４−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル（融点：６６．０℃）４．５ｇを得た。
（実施例２） ２，６，３’，４’−テトラフルオロ−４−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル（第１表中の（Ｉ−２）の化合物）の合成
実施例１に於いて、１−ブロモ−３，４，５−トリフルオロベンゼンに換えて、１−ブロモ−３，４−ジフルオロベンゼンを用いた以外は実施例１と同様にして、２，６，３’，４’−テトラフルオロ−４−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル（融点：５３．５℃）を得た。
【００６５】
同様にして以下の化合物を得た。
２，６，３’，４’，５’−ペンタフルオロ−４−［３−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，４’，５’−ペンタフルオロ−４−［３−（トランス−４−ブチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，４’，５’−ペンタフルオロ−４−［３−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，４’−テトラフルオロ−４−［３−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，４’−テトラフルオロ−４−［３−（トランス−４−ブチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，４’−テトラフルオロ−４−［３−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，４’−トリフルオロ−４−［３−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，４’−トリフルオロ−４−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，４’−トリフルオロ−４−［３−（トランス−４−ブチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，４’−トリフルオロ−４−［３−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６−ジフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６−ジフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６−ジフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−（トランス−４−ブチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６−ジフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６−ジフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６−ジフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６−ジフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−（トランス−４−ブチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６−ジフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６−ジフルオロ−４’−クロロ−４−［３−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６−ジフルオロ−４’−クロロ−４−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６−ジフルオロ−４’−クロロ−４−［３−（トランス−４−ブチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６−ジフルオロ−４’−クロロ−４−［３−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−（トランス−４−ブチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−（トランス−４−ブチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−（トランス−４−ブチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−クロロ−４−［３−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−クロロ−４−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−クロロ−４−［３−（トランス−４−ブチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−クロロ−４−［３−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−クロロ−４−［３−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−クロロ−４−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−クロロ−４−［３−（トランス−４−ブチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−クロロ−４−［３−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）プロピル］ビフェニル
（実施例３） ２，６，３’，４’，５’−ペンタフルオロ−４−［３−［トランス−（トランス−４−プロピルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニルの合成
実施例１に於いて、３，５−ジフルオロ−１−［３−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）プロピル］ベンゼンに換えて、トランス−４−［３−（３，５−ジフルオロフェニル）プロピル］−トランス−４’−プロピルビシクロヘキサンを用いた以外は実施例１と同様にして、２，６，３’，４’，５’−ペンタフルオロ−４−［３−［トランス−（トランス−４−プロピルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニルを得た。
【００６６】
同様にして以下の化合物を得た。
２，６，３’，４’，５−ペンタフルオロ−４−［３−［トランス−（トランス−４−エチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’，４’，５−ペンタフルオロ−４−［３−［トランス−（トランス−４−ブチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’，４’，５−ペンタフルオロ−４−［３−［トランス−（トランス−４−ペンチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’，４’−テトラフルオロ−４−［３−［トランス−（トランス−４−エチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’，４’−テトラフルオロ−４−［３−［トランス−（トランス−４−プロピルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’，４’−テトラフルオロ−４−［３−［トランス−（トランス−４−ブチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’，４’−テトラフルオロ−４−［３−［トランス−（トランス−４−ペンチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−［トランス−（トランス−４−エチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−［トランス−（トランス−４−プロピルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−［トランス−（トランス−４−ブチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−［トランス−（トランス−４−ペンチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−［トランス−（トランス−４−エチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−［トランス−（トランス−４−プロピルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−［トランス−（トランス−４−ブチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−トリフルオロメトキシ−４−［３−［トランス−（トランス−４−ペンチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−［トランス−（トランス−４−エチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−［トランス−（トランス−４−プロピルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−［トランス−（トランス−４−ブチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’，５’−テトラフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−［トランス−（トランス−４−ペンチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−［トランス−（トランス−４−エチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−［トランス−（トランス−４−プロピルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−［トランス−（トランス−４−ブチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
２，６，３’−トリフルオロ−４’−トリフルオロメチル−４−［３−［トランス−（トランス−４−ペンチルビシクロヘキサン）−４−イル］プロピル］ビフェニル
（実施例４） 液晶組成物の調製（１）
アクティブマトリックス駆動用として好適なホスト液晶（Ｍ）
【００６７】
【化１７】
（式中、シクロヘキサン環はトランス配置を表わす。）を調製した。このホスト液晶（Ｍ）のネマチック相上限温度（ＴN-I）、融点（Ｍ．Ｐ．）、誘電率異方性（Δε）、屈折率異方性（Δｎ）及びこれを用いて作製したセル厚４．５μｍのＴＮセルの２０℃における閾値電圧（Ｖth）を測定したところ以下の通りであった。
【００６９】
ＴN-I： １１６．０℃
Ｍ．Ｐ．： １１．０℃
Δε： ＋４．８
Δｎ： ０．０９０
Ｖｔｈ： １．８８Ｖ
このホスト液晶（Ｍ）８５重量％及び実施例１で得た第１表中の（Ｉ−１）
【００７０】
【化１８】
の化合物１５重量％からなる液晶組成物（Ｍ−１）を調製した。この（Ｍ−１）のＴN-I及びその物性値を測定したところ、以下の通りであった。
ＴN-I： ８２．０℃
Δε： ＋５．６
Δｎ： ０．０８２
Ｖth： １．３９Ｖ
従って、ネマチック相上限温度はやや低下するものの、Δεは大きく増大していることがわかる。そのためＶthは約０．５Ｖも低下させることができた。また、そのΔｎはかなり小さくすることができた。
【００７２】
次に、この（Ｍ−１）を室温及び０℃で保存したが、一ヶ月放置しても結晶の析出は観察されなかった。また、−５０℃で放置したところ結晶化したが、これを再度昇温して析出結晶が完全に溶解する温度を測定したところ、約２０℃であった。従って、この化合物はホスト液晶に対する相溶性に非常に優れていることが理解できる。
（比較例１）
ホスト液晶（Ｍ）８５重量％及び（Ｉ−１）の化合物と類似構造を有する式（Ｂ）
【００７３】
【化１９】
の化合物１５重量％からなる液晶組成物（Ｍ−Ｂ）を調製した。この（Ｍ−Ｂ）のＴN-I及び物性値を同様にして測定したところ、以下の通りであった。
ＴN-I： １００．５℃
Δε： ＋６．７
Δｎ： ０．０９３
Ｖth： １．５０Ｖ
ＴN-Iは（Ｍ−１）より高くなり、Δεも大きくなり、Ｖthも（Ｍ−１）ほどではないが低下した。ただし、Δｎはホスト液晶（Ｍ）よりも更に大きくなってしまった。
【００７５】
しかしながら、（Ｍ−Ｂ）を室温で放置したところ、数時間以内に結晶が析出してしまった。また、これを再度昇温して、析出した結晶が完全に溶解する温度を測定したところ７０℃以上と（Ｍ−１）と比較すると非常に高くなった。このことから、式（Ｂ）の化合物はホスト液晶との相溶性が非常に悪く、実用的ではないことが明らかである。
以上のように、本発明の一般式（Ｉ）の化合物は、他の液晶化合物あるいは組成物との相溶性に優れ、組成物の電気光学的特性をほとんど損なうことなく、且つ閾値電圧（Ｖth）を大きく低下させることが可能であることが理解できる。
【発明の効果】
本発明により提供される一般式（Ｉ）で表わされる液晶性化合物は、他の液晶化合物やホスト液晶組成物との相溶性に優れている。また、分子内にシアノ基等の強極性基が存在しないので、高い比抵抗と電圧保持率が得られるにもかかわらず、非常に大きい誘電率異方性を示す。従って、それを液晶組成物構成成分として使用することにより、その閾値電圧を大きく低下することが可能である。また、ビフェニル骨格を有するにもかかわらず、屈折率異方性は比較的小さい。従って、各種液晶表示素子、特にアクティブマトリックス駆動用液晶表示素子の材料として非常に適している。
Claims (7)
- 一般式（Ｉ）
- 一般式（Ｉ）において、Ｘ及びＹの少なくとも一方がフッ素原子であることを特徴とする請求項１記載の化合物。
- 一般式（Ｉ）において、ｎが０であることを特徴とする請求項２記載の化合物。
- 一般式（Ｉ）において、Ｚがフッ素原子であることを特徴とする請求項３記載の化合物。
- 一般式（Ｉ）において、Ｒが炭素原子数２〜７の直鎖状アルキル基であることを特徴とする請求項４記載の化合物。
- 請求項１乃至５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。
- 請求項６記載の液晶組成物を用いて構成される液晶表示素子。
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- 1994-12-28 JP JP32736394A patent/JP3673873B2/ja not_active Expired - Fee Related
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