JP4228323B2 - 1−(トリフルオロメチル)ナフタレン誘導体 - Google Patents
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Description
以上のように、Δεが負の化合物において、より大きいΔεの絶対値を有する化合物の開発が望まれている。
A1、A2、B1およびB2は、それぞれ独立的にトランス-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-ジイル基または1個以上のフッ素原子に置換されていてもよい1,4-フェニレン基を表し、
L1、L2、M1およびM2は、それぞれ独立的に単結合、-CH2CH2-、-CH=CH-、-CH≡CH-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-CF2CF2-、-CF=CF-、-OCO-、-COO-、-CH(CH3)CH2-、-CH2CH(CH3)-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-OCH(CH3)-、-CH(CH3)O-、-(CH2)4-、-(CH2)3O-、-O(CH2)3-、-COS-または-SCO-を表し、
X1およびX2は、それぞれ独立的に水素原子またはフッ素原子を表し、
p、q、rおよびsは、それぞれ独立的に0または1を表す。)で表される1-(トリフルオロメチル)ナフタレン誘導体を提供し、一般式(I)で表される化合物を1種または2種以上含有することを特徴とする液晶組成物、更に、当該液晶組成物を構成要素とする液晶素子を提供する。
p、q、rおよびsは、0または1を表すが、p+q+r+sが1以上かつ3以下の整数であることが好ましく、p+q+r+sが1または2であることがより好ましい。
上述のように一般式(I)の化合物はそのR1、R2、A1、A2、B1、B2、L1、L2、M1、M2、X1、X2、p、q、rおよびsの選択により多種の化合物を包含しうるわけであるが、これらの中では以下の一般式(I-a-a)〜一般式(I-h-k)で表される各化合物が好ましい。
さらに、上式中では一般式(I-a-a)〜一般式(I-a-d)、一般式(I-b-c)〜一般式(I-b-e)、一般式(I-c-a)〜一般式(I-c-e)、一般式(I-d-c)〜一般式(I-d-d)の各化合物が特に好ましい。
本発明の(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。
一般式(II)
あるいは、2-ナフトール誘導体(IV)
あるいは、2-ナフトール誘導体(IV)にピリジン、トリエチルアミン等の塩基存在下、トリフルオロメタンスルホン酸無水物、塩化p-トルエンスルホニル、塩化メタンスルホニル等を作用させることにより、ナフタレン誘導体(VIII)
本発明の液晶組成物において一般式(B)
また、本発明の液晶組成物において、一般式(C)〜一般式(G)
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および示差走査熱量計(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(NMR)、赤外共鳴スペクトル(IR)、質量スペクトル(MS)等により確認した。
(実施例1)7-ブトキシ-3-[2-(トランス-4-プロピルシクロヘキシル)エチル]-1,2-ジフルオロ-8-トリフルオロメチルナフタレン(I-1)の合成
(以下、ドラフト中で行う。)7-ブトキシ-3-[2-(トランス-4-プロピルシクロヘキシル)エチル]-1,2-ジフルオロナフタレン(21.4 g、0.053 mol)、過ヨウ素酸二水和物(2.6 g、0.011 mol)、ヨウ素(5.4 g、0.021 mol)の氷酢酸(100 ml)懸濁液を激しく攪拌している中に、濃硫酸(1.5 ml)、水(10 ml)、氷酢酸(50 ml)の混合液を滴下して加えた(約10分間)。60℃で4時間攪拌した後、反応液を放冷し、水に空けて反応を終了させた。トルエンを加えて析出した固体を溶解し、有機層を分離し、水層からトルエンで抽出した。有機層を集めた後、10%チオ硫酸ナトリウム水溶液、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水の順で洗條し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去し、得られた橙色の固体を再結晶(アセトン)することにより、淡黄色の固体(21.4 g)を得た。(収率 73.9%)
(実施例1-2)7-ブトキシ-3-[2-(トランス-4-プロピルシクロヘキシル)エチル]-1,2-ジフルオロ-8-トリフルオロメチルナフタレン(I-1)
(以下、ドラフト中で行う。)7-ブトキシ-3-[2-(トランス-4-プロピルシクロヘキシル)エチル]-1,2-ジフルオロ-8-ヨードナフタレン(21.4 g、0.042 mol)、フッ化カリウム(3.2 g、0.055 mol)、ヨウ化銅(I)(11.6 g、0.061 mol)の無水N,N-ジメチルホルムアミド(110 ml)懸濁液を激しく攪拌している中に、(トリフルオロメチル)トリフルオロメタン(9.1 ml、0.062 mol)を加えた。70℃で24時間加熱攪拌した後、反応液を放冷し、水に空けて反応を終了させた。セライトを用いて銅塩を濾別した後、塩を酢酸エチルで洗滌し、濾液を合わせ、有機層を分離し、水層から酢酸エチルで抽出した。有機層を集めた後、10%チオ硫酸ナトリウム水溶液、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水の順で洗條し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去し、得られた橙色の固体をカラム(シリカゲル/ヘキサン+ジクロロメタン)を用いて精製し、再結晶(エタノール+メタノール)することにより、無色の針状晶(9.9 g)を得た。(収率 51.2%)
1H-NMR (400MHz, CDCl3) δ(ppm) 0.87 (t, 3H), 0.99 (t, 3H), 0.82-1.04 (m, 2H), 1.12-1.37 (m, 6H), 1.48-1.61 (m, 4H),
1.72-1.88 (m, 6H), 2.79 (t, 2H), 4.15 (t, 2H), 7.23 (d, J = 9.2 Hz, 1H), 7.36 (dm, J = 6.0 Hz, 1H), 7.82 (d, J = 8.8
Hz, 1H)
相転移温度(℃) Cr 58 N 62.5 Iso
以下の組成からなるホスト液晶組成物(H)
ネマチック相上限温度(TN-I): 103.2℃
誘電率異方性(Δε): 0.03
屈折率異方性(Δn): 0.099
このホスト液晶(H)80%と実施例1で得られた(I-1)20%からなる液晶組成物(M-1)を調製した。この組成物の物性値は以下の通りである。
誘電率異方性(Δε): −2.09
屈折率異方性(Δn): 0.103
本発明の化合物(I-1)を含有する液晶組成物(M-1)は、母体液晶(H)に比べ、誘電率異方性(Δε)は大きく減少して負の値となった。このことから、本発明の化合物は(I-1)は、誘電率異方性が負であり、その絶対値が極めて大きいことがわかる。
実施例1で調製したホスト液晶(H)に化合物(I-1)と比較的類似の構造を有するが、トリフルオロメチル基をフッ素原子に替えた化合物(J-1)
ネマチック相上限温度(TN-I): 95.4℃
誘電率異方性(Δε): −1.33
屈折率異方性(Δn): 0.106
化合物(J-1)を含有する液晶組成物(M-2)は、実施例1記載の(M-1)と比べ、誘電率異方性の絶対値が小さいことがわかる。
以下の組成からなる液晶組成物(M-3)を調製した。
ネマチック相上限温度(TN-I): 100.1℃
誘電率異方性(Δε): −4.06
屈折率異方性(Δn): 0.094
ここで作製した組成物を用いて、電圧保持率を測定したところ80℃で98%と高い値を示し、優れた表示特性を示す液晶表示装置を作成することができた。
以下の組成からなる液晶組成物(M-4)を調製した。
ネマチック相上限温度(TN-I): 100.0℃
誘電率異方性(Δε): −3.59
屈折率異方性(Δn): 0.094
ここで作製した組成物を用いて、電圧保持率を測定したところ80℃で98%と高い値を示し、優れた表示特性を示す液晶表示装置を作成することができた。
(実施例5)7-ブトキシ-1,2-ジフルオロ-3-(トランス-4-プロピルシクロヘキシル)メトキシ-8-トリフルオロメチルナフタレン(I-2)の合成
1H-NMR(400 MHz, CDCl3) δ0.87-1.96 (m, 24H), 3.91 (d, J = 4.8Hz, 2H), 4.13 (t, J = 4.9Hz, 2H), 6.97 (d, J = 4.2Hz, 1H), 7.22-7.26 (m, 1H), 7.77 (d, J = 7.2Hz, 1H)
MS m/z 458(M+)
相転移温度(℃) Cr 96 (SmB 70) I
(実施例6)7-ブトキシ-1,2-ジフルオロ-3-(トランス,トランス-4-プロピルビシクロヘキシル-4-イル)メトキシ-8-トリフルオロメチルナフタレン(I-3)の合成
実施例1-2の7-ブトキシ-1,2-ジフルオロ-3-[2-(トランス-4-プロピルシクロヘキシル)エチル]-8-ヨードナフタレンに代えて、上記の7-ブトキシ-1,2-ジフルオロ-3-(トランス,トランス-4-プロピルビシクロヘキシル-4-イル)メトキシ-8-ヨードナフタレンを用いることにより、7-ブトキシ-1,2-ジフルオロ-3-(トランス,トランス-4-プロピルビシクロヘキシル-4-イル)メトキシ-8-トリフルオロメチルナフタレンを得た。
MS m/z 540(M+)
相転移温度(℃) Cr 117 SmA 137 N 202 I
(実施例7)1,2-ジフルオロ-7-ペンチル-3-(トランス,トランス-4-プロピルビシクロヘキシル-4-イル)メトキシ-8-トリフルオロメチルナフタレン(I-4)の合成
1H-NMR(400 MHz, CDCl3) δ 0.84-1.97 (m, 36H), 2.90-2.95 (m, 2H), 3.92 (d, J = 4.8Hz, 2H), 6.99 (dd, J = 6.0, 1.2Hz, 1H), 7.26-7.28 (m, 1H), 7.71 (d, J = 6.6Hz, 1H)
MS m/z 538(M+)
相転移温度(℃) Cr 124 N 166 I
実施例2で調製したホスト液晶(H)に化合物(I-2)
誘電率異方性(Δε): −1.36
屈折率異方性(Δn): 0.101
本発明の化合物(I-2)を含有する液晶組成物(M-2)は、母体液晶(H)に比べ、誘電率異方性(Δε)は大きく減少して負の値となった。このことから、本発明の化合物は(I-2)は、誘電率異方性が負であり、その絶対値が極めて大きいことがわかる。
また、(M-2)の電圧保持率を80℃で測定したところ、ホスト液晶組成物(H)の電圧保持率に対して98%以上と高い値を示した。このことから本発明の化合物(I-2)は安定性の面からも液晶表示材料として十分使用可能であることがわかる。
実施例2で調製したホスト液晶(H)に化合物(I-3)
ネマチック相上限温度(TN-I): 111.0℃
誘電率異方性(Δε): −1.23
屈折率異方性(Δn): 0.102
本発明の化合物(I-3)を含有する液晶組成物(M-2)は、母体液晶(H)に比べ、誘電率異方性(Δε)は大きく減少して負の値となった。このことから、本発明の化合物は(I-3)は、誘電率異方性が負であり、その絶対値が極めて大きいことがわかる。
実施例2で調製したホスト液晶(H)に化合物(I-4)
ネマチック相上限温度(TN-I): 107.8℃
誘電率異方性(Δε): −0.81
屈折率異方性(Δn): 0.102
本発明の化合物(I-4)を含有する液晶組成物(M-4)は、母体液晶(H)に比べ、誘電率異方性(Δε)は大きく減少して負の値となった。このことから、本発明の化合物は(I-4)は、誘電率異方性が負であり、その絶対値が極めて大きいことがわかる。
また、(M-4)の電圧保持率を80℃で測定したところ、ホスト液晶組成物(H)の電圧保持率に対して98%以上と高い値を示した。このことから本発明の化合物(I-4)は安定性の面からも液晶表示材料として十分使用可能であることがわかる。
Claims (10)
- 一般式(I)
A1、A2、B1およびB2は、それぞれ独立的にトランス-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-ジイル基または1個以上のフッ素原子に置換されていてもよい1,4-フェニレン基を表し、
L1、L2、M1およびM2は、それぞれ独立的に単結合、-CH2CH2-、-CH=CH-、-CH≡CH-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-CF2CF2-、-CF=CF-、-OCO-、-COO-、-CH(CH3)CH2-、-CH2CH(CH3)-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-OCH(CH3)-、-CH(CH3)O-、-(CH2)4-、-(CH2)3O-、-O(CH2)3-、-COS-または-SCO-を表し、
X 1 はフッ素原子を表し、 X 2 は水素原子またはフッ素原子を表し、
p、q、rおよびsは、それぞれ独立的に0または1を表すが、p+q+r+sは1以上を表わす。)で表される1-(トリフルオロメチル)ナフタレン誘導体。 - 一般式 (I) において、 X 1 および X 2 が、フッ素原子を表す請求項 1 記載の化合物。
- 一般式(I)において、R1およびR2が、それぞれ独立的にそれぞれの1個以上の水素原子が独立的にフッ素原子に置換されていてもよい、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数2〜8のアルケニル基、炭素数1〜7のアルコキシル基または炭素数2〜7のアルケニルオキシ基を表す請求項1又は 2記載の化合物。
- 一般式(I)において、A1、A2、B1およびB2が、それぞれ独立的にトランス-1,4-シクロヘキシレン基または1個以上のフッ素原子に置換されていてもよい1,4-フェニレン基を表す請求項1又は 2記載の化合物。
- 一般式(I)において、L1、L2、M1およびM2が、それぞれ独立的に単結合、-CH2CH2-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-または-CF2CF2-を表す請求項1又は 2記載の化合物。
- 一般式(I)において、p+q+r+sが1以上かつ3以下の整数を表す請求項1又は 2記載の化合物。
- 一般式(I)において、L1、L2、M1およびM2が、それぞれ独立的に単結合または-CH2CH2-を表す請求項1又は 2記載の化合物。
- 一般式(I)において、p+q+r+sが1または2を表す請求項1又は 2記載の化合物。
- 請求項1〜8記載の一般式(I)で表される化合物を1種または2種以上含有することを特徴とする液晶組成物。
- 請求項9記載の液晶組成物を構成要素とする液晶素子。
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