JP4321908B2

JP4321908B2 - フルオロビシクロヘキシルベンゼン誘導体

Info

Publication number: JP4321908B2
Application number: JP12236599A
Authority: JP
Inventors: 俊博柴田; 正福入沢; 陽子塩浦; 崇臼井; 孝洋大塚
Original assignee: Adeka Corp
Current assignee: Adeka Corp
Priority date: 1999-04-28
Filing date: 1999-04-28
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2019-04-28
Also published as: JP2000309552A

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シクロヘキシルベンゼン誘導体に関し、詳しくは、低粘度で、高ＮＩ点を示すネマチック液晶材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及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）等がある。
【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】
従来知られている液晶化合物は、液晶相を示す温度範囲が適当でない場合が多く、特に、高温側における物性が不十分なものが多かった。高温側における物性を改善するためには、ＮＩ点の高い化合物を用いれば良いことは周知である。
【０００６】
上記ＮＩ点の大きい液晶材料としてフルオロシクロヘキサン誘導体（特開平６−５６７１８号公報）が開示されたが、ＮＩ点は比較的高いもののＣＮ点が高い傾向にあり、広範な使用環境において良好な表示が得られない問題があった。
更に、特公平４−３２８０３号公報、特開平２−１３８１６４号公報、特開平５−２２９９７９号公報、特開平８−１５１３３８号公報、特開平９−１５７２０２号公報、特開平１０−１７５８８８号公報、特開平１０−２９８１１９号公報、特開平１１−１２１９９号公報及び特開平１１−１２２７１号公報等に、シクロヘキシル誘導体が種々提案されているが、これらの公報に記載された化合物では、未だ実用上満足できる性質のものは得られていない。
【０００７】
従って、本発明の目的は、低粘度で、高ＮＩ点を示す液晶材料を提供することにある。
【０００８】
【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シクロヘキシルベンゼン誘導体が、上記目的を達成し得ることを知見した。
【０００９】
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）で表される新規なフルオロビシクロヘキシルベンゼン誘導体を提供するものである。
【００１０】
【化２】

（式中、ａ及びｃが水素原子で且つｂがメチル基であるか、又はａ及びｂがフッ素原子で且つｃが水素原子である。）
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の化合物（一般式（１））について詳述する。
【００１２】
本発明の化合物は、新規な化合物であり、上記一般式（１）で示されるフルオロビシクロヘキシルベンゼン誘導体である。
【００１４】
従って、上記一般式（１）で表される本発明の化合物の具体例としては、下記〔化４〕及び〔化５〕の各化合物が挙げられる。下記〔化３〕、〔化６〕〜〔化２０〕の各化合物は参考化合物である。
【００１５】
【化３】

【００１６】
【化４】

【００１７】
【化５】

【００１８】
【化６】

【００１９】
【化７】

【００２０】
【化８】

【００２１】
【化９】

【００２２】
【化１０】

【００２３】
【化１１】

【００２４】
【化１２】

【００２５】
【化１３】

【００２６】
【化１４】

【００２７】
【化１５】

【００２８】
【化１６】

【００２９】
【化１７】

【００３０】
【化１８】

【００３１】
【化１９】

【００３２】
【化２０】

【００３３】
本発明の化合物は、通常単独では使用されることはなく、従来既知の液晶化合物若しくは液晶類似化合物又はそれらの混合物（母液晶）に配合することによって液晶組成物として用いられる。該母液晶としては、例えば、下記〔化２１〕の一般式で表される化合物又はこれらの混合物が挙げられる。
【００３４】
【化２１】

【００３５】
従って、上記〔化２１〕の一般式で表される化合物の具体例としては、下記〔化２２〕の各化合物等が挙げられる。尚、各化合物におけるＹ、Ｙ₁、Ｙ₂及びＹ₃は、上記〔化２１〕の一般式におけるものと同じ意味である。
【００３６】
【化２２】

【００３７】
本発明の化合物を上記液晶組成物に用いる場合、本発明の化合物の含有量は特に制限は受けないが、一般には全液晶組成物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。
【００３８】
本発明の化合物〔前記一般式（１）で表される化合物〕の製造方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、シクロヘキサノン化合物にＧｒｉｇｎａｒｄ反応させることにより、シスアルコール体を得、更にフッ素化により目的物を合成することができる。
【００３９】
【実施例】
以下、実施例をもって、本発明のフルオロビシクロヘキシルベンゼン誘導体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。尚、下記実施例１〜３のうち、実施例２及び３が本発明の実施例であり、実施例１は参考例である。
【００４０】
〔実施例１〕（化合物Ｎｏ．１の合成）
【００４１】
【化２３】

【００４２】
シクロヘキサノン体１５．０ｇ（５６．１ｍｍｏｌ）はテトラヒドロフラン（以下、ＴＨＦという）５０ｍｌに溶かして攪拌する。アリルマグネシウムブロミド（１ｍｏｌ／ｌ）７５ｍｌを室温で３０分かけて滴下した。６時間後、トルエン５０ｍｌを加え、１０％塩酸３５ｍｌで洗浄する。続いて水５０ｍｌ、希重曹水５０ｍｌ、水５０ｍｌで洗浄した。有機層は無水硫酸マグネシウムで乾燥した後、脱溶媒した。シリカゲルカラムクロマトで精製して、シスアルコール体が、１０．６ｇ（収率６１％）得られた。
【００４３】
【化２４】

【００４４】
シスアルコール体３ｇ（９．６１ｍｍｏｌ）は、ジクロロメタン３０ｍｌに溶かして攪拌した。−６０℃まで冷却した後、ジエチルアミノサルファトリフルオライド（以下、ＤＡＳＴという）１．５５ｍｌは５分かけて滴下した。３時間後、−４０℃に昇温し、飽和重曹水４ｍｌ加えた後室温にもどした。反応液にヘキサン２０ｍｌ加え、飽和重曹水２０ｍｌでフッ化水素中和水洗してｐＨ７にした。有機層は無水硫酸マグネシウムで乾燥した後脱溶媒した。これをシリカゲルカラムクロマト次いでエタノールと酢酸エチルを用い晶析によって精製して三級フッ素化体が０．８８ｇ（収率２９％）が得られた。
【００４５】
得られた化合物は、赤外吸収スペクトル（ＩＲ）、¹Ｈ−ＮＭＲにより目的物であると同定した。分析結果は各々以下の通りである。
【００４６】
ＩＲ、¹Ｈ−ＮＭＲはそれそれ次のように吸収を示した。
【００４７】
〔ＩＲ〕（ｃｍ^-1）
２９２５、２８２５、１６３０、１５１０、１４４０、１０００、９３０、９１０、８５０、８００
【００４８】
〔¹Ｈ−ＮＭＲ〕
０．８−２．１ｐｐｍ（ｍ、１７Ｈ）
２．１−２．６ｐｐｍ（ｍ、７Ｈ）
４．８−５．２ｐｐｍ（ｍ、２Ｈ）
５．６−６．２ｐｐｍ（ｍ、１Ｈ）
７．０（ｓ、４Ｈ）
【００４９】
また得られた結晶の相転移温度を下記に示す。
【００５０】
【化２５】

【００５１】
〔実施例２〕（化合物Ｎｏ．２の合成）
【００５２】
【化２６】

【００５３】
マグネシウム１．１ｇ（４６．３ｍｍｏｌ）と乾燥ＴＨＦ１５ｍｌの混合液に４−ブロモ−１−ブテン５．５ｇ（４０．７ｍｍｏｌ）のＴＨＦ５ｍｌ溶液を滴下した。室温で１時間攪拌後、シクロヘキサノン体５ｇ（１８．５ｍｍｏｌ）のＴＨＦ３０ｍｌ溶液を滴下した。室温で２時間攪拌後、１０％ＨＣｌ水溶液３０ｍｌを氷冷下で滴下し、トルエン３０ｍｌで抽出し、水洗した。無水硫酸マグネシウムで乾燥した後、脱溶媒した。シリカゲルカラム処理して、シスアルコール体が、０．９９ｇ（収率１６．４％）得られた。
【００５４】
【化２７】

【００５５】
シスアルコール体０．４９ｇ（１．５ｍｍｏｌ）は、ジクロロメタン１５ｍｌに溶かして攪拌した。そこにＤＡＳＴ０．２８ｇ（１．７６ｍｍｏｌ）を−５０℃で滴下した。３時間−５０℃で攪拌した後、ピリジン０．４６ｇ（５．８１ｍｍｏｌ）を滴下し、室温まで昇温後、反応液を水洗した。無水硫酸マグネシウムで乾燥した後脱溶媒した。これをシリカゲルカラム処理し、更に酢酸エチルより再結晶して白色固体０．１１ｇ（収率２２．０％）が得られた。
【００５６】
得られた化合物は、赤外吸収スペクトル（ＩＲ）、¹Ｈ−ＮＭＲにより目的物であると同定した。分析結果は各々以下の通りである。
【００５７】
ＩＲ、¹Ｈ−ＮＭＲはそれそれ次のように吸収を示した。
【００５８】
〔ＩＲ〕（ｃｍ^-1）
２９５０、２８２５、２８５０、１６４０、１５２０、１４４０、１１５０、１０００
【００５９】
〔¹Ｈ−ＮＭＲ〕
０．８−２．６ｐｐｍ（ｍ、２０Ｈ）
４．８−５．２ｐｐｍ（ｍ、６Ｈ）
５．６−６．１ｐｐｍ（ｍ、３Ｈ）
７．１ｐｐｍ（ｓ、４Ｈ）
【００６０】
また得られた結晶の相転移温度を下記に示す。
【００６１】
【化２８】

【００６２】
〔実施例３〕（化合物Ｎｏ．３の合成）
【００６３】
【化２９】

【００６４】
よく乾燥させた反応フラスコにマグネシウム０．７３５ｇ（３０．３ｍｍｏｌ）、ジブロモエタン１滴、ＴＨＦ９ｍｌを仕込み、攪拌しているところに、ＴＨＦ３ｍｌに溶解させた４−ブロモ−１−ブテン３．７１ｇ（２７．５ｍｍｏｌ）をゆっくり滴下した。滴下終了後室温で１時間攪拌した後にＴＨＦ６ｍｌに溶解させたケトン体３．２１ｇ（１１ｍｍｏｌ）をゆっくり滴下し、そのまま室温で２時間反応を行った。氷水冷下で希塩酸を滴下させた後にトルエンで抽出し、水洗後、無水硫酸マグネシウムで脱水し、脱溶媒した。精製は酢酸エチル／ヘキサン＝１／９を展開溶液とする。シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより行った。
シスアルコール体が、０．６２ｇ（収率１６．２％）得られた。
【００６５】
【化３０】

【００６６】
よく乾燥させた反応フラスコにシスアルコール体０．６２ｇ（１．７８ｍｍｏｌ）、ジクロロメタン２４ｍｌを入れ、アルゴン雰囲気下で攪拌しながら−６０℃まで冷却し、そのまま３０分攪拌した。ＤＡＳＴ０．３４４ｇ（２．１３ｍｍｏｌ）を滴下した後、その温度で１時間攪拌し、ゆっくりと温度を上げていき、−３０℃でピリジン０．２１ｇ（２．６６ｍｍｏｌ）を滴下し、そのまま室温まで戻した。脱溶媒後残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶液：ヘキサン）で精製し、更にメタノールと酢酸エチル混合溶媒により再結晶することによって目的の化合物を０．１９ｇ（収率３０．８％）得られた。
【００６７】
得られた化合物は、赤外吸収スペクトル（ＩＲ）、¹Ｈ−ＮＭＲにより目的物であると同定した。分析結果は各々以下の通りである。
【００６８】
ＩＲ、¹Ｈ−ＮＭＲはそれそれ次のように吸収を示した。
【００６９】
〔ＩＲ〕（ｃｍ^-1）
２９２０、２８４５、１６４０、１６００、１４４０、１２７５、１２０５、１１０８、９１０
【００７０】
〔¹Ｈ−ＮＭＲ〕
０．９−２．６ｐｐｍ（ｍ、２３Ｈ）
４．９−６．１ｐｐｍ（ｍ、３Ｈ）
６．８−７．１ｐｐｍ（ｍ、３Ｈ）
【００７１】
また、得られた結晶の相転移温度を下記に示す。
【００７２】
【化３１】

【００７３】
〔試験例１〕
下記〔化３２〕に示す３種化合物からなる母液晶Ａ９０重量％に対して、実施例１〜３で得られた化合物Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３を各々１０重量％添加した液晶化合物の物性値を外挿法により評価した。それらの結果を下記〔表１〕に示す。
【００７４】
【化３２】

【００７５】
【表１】

【００７６】
実施例１〜実施例３及び表１の結果より、本発明の化合物は高ＮＩ点及び低粘度である優れた化合物であることが確認出来た。
【００７７】
〔比較例１〕
実施例３において、化合物Ｎｏ．３の化合物に代えて、シクロヘキサン環に付いているアルケニル基である４−ブテニルがｎ−ブチルである下記〔化３３〕に示す比較化合物の相転移温度は〔化３４〕の通りであった。
【００７８】
【化３３】

【００７９】
【化３４】

【００８０】
尚、この化合物の物性は外挿値で、Δｎが０．１１２、Δεが８．２であった。
【００８１】
以上の結果より、本発明の化合物である化合物Ｎｏ．３と類似化合物である比較化合物とを比較すると、本発明の化合物の方が高ＮＩ点でありながらＣＮ点も低く、液晶相を示す温度範囲が比較化合物に比べて広く、優れた液晶材料であることが確認出来た。更にΔｎ及びΔεに関しては、Δｎは化合物Ｎｏ．３の方が小さく、Δεは化合物Ｎｏ．３の方が大きいことが確認でき、液晶材料の物性が異なることが確認出来た。
【００８２】
【発明の効果】
本発明の化合物は、新規なフルオロビシクロヘキシルベンゼン誘導体であり、低粘度で、高ＮＩ点を示す新規な液晶材料である。

Claims

下記〔化１〕の一般式（１）で表されるフルオロビシクロヘキシルベンゼン誘導体。

（式中、ａ及びｃが水素原子で且つｂがメチル基であるか、又はａ及びｂがフッ素原子で且つｃが水素原子である。）