JP3751640B2 - 有機ケイ素化合物、液晶組成物および液晶表示素子 - Google Patents
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Description
本発明は、有機ケイ素化合物および液晶組成物に関し、更に詳しくはシランジイル基(−SiH2−)を有する新規な化合物、これを含有する液晶組成物および該液晶組成物を用いて構成した液晶表示素子に関する。
背景技術
液晶性化合物(本願において、液晶性化合物なる用語は、液晶相を示す化合物および液晶相を示さないが液晶組成物の構成成分として有用である化合物の総称として用いられる。)を用いた表示素子は、時計、電卓、ワープロ等のディスプレイに広く利用されている。これらの表示素子は液晶性化合物の屈折率異方性、誘電率異方性等を利用したものである。
液晶相には、ネマチック液晶相、スメクチック液晶相、コレステリック液晶相があるが、ネマチック液晶相を利用したものが最も広く用いられている。また表示方式としては動的散乱(DS)型、配向相変形(DAP)型、ゲスト/ホスト(GH)型、ねじれネマチック(TN)型、超ねじれネマチック(STN)型、薄膜トランジスタ(TFT)型等がある。
これらの表示方式で用いられる液晶性化合物は、室温を中心とする広い温度範囲で液晶相を示し、表示素子が使用される条件下で十分に安定であり、さらに表示素子を駆動させるに十分な特性を持たなくてはならないが、現在のところ単一の液晶性化合物でこの条件を満たすものは見いだされていない。このため数種類から数十種類の液晶性化合物を混合し、もって要求特性を備えた液晶組成物を調製しているのが実状である。これらの液晶組成物は、表示素子が使用される条件下で通常存在する水分、光、熱、空気に対して安定で、また電場や電磁放射に対しても安定である上、混合される化合物に対し化学的にも安定であることが要求される。また液晶組成物には、その屈折率異方性値(Δn)および誘電率異方性値(Δε)等の諸物性値が表示方式や表示素子の形状に依存して適当な値を取ることが必要とされる。
さらに液晶組成物中の各成分は、相互に良好な溶解性を持つことが重要である。なかでも、消費電力と液晶表示画面の大画面化に必要な高速応答に大きく寄与するしきい値電圧(E.Jakeman等、Pyhs.Lett.,39A.69(1972))のさらなる低下が望まれており、また高速応答のためには低粘性であることも重要である。
これらの目的を達成するため従来より種々の化合物が開発されており、それらの中には分子中にシリル基を含む化合物も下記の式(a)、式(b)および式(c)に示す通りそれぞれ特開平6−9653、特開平7−2878および特開平7−2879により知られている。
しかし、これらの化合物はケイ素に結合した3個の水素原子が全てアルキル基で置換されたトリアルキルシリル基を有する化合物であって、1個、特に2個以上の水素原子が未置換のものではない。
このようなトリアルキルシリル基を有する化合物は、本発明者等がその一例として下記式(d)に示すプロピルジメチルシリル基を有する化合物について実施した物性測定結果からも知られる通り、著しく高粘性である上液晶組成物を構成する他の成分との相溶性が十分でないといった問題点を有している。
以下に上記化合物(d)の物性測定の結果を示す。メルク社製の母液晶組成物ZLI−1132についてネマチック相−等方相転移温度(NI)と20℃における粘度(η)を求めたところ、それぞれ72.6℃および26.7mPa・sであった。次いで、この母液晶組成物85重量%に式(d)に示す化合物15重量%を添加し、得られる組成物のNIとηを求めたところそれぞれ15℃以下および39.7mPa・sであった。
この結果から、式(d)に示す化合物を用いて調製した液晶組成物は、粘度が著しく大きくなる上NIを50℃以上低下させることが知られ、さらに化合物(d)はNIの異なる領域があり、相溶性も悪いため実用的ではなかった。
発明の開示
本発明の目的は、前記従来技術の欠点を解消し、他の液晶材料との相溶性に優れ、低粘性であり、かつ低いしきい値電圧を有する新規有機ケイ素化合物、これを含有する液晶組成物および該液晶組成物を用いて構成した液晶表示素子を提供することにある。
上記目的を達成するため、本願で特許請求される発明は以下の通りである。
(1)一般式(1)
(式中、Raは炭素数1〜20のアルキル基を示し、該アルキル基中の1つ以上の−CH2−は−SiH2−、−O−、または−C=C−で置換されていてもよいが、−O−が連続することはない。またRa中の1つ以上の水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよい。RbはRaから選ばれる基、ハロゲン原子またはCNを示す。ただし、RaとRbのどちらか一方のみ−SiH 2 −を含む。A、A1、A2、およびA3は相互に独立して1,4−シクロヘキシレン、環上の1つ以上の水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい1,4−フェニレンまたは1,3−ジオキサン−2,5−ジイルを示す。Z1、Z2およびZ3は相互に独立して共有結合、−(CH2)2−、−CH=CH−、または−CH 2 O−を示す。m、nおよびoは相互に独立して0または1を示すが、少なくともいずれか1つは1を示す。)で示される液晶性化合物。
(2)A、A1、A2およびA3が相互に独立して1,4−シクロヘキシレンまたは環上の1つ以上の水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい1,4−フェニレンである(1)に記載の液晶性化合物。
(3)mが1、nおよびoが共に0である(1)〜(2)のいずれかに記載の液晶性化合物。
(4)mおよびnが共に1、oが0である(1)〜(2)のいずれかに記載の液晶性化合物。
(5)m、nおよびoが共に1である(1)〜(2)のいずれかに記載の液晶性化合物。
(6)(1)〜(5)のいずれかに記載の液晶性化合物を少なくとも1種類含有することを特徴とする液晶組成物。
(7)第一成分として、(1)〜(5)のいずれかに記載の液晶性化合物を少なくとも1種類含有し、第二成分として、一般式(2)、(3)および(4)
(式中、R1は炭素数1〜10のアルキル基を示し、X1はF、Cl、OCF3、OCF2H、CF3、CF2HまたはCFH2を示し、L1、L2、L3およびL4は相互に独立してHまたはFを示し、Z4およびZ5は相互に独立して−(CH2)2−、−CH=CH−または共有結合を示し、aは1または2を示す。)からなる群から選択される化合物を少なくとも1種類含有することを特徴とする液晶組成物。
(8)第一成分として、(1)〜(5)のいずれかに記載の液晶性化合物を少なくとも1種類含有し、第二成分として、一般式(5)、(6)、(7)、(8)および(9)
(式中、R2はF、炭素数1〜10のアルキル基または炭素数2〜10のアルケニル基を示すが、該アルキル基またはアルケニル基中の相隣接しない一つ以上のメチレン基(−CH2−)は酸素原子(−O−)によって置換されていてもよい。環Aはトランス−1,4−シクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基または1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基を示し、環Bはトランス−1,4−シクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基またはピリミジン−2,5−ジイル基を示し、環Cはトランス−1,4−シクロヘキシレン基または1,4−フェニレン基を示し、Z6は−(CH2)2−、−COO−または共有結合を示し、L5およびL6は相互に独立してHまたはFを示し、bおよびcは相互に独立して0または1を示す。)
(式中、R3は炭素数1〜10のアルキル基を示し、L7はHまたはFを示し、dは0または1を示す。)
(式中、R4は炭素数1〜10のアルキル基を示し、環Dおよび環Eは相互に独立してトランス−1,4−シクロヘキシレン基または1,4−フェニレン基を示し、Z7およびZ8は相互に独立して−COO−または共有結合を示し、Z9は−COO−または−C≡C−を示し、L8およびL9は相互に独立してHまたはFを示し、X2はF、OCF3、OCF2H、CF3、CF2HまたはCFH2を示すが、X2がOCF3、OCF2H、CF3、CF2HまたはCFH2を示す場合はL8およびL9は共にHを示す。e、fおよびgは相互に独立して0または1を示す。)
(式中、R5およびR6は相互に独立して炭素数1〜10のアルキル基または炭素数2〜10のアルケニル基を示すが、該アルキル基またはアルケニル基中の相隣接しない一つ以上のメチレン基(−CH2−)は酸素原子(−O−)によって置換されていてもよい。環Gはトランス−1,4−シクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基またはピリミジン−2,5−ジイル基を示し、環Hはトランス−1,4−シクロヘキシレン基または1,4−フェニレン基を示し、Z10は−C≡C−、−COO−、−(CH2)2−、−CH=CH−C≡C−または共有結合を示し、Z11は−COO−または共有結合を示す。)
(式中、R7およびR8は相互に独立して炭素数1〜10のアルキル基または炭素数2〜10のアルケニル基を示すが、該アルキル基またはアルケニル基中の相隣接しない一つ以上のメチレン基(−CH2−)は酸素原子(−O−)によって置換されていてもよい。環Iはトランス−1,4−シクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基またはピリミジン−2,5−ジイル基を示し、環Jはトランス−1,4−シクロヘキシレン基、環上の1つ以上の水素原子がFで置換されていてもよい1,4−フェニレン基またはピリミジン−2,5−ジイル基を示し、環Kはトランス−1,4−シクロヘキシレン基または1,4−フェニレン基を示し、Z12およびZ14は相互に独立して−COO−、−(CH2)2−または共有結合を示し、Z13は−CH=CH−、−C≡C−、−COO−または共有結合を示し、hは0または1を示す。)からなる群から選択される化合物を少なくとも1種類含有することを特徴とする液晶組成物。
(9).第一成分として、(1)〜(5)のいずれかに記載の液晶性化合物を少なくとも1種類含有し、第二成分の一部分として、一般式(2)、(3)および(4)
(式中、R1は炭素数1〜10のアルキル基を示し、X1はF、Cl、OCF3、OCF2H、CF3、CF2HまたはCFH2を示し、L1、L2、L3およびL4は相互に独立してHまたはFを示し、Z4およびZ5は相互に独立して−(CH2)2−、−CH=CH−または共有結合を示し、aは1または2を示す。)からなる群から選択される化合物を少なくとも1種類含有し、第二成分の他の部分として、一般式(5)、(6)、(7)、(8)および(9)
(式中、R2はF、炭素数1〜10のアルキル基または炭素数2〜10のアルケニル基を示すが、該アルキル基またはアルケニル基中の相隣接しない一つ以上のメチレン基(−CH2−)は酸素原子(−O−)によって置換されていてもよい。環Aはトランス−1,4−シクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基または1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基を示し、環Bはトランス−1,4−シクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基またはピリミジン−2,5−ジイル基を示し、環Cはトランス−1,4−シクロヘキシレン基または1,4−フェニレン基を示し、Z6は−(CH2)2−、−COO−または共有結合を示し、L5およびL6は相互に独立してHまたはFを示し、bおよびcは相互に独立して0または1を示す。)
(式中、R3は炭素数1〜10のアルキル基を示し、L7はHまたはFを示し、dは0または1を示す。)
(式中、R4は炭素数1〜10のアルキル基を示し、環Dおよび環Eは相互に独立してトランス−1,4−シクロヘキシレン基または1,4−フェニレン基を示し、Z7およびZ8は相互に独立して−COO−または共有結合を示し、Z9は−COO−または−C≡C−を示し、L8およびL9は相互に独立してHまたはFを示し、X2はF、OCF3、OCF2H、CF3、CF2HまたはCFH2を示すが、X2がOCF3、OCF2H、CF3、CF2HまたはCFH2を示す場合はL8およびL9は共にHを示す。e、fおよびgは相互に独立して0または1を示す。)
(式中、R5およびR6は相互に独立して炭素数1〜10のアルキル基または炭素数2〜10のアルケニル基を示すが、該アルキル基またはアルケニル基中の相隣接しない一つ以上のメチレン基(−CH2−)は酸素原子(−O−)によって置換されていてもよい。環Gはトランス−1,4−シクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基またはピリミジン−2,5−ジイル基を示し、環Hはトランス−1,4−シクロヘキシレン基または1,4−フェニレン基を示し、Z10は−C≡C−、−COO−、−(CH2)2−、−CH=CH−C≡C−または共有結合を示し、Z11は−COO−または共有結合を示す。)
(式中、R7およびR8は相互に独立して炭素数1〜10のアルキル基または炭素数2〜10のアルケニル基を示すが、該アルキル基またはアルケニル基中の相隣接しない一つ以上のメチレン基(−CH2−)は酸素原子(−O−)によって置換されていてもよい。環Iはトランス−1,4−シクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基またはピリミジン−2,5−ジイル基を示し、環Jはトランス−1,4−シクロヘキシレン基、環上の1つ以上の水素原子がFで置換されていてもよい1,4−フェニレン基またはピリミジン−2,5−ジイル基を示し、環Kはトランス−1,4−シクロヘキシレン基または1,4−フェニレン基を示し、Z12およびZ14は相互に独立して−COO−、−(CH2)2−または共有結合を示し、Z13は−CH=CH−、−C≡C−、−COO−または共有結合を示し、hは0または1を示す。)からなる群から選択される化合物を少なくとも1種類含有することを特徴とする液晶組成物。
(10)(6)に記載の液晶組成物を用いて構成した液晶表示素子。
(11)(7)に記載の液晶組成物を用いて構成した液晶表示素子。
(12)(8)に記載の液晶組成物を用いて構成した液晶表示素子。
(13)(9)に記載の液晶組成物を用いて構成した液晶表示素子。
本発明の一般式(1)で示す有機ケイ素化合物は、他の液晶材料との相溶性に優れ、低粘性であり、かつ低いしきい値電圧を有する。
またこれらの有機ケイ素化合物は、液晶表示素子が通常使用される条件下において物理的および化学的に十分安定である。さらには分子構成要素のうち環や置換基および/または結合基を適当に選択することにより、所望の物性値を持つものが得られる。
従って、本発明の化合物を液晶組成物の成分として用いた場合、好ましい特性を有する新たな液晶組成物を提供し得る。
本発明の有機ケイ素化合物は、前記一般式(1)で示される。
該式中、RaはH、炭素数1〜20の直鎖若しくは分岐したアルキル基または同アルコキシ基であるが、具体的には該直鎖アルキル基としてメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、デシル、ペンタデシル、イコシル等を、また分岐アルキル基としてイソプロピル、sec−ブチル、tert−ブチル、イソペンチル、イソヘキシル、3−エチルオクチル、3,8−ジメチルテトラデシル、5−エチル−5−メチルノナデシル、分岐アルコキシ基として2−メチルプロポキシ、2−メチルペントキシ、1−メチルヘプトキシメチル等を挙げることができる。なお、前記の分岐アルキル基またはアルコキシ基は光学活性を示すものであってもよい。
これらのアルキル基は、−O−および/または−S−が連続しない限り該基中の1つ以上の−CH2−が−SiH2−、−O−、−S−、−CO−、−CH=CH−、−C≡C−または1,3−シクロブチレンで置換されてもよい。例えば、−SiH2−で置換された基の例として、シラニル基類、アルキルシリル基、アルコキシシリル基、アルキルシリルアルキル基、アルコキシシリルアルキル基、アルキルジシラニル基、アルキルジシラニルアルキル基およびアルキルトリシラニル基を、−O−で置換された基の例としてアルコキシ基およびアルコキシアルキル基を、−S−で置換された基の例としてアルキルチオアルキル基を、−CH=CH−で置換された基の例としてアルケニル基、アルカジエニル基、アルケニルオキシ基およびアルコキシアルケニル基を、−C≡C−で置換された基の例としてアルキニル基、アルキニルオキシ基およびアルコキシアルキニル基を示すことができる。
また、上記のアルキル基は該基中の1つ以上の水素原子がハロゲン原子で置換されてもよく、その例としてハロゲン置換アルキル基、ハロゲン置換アルコキシ基、ハロゲン置換アルケニル基およびハロゲン置換アルキニル基等を挙げることができる。
これらの中で好ましい基を具体的に例示する。
基中の1つ以上の−CH2−がSiH2−で置換されたアルキル基として、メチルシリル、エチルシリル、プロピルシリル、ブチルシリル、ペンチルシリルおよびノニルシリル等のアルキルシリル基、
メチルシリルメチル、メチルシリルエチル、メチルシリルプロピル、メチルシリルブチル、メチルシリルヘプチル、エチルシリルメチル、エチルシリルエチル、エチルシリルプロピル、エチルシリルヘキシル、プロピルシリルメチル、プロピルシリルエチル、プロピルシリルプロピル、ブチルシリルメチル、ブチルシリルエチル、ブチルシリルプロピル、ペンチルシリルメチル、ヘキシルシリルメチル、ヘキシルシリルエチル、ヘプチルシリルメチルおよびオクチルシリルメチル等のアルキルシリルアルキル基、
メトキシシリル、エトキシシリル、プロポキシシリル、ブトキシシリル、ペンチルオキシシリルおよびオクチルオキシシリル等のアルコキシシリル基、
シラニル、ジシラニル、トリシラニル、テトラシラニル、ペンタシラニルおよびデカシラニル等のシラニル基類、
メチルジシラニル、エチルジシラニル、プロピルジシラニル、ブチルジシラニルおよびペンチルジシラニル等のアルキルジシラニル基、
メチルトリシラニル、エチルトリシラニル、プロピルトリシラニルおよびヘキシルトリシラニル等のアルキルトリシラニル基、
メチルノナシラニル、メチルジシラニルメチル、メチルジシラニルエチル、メチルジシラニルペンチル、エチルジシラニルメチル、エチルジシラニルエチル、エチルジシラニルブチル、エチルジシラニルヘキシル、プロピルジシラニルメチル、ブチルジシラニルペンチル、ペンチルジシラニルメチル、ヘキシルジシラニルエチル、ヘプチルジシラニルメチル等のアルキルジシラニルアルキル基、
メチルトリシラニルメチル、メチルトリシラニルペンチル、エチルトリシラニルメチル、エチルトリシラニルプロピル、プロピルトリシラニルメチル、プロピルトリシラニルブチル、ブチルトリシラニルメチル、ペンチルトリシラニルメチルおよびヘキシルトリシラニルメチル等のアルキルトリシラニルアルキル基、
並びにメチルヘキサシラニルメチル、エチルヘプタシラニルメチル、メチルオクタシラニルメチル、2−フルオロエチルシリル、3,3−ジフルオロプロピルシリル、1,2,3,3−テトラフルオロプロピルシリルを示すことができる。
また、基中の−CH2−が−O−で置換された基として、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ノニルオキシ等のアルコキシ基、メトキシメチル、メトキシエチル、メトキシプロピル、メトキシブチル、メトキシペンチル、メトキシオクチル、エトキシメチル、エトキシエチル、エトキシプロピル、エトキシヘキシル、プロポキシメチル、プロポキシエチル、プロポキシプロピル、プロポキシペンチル、ブトキシメチル、ブトキシエチル、ブトキシブチル、ペンチルオキシメチル、ペンチルオキシブチル、ヘキシルオキシメチル、ヘキシルオキシエチル、ヘキシルオキシプロピル、ヘプチルオキシメチル、オクチルオキシメチル等のアルコキシアルキル基を示すことができる。
さらにメチルチオメチル、メチルチオエチル、メチルチオプロピル、メチルチオブチル、メチルチオオクチル、エチルチオメチル、エチルチオエチル、エチルチオヘプチル、プロピルチオメチル、プロピルチオエチル、プロピルチオプロピル、プロピルチオペンチル、ヘキシルチオメチルおよびヘプチルチオエチル等のアルキルチオアルキル基、
メチルカルボニル、エチルカルボニル、プロピルカルボニル、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロポキシカルボニル、ブトキシカルボニル、ヘプチルオキシカルボニル、2−オキソプロピル、2−オキソブチル、3−オキソブチル、2−オキソペンチル、4−オキソペンチル、3−オキソヘキシル、5−オキソヘキシル、2−オキソヘプチル、3−オキソヘプチル、6−オキソヘプチル、2−オキソオクチル、4−オキソオクチル、7−オキソオクチル、3−オキソノニル、6−オキソノニル、8−オキソノニル、2−オキソデシル、5−オキソデシルおよび9−オキソデシル等の基、
ビニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニルおよびデセニル等のアルケニル基、
メトキシプロペニル、エトキシプロペニル、ペンチルオキシプロペニル、メトキシブテニル、エトキシブテニル、ペンチルオキシブテニル、メトキシペンテニル、プロポキシペンテニル、メトキシヘキセニル、プロポキシヘキセニル、メトキシヘプテニルおよびメトキシオクテニル等のアルコキシアルケニル基、プロペニルオキシ、ブテニルオキシ、ペンテニルオキシ、オクテニルオキシおよびプロペニルオキシメチル等のアルケニルオキシ基、プロペニルオキシエチル、プロペニルオキシブチル、ブテニルオキシメチル、ブテニルオキシエチル、ブテニルオキシペンチル、ペンテニルオキシメチル、ペンテニルオキシプロピル、ヘキセニルオキシメチル、ヘキセニルオキシエチル、ヘプテニルオキシメチルおよびオクテニルオキシメチル等の基、
ブタジエニル、ヘプタジエニル、ヘキサジエニル、ヘプタジエニル、オクタジエニルおよびイコサジエニル等のアルカジエニル基、
3−フルオロプロペニル、4−フルオロ−1−ブテニル、4−フルオロ−2−ブテニル、5−フルオロ−1−ペンテニル、5−フルオロ−2−ペンテニル、5−フルオロ−3−ペンテニル、6−フルオロ−1−ヘキセニル、6−フルオロ−3−ヘキセニル、7−フルオロ−5−ヘプテニル、2,2−ジフルオロビニル、1,2−ジフルオロビニル、2−クロロ−2−フルオロビニル、2−ブロモ−2−フルオロビニル、2−フルオロ−2−シアノビニル、3,3−ジフルオロ−2−プロペニル、3−クロロ−3−フルオロ−1−プロペニル、2,3−ジフルオロ−1−プロペニル、1,3−ジフルオロ−2−プロペニル、1,3,3−トリフルオロ−2−プロペニル、1,2,4,4−テトラフルオロ−3−ブテニル,5,5−ジフルオロ−4−ペンテニル、3,3−ジフルオロヘキセニルおよび8,8−ジフルオロ−7−オクテニル等のハロゲン置換アルケニル基、
エチニル、プロピニル、ブチニル、ペンチニルおよびオクチニル等のアルキニル基、エチニルオキシ、プロピニルオキシ、ブチニルオキシ、ペンチニルオキシおよびテトラデシニルオキシ等のアルキニルオキシ基、
メトキシプロピニル、メトキシペンチニル、エトキシブチニル、プロポキシプロピニル、ヘキシルオキシヘプチニル、メトキシメチルブチニル、メトキシプロピルエチニル、ブトキシメチルプロピニル等のアルコキシアルキニル基、
フルオロメチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、2−フルオロエチル、1,2−ジフルオロエチル、2−ブロモ−1,2−ジフルオロエチル、3−フルオロプロピル、1,2,3,3−テトラフルオロプロピル、4−フルオロブチル、1,1,2,4−テトラフルオロブチル、5−フルオロペンチル、2,3,3,4,5−ペンタフルオロペンチル、6−フルオロヘキシル、2,3,4,6−テトラフルオロヘキシル、7−フルオロヘプチル、8,8−ジフルオロオクチル等のハロゲン置換アルキル基、
ジフルオロメトキシ、トリフルオロメトキシ、1,1−ジフルオロエトキシ、2,2−ジフルオロエトキシ、2,2,2−トリフルオロエトキシ、1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ、ペルフルオロエトキシ、1,1,2,3,3,3−ヘキサフルオロプロポキシ、ペルフルオロプロポキシ等のハロゲン置換アルコキシ基を挙げることができる。
次に、Rbは上記Raから選ばれる基、F、Cl、BrおよびIを含むハロゲン原子郡から選ばれる基またはCNであるが、安定性等の点からBrまたはIを除く基であることが好ましい。
A、A1、A2およびA3はそれぞれ環上の1つ以上の水素原子がハロゲン原子またはCNで置換されてもよい炭素数3〜10のシクロアルキレン、炭素数4〜10のシクロアルケニレン、炭素数5〜10のシクロアルカジエニレン、フェニレン、ヘテロ原子を含む環式化合物の2価基、炭素数4〜10のビシクロアルキレンまたは炭素数7〜12のスピロ環2価基を示すが、具体的には上記シクロアルキレンとしてシクロプロピレン、シクロブチレン、シクロペンチレン、シクロヘキシレン、シクロヘプチレンおよびシクロデシレンを、シクロアルケニレンとしてシクロペンテニレン、シクロヘキセニレン、シクロヘプテニレンおよびシクロノネニレンを、シクロアルカジエニレンとしてシクロヘキサジエニレン、シクロペンタジエニレンおよびシクロデカジエニレンを、ヘテロ原子を含む環式化合物の2価基としてピペリジンジイル、ピペラジンジイル、ピリジンジイル、ピラジンジイル、ピリミジンジイル、ピリダジンジイル、トリアジンジイル、テトラジンジイル、テトラヒドロピランジイル、ジオキサンジイルおよびジチオラジンを、ビシクロアルキレンとしてビシクロブタンジイル、ビシクロペンタンジイル、ビシクロヘキサンジイル、ビシクロヘプタンジイル、ビシクロオクタンジイルおよびビシクロオクテンジイルを、スピロ環2価基としてスピロヘプタンジイル、スピロビシクロヘキサンジイル、スピロオクタンジイル、スピロデカンジイル、シクロヘキサンスピロシクロブタンジイル、シクロヘキセンスピロシクロブタンジイルおよびシクロヘキセンスピロシクロヘキセンジイル等を挙げることができる。
これらの中でより好ましい基として、シクロアルキレンでは1,2−シクロプロピレン、1,3−シクロブチレン、1,4−シクロヘキシレンを、シクロアルケニレンでは1−シクロヘキセン−1,4−イレン、2−シクロヘキセン−1,4−イレン、3−シクロヘキセン−1,4−イレンを、フェニレンでは1,4−フェニレンおよびこのものの環上の1つ以上の水素原子がハロゲン原子またはCNで置換された基、例えば2−フルオロ−1,4−フェニレン、3−フルオロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、3,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,3,5−トリフルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−1,4−フェニレン、3−クロロ−1,4−フェニレン、2,3−ジクロロ−1,4−フェニレン、3,5−ジクロロ−1,4−フェニレン、3−ブロモ−1,4−フェニレン、2−ヨード−1,4−フェニレン、2−クロロ−3−フルオロフェニレン、3−フルオロ−5−クロロフェニレン、2−シアノ−1,4−フェニレン、3−シアノ−1,4−フェニレンおよび2,3−ジシアノ−1,4−フェニレンを、ヘテロ原子を含む単環式化合物の2価基ではピリジン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、ジオキサン−2,5−ジイルを挙げることができる。
Z1、Z2およびZ3は共有結合または含有水素原子の1つ以上がハロゲン原子で置換されてもよい炭素数1〜4のアルキレンであるが、より好ましくは、共有結合、エチレンまたはブチレンである。また、該アルキレンはその構成メチレン基が−SiH2−、−O−、−CH=CH−または−C≡C−等で置換されてもよいが、その際−O−および/または−S−が連続することはない。
このような基として、好ましくは1,2−ジシランジイル、1,4−テトラシランジイル、メチレンシランジイル、シランジイルメチレン、メチレンシランジイルトリメチレン、メチレンシランジイルエチレンおよびエチレンシランジイルメチレン等の−SiH2−を置換基として有する基、オキシメチレン、メチレンオキシ、オキシトリメチレン、メチレンオキシエチレン、エチレンオキシメチレンおよびエステル結合等の−O−を置換基として有する基、ビニレン、1−ブテニレン、2−ブテニレンおよび3−ブテニレン等の−CH=CH−を置換基として有する基、エチニレン、1−ブチニレン、2−ブチニレンおよび3−ブチニレン等の−C≡C−を置換基として有する基、並びに上記各基中の1個以上の水素原子がハロゲン原子で置換された基、例えばフルオロメチレンオキシ、オキシフルオロメチレン、ジフルオロメチレンオキシ、オキシジフルオロメチレン、2,2−ジフルオロエチレン、1,2−ジフルオロビニレン、1−フルオロビニレン、1−ブロモ−2−フルオロビニレン、1−クロロ−2−フルオロビニレン、1,2−ジフルオロ−1−ブテニレン、2,3−ジフルオロ−2−ブテニレン、3、4−ジフルオロ−3−ブテニレン、その他3−オキシ−1−プロペニレンや2−プロペニレンオキシ等を示すことができる。
前記したRa、Rb、A〜A3およびZ1〜Z3の各々から選択される基で構成される本発明の化合物(1)は、好ましい特性を有する化合物であるが、より好ましくは、ヘテロ原子を含む環を2つ以上含まない化合物である。
このような化合物群のうち格別に好ましい特性を有する1群の化合物は、以下の(1−1)〜(1−59)に示される化合物である。
(各式中、RaおよびRbは前記と同様の意味を示し、uは1または2であり、環上および/または結合基中の水素原子は、相互に独立してカッコ内の原子または基で置換されていてもよい。)
本発明の一般式(1)で示される化合物は、該式中のRa、Rb、Z1、Z2およびZ3に所定の基を導入することにより得られるが、このような基の導入は従来公知の一般的な有機合成法により行い得る。
シランジイル基の導入:
このものは、文献「E.W.Colvin等、シリコン イン オーガニック シンセシス(Silicon in Organic Synthesis),Butterworths,London(1981)、W.P.Weber,シリコン リージェンツ フォー オーガニック シンセシス(Silicon Reagents for Organic Synthesis),Springer−Verlag,Berlin(1983)、E.W.Colvin,シリコン リージェンツ イン オーガニック シンセシス(Silicon Reagents in Organic synthesis),Academic Press,London(1988)等)に記載のある公知の一般的な有機合成法によって導入することができる。
そのいくつかにつき具体例を示すると以下の通りである。
(Ra、Rb、m、n、o、A、A1〜A3およびZ1〜Z3は前記と同様の意味を示し、Xはハロゲン原子、Rb’はRbから−SiH2−を除いた残基を示す。)
すなわち、その1つは、Rbに相当する末端部位の基がBrまたはI等を含むハロゲンXであるハロゲン化物(1)とLi、n−BuLiあるいはtert−BuLi等からリチウム試薬(2)を調製した後、これをアルキルトリクロロシラン等のアルキルハロゲン化シラン(3)と反応させて化合物(4)とする。該化合物(4)を水素化ほう素ナトリウム(SBH)や水素化リチウムアルミニウム(LAH)等の還元剤により還元して、XがRb(SiH2Rb′)に転化した目的化合物例の(5)を製造することができる。なお、上記アルキルハロゲン化シラン(3)に替えて(6)、(7)または(8)のようなハロゲン化シランを用いることにより、それぞれ対応する有機ケイ素化合物(9)、(10)および(11)を得ることができる。
また、上記リチウム試薬(2)に替えてハロゲン化物(1)とMgから調整したグルニャール試薬を用いても同様に反応を行うことができる。
その2は、ハロゲン化物(12)から前述のような方法によりリチウム試薬(13)またはグリニャール試薬を調整した後、これをサクライ等(テトラヘドロン レターズ,5493(1966))と同様な方法により得られたヘキサクロロジシラン(14)と反応させて化合物(15)とする。該化合物(15)をリチウム試薬(16)あるいはグリニャール試薬と反応させた後、還元して分子中央部に−SiH2−を有する目的化合物例の(17)を製造することができる。また、上記ヘキサクロロジシラン(14)に替えて(18)または(19)のようなハロゲン化シランを用いることにより、それぞれ分子中央部に−SiH2−を有する対応した有機ケイ素化合物(20)および(21)を製造することができる。
さらに、前記ヘキサクロロジシラン(14)に替えてハロゲン化シラン(22)を用い、同様な方法により化合物(23)とする。該化合物(23)を前述のサクライ等の方法によりトリクロロシラン化合物(24)とし、リチウム試薬(16)と反応後、還元して分子中央部に−SiH2−を有する目的化合物例の(25)を製造することもできる。
その他、図示は省略したが、オレフィンまたはアセチレンと置換ジハロゲン化ヒドロシランをアゾビスイソブチロニトリル、過酸化ベンゾイル若しくは過酸化ジ−tert−ブチル等のラジカル開始剤またはPt、Rh、Pd若しくはNi等の遷移金属触媒等の存在下でヒドロシリル化(B.A.Bluestein,ジャーナル オブ ジ アメリカン ケミカル ソサイエティー,83,1000(1961)、R.A.Benkeser等,ジャーナル オブ ジ アメリカン ケミカル ソサイエティー,83,4385(1961)、J.L.Speier等,ジャーナル オブ ジ アメリカン ケミカル ソサイエティー,79,974(1957))を行った後、ハロゲン原子を還元することによってもシランジイル基を導入することが可能である。
シランジイル基以外の基(−CH=CH−、−C≡C−、−CO−、−O−等)の導入:
これらの基も従来公知の一般的な有機合成法により導入することが可能である。−CH=CH−を含む化合物は、例えばWittig反応(オーガニック リアションズ,第14巻,第3章)、Wittig−Schlosser反応(M.Schlosser等,アンゲバンテ ケミー インター ナショナル エディション イン イングリッシュ,5,126(1966))あるいはWittig−Horner反応(J.I.G.Cadogan,オルガノホスホラス リージェンツ イン オーガニック シンセシス(Organophosphorus Reagents in Organic Synthesis),Academic(1979))により、分子内に容易に導入することができる。
(Ra、Rb、Rb’、m、n、o、A、A1〜A3、Z1〜Z3およびXは前記と同様の意味を示す。)
すなわち、テトラヒドロフランやジエチルエーテル等の溶媒中、カリウム−tert−ブトキシド(t−BuOK)、n−ブチルリチウム等の塩基の存在下、アルデヒド(26)とホスホニウム塩(27)を反応させることによって−CH=CH−を導入した化合物(28)を製造することができる。この反応は室温〜−50℃、不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。さらに、かくして得られる化合物をベンゼンスルフィン酸またはp−トルエンスルフィン酸と反応させることにより異性化することも可能である。あるいは、ビニルグリニャール試薬(29)とハロゲン化物(30)をPd(PPh3)4、PdCl2(PPh3)2、NiCl2(dppp)等の触媒存在下、カップリング反応を行う方法(T.V.Lee等,テトラヘドロン レターズ,46,921(1990))、アルデヒド(26)とグリニャール試薬(31)を反応させた後、p−トルエンスルホン酸(PTS)等の酸性触媒存在下、トルエンあるいはキシレン等の溶媒中で加熱脱水する方法によっても化合物(28)を製造することができる。
−C≡C−を含む化合物(33)は、例えばW.Tao等(ザ ジャーナル オブ オーガニック ケミストリー,55,63(1990))の方法により製造することができる。すなわちジエチルアミンやトリエチルアミン等のアルキルアミン溶媒中、ヨウ化銅とPd(PPh3)4またはPdCl2(PPh3)2等のPd触媒の存在下、アセチレン誘導体(32)と前記ハロゲン化物(30)を反応させることによって製造することができる。この反応は室温〜溶媒の沸点までの温度範囲、不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。またCastro反応(M.D.Raush等,ザ ジャーナル オブ オーガニック ケミストリー,34,468(1969))を行って製造することもできる。
−COO−を含む化合物(37)は、例えばE.J.Corey等(ザ ジャーナル オブ オーガニック ケミストリー,38,3223(1973))の方法により製造することができる。すなわち、カルボン酸(34)をトルエンやベンゼン等の溶媒中あるいは無溶媒中、塩化チオニル等のハロゲン化剤により酸ハロゲン化物(35)とし、これをアルコール類(36)と反応させることにより製造することができる。この反応は室温〜溶媒の沸点までの温度範囲、不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましく、より好ましくは反応促進のためピリジン、トリエチルアミン(B.Iselin等,ヘルベチカ ヘミカ アクタ,40,373(1957))、ジメチルアニリン(C.Raha,オーガニック シンセシス,IV,263,(1963))またはテトラメチル尿素(M.S.Newman等,テトラヘドロン レターズ,3267(1967))等の塩基の存在下で行われる。あるいは、ジクロロメタンやクロロホルム等の溶媒中、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)等の脱水剤と4−ジメチルアミノピリジン(DMAP)の存在下、カルボン酸(34)とアルコール類(36)を反応させる(B.Neises等,オーガニック シンセシス,63,183(1985))ことによっても化合物(37)を製造することができる。
−O−を含む化合物(39)は、例えば、ナトリウムアミド(J.B.ライト等,ジャーナル オブ ジ アメリカン ケミカル ソサイエティー,70,3098(1948))、炭酸カリウム(W.T.オルソン等,ジャーナル オブ ジ アメリカン ケミカル ソサイエティー,69,2451(1947))、トリエチルアミン(R.L.Merker等,ザ ジャーナル オブ オーガニック ケミストリー,26,5180(1961))、水酸化ナトリウム(C.Wilkins,シンセシス,1973,156)、水酸化カリウム(J.Rebek等,ザ ジャーナル オブ オーガニック ケミストリー,44,1485(1979))、酸化バリウム(カワベ等,ザ ジャーナル オブ オーガニック ケミストリー,37,4210(1972))、水素化ナトリウム(C.J.Stark,テトラヘドロン レターズ,22,2089(1981)、K.タカイ等,テトラヘドロン レターズ,21,1657(1980))等の塩基の存在下、ハロゲン化合物(38)と前記アルコール類(36)をジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ヘキサメチルリン酸トリアミドまたはトルエン等の溶媒中で反応させることにより製造することができる。
上記により所定の基が導入された本発明の化合物は、さらに含有水素の1つ以上がハロゲン原子で置換されてもよい。その置換方法としては、例えば環上の水素原子を直接ハロゲン化する方法(H.Becker等,Organikum,VEB,Deutscher Verlag der Wissenschaften,189(1973)、上村等,ブルティン オブ ザ ケミカル ソサイエティー オブ ジャパン,47,147(1974)、D.D.Tanner等,ジャーナル オブ ジ アメリカン ケミカル ソサイティー,90,808(1968))またはヒドロキシル基をハロゲン化する方法(G.A.Wiley等,ジャーナル オブ ジ アメリカン ケミカル ソサイティー,86,964(1964)、E.J.Corey等,ザ ジャーナル オブ オーガニック ケミストリー,32,4160(1967)、G.Hilgetag等,プレパレイティブ オーガニック ケミストリー(Prepative Organic Chemistory)Jhon Wiley,217(1975)、H.Becker等,Organikum,VEB,Deutscher Verlag der Wissenschaften,212(1973)、H.Stone等,オーガニック シンセシス,IV,323(1963)、G.A.Olah等,シンセシス,653(1974))等により行うことができる。前者の1例を示すと以下の通りである。
(Ra、AおよびZ1は前記と同様の意味である。)
すなわち、クロロホルムや四塩化炭素等の溶媒中、鉄粉等の触媒存在下で芳香族化合物(40)と臭素を反応させることにより臭素化物(41)を製造することができる。この反応は不活性ガス雰囲気下、−20〜150℃で行うことが好ましい。
前述した反応は全て公知のものであるが、必要によりさらに他の公知反応を使用できることは言うまでもない。。また、シランジイル基の導入は、前記では最終反応で行われていたが、該導入を初期の段階でおこない、その後エステル化等の反応を行って目的化合物を製造することも可能であり、該導入の時期については適当に選択すればよい。
以上は本発明化合物の一般的な製造方法について説明したものであるが、シランジイル基を特に化合物の末端部位に導入する場合について以下さらに詳しく説明する。
先ず、scheme1に示すごとく、シクロヘキサノン誘導体(42)をLAH、SBH、水素化ジイソブチルアルミニウムまたはナトリウム水素化ビス(2−メトキシエトキシ)アルミニウム等の還元剤で還元して化合物(43)とした後、前述のG.A.Wiley等の方法によりハロゲン化物(44)とする。化合物(44)をC.Petrier等(ザ ジャーナル オブ オーガニック ケミストリー,50,5761(1985))の方法によりリチウム試薬(45)とした後、アルキルトリハロゲン化シランと反応させて化合物(46)とする。該化合物(46)をSBHまたはLAH等の還元剤で還元して目的化合物例の(47)を得ることができる。
次に、scheme2に示すごとく、前記シクロヘキサノン誘導体(42)をJ.D.Buhler等(ザ ジャーナル オブ オーガニック ケミストリー,38,904(1973))の方法により化合物(48)とした後、p−トルエンスルホン酸等の酸性触媒存在下、トルエンまたはキシレン等の溶媒中で加熱脱水して化合物(49)とする。化合物(49)をPd−C等の触媒存在下、接触水素添加して化合物(50)とした後、前述の上村等の方法によりハロゲン化物(51)とする。該化合物(51)をn−BuLi、tert−BuLi等のリチウム試薬でリチオ化した後、アルキルトリハロゲン化シランとの反応および還元して目的化合物例の(52)を得ることができる。
また、scheme3に示すごとく、ハロゲン化物(53)を林等(ジャーナル オブ ジ アメリカン ケミカル ソサイエティー,106,158(1984))の方法および脱保護してシクロヘキサノン誘導体(54)とする。これをシクロヘキサノン誘導体(42)に替える以外はscheme1と同様にして(a)〜(e)の反応操作を行ない、目的化合物例の(55)を得ることができる。
また、scheme4に示すごとく、シクロヘキサノン誘導体(56)をscheme2と同様にしてJ.D.Buhler等の方法(f)、脱水(g)、および接触水素添加(h)に付した後脱保護(l)して、シクロヘキサノン誘導体(58)とする。これをシクロヘキサノン誘導体(42)に替える以外はscheme1と同様にして(a)〜(e)(ただし(d)は(m)とする。)の反応操作を行い、目的化合物例の(59)を得ることができる。
また、scheme5に示すごとく、(f)で用いるハロゲン化物(57)をハロゲン化物(60)に替える以外はscheme4と同様にして、目的化合物例の(61)を得ることができる。
また、scheme6に示すごとく、(f)で用いるハロゲン化物(57)をハロゲン化物(62)に替える以外はscheme4と同様にして、目的化合物例の(63)を得ることができる。
また、scheme7に示すごとく、シクロヘキサノン誘導体(56)とハロゲン化物(57)をそれぞれシクロヘキサノン誘導体(62)とハロゲン化物(63)に替える以外はscheme4と同様な反応操作を行うことにより、目的化合物例の(64)を得ることができる。
このようにして得られる本発明の有機ケイ素化合物は、公知のトリアルキルシリル基を有する同様な構造の化合物に比べ、他の液晶材料との相溶性に優れかつ低粘性である。また、シランジイル基を含まない同様な構造の化合物と比較し、低いしきい値電圧を有する上比較的低粘性を示すという予期し得ぬ効果が得られる。これらの本発明有機ケイ素化合物は、液晶表示素子が通常使用される条件下において物理的および化学的に十分安定であり、ネマチック液晶組成物の構成成分として極めて優れている。
本発明の化合物は、TN型、STN型およびTFT型用の液晶組成物においても、その構成成分として好適に使用することができる。
本発明の化合物で2個あるいは3個の環を有する化合物は低粘性を示し、3個あるいは4個の環を有する化合物は、高い等方相転移温度を示す。
分子内に2個以上のシクロヘキサン環を有する化合物は、高い等方相転移温度と小さなΔnおよび低粘性を示し、2個以上の芳香環を有する化合物は大きなΔnを示す。また、ジオキサン環またはピリミジン環を有する化合物は比較的大きなΔεを示す。
Raおよび/またはRb中に二重結合を有する化合物は、大きな弾性定数比(ベンド弾性定数/スプレイ弾性定数)を示し、STN用の化合物として用いると透過率の変化が急峻である組成物を調製できる。また、Rbがハロゲン原子またはCNである化合物は大きなΔεを示す。
Δεは環構造中の水素原子をフッ素原子に置換することによって、より大きなものとすることが可能であり、同時に相溶性も改善され得る。
Z1、Z2および/またはZ3中に二重結合を有する化合物は、前述と同様な物性を示しSTN用の化合物として好適であり、三重結合を有する化合物は、大きなΔnを示し、ジフルオロメチレンオキシ(−CF2O−)またはオキシジフルオロメチレン(−OCF2−)を有する化合物は、比較的大きなΔεと低粘性を示す。また、1,2−ジフルオロビニレン(−CF=CF−)を有する化合物は著しい低粘性を示す。
これらのことから環、置換基および/または結合基を適当に選択することにより所望の物性を有する新たな液晶性化合物を得ることができる。
本発明により提供される液晶組成物は、一般式(1)で示される液晶性化合物を少なくとも1種類含む第一成分のみでもよいが、これに加え、第二成分として既述参照の一般式(2)、(3)および(4)からなる群から選ばれる少なくとも1種類の化合物(以下第二A成分と称する)および/または一般式(5)、(6)、(7)、(8)および(9)からなる群から選ばれる少なくとも1種類の化合物(以下第二B成分と称する)を混合したものが好ましく、さらに、しきい値電圧、液晶相温度範囲、屈折率異方性値、誘電率異方性値および粘度等を調整する目的で、公知の化合物を第三成分として混合することもできる。
上記第二A成分のうち、一般式(2)に含まれる化合物の好適例として次の(2−1)〜(2−15)、一般式(3)に含まれる化合物の好適例として(3−1)〜(3−48)、一般式(4)に含まれる化合物の好適例として(4−1)〜(4〜55)をそれぞれ挙げることができる。
これらの一般式(2)〜(4)で示される化合物は、誘電率異方性値が正を示し、熱安定性や化学的安定性が非常に優れている。
該化合物の使用量は、液晶組成物の全重量に対して1〜99重量%の範囲が適するが、好ましくは10〜97重量%、より好ましくは40〜95重量%である。
次に、前記第二B成分のうち、一般式(5)、(6)および(7)に含まれる化合物の好適例として、それぞれ(5−1)〜(5−24)、(6−1)〜(6−3)および(7−1)〜(7〜17)を挙げることができる。
これらの一般式(5)〜(7)で示される化合物は、誘電率異方性値が正でその値が大きく、組成物成分として特にしきい値電圧を小さくする目的で使用される。また、粘度の調整、屈折率異方性値の調整および液晶相温度範囲を広げる等の目的や、さらに急峻性を改良する目的にも使用される。
また第二B成分のうち、一般式(8)および(9)に含まれる化合物の好適例として、それぞれ(8−1)〜(8−8)および(9−1)〜(9−12)を挙げることができる。
これらの一般式(8)および(9)で示される化合物は、誘電率異方性値が負または弱い正の化合物であり、そのうち一般式(8)で示される化合物は、組成物成分として、主に粘度低下や屈折率異方性値の調整の目的に、また一般式(9)で示される化合物は、液晶相温度範囲を広げる目的および/または屈折率異方性値の調整を目的に使用される。
上記の一般式(5)〜(9)で示される化合物は、特にSTN型表示方式や通常のTN型表示方式用の液晶組成物を調製する場合に不可欠な化合物である。該化合物の使用量は、通常のSTN型表示方式やTN型表示方式用の液晶組成物を調製する場合には、液晶組成物の全重量に対して1〜99重量%の範囲が適するが、好ましくは10〜97重量%、より好ましくは40〜95重量%の範囲である。
本発明に従い提供される液晶組成物は、一般式(1)で示される液晶性化合物の少なくとも1種類を0.1〜99重量%の割合で含有することが、優良な特性を発現せしめるために好ましい。
該液晶組成物はそれ自体公知の方法、例えば種々の成分を高温度下で相互に溶解させる方法等により一般に調製される。また、必要により、適当な添加物を加えることによって、意図する用途に応じた改良がなされ、最適化される。このような添加物は当該業者によく知られており、文献などに詳細に記載されている。通常、液晶のらせん構造を誘起して必要なねじれ角を調整し、逆ねじれを防ぐといった効果を有するキラルドープ剤などが添加される。
また、メロシアニン系、スチリル系、アゾ系、アゾメチン系、アゾキシ系、キノフタロン系、アントラキノン系およびテトラジン系等の二色性色素を添加すれば、GH型用の液晶組成物として使用することもできる。本発明に係る組成物は、ネマチック液晶をマイクロカプセル化して作製したNCAPや、液晶中に三次元網目状高分子を形成して作製したポリマー分散型液晶表示素子(PDLCD)例えばポリマーネットワーク液晶表示素子(PNLCD)用をはじめ、複屈折制御(ECB)型やDS型用の液晶組成物としても使用できる。本発明の化合物を含有する液晶組成物例として以下のものを示すことができる。なお、カプセルのNo.は後述の実施例中に示されるそれと同一である。
組成例1
組成例2
組成例3
組成例4
組成例5
組成例6
組成例7
組成例8
組成例9
組成例10
組成例11
組成例12
組成例13
組成例14
組成例15
以下さらに組成例を示すが、これらの組成例における化合物の表示は、下記表1に示す定義に従い左末端基、結合基、環構造および右末端基の各欄に示された基を記号の欄に示されたそれに対応させることにより行った。
【表1】
組成例16
3−HHB−Si2 (No.34) 5.0重量%
1V2−BEB(F,F)−C 5.0重量%
3−HB−C 25.0重量%
1−BTB−3 5.0重量%
2−BTB−1 10.0重量%
3−HH−4 11.0重量%
3−HHB−1 11.0重量%
3−HHB−3 4.0重量%
3−H2BTB−2 4.0重量%
3−H2BTB−3 4.0重量%
3−H2BTB−4 4.0重量%
3−HB(F)TB−2 6.0重量%
3−HB(F)TB−3 6.0重量%
組成例17
4O−BB−Si3 (No.1) 6.0重量%
V2−HB−C 12.0重量%
1V2−HB−C 12.0重量%
3−HB−C 24.0重量%
3−HB(F)−C 5.0重量%
2−BTB−1 2.0重量%
3−HH−4 8.0重量%
2−HHB−C 3.0重量%
3−HHB−C 6.0重量%
3−HB(F)TB−2 8.0重量%
3−H2BTB−2 5.0重量%
3−H2BTB−3 5.0重量%
3−H2BTB−4 4.0重量%
組成例18
3−HHB−Si2 (No.34) 6.0重量%
2O1−BEB(F)−C 5.0重量%
3O1−BEB(F)−C 15.0重量%
4O1−BEB(F)−C 13.0重量%
5O1−BEB(F)−C 13.0重量%
2−HHB(F)−C 15.0重量%
3−HHB(F)−C 15.0重量%
3−HB(F)TB−2 4.0重量%
3−HB(F)TB−3 4.0重量%
3−HB(F)TB−4 4.0重量%
3−HHB−1 4.0重量%
3−HHB−O1 2.0重量%
組成例19
3−HHB−Si2 (No.34) 4.0重量%
5−PyB−F 4.0重量%
3−PyB(F)−F 4.0重量%
2−BB−C 5.0重量%
4−BB−C 4.0重量%
5−BB−C 5.0重量%
2−PyB−2 2.0重量%
3−PyB−2 2.0重量%
4−PyB−2 2.0重量%
6−PyB−O5 3.0重量%
6−PyB−O6 3.0重量%
6−PyB−O7 3.0重量%
6−PyB−O8 3.0重量%
3−PyBB−F 6.0重量%
4−PyBB−F 6.0重量%
5−PyBB−F 6.0重量%
3−HHB−1 6.0重量%
3−HHB−3 4.0重量%
2−H2BTB−2 4.0重量%
2−H2BTB−3 4.0重量%
2−H2BTB−4 5.0重量%
3−H2BTB−2 5.0重量%
3−H2BTB−3 5.0重量%
3−H2BTB−4 5.0重量%
組成例20
3−HHB−Si2 (No.34) 7.0重量%
3−DB−C 10.0重量%
4−DB−C 10.0重量%
2−BEB−C 12.0重量%
3−BEB−C 4.0重量%
3−PyB(F)−F 6.0重量%
3−HEB−O4 4.0重量%
4−HEB−O2 6.0重量%
5−HEB−O1 6.0重量%
3−HEB−O2 5.0重量%
5−HEB−O2 4.0重量%
5−HEB−5 5.0重量%
4−HEB−5 5.0重量%
1O−BEB−2 4.0重量%
3−HHB−1 3.0重量%
3−HHEBB−C 3.0重量%
3−HBEBB−C 3.0重量%
5−HBEBB−C 3.0重量%
組成例21
4O−BB−Si3 (No.1) 2.0重量%
3−HHB−Si2 (No.34) 5.0重量%
3−HB−C 18.0重量%
7−HB−C 3.0重量%
1O1−HB−C 10.0重量%
3−HB(F)−C 10.0重量%
2−PyB−2 2.0重量%
3−PyB−2 2.0重量%
4−PyB−2 2.0重量%
1O1−HH−3 7.0重量%
2−BTB−O1 7.0重量%
3−HHB−1 4.0重量%
3−HHB−F 4.0重量%
3−HHB−O1 4.0重量%
3−HHB−3 4.0重量%
3−H2BTB−2 3.0重量%
3−H2BTB−3 3.0重量%
2−PyBH−3 4.0重量%
3−PyBH−3 3.0重量%
3−PyBB−2 3.0重量%
組成例22
4O−BB−Si3 (No.1) 5.0重量%
3−HHB−Si2 (No.34) 5.0重量%
2O1−BEB(F)−C 5.0重量%
3O1−BEB(F)−C 12.0重量%
5O1−BEB(F)−C 4.0重量%
1V2−BEB(F,F)−C 10.0重量%
3−HH−EMe 10.0重量%
3−HB−O2 13.0重量%
3−HHEB−F 3.0重量%
5−HHEB−F 3.0重量%
3−HBEB−F 4.0重量%
2O1−HBEB(F)−C 2.0重量%
3−HBEB(F,F)−C 2.0重量%
3−HHB−F 4.0重量%
3−HHB−O1 4.0重量%
3−HHB−3 10.0重量%
3−HEBEB−F 2.0重量%
3−HEBEB−1 2.0重量%
組成例23
4O−BB−Si3 (No.1) 5.0重量%
3−HHB−Si2 (No.34) 4.0重量%
2O1−BEB(F)−C 5.0重量%
3O1−BEB(F)−C 12.0重量%
5O1−BEB(F)−C 4.0重量%
1V2−BEB(F,F)−C 16.0重量%
3−HB−O2 4.0重量%
3−HH−4 2.0重量%
3−HHB−F 3.0重量%
3−HHB−1 4.0重量%
3−HHB−O1 4.0重量%
3−HBEB−F 4.0重量%
3−HHEB−F 7.0重量%
5−HHEB−F 7.0重量%
7−HEB−F 2.0重量%
3−H2BTB−2 4.0重量%
3−H2BTB−3 4.0重量%
3−H2BTB−4 4.0重量%
3−HB(F)TB−2 5.0重量%
組成例24
3−HHB−Si2 (No.34) 3.0重量%
2−BEB−C 12.0重量%
3−BEB−C 4.0重量%
4−BEB−C 6.0重量%
3−HB−C 28.0重量%
3−HEB−O4 12.0重量%
4−HEB−O2 8.0重量%
5−HEB−O1 8.0重量%
3−HEB−O2 6.0重量%
5−HEB−O2 5.0重量%
3−HHB−1 4.0重量%
3−HHB−O1 4.0重量%
組成例25
3−HHB−Si2 (No.34) 5.0重量%
2−BEB−C 10.0重量%
5−BB−C 12.0重量%
7−BB−C 7.0重量%
1−BTB−3 7.0重量%
2−BTB−1 10.0重量%
1O−BEB−2 10.0重量%
1O−BEB−5 12.0重量%
2−HHB−1 4.0重量%
3−HHB−F 4.0重量%
3−HHB−1 7.0重量%
3−HHB−O1 4.0重量%
3−HHB−3 8.0重量%
組成例26
4O−BB−Si3 (No.1) 4.0重量%
3−HHB−Si2 (No.34) 6.0重量%
3−HB(F)−C 5.0重量%
2O1−BEB(F)−C 5.0重量%
3O1−BEB(F)−C 10.0重量%
V−HB−C 10.0重量%
1V−HB−C 10.0重量%
2−BTB−O1 10.0重量%
3−HB−O2 4.0重量%
V2−HH−3 5.0重量%
V−HH−4 5.0重量%
V−HHB−1 10.0重量%
1V2−HBB−2 10.0重量%
3−HHB−1 6.0重量%
組成例27
3−HHB−Si2 (No.34) 6.0重量%
2−HHB(F)−F 15.0重量%
3−HHB(F)−F 15.0重量%
5−HHB(F)−F 15.0重量%
2−H2HB(F)−F 10.0重量%
3−H2HB(F)−F 5.0重量%
5−H2HB(F)−F 10.0重量%
2−HBB(F)−F 6.0重量%
3−HBB(F)−F 6.0重量%
5−HBB(F)−F 12.0重量%
組成例28
4O−BB−Si3 (No.1) 4.0重量%
3−HHB−Si2 (No.34) 5.0重量%
7−HB(F)−F 5.0重量%
5−H2B(F)−F 5.0重量%
3−HH−4 5.0重量%
3−HB−O2 5.0重量%
2−HHB(F)−F 10.0重量%
3−HHB(F)−F 10.0重量%
5−HHB(F)−F 10.0重量%
3−H2HB(F)−F 5.0重量%
2−HBB(F)−F 3.0重量%
3−HBB(F)−F 3.0重量%
5−HBB(F)−F 6.0重量%
2−H2BB(F)−F 5.0重量%
3−H2BB(F)−F 6.0重量%
3−HHB−1 6.0重量%
3−HHB−O1 5.0重量%
3−HHB−3 2.0重量%
組成例29
4O−BB−Si3 (No.1) 4.0重量%
7−HB(F,F)−F 3.0重量%
3−HB−O2 3.0重量%
2−HHB(F)−F 10.0重量%
3−HHB(F)−F 10.0重量%
5−HHB(F)−F 10.0重量%
2−HBB(F)−F 9.0重量%
3−HBB(F)−F 9.0重量%
5−HBB(F)−F 16.0重量%
2−HBB−F 4.0重量%
3−HBB−F 4.0重量%
5−HBB−F 3.0重量%
3−HBB(F,F)−F 5.0重量%
5−HBB(F,F)−F 10.0重量%
組成例30
3−HHB−Si2 (No.34) 5.0重量%
7−HB(F,F)−F 4.0重量%
3−H2HB(F,F)−F 12.0重量%
4−H2HB(F,F)−F 10.0重量%
5−H2HB(F,F)−F 10.0重量%
3−HHB(F,F)−F 10.0重量%
4−HHB(F,F)−F 5.0重量%
3−HH2B(F,F)−F 10.0重量%
5−HH2B(F,F)−F 10.0重量%
3−HBB(F,F)−F 12.0重量%
5−HBB(F,F)−F 12.0重量%
組成例31
4O−BB−Si3 (No.1) 2.0重量%
3−HHB−Si2 (No.34) 2.0重量%
3−HB−CL 10.0重量%
5−HB−CL 4.0重量%
7−HB−CL 4.0重量%
1O1−HH−5 3.0重量%
2−HBB(F)−F 8.0重量%
3−HBB(F)−F 8.0重量%
5−HBB(F)−F 14.0重量%
4−HHB−CL 8.0重量%
5−HHB−CL 8.0重量%
3−H2HB(F)−CL 4.0重量%
3−HBB(F,F)−F 10.0重量%
5−H2BB(F,F)−F 9.0重量%
3−HB(F)VB−2 2.0重量%
3−HB(F)VB−3 4.0重量%
組成例32
3−HHB−Si2 (No.34) 4.0重量%
3−HHB(F,F)−F 9.0重量%
3−H2HB(F,F)−F 8.0重量%
4−H2HB(F,F)−F 8.0重量%
5−H2HB(F,F)−F 8.0重量%
3−HBB(F,F)−F 21.0重量%
5−HBB(F,F)−F 20.0重量%
3−H2BB(F,F)−F 10.0重量%
5−HHBB(F,F)−F 3.0重量%
5−HHEBB−F 2.0重量%
3−HH2BB(F,F)−F 3.0重量%
1O1−HBBH−4 2.0重量%
1O1−HBBH−5 2.0重量%
組成例33
4O−BB−Si3 (No.1) 5.0重量%
5−HB−F 7.0重量%
6−HB−F 9.0重量%
7−HB−F 7.0重量%
2−HHB−OCF3 7.0重量%
3−HHB−OCF3 11.0重量%
4−HHB−OCF3 7.0重量%
5−HHB−OCF3 5.0重量%
3−HH2B−OCF3 4.0重量%
5−HH2B−OCF3 4.0重量%
3−HHB(F,F)−OCF3 5.0重量%
3−HBB(F)−F 10.0重量%
5−HBB(F)−F 10.0重量%
3−HH2B(F)−F 3.0重量%
3−HB(F)BH−3 3.0重量%
5−HBBH−3 3.0重量%
組成例34
3−HHB−Si2 (No.34) 4.0重量%
2−HHB(F)−F 2.0重量%
3−HHB(F)−F 2.0重量%
5−HHB(F)−F 2.0重量%
2−HBB(F)−F 6.0重量%
3−HBB(F)−F 6.0重量%
5−HBB(F)−F 10.0重量%
2−H2BB(F)−F 9.0重量%
3−H2BB(F)−F 9.0重量%
3−HBB(F,F)−F 25.0重量%
5−HBB(F,F)−F 19.0重量%
1O1−HBBH−4 3.0重量%
1O1−HBBH−5 3.0重量%
組成例35
3−HHB−Si2 (No.34) 5.0重量%
3−H2HB(F,F)−F 6.0重量%
4−H2HB(F,F)−F 6.0重量%
5−H2HB(F,F)−F 6.0重量%
3−HH2B(F,F)−F 5.0重量%
3−HBB(F,F)−F 27.0重量%
5−HBB(F,F)−F 27.0重量%
3−HBEB(F,F)−F 4.0重量%
4−HBEB(F,F)−F 2.0重量%
5−HBEB(F,F)−F 2.0重量%
3−HHEB(F,F)−F 10.0重量%
発明を実施するための最良の形態
以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。なお、各実施例中において、Cは結晶を、SAはスメクチックA相を、SBはスメクチックB相を、SXは相構造未解析のスメクチック相を、Nはネマチック相を、Iは等方相を示し、相転移温度の単位は全て℃である。
実施例1
ピルシリル−4’−ブトキシビフェニル(一般式(1)において、RaがC4H9O、RbがC3H7SiH2、mが1、nおよびoが共に0、AおよびA1が共に1,4−フェニレン、Z1が共有結合である化合物(No.1))の製造
4−ブロモ−4’−ブトキシビフェニル10.0g(33mmol)およびジエチルエーテル400mlを混合した。窒素ガス雰囲気下、該混合物にn−BuLiのヘキサン溶液27ml(45mmol相当)を−50℃を保つように滴下し、同温度で30分間撹拌した。その後、徐々に昇温して室温で3時間撹拌した。次いで、窒素ガス雰囲気下、得られた混合物をプロピルトリクロロシラン11.6g(66mmol)のTHF10ml溶液中に−50℃以下を保つように滴下し、同温度で30分間撹拌した。その後、徐々に昇温して室温で48時間撹拌した。
反応混合物の溶媒を減圧下に留去し、残査を減圧下に蒸留(182〜203℃/1mmHg)して4−プロピルジクロロシリル−4’−ブトキシビフェニル4.6gを得た。
この化合物3.0g(8mmol)のジエチルエーテル15ml溶液を、LiAlH40.6g(16mmol)のジエチルエーテル15ml懸濁液中に室温、15分間で滴下し、同温度で10時間撹拌した。反応混合物を冷却した2N−HCl150ml中へ注ぎ、酢酸エチル100mlで抽出した。得られた有機相を6N−HCl(20ml×3)、2N−NaOH(20ml×2)、水(30ml×3)で順次洗浄した後、無水硫酸マグネシウム上で乾燥した。減圧下に溶媒を留去し、残査をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶出液:ヘプタン)に付し、粗製の4−プロピルシリル−4’−ブトキシビフェニル1.0gを得た。このものをヘプタン/酢酸エチル混合溶媒から再結晶し、標題化合物0.5g(収率7.8%)を得た。
このものは液晶相を示し、その転位温度はC室温以下SX77.8〜78.2SA84.2〜86.3Iであった。
また、各スペクトルデータはよくその構造を支持した。
質量分析:298(M+)
1H−NMR(CDCl3、TMS内部標準)
δ(ppm)
0.93−1.08(m,8H)
1.40−1.79(m,6H)
3.99(t,2H)
4.32(t,2H)
6.96−7.58(m,8H)
実施例1と類似の方法により次の化合物(No.2〜No.33)が製造される。
No.
2 4−エチルシリルメチル−4’−エチルビフェニル
3 4−エトキシ−1−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)ベンゼン
4 4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)−1−メチルシリルメトキシベンゼン
5 4−(トランス−4−ブトキシメチルシクロヘキシル)−1−エチルシリルメチルベンゼン
6 4−(トランス−4−ビニルシクロヘキシル)−1−ブチルシリルベンゼン
7 4−(トランス−4−(2−プロペニルオキシ)シクロヘキシル)−1−エチルジシラニルベンゼン
8 トランス,トランス−4−プロピルシリル−4’−プロピルビシクロヘキサン
9 トランス,トランス−4−メチルシリルエチル−4’−プロピルビシクロヘキサン
10 トランス,トランス−4−プロピルシリル−4’−ビニルビシクロヘキサン
11 (E)−トランス,トランス−4−メチルシリルメチル−4’−(1−ブテニル)ビシクロヘキサン
12 トランス,トランス−4−(2−プロペニル)シリル−4’−メトキシメチルビシクロヘキサン
13 トランス,トランス−4−エチルシリル−4’−(2,2−ジフルオロビニル)ビシクロヘキサン
14 (E)−トランス,トランス−4−エチルシリル−4’−(4−フルオロ−1−ブテニル)ビシクロヘキサン
15 トランス,トランス−4−(2−プロペニル)シリル−4’−(2−プロペニル)ビシクロヘキサン
16 4−(2−(4−エチルフェニル)エチル)−1−メチルシリルプロピルベンゼン
17 4−(2−(トランス−4−オクチルシクロヘキシル))エチル)−1−ペンチルシリルペンチルベンゼン
18 4−エトキシ−1−(2−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル))エチル)ベンゼン
19 トランス−4−(2−(トランス−4−メトキシブチルシクロヘキシル))エチル)−1−メチルシリルエチルシクロヘキサン
20 トランス−4−(2−(トランス−4−(3E−ペンテニル)シクロヘキシル)−1E−ビニル)−1−ペンチルシリルシクロヘキサン
21 4−(2−(トランス−4−(1E−プロペニル)シクロヘキシル)−1E−ビニル)−1−メトキシエチルシリルシクロヘキサン
22 (E)−4−エチルシリル−4’−ペンチル−α,β−ジフルオロスチルベン
23 (E)−トランス−4−(2−(トランス−4−ブチルシクロヘキシル)−1,2−ジフルオロビニル)−1−ペンチルシクロヘキサン
24 (E)−トランス−4−(4−(トランス−4−(6−ウンデセニル)シクロヘキシル)ブチル)−1−(2−オキサペンチル)シリルシクロヘキサン
25 (E)−トランス−4−(4−(トランス−4−ペンタデシルシクロヘキシル)−3−ブテニル)−1−メチルシリルエチルシリルシクロヘキサン
26 4−エチルシリル−4’−メチルトラン
27 4−メチルシリル−4’−メトキシトラン
28 2,3−ジフルオロ−4−ブチルシリル−4’−メチルトラン
29 4−プロピルシリルフェニル=4−プロポキシベンゾアート
30 4−エチルシリルメトキシフェニル=トランス−4−ヘキシルシクロヘキサンカルボキシラート
31 (E)−トランス−4−((トランス−4−(3−ブテニル)シクロヘキシル)メチレンオキサ)−1−エチルジシラニルシクロヘキサン
32 (E)−トランス,トランス−4−プロピルシリル−4’−(1,5−ヘキサジエニル)ビシクロヘキサン
33 2−(4−メチルシリルプロピルフェニル)−5−プロピルピリミジン
実施例2
4−(トランス−4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−1−エチルシリルベンゼン(一般式(1)において、RaがC3H7、RbがC2H5SiH2、mおよびnが共に1、oが0、AおよびA1が共にトランス−1,4−シクロヘキシレン、A2が1,4−フェニレン、Z1およびZ2が共有結合である化合物(No.34))の製造
4−(トランス−4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−1−ブロモベンゼン20.0g(55mmol)およびテトラヒドロフラン1200mlを混合した。窒素ガス雰囲気下、該混合物にn−BuLiのヘキサン溶液41ml(66mmol相当)を−50℃を保つように滴下し、同温度で2時間撹拌した。その後、徐々に昇温して室温で30分間撹拌した。
次いで、窒素ガス雰囲気下、得られた混合物をエチルトリクロロシラン25.0g(153mmol)のTHF50ml溶液中に−50℃以下を保つように滴下し、同温度で3時間撹拌した。その後、徐々に昇温して室温で48時間撹拌した。
反応混合物の溶媒を減圧下に留去した。残査のテトラヒドロフラン300ml溶液をLiAlH43.2g(84mmol)のテトラヒドロフラン50ml懸濁液中に室温、15分間で滴下し、同温度で5時間撹拌した。反応混合物を冷却した2N−HCl100ml中に注ぎ、酢酸エチル100mlで抽出した。得られた有機相を6N−HCl(100ml×3)、dil.NaHCO3(100ml×2)、水(100ml×3)で順次洗浄した後、無水硫酸マグネシウム上で乾燥した。減圧下に溶媒を留去し、残査をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶出液:ヘプタン)に付し、粗製の4−(トランス−4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−1−エチルシリルベンゼン4.4gを得た。このものをエタノール/酢酸エチル混合溶媒から再結晶し、標題化合物2.9g(収率15.4%)を得た。
このものは液晶相を示し、その転位温度はC室温以下SB169.9〜171.4Iであった。
また、各スペクトルデータはよくその構造を支持した。
質量分析:342(M+)
1H−NMR(CDCl3、TMS内部標準)
δ(ppm)
0.80−2.44(m,32H)
4.25(t,2H)
7.16−7.53(dd,4H)
実施例2と類似の方法により次の化合物(No.35〜No.78)が製造される。
No.
35 4−メチル−1−(トランス−4−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)シクロヘキシル)ベンゼン
36 4−(トランス−4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−1−メチルシリルメトキシベンゼン
37 4−(3−フルオロプロピル)−1−(トランス−4−(トランス−4−ブチルシリルシクロヘキシル)シクロヘキシル)ベンゼン
38 4−デシルシリルエチルシリル−4’−(トランス−4−メチルシリルシクロヘキシル)ビフェニル
39 4−エチルシリル−4’−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)ビフェニル
40 4−メチルシリルメチル−4”−イコシル−1、1’:4’1”−テルフェニル
41 (E)−トランス,トランス,トランス−4”−(1−ブテニル)−4−プロピルシリル−1,1’:4’,1”−テルシクロヘキサン
42 (E)−4−(トランス−4−(トランス−4−(3−ペンテニル)シクロヘキシル)シクロヘキシル)−1−メチルシリルメチルベンゼン
43 (E)−4−(トランス−4−(トランス−4−(5−フルオロペンテニル)シクロヘキシル)シクロヘキシル)−1−エチルシリルベンゼン
44 3−(4−ブチルシリルフェニル)−3’−(2,2−ジフルオロビニル)スピロビシクロブタン
45 3−メチル−1−(トランス−4−(4−エチルシリルフェニル)シクロヘキシル)ビシクロ[1.1.1]ペンタン
46 4−(トランス−4−(トランス−4−ビニルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−1−メチルシリルベンゼン
47 (Z)−トランス,トランス,トランス−4”−(2−ペンテニル)−4−(3−プロペニル)シリル−1,1’:4’,1”−テルシクロヘキサン
48 4−(2(4−ブチルフェニル)エチル)−1−(トランス−4−メチルシリルブチルシクロヘキシル)ベンゼン
49 (E)−(トランス−4−(2−(トランス−4−メチルジシラニルシクロヘキシル)ビニル)シクロヘキシル)−1−メトキシブチルベンゼン
50 4−(トランス−4−ブチルシクロヘキシル)−1−(2−(4−メチルシリルメトキシフェニル)メチルシリル)ベンゼン
51 4−(トランス−4−(4−(トランス−4−ヘプタシラニル)ブチル)シクロヘキシル)−1−メトキシエトキシメチルベンゼン
52 (E)−2−フルオロ−4−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)−4’−プロピルスチルベン
53 4−(トランス−4−メチルシリルメチルシクロヘキシル)−4’−エチルトラン
54 4−メチルシリル−2’−フルオロ−4’−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)トラン
55 4−メチルシリル−4’−(2−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)エチル)トラン
56 2−フルオロ−4−(2−(トランス−4−ブチルシリルシクロヘキシル)エチル)−4−プロポキシトラン
57 4−メチルシリルプロピルフェニル=トランス−4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)シクロヘキサンカルボキシラート
58 4−メチルシリルエトキシフェニル=4−(トランス−4−ペンチルシクロヘキシル)ベンゾアート
59 4−プロピルシリルフェニル=2−フルオロ−4−(トランス−4−エトキシメチルシクロヘキシル)ベンゾアート
60 4−ブトキシフェニル=2−フルオロ−4−(2−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)エチル)ベンゾアート
61 4−エチルシリルフェニル=4−((トランス−4−ヘプチルシクロヘキシル)カルボキシ)ベンゾアート
62 (4−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)フェニル)ジフルオロメチル=4−メトキシフェニル=エーテル
63 (2−フルオロ−4−(トランス−4−ブチルシクロヘキシル)フェニル)ジフルオロメチル=4−ブチルシリルフェニル=エーテル
64 (E)−4−(トランス−4−(トランス−4−(1.5−ヘキサジエニル)シクロヘキシル)シクロヘキシル)−1−ブチルシリルベンゼン
65 2−(4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)フェニル)−5−プロピルシリルピリミジン
66 2−(4’−ブトキシビフェニル−4−イル)−5−エチルシリルピリミジン
67 2−(4−メチルトリシラニルメチルフェニル)−5−メトキシピリミジン
68 4−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)−4’−(トランス−4−ペンチルシクロヘキシル)ビフェニル
69 4−(トランス−4−メチルシリルメチルシクロヘキシル)−4’−(トランス−4−メトキシメチルシクロヘキシル)ビフェニル
70 4−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)−4’−(トランス−4−(5−フルオロペンチルシクロヘキシル)ビフェニル
71 2−フルオロ−4−(トランス−4−エチルシリルエチルシクロヘキシル)−4’−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)ビフェニル
72 4−(2−(4−(トランス−4−メトキシプロピルシクロヘキシル)フェニル)エチル)−1−(トランス−4−メチルシリルシクロヘキシル)ベンゼン
73 4−(トランス−4−(トランス−4−エチルシリルエチルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−4’−プロピルビフェニル
74 4−ブチルシリルペンチル−4’−(2−(トランス−4−(トランス−4−(9−メチルドデシル)シクロヘキシル)シクロヘキシル)エチル)ビフェニル
75 4−(2−(2−フルオロ−4−(トランス−4−(トランス−4−メトキシメチルシクロヘキシル)シクロヘキシル)フェニル)エチル)−1−ブチルシリルベンゼン
76 (E)−4−(トランス−4−(トランス−4−(トランス−4−(1−プロペニル)シクロヘキシル)シクロヘキシル)シクロヘキシル)−1−エチルシリルベンゼン
77 トランス,トランス,トランス,トランス−4−(2−プロペニル)−4’’’−ビニル−1,1’:4’,1”:4”,1’’’−クアテルシクロヘキサン
78 (E)−4−(トランス−4−メチルシリルシクロヘキシル)−4’−(トランス−4−(5−フルオロ−1−ペンテニルシクロヘキシル)ビフェニル
実施例3
(トランス−4−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−3,4,5−トリフルオロベンゼン(一般式(1)において、RaがC2H5SiH2、RbがF、mおよびnが共に1、oが0、AおよびA1が共にトランス−1,4−シクロヘキシレン、A2が3,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、Z1およびZ2が共に共有結合である化合物(No.79))の製造
(トランス−4−(4−ブロモシクロヘキシル)シクロヘキシル)−3,4,5−トリフルオロベンゼン30.0g(80mmol)、リチウム0.5g(80mmol)、THF1000mlおよびトルエン100mlを混合した。アルゴンガス雰囲気下、−30℃以下を保ち、超音波を3時間照射した。
次いで、該混合物を−60℃以下に冷却し、エチルトリクロロシラン32.7g(200mmol)のTHF50ml溶液中に−60℃以下を保つように滴下し、同温度で3時間撹拌した。その後、徐々に昇温して室温で48時間撹拌した。
反応混合物の溶媒を減圧下に留去した。残査のTHF350ml溶液をLiAlH49.1g(240mmol)のTHF100ml懸濁液中に室温、20分間で滴下し、同温度で3時間撹拌した。反応混合物を冷却した2N−HCl150ml中へ注ぎ、酢酸エチル500mlで抽出した。得られた有機相を6N−HCl(100ml×3)、dil.NaHCO3(100ml×2)、水(100ml×3)で順次洗浄した後、無水硫酸マグネシウム上で乾燥した。減圧下に溶媒を留去し、残査をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶出液:ヘプタン)に付し、粗製の(トランス−4−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−3,4,5−トリフルオロベンゼン4.4gを得た。このものをエタノール/酢酸エチル混合溶媒から再結晶し、標題化合物3.1(収率10.9%)gを得た。
また、スペクトルデータはよくその構造を支持した。
質量分析:354(M+)
実施例3と類似の方法により次の化合物(No.80〜No.191)が製造される。
No.
80 4−シアノ−4’−トリシラニルビフェニル
81 4−シアノ−4’−エチルシリルエチルビフェニル
82 4−(トランス−4−メチルシリルメチルシクロヘキシル)ベンゾニトリル
83 (E)−4−(トランス−4−(2−プロペニルシリル)シクロヘキシル)ベンゾニトリル
84 (E)−4−(トランス−4−(1−プロペニルシリル)シクロヘキシル)ベンゾニトリル
85 2−フルオロ−4−(トランス−4−メチルシリルシクロヘキシル)ベンゾニトリル
86 (トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)−4−クロロベンゼン
87 (トランス−4−メチルシリルプロピルシクロヘキシル)−4−クロロベンゼン
88 (トランス−4−エチルシリルブチルシクロヘキシル)−4−フルオロベンゼン
89 (トランス−4−エチルシリルエチルシクロヘキシル)−4−フルオロベンゼン
90 (トランス−4−プロピルシリルプロピルシクロヘキシル)−3,4−ジフルオロベンゼン
91 (トランス−4−ペンチルシリルメチルシクロヘキシル)−3,4,5−トリフルオロベンゼン
92 (トランス−4−メトキシメチルシリルシクロヘキシル)−3−フルオロ−4−トリフルオロメトキシベンゼン
93 (2−(トランス−4−エチルシリルエチルシクロヘキシル)エチル)−3,4−ジフルオロベンゼン
94 (2−(トランス−4−シリルメトキシメチルシクロヘキシル)エチル)−4−トリフルオロメチルベンゼン
95 (E)−4−エチルシリル−4’−フルオロ−α,β−ジフルオロスチルベン
96 4−メチルトリシラニルメチル−4’−フルオロトラン
97 4−シアノフェニル=4−メチルシリルベンゾアート
98 3−フルオロ−4−シアノフェニル=4−メチルシリルベンゾアート
99 3,5−ジフルオロ−4−シアノフェニル=4−(3−ブテニルシリル)ベンゾアート
100 4−フルオロフェニル=トランス−4−エチルシリルメチルシクロヘキサンカルボキシラート
101 3,4−ジフルオロフェニル=トランス−4−メチルシリルメチルシクロヘキサンカルボキシラート
102 2−(3,4−ジフルオロフェニル)−5−プロピルシリルピリミジン
103 4−(5−メチルシリルメチルジオキサン−2−イル)ベンゾニトリル
104 4”−メトキシエチルシリル−4−シアノ−1,1’:4’,1”−テルフェニル
105 4−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)−4’−フルオロビフェニル
106 4−(トランス−4−メチルシリルシクロヘキシル)−3’,4’−ジフルオロビフェニル
107 4−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)−3’,4’−ジフルオロビフェニル
108 4−(トランス−4−ブチルシリルシクロヘキシル)−3’,4’−ジフルオロビフェニル
109 4−(トランス−4−ジシラニルメチルシクロヘキシル)−3’,4’−ジフルオロビフェニル
110 4−(トランス−4−メチルシリルメチルシクロヘキシル)−3’,4’,5’−トリフルオロビフェニル
111 4−(トランス−4−メチルシリルプロピルシクロヘキシル)−3’,4’,5’−トリフルオロビフェニル
112 4−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)−4’−トリフルオロメチルビフェニル
113 2−フルオロ−4−(トランス−4−エチルシリルエチルシクロヘキシル)−3’−フルオロ−4’−トリフルオロメトキシビフェニル
114 4−(トランス−4−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)シクロヘキシル)ベンゾニトリル
115 2−フルオロ−4−(トランス−4−(トランス−4−メチルシリルメチルシクロヘキシル)シクロヘキシル)ベンゾニトリル
116 4−(トランス−4−(トランス−4−(2−プロペニルシリル)シクロヘキシル)シクロヘキシル)ベンゾニトリル
117 (トランス−4−(トランス−4−メチルシリルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−4−クロロベンゼン
118 (トランス−4−(トランス−4−プロピルシリルメチルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−4−クロロベンゼン
119 (トランス−4−(トランス−4−ブチルシリルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−4−フルオロベンゼン
120 (トランス−4−(トランス−4−メチルシリルエチルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−4−トリフルオロメトキシベンゼン
121 (トランス−4−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−4−トリフルオロメトキシベンゼン
122 (トランス−4−(トランス−4−メチルシリルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−4−ジフルオロメトキシベンゼン
123 (トランス−4−(トランス−4−メチルシリルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−3,4−ジフルオロベンゼン
124 (トランス−4−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−3,4−ジフルオロベンゼン
125 (トランス−4−(トランス−4−エチルシリルメチルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−3,4−ジフルオロベンゼン
126 (トランス−4−(トランス−4−エチルシリルエチルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−3,4−ジフルオロベンゼン
127 (トランス−4−(トランス−4−プロピルシリルメチルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−3,4−ジフルオロベンゼン
128 (トランス−4−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−3,4,5−トリフルオロベンゼン
129 (トランス−4−(トランス−4−ブチルシリルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−3,4,5−トリフルオロベンゼン
130 (トランス−4−(トランス−4−(2−フルオロエチルシリル)シクロヘキシル)シクロヘキシル)−3−フルオロ−4−トリフルオロメチルベンゼン
131 (トランス−4−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−2,3−ジフルオロ−4−ジフルオロメトキシベンゼン
132 4−(トランス−4−ブチルシリルシクロヘキシル)−1−(3,5−ジフルオロ−4−(1,1,2,3,3,3−ヘキサフルオロ)フェニル)ビシクロ[2.2.2]オクタン
133 (トランス−4−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−3,5−ジフルオロ−4−ジフルオロメトキシベンゼン
134 (トランス−4−(2−(トランス−4−エチルシリルメトキシシクロヘキシル)エチル)シクロヘキシル)−3,5−ジフルオロ−4−トリフルオロメチルベンゼン
135 (トランス−4−(2−(トランス−4−メチルシリルプロピルシクロヘキシル)エチル)シクロヘキシル)−4−ジフルオロメチルベンゼン
136 (トランス−4−(2−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)エチル)シクロヘキシル)−3,4−ジフルオロベンゼン
137 (トランス−4−(2−(トランス−4−ブチルシリルシクロヘキシル)エチル)シクロヘキシル)−3,4,5−トリフルオロベンゼン
138 4−(2−(トランス−4−ヘキシルシリルシクロヘキシル)エチル)−3’−フルオロ−4’−ジフルオロメトキシビフェニル
139 4−(2−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)エチル)−3’,4’,5’−トリフルオロビフェニル
140 (2−(4−(トランス−4−メトキシエチルシリルシクロヘキシル)フェニル)エチル)−3,5−ジフルオロ−4−トリフルオロメトキシベンゼン
141 (2−(4−(トランス−4−メチルシリルシクロヘキシル)フェニル)エチル)−3−フルオロ−4−クロロベンゼン
142 (2−(トランス−4−(トランス−4−メチルシリルメチルシクロヘキシル)シクロヘキシル)エチル)−4−トリフルオロメトキシベンゼン
143 (2−(トランス−4−(トランス−4−メチルシリルメチルシクロヘキシル)シクロヘキシル)エチル)−3,4−ジフルオロベンゼン
144 (2−(トランス−4−(トランス−4−メチルシリルプロピルシクロヘキシル)シクロヘキシル)エチル)−3,4−ジフルオロベンゼン
145 (2−(トランス−4−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)シクロヘキシル)エチル)−3,4,5−トリフルオロベンゼン
146 (2−(トランス−4−(トランス−4−メチルシリルメチルシクロヘキシル)シクロヘキシル)エチル)−3,4,5−トリフルオロベンゼン
147 (2−(トランス−4−(トランス−4−メチルシリルプロピルシクロヘキシル)シクロヘキシル)エチル)−3,4,5−トリフルオロベンゼン
148 (2−(トランス−4−(トランス−4−ブチルシリルシクロヘキシル)シクロヘキシル)エチル)−3−フルオロ−4−トリフルオロメトキシベンゼン
149 4−(2−(トランス−4−(トランス−4−ペンチルシリルシクロヘキシル)シクロヘキシル)エチル)−2−フルオロベンゾニトリル
150 (トランス−4−(2−(トランス−4−メチルシリルメチルシクロヘキシル)ビニル)シクロヘキシル)−3,4−ジフルオロベンゼン
151 4−(トランス−4−(2−(トランス−4−メチルシリルエチルシクロヘキシル)ビニル)シクロヘキシル)−2,6−ジフルオロベンゾニトリル
152 (トランス−4−(4−(トランス−4−メチルシリルプロピルシクロヘキシル)ブチル)シクロヘキシル)−4−フルオロメチルベンゼン
153 (Z)−(トランス−4−(4−(トランス−4−メチルシリルメチルプロピルシクロヘキシル)−2−ブテニル)シクロヘキシル)−3−フルオロ−4−ジフルオロメチルベンゼン
154 4−(トランス−4−プロピルシリルメチルシクロヘキシル)−4’−フルオロトラン
155 3−フルオロ−4−シアノフェニル=4−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)ベンゾアート
156 3−フルオロ−4−シアノフェニル=4−(トランス−4−エチルシリルエチルシクロヘキシル)ベンゾアート
157 3,5−ジフルオロ−4−シアノフェニル=2−フルオロ−4−(トランス−4−メチルシリルエトキシシクロヘキシル)ベンゾアート
158 (E)−3,5−ジフルオロ−4−シアノフェニル=2−フルオロ−4−(2−(トランス−4−(2−プロペニルシリル)シクロヘキシル)エチル)ベンゾアート
159 4−フルオロフェニル=4−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)ベンゾアート
160 3,4,5−トリフルオロフェニル=4−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)ベンゾアート
161 3,4,5−トリフルオロフェニル=4−(トランス−4−メチルジシラニルメチルシクロヘキシル)ベンゾアート
162 4−トリフルオロメトキシフェニル=2−フルオロ−4−(トランス−4−プロピルジシラニルシクロヘキシル)ベンゾアート
163 4−フルオロフェニル=トランス−4−(トランス−4−エチルシリルメチルシクロヘキシル)シクロヘキサンカルボキシラート
164 3−フルオロ−4−シアノフェニル=トランス−4−(トランス−4−トリシラニルシクロヘキシル)シクロヘキサンカルボキシラート
165 3,4−ジフルオロフェニル=トランス−4−(トランス−4−メチルシリルメチルシクロヘキシル)シクロヘキサンカルボキシラート
166 3,4−ジフルオロフェニル=トランス−4−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)シクロヘキサンカルボキシラート
167 3,4−ジフルオロフェニル=トランス−4−(トランス−4−メトキシエチルシリルシクロヘキシル)シクロヘキサンカルボキシラート
168 3,4,5−トリフルオロフェニル=トランス−4−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)シクロヘキサンカルボキシラート
169 3,4,5−トリフルオロフェニル=トランス−4−(トランス−4−メチルシリルオクタデシルシクロヘキシル)シクロヘキサンカルボキシラート
170 3−フルオロ−4−トリフルオロメチルフェニル=トランス−4−(トランス−4−ブチルシリルシクロヘキシル)シクロヘキサンカルボキシラート
171 3,5−ジフルオロ−4−トリフルオロメトキシフェニル=トランス−4−(トランス−4−メチルシリルメチルシクロヘキシル)シクロヘキサンカルボキシラート
172 4−トリフルオロメチルフェニル=2−フルオロ−4−((トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)カルボキシ)ベンゾアート
173 (4−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)フェニル)ジフルオロメチル=3−フルオロ−4−クロロフェニル=エーテル
174 (4−(トランス−4−メチルシリルメチルシクロヘキシル)フェニル)ジフルオロメチル=3−フルオロ−4−トリフルオロメトキシフェニル=エーテル
175 (2−フルオロ−4−(トランス−4−メトキシエチルシリルシクロヘキシル)フェニル)ジフルオロメチル=3,4,5−トリフルオロフェニル=エーテル
176 4−(5−(4−ブチルシリルフェニル)ピリミジン−2−イル))ベンゾニトリル
177 2−(4’−フルオロビフェニル−4−イル)−5−エチルシリルエチルピリミジン
178 4−(トランス−4−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−3’,4’,5’−トリフルオロビフェニル
179 4−(トランス−4−(トランス−4−エチルジシラニルメチルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−4’−(1,1,2,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル)ビフェニル
180 4−(トランス−4−(トランス−4−ブチルシリルメチルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−3’,5’−ジフルオロ−4’−トリフルオロ メトキシビフェニル
181 4−(2−(トランス−4−(トランス−4−メチルシリルシクロヘキシル)シクロヘキシル)エチル)−3’−フルオロ−4’−トリフルオロメチルビフェニル
182 4−(2−(トランス−4−(トランス−4−メチルシリルプロピルシクロヘキシル)シクロヘキシル)エチル)−4’−フルオロビフェニル
183 (2−(4−(トランス−4−(トランス−4−メトキシエチルシリルシクロヘキシル)シクロヘキシル)フェニル)エチル)−4−ジフルオロメチルベンゼン
184 4−(4−(トランス−4−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)シクロヘキシル)ブチル)−3’−フルオロ−4’−ジフルオロメトキシビフェニル
185 4’−シアノビフェニル−4−イル=トランス−4−(トランス−4−メチルシリルエチルシクロヘキシル)シクロヘキサンカルボキシラート
186 4’−シアノビフェニル−4−イル=4−(トランス−4−メチルシリルエチルシリルシクロヘキシル)ベンゾアート
187 3’,4’,5’−トリフルオロビフェニル−4−イル=トランス−4−(トランス−4−ブチルシリルシクロヘキシル)シクロヘキサンカルボキシラート
188 4’−トリフルオロメチルビフェニル−4−イル=トランス−4−(トランス−4−メチルシリルペンチルシクロヘキシル)シクロヘキサンカルボキシラート
189 3−フルオロ−4−フルオロメトキシフェニル=2−フルオロ−4−(トランス−4−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)シクロヘキシル)ベンゾアート
190 4−(トランス−4−エチルシリルシクロヘキシル)−1−(3,4,5−トリフルオロフェニル)シクロヘキセン
191 4−(トランス−4−(4−メチルシリルフェニル)シクロヘキシル)−1−ペンチルシクロヘキセン
以下、本発明化合物を液晶組成物の成分として用いた場合の例を示す。各使用例において、NIはネマチック相−等方相転移温度(℃)を、Δεは誘電率異方性値を、Δnは屈折率異方性値を、ηは20℃における粘度(mPa・s)を、V10はしきい値電圧(V)を示す。
実施例4(使用例1)
下記のシアノフェニルシクロヘキサン系液晶化合物を含む液晶組成物:
4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)ベンゾニトリル 24重量%、
4−(トランス−4−ペンチルシクロヘキシル)ベンゾニトリル 36重量%、
4−(トランス−4−ヘプチルシクロヘキシル)ベンゾニトリル 25重量%、
4−(トランス−4−ペンチルシクロヘキシル−4’−シアノビフェニル15重量%
は以下の物性を有する。
NI:72.4、Δε:11.0、Δn:0.137、η:26.7、セル厚9μmにおけるV10:1.78。
この組成物85重量%に4−プロピルシリル−4’−ブトキシビフェニル(化合物No.1)を15重量%混合してネマチック液晶組成物を得た。この液晶組成物の物性値は次の通りであった。
NI:57.2、Δε:9.6、Δn:0.131、η:23.6、セル厚8.9μmにおけるV10:1.44。
この組成物を−20℃のフリーザー中に放置したが、60日を越えても結晶の析出は見られなかった。
実施例5(使用例2)
フッ素系液晶化合物のトランス−4−(トランス−4−エチルシクロヘキシル)シクロヘキシル−3,4−ジフルオロベンゼン、トランス−4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)シクロヘキシル−3,4−ジフルオロベンゼンおよびトランス−4−(トランス−4−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキシル−3,4−ジフルオロベンゼンを等重量で含む液晶組成物は、以下の物性を有する。 NI:112.5、Δε:4.9、Δn:0.079、η:24.7、セル厚8.9μmにおけるV10:2.26。
この液晶混合物80重量%に、4−(トランス−4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−1−エチルシリルベンゼン(化合物No.34)を20重量%混合して液晶組成物を得た。この液晶組成物の物性値は次の通りであった。
NI:111.9、Δε:4.1、Δn:0.081、η:25.4、セル厚8.8μmにおけるV10:2.60。
この液晶組成物を−20℃のフリーザー中に放置したが、60日を越えても結晶の析出は見られなかった。
実施例6(使用例3)
組成例16の液晶組成物の物性値は、次の通りであった。
NI:89.0、Δε:7.0、Δn:0.162、η:14.4、V10:2.11。
実施例7(使用例4)
組成例17の液晶組成物の物性値は次の通りであった。
NI:84.2、Δε:8.7、Δn:0.157、η:18.4、V10:1.99。
実施例8(使用例5)
組成例18の液晶組成物の物性値は次の通りであった。
NI:88.7、Δε:30.8、Δn:0.148、η:86.6、V10:0.86。
実施例9(使用例6)
組成例19の液晶組成物の物性値は次の通りであった。
NI:93.1、Δε:6.4、Δn:0.201、η:34.8、V10:2.28。
実施例10(使用例7)
組成例20の液晶組成物の物性値は次の通りであった。
NI:69.6、Δε:11.4、Δn:0.120、η:39.3、V10:1.31。
実施例11(使用例8)
組成例21の液晶組成物の物性値は次の通りであった。
NI:74.6、Δε:7.9、Δn:0.138、η:17.9、V10:1.77。
実施例12(使用例9)
組成例22の液晶組成物の物性値は次の通りであった。
NI:72.4、Δε:22.6、Δn:0.115、η:34.2、V10:1.01。
実施例13(使用例10)
組成例23の液晶組成物の物性値は次の通りであった。
NI:85.8、Δε:28.1、Δn:0.144、η:41.3、V10:1.00。
実施例14(使用例11)
組成例24の液晶組成物の物性値は次の通りであった。
NI:61.1、Δε:9.9、Δn:0.112、η:25.7、V10:1.36。
実施例15(使用例12)
組成例25の液晶組成物の物性値は次の通りであった。
NI:65.2、Δε:6.4、Δn:0.159、η:19.9、V10:1.79。
実施例16(使用例13)
組成例26の液晶組成物の物性値は次の通りであった。
NI:62.9、Δε:9.3、Δn:0.132、η:19.1、V10:1.47。
実施例17(使用例14)
組成例27の液晶組成物の物性値は次の通りであった。
NI:99.2、Δε:4.9、Δn:0.093、η:24.8、V10:2.24。
実施例18(使用例15)
組成例28の液晶組成物の物性値は次の通りであった。
NI:85.9、Δε:3.0、Δn:0.094、η:19.2、V10:2.78。
実施例19(使用例16)
組成例29の液晶組成物の物性値は次の通りであった。
NI:83.4、Δε:5.7、Δn:0.117、η:25.5、V10:2.01。
実施例20(使用例17)
組成例30の液晶組成物の物性値は次の通りであった。
NI:74.0、Δε:8.3、Δn:0.085、η:26.9、V10:1.61。
実施例21(使用例18)
組成例31の液晶組成物の物性値は次の通りであった。
NI:88.6、Δε:4.8、Δn:0.128、η:20.8、V10:2.34。
実施例22(使用例19)
組成例32の液晶組成物の物性値は次の通りであった。
NI:91.8、Δε:8.9、Δn:0.113、η:33.0、V10:1.77。
実施例23(使用例20)
組成例33の液晶組成物の物性値は次の通りであった。
NI:86.7、Δε:4.5、Δn:0.096、η:15.9、V10:2.40。
実施例24(使用例21)
組成例34の液晶組成物の物性値は次の通りであった。
NI:90.0、Δε:7.2、Δn:0.132、η:33.2、V10:1.92。
実施例25(使用例22)
組成例35の液晶組成物の物性値は次の通りであった。
NI:69.3、Δε:10.4、Δn:0.105、η:33.7、V10:1.33。
なお、上記実施例16〜35に示す液晶組成物をそれぞれ−20℃のフリーザー中に放置したが、何れの液晶組成物についても60日経過後結晶の析出は見られなかった。
比較例1
4−プロピルシリル−4’−ブトキシビフェニル(化合物No.1)に替えて、トリアルキルシリル基を有する化合物の4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)−1−プロピルジメチルシリルベンゼンを比較化合物として用いる以外は実施例4と同様にして液晶組成物を得た。この液晶組成物の物性値は次の通りであった。
NI:15℃以下、Δε:5.0、Δn:0.095、η:39.7、セル厚8.6μmにおけるV10:1.17。
この液晶組成物を偏光顕微鏡下で観察したところ、NIの異なる領域(溶解していない領域)があり相溶性が悪いことがわかった。
このことから、トリアルキルシリル基を有する比較化合物はモノアルキルシリル基を有する本発明化合物と比較して、粘性と相溶性が共に劣ることが知られる。
比較例2
4−プロピルシリル−4’−ブトキシビフェニル(化合物No.1)に替えて、シランジイル基を含まないが類似の構造を有する化合物の4−ペンチル−4’−ブトキシビフェニルを比較化合物として用いる以外は実施例4と同様にして液晶組成物を得た。この液晶組成物の物性値は次の通りであった。
NI:66.7、Δε:10.0、Δn:0.137、η:24.2、セル厚8.9μmにおけるV10:1.67。
このことから、シランジイル基を含まない比較化合物は該基を含む本発明化合物と比較して、しきい値電圧と粘性が共に劣ることが知られる。
比較例3
4−(トランス−4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−1−エチルシリルベンゼン(化合物No.34)に替えて、シランジイル基を含まないがこれと類似の構造を有する化合物の(トランス−4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−4−プロピルベンゼンを用いる以外は実施例5と同様にして液晶組成物を得た。この液晶組成物の物性値は次の通りであった。
NI:125.7、Δε:4.0、Δn:0.083、η:26.2、セル厚8.8μmにおけるV10:2.79。
このことから、シランジイル基を含まない比較化合物は該基を含む本発明化合物と比較して、しきい値電圧と粘性が共に劣ることが知られる。
以上説明した通り、本発明の化合物はいずれも低いしきい値電圧を有し、相溶性に優れかつ粘性についても改善されたものとなることが知られる。従って、本発明の化合物を液晶組成物の成分とした場合、上記の特徴を備えた液晶組成物が得られる上、該化合物につき分子構成要素の環、置換基および/または結合基を適当に選択することにより、所望の物性を有する新たな液晶組成物を提供することができる。
産業上の利用可能性
本発明によれば、他の液晶材料との相溶性に優れ、低粘性でかつしきい値電圧の改善された有機ケイ素化合物、液晶組成物、該液晶組成物を用いて構成した液晶表示素子が提供され、これらは時計、電卓、ワープロ、テレビ等のディスプレイ装置に広く利用することができる。
Claims (13)
- 一般式(1)
(式中、Raは炭素数1〜20のアルキル基を示し、該アルキル基中の1つ以上の−CH2−は−SiH2−、−O−、または−C=C−で置換されていてもよいが、−O−が連続することはない。またRa中の1つ以上の水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよい。RbはRaから選ばれる基、ハロゲン原子またはCNを示す。ただし、RaとRbのどちらか一方のみ−SiH 2 −を含む。A、A1、A2、およびA3は相互に独立して1,4−シクロヘキシレン、環上の1つ以上の水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい1,4−フェニレンまたは1,3−ジオキサン−2,5−ジイルを示す。Z1、Z2およびZ3は相互に独立して共有結合、−(CH2)2−、−CH=CH−、または−CH 2 O−を示す。m、nおよびoは相互に独立して0または1を示すが、少なくともいずれか1つは1を示す。)で示される液晶性化合物。 - A、A1、A2およびA3が相互に独立して1,4−シクロヘキシレンまたは環上の1つ以上の水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい1,4−フェニレンである請求の範囲1に記載の液晶性化合物。
- mが1、nおよびoが共に0である請求の範囲1〜2のいずれかに記載の液晶性化合物。
- mおよびnが共に1、oが0である請求の範囲1〜2のいずれかに記載の液晶性化合物。
- m、nおよびoが共に1である請求の範囲1〜2のいずれかに記載の液晶性化合物。
- 請求の範囲1〜5のいずれかに記載の液晶性化合物を少なくとも1種類含有することを特徴とする液晶組成物。
- 第一成分として、請求の範囲1〜5のいずれかに記載の液晶性化合物を少なくとも1種類含有し、第二成分として、一般式(5)、(6)、(7)、(8)および(9)
(式中、R2はF、炭素数1〜10のアルキル基または炭素数2〜10のアルケニル基を示すが、該アルキル基またはアルケニル基中の相隣接しない一つ以上のメチレン基(−CH2−)は酸素原子(−O−)によって置換されていてもよい。環Aはトランス−1,4−シクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基または1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基を示し、環Bはトランス−1,4−シクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基またはピリミジン−2,5−ジイル基を示し、環Cはトランス−1,4−シクロヘキシレン基または1,4−フェニレン基を示し、Z6は−(CH2)2−、−COO−または共有結合を示し、L5およびL6は相互に独立してHまたはFを示し、bおよびcは相互に独立して0または1を示す。)
(式中、R3は炭素数1〜10のアルキル基を示し、L7はHまたはFを示し、dは0または1を示す。)
(式中、R4は炭素数1〜10のアルキル基を示し、環Dおよび環Eは相互に独立してトランス−1,4−シクロヘキシレン基または1,4−フェニレン基を示し、Z7およびZ8は相互に独立して−COO−または共有結合を示し、Z9は−COO−または−C≡C−を示し、L8およびL9は相互に独立してHまたはFを示し、X2はF、OCF3、OCF2H、CF3、CF2HまたはCFH2を示すが、X2がOCF3、OCF2H、CF3、CF2HまたはCFH2を示す場合はL8およびL9は共にHを示す。e、fおよびgは相互に独立して0または1を示す。)
(式中、R5およびR6は相互に独立して炭素数1〜10のアルキル基または炭素数2〜10のアルケニル基を示すが、該アルキル基またはアルケニル基中の相隣接しない一つ以上のメチレン基(−CH2−)は酸素原子(−O−)によって置換されていてもよい。環Gはトランス−1,4−シクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基またはピリミジン−2,5−ジイル基を示し、環Hはトランス−1,4−シクロヘキシレン基または1,4−フェニレン基を示し、Z10は−C≡C−、−COO−、−(CH2)2−、−CH=CH−C≡C−または共有結合を示し、Z11は−COO−または共有結合を示す。)
(式中、R7およびR8は相互に独立して炭素数1〜10のアルキル基または炭素数2〜10のアルケニル基を示すが、該アルキル基またはアルケニル基中の相隣接しない一つ以上のメチレン基(−CH2−)は酸素原子(−O−)によって置換されていてもよい。環Iはトランス−1,4−シクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基またはピリミジン−2,5−ジイル基を示し、環Jはトランス−1,4−シクロヘキシレン基、環上の1つ以上の水素原子がFで置換されていてもよい1,4−フェニレン基またはピリミジン−2,5−ジイル基を示し、環Kはトランス−1,4−シクロヘキシレン基または1,4−フェニレン基を示し、Z12およびZ14は相互に独立して−COO−、−(CH2)2−または共有結合を示し、Z13は−CH=CH−、−C≡C−、−COO−または共有結合を示し、hは0または1を示す。)からなる群から選択される化合物を少なくとも1種類含有することを特徴とする液晶組成物。 - 第一成分として、請求の範囲1〜5のいずれかに記載の液晶性化合物を少なくとも1種類含有し、第二成分の一部分として、一般式(2)、(3)および(4)
(式中、R1は炭素数1〜10のアルキル基を示し、X1はF、Cl、OCF3、OCF2H、CF3、CF2HまたはCFH2を示し、L1、L2、L3およびL4は相互に独立してHまたはFを示し、Z4およびZ5は相互に独立して−(CH2)2−、−CH=CH−または共有結合を示し、aは1または2を示す。)からなる群から選択される化合物を少なくとも1種類含有し、第二成分の他の部分として、一般式(5)、(6)、(7)、(8)および(9)
(式中、R2はF、炭素数1〜10のアルキル基または炭素数2〜10のアルケニル基を示すが、該アルキル基またはアルケニル基中の相隣接しない一つ以上のメチレン基(−CH2−)は酸素原子(−O−)によって置換されていてもよい。環Aはトランス−1,4−シクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基または1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基を示し、環Bはトランス−1,4−シクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基またはピリミジン−2,5−ジイル基を示し、環Cはトランス−1,4−シクロヘキシレン基または1,4−フェニレン基を示し、Z6は−(CH2)2−、−COO−または共有結合を示し、L5およびL6は相互に独立してHまたはFを示し、bおよびcは相互に独立して0または1を示す。)
(式中、R3は炭素数1〜10のアルキル基を示し、L7はHまたはFを示し、dは0または1を示す。)
(式中、R4は炭素数1〜10のアルキル基を示し、環Dおよび環Eは相互に独立してトランス−1,4−シクロヘキシレン基または1,4−フェニレン基を示し、Z7およびZ8は相互に独立して−COO−または共有結合を示し、Z9は−COO−または−C≡C−を示し、L8およびL9は相互に独立してHまたはFを示し、X2はF、OCF3、OCF2H、CF3、CF2HまたはCFH2を示すが、X2がOCF3、OCF2H、CF3、CF2HまたはCFH2を示す場合はL8およびL9は共にHを示す。e、fおよびgは相互に独立して0または1を示す。)
(式中、R5およびR6は相互に独立して炭素数1〜10のアルキル基または炭素数2〜10のアルケニル基を示すが、該アルキル基またはアルケニル基中の相隣接しない一つ以上のメチレン基(−CH2−)は酸素原子(−O−)によって置換されていてもよい。環Gはトランス−1,4−シクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基またはピリミジン−2,5−ジイル基を示し、環Hはトランス−1,4−シクロヘキシレン基または1,4−フェニレン基を示し、Z10は−C≡C−、−COO−、−(CH2)2−、−CH=CH−C≡C−または共有結合を示し、Z11は−COO−または共有結合を示す。)
(式中、R7およびR8は相互に独立して炭素数1〜10のアルキル基または炭素数2〜10のアルケニル基を示すが、該アルキル基またはアルケニル基中の相隣接しない一つ以上のメチレン基(−CH2−)は酸素原子(−O−)によって置換されていてもよい。環Iはトランス−1,4−シクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基またはピリミジン−2,5−ジイル基を示し、環Jはトランス−1,4−シクロヘキシレン基、環上の1つ以上の水素原子がFで置換されていてもよい1,4−フェニレン基またはピリミジン−2,5−ジイル基を示し、環Kはトランス−1,4−シクロヘキシレン基または1,4−フェニレン基を示し、Z12およびZ14は相互に独立して−COO−、−(CH2)2−または共有結合を示し、Z13は−CH=CH−、−C≡C−、−COO−または共有結合を示し、hは0または1を示す。)からなる群から選択される化合物を少なくとも1種類含有することを特徴とする液晶組成物。 - 請求の範囲6に記載の液晶組成物を用いて構成した液晶表示素子。
- 請求の範囲7に記載の液晶組成物を用いて構成した液晶表示素子。
- 請求の範囲8に記載の液晶組成物を用いて構成した液晶表示素子。
- 請求の範囲9に記載の液晶組成物を用いて構成した液晶表示素子。
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