JP3797433B2 - ベンジル（５−置換フェニル）エーテル誘導体 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電気光学的液晶表示材料として有用な、ベンジル（５−置換フェニル）エーテル誘導体である新規液晶性化合物、及びそれを含有する液晶組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子は、時計、電卓をはじめとして、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、高精細化及びカラー化が容易で、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表示方式に用いられる液晶材料としては、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、特に以下の４点は重要である。（１）比抵抗が高く、電圧の保持率に優れること。（２）閾値電圧（Ｖ_th）が低いこと。（３）温度範囲が広いこと。（４）適当な屈折率異方性（Δｎ）を有すること。
【０００４】
通常、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下させるためには、液晶材料の弾性定数を小さくするか、あるいは誘電率異方性を大きくする必要がある。
【０００７】
誘電率異方性の大きい液晶化合物は一般にシアノ基を有するものが多く、液晶材料の高い比抵抗値や高い電圧保持率を得ることを困難にさせる傾向を有する。そこで、シアノ基を有する化合物に匹敵するように誘電率異方性を大きくするためには、液晶骨格中に多数のフッ素原子を導入した液晶材料が用いられている。しかしながら、液晶分子に４個以上のフッ素を効果的に導入するためには、骨格中に通常２個以上のベンゼン環が必要であり、このような構造を有する化合物では屈折率異方性が大きくなりすぎる傾向にあり、また他の液晶化合物との相溶性が悪いために析出、相分離を生じやすく、温度範囲の広い組成物を得ることが困難であった。
【０００８】
そのため、閾値電圧を低下させるためには、液晶材料の弾性定数を小さくすることが考えられる。しかしながら、弾性定数の小さい化合物は一般に２環性であり、添加によって、組成物の液晶相の上限温度を大幅に低下させてしまう傾向を有するものがほとんどである。そこで、３環性あるいは４環性の液晶相の上限温度の高い化合物を添加することが考えられる。しかしながら、このような化合物の添加により液晶組成物の液晶相の上限温度は上昇するものの、上限温度の高い化合物は弾性定数の大きいものが多く、添加により閾値電圧を上昇させる傾向を有している。
【０００９】
一方、液晶相を示す温度範囲が低下することなく、閾値電圧を低下させることのできる化合物として、トリフルオロフェニル基を有する化合物が知られている。しかしながら、この誘導体では、組成物の閾値電圧の低下は充分とは言えなかった。
【００１０】
また、液晶表示素子においては干渉縞の発生を避けるため、屈折率異方性（Δｎ）とセル厚（ｄ）との積（Δｎ・ｄ）を特定の値に設定する必要があるが、アクティブマトリックス表示方式では通常、いわゆるファーストミニマムの条件（Δｎ・ｄ＝０．５）が用いられることが多い。この表示方式を用いた場合、セルの厚さはある程度以上薄くすることは技術的に困難であるので、屈折率異方性が小さい化合物が必要であり、組成物としての屈折率異方性は、０．０８前後に調整する必要がある。
【００１１】
【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、化学的に安定であって、添加により液晶材料の液晶相の上限温度の低下をおさえ、閾値電圧を効果的に低下させ、屈折率異方性を小さくする新規液晶化合物を提供することにある。
【００１２】
更に、その化合物を含有し、液晶相の温度範囲が広く、閾値電圧が低く、且つ屈折率異方性の小さい液晶組成物を提供することにある。
【００１３】
【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）
【００１４】
【化２】

【００１５】
（式中、Ｒ¹は炭素原子数１〜１６のアルキル基もしくはアルコキシル基、炭素原子数２〜１６のアルケニル基、炭素原子数３〜１６のアルケニルオキシ基、又は炭素原子数１〜１０のアルコキシル基で置換された炭素原子数１〜１２のアルキル基を表わし、環Ａ及び環Ｂはそれぞれ独立的に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、トランス−１，３−ジオキサン−２，５−ジイル基、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−ジイル基又はピリダジン−３，６−ジイル基を表わし、Ｙ¹及びＹ²はそれぞれ独立的に単結合、−ＣＨ₂ＣＨ₂−、−ＯＣＨ₂−、−ＣＨ₂Ｏ−、−（ＣＨ₂）₄−又は−Ｃ≡Ｃ−を表わし、ｍは０又は１を表わし、Ｘ¹、Ｘ²、Ｘ³及びＸ⁴はそれぞれ独立的に水素原子又はフッ素原子を表わし、Ｚ¹はフッ素原子、塩素原子、トリフルオロメトキシ基、トリフルオロメチル基、ジフルオロメトキシ基、水素原子、２，２，２−トリフルオロエトキシ基、−Ｒ²又は−ＯＲ²を表わし、Ｒ²は炭素原子数１〜１２の直鎖状アルキル基又は、炭素原子数２〜１２の直鎖状アルケニル基を表わし、Ｚ²はフッ素原子又は塩素原子を表わす。）で表わされる化合物を提供する。
【００１６】
本発明に係わる一般式（Ｉ）のうち、Ｒ¹が炭素原子数１〜１２の直鎖状アルキル基又は炭素原子数２〜１２の直鎖状アルケニル基を表わし、環Ａ及び環Ｂがそれぞれ独立的にフッ素原子により置換されていてもよい１，４−フェニレン基又はトランス−１，４−シクロヘキシレン基を表わし、Ｙ¹及びＹ²がそれぞれ独立的に単結合、−ＣＨ₂ＣＨ₂−又は−Ｃ≡Ｃ−を表わし、Ｚ¹がフッ素原子、塩素原子、トリフルオロメトキシ基、トリフルオロメチル基、水素原子、Ｒ²又は−ＯＲ²を表わし、Ｒ²は炭素原子数１〜５の直鎖状アルキル基であることを特徴とする前記一般式（Ｉ）で表わされる化合物が好ましい。
【００１７】
この中でも、Ｒ¹が炭素原子数１〜７の直鎖状アルキル基又は炭素原子数２〜７の直鎖状アルケニル基を表わし、環Ａがトランス−１，４−シクロヘキシレン基であり、環Ｂがフッ素原子により置換されていてもよい１，４−フェニレン基又はトランス−１，４−シクロヘキシレン基を表わし、Ｙ¹が単結合、−ＣＨ₂ＣＨ₂−又は−Ｃ≡Ｃ−を表わし、Ｙ²が単結合であることを特徴とする前記一般式（Ｉ）の化合物が好ましい。
【００１８】
更には、環Ａ及び環Ｂが共にトランス−１，４−シクロヘキシレン基であり、Ｙ¹及びＹ²が共に単結合であり、Ｘ¹及びＸ³が共に水素原子であり、Ｚ¹がフッ素原子、トリフルオロメトキシ基又は水素原子を表わすことを特徴とする前記一般式（Ｉ）の化合物がより好ましい。
【００１９】
更に詳細には、（１）Ｘ²、Ｘ⁴及びＺ²のうち、少なくとも２個がフッ素原子である化合物が好ましく、（１ａ）Ｘ⁴及びＺ²が共にフッ素原子であることが特に好ましい。この中でも、（１ａ−▲１▼）Ｘ²及びＺ¹のうち、少なくとも１個がフッ素原子であることが好ましく、このとき、Ｒ¹が炭素原子数１〜５の直鎖状アルキル基又は炭素原子数２〜５の直鎖状アルケニル基であることがより好ましい。あるいは（１ａ−▲２▼）Ｘ²が塩素原子であり、Ｚ¹が水素原子又はトリフルオロメトキシ基であることが好ましく、このとき、ｍが１であることが好ましく、更に、Ｒ¹が炭素原子数１〜５の直鎖状アルキル基であることが好ましい。
【００２０】
これとは別に前述の（１）において、（１ｂ）Ｘ²及びＸ⁴が共にフッ素原子であることが好ましく、このとき、Ｚ²が塩素原子であり、且つＺ¹がフッ素原子であることが好ましく、更に、ｍは１であることが好ましく、Ｒ¹が炭素原子数１〜５の直鎖状アルキル基であることがより好ましい。
【００２１】
一般式（Ｉ）の化合物は、例えば以下のようにして製造することができる。即ち、一般式（ＩＩ）
【００２２】
【化３】

【００２３】
（式中、Ｒ¹、環Ａ、環Ｂ、Ｘ⁴、Ｙ¹、Ｙ²、Ｚ²及びｍは一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わす。）で表わされる化合物及び一般式（ＩＩＩ）
【００２４】
【化４】

【００２５】
（式中、Ｘ¹、Ｘ²、Ｘ³及びＺ¹は一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わす。）で表わされるベンジルアルコール誘導体を塩基存在下にアルコラートとして反応させることにより製造することができる。
【００２６】
反応は非プロトン性極性溶媒中で行うことが好ましく、特にＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）が好ましい。
塩基としてはナトリウム等のアルカリ金属、水素化ナトリウム等のアルカリ金属水素化物、ブチルリチウム等の有機金属化合物、リチウムジイソプロピルアミド（ＬＤＡ）等の金属アミド、ｔ−ブトキシカリウム等のアルコラート等を用いることができる。
【００２７】
あるいは一般式（Ｉ）の化合物は、一般式（ＩＶ）
【００２８】
【化５】

【００２９】
（式中、Ｒ¹、環Ａ、環Ｂ、Ｘ⁴、Ｙ¹、Ｙ²、Ｚ²及びｍは一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わす。）で表わされる化合物を、塩基存在下にアルコラートとして、これを一般式（Ｖ）
【００３０】
【化６】

【００３１】
（式中、Ｘ¹、Ｘ²、Ｘ³及びＺ¹は一般式（Ｉ）におけると同じ意味を表わし、Ｗは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を表わす。）で表わされるベンジルハライドと反応させることによっても得ることができる。ここで一般式（ＩＶ）の化合物は、例えば一般式（ＩＩ）の化合物とｔ−ブトキシカリウムを反応させること等により得ることができる。
【００３２】
斯くして製造される一般式（Ｉ）で表わされる化合物の代表例を第１表に掲げる。
【００３３】
【表１】

【００３４】
（表中、Ｃ１及びＣ２はそれぞれ異なる結晶相を、Ｎはネマチック相を、Ｉは等方性液体相をそれぞれ表わす。）
第１表からわかるように、本発明の一般式（Ｉ）で表わされる化合物は、化合物単独では液晶相を示さないものが多い。これは一般式（Ｉ）が、２，３−ジ置換−１，５−フェニレン基という極めて折れ曲がった構造を骨格中に有することによる。通常の液晶化合物はその中心骨格が、１，４−フェニレン基、トランス−１，４−シクロヘキシレン基に代表されるように、極めて直線性に優れた環構造から構成され、一般式（Ｉ）のような構造を有する化合物はこれまでほとんど注目されていなかった。しかしながら、一般式（Ｉ）で表わされる化合物は、後述するように、通常の母体液晶との相溶性には非常に優れており、添加した際の液晶相の上限温度はさほど低下しない。しかも、母体液晶に添加した場合、組成物の閾値電圧を極めて効果的に低下させることが可能であり、更に分子内にベンゼン環を少なくとも２個含有しているにもかかわらず、屈折率異方性が比較的小さい等の特徴を有している。
【００３５】
従って、一般式（Ｉ）で表わされる化合物は、他のネマチック液晶化合物との混合物の状態で、特にＴＮ型あるいはＳＴＮ型といった電界効果型表示セルの材料として、好適に使用することができる。しかも、一般式（Ｉ）で表わされる化合物は、その分子内にシアノ基やエステル結合などの強い極性基を有さないため、大きい比抵抗と高い電圧保持率を得ることが容易であり、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。
【００３６】
本発明はこのように一般式（Ｉ）で表わされる化合物の少なくとも１種類をその構成成分として含有する液晶組成物をも提供する。
この組成物中において、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。
【００３７】
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。
【００３８】
一般式（Ｉ）の化合物の効果は、例えば以下の例からも明らかである。
ネマチック液晶材料として現在汎用されている母体液晶（Ａ）
【００３９】
【化７】

【００４０】
（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。）は５４．５℃以下でネマチック相を示し、その誘電率異方性（Δε）は＋６．７であり、これを用いて作製したＴＮセルの閾値電圧（Ｖ_th）は１．６０Ｖであった。また、屈折率異方性（Δｎ）は０．０９２であった。
【００４１】
この母体液晶（Ａ）８５重量％及び第１表中の（Ｎｏ．３）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）のネマチック相の上限温度（Ｔ_N-I）は３７．６℃であり、Δεは＋６．８とわずかに大きくなった。また、同様にしてＶ_thを測定したところ、１．０５Ｖと約３５％も低くなった。また、Δｎは０．０７６と小さくなった。
【００４２】
これに対し、母体液晶（Ａ）８５重量％、及び第１表中の（Ｎｏ．３）の化合物と類似構造を有するテトラフルオロビフェニル誘導体である式（Ｒ−１）
【００４３】
【化８】

【００４４】
で表わされる化合物１５重量％からなる液晶組成物（Ｎ−１）を調製した。この（Ｎ−１）は、前述の（Ｍ−１）と比較して、Ｔ_N-Iは５２．７℃と高くなり、Δεは＋７．５と大きくなった。しかしながら、同様にしてＶ_thを測定したところ１．４５Ｖと、Δεが大きいにもかかわらず３０％程度の低減効果しかなかった。また、Δｎは０．０９５と大きくなった。
【００４５】
次に、母体液晶（Ａ）８５重量％、及び（Ｎｏ．３）の化合物と類似構造を有する３，４，５−トリフルオロフェニル基を有する式（Ｒ−２）
【００４６】
【化９】

【００４７】
で表わされる化合物１５重量％からなる液晶組成物（Ｎ−２）を調製した。この（Ｎ−２）は、前述の（Ｍ−１）と比較して、Ｔ_N-Iは５９．２℃と高くなり、Δεは＋７．３と大きくなった。しかしながら、同様にしてＶ_thを測定したところ、１．５８Ｖと高くなった。また、このΔｎは０．０９２と大きくなり、母体液晶（Ａ）と比較しても変化がなかった。
【００４８】
次に、この母体液晶（Ａ）８５重量％、及び第１表中の（Ｎｏ．６）の化合物１５重量％からなる液晶組成物（Ｍ−２）を調製した。母体液晶（Ａ）と比較して、この（Ｍ−２）のＴ_N-Iは４５．９℃とわずかに低下したが、Δεは８．７とかなり大きくなった。しかも、同様にしてＶ_thを測定したところ、１．１４Ｖと約３０％も低下した。また、Δｎは０．０８７と小さくなった。
【００４９】
これに対し、母体液晶（Ａ）８５重量％、及び（Ｎｏ．６）の化合物と類似構造を有するペンタフルオロ誘導体である式（Ｒ−３）
【００５０】
【化１０】

【００５１】
で表わされる化合物１５重量％からなる液晶組成物（Ｎ−３）を調製した。この（Ｎ−３）は、前述の（Ｍ−２）と比較して、Ｔ_N-Iは６３℃と高くなり、Δεは＋８．５と小さくなった。しかも、同様にしてＶ_thを測定したところ、１．５４Ｖとかなり高くなった。また、Δｎは０．０８９と大きくなった。
【００５２】
次に、この母体液晶（Ａ）８５重量％、及び第１表中の（Ｎｏ．８）の化合物１５重量％からなる液晶組成物（Ｍ−３）を調製した。この（Ｍ−３）のＴ_N-Iは４６℃とわずかに低下したが、Δεは７．８と大きくなった。しかも、同様にしてＶ_thを測定したところ、１．２１Ｖと約２５％も低下した。また、Δｎは０．０８４と小さくなった。
【００５３】
これに対し、母体液晶（Ａ）８５重量％、及び（Ｎｏ．８）の化合物と類似構造を有するトリフルオロメトキシ誘導体である式（Ｒ−４）
【００５４】
【化１１】

【００５５】
で表わされる化合物１５重量％からなる液晶組成物（Ｎ−４）を調製した。この（Ｎ−４）は、前述の（Ｍ−３）と比較して、Ｔ_N-Iは４９℃とわずかに高くなった。しかしながら、Δεは７．４と小さくなり、同様にしてＶ_thを測定したところ、１．４５Ｖとかなり高くなった。また、Δｎは０．０９２であった。
【００５６】
以上の結果から、本発明の一般式（Ｉ）で表わされる化合物は、通常の母体液晶に少量添加することにより、液晶相の上限温度をあまり低下させることなく、閾値電圧を効果的に低下させ、且つ屈折率異方性を低くする効果を有することが明らかである。
【００５７】
次に、ネマチック液晶材料として現在汎用されている母体液晶（Ｂ）
【００５８】
【化１２】

【００５９】
（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。）は１１６．７℃以下でネマチック相を示し、誘電率異方性（Δε）は＋４．７であり、これを用いて作製したセル厚６μｍのＴＮセルの閾値電圧（Ｖ_th）は２．１４Ｖであった。また、屈折率異方性（Δｎ）は０．０９０であった。
【００６０】
この母体液晶（Ｂ）８５重量％、及び第１表中の（Ｎｏ．３）の化合物１５重量％からなる液晶組成物（Ｍ−４）を調製した。母体液晶（Ｂ）と比較して、この（Ｍ−４）のＴ_N-Iは７６．４℃と低くなったが、Δεは６．７と大きくなった。同様にしてＶ_thを測定したところ、１．３６Ｖと４０％近くも低下した。また、Δｎは０．０７９と０．０１１も小さくなった。更に、この組成物の比抵抗を測定したところ１０¹²Ωｃｍ以上と大きく、このセルの電圧保持率は高いものであった。
【００６１】
これに対し、母体液晶（Ｂ）８５重量％、及び（Ｎｏ．３）の化合物と類似構造を有する前述の式（Ｒ−１）で表わされる化合物１５重量％からなる液晶組成物（Ｎ−５）を調製した。この（Ｎ−５）は、前述の（Ｍ−４）と比較して、Ｔ_N-Iは１０７℃と高くなった。しかしながら、Δεは６．１と小さくなり、同様にしてＶ_thを測定したところ１．９０Ｖであり０．５４Ｖも高くなった。また、Δｎは０．０９０であった。
【００６２】
次に、この母体液晶（Ｂ）８５重量％、及び第１表中の（Ｎｏ．６）の化合物１５重量％からなる液晶組成物（Ｍ−５）を調製した。母体液晶（Ｂ）と比較して、この（Ｍ−５）のＴ_N-Iは１００．５℃とやや低くなったが、Δεは７．１と大きくなった。同様にしてＶ_thを測定したところ、１．５２Ｖと約３０％も低下した。また、Δｎは０．０８５と小さくなった。更に、この組成物の比抵抗を測定したところ、１０¹²ｃｍ以上と大きく、このセルの電圧保持率は非常に高いものであった。
【００６３】
これに対し、母体液晶（Ｂ）８５重量％、及び（Ｎｏ．６）の化合物と類似構造を有する式（Ｒ−３）で表わされる化合物１５重量％からなる液晶組成物（Ｎ−６）を調製した。この（Ｎ−６）は前述の（Ｍ−５）と比較して、Ｔ_N-Iは１２２．４℃と高くなった。しかしながら、Δεは＋６．４と小さくなり、同様にしてＶ_thを測定したところ、１．８９Ｖであり、０．３６Ｖも高くなった。また、Δｎは０．０９３であった。
【００６４】
以上の結果からも、本発明の一般式（Ｉ）で表わされる化合物は、汎用されている液晶材料に添加することにより、液晶相の上限温度をあまり低下させずに、閾値電圧を大きく低下させ、屈折率異方性を低くする効果を有することが明らかである。
【００６５】
【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。
【００６６】
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、化合物の構造は核磁気共鳴スペクトル（¹Ｈ−ＮＭＲ）、質量スペクトル（ＭＳ）等により確認した。ＮＭＲにおけるＣＤＣｌ₃は溶媒を表わし、ｓは１重線、ｄは２重線、ｔは３重線、ｍは多重線を表わし、また例えばｔｔは３重の３重線を表わし、Ｊはカップリング定数を表わす。ＭＳにおけるＭ⁺は親ピークを表わす。（ ）内はそのピークの相対強度を表わす。組成物における「％」は「重量％」を表わす。
（実施例１） １−（３，４−ジフルオロベンジルオキシ）−５−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）−２，３−ジフルオロベンゼン（第１表中のＮｏ．３の化合物）の合成
【００６７】
【化１３】

【００６８】
３，４−ジフルオロベンジルアルコール（この化合物は１−ブロモ−３，４−ジフルオロベンゼンとマグネシウムから調製したグリニヤール反応剤にＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を反応させ、反応生成物である３，４−ジフルオロベンズアルデヒドを水素化ホウ素ナトリウムで還元することにより得られた。）１３．３５ｇのＤＭＦ４０ｍｌ溶液を０℃で冷却し、冷却後、カリウム−ｔ−ブトキシド１２．１２ｇを加え、同温度で更に３０分間攪拌した。これに、ＤＭＦ３０ｍｌ及びテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）１０ｍｌで溶解した１−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）−３，４，５−トリフルオロベンゼン１５℃で滴下し、更に室温で１時間攪拌した。反応終了後、反応液に水を加え、有機層を分離し、水層から反応生成物を稀塩酸で中和し、ヘキサンで抽出し有機層をあわせた。有機層を水洗し、無水硫酸ナトリウムで脱水乾燥した後、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／トルエン＝９／１）を用いて精製して、１−（３，４−ジフルオロベンジルオキシ）−５−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）−２，３−ジフルオロベンゼン１６．９ｇを得た。更にエタノールから再結晶させて精製したものの相転移温度を測定したところ、結晶相からの昇温時５８℃で等方性液体相に転移した。
【００６９】
ＮＭＲ：δ＝０．９０（ｔ，３Ｈ，Ｊ＝７．６Ｈｚ）、δ＝１．０２（ｍ，２Ｈ）、δ＝１．１８〜１．３７（ｍ，７Ｈ）、δ＝１．８５（ｍ，４Ｈ）、δ＝２．３５（ｔｔ，１Ｈ，Ｊ＝１２Ｈｚ，３Ｈｚ）、δ＝５．０６（ｓ，２Ｈ）、δ＝６．５９〜６．６２（ｍ，１Ｈ）、δ＝６．６４〜６．６７（ｍ，１Ｈ）、δ＝７．１５〜７．２１（ｍ，２Ｈ）、δ＝７．２５〜７．３０（ｍ，１Ｈ）
ＭＳ：ｍ／ｅ＝３８０（Ｍ⁺）
（実施例２） １−（３−フルオロベンジルオキシ）−５−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）−２，３−ジフルオロベンゼン（第１表中のＮｏ．１の化合物）の合成
実施例１において、３，４−ジフルオロベンジルアルコールに換えて、３−フルオロベンジルアルコールを用いた以外は実施例１と同様にして、１−（３−フルオロベンジルオキシ）−５−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）−２，３−ジフルオロベンゼンを得た。相転移温度は第１表にまとめて示した。
（実施例３） １−（４−フルオロベンジルオキシ）−５−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）−２，３−ジフルオロベンゼン（第１表中のＮｏ．２の化合物）の合成
実施例１において、３，４−ジフルオロベンジルアルコールに換えて、４−フルオロベンジルアルコールを用いた以外は実施例１と同様にして、１−（４−フルオロベンジルオキシ）−５−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）−２，３−ジフルオロベンゼンを得た。相転移温度は第１表にまとめて示した。
（実施例４） １−（３，４−ジフルオロベンジルオキシ）−５−（トランス−４−ビニルシクロヘキシル）−２，３−ジフルオロベンゼン（第１表中のＮｏ．４の化合物）の合成
【００７０】
【化１４】

【００７１】
実施例１において、１−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）−３，４，５−トリフルオロベンゼンに換えて、１−（トランス−４−ビニルシクロヘキシル）−３，４，５−トリフルオロベンゼンを用いた他は全く同様にして、１−（３，４−ジフルオロベンジルオキシ）−５−（トランス−４−ビニルシクロヘキシル）−２，３−ジフルオロベンゼンを得た。相転移温度は第１表にまとめて示した。
（実施例５） １−ベンジルオキシ−５−［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］−２，３−ジフルオロベンゼン（第１表中のＮｏ．５の化合物）の合成
【００７２】
【化１５】

【００７３】
実施例１において、３，４−ジフルオロベンジルアルコールに換えて、ベンジルアルコールを用い、１−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）−３，４，５−トリフルオロベンゼンに換えて、１−［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］−３，４，５−トリ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、１−ベンジルオキシ−５−［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］−２，３−ジフルオロベンゼンを得た。相転移温度は第１表にまとめて示した。
（実施例６） １−（３，４−ジフルオロベンジルオキシ）−５−［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］−２，３−ジフルオロベンゼン（第１表中のＮｏ．６の化合物）の合成
実施例１において、１−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）−３，４，５−トリフルオロベンゼンに換えて、１−［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］−３，４，５−トリ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、１−（３，４−ジフルオロベンジルオキシ）−５−［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］−２，３−ジフルオロベンゼンを得た。相転移温度は第１表にまとめて示した。
（実施例７） １−（３，４−ジフルオロベンジルオキシ）−５−［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］−２−クロロ−３−フルオロベンゼン（第１表中のＮｏ．７の化合物）の合成
【００７４】
【化１６】

【００７５】
実施例６において、１−［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］−３，４，５−トリフルオロベンゼンに換えて、１−［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−クロロ−３，５−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、１−（３，４−ジフルオロベンジルオキシ）−５−［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］−２−クロロ−３−フルオロベンゼンを得た。相転移温度は第１表にまとめて示した。
（実施例８） １−（４−トリフルオロメトキシベンジルオキシ）−５−［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］−２，３−ジフルオロベンゼン（第１表中のＮｏ．８の化合物）の合成
【００７６】
【化１７】

【００７７】
実施例６において、３，４−ジフルオロベンジルアルコールに換えて、４−トリフルオロメトキシベンジルアルコールを用いた以外は実施例１と同様にして、１−（４−トリフルオロメトキシベンジルオキシ）−５−［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］−２，３−ジフルオロベンゼンを得た。相転移温度は第１表にまとめて示した。
（実施例９） 液晶組成物の調製（１）
【００７８】
【化１８】

【００７９】
（式中、シクロヘキサン環はトランス配置を表わす。）からなる母体液晶（Ａ）を調製したところ、５４．５℃以下でネマチック（Ｎ）相を示した。２０℃における物性値及びこれを用いて作製したＴＮセルの閾値電圧（Ｖ_th）は以下の通りであった。
【００８０】
Ｎ相の上限温度（Ｔ_N-I） ５４．５℃
誘電率異方性（Δε） ６．７
屈折率異方性（Δｎ） ０．０９２
閾値電圧（Ｖ_th） １．６０Ｖ
この母体液晶（Ａ）８５％、及び実施例１で得られた（Ｎｏ．３）の化合物１５％からなる液晶組成物（Ｍ−１）を調製した。この（Ｍ−１）のＴ_N-I、Δε及び同様にして測定したＶ_thは以下の通りであった。
【００８１】
Ｎ相の上限温度（Ｔ_N-I） ３７．６℃
誘電率異方性（Δε） ６．８
屈折率異方性（Δｎ） ０．０７６
閾値電圧（Ｖ_th） １．０５Ｖ
このようにＴ_N-Iは若干低下したものの、閾値電圧は０．５５Ｖも低下した。また、Δｎも０．０１６と小さくなった。
（比較例１）
母体液晶（Ａ）８５％、及び（Ｎｏ．３）の化合物と類似構造を有する式（Ｒ−１）
【００８２】
【化１９】

【００８３】
で表わされる化合物１５重量％からなる液晶組成物（Ｎ−１）を調製した。この（Ｎ−１）のＴ_N-I、Δε及び同様にして測定したＶ_thは以下の通りであった。
Ｎ相の上限温度（Ｔ_N-I） ５２．７℃
誘電率異方性（Δε） ７．５
屈折率異方性（Δｎ） ０．０９５
閾値電圧（Ｖ_th） １．４５Ｖ
このように（Ｍ−１）と比較して、Ｔ_N-Iは高くなり、Δεは大きくなった。しかしながら、Ｖ_thは１．４５Ｖとかなり高くなった。また、Δｎは大きくなった。
（比較例２）
母体液晶（Ａ）８５％及び（Ｎｏ．３）の化合物と類似構造を有する式（Ｒ−２）
【００８４】
【化２０】

【００８５】
で表わされる化合物１５％からなる液晶組成物（Ｎ−２）を調製した。この（Ｎ−２）のＴ_N-I、Δε及び同様にして測定したＶ_thは以下の通りであった。
Ｎ相の上限温度（Ｔ_N-I） ５９．２℃
誘電率異方性（Δε） ７．３
屈折率異方性（Δｎ） ０．０９２
閾値電圧（Ｖ_th） １．５８Ｖ
このように（Ｍ−１）と比較して、Ｔ_N-Iは高くなり、Δεも大きくなった。しかしながら、Ｖ_thは高くなっており、Δｎも大きくなった。
【００８６】
以上のように、（Ｎｏ．１）の化合物を添加することにより、組成物の閾値電圧を大きく低下させることができた。また、屈折率異方性も低下させることができた。
（実施例１０） 液晶組成物の調製（２）
母体液晶（Ａ）８５％、及び（Ｎｏ．６）の化合物１５％からなる液晶組成物（Ｍ−２）を調製した。この（Ｍ−２）のＴ_N-I、Δε及び同様にして測定したＶ_thは以下の通りであった。
Ｎ相の上限温度（Ｔ_N-I） ４５．９℃
誘電率異方性（Δε） ８．７
屈折率異方性（Δｎ） ０．０８７
閾値電圧（Ｖ_th） １．１４Ｖ
このように、Ｔ_N-Iは若干低下したものの、Δεが大きくなり、閾値電圧も０．４６Ｖ低下させることができた。また、Δｎも０．００５小さくなった。
（比較例３）
母体液晶（Ａ）８５％、及び（Ｎｏ．６）の化合物と類似構造を有する式（Ｒ−３）
【００８７】
【化２１】

【００８８】
で表わされる化合物１５％からなる液晶組成物（Ｎ−３）を調製した。この（Ｎ−３）のＴ_N-I、Δε及び同様にして測定したＶ_thは以下の通りであった。
Ｎ相の上限温度（Ｔ_N-I） ６３．０℃
誘電率異方性（Δε） ８．５
屈折率異方性（Δｎ） ０．０９８
閾値電圧（Ｖ_th） １．５４Ｖ
このように（Ｍ−２）と比較して、Ｔ_N-Iは高くなり、Δεは大きくなった。しかしながら、Ｖ_thはかなり高くなった。また、Δｎも大きくなった。
（実施例１１） 液晶組成物の調製（３）
母体液晶（Ａ）８５％、及び（Ｎｏ．８）の化合物１５％からなる液晶組成物（Ｍ−３）を調製した。この（Ｍ−３）のＴ_N-I、Δε及び同様にして測定したＶ_thは以下の通りであった。
【００８９】
Ｎ相の上限温度（Ｔ_N-I） ４６．０℃
誘電率異方性（Δε） ７．８
屈折率異方性（Δｎ） ０．０８４
閾値電圧（Ｖ_th） １．２１Ｖ
このように、Ｔ_N-Iは若干低下したものの、Δεが大きくなり、閾値電圧も低下させることができた。また、Δｎも小さくなった。
（比較例４）
母体液晶（Ａ）８５％、及び（Ｎｏ．８）の化合物と類似構造を有する式（Ｒ−４）
【００９０】
【化２２】

【００９１】
で表わされる化合物１５％からなる液晶組成物（Ｎ−４）を調製した。この（Ｎ−４）のＴ_N-I、Δε及び同様にして測定したＶ_thは以下の通りであった。
Ｎ相の上限温度（Ｔ_N-I） ４９．０℃
誘電率異方性（Δε） ７．４
屈折率異方性（Δｎ） ０．０９２
閾値電圧（Ｖ_th） １．４５Ｖ
このように（Ｍ−３）と比較して、Ｔ_N-Iは高くなり、Δεは大きくなった。しかしながら、Ｖ_thはかなり高くなった。また、Δｎも大きくなった。
（実施例１２） 液晶組成物の調製（４）
【００９２】
【化２３】

【００９３】
（式中、シクロヘキサン環はトランス配置を表わす。）からなり、特にアクティブマトリックス用として好適なフッ素系の母体液晶（Ｂ）を調製したところ、１１６．７℃以下でネマチック（Ｎ）相を示した。その物性値及びこれを用いて作製したセル厚６μｍのＴＮセルの閾値電圧（Ｖ_th）は以下の通りであった。
【００９４】
Ｎ相の上限温度（Ｔ_N-I） １１６．７℃
誘電率異方性（Δε） ４．７
屈折率異方性（Δｎ） ０．０９０
閾値電圧（Ｖ_th） ２．１４Ｖ
この母体液晶（Ｂ）８５％、及び（Ｎｏ．３）の化合物１５％からなる液晶組成物（Ｍ−４）を調製した。この（Ｍ−４）のＴ_N-I、Δε及び同様にして測定したＶ_thは以下の通りであった。
【００９５】
Ｎ相の上限温度（Ｔ_N-I） ７６．４℃
誘電率異方性（Δε） ６．７
屈折率異方性（Δｎ） ０．０７９
閾値電圧（Ｖ_th） １．３６Ｖ
このように、ネマチック相の上限温度はやや低くなったが、Δεはかなり大きくなった。しかも、Ｖ_thは０．７８Ｖと約３６％低減させることができた。また、Δｎは０．０７９とかなり小さくなった。更に、この組成物の比抵抗を測定したところ１０¹²Ωｃｍ以上と大きく、このセルの電圧保持率は非常に高かった。（比較例５）
母体液晶（Ｂ）８５％、及び前述の式（Ｒ−１）の化合物１５％からなる液晶組成物（Ｎ−５）を調製した。この（Ｎ−５）のＴ_N-I、Δε及び同様にして測定したＶ_thは以下の通りであった。
【００９６】
Ｎ相の上限温度（Ｔ_N-I） １０７．０℃
誘電率異方性（Δε） ６．１
屈折率異方性（Δｎ） ０．０９０
閾値電圧（Ｖ_th） １．９０Ｖ
このように（Ｍ−２）と比較して、Ｔ_N-Iは高くなったが、Δεは小さくなり、Ｖ_thは高くなった。また、Δｎは大きくなった。
【００９７】
したがって、（Ｎｏ．３）の化合物はアクティブマトリックス用液晶材料として、液晶相の上限温度をあまり低下させずに、閾値電圧が低く、屈折率異方性の小さい液晶組成物の調製に極めて有効であることが明らかである。
（実施例１３） 液晶組成物の調製（５）
母体液晶（Ｂ）８５％、及び（Ｎｏ．６）の化合物１５％からなる液晶組成物（Ｍ−５）を調製した。この（Ｍ−５）のＴ_N-I、Δε及び同様にして測定したＶ_thは以下の通りであった。
【００９８】
Ｎ相の上限温度（Ｔ_N-I） １００．５℃
誘電率異方性（Δε） ７．１
屈折率異方性（Δｎ） ０．０８５
閾値電圧（Ｖ_th） １．５２Ｖ
このように、Ｔ_N-Iは若干低下したものの、Δεが大きくなり閾値電圧は０．３８Ｖも低減した。また、Δｎも小さくなった。更に、この組成物の比抵抗を測定したところ１０¹²Ωｃｍ以上と大きく、このセルの電圧保持率は高いものであった。
（比較例６）
母体液晶（Ｂ）８５％、及び前述の式（Ｒ−２）の化合物１５％からなる液晶組成物（Ｎ−６）を調製した。この（Ｎ−６）のＴ_N-I、Δε及び同様にして測定したＶ_thは以下の通りであった。
【００９９】
Ｎ相の上限温度（Ｔ_N-I） １２２．４℃
誘電率異方性（Δε） ６．４
屈折率異方性（Δｎ） ０．０９３
閾値電圧（Ｖ_th） １．８９Ｖ
このように（Ｍ−５）と比較すると、Ｔ_N-Iはやや高くなり、Δεは小さくなった。しかしながら、Ｖ_thは０．３７Ｖも高くなり、Δｎも大きくなった。
【０１００】
したがって、（Ｎｏ．６）の化合物はアクティブマトリックス用液晶材料として、液晶相の上限温度をあまり低下させずに、閾値電圧が低く、屈折率異方性の小さい液晶組成物の調製に極めて有効であることが明らかである。
【０１０１】
【発明の効果】
本発明に係わる一般式（Ｉ）で表わされる化合物は、実施例に示したように工業的にも極めて容易に製造でき、熱、光、水等に対し、化学的に安定である。また、誘電率異方性及び屈折率異方性が比較的小さく、ネマチック液晶として現在汎用されている母体液晶との相溶性にも優れている。従って、この化合物を添加することによって、組成物の液晶相の上限温度を大きく低下させることなく、閾値電圧を効果的に低下させ、屈折率異方性の小さくすることが可能である。また、化合物の分子内に強い極性基が存在せず、容易に大きい比抵抗と高い電圧保持率を得ることができる。従って、温度範囲が広く、かつ低電圧駆動が要求される各種液晶表示素子、特にアクティブマトリックス駆動用の液晶材料として非常に有用である。

Claims (14)

1. 一般式（Ｉ）
   

   

   （式中、Ｒ¹は炭素原子数１〜１６のアルキル基もしくはアルコキシル基、炭素原子数２〜１６のアルケニル基、炭素原子数３〜１６のアルケニルオキシ基、又は炭素原子数１〜１０のアルコキシル基で置換された炭素原子数１〜１２のアルキル基を表わし、環Ａ及び環Ｂはそれぞれ独立的に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、トランス−１，３−ジオキサン−２，５−ジイル基、ピリジン−２，５−ジイル基又はピリミジン−２，５−ジイル基を表わし、Ｙ¹及びＹ²はそれぞれ独立的に単結合、−ＣＨ₂ＣＨ₂−、−ＯＣＨ₂−、−ＣＨ₂Ｏ−、−（ＣＨ₂）₄−又は−Ｃ≡Ｃ−を表わし、ｍは０又は１を表わし、Ｘ¹、Ｘ²、Ｘ³及びＸ⁴はそれぞれ独立的に水素原子又はフッ素原子を表わし、Ｚ¹はフッ素原子、塩素原子、トリフルオロメトキシ基、トリフルオロメチル基、ジフルオロメトキシ基、水素原子、２，２，２−トリフルオロエトキシ基、−Ｒ²又は−ＯＲ²を表わし、Ｒ²は炭素原子数１〜１２の直鎖状アルキル基又は、炭素原子数２〜１２の直鎖状アルケニル基を表わし、Ｚ2はフッ素原子又は塩素原子を表わす。）で表わされる化合物。
2. Ｒ¹が炭素原子数１〜１２の直鎖状アルキル基又は炭素原子数２〜１２の直鎖状アルケニル基を表わし、環Ａ及び環Ｂがそれぞれ独立的にフッ素原子により置換されていてもよい１，４−フェニレン基又はトランス−１，４−シクロヘキシレン基を表わし、Ｙ¹及びＹ²がそれぞれ独立的に単結合、−ＣＨ₂ＣＨ₂−又は−Ｃ≡Ｃ−を表わし、Ｚ¹がフッ素原子、塩素原子、トリフルオロメトキシ基、トリフルオロメチル基、水素原子、Ｒ²又は−ＯＲ²を表わし、Ｒ²は炭素原子数１〜５の直鎖状アルキル基であることを特徴とする請求項１記載の一般式（Ｉ）で表わされる化合物。
3. Ｒ¹が炭素原子数１〜７の直鎖状アルキル基又は炭素原子数２〜７の直鎖状アルケニル基を表わし、環Ａがトランス−１，４−シクロヘキシレン基であり、環Ｂがフッ素原子により置換されていてもよい１，４−フェニレン基又はトランス−１，４−シクロヘキシレン基を表わし、Ｙ¹が単結合、−ＣＨ₂ＣＨ₂−又は−Ｃ≡Ｃ−を表わし、Ｙ²が単結合であることを特徴とする請求項２記載の一般式（Ｉ）で表わされる化合物。
4. 環Ａ及び環Ｂが共にトランス−１，４−シクロヘキシレン基であり、Ｙ¹及びＹ²が共に単結合であり、Ｘ¹及びＸ³が共に水素原子であり、Ｚ¹がフッ素原子、トリフルオロメトキシ基又は水素原子を表わすことを特徴とする請求項３記載の一般式（Ｉ）で表わされる化合物。
5. Ｘ²、Ｘ⁴及びＺ²のうち、少なくとも２個がフッ素原子であることを特徴とする請求項４記載の一般式（Ｉ）で表わされる化合物。
6. Ｘ⁴及びＺ²が共にフッ素原子であることを特徴とする請求項５記載の一般式（Ｉ）で表わされる化合物。
7. Ｘ²及びＺ¹のうち、少なくとも１個がフッ素原子であることを特徴とする請求項６記載の一般式（Ｉ）で表わされる化合物。
8. Ｘ²が塩素原子であり、Ｚ¹が水素原子又はトリフルオロメトキシ基であることを特徴とする請求項６記載の一般式（Ｉ）で表わされる化合物。
9. Ｘ²及びＸ⁴が共にフッ素原子であることを特徴とする請求項５記載の一般式（Ｉ）で表わされる化合物。
10. Ｚ²が塩素原子であり、Ｚ¹がフッ素原子であることを特徴とする請求項９記載の一般式（Ｉ）で表わされる化合物。
11. ｍが１であることを特徴とする請求項８又は１０記載の一般式（Ｉ）で表わされる化合物。
12. Ｒ¹が炭素原子数１〜５の直鎖状アルキル基であることを特徴とする請求項７又は１１記載の一般式（Ｉ）で表わされる化合物。
13. Ｒ¹が炭素原子数２〜５の直鎖状アルケニル基であることを特徴とする請求項７記載の一般式（Ｉ）で表わされる化合物。
14. 請求項１乃至１３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。