JP4162293B2 - フルオロビフェニル誘導体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気光学的表示材料として有用な新規なフルオロビフェニル誘導体、詳しくは、低粘度で、高ＮＩ点で、屈折率の異方性が大きい新規な液晶材料であるフルオロビフェニル誘導体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
液晶の電気光学的効果を利用した液晶表示素子の普及につれ、これらの用途に適した特性を有する液晶材料が求められている。液晶表示素子に用いられる液晶材料に要求される特性としては次に示す（１）〜（５）などがある。
【０００３】
（１）液晶の物理的、化学的安定性が大きいこと。
（２）室温を含む広い温度範囲で液晶相を示すこと。
（３）広い温度範囲で応答性がよいこと。
（４）駆動回路との整合性がよいこと。
（５）光学的異方性が光学的要請にかなった値であること。
【０００４】
このような特性を全て満足する単一の液晶化合物は現在のところ知られておらず、数種類の液晶化合物を混合した液晶組成物として上記の諸物性を満足させようとしているのが現状である。
【０００５】
現在、ＳＴＮ型液晶セルはグリーンまたはブルーモードより白黒、フルカラー化へ向けて開発が進められており、それと併行して動画対応への高速応答化の検討が進められている。高速対応としては、従来、強誘電性液晶が研究されているが、ＳＴＮ型液晶セルの層の厚さをより薄くすることにより、高速対応が期待できる。その場合、セルに充填される液晶材料の屈折率の異方性（以下、「Δｎ」ということもある）の大きな液晶材料が必要となり、各種の検討が進められてきた。
【０００６】
また、液晶化合物は、低温側から、結晶相（Ｃ）から場合によってスメクチック相（Ｓ）を経由してネマチック相（Ｎ）となり、さらに高温で等方性液体相（Ｉ）を示すが、ここでスメクチック相（Ｓ）とネマチック相（Ｎ）のときに液晶状態である。液晶化合物を含有する液晶材料は室温をを含む広い温度範囲で液晶相を示すことが必要であり、この液晶温度範囲が広いことは、広範な使用環境において良好な表示が得られることを意味するものである。よって、ＣＮ点が低く、ＮＩ点の高いものが好ましい。特に、高温となる使用環境で使用される場合にはＮＩ点は高温側における表示に影響するため、ＮＩ点の高い液晶材料が必要となるが、一般的にＮＩ点の高い液晶材料はＣＮ点も高い傾向にある。よって、このＣＮ点があまりにも高い液晶材料は液晶組成物に混合した場合にその液晶温度範囲を小さくするため好ましくない。このため、ネマチック液晶材料に混合して、高いΔｎを与え、さらにＣＮ点をあげることなく高いＮＩ点を与える化合物が求められてきた。
従来知られている液晶組成物は、液晶相を示す温度範囲が適当でない場合が多く、特に高温域における特性が不充分なものが多かった。
【０００７】
例えば、特開昭６３−１８５９３６号には、他の液晶化合物に混合した際、粘度およびしきい値電圧の温度依存性が小さいシクロヘキシルベンゼン誘導体について記載されている。しかし、液晶相を示す温度範囲が狭い欠点を有しており、未だ満足のいく化合物ではなかった。
【０００８】
従って、本発明の目的は、低粘度で、高ＮＩ点を示し、および高Δｎを示す液晶材料を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、特定の新規なフルオロビフェニル誘導体が、上記目的を達成し得ることを知見した。
【００１０】
本発明は、上記知見に基づきなされたもので、下記〔化２〕（前記〔化１〕と同じ）の一般式（１）で表されるフルオロビフェニル誘導体を提供するものである。
【００１１】
【化２】
（式中、Ｒは炭素数１〜１０の直鎖のアルキル基を示し、Ｘは−Ｃ≡Ｃ−を示す。）
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のフルオロビフェニル誘導体について詳述する。
【００１３】
本発明のフルオロビフェニル誘導体は、新規な化合物であり、上記一般式（１）で表される化合物である。上記一般式（１）において、式中のＲは、炭素数１〜１０の直鎖のアルキル基であり、例えば、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、オクチル、ノニル、デシル等の直鎖のアルキル基が挙げられ、特に炭素数が１〜６の直鎖のアルキル基が好ましい。
【００１４】
以下、本発明のフルオロビフェニル誘導体を「四環トラン化合物」と称することがある。
【００１５】
従って、本発明のフルオロビフェニル誘導体の具体例としては、下記〔化３〕の各化合物などがあげられるが、これらの化合物に限定されるものではない。
【００１６】
【化３】
【００１８】
本発明のフルオロビフェニル誘導体（四環トラン化合物）は、次の製造方法〔下記〔化４〕に示される化学反応式参照〕に従って製造することができる。
【００１９】
【化４】
【００２０】
即ち、上記式（３）で表される４−フルオロビフェニルと、上記式（４）で表されるアルキルシクロヘキシルフェニルアセチレンとを、アルゴン雰囲気において反応させ、上記式（２）で表されるアルキルシクロヘキシルフルオロフェニルトランを得る。
【００２１】
本発明のフルオロビフェニル誘導体は、単独で液晶材料としても用いられるが、従来既知の液晶化合物もしくは液晶類似化合物またはそれらの混合物（母液晶）に配合することによって液晶組成物としても用いられる。該母液晶としては、例えば、下記〔化５〕の一般式（Ａ) で表される化合物またはこれらの混合物があげられる。
【００２２】
【化５】
【００２３】
従って、上記一般式（Ａ）で表される化合物の具体例としては、下記〔化６〕の各化合物などがあげられる。尚、各化合物におけるY1、Y2およびY3は、上記一般式（Ａ）におけるものと同じ意味である。
【００２４】
【化６】
【００２５】
上記〔化６〕に示す各化合物の中でも、特性の良好な液晶組成物を得るためには、Y2がシアノ基である化合物（シアノベンゼン化合物）またはY2がシアノ基である化合物の２種以上を含む混合物を用いることが好ましく、特に、下記〔化７〕の式（Ｂ）で表されるシアノベンゼン化合物または該シアノベンゼン化合物の２種以上を含む混合物を用いることが好ましい。
【００２６】
【化７】
【００２７】
本発明のフルオロビフェニル誘導体を上記液晶組成物に用いる場合、本発明のフルオロビフェニル誘導体の含有量は特に制限を受けないが、一般的には全液晶組成物１００重量部中、１〜８０重量部、特に、３〜５０重量部となるように用いることが好ましい。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例をもって本発明を更に詳細に説明する。しかしながら、本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではない。
【００２９】
実施例１
化合物（５）（下記〔化８〕に示す化合物）の合成
【００３０】
【化８】
【００３１】
前記式（３）で表される４−フルオロビフェニル３．７ｇ（１２ｍｍｏｌ）、ビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（II）クロライド２６ｍｇ、ヨウ化銅２３ｍｇ、ジエチルアミン３．６ｍｇ（４９ｍｍｏｌ）をＤＭＦに４０ｍｌに溶解した。これに４−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）フェニルアセチレン３．４ｇ（１４ｍｍｏｌ）をＤＭＦ１０ｍｌに溶かした溶液を室温で滴下し、そのままアルゴン雰囲気において２時間攪拌し、一晩放置した。塩化メチレンで抽出を行った後、希塩酸及び水で洗浄した。乾燥、脱溶媒を行い、反応生成物を塩化メチレンを展開溶媒としてシリカゲルカラム処理を行った。次いで、ｎ−ヘキサン：酢酸エチル＝３：１の混合溶媒で再結晶を行い、目的の化合物４−（トランス−プロピルシクロヘキシル）−４' フルオロフェニルトラン（白色粉末）を３．０ｇ（収率５０％）得た。
【００３２】
尚、ＩＲ、 Ｈ−ＮＭＲ、ＧＣ−ＭＡＳＳ測定により、得られた生成物の同定を行った。
ＩＲ（ｃｍ-1）の特性吸収の測定結果は以下の通りであった。
３０７５、３０４０、２９１０、２８５０、１５９５、１５００、１４４０、１２３５、１１９０、１１６０、８２０
また、 1Ｈ−ＮＭＲ（ｐｐｍ）測定の結果は以下の通りであった。
０．９−２．０（ｍ、１７Ｈ）
７．０−７．７（ｍ、１２Ｈ）
また、ＧＣ−ＭＡＳＳ測定の結果は以下の通りであった。
分子量 ３９６
【００３３】
上記測定結果より、生成物が目的物〔化合物（５）〕であると同定した。また、相転移温度は、融点（ＣＮ点）が１５５℃、透明点（ＮＩ点）が３００℃以上であった。
【００３４】
ＳＴＮ液晶材料として市販液晶Ａを母液晶とし、実施例１により得られた化合物（５）を５％添加したときの液晶組成物の物性を測定した。それらの結果より算出した外挿値は、Δｎ（２５℃）が０．３５７、粘度（２０℃）が１１０．４ｃｐとなった。
【００３５】
尚、上記市販液晶Ａは、下記〔化９〕の組成を有する４−ｎ−アルキルシクロヘキサンカルボン酸アルコキシフェニルエステル系の組成物である。
【００３６】
【化９】
【００３７】
従って、実施例１で得られた化合物（５）は、Δｎが大きい、ＮＩ点が高い化合物であることが確認できた。
さらに、他の公知なトラン化合物４−（トランス−プロピルシクロヘキシル）−４' −フルオロトラン（６）（下記〔化１０〕）と比較してみると、本発明のフルオロビフェニル誘導体である化合物（５）は極めてＮＩ点が高いことがわかる。
【００３８】
【化１０】
【００３９】
以上の結果から明らかな如く、実施例１で得られた新規な四環トラン化合物である本発明のフルオロビフェニル誘導体は、Δｎが大きく、高ＮＩ点を示す新規な液晶材料であることがわかる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明のフルオロビフェニル誘導体は、新規な液晶化合物であり、低粘度で、高ＮＩ点を示し、および高Δｎを示す新規な液晶材料である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気光学的表示材料として有用な新規なフルオロビフェニル誘導体、詳しくは、低粘度で、高ＮＩ点で、屈折率の異方性が大きい新規な液晶材料であるフルオロビフェニル誘導体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
液晶の電気光学的効果を利用した液晶表示素子の普及につれ、これらの用途に適した特性を有する液晶材料が求められている。液晶表示素子に用いられる液晶材料に要求される特性としては次に示す（１）〜（５）などがある。
【０００３】
（１）液晶の物理的、化学的安定性が大きいこと。
（２）室温を含む広い温度範囲で液晶相を示すこと。
（３）広い温度範囲で応答性がよいこと。
（４）駆動回路との整合性がよいこと。
（５）光学的異方性が光学的要請にかなった値であること。
【０００４】
このような特性を全て満足する単一の液晶化合物は現在のところ知られておらず、数種類の液晶化合物を混合した液晶組成物として上記の諸物性を満足させようとしているのが現状である。
【０００５】
現在、ＳＴＮ型液晶セルはグリーンまたはブルーモードより白黒、フルカラー化へ向けて開発が進められており、それと併行して動画対応への高速応答化の検討が進められている。高速対応としては、従来、強誘電性液晶が研究されているが、ＳＴＮ型液晶セルの層の厚さをより薄くすることにより、高速対応が期待できる。その場合、セルに充填される液晶材料の屈折率の異方性（以下、「Δｎ」ということもある）の大きな液晶材料が必要となり、各種の検討が進められてきた。
【０００６】
また、液晶化合物は、低温側から、結晶相（Ｃ）から場合によってスメクチック相（Ｓ）を経由してネマチック相（Ｎ）となり、さらに高温で等方性液体相（Ｉ）を示すが、ここでスメクチック相（Ｓ）とネマチック相（Ｎ）のときに液晶状態である。液晶化合物を含有する液晶材料は室温をを含む広い温度範囲で液晶相を示すことが必要であり、この液晶温度範囲が広いことは、広範な使用環境において良好な表示が得られることを意味するものである。よって、ＣＮ点が低く、ＮＩ点の高いものが好ましい。特に、高温となる使用環境で使用される場合にはＮＩ点は高温側における表示に影響するため、ＮＩ点の高い液晶材料が必要となるが、一般的にＮＩ点の高い液晶材料はＣＮ点も高い傾向にある。よって、このＣＮ点があまりにも高い液晶材料は液晶組成物に混合した場合にその液晶温度範囲を小さくするため好ましくない。このため、ネマチック液晶材料に混合して、高いΔｎを与え、さらにＣＮ点をあげることなく高いＮＩ点を与える化合物が求められてきた。
従来知られている液晶組成物は、液晶相を示す温度範囲が適当でない場合が多く、特に高温域における特性が不充分なものが多かった。
【０００７】
例えば、特開昭６３−１８５９３６号には、他の液晶化合物に混合した際、粘度およびしきい値電圧の温度依存性が小さいシクロヘキシルベンゼン誘導体について記載されている。しかし、液晶相を示す温度範囲が狭い欠点を有しており、未だ満足のいく化合物ではなかった。
【０００８】
従って、本発明の目的は、低粘度で、高ＮＩ点を示し、および高Δｎを示す液晶材料を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、特定の新規なフルオロビフェニル誘導体が、上記目的を達成し得ることを知見した。
【００１０】
本発明は、上記知見に基づきなされたもので、下記〔化２〕（前記〔化１〕と同じ）の一般式（１）で表されるフルオロビフェニル誘導体を提供するものである。
【００１１】
【化２】
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のフルオロビフェニル誘導体について詳述する。
【００１３】
本発明のフルオロビフェニル誘導体は、新規な化合物であり、上記一般式（１）で表される化合物である。上記一般式（１）において、式中のＲは、炭素数１〜１０の直鎖のアルキル基であり、例えば、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、オクチル、ノニル、デシル等の直鎖のアルキル基が挙げられ、特に炭素数が１〜６の直鎖のアルキル基が好ましい。
【００１４】
以下、本発明のフルオロビフェニル誘導体を「四環トラン化合物」と称することがある。
【００１５】
従って、本発明のフルオロビフェニル誘導体の具体例としては、下記〔化３〕の各化合物などがあげられるが、これらの化合物に限定されるものではない。
【００１６】
【化３】
本発明のフルオロビフェニル誘導体（四環トラン化合物）は、次の製造方法〔下記〔化４〕に示される化学反応式参照〕に従って製造することができる。
【００１９】
【化４】
即ち、上記式（３）で表される４−フルオロビフェニルと、上記式（４）で表されるアルキルシクロヘキシルフェニルアセチレンとを、アルゴン雰囲気において反応させ、上記式（２）で表されるアルキルシクロヘキシルフルオロフェニルトランを得る。
【００２１】
本発明のフルオロビフェニル誘導体は、単独で液晶材料としても用いられるが、従来既知の液晶化合物もしくは液晶類似化合物またはそれらの混合物（母液晶）に配合することによって液晶組成物としても用いられる。該母液晶としては、例えば、下記〔化５〕の一般式（Ａ) で表される化合物またはこれらの混合物があげられる。
【００２２】
【化５】
従って、上記一般式（Ａ）で表される化合物の具体例としては、下記〔化６〕の各化合物などがあげられる。尚、各化合物におけるY1、Y2およびY3は、上記一般式（Ａ）におけるものと同じ意味である。
【００２４】
【化６】
上記〔化６〕に示す各化合物の中でも、特性の良好な液晶組成物を得るためには、Y2がシアノ基である化合物（シアノベンゼン化合物）またはY2がシアノ基である化合物の２種以上を含む混合物を用いることが好ましく、特に、下記〔化７〕の式（Ｂ）で表されるシアノベンゼン化合物または該シアノベンゼン化合物の２種以上を含む混合物を用いることが好ましい。
【００２６】
【化７】
本発明のフルオロビフェニル誘導体を上記液晶組成物に用いる場合、本発明のフルオロビフェニル誘導体の含有量は特に制限を受けないが、一般的には全液晶組成物１００重量部中、１〜８０重量部、特に、３〜５０重量部となるように用いることが好ましい。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例をもって本発明を更に詳細に説明する。しかしながら、本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではない。
【００２９】
実施例１
化合物（５）（下記〔化８〕に示す化合物）の合成
【００３０】
【化８】
前記式（３）で表される４−フルオロビフェニル３．７ｇ（１２ｍｍｏｌ）、ビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（II）クロライド２６ｍｇ、ヨウ化銅２３ｍｇ、ジエチルアミン３．６ｍｇ（４９ｍｍｏｌ）をＤＭＦに４０ｍｌに溶解した。これに４−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）フェニルアセチレン３．４ｇ（１４ｍｍｏｌ）をＤＭＦ１０ｍｌに溶かした溶液を室温で滴下し、そのままアルゴン雰囲気において２時間攪拌し、一晩放置した。塩化メチレンで抽出を行った後、希塩酸及び水で洗浄した。乾燥、脱溶媒を行い、反応生成物を塩化メチレンを展開溶媒としてシリカゲルカラム処理を行った。次いで、ｎ−ヘキサン：酢酸エチル＝３：１の混合溶媒で再結晶を行い、目的の化合物４−（トランス−プロピルシクロヘキシル）−４' フルオロフェニルトラン（白色粉末）を３．０ｇ（収率５０％）得た。
【００３２】
尚、ＩＲ、 Ｈ−ＮＭＲ、ＧＣ−ＭＡＳＳ測定により、得られた生成物の同定を行った。
ＩＲ（ｃｍ-1）の特性吸収の測定結果は以下の通りであった。
３０７５、３０４０、２９１０、２８５０、１５９５、１５００、１４４０、１２３５、１１９０、１１６０、８２０
また、 1Ｈ−ＮＭＲ（ｐｐｍ）測定の結果は以下の通りであった。
０．９−２．０（ｍ、１７Ｈ）
７．０−７．７（ｍ、１２Ｈ）
また、ＧＣ−ＭＡＳＳ測定の結果は以下の通りであった。
分子量 ３９６
【００３３】
上記測定結果より、生成物が目的物〔化合物（５）〕であると同定した。また、相転移温度は、融点（ＣＮ点）が１５５℃、透明点（ＮＩ点）が３００℃以上であった。
【００３４】
ＳＴＮ液晶材料として市販液晶Ａを母液晶とし、実施例１により得られた化合物（５）を５％添加したときの液晶組成物の物性を測定した。それらの結果より算出した外挿値は、Δｎ（２５℃）が０．３５７、粘度（２０℃）が１１０．４ｃｐとなった。
【００３５】
尚、上記市販液晶Ａは、下記〔化９〕の組成を有する４−ｎ−アルキルシクロヘキサンカルボン酸アルコキシフェニルエステル系の組成物である。
【００３６】
【化９】
従って、実施例１で得られた化合物（５）は、Δｎが大きい、ＮＩ点が高い化合物であることが確認できた。
さらに、他の公知なトラン化合物４−（トランス−プロピルシクロヘキシル）−４' −フルオロトラン（６）（下記〔化１０〕）と比較してみると、本発明のフルオロビフェニル誘導体である化合物（５）は極めてＮＩ点が高いことがわかる。
【００３８】
【化１０】
以上の結果から明らかな如く、実施例１で得られた新規な四環トラン化合物である本発明のフルオロビフェニル誘導体は、Δｎが大きく、高ＮＩ点を示す新規な液晶材料であることがわかる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明のフルオロビフェニル誘導体は、新規な液晶化合物であり、低粘度で、高ＮＩ点を示し、および高Δｎを示す新規な液晶材料である。
Claims (1)
- 下記〔化１〕の一般式（１）で表されるフルオロビフェニル誘導体。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP19457398A JP4162293B2 (ja) | 1998-07-09 | 1998-07-09 | フルオロビフェニル誘導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19457398A JP4162293B2 (ja) | 1998-07-09 | 1998-07-09 | フルオロビフェニル誘導体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000026340A JP2000026340A (ja) | 2000-01-25 |
| JP4162293B2 true JP4162293B2 (ja) | 2008-10-08 |
Family
ID=16326794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19457398A Expired - Fee Related JP4162293B2 (ja) | 1998-07-09 | 1998-07-09 | フルオロビフェニル誘導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4162293B2 (ja) |
-
1998
- 1998-07-09 JP JP19457398A patent/JP4162293B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2000026340A (ja) | 2000-01-25 |
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