JP4106716B2

JP4106716B2 - 誘電率異方性値が負の液晶性化合物、この液晶性化合物を含有する液晶組成物、及びこの液晶組成物を用いた液晶表示素子

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Publication number: JP4106716B2
Application number: JP05704697A
Authority: JP
Inventors: 靖幸小泉; 仁志矢野
Original assignee: Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 1997-02-25
Filing date: 1997-02-25
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2017-02-25
Also published as: JPH10237000A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主として液晶表示素子、例えば垂直配向方式、ＩＰＳ＝インプレインスイッチング、ＴＦＴ＝薄膜トランジスタ、ＴＮ＝捻れネマティック、又はＳＴＮ＝超捻れネマティック等の各種表示方式、とりわけ垂直配向方式及びＩＰＳ用の液晶組成物に好適な諸物性を発現せしめる新規な液晶性化合物、及びこれを用いた好適な諸物性を有する液晶組成物、並びにこの液晶組成物を用いた液晶表示素子に関する。なお、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。
【０００２】
【背景技術】
従来、様々な液晶表示方式が提案されてきた。それらの一例として、次のような表示方式が挙げられる（液晶の最新技術、工業調査会編(1983)）。誘電率異方性値が正の液晶組成物を利用する方式として、ＴＮ、ＳＴＮ、又はＴＮをベースにしたＡＭ＝能動マトリックス（ＴＦＴ又はＭＩＭ＝金属・絶縁膜・金属等）等の方式がある。また、誘電率異方性値が負の液晶組成物を利用する方式として、ＥＣＢ＝電界制御複屈折効果（ＨＡＮ＝ハイブリッド分子配列又はＤＡＰ＝垂直分子配列等）、ＤＳ＝動的散乱、ＧＨ＝ゲストホスト、又はＰＣ＝相転移等の方式がある。
これらの方式の内、現在実用化されているものの主流は誘電率異方性値が正の液晶組成物を利用する方式である。これに比べると、誘電率異方性値が負の液晶組成物を利用する方式については、実用化の程度が遅れている。このことと関連して、誘電率異方性値が負の液晶組成物やこれに用いる化合物自体の開発も、誘電率異方性値が正の液晶組成物やこれに用いる化合物の開発と比較すると、十分ではない状況にある。
【０００３】
このような状況の中、最近特に、液晶表示の欠点の一つである視角の狭さを改善するための試みが盛んに行われるようになってきた。その方式の一つが、ＩＰＳである（R.Kiefer et al, JAPAN DISPLAY'92,547(1992)、M.Oh-e et al, ASIA DISPLAY'95,577(1995)、特表平５−５０５２４７号公報、特開平７−１２８６４７号公報等）。ＩＰＳの特徴の一つは、従来の液晶パネルでは上下の基板上にそれぞれ電極が設けられていたのに対し、本方式の液晶パネルでは片側の基板上にのみくし歯形電極を設けられている点である。そして本方式のもう一つの特徴は、誘電率異方性値の正負に関係無く、液晶組成物を利用できる点である。
また、視角の狭さを改善するための試みのもう一つの例として、液晶分子の垂直配向を利用して視角の改善を図った方式が挙げられる（特開平２−１７６６２５号公報等）。本方式の特徴の一つは、誘電率異方性が負の液晶組成物を使用することである。
このような背景から、誘電率異方性値が負である液晶性化合物並びに液晶組成物が強く要望されるようになってきた。
【０００４】
ところで、全ての表示方式において、用いられる液晶組成物は、適切な誘電率異方性値のみならず、その他の特性、例えば屈折率異方性値（△ｎ）、弾性定数比Ｋ₃₃/Ｋ₁₁（Ｋ₃₃：ベンド弾性定数、Ｋ₁₁：スプレイ弾性定数）の値等の諸物性値も最適な値に調整する必要があり、更にまた液晶相が適当な温度範囲にあること、及び低温に於いても低粘度であること等が要求される。
従来より公知の液晶性化合物の中で、単独でこれらの条件を全て満たす化合物はなかった。従って、通常液晶相として使用することができる組成物を得るためには、数種類から二十数種類の液晶相を有する化合物及び必要により更に数種類の液晶相を有しない化合物を混合して調製されている。従って、個々の液晶性化合物は、他の液晶性化合物との相溶性が良好なこと、低温環境下での使用の要求から低温域での相溶性が良好であること等の特性も要求されている。
【０００５】
しかしながら、前記の通り従来の表示方式は誘電率異方性値が正である液晶性化合物を含有する液晶組成物を用いたものが主流であったため、誘電率異方性値が負である化合物や組成物についてはその開発が十分であるとは言えなかった。このため、このように多様化する方式やそれに伴う様々な特性への対応が不十分であった。例えば、
・誘電率異方性値が負であっても、その絶対値が小さい、
・弾性定数が大きいため駆動電圧を下げることができない、
・相溶性が悪いので多量に用いることができない、
・屈折率異方性値の自由な設定が困難である、
・粘度が大きい、
・化学的・物理的安定性が悪い
等と言う問題があった。
【０００６】
本発明以前に−Ｃ（ＣＦ₃）₂Ｏ−又は−ＯＣ（ＣＦ₃）₂−基を有する化合物については既に報告がなされている（特開平３−２３６３５５号）。しかし、ここに開示される化合物
【０００７】
【化７】

【０００８】
（式中、Ｗ¹及びＷ²はフッ素又は炭素数１〜１０のフルオロアルキル基を表し、Ｗ³は−ＮＯ₂、−ＮＨ₂又は−ＮＨＣＯ−Ｗ⁴−ＣＯＯＨ（Ｗ⁴はエチレン性不飽和結合を有する２価の有機基を表し、ｌは１又は２、ｍは１〜４の整数、ｎは０〜４の整数を表す；原報中の略号は、本願明細書に記載の略号と重なるため、誤解を避けるために変更した。）
には液晶性は存在せず、又これらの化合物が液晶用途に使用できる旨の記述も存在しない。即ち、例えば適切な誘電率異方性値や屈折率異方性値、小さな弾性定数、良好な相溶性、低い粘度、高い化学的・物理的安定性等に関する記述は無い。特に、ここには−Ｃ（ＣＦ₃）₂Ｏ−又は−ＯＣ（ＣＦ₃）₂−基を有する化合物を、誘電率異方性値が負である液晶性化合物へと誘導する発想は存在しない。
又、この他にも−Ｃ（ＣＦ₃）₂Ｏ−又は−ＯＣ（ＣＦ₃）₂−基を有する化合物についての報告（特開平４−２６１４１１号、特開平５−１５８２３６号等）が為されているが、前記の例と同様に、液晶に関する記述は無く、これらの化合物を誘電率異方性が負である化合物へと誘導する発想も存在しない。
このように、本発明の化合物は先行技術からは容易に着想できないものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、特開平２−１７６６２５号公報に記載されているような垂直配向方式、ＩＰＳ、ＥＣＢ（ＨＡＮ又はＤＡＰ等）、ＤＳ、ＧＨ又はＰＣ等、誘電率異方性値が負である化合物や組成物を用いる各種表示方式に使用できるのみならず、ＴＮ、ＳＴＮ、又はＴＮをベースにしたＡＭ（ＴＦＴ又はＭＩＭ）等、誘電率異方性値が正である化合物や組成物を用いる各種表示方式用の液晶組成物の諸特性の調整にも使用することが出来る、前記の問題点を解決した新規な液晶性化合物、これを含有する液晶組成物及び該液晶組成物を用いて作成した液晶表示素子を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決する手段】
本発明者らは上記課題の解決のため鋭意研究の結果、請求項１に記載の化合物が絶対値の大きな負の誘電率異方性値を有するのみならず、適切な屈折率異方性値を有し、弾性定数が小さく、相溶性がよく、粘度が低く、化学的・物理的安定性が高いこと、並びに請求項１〜４に記載の化合物を液晶組成物中に用いることで、弾性定数が小さく、誘電率異方性値及び屈折率異方性値の適切な設定ができ、粘度が低く、化学的・物理的安定性に優れた液晶組成物、とりわけ絶対値の大きな負の誘電率異方性値を有する液晶組成物が得られること、及び該組成物を用いて液晶表示素子が得られることを見いだし、本発明を完成させるに至った。以下に本発明の構成を示す。なお、本発明で用いる表現「置換されていてもよい」は、「置き換えられてもよい」の意味で用いられる。
【００１２】
〔１〕一般式（１）
【００１３】
【化８】

【００１４】
（式中、Ｒ^１及びＹ^１は各々独立して炭素数１〜２０の直鎖アルキル基、または炭素数１〜１９の直鎖アルコキシ基であり、
Ｘ^１、Ｘ^２、Ｘ^３及びＸ^４は各々独立して単結合、−（ＣＨ_２）_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−（ＣＨ_２）_３Ｏ−、−Ｏ（ＣＨ_２）_３−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＨ_２ＣＦ_２−、−ＣＦ_２ＣＨ_２−、−（ＣＦ _２） _２ −、−Ｃ（ＣＦ _３） _２Ｏ−又は−ＯＣ（ＣＦ _３） _２ −で表される基であり、
環Ａ^１、環Ａ^２、環Ａ^３、環Ａ^４及び環Ａ^５は各々独立してトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、シクロヘキサ−１−エン−１，４−ジイル、または１，４−フェニレンを表し、これらの環を構成する炭素原子は酸素原子で置換されていてもよく、環上の１つ又は２つの水素原子はハロゲン原子又はシアノ基で置換されていてもよく、
ａ ^５は１であり、ａ^１、ａ^２、ａ ^３及びａ ^４は各々独立して０又は１を表すが、ａ^１＋ａ^２＋ａ^３＋ａ ^４ ≧１であり、
そして、−Ｃ（ＣＦ _３） _２Ｏ−又は−ＯＣ（ＣＦ _３） _２ −で表される基が必ず１個以上含まれ、
また、この化合物を構成する各原子はその同位体で置換されていてもよい。）で表される液晶性化合物。
【００１８】
〔２〕第〔１〕項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、少なくとも２成分からなる液晶組成物。
〔３〕第一成分として、第〔１〕項に記載の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）及び（４）で表される化合物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。
【００１９】
【化１０】

【００２０】
（式中、Ｒ²は炭素数１〜１０のアルキル基を表し、このアルキル基中の相隣接しない１個以上のメチレン基は酸素原子又は−ＣＨ＝ＣＨ−で置換されていてもよく、また、このアルキル基中の１個以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、Ｙ²はフッ素原子、塩素原子、−ＯＣＦ₃、−ＯＣＦ₂Ｈ、−ＣＦ₃、−ＣＦ₂Ｈ、−ＣＦＨ₂、−ＯＣＦ₂ＣＦ₂Ｈ又は−ＯＣＦ₂ＣＦＨＣＦ₃を表し、Ｌ¹及びＬ²は各々独立して水素原子又はフッ素原子を表し、Ｚ¹及びＺ²は各々独立して−（ＣＨ₂）₂−、−（ＣＨ₂）₄−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ₂Ｏ−、−ＯＣＦ₂−、−ＣＨ＝ＣＨ−又は単結合を表し、Ｑ¹はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、又は水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい１，４−フェニレンを表し、環Ｑ²はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、又は水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい１，４−フェニレンを表し、また、これらの化合物を構成する原子はその同位体で置換されていてもよい。）
【００２１】
〔４〕第一成分として、第〔１〕項に記載の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）及び（６）で表される化合物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。
【００２２】
【化１１】

【００２３】
（式中、Ｒ³及びＲ⁴は各々独立して炭素数１〜１０のアルキル基を表し、このアルキル基中の相隣接しない１個以上のメチレン基は酸素原子又は−ＣＨ＝ＣＨ−で置換されていてもよく、また、このアルキル基中の１個以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、Ｙ³はシアノ基又は−Ｃ≡Ｃ−ＣＮを表し、環Ｑ³はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、１，４−フェニレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル又はピリミジン−２，５−ジイルを表し、環Ｑ⁴はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、又は水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい１，４−フェニレンを表し、環Ｑ⁵はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル又は１，４−フェニレンを表し、Ｚ³は−（ＣＨ₂）₂−、−ＣＯＯ−又は単結合を表し、Ｌ³、Ｌ⁴及びＬ⁵は各々独立して水素原子又はフッ素原子を表し、ｂ、ｃ及びｄは各々独立して０又は１を表し、また、これらの化合物を構成する原子はその同位体で置換されていてもよい。）
【００２４】
〔５〕第一成分として、第〔１〕項に記載の化合物を少なくとも１種類含有し、第二成分として、前記一般式（２）、（３）及び（４）で表される化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有し、第三成分として、一般式（７）、（８）及び（９）で表される化合物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。
【００２５】
【化１２】

【００２６】
（式中、Ｒ⁵及びＲ⁶は各々独立して炭素数１〜１０のアルキル基を表し、このアルキル基中の相隣接しない１個以上のメチレン基は酸素原子又は−ＣＨ＝ＣＨ−で置換されていてもよく、また、このアルキル基中の１個以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、環Ｑ⁶、環Ｑ⁷及び環Ｑ⁸は各々独立して、トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、又は水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい１，４−フェニレンを表し、Ｚ⁴及びＺ⁵は各々独立して、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−（ＣＨ₂）₂−、−ＣＨ＝ＣＨ−又は単結合を表し、また、これらの化合物を構成する原子はその同位体で置換されていてもよい。）
【００２７】
〔６〕第一成分として、第〔１〕項に記載の化合物を少なくとも１種類含有し、第二成分として、前記一般式（１０）、（１１）及び（１２）で表される化合物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。
【００２８】
【化１３】

【００２９】
（式中、Ｒ⁷及びＲ⁸は各々独立して炭素数１〜１０のアルキル基を表し、このアルキル基中の相隣接しない１個以上のメチレン基は酸素原子又は−ＣＨ＝ＣＨ−で置換されていてもよく、また、このアルキル基中の１個以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、環Ｑ⁹及び環Ｑ¹⁰は各々独立して、トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル又は１，４−フェニレンを表し、Ｌ⁶及びＬ⁷は各々独立して水素原子又はフッ素原子を表すが同時に水素原子を表すことはなく、Ｚ⁶及びＺ⁷は各々独立して、−（ＣＨ₂）₂−、−ＣＯＯ−又は単結合を表し、また、これらの化合物を構成する原子はその同位体で置換されていてもよい。）
【００３０】
〔７〕第一成分として、第〔１〕項に記載の化合物を少なくとも１種類含有し、第二成分として、前記一般式（７）、（８）及び（９）で表される化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有し、第三成分として、前記一般式（１０）、（１１）及び（１２）で表される化合物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、第〔１〕項に記載の化合物を少なくとも１種類含有し、第二成分として、前記一般式（５）及び（６）で表される化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有し、第三成分として、前記一般式（７）、（８）及び（９）で表される化合物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。
【００３１】
〔９〕第一成分として、第〔１〕項に記載の化合物を少なくとも１種類含有し、第二成分として、前記一般式（２）、（３）及び（４）で表される化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有し、第三成分として、前記一般式（５）及び（６）で表される化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有し、第四成分として、前記一般式（７）、（８）及び（９）で表される化合物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〕第〔２〕〜〔９〕項の何れか１項に記載の液晶組成物に加えて、更に１種類以上の光学活性化合物を含有することを特徴とする液晶組成物。
〔１１〕第〔２〕〜〔１０〕項の何れか１項に記載の液晶組成物を用いて構成した液晶表示素子。
【００３２】
第〔６〕項及び第〔７〕項の発明は、Ｎ型（Δεが負）の液晶組成物に関する発明である。Ｎ型の液晶組成物は、例えば特開平２−１７６６２５号公報に記載されているような垂直配向方式や、ＩＰＳ等、種々の表示方式で駆動できる。
また、第〔３〕、〔４〕、〔５〕、〔８〕及び〔９〕項の発明はＰ型（Δεが正）の液晶組成物に関する発明であるが、このようなＰ型液晶組成物の成分としてＮ型の化合物を使用することもできる。このことによって、誘電率異方性値を液晶組成物の使用目的に応じて自由に設定できるのみならず、その他の特性、例えば液晶組成物の屈折率異方性値や弾性定数のコントロール等も可能となる。
【００３４】
一般式（１）で表される本発明の化合物の好ましい態様を以下に示す。
一般式（１）で表される化合物のＲ¹及びＹ¹は各々独立して炭素数１〜２０の直鎖アルキル基、または炭素数１〜１９の直鎖アルコキシ基である。
【００３６】
一般式（１）で表される化合物の化学的・物理的安定性に特に注目する場合、およびこの化合物の負の誘電率異方性値の絶対値をより大きくしたい場合に、Ｒ ¹ 及びＹ ¹ は、炭素原子と水素原子のみから構成される直鎖の飽和アルキル基、または炭素原子、水素原子および酸素原子のみから構成される直鎖のアルコキシ基であることが好ましい。Ｒ^１及びＹ^１の例としてより具体的には、以下の基を示すことができる。
−ＣＨ_３、−Ｃ_２Ｈ_５、−Ｃ_３Ｈ_７、−Ｃ_４Ｈ_９、−Ｃ_５Ｈ_１１、−Ｃ_６Ｈ_１３、−Ｃ_７Ｈ_１５、−Ｃ_８Ｈ_１７、−Ｃ_９Ｈ_１９、−Ｃ _１０Ｈ _２１、−ＯＣＨ _３、−ＯＣ _２Ｈ _５、−ＯＣ _３Ｈ _７、−ＯＣ _４Ｈ _９、−ＯＣ _５Ｈ _１１、−ＯＣ _６Ｈ _１３、−ＯＣ _７Ｈ _１５、−ＯＣ _８Ｈ _１７、−ＯＣ _９Ｈ _１９、及び−ＯＣ _１０Ｈ _２１。
【００５０】
一般式（１）で表される化合物は、最低限一つの−Ｃ（ＣＦ_３）_２Ｏ−、または−ＯＣ（ＣＦ_３）_２−を有する。
【００５２】
一般式（１）で表される化合物の化学的・物理的安定性に特に注目する場合、Ｘ^１、Ｘ^２、Ｘ^３及びＸ^４に好ましい基は、−Ｃ（ＣＦ_３）_２Ｏ−又は−ＯＣ（ＣＦ_３）_２−であるが、それら以外の基で、Ｘ^１、Ｘ^２、Ｘ^３及びＸ^４に好ましいものとして以下に示す基が挙げられる。単結合、−（ＣＨ _２） _２ −、−ＣＨ _２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−（ＣＨ_２）_３Ｏ−、−Ｏ（ＣＨ_２）_３−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＨ_２ＣＦ_２−、−ＣＦ _２ＣＨ _２ −、および−（ＣＦ _２） _２ −。
【００５３】
一般式（１）で表される化合物の負の誘電率異方性値の絶対値をより大きくしたい場合、Ｘ^１、Ｘ^２、Ｘ^３及びＸ^４に好ましい基は、−Ｃ（ＣＦ_３）_２Ｏ−又は−ＯＣ（ＣＦ_３）_２−であるが、それら以外の基で、Ｘ^１、Ｘ^２、Ｘ^３及びＸ^４に好ましいものとして以下に示す基が挙げられる。単結合、−（ＣＨ _２） _２ −、−ＣＨ _２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−（ＣＨ_２）_３Ｏ−、−Ｏ（ＣＨ_２）_３−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＨ_２ＣＦ_２−、−ＣＦ _２ＣＨ _２ −、および−（ＣＦ _２） _２ −。
【００５４】
一般式（１）で表される化合物の環Ａ^１、環Ａ^２、環Ａ^３、環Ａ^４及び環Ａ ^５としては、トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、シクロヘキサ−１−エン−１，４−ジイル、及び１，４−フェニレンが挙げられ、これらの環を構成する炭素原子は酸素原子で置換されていてもよく、環上の水素原子はハロゲン原子又はシアノ基で置換されていてもよい。
【００５５】
具体的には、１−シアノ−トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、２，２−ジフルオロ−トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、２−フルオロシクロヘキサ−１−エン−１，４−ジイル、および２，３−ジフルオロベンゼン−１，４−ジイルが挙げられる。
更に、環上の水素原子がフッ素原子、塩素原子又はシアノ基で置換されていてもよい環として、以下に示す環も挙げられる。トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、シクロヘキサ−１−エン−１，４−ジイル、１，４−フェニレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、およびテトラヒドロピラン−２，５−ジイル。
【００５６】
一般式（１）で表される化合物の化学的・物理的安定性に特に注目する場合、環Ａ^１、環Ａ^２、環Ａ^３、環Ａ^４及び環Ａ^５に好ましい環として以下に示す環が挙げられる。
１−シアノ−トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、２，２−ジフルオロ−トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、２−フルオロシクロヘキサ−１−エン−１，４−ジイルおよび２，３−ジフルオロベンゼン−１，４−ジイル。
環上の水素原子がフッ素原子、塩素原子又はシアノ基で置換されていてもよい環として、トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、シクロヘキサ−１−エン−１，４−ジイル、１，４−フェニレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、およびテトラヒドロピラン−２，５−ジイル、２，３−ジフルオロベンゼン−１，４−ジイルが挙げられる。
【００５７】
一般式（１）で表される化合物の負の誘電率異方性値の絶対値をより大きくしたい場合、環Ａ^１、環Ａ^２、環Ａ^３、環Ａ^４及び環Ａ^５に好ましい環として以下に示す環が挙げられる。
１−シアノ−トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、２，２−ジフルオロ−トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、２−フルオロシクロヘキサ−１−エン−１，４−ジイルおよび２，３−ジフルオロベンゼン−１，４−ジイル。
環上の水素原子がフッ素原子、塩素原子又はシアノ基で置換されていてもよい環として、トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、シクロヘキサ−１−エン−１，４−ジイル、及びテトラヒドロピラン−２，５−ジイルを挙げることができる。
【００５８】
請求項１に記載の本発明の化合物は絶対値の大きな負の誘電率異方性値を有する。このため、本発明の化合物を主として用いることにより、誘電率異方性値が負の液晶組成物を調整することができる。この液晶組成物は、とりわけ特開平２−１７６６２５号公報に記載されているような垂直配向方式や、ＩＰＳ等をはじめとする、誘電率異方性値が負の液晶組成物を使用する素子の作成に有用なものである。また、他の液晶化合物や組成物に本発明の化合物を混合使用することで、誘電率異方性値の適切な設定を行うことができるため、他の液晶性化合物や組成物の適用範囲を広げることができる。
請求項１に記載の本発明の化合物は小さい弾性定数を有し、また、該定数の温度依存性も小さい。従って、本発明の化合物を使用することで駆動電圧の低い新規液晶組成物を調整することができる。
【００５９】
請求項１に記載の本発明の化合物は他の液晶性化合物との良好な相溶性を有している。このため、本発明の化合物を液晶組成物に配合したとき、化合物の析出などの問題が起こり難い。また本発明の化合物を液晶組成物に多量に配合することができ、その結果本発明の化合物の有する優れた特性を液晶組成物に強く反映させることができる。
【００６０】
請求項１に記載の本発明の化合物は、その構造を適切に設計することで所望の大きさの屈折率異方性値を得ることができる。即ち、特に高い屈折率異方性値を必要とする場合は、芳香族環等の共鳴構造を持つ部位を多く含む環を選択すればよい。低い屈折率異方性値を必要とする場合はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル環等の共鳴構造を持たない部位を多く含む環を選択すればよい。
より詳しく説明すれば、一般式（１）で表される本発明の化合物は、Ｒ^１、Ｙ^１、Ｘ^１、Ｘ^２、Ｘ^３、Ｘ^４、環Ａ^１、環Ａ^２、環Ａ^３、環Ａ^４、環Ａ^５、ａ^１、ａ^２、ａ^３、ａ^４及びａ^５を適切に選択することで所望の大きさの屈折率異方性値を得ることができる。更に詳しく説明すれば、環Ａ^１、環Ａ^２、環Ａ^３、環Ａ^４及び環Ａ^５を適切に選択することで屈折率異方性値を調整することができる。即ち、特に高い屈折率異方性値を必要とする場合は、芳香族環等の共鳴構造を持つ部位を多く含む環を選択すればよい。低い屈折率異方性値を必要とする場合はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル環等の共鳴構造を持たない部位を多く含む環を選択すればよい。
屈折率異方性値を自由に選択することで、液晶パネルの設計の自由度が大きくなる。
【００６１】
請求項１に記載の本発明の化合物は何れも低い粘性を有し、液晶組成物に多量に使用しても、液晶組成物全体の粘度を著しく上昇させることはない。また、粘度の温度依存性、特に低温での温度依存性が極めて小さい。この優れた粘性を有する液晶性化合物を使用することで高速応答性を有する液晶組成物を調整することができる。
請求項１に記載の本発明の化合物は何れも化学的・物理的に安定で、これを使用した液晶組成物の比抵抗値、電圧保持率は高い。紫外線、加熱といった外的要因に対する安定性が高く実用液晶組成物の構成要素として十分な化学的・物理的安定性を持つ。
【００６２】
請求項１に記載の本発明の化合物は環の数を適切に選択することでその相転移温度を調整することができる。即ち、特に高い透明点を必要とする場合には４環以上の化合物を、中庸な透明点を必要とする場合は３環の化合物を、特に低い透明点を必要とするときは２環の化合物を選択すればよい。
更に詳しく説明すれば、一般式（１）で表される本発明の化合物は、ａ^１、ａ^２、ａ ^３およびａ ^４を適切に選択することでその相転移温度を調整することができる。即ち、特に高い透明点を必要とする場合にはａ^１＋ａ^２＋ａ^３＋ａ ^４ ≧３である４環以上の化合物を、中庸な透明点を必要とする場合はａ^１＋ａ^２＋ａ^３＋ａ ^４＝２である３環の化合物を、特に低い透明点を必要とするときはａ^１＋ａ^２＋ａ^３＋ａ ^４＝１である２環の化合物を選択すればよい。
【００６３】
このように、請求項１に記載の本発明の化合物は、電気光学表示材料として好適な諸物性を有する。本発明の化合物を使用することで良好な特性を持つ新規液晶組成物を調整することができる。また、用途に応じてその構造を適切に設計することにより、目的の特性を持つ液晶性化合物、それを用いた液晶組成物や液晶表示素子を得ることもできる。
例えば、本発明の化合物は大きな負の誘電率異方性値を表すことを特徴とするが、誘電率異方性値が負の液晶組成物のみに使用することができるにとどまらず、正の誘電率異方性値を持つ組成物に添加してその誘電率異方性値や、その他の特性を調整することもできる。
より詳しく説明すれば、本発明の化合物やこれを用いた液晶組成物は誘電率異方性値が負である化合物や組成物を用いる各種表示方式（例えば、特開平２−１７６６２５号公報に記載されているような垂直配向方式、ＩＰＳ、ＥＣＢ（ＨＡＮ又はＤＡＰ等）、ＤＳ、ＧＨ又はＰＣ等）、とりわけ特開平２−１７６６２５号公報に記載されているような垂直配向方式や、ＩＰＳに使用できる。しかし、それらの方式に使用できるのみならず、誘電率異方性値が正である化合物や組成物を用いる各種表示方式（例えば、ＴＮ、ＳＴＮ、又はＴＮをベースにしたＡＭ（ＴＦＴ又はＭＩＭ）等）用の液晶組成物の諸特性（例えば、誘電率異方性値、弾性定数、屈折率異方性値、粘度、又は化学的・物理的安定性）の改善や調整にも使用することができる。
【００６４】
以下、本発明の液晶組成物に関して説明する。本発明に係る液晶組成物は、請求項１に記載の化合物の少なくとも１種類を０．１〜９９．９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。
更に詳しくは、本発明で提供される液晶組成物は、請求項１に記載の化合物を少なくとも１種類含有する第一成分に加え、液晶組成物の目的に応じて一般式（２）〜（１２）で表される化合物群から選択される化合物を適当な割合で混合することにより完成する。
本発明の液晶組成物に用いられる一般式（２）〜（４）で表される化合物として、好ましくは以下の化合物を挙げることができる。
（Ｒ^２及びＹ^２は前記と同一の意味を表す。）
【００６５】
【化１４】

【００６６】
【化１５】

【００６７】
【化１６】

【００６８】
一般式（２）〜（４）で表される化合物は誘電率異方性値が正の化合物であり、熱的安定性や化学的安定性が非常に優れており、特に電圧保持率の高い、あるいは比抵抗値の大きいといった高信頼性が要求されるＴＦＴ用の液晶組成物を調製する場合には、好ましい化合物である。
ＴＦＴ用の液晶組成物を調整する場合、一般式（２）〜（４）で表される化合物の使用量は、液晶組成物の全重量に対して０．１〜９９．９重量％の範囲で使用できるが、好ましくは１０〜９７重量％、より好ましくは４０〜９５重量％である。また、一般式（７）〜（９）で表される化合物を、粘度調整の目的で更に含有してもよい。
ＳＴＮ又はＴＮ用の液晶組成物を調製する場合も一般式（２）〜（４）で表される化合物を使用することができる。その場合５０重量％以下の使用量が好ましい。
【００６９】
本発明の液晶組成物に用いられる一般式（５）〜（６）で表される化合物として、好ましくは以下の化合物を挙げることができる。
（Ｒ³、Ｙ³及びＲ⁴は前記と同一の意味を表す。）
【００７０】
【化１７】

【００７１】
【化１８】

【００７２】
一般式（５）〜（６）で表される化合物は誘電率異方性値が正でその値が大きく、特に液晶組成物のしきい値電圧を小さくする目的で使用される。また、屈折率異方性値の調整、透明点を高くする等のネマチックレンジを広げる目的にも使用される。更に、ＳＴＮ又はＴＮ用の液晶組成物のＶ−Ｔ曲線の急峻性を改良する目的にも使用される。
【００７３】
一般式（５）〜（６）で表される化合物は、特にＳＴＮ及びＴＮ用の液晶組成物を調製する場合には、好ましい化合物である。
一般式（５）〜（６）で表される化合物の使用量を増加させると、液晶組成物のしきい値電圧が小さくなり、粘度が上昇する。従って、液晶組成物の粘度が要求特性を満足する限り、多量に使用した方が低電圧駆動できるので有利である。一般式（５）〜（６）で表される化合物の使用量は、ＳＴＮ又はＴＮ用の液晶組成物を調整する場合には０．１〜９９．９重量％の範囲で使用できるが、好ましくは１０〜９７重量％、より好ましくは４０〜９５重量％である。
【００７４】
本発明の液晶組成物に用いられる一般式（７）〜（９）で表される化合物として好ましくは以下の化合物を挙げることができる。
（Ｒ⁵及びＲ⁶は前記と同一の意味を表す。）
【００７５】
【化１９】

【００７６】
一般式（７）〜（９）で表される化合物は、誘電率異方性の絶対値が小さく、中性に近い化合物である。一般式（７）で表される化合物は主として粘度調整又は屈折率異方性値の調整の目的で使用される。また、一般式（８）及び（９）で表される化合物は透明点を高くする等のネマチックレンジを広げる目的又は屈折率異方性値の調整の目的で使用される。
一般式（７）〜（９）で表される化合物の使用量を増加させると液晶組成物のしきい値電圧が大きくなり、粘度が小さくなる。従って、液晶組成物のしきい値電圧の要求値を満足している限り、多量に使用することができる。一般式（７）〜（９）で表される化合物の使用量は、ＴＦＴ用の液晶組成物を調製する場合には、好ましくは４０重量％、より好ましくは３５重量％以下である。また、ＳＴＮ又はＴＮ用の液晶組成物を調整する場合には、好ましくは７０重量％以下、より好ましくは６０重量％以下である。
【００７７】
本発明の液晶組成物で用いられる一般式（１０）〜（１２）で表される化合物として好ましくは以下の化合物を挙げることができる。
（Ｒ⁷及びＲ⁸は前記と同一の意味を表す。）
【００７８】
【化２０】

【００７９】
一般式（１０）〜（１２）で表される化合物は、本発明の請求項１に記載の化合物と同様、誘電率異方性の値が負の化合物であり、Ｎ型の液晶組成物のベース化合物として、あるいはＰ型の液晶組成物の誘電率異方性の制御に用いられる。
その他の用途として、一般式（１０）で表される化合物は２環化合物であり、主としてしきい値電圧の調整、粘度調整又は屈折率異方性値の調整の目的で使用される。一般式（１１）で表される化合物は透明点を高くする等のネマチックレンジを広げる目的又は屈折率異方性値の調整の目的で使用される。一般式（１２）で表される化合物はネマチックレンジを広げる目的の他、しきい値電圧を小さくする目的及び屈折率異方性値を大きくする目的で使用される。
【００８０】
一般式（１０）〜（１２）で表される化合物は主としてＮ型の液晶組成物に使用され、その使用量を増加させると液晶組成物のしきい値電圧が小さくなるが、粘度が大きくなる。従って、液晶組成物のしきい値電圧の要求値を満足している限り、少量使用することが望ましい。しかしながら負の誘電率異方性の絶対値が５以下であるので、４０重量％より少なくなると低電圧駆動が出来なくなる場合がある。一般式（１０）〜（１２）で表される化合物の使用量は、Ｎ型のＴＦＴ用の液晶組成物を調製する場合には４０重量％以上が好ましく、より好ましくは５０〜９５重量％である。また、弾性定数をコントロールし、液晶組成物の電圧−透過率曲線（Ｖ−Ｔカーブ）を制御する目的で、一般式（１０）〜（１２）で表される化合物をＰ型の組成物に混合する場合もある。この場合の一般式（１０）〜（１２）で表される化合物使用量は３０重量％以下が好ましい。
【００８１】
また、本発明の液晶組成物には、ＯＣＢ（ＯｐｔｉｃａｌｌｙＣｏｍｐｅｎｓａｔｅｄＢｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）用液晶組成物等の特別な場合を除き、通常、液晶組成物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（ｒｅｖｅｒｓｅｔｗｉｓｔ）を防ぐ目的で、光学活性化合物を添加する。
本発明は、このような目的で使用される公知の光学活性化合物が何れも使用できるが、好ましい化合物として以下の光学活性化合物を挙げることができる。
【００８２】
【化２１】

【００８３】
本発明の液晶組成物では、通常、これらの光学活性化合物を添加して、ねじれのピッチを調整する。ねじれのピッチは、ＴＦＴ用及びＴＮ用の液晶組成物であれば４０〜２００μｍの範囲に調整するのが好ましい。ＳＴＮ用の液晶組成物であれば６〜２０μｍの範囲に調整するのが好ましい。また、双安定ＴＮ（ＢｉｓｔａｂｌｅＴＮ）用の場合は、１．５〜４μｍの範囲に調整するのが好ましい。また、ピッチの温度依存性を調整する目的で、２種類以上の光学活性化合物を添加してもよい。
【００８４】
本発明の液晶組成物は、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、又はテトラジン系等の二色性色素を添加してＧＨ用の液晶組成物としても使用できる。あるいは、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作製したポリマーネットワーク液晶表示素子（ＰＮＬＣＤ）に代表されるポリマー分散型液晶表示素子（ＰＤＬＣＤ）用の液晶組成物としても使用できる。その他、ＤＳ用の液晶組成物としても使用できる。
【００８５】
本発明の液晶組成物は、慣用な方法で調製される。一般には、種々の成分を高い温度で互いに溶解させる方法がとられている。
【００８６】
請求項１に記載の本発明の化合物は公知の有機合成化学的手法により容易に製造できる。その製造方法の一例を反応式１に示す。
【００８７】
【化２２】

【００８８】
以下に、上記の合成経路について説明する。
式１で表される化合物は、ｓｅｃ−ブチルリチウムと反応させてリチオ化した後、式２で表される化合物と反応させて式３で表される化合物へと誘導される。
式３で表される化合物は、酸触媒の存在下、脱水して式４で表される化合物へと誘導される。
式４で表される化合物は、パラジウムカーボンの存在下、水素添加して式５で表される化合物へと誘導される。
式５で表される化合物はｓｅｃ−ブチルリチウムと反応させてリチオ化した後、ヘキサフルオロアセトンと反応させて、式６で表される化合物へと誘導される。
式６で表される化合物は、トリフルオロメタンスルホン酸無水物と反応させて、式７で表される化合物へと誘導される。
式７で表される化合物は、式８で表される化合物と反応させて、式９で表される目的の化合物へと誘導される。
【００８９】
【実施例】
以下、実施例により本発明の化合物の製造法及び使用例について更に詳細に説明する。なお、本発明は実施例により何等制限を受けるものではない。実施例の説明において、Ｎは規定濃度（グラム当量／ｌ）、Ｍはモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）を表し、液晶性化合物のΔε（誘電率異方性値）は、下記の母液晶Ａ８５ｗｔ％と当該化合物１５ｗｔ％とからなる組成物からの外挿値（２５℃において測定）を表し、Δｎ（屈折率異方性値）は、下記の母液晶Ｂ８５ｗｔ％と当該化合物１５ｗｔ％とからなる組成物の実測値（２５℃において測定）を表す。
母液晶Ａの組成
【００９０】
【化２３】

【００９１】
上記の一般式で表され、両末端のアルキル基（Ｒ⁹、Ｒ¹⁰）が異なる５種類のエステル化合物を、下記の割合で混合し母液晶Ａとした。

【００９２】
母液晶Ｂの組成
【００９３】
【化２４】

【００９４】
上記の一般式で表され、末端のアルキル基（Ｒ¹¹、Ｒ¹²）が異なる４種類の化合物を、下記の割合で混合し母液晶Ｂとした。

【００９５】
実施例１
１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−（４−エチルフェノキシ）−２−（２，３−ジフルオロ−４−（トランス−４−ｎ−プロピルシクロヘキシル）フェニル）プロパン（９）の合成
第１段
１−（２，３−ジフルオロフェニル）−４−ｎ−プロピルシクロヘキサノール（３）の合成
１，２−ジフルオロベンゼン（１）（１１４．１ｇ、１．００ｍｏｌ）及びＴＨＦ（テトラヒドロフラン）（５００ｍｌ）の混合物に、−７８℃で１．５６Ｍのｓｅｃ−ブチルリチウムのヘキサン溶液（１．００ｍｏｌ、６４１ｍｌ）を３０分で滴下し、そのまま１時間反応させた。同温度で反応液に４−ｎ−プロピルシクロヘキサノン（２）（２１０．３ｇ、１．５ｍｏｌ）のＴＨＦ（５００ｍｌ）溶液を３０分で滴下し、その後徐々に昇温し、室温で３時間反応させた。反応終了後、反応液を約半分の体積になるまで減圧濃縮した後、水（８００ｍｌ）を加え、次いでジエチルエーテル（１０００ｍｌ）で抽出した。得られた有機層を水（８００ｍｌ）で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。減圧下で溶媒を留去し、１−（２，３−ジフルオロフェニル）−４−ｎ−プロピルシクロヘキサノール（３）を含む粗製物を得た。
【００９６】
第２段
１−（２，３−ジフルオロフェニル）−４−ｎ−プロピルシクロヘキセン（４）の合成
第１段で得られた１−（２，３−ジフルオロフェニル）−４−ｎ−プロピルシクロヘキサノール（３）を含む粗製物、パラトルエンスルホン酸一水和物（６．７７ｇ、０．０３５６ｍｏｌ）及びトルエン（８００ｍｌ）の混合物を還流下、水を留去しながら２時間反応させた。反応終了後、室温まで冷却し、１Ｎの炭酸水素ナトリウム水溶液（６００ｍｌ）を加え、次いでトルエン（５００ｍｌ）で抽出した。得られた有機層を水（６００ｍｌ）で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。減圧下で溶媒を留去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶出溶媒：ヘキサン／酢酸エチル＝１０／１）で精製して、１−（２，３−ジフルオロフェニル）−４−ｎ−プロピルシクロヘキセン（４）（１０３．７ｇ、０．４３９ｍｏｌ；（１）からの収率４４％）を得た。
ＭＳ／２３６（Ｍ⁺）。
【００９７】
第３段
１−（２，３−ジフルオロフェニル）−４−ｎ−プロピルシクロヘキサン（５）の合成
第２段で得られた１−（２，３−ジフルオロフェニル）−４−ｎ−プロピルシクロヘキセン（４）（１０３．６ｇ、０．４３８ｍｏｌ）、５％パラジウムカーボン（５．１８ｇ）及びエタノール（５００ｍｌ）の混合物を撹拌下、常温、常圧で５時間水素添加した。反応終了後、濾過によりパラジウムカーボンを除去し、減圧下で濾液から溶媒を留去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶出溶媒：トルエン）で精製して、１−（２，３−ジフルオロフェニル）−４−ｎ−プロピルシクロヘキサン（５）（９２．７８ｇ、０．３８９ｍｏｌ；収率８９％）を得た。
ＭＳ／２３８（Ｍ⁺）。
【００９８】
第４段
１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−（２，３−ジフルオロ−４−（トランス−４−ｎ−プロピルシクロヘキシル）フェニル）プロパン−２−オール（６）の合成
第３段で得られた１−（２，３−ジフルオロフェニル）−４−ｎ−プロピルシクロヘキサン（５）（９２．６０ｇ、０．３８９ｍｏｌ）のＴＨＦ（テトラヒドロフラン）（５００ｍｌ）の溶液に、−７８℃で１．５６Ｍのｓｅｃ−ブチルリチウムのヘキサン溶液（２７４ｍｌ、０．４２７ｍｏｌ）を３０分で滴下し、そのまま１時間反応させた。同温度で、反応液にヘキサフルオロアセトン（７０．９６ｇ、０．４２７ｍｏｌ）のＴＨＦ（２５０ｍｌ）溶液を滴下し、１時間反応させた。反応終了後、反応液を室温にまで昇温し、１Ｎの炭酸水素ナトリウム水溶液（２００ｍｌ）を加えた後、反応液を約半分の体積になるまで減圧濃縮した。濃縮液に水（２００ｍｌ）を加え、トルエン（４００ｍｌ）で抽出した。得られた有機層を水（３００ｍｌ）で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。減圧下で溶媒を留去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶出溶媒：トルエン）、次いで再結晶（ヘキサン：トルエン＝１：１）で精製して、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−（２，３−ジフルオロ−４−（トランス−４−ｎ−プロピルシクロヘキシル）フェニル）プロパン−２−オール（６）（４４．４６ｇ、０．１１０ｍｏｌ；収率２８％）を得た。
ＭＳ／４０４（Ｍ⁺）。
【００９９】
第５段
トリフルオロメタンスルホン酸＝１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−（２，３−ジフルオロ−４−（トランス−４−ｎ−プロピルシクロヘキシル）フェニル）プロパン−２−イルエステル（７）の合成
第４段で得られた１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−（２，３−ジフルオロ−４−（トランス−４−ｎ−プロピルシクロヘキシル））プロパン−２−オール（６）（４４．３１ｇ、０．１１０ｍｏｌ）、塩化メチレン（２００ｍｌ）及びピリジン（４０ｍｌ）の混合物を０℃に冷却し、同温度に保ちつつ、トリフルオロメタンスルホン酸無水物（３４．０１ｇ、０．１２１ｍｏｌ）の塩化メチレン（５０ｍｌ）溶液を滴下した。反応液の温度を徐々に室温まで上げ、同温度で３時間反応させた。反応終了後、氷冷下、水（１００ｍｌ）を加え、塩化メチレン（１００ｍｌ）で抽出した。得られた有機層を、０．５Ｎの炭酸水素ナトリウム（１００ｍｌ）、０．５Ｎの希塩酸（２００ｍｌ）、及び水（２００ｍｌ）で順次洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。減圧下で溶媒を留去し、残渣として、トリフルオロメタンスルホン酸＝１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−（２，３−ジフルオロ−４−（トランス−４−ｎ−プロピルシクロヘキシル）フェニル）プロパン−２−イルエステル（７）（５１．９６ｇ、０．０９６９ｍｏｌ；収率８８％）を得た。
ＭＳ／５３６（Ｍ⁺）。
【０１００】
第６段
１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−（４−エチルフェノキシ）−２−（２，３−ジフルオロ−４−（トランス−４−ｎ−プロピルシクロヘキシル）フェニル）プロパン（９）の合成
４−エチルフェノール（８）（１７．０３ｇ、０．１０６ｍｏｌ）のエタノール（４０ｍｌ）溶液に、氷冷下、水酸化カリウム（６．２６ｇ、０．１１２ｍｏｌ）の水（３ｍｌ）及びエタノール（８ｍｌ）の混合溶媒溶液を滴下した。反応液を湯水浴で加熱し、減圧下溶媒を留去させ、反応物を乾固させた。残渣にＤＭＦ（Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド）（４０ｍｌ）を加え、次いで第５段で得られた、トリフルオロメタンスルホン酸＝１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−（２，３−ジフルオロ）−４−（トランス−４−ｎ−プロピルシクロヘキシル）プロパン−２−イルエステル（７）（５１．８３ｇ、０．０９６６ｍｏｌ）のＤＭＦ（１２０ｍｌ）溶液を滴下した。反応液を加熱して、６０〜７０℃で３時間反応させた。反応終了後、反応液を約半分の体積になるまで減圧濃縮した後、水（１００ｍｌ）を加え、次いでトルエン（２００ｍｌ）で抽出した。得られた有機層を水（１００ｍｌ）で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。減圧下で溶媒を留去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶出溶媒：ヘキサン）、次いで再結晶（ヘキサン）で精製して、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−（４−エチルフェノキシ）−２−（２，３−ジフルオロ−４−（トランス−４−ｎ−プロピルシクロヘキシル）フェニル）プロパン（９）（２４．６２ｇ、０．０４８４ｍｏｌ；収率５０％）を得た。
ＭＳ／５０８（Ｍ⁺）、Δε＝−７．８、Δｎ＝０．１４１。
【０１０１】
実施例１の方法に準じて、以下の化合物の合成ができる。
【０１０２】
【化２５】

【０１０３】
【化２６】

【０１０４】
【化２７】

【０１０５】
【化２８】

【０１０６】
【化２９】

【０１０７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、絶対値の大きな負の誘電率異方性値を持ち、かつ低粘性で、制御された光学異方性値、高い比抵抗値及び高い電圧保持率を有し、熱や紫外線照射に対しても安定である液晶性化合物、これを含有する液晶組成物及び該液晶組成物を用いて作成した液晶表示素子を提供することが可能となった。

Claims

一般式（１）

（式中、Ｒ^１及びＹ^１は各々独立して炭素数１〜２０の直鎖アルキル基、または炭素数１〜１９の直鎖アルコキシ基であり、
Ｘ^１、Ｘ^２、Ｘ^３及びＸ^４は各々独立して単結合、−（ＣＨ_２）_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−（ＣＨ_２）_３Ｏ−、−Ｏ（ＣＨ_２）_３−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＨ_２ＣＦ_２−、−ＣＦ_２ＣＨ_２−、−（ＣＦ _２） _２ −、−Ｃ（ＣＦ _３） _２Ｏ−又は−ＯＣ（ＣＦ _３） _２ −で表される基であり、
環Ａ^１、環Ａ^２、環Ａ^３、環Ａ^４及び環Ａ^５は各々独立してトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、シクロヘキサ−１−エン−１，４−ジイル、または１，４−フェニレンを表し、これらの環を構成する炭素原子は酸素原子で置換されていてもよく、環上の１つ又は２つの水素原子はハロゲン原子又はシアノ基で置換されていてもよく、
ａ ^５は１であり、ａ^１、ａ^２、ａ ^３及びａ ^４は各々独立して０又は１を表すが、ａ^１＋ａ^２＋ａ^３＋ａ ^４ ≧１であり、
そして、−Ｃ（ＣＦ _３） _２Ｏ−又は−ＯＣ（ＣＦ _３） _２ −で表される基が必ず１個以上含まれ、
また、この化合物を構成する各原子はその同位体で置換されていてもよい。）で表される液晶性化合物。
請求項１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、少なくとも２成分からなる液晶組成物。
第一成分として、請求項１に記載の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）及び（４）で表される化合物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。

（式中、Ｒ^２は炭素数１〜１０のアルキル基を表し、このアルキル基中の相隣接しない１個以上のメチレン基は酸素原子又は−ＣＨ＝ＣＨ−で置換されていてもよく、また、このアルキル基中の１個以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、Ｙ^２はフッ素原子、塩素原子、−ＯＣＦ_３、−ＯＣＦ_２Ｈ、−ＣＦ_３、−ＣＦ_２Ｈ、−ＣＦＨ_２、−ＯＣＦ_２ＣＦ_２Ｈ又は−ＯＣＦ_２ＣＦＨＣＦ_３を表し、Ｌ^１及びＬ^２は各々独立して水素原子又はフッ素原子を表し、Ｚ^１及びＺ^２は各々独立して−（ＣＨ_２）_２−、−（ＣＨ_２）_４−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−又は単結合を表し、環Ｑ^１はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、又は水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい１，４−フェニレンを表し、環Ｑ^２はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、又は水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい１，４−フェニレンを表し、また、これらの化合物を構成する各原子はその同位体で置換されていてもよい。）
第一成分として、請求項１に記載の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）及び（６）で表される化合物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。

（式中、Ｒ^３及びＲ^４は各々独立して炭素数１〜１０のアルキル基を表し、このアルキル基中の相隣接しない１個以上のメチレン基は酸素原子又は−ＣＨ＝ＣＨ−で置換されていてもよく、また、このアルキル基中の１個以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、Ｙ^３はシアノ基又は−Ｃ≡Ｃ−ＣＮを表し、環Ｑ^３はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、１，４−フェニレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル又はピリミジン−２，５−ジイルを表し、環Ｑ^４はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、又は水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい１，４−フェニレンを表し、環Ｑ^５はトランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル又は１，４−フェニレンを表し、Ｚ^３は−（ＣＨ_２）_２−、−ＣＯＯ−又は単結合を表し、Ｌ^３、Ｌ^４及びＬ^５は各々独立して水素原子又はフッ素原子を表し、ｂ、ｃ及びｄは各々独立して０又は１を表し、また、これらの化合物を構成する原子はその同位体で置換されていてもよい。）
第一成分として、請求項１に記載の化合物を少なくとも１種類含有し、第二成分として、請求項３に記載の一般式（２）、（３）及び（４）で表される化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有し、第三成分として、一般式（７）、（８）及び（９）で表される化合物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。

（式中、Ｒ^５及びＲ^６は各々独立して炭素数１〜１０のアルキル基を表し、このアルキル基中の相隣接しない１個以上のメチレン基は酸素原子又は−ＣＨ＝ＣＨ−で置換されていてもよく、また、このアルキル基中の１個以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、環Ｑ^６、環Ｑ^７及び環Ｑ^８は各々独立して、トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、又は水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい１，４−フェニレンを表し、Ｚ^４及びＺ^５は各々独立して、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−（ＣＨ_２）_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−又は単結合を表し、また、これらの化合物を構成する原子はその同位体で置換されていてもよい。）
第一成分として、請求項１に記載の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（１０）、（１１）及び（１２）で表される化合物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。

（式中、Ｒ^７及びＲ^８は各々独立して炭素数１〜１０のアルキル基を表し、このアルキル基中の相隣接しない１個以上のメチレン基は酸素原子又は−ＣＨ＝ＣＨ−で置換されていてもよく、また、このアルキル基中の１個以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、環Ｑ^９及び環Ｑ^１０は各々独立して、トランス−シクロヘキサン−１，４−ジイル又は１，４−フェニレンを表し、Ｌ^６及びＬ^７は各々独立して水素原子又はフッ素原子を表すが同時に水素原子を表すことはなく、Ｚ^６及びＺ^７は各々独立して、−（ＣＨ_２）_２−、−ＣＯＯ−又は単結合を表し、また、これらの化合物を構成する原子はその同位体で置換されていてもよい。）
第一成分として、請求項１に記載の化合物を少なくとも１種類含有し、第二成分として、請求項５に記載の一般式（７）、（８）及び（９）で表される化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有し、第三成分として、請求項６に記載の一般式（１０）、（１１）及び（１２）で表される化合物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、請求項１に記載の化合物を少なくとも１種類含有し、第二成分として、請求項４に記載の一般式（５）及び（６）で表される化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有し、第三成分として、請求項５に記載の一般式（７）、（８）及び（９）で表される化合物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、請求項１に記載の化合物を少なくとも１種類含有し、第二成分として、請求項３に記載の一般式（２）、（３）及び（４）で表される化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有し、第三成分として、請求項４に記載の一般式（５）及び（６）で表される化合物群から選択される化合物を少なくとも１種類含有し、第四成分として、請求項５に記載の一般式（７）、（８）及び（９）で表される化合物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。
請求項２〜９の何れか１項に記載の液晶組成物に加えて、更に１種類以上の光学活性化合物を含有することを特徴とする液晶組成物。
請求項２〜１０の何れか１項に記載の液晶組成物を用いて構成した液晶表示素子。