JP4535531B2 - テトラリン化合物、液晶材料および液晶組成物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、新規なテトラリン化合物、およびこの化合物からなる液晶材料に関する。
【０００２】
【発明の技術的背景】
現在、液晶化合物を用いた表示素子は、その低電圧駆動性・低消費電力性および小型・薄型化の観点から時計・電卓はもとより、ワープロ・パソコンなどのＯＡ機器、カーナビゲーションシステムなど幅広い分野で利用されている。
一般に広く用いられている液晶表示素子はネマチック相を利用したものである。ネマチック液晶は、通常はＴＮ(Twisted Nematic)モードによって駆動されている。しかしながら、ＴＮモードの液晶表示素子では、走査線数の増加とともに駆動マージンが狭くなり、十分なコントラストが得られなくなるという欠点が存在する。そのために、大容量の表示素子を作製することが困難である。このＴＮモードの液晶表示素子を改良するためにＳＴＮ(Super Twisted Nematic)モードが開発されているが、なお走査線数の増加とともにコントラスト・応答時間が低下するという問題点が存在する。
【０００３】
応答速度の低いネマチック液晶に代わって注目されてきたのに、強誘電性液晶や反強誘電性液晶のようなスメクチック液晶がある。この液晶を用いた表示素子では、液晶分子のもつ自発分極と電界強度との直接相互作用が、液晶分子の配向方向を変えるための実効エネルギーとなるため応答時間が短く、スイッチング駆動に必要な時間はμ秒オーダーの高速応答を得ることができる。
【０００４】
強誘電性液晶を数μｍ程度の厚みのセルに封入した液晶素子（表面安定化強誘電性液晶素子）では、たとえば、N.A.Clarkらの論文（ N.A.Clark and S.T.Lagerwall, Appl.Phys.Lett.,36,899(1980)）に記載されているように、電場に対して２つの安定状態をとることができる。この安定状態間の電場に対するスイッチング時間は、数μ秒のオーダーで非常に短い。反強誘電性液晶の場合には３つの安定状態をとり、これら状態間のスイッチングも高速である。
【０００５】
応答速度が遅い従来のネマチック液晶では、アクティブマトリックス駆動（ＴＦＴ方式など）やマルチライン駆動（ＳＴＮ方式）のような駆動方式を用いなければならなかった。これに対して、応答速度が高速な強誘電性液晶や反強誘電性液晶では、単純マトリックスでの駆動が使えるという利点がある。
【０００６】
また、ディスプレイ視野角についても、ネマチック液晶では、光学補償フィルム、特殊なデバイス構造を必要とするが、スメクチック液晶ではこれらを必要としないという利点もある。
【０００７】
このようなスメクチック液晶を表示素子に用いるためには、動作温度範囲が常温付近であり、応答時間が短く、表示コントラストが安定しているなどの材料特性が要求される。これらの特性を単一液晶で全て満足させることは現在のところ困難であり、通常は数種類の液晶をブレンドして調製されている。特に、応答時間に関しては、10数μ秒のスイッチング速度が要求されている。
【０００８】
応答時間を短縮するためには、強誘電性液晶材料では、自発分極を大きくしたり、粘度を小さくしたりする必要がある。反強誘電性液晶材料では、しきい値電圧の大きさが応答時間に関係することが知られており、このしきい値電圧を小さくする必要がある。
しかしながら、従来の強誘電性液晶材料では、自発分極を大きくすると液晶化合物同士の静電的相互作用が大きくなり、その結果として粘度が大きくなるという傾向があった。
【０００９】
また、従来の反強誘電性液晶材料を使用した液晶素子では、ほとんどの場合セルギャップが２μｍ程度であって、これらの素子を電気光学的に変化させるために必要なしきい値電圧の絶対値が20〜30Ｖ/２μｍであるようなセルが用いられていた。通常のＣＭＯＳが15Ｖ以下で使用可能なことを考慮すると、このようなしきい値電圧の絶対値の大きなセルを用いた液晶素子では、セルをＣＭＯＳで駆動させることは困難である。
【００１０】
また、前記しきい値電圧は、低ければ低いほど、駆動電圧との差、すなわち実効電圧が大きくなり、したがって表示素子の電気光学的応答を高速化できるので好ましい。このような点から、しきい値電圧の絶対値ができるだけ低い値、例えば15Ｖ/２μｍ以下であって、大きな実効電圧でセルが駆動できるような反強誘電性液晶素子の提供が望まれている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記したような従来技術に伴う問題点を解決するためになされたものであり、優れた液晶材料となりうる新規な化合物、およびこの化合物からなる液晶材料ならびに液晶組成物を提供することを目的としている。さらに詳しくは、本発明は、作動温度範囲が広く、スイッチング速度が大きく、消費電力が極めて少なく、しかも安定したコントラストが得られる液晶素子を形成し得る新規なテトラリン化合物および液晶材料、ならびに液晶組成物を提供することを目的としている。
【００１２】
特に、本発明の新規なテトラリン化合物を用いれば、強誘電性液晶／反強誘電性液晶などのスメクチック液晶組成物の応答時間が制御可能となる。
本発明の新規なテトラリン化合物を強誘電性液晶に添加した場合には、粘度を大きくすることなく、自発分極を大きくして応答時間が高速な液晶素子を形成し得る液晶組成物を提供することができる。
本発明の新規なテトラリン化合物を反強誘電性液晶に添加した場合には、液晶素子を電気光学的に変化させるために必要なしきい値電圧の絶対値ができるだけ低い値、例えば15Ｖ/２μｍ以下であって、大きな実効電圧で駆動できるようなセルを備えた液晶素子を形成し得る液晶組成物を提供することができる。
【００１３】
【課題を解決する手段】
本発明は、新規なテトラリン化合物、即ちテトラリン骨格を有するカルボン酸エステル化合物を提供する。
本発明のテトラリン化合物は、次式［I］で表すことができる。
【化７】
ただし、上記式［I］において、Ｒ1は、炭素数３〜２０のアルキル基またはポリフルオロアルキル基を表し（ただし、これらの基中に存在する１個、または隣接していない２個以上の-CH2-基、または-CF2-基は、-O-基で置き換えられていてもよい）、
Ｘ1は、-COO-基、-O-基または単結合を表し、
Ａは、それぞれ独立に、
【化８】
よりなる群から選ばれる基を表し、
Ｚ1およびＺ2はそれぞれ独立に水素原子またはフッ素原子を表わし、
Ｙは、-COO-基、-CH2O-基、-OCH2-基および-CH2CH2-基よりなる群から選ばれる基を表し、
Ｒ1*は次式［II］で表わされる光学活性基であることを表わす（ただし、ｍは２〜５の整数であり、ｎは１〜３の整数である）。
−C*H−（CF3）−(CH2)m−Ｏ−CnH2n+1 …［II］
【００１４】
また、本発明によれば、前記式[I]で表されるテトラリン化合物からなる液晶材料が提供される。
さらに、本発明によれば、前記式[I]で表されるテトラリン化合物と他の液晶化合物および／または添加剤よりなる液晶組成物が提供される。
さらに、本発明によれば、前記式[I]で表されるテトラリン化合物と他の液晶化合物および／または添加剤よりなる強誘電性液晶組成物が提供される。
【００１５】
またさらに、本発明によれば、前記式[I]で表されるテトラリン化合物と下記式[III]で表される化合物を含む反強誘電性組成物も提供される。
【化９】
［上記式［III］において、Ｒ2は、炭素数３〜２０のアルキル基またはポリフルオロアルキル基を表し（ただし、これらの基中に存在する１個、または隣接していない２個以上の-CH2-基、または-CF2-基は、-O-基で置き換えられていてもよい）、
Ａ2は、
【化１０】
よりなる群から選ばれる基を表し、
Ｚ3，Ｚ4およびＺ5は、それぞれ独立に水素原子またはフッ素原子を表し、
Ｘ2は、-ＣＯＯ-基、-Ｏ-基または単結合を表し、
Ｘ3は、-ＣＯＯ-基または-ＣＨ2Ｏ-基合を表し、
Ｒ2*は、次式「IV」で表される光学活性基であることを表わす。ただし、ＶがＣＦ3である場合には、ｐ＝１かつｒ≠０、またはｐ＝０かつｒ＝０であり、ＶがＣＨ3である場合にはｐ＝０かつｒ＝０である）
−C*HV−(CH2)r−（Ｏ）p−CqH2q+1 …［IV］］
本発明では、上記[ＩＶ]で表わされる基において、ｒは０〜８が好ましく、ｑは０〜１０が好ましい。
【００１６】
【発明の具体的説明】
以下、本発明に係るテトラリン化合物、およびこの化合物からなる液晶材料、並びに液晶組成物について具体的に説明する。
まず、本発明のテトラリン化合物について説明する。
本発明に係るテトラリン化合物は、次式［I］で表されるカルボン酸エステル化合物である。
【００１７】
【化１１】
上記式［I］において、Ｒ1は、炭素数３〜２０のアルキル基またはフッ素化アルキル基（ただし、これらの基中に存在する１個、または隣接していない２個以上の-CH2-基、または-CF2 -基は、-O-基で置き換えられていてもよい）を表す。
【００１８】
ここで、Ｒ1が炭素数３〜２０のアルキル基である場合には、このアルキル基は、直鎖状、分枝状および脂環状のいずれの形態であってもよいが、Ｒ1が直鎖状のアルキル基であるテトラリン化合物の分子は、まっ直ぐに伸びた剛直構造をとるため、優れた液晶性を示す。このような直鎖状のアルキル基の具体的な例としては、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基およびオクタデシル基などを挙げることができる。
【００１９】
また、Ｒ1が炭素数３〜２０のポリフルオロアルキル基の例としては、上記のようなアルキル基の水素原子の一部、もしくはすべてが、Ｆ原子で置換された基を挙げることができる。
また、それらの基中に存在する１個、または隣接していない２個以上の-CH2-あるいは-CF2-基が、-O-基で置き換えられているアルキル基として、１０−メトキシデシルオキシ基、１０−エトキシデシルオキシ基および１１−メトキシウンデシルオキシ基などを挙げることができる。
【００２０】
上記式［I］においてＸ1は、-COO-基、および-O-基よりなる群から選ばれる基、または単結合を表す。こられの内、本発明のテトラリン化合物を液晶材料として使用する場合には、液晶性と特性を考慮すると、Ｘ1は-O-基あるいは単結合であることが好ましい。
【００２１】
上記式［I］においてＹは、-COO-基、-CH2O-基、-OCH2-基および-CH2CH2-基よりなる群から選ばれる基を表す。これらの内、本発明のエステルを液晶化合物として使用する場合、Ｙは、-COO-基および-CH2O-基であることが好ましい。
【００２２】
上記式［I］においてＲ1*は、次式［II］で表わされる光学活性基である。
−C*H（CF3）−(CH2)m−Ｏ−CnH2n+1 ・・・［II］
ただし、式［II］において、ｍは２〜５の整数であり、ｎは１〜３の整数である。
これらの基のうちでも、Ｒ1*は、
-C*H(CF3)-(CH2)5OC2H5、-C*H(CF3)-(CH2)4OCH3、-C*H(CF3)-(CH2)3OC2H5、
-C*H(CF3)-(CH2)2OCH3、-C*H(CF3)-(CH2)2OC2H5
よりなる群から選ばれる基であることが好ましい。
これらの基のうち、本発明のテトラリン化合物を液晶材料として使用する場合に、その特性を考慮すると、以下に示す基が好ましい。
-C*H(CF3)-(CH2)5OC2H5、-C*H(CF3)-(CH2)3OC2H5、-C*H(CF3)-(CH2)2OCH3
【００２３】
上記式[I]において、Ａは
【化１２】
よりなる群から選ばれる基を表す。
【化１３】
においては、Ｚ1およびＺ2は、それぞれ独立に水素原子またはフッ素原子をあらわす。例として、
【化１４】
を挙げることができる。中でも、好ましいものとして、
【化１５】
を挙げることができる。
【００２４】
上記式［I］で表されるテトラリン骨格を有するカルボン酸エステル化合物としては、具体的には次表１に記載した化合物を挙げることができる。
なお、以下に記載する表において、Ｒ1、Ｒ1*、Ｘ1、ＹおよびＡは、上記式［I］式中の基であり、テトラリンとの結合状態は特に限定されない。
【００２５】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
【表６】
【表７】
【表８】
【表９】
【表１０】
【００２６】
上記式[I]で表わされるテトラリン化合物は、たとえば下記に示す合成経路に従って製造されうる。なお、下記合成経路で式中、Ｒ*は上記式[I]で示されたＲ1*を意味し、Ｒ0、Ｒ1、Ｒ2はそれぞれ独立して炭素数１〜２０のアルキル基または１〜２０のアルコキシ基である。
【００２７】
【化１６】
【００２８】
上記合成経路に示された本発明で液晶材料として用いられるテトラリン化合物の製造方法をさらに詳しく説明すると下記の通りである。
ａ）まず、例えばトリフルオロメチル基を含むケトン（Ｒ1−ＣＯ−Ｒ0）を還元剤で還元して含フッ素アルコール（ＨＯ−ＣＨＲ1Ｒ0）を得る。ここで用いられる還元剤としては、カルボニル基をヒドロキシ基に変換できるものであれば特に限定されることはなく、水素化ホウ素ナトリウム、水素化アルミニウムリチウム等が挙げられる。また、反応を実施するための溶媒としては、還元剤として水素化アルミニウムリチウムを用いる場合にはジエチルエーテル、テロラヒドロフラン等を溶媒として用いるのが好ましい。この反応温度は、トリフルオロメチル基を含むケトンおよび還元剤の種類などに応じて適宜調整され、特に制限されるものではないが、室温または室温付近であることが好ましい。
【００２９】
次いで、上記のようにして得られた含フッ素アルコール（ＨＯ−ＣＨＲ1Ｒ0）を常法によりエステル化し、エステル化合物（Ｒ2−ＣＯＯ−ＣＨＲ1Ｒ0）を得る。エステル化剤としては、カルボン酸塩化物（例えば、塩化アセチル、塩化プロピオニル、塩化ブチリル等）が好ましい。
しかる後に、このようにして得られたエステル化合物（Ｒ2−ＣＯＯ−ＣＨＲ1Ｒ0）はＲ−体とＳ−体とが等量混合したラセミ体であるが、このエステル化合物を加水分解酵素（例えば、リパーゼＰ、リパーゼＭＹ、リパーゼＯＦ、セルラーゼ等）を用いて不斉加水分解を行い、光学活性アルコール（Ｒ−またはＳ−アルコール；ＨＯ−Ｒ*：Ｒ*＝ＣＨＲ1Ｒ0）を得る。この際、加水分解酵素は、原料のラセミエステル化合物１ｍｍｏｌあたり、５００〜２０、０００単位、好ましくは１、０００〜５、０００単位の量で用いられる。上記加水分解反応は、通常、水中、またはメタノール、エタノール等のような水と相溶性のよい溶媒と水との混合溶媒中で行われる。原料として用いられるラセミエステル化合物の量は、溶媒中に１〜４０ｗｔ％、好ましくは３〜３０ｗｔ％存在するように調整される。また、上記不斉加水分解反応が行われる液中のｐＨは６〜８の範囲に調整されていることが好ましく、この反応温度は１０〜４０℃に保持されていることが好ましい。
【００３０】
ｂ）４’-ヒドロキシ−４−ビフェニルカルボン酸およびベンジルハライドを、水酸化カリウムのような塩基存在下縮合させることによって、４’-ベンジルオキシ−４−ビフェニルカルボン酸を得る。
次いで、N,N'-ジシクロヘキシルカルボジイミドのような脱水縮合剤を用いて、上記工程で得られた光学活性アルコール、および４’-ベンジルオキシ−４−ビフェニルカルボン酸を反応させることにより４’-ベンジルオキシ−４−ビフェニルカルボン酸エステルを得る。
得られた４’-ベンジルオキシ−４−ビフェニルカルボン酸エステルを、テトラヒドロフラン等の溶媒に投入し、パラジウム／炭素等の還元触媒の存在下に水素ガスを用いて還元することにより、４’-ヒドロキシ−４−ビフェニルカルボン酸エステルを得る。
【００３１】
ｃ）１，２，３，４−テトラヒドロ-６−アルコキシ−２−ナフタレンカルボン酸は、例えば６−アルコキシ−２−ナフタレンカルボン酸と1,2-ジエトキシエタンとの混合物を金属ナトリウムの存在下にイソアミルアルコールを滴下しながら還流することにより得られる。
この１，２，３，４−テトラヒドロ-６−アルコキシ−２−ナフタレンカルボン酸を、N,N'-ジシクロヘキシルカルボジイミドのような脱水縮合剤を用いて、上記工程で得られた４’-ヒドロキシ−４−ビフェニルカルボン酸エステルと反応させることにより本発明のテトラリン化合物である４’−（１，２，３，４−テトラヒドロ-６−アルコキシ−２−ナフタレンカルボニルオキシ）―４−ビフェニルカルボン酸エステルを得ることができる。
【００３２】
ｄ）また上記４’−（１，２，３，４−テトラヒドロ-６−アルコキシ−２−ナフタレンカルボニルオキシ）―４−ビフェニルカルボン酸エステルは以下のルートでも合成できる。
すなわち、１，２，３，４−テトラヒドロ-６−アルコキシ−２−ナフタレンカルボン酸と４’-ヒドロキシ−４−ビフェニルカルボン酸ベンジルエステルを脱水反応して４’−（１，２，３，４−テトラヒドロ-６−アルコキシ−２−ナフタレンカルボニルオキシ）―４−ビフェニルカルボン酸ベンジルエステルを得る。次に水素還元により脱ベンジル化を行い４’−（１，２，３，４−テトラヒドロ-６−アルコキシ−２−ナフタレンカルボニルオキシ）―４−ビフェニルカルボン酸を得る。このものと光学活性アルコールとを反応させることによって上記テトラリン化合物である４’−（１，２，３，４−テトラヒドロ-６−アルコキシ−２−ナフタレンカルボニルオキシ）―４−ビフェニルカルボン酸エステルを得ることができる。
【００３３】
なお、上記方法は本発明で液晶材料として用いられるテトラリン化合物の製造方法の一例であって、本発明で液晶材料として用いられるテトラリン化合物は、この製造方法でのみ得られるテトラリン化合物に限定されるものではない。
【００３４】
本発明に係る液晶材料は、上述したような式［I］で表されるテトラリン化合物からなる液晶材料である。
上記のようにして得られた式［I］で表されるテトラリン化合物からなる液晶材料は、強誘電性液晶化合物または反強誘電性液晶化合物として使用することができる。
【００３５】
液晶組成物
本発明に係る液晶組成物は、上記式［I］で表されるテトラリン化合物を含んでいる。上記式［I］で表されるテトラリン化合物は１種または２種以上使用してもよい。
上記式［I］で表されるテトラリン化合物の中には、スメクチック相を示す下限温度が室温を越える化合物、あるいはスメクチック相を示さない化合物もあるが、このような化合物であっても上記式［I］で表されるテトラリン化合物を主剤として、あるいは助剤として他の液晶材料（主剤と種類の異なる上記式［I］で表されるテトラリン化合物であっても差し支えない）と混合することにより、低い下限温度、例えば室温を含む広い温度範囲でスメクチック相を示し、かつ上述したような優れた特性を有する液晶素子を提供することもできる。特に上述した式［I］で表されるテトラリン化合物がスメクチック相を示さない場合には、上記式［I］で表されるテトラリン化合物を助剤としてスメクチック相を示す他の液晶材料と混合することが好ましい。スメクチック相を示す他の液晶材料としては、強誘電性液晶材料や反強誘電性液晶材料などが挙げられる。
【００３６】
本発明の上記［I］で表される化合物と共に使用できる強誘電性液晶材料としては特に限定されるものではないが、好ましい例としては、以下の化合物が挙げられる。
【化１７】
のような芳香族環を２個含むエステル系化合物。
【化１８】
のようなピリミジンフェニル系化合物が挙げられる。
【００３７】
上記[I]で表される化合物と共に使用できる反強誘電性液晶材料のうち、特に好ましい例としては、下記の式[III]で表わされる化合物が含有されていることが好ましい。
【化１９】
［上記式［III］において、Ｒ2は、炭素数３〜２０のアルキル基またはポリフルオロアルキル基を表し（ただし、これらの基中に存在する１個、または隣接していない２個以上の-CH2-基、または-CF2-基は、-O-基で置き換えられていてもよい）、
Ａ2は、
【化２０】
よりなる群から選ばれる基を表し、
Ｚ3，Ｚ4およびＺ5は、それぞれ独立に水素原子またはフッ素原子を表し、
Ｘ2は、-ＣＯＯ-基、-Ｏ-基または単結合を表し、
Ｘ3は、-ＣＯＯ-基または-ＣＨ2Ｏ-基合を表し、
Ｒ2*は、次式[IV]で表される光学活性基であることを表わす。ただし、ＶがＣＦ3である場合には、ｐ＝１かつｒ≠０、またはｐ＝０かつｒ＝０であり、ＶがＣＨ3である場合にはｐ＝０かつｒ＝０である）
−C*HV−(CH2)r−（Ｏ）p−CqH2q+1 …［IV］］
【００３８】
本発明の液晶組成物は、上記式［I］で表されるテトラリン化合物、必要により式[III]で表わされる化合物、ならびに、所望の他の液晶材料および添加材を混合することにより製造することができる。
本発明の液晶組成物中における上記［I］で表されるテトラリン化合物の配合割合は、得られる液晶組成物の特性を考慮して任意に設定することができる。本発明の組成物は、上記式[I]で表わされるテトラリン化合物を、液晶組成物を形成する液晶成分の総量中に、通常は５〜９９モル％、好ましくは１０〜７５モル％の範囲内の量で含有している。
【００３９】
本発明の液晶組成物中には、本発明の液晶材料に加えて、さらに、例えば電導性賦与剤および寿命向上剤等、通常の液晶組成物に配合される添加剤が配合されていてもよい。
本発明で使用される液晶組成物は、上記のようなテトラリン化合物ならびに所望により他の液晶材料および添加剤を混合することにより製造することができる。
【００４０】
上述した液晶材料を含有する液晶組成物は、電圧を印加することにより、光スイッチング現象を起こすので、この現象を利用して応答性の良い表示装置を作成することができる。本発明において、このような現象を利用した素子あるいは素子の駆動方法に関しては、例えば特開昭56-107216号および同59-118744号公報を参照することができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によりテトラリン化合物を用いた新規な液晶材料が提供される。
このテトラリン化合物は、光学的に活性であり、広範な温度範囲においてスメクチック相を示し、また強誘電性液晶化合物あるいは反強誘電性液晶化合物として使用することもできる。
このような本発明の液晶材料に、同種および／または他種の液晶物質を配合することにより、本発明の液晶材料の反強誘電性あるいは強誘電性を損なうことなく、応答速度の制御を図ることができる。
従って、このような液晶材料を用いることにより、広い温度範囲において高速応答性を有する液晶素子等を得ることができる。
【００４２】
さらに、このような素子を用いて製造した液晶ディスプレイにおいては、操作時間を大幅に短縮することができる。このようなディスプレイでは、消費電力の低減を図ることができる。また、分子の傾き角、すなわちチルト角を非常に大きくでき、液晶分子の並び、すなわち配向性を非常に高くできるため、高いコントラストが得られる。更に、安定したコントラストが得られる。
【００４３】
【実施例】
次に本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なおＲ、Ｓは光学活性体のＲ体、Ｓ体を表わす。また、実施例中の相転移温度の測定、および相の同定は、ＤＳＣならびに液晶素子を作製し、その電場応答を偏光顕微鏡で観察する方法により実施した。
【００４４】
本発明において、液晶セル中の液晶組成物のしきい値電圧は次のようにして測定した。
しきい値電圧：
液晶素子中の液晶セルに三角波電圧（周波数０．０１Ｈｚ、ピーク電圧３０Ｖ／２μｍ）を印加し、液晶素子の透過光量Ｔｒをモニターした。液晶セルに印加する電圧Ｖをゼロから正方向に増加させていくと反強誘電性状態から強誘電性状態へと相転移し、液晶素子の透過光量が増加するようになり、例えば図８に示すＶ−Ｔｒ曲線を示す。例えば図８の場合には、このＶ−Ｔｒ曲線の曲線の接線Ｉｒと反強誘電状態領域のＶ−Ｔｒ曲線との接戦Ｉafとの交点Ｐを求め、この交点Ｐの電圧値Ｖｐをしきい値電圧として評価した。
【００４５】
応答時間：
本発明において、液晶セル中の液晶組成物の応答時間は次のようにして測定した。液晶素子中の液晶セルにパルス電圧（パルス幅５ｍ秒、パルス間隔５００ｍ秒）を印加し、液晶素子の透過光量をモニターした。この透過光量の変化から次式に従って応答時間を評価した。
応答時間＝Ｔｒ90−Ｔｒ0
【００４６】
【実施例１】
4 ’−（６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ− 2 −ナフタレンカルボニルオキシ）−４−ビフェニルカルボン酸 (R) −１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル［上記例示化合物（４）］の合成
【化２１】
【００４７】
第１段階
６−デシルオキシ−２−ナフタレンカルボン酸３．８６ｇ（１１．８ｍｍｏｌ）および1、2-ジエトキシエタン１３０ｍｌの混合物に、窒素雰囲気下、１２０℃で攪拌下に金属ナトリウム３．０ｇ（１３０ｍｍｏｌ）を加え、さらに還流温度にまで加熱した。
この混合物にイソアミルアルコール１０ｇ（１１４ｍｍｏｌ）を１時間かけて滴下し、さらに １１時間還流下に反応させた。室温に冷却後、残存する金属ナトリウムにエタノールを加えてナトリウムアルコラートに変換後、反応混合物を２０％塩酸を用いて酸性にした。
この反応混合物に水１００ｍｌを加えた後、有機相を分離し、さらに有機相を水洗した。有機相を減圧下に濃縮して固体４．２５ｇを得た。この固体をトルエンを用いて再結晶することにより、６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ-2-ナフタレンカルボン酸２．９５ｇを得た（収率７５％）。
【００４８】
第２段階
第１段階で得られた６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ-2-ナフタレンカルボン酸３．３２ｇ（１０ｍｍｏｌ）、４’-ヒドロキシ−４−ビフェニルカルボン酸２．１４ｇ（１０ｍｍｏｌ）、および４−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノピリジン（以下ＤＭＡＰと略する）０．１２ｇ（１ｍｍｏｌ）を塩化メチレン５０ｍｌに加える。この中にN,N'-ジシクロヘキシルカルボジイミド（以下ＤＣＣと略する）２．２７ｇ（１１ｍｍｏｌ）の塩化メチレン溶液１５ｍｌを徐々に滴下した。滴下後さらに塩化メチレン２０ｍｌを追加し、６時間室温で攪拌した。反応混合物を濾過し、得られた固体をテトラヒドロフラン（以下ＴＨＦと略する）に溶解した。可溶部を分離し、溶媒を留去後、ＴＨＦ／塩化メチレン混合溶媒で再結晶することにより、１．９２ｇの４’−（１，２，３，４−テトラヒドロ−６−デシルオキシ−２−ナフタレンカルボニルオキシ）−４−ビフェニルカルボン酸を得た。収率３６％。
【００４９】
第３段階
４’−（１，２，３，４−テトラヒドロ−６−デシルオキシ−２−ナフタレンカルボニルオキシ）−４−ビフェニルカルボン酸０．３５ｇ（０．６６ｍｍｏｌ）、(R)−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルアルコール０．１１ｇ（０．７１ｍｍｏｌ）、ＤＭＡＰ０．０１８ｇ（０．１５ｍｍｏｌ）および塩化メチレン２０ｍｌの混合物に、ＤＣＣ０．１９ｇ（０．９２ｍｍｏｌ）を含む塩化メチレン溶液１０ｍｌを攪拌しながら室温で２時間かけて滴下した。さらに室温下で４８時間反応させた。
反応混合物を濾過し、得られた濾液を濃縮した。濃縮物をカラムクロマトグラフィ−を用いて精製することにより、無色の半固体０．２３ｇを得た。
この半固体のＦＤ−マススペクトルの値はＭ／ｅ＝６６８であった。
図１にこの化合物の１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのチャ−トを示す。
【００５０】
これらの分析の結果より、この化合物は目的とする４’−（６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−2−ナフタレンカルボニルオキシ）−４−ビフェニルカルボン酸 (R)−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル［上記例示化合物（４）］であると同定した。
収率は５２％であった。
【００５１】
この液晶化合物の相転移温度を以下の表１１に示す。
本実施例の表中において、Cryは結晶相を示し、SmCA*は反強誘電相を表し、SmC*は強誘電相を表し、SmAはスメティックＡ相を表し、Isoは等方性液体を表す。
「・」は、化合物がその相をとることを示し、数字は相間の相転移温度を示す。また、「−」は化合物がその相をとらないことを示す。
【００５２】
【表１１】
【００５３】
【実施例２】
４’−（６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ− 2 −ナフタレンカルボニルオキシ）−３−フルオロ−４−ビフェニルカルボン酸 (R) −１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル［上記例示化合物（３４）］の合成
【００５４】
【化２２】
【００５５】
第１段階
４−メトキシベンゼンボロン酸１．５２ｇ（１０ｍｍｏｌ）、４−ブロモ−２−フルオロベンゾ二トリル２．００ｇ（１０ｍｍｏｌ）、ジメトキシエタン５０ｍｌ、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム０．２３ｇ（０．２ｍｍｏｌ）、炭酸カリウム４．１４ｇ（３０ｍｍｏｌ）の混合液を５時間還流させた。冷却後７０ｍｌの水を加え、生じた白沈を濾過し、水とヘキサンで洗浄した。次に、アセトンに溶解し、不溶分を濾過により取り除いた。アセトン／ヘキサン混合溶媒で再結晶を行い、白色結晶として４’−メトキシ−３−フルオロ−４−シアノビフェニル２．０７ｇ（９．１２ｍｍｏｌ）を得た。収率は９１％であった。
【００５６】
第２段階
第１段階で得られた４’−メトキシ−３−フルオロ−４−シアノビフェニル３．８５ｇ（１６．９ｍｍｏｌ）および４７％臭化水素水１９．５ｍｌ（１６９ｍｍｏｌ）を酢酸８０ｍｌに加え、１０時間加熱還流した。冷却後、反応液を大量の水に加えて、固体を析出させた。固体をアセトンに溶解させて、不溶分を除去した後、アセトン溶液にヘキサンを加え、白色結晶として４’−ヒドロキシ−３−フルオロ−４−ビフェニルカルボン酸２．４０ｇ（１０．３ｍｍｏｌ）を得た。収率は６１％であった。
【００５７】
第３段階
第２段階で得られた４’−ヒドロキシ−３−フルオロ−４−ビフェニルカルボン酸２．３９ｇ（１０．３ｍｍｏｌ）、ベンジルアルコール３．８９ｇ（３６．１ｍｍｏｌ）、および酸化ジブチルスズ０．０３８ｇ（０．１５５ｍｍｏｌ）を６時間加熱還流した。冷却後反応液をアセトンに溶解させ不溶分を除去し、濃縮した。カラム精製と再結晶を行い、淡黄白色の針状結晶として４’−デシルオキシ−３−フルオロ−４−ビフェニルカルボン酸２．５０ｇ（７．７６ｍｍｏｌ）を得た。収率は７５％であった。
【００５８】
第４段階
第３段階で得られた４’−デシルオキシ−３−フルオロ−４−ビフェニルカルボン酸２．４２ｇ（７．５ｍｍｏｌ）、実施例１の第１段階で得られた６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンカルボン酸２．４９ｇ（７．５ｍｍｏｌ）、ＤＭＡＰ０．０９２ｇ（０．７５ｍｍｏｌ）および塩化メチレン３０ｍｌの混合物に、ＤＣＣ１．７０ｇ（８．２５ｍｍｏｌ）を含む塩化メチレン溶液１５ｍｌを室温で、撹拌下に４時間かけた滴下した。さらに室温下で２０時間反応させた。反応混合物を濾過し、得られた濾液を濃縮した。濃縮物をカラムクロマトグラフィ−を用いて分離することにより、白色固体として４’−（６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−2−ナフタレンカルボニルオキシ）−３−フルオロ−４−ビフェニルカルボン酸ベンジルエステル４．１９ｇ（６．５９ｍｍｏｌ）を得た。収率は８８％であった。
【００５９】
第５段階
第４段階で得られた４’−（６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−2−ナフタレンカルボニルオキシ）−３−フルオロ−４−ビフェニルカルボン酸ベンジルエステル４．１９ｇ（６．５９ｍｍｏｌ）および５％パラジウム／炭素０．８３８ｇを含むＴＨＦ溶液５０ｍｌに、水素を吹き込みながら３日間攪拌した。反応混合物を濾過し、得られた濾液を濃縮した。４’−（６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−2−ナフタレンカルボニルオキシ）−３−フルオロ−４−ビフェニルカルボン酸を白色固体として３．４８ｇ（６．３７ｍｍｏｌ）得た。収率は９７％であった。
【００６０】
第６段階
第５段階で得られた４’−（６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−2−ナフタレンカルボニルオキシ）−３−フルオロ−４−ビフェニルカルボン酸０．６６ｇ（１．２ｍｍｏｌ）、(R)−１−トリフルオロメチル-３-メトキシプロパノール０．１９ｇ（１．２ｍｍｏｌ）、およびＤＭＡＰ０．０２ｇ（０．１６ｍｍｏｌ）を含む化メチレン５ｍｌの混合物に、ＤＣＣ０．２９ｇ（１．４ｍｍｏｌ）を含む塩化メチレン溶液５ｍｌを室温で、撹拌下に２時間かけた滴下した。さらに室温下で４８時間反応させた。反応混合物を濾過し、得られた濾液を濃縮した。濃縮物をカラムクロマトグラフィ−を用いて精製することにより、無色の半固体０．６０ｇを得た。
この半固体のＦＤ−マススペクトルの値はＭ／ｅ＝６８６であった。
図２にこの化合物の１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのチャ−トを示す。
【００６１】
これらの分析の結果より、この化合物は目的とする４’−（６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−2−ナフタレンカルボニルオキシ）−３−フルオロ−４−ビフェニルカルボン酸 (R)−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル［上記例示化合物（３４）］であると同定した。収率は７３％であった。
【００６２】
この液晶化合物の相転移温度を表１２に示す。
【表１２】
【００６３】
【実施例３】
４’−（６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ− 2 −ナフタレンカルボニルオキシ）−３−フルオロ−４−ビフェニルカルボン酸 (R) −１−トリフルオロメチル−４−エトキシブチルエステル［上記例示化合物（３３）］の合成
【００６４】
【化２３】
【００６５】
第１段階
実施例２における第５段階で得られた４’−（６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−2−ナフタレンカルボニルオキシ）−３−フルオロ−４−ビフェニルカルボン酸０．６６ｇ（１．２ｍｍｏｌ）、(R)−１−トリフルオロメチル-４-エトキシブタノール０．２２ｇ（１．２ｍｍｏｌ）、およびＤＭＡＰ０．０２ｇ（０．０１６ｍｍｏｌ）を含む塩化メチレン５ｍｌの混合物に、ＤＣＣ０．２９ｇ（１．４ｍｍｏｌ）を含む塩化メチレン溶液５ｍｌを室温で、撹拌下に２時間かけて滴下した。さらに室温下で４８時間攪拌した。
反応混合物を濾過し、得られた濾液を濃縮した。濃縮物をカラムクロマトグラフィ−を用いて精製することにより、白色半固体０．５４ｇを得た。
この半固体のＦＤ−マススペクトルの値はＭ／ｅ＝７１４であった。
図３にこの化合物の１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのチャ−トを示す。
【００６６】
これらの分析の結果より、この化合物は目的とする４’−（６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−2−ナフタレンカルボニルオキシ）−３−フルオロ−４−ビフェニルカルボン酸 (R)−１−トリフルオロメチル−４−エトキシブチルエステル［上記例示化合物（３３）］であると同定した。収率は６３％であった。
【００６７】
この液晶化合物の相転移温度を表１３に示す。
【００６８】
【表１３】
【００６９】
【実施例４】
４− ( ６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンカルボニルオキシ ) ケイ皮酸 (R ）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル［上記例示化合物（９４）］の合成
【００７０】
【化２４】
【００７１】
第１段階
４−ヒドロキシケイ皮酸１６．５６ｇ（０．１０１ｍｏｌ）、ピリジン２４ｍｌ（０．２９７ｍｏｌ）を含むＴＨＦ溶液２００ｍｌに、室温下、塩化アセチル２０ｍｌ（０．２８１ｍｏｌ）を１時間かけて滴下した。さらに室温で７時間攪拌させた後、反応液を２Ｎの塩酸水溶液３００ｍｌに流し込んだ。エーテル抽出を行い、有機層を濃縮することによって、白色固体４−アセトキシケイ皮酸１３．１４ｇ（０．０６４ｍｏｌ）を得た。収率は６３％であった。
【００７２】
第２段階
第１段階で得られた４−アセトキシケイ皮酸１．０６ｇ（５．１５ｍｍｏｌ）、(R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロパノール０．７９６ｇ（５．０４ｍｍｏｌ）、ＤＭＡＰ６４．３ｍｇ（０．５２７ｍｍｏｌ）および塩化メチレン３５ｍｌの混合物に、ＤＣＣ１．１１ｇ（５．３９ｍｍｏｌ）を含む塩化メチレン溶液１５ｍｌを室温で、撹拌しながら徐々に滴下した。さらに室温下で７２時間反応させた。反応混合物を濾過し、得られた濾液を濃縮した。濃縮物をカラムクロマトグラフィ−を用いて精製することにより、４−アセトキシケイ皮酸 (R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピル１．１６ｇ（３．３５ｍｍｏｌ）を得た。収率は６６．５％であった。
【００７３】
第３段階
第２段階で得られた４−アセトキシケイ皮酸 (R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピル１．１６ｇ（３．３５ｍｍｏｌ）をジイソプピルエーテル５０ｍｌに溶解し、この中にｎ−ブチルアミン７３５ｍｇ（１０ｍｍｏｌ）を加えて室温下で１２時間反応させた。反応混合物を希塩酸中に注ぎ、エーテル抽出を行った。有機層を乾燥し、濃縮した後、カラムクロマトグラフィーを用いて精製することにより、４−ヒドロキシケイ皮酸 (R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル１．０６ｇ（３．４９ｍｍｏｌ）を得た。収率は１００％であった。
【００７４】
第４段階
第３段階で得られた４−ヒドロキシケイ皮酸 (R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル０．３０４ｇ（１．０ｍｍｏｌ）、実施例１の第１段階で得られた６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンカルボン酸０．３３３ｇ（１．０ｍｍｏｌ）、ＤＭＡＰ０．０１７ｇ（０．１４ｍｍｏｌ）および塩化メチレンの混合物に、ＤＣＣ０．２５０ｇ（１．２ｍｍｏｌ）を含む塩化メチレン溶液１０ｍｌを室温で、撹拌下に２時間かけた滴下した。さらに室温下で４８時間反応させた。反応混合物を濾過し、得られた濾液を濃縮した。濃縮物をカラムクロマトグラフィ−を用いて精製することにより、白色半固体を０．４９ｇ得た。
この半固体のＦＤ−マススペクトルの値はＭ／ｅ＝６１８であった。
図４にこの化合物の１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのチャ−トを示す。
【００７５】
これらの分析の結果より、この化合物は目的とする４−(６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンカルボニルオキシ)ケイ皮酸 (R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル［例示化合物（９４）］であると同定した。収率は７９％であった。
【００７６】
この液晶化合物の相転移温度を表１４に示す。
【００７７】
【表１４】
【００７８】
【実施例５】
４− ( ６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンメチレンオキシ ) ケイ皮酸 (R ）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル［例示化合物（１０９）］の合成
【００７９】
【化２５】
【００８０】
第１段階
水素化アルミニウムリチウム０．３４ｇ（８．９５ｍｍｏｌ）をエーテル４０ｍｌに加え、この中に実施例１の第１段階で得られた６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンカルボン酸２．５４ｇ（７．６５ｍｍｏｌ）を徐々に加えた。室温で３０分攪拌後、６時間加熱還流した。冷却後加水分解し、エーテル抽出後、有機層を濃縮し、カラムクロマトグラフィ−を用いて精製することにより６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ヒドロキシメチルナフタレン２．３１ｇ（７．２６ｍｍｏｌ）を白色固体として得た。
【００８１】
第２段階
第１段階で得られた６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ヒドロキシメチルナフタレン０．２６ｇ（０．８３ｍｍｏｌ）、実施例４の第３段階で得られた４−ヒドロキシケイ皮酸 (R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル０．２６ｇ（０．８５ｍｍｏｌ）、およびトリフェニルホスフィン０．２９ｇ（１．１１ｍｍｏｌ）をＴＨＦに溶解し、この中にジエチルアゾジカルボン酸１５０μｌ（０．９６ｍｍｏｌ）を室温で攪拌しながらシリンジで滴下した。室温で一晩攪拌後、濃縮し、カラムクロマトグラフィ−を用いて精製することにより、白色半固体０．２７ｇを得た。この半固体のＦＤ−マススペクトルの値はＭ／ｅ＝６０４であった。
図５にこの化合物の１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのチャ−トを示す。
【００８２】
これらの分析の結果より、この化合物は目的とする４−(６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンメチレンオキシ)ケイ皮酸 (R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル［例示化合物（１０９）］であると同定した。収率は５３％あった。
【００８３】
この液晶化合物の相転移温度を表１５に示す。
【００８４】
【表１５】
【００８５】
【実施例６】
４’− ( ６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンメチレンオキシ ) −４−ビフェニルカルボン酸 (R ）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル［例示化合物（１９）］の合成
【００８６】
【化２６】
第１段階
４’−ヒドロキシ−４−ビフェニルカルボン酸１０．７ｇ（５０ｍｍｏｌ）、ベンジルブロマイド３４．２ｇ（２００ｍｍｏｌ）、および炭酸カリウム２７．６ｇ（２００ｍｍｏｌ）をジメチルホルムアミド１５０ｍｌに加え、この溶液を１３時間還流しながら攪拌した。冷却後水２００ｍｌを加え、固体を濾別した。得られた固体と水酸化カリウム（純度８５％）８ｇ（１２１ｍｍｏｌ）、および水８０ｍｌを、エタノール４００ｍｌに加え、この溶液を３時間還流しながら攪拌した。冷却後、析出している固体を濾別し、エタノール１００ｍｌ、塩酸１０ｍｌとともにＴＨＦ４００ｍｌに加え１時間還流しながら攪拌した。反応液を放冷すると４’−ベンジルオキシ−４−ビフェニルカルボン酸が無色結晶として析出した。収量は１０．３ｇで、収率は６８％であった。
【００８７】
第２段階
第１段階で得られた４’−ベンジルオキシ−４−ビフェニルカルボン酸２．２２ｇ（７．３ｍｍｏｌ）、(R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロパノール１．２２ｇ（７．７ｍｍｏｌ）、ＤＭＡＰ０．４６ｇ（３．７７ｍｍｏｌ）および塩化メチレン４０ｍｌの混合物に、ＤＣＣ０．１７３ｇ（８．４０ｍｍｏｌ）を含む塩化メチレン溶液２０ｍｌを室温で、撹拌しながら徐々に滴下した。さらに室温下で２４時間反応させた。反応混合物を濾過し、得られた濾液を濃縮した。濃縮物をカラムクロマトグラフィ−を用いて精製することにより、４’−ベンジルオキシ−４−ビフェニルカルボン酸 (R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル２．９３ｇ（６．６０ｍｍｏｌ）を得た。収率は９０％であった。
【００８８】
第３段階
第２段階で得られた４’−ベンジルオキシ−４−ビフェニルカルボン酸 (R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル２．９３ｇ（６．６０ｍｍｏｌ）および５％パラジウム／炭素０．４ｇをＴＨＦ５０ｍｌに入れた。水素風船を用いて溶液を水素雰囲気下とし、室温で１晩攪拌した。触媒を濾別し、濾液を濃縮することによって４’−ヒドロキシ−４−ビフェニルカルボン酸 (R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステルをほぼ定量的に得た。
【００８９】
第４段階
第３段階で得られた４’−ヒドロキシ−４−ビフェニルカルボン酸 (R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル０．２９ｇ（０．８１ｍｍｏｌ）、実施例５の第１段階で得られた６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ヒドロキシメチルナフタレン０．２６ｇ（０．８２ｍｍｏｌ）、およびトリフェニルホスフィン０．２９ｍｇ（１．１０ｍｍｏｌ）をＴＨＦ１０ｍｌに加え、室温で攪拌しながら、この中にジエチルアゾジカルボン酸１７０μｌ（１．１ｍｍｏｌ）をシリンジで加えた。同温度でさらに一晩攪拌した後、溶媒を留去し、カラムクロマトグラフィ−を用いて精製することにより、無色の半固体０．２０ｇを得た。
この半固体のＦＤ−マススペクトルの値はＭ／ｅ＝６５４であった。
図６にこの化合物の１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのチャ−トを示す。
【００９０】
これらの分析の結果より、この化合物は目的とする４’−(６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンメチレンオキシ)−４−ビフェニルカルボン酸 (R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル［上記例示化合物（１９）］であると同定した。収率は３８％であった。
【００９１】
この液晶化合物の相転移温度を表１６に示す。
【００９２】
【表１６】
【００９３】
【実施例７】
４’− ( ６−デカノイル−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンカルボニルオキシ ) −４−ビフェニルカルボン酸 (R ）−１−トリフルオロメチル−４−エトキシブチルエステルの合成
【化２７】
【００９４】
第１段階
実施例１の第１段階で得られた６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ-2-ナフタレンカルボン酸１６．６ｇ（５０ｍｍｏｌ）、４７％臭化水素酸８６．５ｇ（５００ｍｍｏｌ）、および酢酸２５０ｍｌの混合溶液を、１０時間加熱還流した。冷却後、反応液をヘキサンで２回洗浄し、水層を濃縮した。得られた固体を乾燥し、６−ヒドロキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ-2-ナフタレンカルボン酸７．８８ｇ（４１ｍｍｏｌ）を得た（収率８２％）。
【００９５】
第２段階
第１段階で得られた６−ヒドロキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ-2-ナフタレンカルボン酸６．１２ｇ（３１．９ｍｍｏｌ）、ベンジルアルコール３５．７ｇ（３３１ｍｍｏｌ）、およびジブチル酸化スズ０．２１ｇ（０．４３ｍｍｏｌ）の混合物を、１９５℃で６時間、加熱攪拌した。ベンジルアルコールを減圧留去後、カラムクロマトグラフィーを用いて精製することによって６−ヒドロキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ-2-ナフタレンカルボン酸ベンジルエステル８．１ｇ（２８．７ｍｍｏｌ）を得た（収率９０％）。
【００９６】
第３段階
デカノイルクロライド２．５１ｇ（１３．２ｍｍｏｌ）およびピリジン５ｍｌ（６２ｍｍｏｌ）をトルエン２０ｍｌに加え、この中に、第２段階で得られた６−ヒドロキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ-2-ナフタレンカルボン酸ベンジルエステル２．６７ｇ（９．４７ｍｍｏｌ）のトルエン（１０ｍｌ）溶液を室温で加えた。同温度で２４時間攪拌し加水分解した。有機層を乾燥後、濃縮しカラムクロマトグラフィ−を用いて精製することにより、６−デカノイル−１，２，３，４−テトラヒドロ-2-ナフタレンカルボン酸ベンジルエステル３．７９ｇ（８．６９ｍｍｏｌ）を得た（収率９２％）。
【００９７】
第４段階
６−デカノイル−１，２，３，４−テトラヒドロ-2-ナフタレンカルボン酸ベンジルエステル３．７９ｇ（８．６９ｍｍｏｌ）および５％パラジウム／炭素０．４３ｇを含むＴＨＦ溶液５０ｍｌを、風船を用いて水素雰囲気下とし、室温で２４時間攪拌した。反応混合物を濾過し、濾液を濃縮することによって６−デカノイル−１，２，３，４−テトラヒドロ-2-ナフタレンカルボン酸３．１９ｇを得た（収率１００％）。
【００９８】
第５段階
第４段階で得られた６−デカノイル−１，２，３，４−テトラヒドロ-2-ナフタレンカルボン酸０．２８ｇ（０．８１ｍｍｏｌ）、実施例６の第２および第３段階において、(R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロパノールの代わりに、(R）−１−トリフルオロメチル−４−エトキシブタノールを用い、同様な反応行うことによって得た４’−ヒドロキシ−４−ビフェニルカルボン酸 (R）−１−トリフルオロメチル−４−エトキシブチルエステル０．３０ｇ（０．７９ｍｍｏｌ）、ＤＭＡＰ０．０９９ｇ（０．８１ｍｍｏｌ）および塩化メチレン１０ｍｌの混合物に、ＤＣＣ０．２３ｇ（１．１１ｍｍｏｌ）の塩化メチレン溶液５ｍｌを室温で、撹拌しながらゆっくり滴下した。さらに同温度で４８時間反応させた。反応混合物を濾過し、濾液を濃縮した。濃縮物をカラムクロマトグラフィ−を用いて精製することにより、白色半固体を０．４０ｇ得た。
この半固体のＦＤ−マススペクトルの値はＭ／ｅ＝７１０であった。
図７にこの化合物の１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのチャ−トを示す。
【００９９】
これらの分析の結果より、この化合物は目的とする４’−(６−デカノイル−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンカルボニルオキシ)−４−ビフェニルカルボン酸 (R）−１−トリフルオロメチル−４−エトキシブチルエステルであると同定した。収率７２％。
この液晶化合物の相転移温度を表１７に示す。
【０１００】
【表１７】
【０１０１】
【実施例８】
下記式[Ａ−１]で示される反強誘電性液晶に、
【化２８】
実施例１で示した下記式[Ｂ−１]で示される化合物を40モル％の混合比で液晶組成物を調整した。
【化２９】
結果を表１８に示した。
【０１０２】
【比較例１】
実施例８において、式［Ｂ−１］で示される化合物の代わりに、次式［Ｃ−１］で表される化合物を用いた以外は、同様にして液晶組成物を調整した。結果を表１８に示した。
【化３０】
【０１０３】
【表１８】
【０１０４】
【実施例９】
下記に示す化合物[Ａ−２]、[Ａ−３]を、下記の組成比で配合して組成物[Ａ]を調整した。この組成物[Ａ]の相転移温度は、Cry（35℃）SmCA*（106℃）SmA（114℃）Isoであった。
【化３１】
得られた組成物[Ａ]に実施例４で示した下記化合物[Ｂ−２]を20モル％の割合で混合して液晶組成物を調整した。結果を表１９に示した。
【化３２】
【０１０５】
【比較例２】
実施例８において、式［Ｂ−２］で示される化合物の代わりに、次式［Ｃ−２］で表される化合物を用いた以外は、同様にして液晶組成物を調整した。結果を表１９に示した。
【化３３】
【０１０６】
【表１９】
【０１０７】
【実施例１０】
以下に示す化合物［Ａ−４］と［Ａ−５］を、［Ａ−４］／［Ａ−５］のモル比が70／30になるように配合して組成物［Ｂ］を調整した。
【化３４】
【化３５】
得られた組成物［Ｂ］に対して、下記化合物［Ｂ−３］を20モル％の割合で混合して液晶組成物を調整した。結果を表２０に示した。
【０１０８】
【表２０】
【０１０９】
【実施例１１】
以下に示す化合物［Ａ−６］と［Ａ−７］を、［Ａ−６］／［Ａ−７］のモル比が70／30になるように配合して組成物［Ｃ］を調整した。
【化３６】
【化３７】
得られた組成物［Ｃ］に対して、下記化合物［Ｂ−４］を20モル％の割合で混合して液晶組成物を調整した。結果を表２１に示した。
【化３８】
【０１１０】
【表２１】
【０１１１】
【実施例１２】
以下に示す化合物［Ａ−８］と［Ａ−９］を、［Ａ−８］／［Ａ−９］のモル比が70／30になるように配合して組成物［Ｄ］を調整した。
【化３９】
【化４０】
得られた組成物［Ｄ］に対して、下記化合物［Ｂ−５］を20モル％の割合で混合して液晶組成物を調整した。結果を表２２に示した。
【化４１】
【０１１２】
【表２２】
【０１１３】
【実施例１３】
以下に示す化合物［Ａ−８］と［Ａ−１０］を、［Ａ−８］／［Ａ−１０］のモル比が８０／２０になるように配合して組成物［Ｅ］を調整した。
【化４２】
【化４３】
得られた組成物［Ｅ］に対して、下記化合物［Ｂ−１］を30モル％の割合で混合して液晶組成物を調整した。結果を表２３に示した。
【化４４】
【０１１４】
【表２３】
【０１１５】
【実施例１４】
以下に示す化合物［Ａ−１１］と［Ａ−１２］と［Ａ−１３］を、［Ａ−１１］／［Ａ−１２］／［Ａ−１３］のモル比が60／15／25になるように配合して組成物［Ｆ］を調整した。
【化４５】
【化４６】
【化４７】
得られた組成物［Ｆ］に対して、下記化合物［Ｂ−４］を20モル％の割合で混合して液晶組成物を調整した。結果を表２４に示した。
【化４８】
【０１１６】
【表２４】
【０１１７】
【実施例１５】
以下に示す化合物［Ａ−１４］と［Ａ−１５］、および市販品の強誘電性液晶ＺＬＩ−３４８９（メルク社製）を、［Ａ−１４］／［Ａ−１５］／ＺＬＩ−３４８９の重量比が８５／１０／５になるように配合して組成物［Ｇ］を調整した。
【化４９】
【化５０】
得られた組成物[Ｇ]に対して、下記化合物[Ｂ−５]を１０重量％の割合で混合して液晶組成物を調製した。結果を表２５に示した。
【化５１】
【０１１８】
【比較例３】
上記実施例１５で調製した組成物[Ｇ]を用いた。結果を表２５に示した。
【０１１９】
【表２５】
メモリー性は、電圧（１０Ｖ）オン５ｍ秒後の透過光量に対する、電圧オフ１秒後の透過光量の相対比である。
【図面の簡単な説明】
【図１】４’−（６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−2−ナフタレンカルボニルオキシ）−４−ビフェニルカルボン酸 (R)−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステルの１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのチャ−トである。
【図２】４’−（６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−2−ナフタレンカルボニルオキシ）−３−フルオロ−４−ビフェニルカルボン酸 (R)−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステルの１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのチャ−トである。
【図３】４’−（６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−2−ナフタレンカルボニルオキシ）−３−フルオロ−４−ビフェニルカルボン酸 (R)−１−トリフルオロメチル−４−エトキシブチルエステルの１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのチャ−トである。
【図４】４−(６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンカルボニルオキシ)ケイ皮酸 (R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステルの１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのチャ−トである。
【図５】４−(６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンメチレンオキシ)ケイ皮酸 (R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステルの１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのチャ−ト
【図６】４’−(６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンメチレンオキシ)−４−ビフェニルカルボン酸 (R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステルの１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのチャ−トである。
【図７】４’−(６−デカノイル−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンカルボニルオキシ)−４−ビフェニルカルボン酸 (R）−１−トリフルオロメチル−４−エトキシブチルエステルの１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのチャ−トである。
【図８】本発明において、液晶セル中の液晶組成物のしきい値電圧を測定する方法を説明する図である。
【図９】本発明において、液晶セル中の液晶組成物の応答時間を測定する方法を説明する図である。
【発明の技術分野】
本発明は、新規なテトラリン化合物、およびこの化合物からなる液晶材料に関する。
【０００２】
【発明の技術的背景】
現在、液晶化合物を用いた表示素子は、その低電圧駆動性・低消費電力性および小型・薄型化の観点から時計・電卓はもとより、ワープロ・パソコンなどのＯＡ機器、カーナビゲーションシステムなど幅広い分野で利用されている。
一般に広く用いられている液晶表示素子はネマチック相を利用したものである。ネマチック液晶は、通常はＴＮ(Twisted Nematic)モードによって駆動されている。しかしながら、ＴＮモードの液晶表示素子では、走査線数の増加とともに駆動マージンが狭くなり、十分なコントラストが得られなくなるという欠点が存在する。そのために、大容量の表示素子を作製することが困難である。このＴＮモードの液晶表示素子を改良するためにＳＴＮ(Super Twisted Nematic)モードが開発されているが、なお走査線数の増加とともにコントラスト・応答時間が低下するという問題点が存在する。
【０００３】
応答速度の低いネマチック液晶に代わって注目されてきたのに、強誘電性液晶や反強誘電性液晶のようなスメクチック液晶がある。この液晶を用いた表示素子では、液晶分子のもつ自発分極と電界強度との直接相互作用が、液晶分子の配向方向を変えるための実効エネルギーとなるため応答時間が短く、スイッチング駆動に必要な時間はμ秒オーダーの高速応答を得ることができる。
【０００４】
強誘電性液晶を数μｍ程度の厚みのセルに封入した液晶素子（表面安定化強誘電性液晶素子）では、たとえば、N.A.Clarkらの論文（ N.A.Clark and S.T.Lagerwall, Appl.Phys.Lett.,36,899(1980)）に記載されているように、電場に対して２つの安定状態をとることができる。この安定状態間の電場に対するスイッチング時間は、数μ秒のオーダーで非常に短い。反強誘電性液晶の場合には３つの安定状態をとり、これら状態間のスイッチングも高速である。
【０００５】
応答速度が遅い従来のネマチック液晶では、アクティブマトリックス駆動（ＴＦＴ方式など）やマルチライン駆動（ＳＴＮ方式）のような駆動方式を用いなければならなかった。これに対して、応答速度が高速な強誘電性液晶や反強誘電性液晶では、単純マトリックスでの駆動が使えるという利点がある。
【０００６】
また、ディスプレイ視野角についても、ネマチック液晶では、光学補償フィルム、特殊なデバイス構造を必要とするが、スメクチック液晶ではこれらを必要としないという利点もある。
【０００７】
このようなスメクチック液晶を表示素子に用いるためには、動作温度範囲が常温付近であり、応答時間が短く、表示コントラストが安定しているなどの材料特性が要求される。これらの特性を単一液晶で全て満足させることは現在のところ困難であり、通常は数種類の液晶をブレンドして調製されている。特に、応答時間に関しては、10数μ秒のスイッチング速度が要求されている。
【０００８】
応答時間を短縮するためには、強誘電性液晶材料では、自発分極を大きくしたり、粘度を小さくしたりする必要がある。反強誘電性液晶材料では、しきい値電圧の大きさが応答時間に関係することが知られており、このしきい値電圧を小さくする必要がある。
しかしながら、従来の強誘電性液晶材料では、自発分極を大きくすると液晶化合物同士の静電的相互作用が大きくなり、その結果として粘度が大きくなるという傾向があった。
【０００９】
また、従来の反強誘電性液晶材料を使用した液晶素子では、ほとんどの場合セルギャップが２μｍ程度であって、これらの素子を電気光学的に変化させるために必要なしきい値電圧の絶対値が20〜30Ｖ/２μｍであるようなセルが用いられていた。通常のＣＭＯＳが15Ｖ以下で使用可能なことを考慮すると、このようなしきい値電圧の絶対値の大きなセルを用いた液晶素子では、セルをＣＭＯＳで駆動させることは困難である。
【００１０】
また、前記しきい値電圧は、低ければ低いほど、駆動電圧との差、すなわち実効電圧が大きくなり、したがって表示素子の電気光学的応答を高速化できるので好ましい。このような点から、しきい値電圧の絶対値ができるだけ低い値、例えば15Ｖ/２μｍ以下であって、大きな実効電圧でセルが駆動できるような反強誘電性液晶素子の提供が望まれている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記したような従来技術に伴う問題点を解決するためになされたものであり、優れた液晶材料となりうる新規な化合物、およびこの化合物からなる液晶材料ならびに液晶組成物を提供することを目的としている。さらに詳しくは、本発明は、作動温度範囲が広く、スイッチング速度が大きく、消費電力が極めて少なく、しかも安定したコントラストが得られる液晶素子を形成し得る新規なテトラリン化合物および液晶材料、ならびに液晶組成物を提供することを目的としている。
【００１２】
特に、本発明の新規なテトラリン化合物を用いれば、強誘電性液晶／反強誘電性液晶などのスメクチック液晶組成物の応答時間が制御可能となる。
本発明の新規なテトラリン化合物を強誘電性液晶に添加した場合には、粘度を大きくすることなく、自発分極を大きくして応答時間が高速な液晶素子を形成し得る液晶組成物を提供することができる。
本発明の新規なテトラリン化合物を反強誘電性液晶に添加した場合には、液晶素子を電気光学的に変化させるために必要なしきい値電圧の絶対値ができるだけ低い値、例えば15Ｖ/２μｍ以下であって、大きな実効電圧で駆動できるようなセルを備えた液晶素子を形成し得る液晶組成物を提供することができる。
【００１３】
【課題を解決する手段】
本発明は、新規なテトラリン化合物、即ちテトラリン骨格を有するカルボン酸エステル化合物を提供する。
本発明のテトラリン化合物は、次式［I］で表すことができる。
【化７】
Ｘ1は、-COO-基、-O-基または単結合を表し、
Ａは、それぞれ独立に、
【化８】
Ｚ1およびＺ2はそれぞれ独立に水素原子またはフッ素原子を表わし、
Ｙは、-COO-基、-CH2O-基、-OCH2-基および-CH2CH2-基よりなる群から選ばれる基を表し、
Ｒ1*は次式［II］で表わされる光学活性基であることを表わす（ただし、ｍは２〜５の整数であり、ｎは１〜３の整数である）。
−C*H−（CF3）−(CH2)m−Ｏ−CnH2n+1 …［II］
【００１４】
また、本発明によれば、前記式[I]で表されるテトラリン化合物からなる液晶材料が提供される。
さらに、本発明によれば、前記式[I]で表されるテトラリン化合物と他の液晶化合物および／または添加剤よりなる液晶組成物が提供される。
さらに、本発明によれば、前記式[I]で表されるテトラリン化合物と他の液晶化合物および／または添加剤よりなる強誘電性液晶組成物が提供される。
【００１５】
またさらに、本発明によれば、前記式[I]で表されるテトラリン化合物と下記式[III]で表される化合物を含む反強誘電性組成物も提供される。
【化９】
Ａ2は、
【化１０】
Ｚ3，Ｚ4およびＺ5は、それぞれ独立に水素原子またはフッ素原子を表し、
Ｘ2は、-ＣＯＯ-基、-Ｏ-基または単結合を表し、
Ｘ3は、-ＣＯＯ-基または-ＣＨ2Ｏ-基合を表し、
Ｒ2*は、次式「IV」で表される光学活性基であることを表わす。ただし、ＶがＣＦ3である場合には、ｐ＝１かつｒ≠０、またはｐ＝０かつｒ＝０であり、ＶがＣＨ3である場合にはｐ＝０かつｒ＝０である）
−C*HV−(CH2)r−（Ｏ）p−CqH2q+1 …［IV］］
本発明では、上記[ＩＶ]で表わされる基において、ｒは０〜８が好ましく、ｑは０〜１０が好ましい。
【００１６】
【発明の具体的説明】
以下、本発明に係るテトラリン化合物、およびこの化合物からなる液晶材料、並びに液晶組成物について具体的に説明する。
まず、本発明のテトラリン化合物について説明する。
本発明に係るテトラリン化合物は、次式［I］で表されるカルボン酸エステル化合物である。
【００１７】
【化１１】
【００１８】
ここで、Ｒ1が炭素数３〜２０のアルキル基である場合には、このアルキル基は、直鎖状、分枝状および脂環状のいずれの形態であってもよいが、Ｒ1が直鎖状のアルキル基であるテトラリン化合物の分子は、まっ直ぐに伸びた剛直構造をとるため、優れた液晶性を示す。このような直鎖状のアルキル基の具体的な例としては、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基およびオクタデシル基などを挙げることができる。
【００１９】
また、Ｒ1が炭素数３〜２０のポリフルオロアルキル基の例としては、上記のようなアルキル基の水素原子の一部、もしくはすべてが、Ｆ原子で置換された基を挙げることができる。
また、それらの基中に存在する１個、または隣接していない２個以上の-CH2-あるいは-CF2-基が、-O-基で置き換えられているアルキル基として、１０−メトキシデシルオキシ基、１０−エトキシデシルオキシ基および１１−メトキシウンデシルオキシ基などを挙げることができる。
【００２０】
上記式［I］においてＸ1は、-COO-基、および-O-基よりなる群から選ばれる基、または単結合を表す。こられの内、本発明のテトラリン化合物を液晶材料として使用する場合には、液晶性と特性を考慮すると、Ｘ1は-O-基あるいは単結合であることが好ましい。
【００２１】
上記式［I］においてＹは、-COO-基、-CH2O-基、-OCH2-基および-CH2CH2-基よりなる群から選ばれる基を表す。これらの内、本発明のエステルを液晶化合物として使用する場合、Ｙは、-COO-基および-CH2O-基であることが好ましい。
【００２２】
上記式［I］においてＲ1*は、次式［II］で表わされる光学活性基である。
−C*H（CF3）−(CH2)m−Ｏ−CnH2n+1 ・・・［II］
ただし、式［II］において、ｍは２〜５の整数であり、ｎは１〜３の整数である。
これらの基のうちでも、Ｒ1*は、
-C*H(CF3)-(CH2)5OC2H5、-C*H(CF3)-(CH2)4OCH3、-C*H(CF3)-(CH2)3OC2H5、
-C*H(CF3)-(CH2)2OCH3、-C*H(CF3)-(CH2)2OC2H5
よりなる群から選ばれる基であることが好ましい。
これらの基のうち、本発明のテトラリン化合物を液晶材料として使用する場合に、その特性を考慮すると、以下に示す基が好ましい。
-C*H(CF3)-(CH2)5OC2H5、-C*H(CF3)-(CH2)3OC2H5、-C*H(CF3)-(CH2)2OCH3
【００２３】
上記式[I]において、Ａは
【化１２】
【化１３】
【化１４】
【化１５】
【００２４】
上記式［I］で表されるテトラリン骨格を有するカルボン酸エステル化合物としては、具体的には次表１に記載した化合物を挙げることができる。
なお、以下に記載する表において、Ｒ1、Ｒ1*、Ｘ1、ＹおよびＡは、上記式［I］式中の基であり、テトラリンとの結合状態は特に限定されない。
【００２５】
【表１】
上記式[I]で表わされるテトラリン化合物は、たとえば下記に示す合成経路に従って製造されうる。なお、下記合成経路で式中、Ｒ*は上記式[I]で示されたＲ1*を意味し、Ｒ0、Ｒ1、Ｒ2はそれぞれ独立して炭素数１〜２０のアルキル基または１〜２０のアルコキシ基である。
【００２７】
【化１６】
上記合成経路に示された本発明で液晶材料として用いられるテトラリン化合物の製造方法をさらに詳しく説明すると下記の通りである。
ａ）まず、例えばトリフルオロメチル基を含むケトン（Ｒ1−ＣＯ−Ｒ0）を還元剤で還元して含フッ素アルコール（ＨＯ−ＣＨＲ1Ｒ0）を得る。ここで用いられる還元剤としては、カルボニル基をヒドロキシ基に変換できるものであれば特に限定されることはなく、水素化ホウ素ナトリウム、水素化アルミニウムリチウム等が挙げられる。また、反応を実施するための溶媒としては、還元剤として水素化アルミニウムリチウムを用いる場合にはジエチルエーテル、テロラヒドロフラン等を溶媒として用いるのが好ましい。この反応温度は、トリフルオロメチル基を含むケトンおよび還元剤の種類などに応じて適宜調整され、特に制限されるものではないが、室温または室温付近であることが好ましい。
【００２９】
次いで、上記のようにして得られた含フッ素アルコール（ＨＯ−ＣＨＲ1Ｒ0）を常法によりエステル化し、エステル化合物（Ｒ2−ＣＯＯ−ＣＨＲ1Ｒ0）を得る。エステル化剤としては、カルボン酸塩化物（例えば、塩化アセチル、塩化プロピオニル、塩化ブチリル等）が好ましい。
しかる後に、このようにして得られたエステル化合物（Ｒ2−ＣＯＯ−ＣＨＲ1Ｒ0）はＲ−体とＳ−体とが等量混合したラセミ体であるが、このエステル化合物を加水分解酵素（例えば、リパーゼＰ、リパーゼＭＹ、リパーゼＯＦ、セルラーゼ等）を用いて不斉加水分解を行い、光学活性アルコール（Ｒ−またはＳ−アルコール；ＨＯ−Ｒ*：Ｒ*＝ＣＨＲ1Ｒ0）を得る。この際、加水分解酵素は、原料のラセミエステル化合物１ｍｍｏｌあたり、５００〜２０、０００単位、好ましくは１、０００〜５、０００単位の量で用いられる。上記加水分解反応は、通常、水中、またはメタノール、エタノール等のような水と相溶性のよい溶媒と水との混合溶媒中で行われる。原料として用いられるラセミエステル化合物の量は、溶媒中に１〜４０ｗｔ％、好ましくは３〜３０ｗｔ％存在するように調整される。また、上記不斉加水分解反応が行われる液中のｐＨは６〜８の範囲に調整されていることが好ましく、この反応温度は１０〜４０℃に保持されていることが好ましい。
【００３０】
ｂ）４’-ヒドロキシ−４−ビフェニルカルボン酸およびベンジルハライドを、水酸化カリウムのような塩基存在下縮合させることによって、４’-ベンジルオキシ−４−ビフェニルカルボン酸を得る。
次いで、N,N'-ジシクロヘキシルカルボジイミドのような脱水縮合剤を用いて、上記工程で得られた光学活性アルコール、および４’-ベンジルオキシ−４−ビフェニルカルボン酸を反応させることにより４’-ベンジルオキシ−４−ビフェニルカルボン酸エステルを得る。
得られた４’-ベンジルオキシ−４−ビフェニルカルボン酸エステルを、テトラヒドロフラン等の溶媒に投入し、パラジウム／炭素等の還元触媒の存在下に水素ガスを用いて還元することにより、４’-ヒドロキシ−４−ビフェニルカルボン酸エステルを得る。
【００３１】
ｃ）１，２，３，４−テトラヒドロ-６−アルコキシ−２−ナフタレンカルボン酸は、例えば６−アルコキシ−２−ナフタレンカルボン酸と1,2-ジエトキシエタンとの混合物を金属ナトリウムの存在下にイソアミルアルコールを滴下しながら還流することにより得られる。
この１，２，３，４−テトラヒドロ-６−アルコキシ−２−ナフタレンカルボン酸を、N,N'-ジシクロヘキシルカルボジイミドのような脱水縮合剤を用いて、上記工程で得られた４’-ヒドロキシ−４−ビフェニルカルボン酸エステルと反応させることにより本発明のテトラリン化合物である４’−（１，２，３，４−テトラヒドロ-６−アルコキシ−２−ナフタレンカルボニルオキシ）―４−ビフェニルカルボン酸エステルを得ることができる。
【００３２】
ｄ）また上記４’−（１，２，３，４−テトラヒドロ-６−アルコキシ−２−ナフタレンカルボニルオキシ）―４−ビフェニルカルボン酸エステルは以下のルートでも合成できる。
すなわち、１，２，３，４−テトラヒドロ-６−アルコキシ−２−ナフタレンカルボン酸と４’-ヒドロキシ−４−ビフェニルカルボン酸ベンジルエステルを脱水反応して４’−（１，２，３，４−テトラヒドロ-６−アルコキシ−２−ナフタレンカルボニルオキシ）―４−ビフェニルカルボン酸ベンジルエステルを得る。次に水素還元により脱ベンジル化を行い４’−（１，２，３，４−テトラヒドロ-６−アルコキシ−２−ナフタレンカルボニルオキシ）―４−ビフェニルカルボン酸を得る。このものと光学活性アルコールとを反応させることによって上記テトラリン化合物である４’−（１，２，３，４−テトラヒドロ-６−アルコキシ−２−ナフタレンカルボニルオキシ）―４−ビフェニルカルボン酸エステルを得ることができる。
【００３３】
なお、上記方法は本発明で液晶材料として用いられるテトラリン化合物の製造方法の一例であって、本発明で液晶材料として用いられるテトラリン化合物は、この製造方法でのみ得られるテトラリン化合物に限定されるものではない。
【００３４】
本発明に係る液晶材料は、上述したような式［I］で表されるテトラリン化合物からなる液晶材料である。
上記のようにして得られた式［I］で表されるテトラリン化合物からなる液晶材料は、強誘電性液晶化合物または反強誘電性液晶化合物として使用することができる。
【００３５】
液晶組成物
本発明に係る液晶組成物は、上記式［I］で表されるテトラリン化合物を含んでいる。上記式［I］で表されるテトラリン化合物は１種または２種以上使用してもよい。
上記式［I］で表されるテトラリン化合物の中には、スメクチック相を示す下限温度が室温を越える化合物、あるいはスメクチック相を示さない化合物もあるが、このような化合物であっても上記式［I］で表されるテトラリン化合物を主剤として、あるいは助剤として他の液晶材料（主剤と種類の異なる上記式［I］で表されるテトラリン化合物であっても差し支えない）と混合することにより、低い下限温度、例えば室温を含む広い温度範囲でスメクチック相を示し、かつ上述したような優れた特性を有する液晶素子を提供することもできる。特に上述した式［I］で表されるテトラリン化合物がスメクチック相を示さない場合には、上記式［I］で表されるテトラリン化合物を助剤としてスメクチック相を示す他の液晶材料と混合することが好ましい。スメクチック相を示す他の液晶材料としては、強誘電性液晶材料や反強誘電性液晶材料などが挙げられる。
【００３６】
本発明の上記［I］で表される化合物と共に使用できる強誘電性液晶材料としては特に限定されるものではないが、好ましい例としては、以下の化合物が挙げられる。
【化１７】
【化１８】
【００３７】
上記[I]で表される化合物と共に使用できる反強誘電性液晶材料のうち、特に好ましい例としては、下記の式[III]で表わされる化合物が含有されていることが好ましい。
【化１９】
Ａ2は、
【化２０】
Ｚ3，Ｚ4およびＺ5は、それぞれ独立に水素原子またはフッ素原子を表し、
Ｘ2は、-ＣＯＯ-基、-Ｏ-基または単結合を表し、
Ｘ3は、-ＣＯＯ-基または-ＣＨ2Ｏ-基合を表し、
Ｒ2*は、次式[IV]で表される光学活性基であることを表わす。ただし、ＶがＣＦ3である場合には、ｐ＝１かつｒ≠０、またはｐ＝０かつｒ＝０であり、ＶがＣＨ3である場合にはｐ＝０かつｒ＝０である）
−C*HV−(CH2)r−（Ｏ）p−CqH2q+1 …［IV］］
【００３８】
本発明の液晶組成物は、上記式［I］で表されるテトラリン化合物、必要により式[III]で表わされる化合物、ならびに、所望の他の液晶材料および添加材を混合することにより製造することができる。
本発明の液晶組成物中における上記［I］で表されるテトラリン化合物の配合割合は、得られる液晶組成物の特性を考慮して任意に設定することができる。本発明の組成物は、上記式[I]で表わされるテトラリン化合物を、液晶組成物を形成する液晶成分の総量中に、通常は５〜９９モル％、好ましくは１０〜７５モル％の範囲内の量で含有している。
【００３９】
本発明の液晶組成物中には、本発明の液晶材料に加えて、さらに、例えば電導性賦与剤および寿命向上剤等、通常の液晶組成物に配合される添加剤が配合されていてもよい。
本発明で使用される液晶組成物は、上記のようなテトラリン化合物ならびに所望により他の液晶材料および添加剤を混合することにより製造することができる。
【００４０】
上述した液晶材料を含有する液晶組成物は、電圧を印加することにより、光スイッチング現象を起こすので、この現象を利用して応答性の良い表示装置を作成することができる。本発明において、このような現象を利用した素子あるいは素子の駆動方法に関しては、例えば特開昭56-107216号および同59-118744号公報を参照することができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によりテトラリン化合物を用いた新規な液晶材料が提供される。
このテトラリン化合物は、光学的に活性であり、広範な温度範囲においてスメクチック相を示し、また強誘電性液晶化合物あるいは反強誘電性液晶化合物として使用することもできる。
このような本発明の液晶材料に、同種および／または他種の液晶物質を配合することにより、本発明の液晶材料の反強誘電性あるいは強誘電性を損なうことなく、応答速度の制御を図ることができる。
従って、このような液晶材料を用いることにより、広い温度範囲において高速応答性を有する液晶素子等を得ることができる。
【００４２】
さらに、このような素子を用いて製造した液晶ディスプレイにおいては、操作時間を大幅に短縮することができる。このようなディスプレイでは、消費電力の低減を図ることができる。また、分子の傾き角、すなわちチルト角を非常に大きくでき、液晶分子の並び、すなわち配向性を非常に高くできるため、高いコントラストが得られる。更に、安定したコントラストが得られる。
【００４３】
【実施例】
次に本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なおＲ、Ｓは光学活性体のＲ体、Ｓ体を表わす。また、実施例中の相転移温度の測定、および相の同定は、ＤＳＣならびに液晶素子を作製し、その電場応答を偏光顕微鏡で観察する方法により実施した。
【００４４】
本発明において、液晶セル中の液晶組成物のしきい値電圧は次のようにして測定した。
しきい値電圧：
液晶素子中の液晶セルに三角波電圧（周波数０．０１Ｈｚ、ピーク電圧３０Ｖ／２μｍ）を印加し、液晶素子の透過光量Ｔｒをモニターした。液晶セルに印加する電圧Ｖをゼロから正方向に増加させていくと反強誘電性状態から強誘電性状態へと相転移し、液晶素子の透過光量が増加するようになり、例えば図８に示すＶ−Ｔｒ曲線を示す。例えば図８の場合には、このＶ−Ｔｒ曲線の曲線の接線Ｉｒと反強誘電状態領域のＶ−Ｔｒ曲線との接戦Ｉafとの交点Ｐを求め、この交点Ｐの電圧値Ｖｐをしきい値電圧として評価した。
【００４５】
応答時間：
本発明において、液晶セル中の液晶組成物の応答時間は次のようにして測定した。液晶素子中の液晶セルにパルス電圧（パルス幅５ｍ秒、パルス間隔５００ｍ秒）を印加し、液晶素子の透過光量をモニターした。この透過光量の変化から次式に従って応答時間を評価した。
応答時間＝Ｔｒ90−Ｔｒ0
【００４６】
【実施例１】
4 ’−（６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ− 2 −ナフタレンカルボニルオキシ）−４−ビフェニルカルボン酸 (R) −１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル［上記例示化合物（４）］の合成
【化２１】
第１段階
６−デシルオキシ−２−ナフタレンカルボン酸３．８６ｇ（１１．８ｍｍｏｌ）および1、2-ジエトキシエタン１３０ｍｌの混合物に、窒素雰囲気下、１２０℃で攪拌下に金属ナトリウム３．０ｇ（１３０ｍｍｏｌ）を加え、さらに還流温度にまで加熱した。
この混合物にイソアミルアルコール１０ｇ（１１４ｍｍｏｌ）を１時間かけて滴下し、さらに １１時間還流下に反応させた。室温に冷却後、残存する金属ナトリウムにエタノールを加えてナトリウムアルコラートに変換後、反応混合物を２０％塩酸を用いて酸性にした。
この反応混合物に水１００ｍｌを加えた後、有機相を分離し、さらに有機相を水洗した。有機相を減圧下に濃縮して固体４．２５ｇを得た。この固体をトルエンを用いて再結晶することにより、６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ-2-ナフタレンカルボン酸２．９５ｇを得た（収率７５％）。
【００４８】
第２段階
第１段階で得られた６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ-2-ナフタレンカルボン酸３．３２ｇ（１０ｍｍｏｌ）、４’-ヒドロキシ−４−ビフェニルカルボン酸２．１４ｇ（１０ｍｍｏｌ）、および４−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノピリジン（以下ＤＭＡＰと略する）０．１２ｇ（１ｍｍｏｌ）を塩化メチレン５０ｍｌに加える。この中にN,N'-ジシクロヘキシルカルボジイミド（以下ＤＣＣと略する）２．２７ｇ（１１ｍｍｏｌ）の塩化メチレン溶液１５ｍｌを徐々に滴下した。滴下後さらに塩化メチレン２０ｍｌを追加し、６時間室温で攪拌した。反応混合物を濾過し、得られた固体をテトラヒドロフラン（以下ＴＨＦと略する）に溶解した。可溶部を分離し、溶媒を留去後、ＴＨＦ／塩化メチレン混合溶媒で再結晶することにより、１．９２ｇの４’−（１，２，３，４−テトラヒドロ−６−デシルオキシ−２−ナフタレンカルボニルオキシ）−４−ビフェニルカルボン酸を得た。収率３６％。
【００４９】
第３段階
４’−（１，２，３，４−テトラヒドロ−６−デシルオキシ−２−ナフタレンカルボニルオキシ）−４−ビフェニルカルボン酸０．３５ｇ（０．６６ｍｍｏｌ）、(R)−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルアルコール０．１１ｇ（０．７１ｍｍｏｌ）、ＤＭＡＰ０．０１８ｇ（０．１５ｍｍｏｌ）および塩化メチレン２０ｍｌの混合物に、ＤＣＣ０．１９ｇ（０．９２ｍｍｏｌ）を含む塩化メチレン溶液１０ｍｌを攪拌しながら室温で２時間かけて滴下した。さらに室温下で４８時間反応させた。
反応混合物を濾過し、得られた濾液を濃縮した。濃縮物をカラムクロマトグラフィ−を用いて精製することにより、無色の半固体０．２３ｇを得た。
この半固体のＦＤ−マススペクトルの値はＭ／ｅ＝６６８であった。
図１にこの化合物の１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのチャ−トを示す。
【００５０】
これらの分析の結果より、この化合物は目的とする４’−（６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−2−ナフタレンカルボニルオキシ）−４−ビフェニルカルボン酸 (R)−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル［上記例示化合物（４）］であると同定した。
収率は５２％であった。
【００５１】
この液晶化合物の相転移温度を以下の表１１に示す。
本実施例の表中において、Cryは結晶相を示し、SmCA*は反強誘電相を表し、SmC*は強誘電相を表し、SmAはスメティックＡ相を表し、Isoは等方性液体を表す。
「・」は、化合物がその相をとることを示し、数字は相間の相転移温度を示す。また、「−」は化合物がその相をとらないことを示す。
【００５２】
【表１１】
【実施例２】
４’−（６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ− 2 −ナフタレンカルボニルオキシ）−３−フルオロ−４−ビフェニルカルボン酸 (R) −１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル［上記例示化合物（３４）］の合成
【００５４】
【化２２】
第１段階
４−メトキシベンゼンボロン酸１．５２ｇ（１０ｍｍｏｌ）、４−ブロモ−２−フルオロベンゾ二トリル２．００ｇ（１０ｍｍｏｌ）、ジメトキシエタン５０ｍｌ、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム０．２３ｇ（０．２ｍｍｏｌ）、炭酸カリウム４．１４ｇ（３０ｍｍｏｌ）の混合液を５時間還流させた。冷却後７０ｍｌの水を加え、生じた白沈を濾過し、水とヘキサンで洗浄した。次に、アセトンに溶解し、不溶分を濾過により取り除いた。アセトン／ヘキサン混合溶媒で再結晶を行い、白色結晶として４’−メトキシ−３−フルオロ−４−シアノビフェニル２．０７ｇ（９．１２ｍｍｏｌ）を得た。収率は９１％であった。
【００５６】
第２段階
第１段階で得られた４’−メトキシ−３−フルオロ−４−シアノビフェニル３．８５ｇ（１６．９ｍｍｏｌ）および４７％臭化水素水１９．５ｍｌ（１６９ｍｍｏｌ）を酢酸８０ｍｌに加え、１０時間加熱還流した。冷却後、反応液を大量の水に加えて、固体を析出させた。固体をアセトンに溶解させて、不溶分を除去した後、アセトン溶液にヘキサンを加え、白色結晶として４’−ヒドロキシ−３−フルオロ−４−ビフェニルカルボン酸２．４０ｇ（１０．３ｍｍｏｌ）を得た。収率は６１％であった。
【００５７】
第３段階
第２段階で得られた４’−ヒドロキシ−３−フルオロ−４−ビフェニルカルボン酸２．３９ｇ（１０．３ｍｍｏｌ）、ベンジルアルコール３．８９ｇ（３６．１ｍｍｏｌ）、および酸化ジブチルスズ０．０３８ｇ（０．１５５ｍｍｏｌ）を６時間加熱還流した。冷却後反応液をアセトンに溶解させ不溶分を除去し、濃縮した。カラム精製と再結晶を行い、淡黄白色の針状結晶として４’−デシルオキシ−３−フルオロ−４−ビフェニルカルボン酸２．５０ｇ（７．７６ｍｍｏｌ）を得た。収率は７５％であった。
【００５８】
第４段階
第３段階で得られた４’−デシルオキシ−３−フルオロ−４−ビフェニルカルボン酸２．４２ｇ（７．５ｍｍｏｌ）、実施例１の第１段階で得られた６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンカルボン酸２．４９ｇ（７．５ｍｍｏｌ）、ＤＭＡＰ０．０９２ｇ（０．７５ｍｍｏｌ）および塩化メチレン３０ｍｌの混合物に、ＤＣＣ１．７０ｇ（８．２５ｍｍｏｌ）を含む塩化メチレン溶液１５ｍｌを室温で、撹拌下に４時間かけた滴下した。さらに室温下で２０時間反応させた。反応混合物を濾過し、得られた濾液を濃縮した。濃縮物をカラムクロマトグラフィ−を用いて分離することにより、白色固体として４’−（６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−2−ナフタレンカルボニルオキシ）−３−フルオロ−４−ビフェニルカルボン酸ベンジルエステル４．１９ｇ（６．５９ｍｍｏｌ）を得た。収率は８８％であった。
【００５９】
第５段階
第４段階で得られた４’−（６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−2−ナフタレンカルボニルオキシ）−３−フルオロ−４−ビフェニルカルボン酸ベンジルエステル４．１９ｇ（６．５９ｍｍｏｌ）および５％パラジウム／炭素０．８３８ｇを含むＴＨＦ溶液５０ｍｌに、水素を吹き込みながら３日間攪拌した。反応混合物を濾過し、得られた濾液を濃縮した。４’−（６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−2−ナフタレンカルボニルオキシ）−３−フルオロ−４−ビフェニルカルボン酸を白色固体として３．４８ｇ（６．３７ｍｍｏｌ）得た。収率は９７％であった。
【００６０】
第６段階
第５段階で得られた４’−（６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−2−ナフタレンカルボニルオキシ）−３−フルオロ−４−ビフェニルカルボン酸０．６６ｇ（１．２ｍｍｏｌ）、(R)−１−トリフルオロメチル-３-メトキシプロパノール０．１９ｇ（１．２ｍｍｏｌ）、およびＤＭＡＰ０．０２ｇ（０．１６ｍｍｏｌ）を含む化メチレン５ｍｌの混合物に、ＤＣＣ０．２９ｇ（１．４ｍｍｏｌ）を含む塩化メチレン溶液５ｍｌを室温で、撹拌下に２時間かけた滴下した。さらに室温下で４８時間反応させた。反応混合物を濾過し、得られた濾液を濃縮した。濃縮物をカラムクロマトグラフィ−を用いて精製することにより、無色の半固体０．６０ｇを得た。
この半固体のＦＤ−マススペクトルの値はＭ／ｅ＝６８６であった。
図２にこの化合物の１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのチャ−トを示す。
【００６１】
これらの分析の結果より、この化合物は目的とする４’−（６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−2−ナフタレンカルボニルオキシ）−３−フルオロ−４−ビフェニルカルボン酸 (R)−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル［上記例示化合物（３４）］であると同定した。収率は７３％であった。
【００６２】
この液晶化合物の相転移温度を表１２に示す。
【表１２】
【実施例３】
４’−（６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ− 2 −ナフタレンカルボニルオキシ）−３−フルオロ−４−ビフェニルカルボン酸 (R) −１−トリフルオロメチル−４−エトキシブチルエステル［上記例示化合物（３３）］の合成
【００６４】
【化２３】
第１段階
実施例２における第５段階で得られた４’−（６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−2−ナフタレンカルボニルオキシ）−３−フルオロ−４−ビフェニルカルボン酸０．６６ｇ（１．２ｍｍｏｌ）、(R)−１−トリフルオロメチル-４-エトキシブタノール０．２２ｇ（１．２ｍｍｏｌ）、およびＤＭＡＰ０．０２ｇ（０．０１６ｍｍｏｌ）を含む塩化メチレン５ｍｌの混合物に、ＤＣＣ０．２９ｇ（１．４ｍｍｏｌ）を含む塩化メチレン溶液５ｍｌを室温で、撹拌下に２時間かけて滴下した。さらに室温下で４８時間攪拌した。
反応混合物を濾過し、得られた濾液を濃縮した。濃縮物をカラムクロマトグラフィ−を用いて精製することにより、白色半固体０．５４ｇを得た。
この半固体のＦＤ−マススペクトルの値はＭ／ｅ＝７１４であった。
図３にこの化合物の１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのチャ−トを示す。
【００６６】
これらの分析の結果より、この化合物は目的とする４’−（６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−2−ナフタレンカルボニルオキシ）−３−フルオロ−４−ビフェニルカルボン酸 (R)−１−トリフルオロメチル−４−エトキシブチルエステル［上記例示化合物（３３）］であると同定した。収率は６３％であった。
【００６７】
この液晶化合物の相転移温度を表１３に示す。
【００６８】
【表１３】
【実施例４】
４− ( ６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンカルボニルオキシ ) ケイ皮酸 (R ）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル［上記例示化合物（９４）］の合成
【００７０】
【化２４】
第１段階
４−ヒドロキシケイ皮酸１６．５６ｇ（０．１０１ｍｏｌ）、ピリジン２４ｍｌ（０．２９７ｍｏｌ）を含むＴＨＦ溶液２００ｍｌに、室温下、塩化アセチル２０ｍｌ（０．２８１ｍｏｌ）を１時間かけて滴下した。さらに室温で７時間攪拌させた後、反応液を２Ｎの塩酸水溶液３００ｍｌに流し込んだ。エーテル抽出を行い、有機層を濃縮することによって、白色固体４−アセトキシケイ皮酸１３．１４ｇ（０．０６４ｍｏｌ）を得た。収率は６３％であった。
【００７２】
第２段階
第１段階で得られた４−アセトキシケイ皮酸１．０６ｇ（５．１５ｍｍｏｌ）、(R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロパノール０．７９６ｇ（５．０４ｍｍｏｌ）、ＤＭＡＰ６４．３ｍｇ（０．５２７ｍｍｏｌ）および塩化メチレン３５ｍｌの混合物に、ＤＣＣ１．１１ｇ（５．３９ｍｍｏｌ）を含む塩化メチレン溶液１５ｍｌを室温で、撹拌しながら徐々に滴下した。さらに室温下で７２時間反応させた。反応混合物を濾過し、得られた濾液を濃縮した。濃縮物をカラムクロマトグラフィ−を用いて精製することにより、４−アセトキシケイ皮酸 (R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピル１．１６ｇ（３．３５ｍｍｏｌ）を得た。収率は６６．５％であった。
【００７３】
第３段階
第２段階で得られた４−アセトキシケイ皮酸 (R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピル１．１６ｇ（３．３５ｍｍｏｌ）をジイソプピルエーテル５０ｍｌに溶解し、この中にｎ−ブチルアミン７３５ｍｇ（１０ｍｍｏｌ）を加えて室温下で１２時間反応させた。反応混合物を希塩酸中に注ぎ、エーテル抽出を行った。有機層を乾燥し、濃縮した後、カラムクロマトグラフィーを用いて精製することにより、４−ヒドロキシケイ皮酸 (R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル１．０６ｇ（３．４９ｍｍｏｌ）を得た。収率は１００％であった。
【００７４】
第４段階
第３段階で得られた４−ヒドロキシケイ皮酸 (R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル０．３０４ｇ（１．０ｍｍｏｌ）、実施例１の第１段階で得られた６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンカルボン酸０．３３３ｇ（１．０ｍｍｏｌ）、ＤＭＡＰ０．０１７ｇ（０．１４ｍｍｏｌ）および塩化メチレンの混合物に、ＤＣＣ０．２５０ｇ（１．２ｍｍｏｌ）を含む塩化メチレン溶液１０ｍｌを室温で、撹拌下に２時間かけた滴下した。さらに室温下で４８時間反応させた。反応混合物を濾過し、得られた濾液を濃縮した。濃縮物をカラムクロマトグラフィ−を用いて精製することにより、白色半固体を０．４９ｇ得た。
この半固体のＦＤ−マススペクトルの値はＭ／ｅ＝６１８であった。
図４にこの化合物の１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのチャ−トを示す。
【００７５】
これらの分析の結果より、この化合物は目的とする４−(６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンカルボニルオキシ)ケイ皮酸 (R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル［例示化合物（９４）］であると同定した。収率は７９％であった。
【００７６】
この液晶化合物の相転移温度を表１４に示す。
【００７７】
【表１４】
【実施例５】
４− ( ６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンメチレンオキシ ) ケイ皮酸 (R ）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル［例示化合物（１０９）］の合成
【００７９】
【化２５】
第１段階
水素化アルミニウムリチウム０．３４ｇ（８．９５ｍｍｏｌ）をエーテル４０ｍｌに加え、この中に実施例１の第１段階で得られた６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンカルボン酸２．５４ｇ（７．６５ｍｍｏｌ）を徐々に加えた。室温で３０分攪拌後、６時間加熱還流した。冷却後加水分解し、エーテル抽出後、有機層を濃縮し、カラムクロマトグラフィ−を用いて精製することにより６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ヒドロキシメチルナフタレン２．３１ｇ（７．２６ｍｍｏｌ）を白色固体として得た。
【００８１】
第２段階
第１段階で得られた６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ヒドロキシメチルナフタレン０．２６ｇ（０．８３ｍｍｏｌ）、実施例４の第３段階で得られた４−ヒドロキシケイ皮酸 (R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル０．２６ｇ（０．８５ｍｍｏｌ）、およびトリフェニルホスフィン０．２９ｇ（１．１１ｍｍｏｌ）をＴＨＦに溶解し、この中にジエチルアゾジカルボン酸１５０μｌ（０．９６ｍｍｏｌ）を室温で攪拌しながらシリンジで滴下した。室温で一晩攪拌後、濃縮し、カラムクロマトグラフィ−を用いて精製することにより、白色半固体０．２７ｇを得た。この半固体のＦＤ−マススペクトルの値はＭ／ｅ＝６０４であった。
図５にこの化合物の１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのチャ−トを示す。
【００８２】
これらの分析の結果より、この化合物は目的とする４−(６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンメチレンオキシ)ケイ皮酸 (R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル［例示化合物（１０９）］であると同定した。収率は５３％あった。
【００８３】
この液晶化合物の相転移温度を表１５に示す。
【００８４】
【表１５】
【実施例６】
４’− ( ６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンメチレンオキシ ) −４−ビフェニルカルボン酸 (R ）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル［例示化合物（１９）］の合成
【００８６】
【化２６】
４’−ヒドロキシ−４−ビフェニルカルボン酸１０．７ｇ（５０ｍｍｏｌ）、ベンジルブロマイド３４．２ｇ（２００ｍｍｏｌ）、および炭酸カリウム２７．６ｇ（２００ｍｍｏｌ）をジメチルホルムアミド１５０ｍｌに加え、この溶液を１３時間還流しながら攪拌した。冷却後水２００ｍｌを加え、固体を濾別した。得られた固体と水酸化カリウム（純度８５％）８ｇ（１２１ｍｍｏｌ）、および水８０ｍｌを、エタノール４００ｍｌに加え、この溶液を３時間還流しながら攪拌した。冷却後、析出している固体を濾別し、エタノール１００ｍｌ、塩酸１０ｍｌとともにＴＨＦ４００ｍｌに加え１時間還流しながら攪拌した。反応液を放冷すると４’−ベンジルオキシ−４−ビフェニルカルボン酸が無色結晶として析出した。収量は１０．３ｇで、収率は６８％であった。
【００８７】
第２段階
第１段階で得られた４’−ベンジルオキシ−４−ビフェニルカルボン酸２．２２ｇ（７．３ｍｍｏｌ）、(R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロパノール１．２２ｇ（７．７ｍｍｏｌ）、ＤＭＡＰ０．４６ｇ（３．７７ｍｍｏｌ）および塩化メチレン４０ｍｌの混合物に、ＤＣＣ０．１７３ｇ（８．４０ｍｍｏｌ）を含む塩化メチレン溶液２０ｍｌを室温で、撹拌しながら徐々に滴下した。さらに室温下で２４時間反応させた。反応混合物を濾過し、得られた濾液を濃縮した。濃縮物をカラムクロマトグラフィ−を用いて精製することにより、４’−ベンジルオキシ−４−ビフェニルカルボン酸 (R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル２．９３ｇ（６．６０ｍｍｏｌ）を得た。収率は９０％であった。
【００８８】
第３段階
第２段階で得られた４’−ベンジルオキシ−４−ビフェニルカルボン酸 (R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル２．９３ｇ（６．６０ｍｍｏｌ）および５％パラジウム／炭素０．４ｇをＴＨＦ５０ｍｌに入れた。水素風船を用いて溶液を水素雰囲気下とし、室温で１晩攪拌した。触媒を濾別し、濾液を濃縮することによって４’−ヒドロキシ−４−ビフェニルカルボン酸 (R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステルをほぼ定量的に得た。
【００８９】
第４段階
第３段階で得られた４’−ヒドロキシ−４−ビフェニルカルボン酸 (R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル０．２９ｇ（０．８１ｍｍｏｌ）、実施例５の第１段階で得られた６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ヒドロキシメチルナフタレン０．２６ｇ（０．８２ｍｍｏｌ）、およびトリフェニルホスフィン０．２９ｍｇ（１．１０ｍｍｏｌ）をＴＨＦ１０ｍｌに加え、室温で攪拌しながら、この中にジエチルアゾジカルボン酸１７０μｌ（１．１ｍｍｏｌ）をシリンジで加えた。同温度でさらに一晩攪拌した後、溶媒を留去し、カラムクロマトグラフィ−を用いて精製することにより、無色の半固体０．２０ｇを得た。
この半固体のＦＤ−マススペクトルの値はＭ／ｅ＝６５４であった。
図６にこの化合物の１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのチャ−トを示す。
【００９０】
これらの分析の結果より、この化合物は目的とする４’−(６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンメチレンオキシ)−４−ビフェニルカルボン酸 (R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステル［上記例示化合物（１９）］であると同定した。収率は３８％であった。
【００９１】
この液晶化合物の相転移温度を表１６に示す。
【００９２】
【表１６】
【実施例７】
４’− ( ６−デカノイル−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンカルボニルオキシ ) −４−ビフェニルカルボン酸 (R ）−１−トリフルオロメチル−４−エトキシブチルエステルの合成
【化２７】
第１段階
実施例１の第１段階で得られた６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ-2-ナフタレンカルボン酸１６．６ｇ（５０ｍｍｏｌ）、４７％臭化水素酸８６．５ｇ（５００ｍｍｏｌ）、および酢酸２５０ｍｌの混合溶液を、１０時間加熱還流した。冷却後、反応液をヘキサンで２回洗浄し、水層を濃縮した。得られた固体を乾燥し、６−ヒドロキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ-2-ナフタレンカルボン酸７．８８ｇ（４１ｍｍｏｌ）を得た（収率８２％）。
【００９５】
第２段階
第１段階で得られた６−ヒドロキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ-2-ナフタレンカルボン酸６．１２ｇ（３１．９ｍｍｏｌ）、ベンジルアルコール３５．７ｇ（３３１ｍｍｏｌ）、およびジブチル酸化スズ０．２１ｇ（０．４３ｍｍｏｌ）の混合物を、１９５℃で６時間、加熱攪拌した。ベンジルアルコールを減圧留去後、カラムクロマトグラフィーを用いて精製することによって６−ヒドロキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ-2-ナフタレンカルボン酸ベンジルエステル８．１ｇ（２８．７ｍｍｏｌ）を得た（収率９０％）。
【００９６】
第３段階
デカノイルクロライド２．５１ｇ（１３．２ｍｍｏｌ）およびピリジン５ｍｌ（６２ｍｍｏｌ）をトルエン２０ｍｌに加え、この中に、第２段階で得られた６−ヒドロキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ-2-ナフタレンカルボン酸ベンジルエステル２．６７ｇ（９．４７ｍｍｏｌ）のトルエン（１０ｍｌ）溶液を室温で加えた。同温度で２４時間攪拌し加水分解した。有機層を乾燥後、濃縮しカラムクロマトグラフィ−を用いて精製することにより、６−デカノイル−１，２，３，４−テトラヒドロ-2-ナフタレンカルボン酸ベンジルエステル３．７９ｇ（８．６９ｍｍｏｌ）を得た（収率９２％）。
【００９７】
第４段階
６−デカノイル−１，２，３，４−テトラヒドロ-2-ナフタレンカルボン酸ベンジルエステル３．７９ｇ（８．６９ｍｍｏｌ）および５％パラジウム／炭素０．４３ｇを含むＴＨＦ溶液５０ｍｌを、風船を用いて水素雰囲気下とし、室温で２４時間攪拌した。反応混合物を濾過し、濾液を濃縮することによって６−デカノイル−１，２，３，４−テトラヒドロ-2-ナフタレンカルボン酸３．１９ｇを得た（収率１００％）。
【００９８】
第５段階
第４段階で得られた６−デカノイル−１，２，３，４−テトラヒドロ-2-ナフタレンカルボン酸０．２８ｇ（０．８１ｍｍｏｌ）、実施例６の第２および第３段階において、(R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロパノールの代わりに、(R）−１−トリフルオロメチル−４−エトキシブタノールを用い、同様な反応行うことによって得た４’−ヒドロキシ−４−ビフェニルカルボン酸 (R）−１−トリフルオロメチル−４−エトキシブチルエステル０．３０ｇ（０．７９ｍｍｏｌ）、ＤＭＡＰ０．０９９ｇ（０．８１ｍｍｏｌ）および塩化メチレン１０ｍｌの混合物に、ＤＣＣ０．２３ｇ（１．１１ｍｍｏｌ）の塩化メチレン溶液５ｍｌを室温で、撹拌しながらゆっくり滴下した。さらに同温度で４８時間反応させた。反応混合物を濾過し、濾液を濃縮した。濃縮物をカラムクロマトグラフィ−を用いて精製することにより、白色半固体を０．４０ｇ得た。
この半固体のＦＤ−マススペクトルの値はＭ／ｅ＝７１０であった。
図７にこの化合物の１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのチャ−トを示す。
【００９９】
これらの分析の結果より、この化合物は目的とする４’−(６−デカノイル−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンカルボニルオキシ)−４−ビフェニルカルボン酸 (R）−１−トリフルオロメチル−４−エトキシブチルエステルであると同定した。収率７２％。
この液晶化合物の相転移温度を表１７に示す。
【０１００】
【表１７】
【実施例８】
下記式[Ａ−１]で示される反強誘電性液晶に、
【化２８】
【化２９】
【０１０２】
【比較例１】
実施例８において、式［Ｂ−１］で示される化合物の代わりに、次式［Ｃ−１］で表される化合物を用いた以外は、同様にして液晶組成物を調整した。結果を表１８に示した。
【化３０】
【表１８】
【実施例９】
下記に示す化合物[Ａ−２]、[Ａ−３]を、下記の組成比で配合して組成物[Ａ]を調整した。この組成物[Ａ]の相転移温度は、Cry（35℃）SmCA*（106℃）SmA（114℃）Isoであった。
【化３１】
【化３２】
【比較例２】
実施例８において、式［Ｂ−２］で示される化合物の代わりに、次式［Ｃ−２］で表される化合物を用いた以外は、同様にして液晶組成物を調整した。結果を表１９に示した。
【化３３】
【表１９】
【実施例１０】
以下に示す化合物［Ａ−４］と［Ａ−５］を、［Ａ−４］／［Ａ−５］のモル比が70／30になるように配合して組成物［Ｂ］を調整した。
【化３４】
【表２０】
【実施例１１】
以下に示す化合物［Ａ−６］と［Ａ−７］を、［Ａ−６］／［Ａ−７］のモル比が70／30になるように配合して組成物［Ｃ］を調整した。
【化３６】
【化３８】
【表２１】
【実施例１２】
以下に示す化合物［Ａ−８］と［Ａ−９］を、［Ａ−８］／［Ａ−９］のモル比が70／30になるように配合して組成物［Ｄ］を調整した。
【化３９】
【化４１】
【表２２】
【実施例１３】
以下に示す化合物［Ａ−８］と［Ａ−１０］を、［Ａ−８］／［Ａ−１０］のモル比が８０／２０になるように配合して組成物［Ｅ］を調整した。
【化４２】
【化４４】
【表２３】
【実施例１４】
以下に示す化合物［Ａ−１１］と［Ａ−１２］と［Ａ−１３］を、［Ａ−１１］／［Ａ−１２］／［Ａ−１３］のモル比が60／15／25になるように配合して組成物［Ｆ］を調整した。
【化４５】
【化４８】
【表２４】
【実施例１５】
以下に示す化合物［Ａ−１４］と［Ａ−１５］、および市販品の強誘電性液晶ＺＬＩ−３４８９（メルク社製）を、［Ａ−１４］／［Ａ−１５］／ＺＬＩ−３４８９の重量比が８５／１０／５になるように配合して組成物［Ｇ］を調整した。
【化４９】
【化５１】
【比較例３】
上記実施例１５で調製した組成物[Ｇ]を用いた。結果を表２５に示した。
【０１１９】
【表２５】
【図面の簡単な説明】
【図１】４’−（６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−2−ナフタレンカルボニルオキシ）−４−ビフェニルカルボン酸 (R)−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステルの１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのチャ−トである。
【図２】４’−（６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−2−ナフタレンカルボニルオキシ）−３−フルオロ−４−ビフェニルカルボン酸 (R)−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステルの１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのチャ−トである。
【図３】４’−（６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−2−ナフタレンカルボニルオキシ）−３−フルオロ−４−ビフェニルカルボン酸 (R)−１−トリフルオロメチル−４−エトキシブチルエステルの１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのチャ−トである。
【図４】４−(６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンカルボニルオキシ)ケイ皮酸 (R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステルの１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのチャ−トである。
【図５】４−(６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンメチレンオキシ)ケイ皮酸 (R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステルの１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのチャ−ト
【図６】４’−(６−デシルオキシ−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンメチレンオキシ)−４−ビフェニルカルボン酸 (R）−１−トリフルオロメチル−３−メトキシプロピルエステルの１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのチャ−トである。
【図７】４’−(６−デカノイル−１，２，３，４−テトラヒドロ−２−ナフタレンカルボニルオキシ)−４−ビフェニルカルボン酸 (R）−１−トリフルオロメチル−４−エトキシブチルエステルの１Ｈ−ＮＭＲスペクトルのチャ−トである。
【図８】本発明において、液晶セル中の液晶組成物のしきい値電圧を測定する方法を説明する図である。
【図９】本発明において、液晶セル中の液晶組成物の応答時間を測定する方法を説明する図である。
Claims (8)
- 次式［I］で表わされるテトラリン化合物；
Ｘ1は、-COO-基、-O-基または単結合を表し、
Ａは、それぞれ独立に、
Ｚ1およびＺ2は、それぞれ独立に水素原子またはフッ素原子を表わし、
Ｙは、-COO-基、-CH2O-基、-OCH2-基および-CH2CH2-基よりなる群から選ばれる基を表し、
Ｒ1 *は次式［II］で表わされる光学活性基であることを表わす（ただし、ｍは２〜５の整数であり、ｎは１〜３の整数である。）
−C*H（CF3）−(CH2)m−Ｏ−CnH2n+1 …［II］）］ - 上記式［Ｉ］において、Ｒ1*が
-C*H(CF3)-(CH2)5OC2H5、-C*H(CF3)-(CH2)4OCH3、-C*H(CF3)-(CH2)3OC2H5、
-C*H(CF3)-(CH2)2OCH3、-C*H(CF3)-(CH2)2OC2H5
から選ばれる基を表すことを特徴とする請求項１に記載のテトラリン化合物。 - 次式［I］で表わされる化合物からなる液晶材料；
Ｘ1は、-COO-基、-O-基または単結合を表し、
Ａは、それぞれ独立に、
Ｚ1およびＺ2は、それぞれ独立に水素原子またはフッ素原子を表わし、
Ｙは、-COO-基、-CH2O-基、-OCH2-基および-CH2CH2-基よりなる群から選ばれる基を表し
Ｒ1*は次式［II］で表わされる光学活性基であることを表わす（ただし、ｍは２〜５の整数であり、ｎは１〜３の整数である。）
−C*H（CF3）−(CH2)m−Ｏ−CnH2n+1 …［II］）］ - 上記式［Ｉ］において、Ｒ1*が
-C*H(CF3)-(CH2)5OC2H5、-C*H(CF3)-(CH2)4OCH3、-C*H(CF3)-(CH2)3OC2H5、
-C*H(CF3)-(CH2)2OCH3、-C*H(CF3)-(CH2)2OC2H5
から選ばれる基を表すことを特徴とする請求項３に記載の液晶材料。 - 上記請求項１または２に記載の式［I］で表される化合物と他の液晶化合物および／または添加剤とを含有してなる液晶組成物。
- 上記請求項１または２に記載の式［I］で表される化合物と他の液晶化合物および／または添加剤とを含有してなる強誘電性液晶組成物。
- 上記請求項１または２に記載の式［I］で表される化合物と他の液晶化合物および／または添加剤とを含有してなる反強誘電性液晶組成物。
- 上記請求項１または２に記載の式［I］で表される化合物と次式［III］で表される化合物を含有することを特徴とする反強誘電性液晶組成物。
Ａ2は、
Ｚ3，Ｚ4およびＺ5は、水素原子またはフッ素原子を表し、
Ｘ2は、-ＣＯＯ-基、-Ｏ-基または単結合を表し、
Ｘ3は、-ＣＯＯ-基または-ＣＨ2Ｏ-基合を表し、
Ｒ2*は、次式「IV」で表される光学活性基であることを表わす。ただし、ＶはＣＨ 3 またはＣＦ 3 を表し、ｒは０〜８であり、ｑは０〜１０であり、ｐは０または１であって、がＣＦ3である場合には、ｐ＝１かつｒ≠０、またはｐ＝０かつｒ＝０であり、ＶがＣＨ3である場合にはｐ＝０かつｒ＝０である）
−C*HV−(CH2)r−（Ｏ）p−CqH2q+1 ［IV］］
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