JP4573409B2 - 光学活性化合物、それを含有する液晶組成物および液晶素子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な光学活性化合物、該化合物を含む液晶組成物および該組成物を用いた液晶素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ツイストネマチック（ＴＮ）型およびスーパーツイストネマチック（ＳＴＮ）型等のネマチック型液晶表示素子には、均一なツイスト配向を達成するために、少量の光学活性化合物（カイラル剤）を添加した液晶組成物が用いられている。現在幅広く用いられている光学活性化合物としては、例えば、下式（ＣＮ）で表される化合物、下式（Ｓ−８１１）で表される化合物、または下式（ＣＢ−１５）で表される化合物などがある。
【０００３】
【化１】
【０００４】
しかし、このようなネマチック型液晶表示素子において、液晶表示品位の向上、高速応答化、低電圧駆動等の点から、これらの光学活性化合物は粘性が高い、らせん誘起力が十分に大きくない等の問題があり、さらに粘性が低く、らせん誘起力の大きい光学活性化合物が要求されている。
また、近年、ネマチック液晶組成物に光学活性化合物を多量（１０〜３０質量％程度）に添加したコレステリック液晶組成物を用い、コレステリック液晶が液晶材料の平均屈折率とヘリカルピッチ長との積の波長の光を選択反射する現象を利用した反射コレステリック型液晶素子が注目されている。この反射コレステリック型液晶素子は、低消費電力であるという特長を持っている。しかし、光学活性化合物を多量に添加する必要があるため、液晶組成物の粘度が高くなり、Ｎ（ネマチック相）−Ｉ（等方相）転移温度は低下する。そのため、液晶素子とした際の応答速度が遅い、駆動電圧が高い、動作可能な温度範囲が狭いなどの問題を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、低粘度であり、組成物に添加した際のＮ−Ｉ転移温度の低下が小さく、らせん誘起力が大きく、少量の添加でも所望のヘリカルピッチ長が得られる光学活性化合物を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる課題に対し、本発明者らは鋭意研究した結果、下記の光学活性化合物が、らせん誘起力が大きく、低粘度であり、液晶素子に好適に使用できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は下式（１）で表される光学活性化合物（以下、「本発明の光学活性化合物」ともいう）、該光学活性化合物を含む液晶組成物（以下、「本発明の液晶組成物」ともいう）、および該液晶組成物を用いた液晶素子（以下、「本発明の液晶素子」ともいう）を提供する。
R-Cy-CH2CH2-Cy-Ph'-X-R* ・・・式（１）
ただし、式中の記号は、本明細書を通じて以下の意味を示す。
Ｒ：炭素数１〜６の脂肪族炭化水素基、
Ｃｙ：トランス−１，４−シクロヘキシレン基、
Ｐｈ’：非置換の１，４−フェニレン基、水素原子１個以上がフッ素原子で置換された１，４−フェニレン基または水素原子１個以上がメチル基で置換された１，４−フェニレン基、
Ｘ：−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｏ−、−ＣＨ2 Ｏ−、−ＣＦ2 Ｏ−または単結合、
Ｒ* ：炭素数４〜１６の不斉炭素原子を有する炭化水素基、該基中の炭素−炭素結合間にはエーテル性の酸素原子（−Ｏ−）が挿入されていてもよく、−ＣＨ2 −部分はカルボニル基（−ＣＯ−）に置換されていてもよく、水素原子１個以上がハロゲン原子またはシアノ基で置換されていてもよい。
【０００７】
また、本発明の光学活性化合物としては式（３）〜（５）で表される光学活性化合物が好ましく挙げられる（以下、式（３）で表される光学活性化合物を化合物（３）とも記す。化合物（４）等も同様である）。
R-Cy-CH2CH2-Cy-Ph'-X-CH2-C* H(CH3)-Ph-H ・・・式（３）
R-Cy-CH2CH2-Cy-Ph'-O-R* ・・・式（４）
R-Cy-CH2CH2-Cy-Ph'-COO-R* ・・・式（５）
ただし、式中の記号は、本明細書を通じて以下の意味を示す。
Ｐｈ：非置換の１，４−フェニレン基、
Ｃ* ：不斉炭素原子。
また、上記式（３）において、Ｘが単結合、−ＣＯＯ−または−Ｏ−であることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の光学活性化合物は、その構造中に不斉炭素原子（Ｃ* ）を含む光学活性な化合物である。不斉炭素原子に結合する基の絶対配置はＳまたはＲのいずれであってもよい。
本発明の光学活性化合物において、Ｒは炭素数１〜６の脂肪族炭化水素基である。脂肪族炭化水素基のなかでも、Ｒとしては、炭素数１〜６の直鎖あるいは分枝鎖のアルキル基が好ましく、特に、低粘性であり、液晶素子を高速で駆動できる点から、炭素数１〜６の直鎖のアルキル基、すなわち、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基およびヘキシル基がより好ましい。また、Ｒは二重結合や三重結合を含んでいてもよく、Ｒが二重結合や三重結合を含んでいるものは液晶素子を低電圧駆動できる点で好ましい。
これらのうちでも、Ｒとしては、炭素数２〜５のアルキル基または炭素数２〜６のアルケニル基が特に好ましい。アルケニル基にシス−アルケニル基とトランス−アルケニル基とがありうる場合にはトランス−アルケニル基が好ましい。
【０００９】
Ｐｈ’は、非置換あるいは、水素原子１個以上がフッ素原子もしくはメチル基で置換された１，４−フェニレン基であり、これらのうちでも、非置換もしくは、１または２個の水素原子がフッ素原子に置換された１，４−フェニレン基が好ましい。該基としては、Ｘに近い向きにある炭素原子を１位とした場合、２−フルオロ−１，４−フェニレン基または２，６−ジフルオロ−１，４−フェニレン基が好ましい。
Ｘは、−ＣＯＯ−、−Ｏ−、−ＯＣＯ−、ＣＨ2 Ｏ−、−ＣＦ2 Ｏ−または単結合であるが、なかでも、らせん誘起力が大きいという点で−ＣＯＯ−（化合物（５））が、負の温度依存性を持つ点から−Ｏ−（化合物（４））が特に好ましい。また、化合物（３）においてはＸは単結合であることが特に好ましい。
【００１０】
Ｒ* は炭素数４〜１６の不斉炭素原子を有する炭化水素基であり、該基中の炭素−炭素結合間にはエーテル性の酸素原子（−Ｏ−）が挿入されていてもよく、−ＣＨ2 −部分はカルボニル基（−ＣＯ−）に置換されていてもよく、水素原子１個以上がハロゲン原子またはシアノ基で置換されていてもよい。ハロゲン原子としては、塩素原子、フッ素原子が好ましく、化合物の安定性、低粘性の観点から特にフッ素原子が好ましい。また、炭素−炭素結合間には二重結合や三重結合があってもよく、二重結合がある場合はトランス結合であることが好ましい。不斉炭素原子の絶対配置はＳであってもＲであってもよく、不斉炭素原子が複数あってもよい。
【００１１】
Ｒ* は基中に環基を有さない場合、炭素数は４〜１１が好ましく、直鎖に近い構造が好ましい。本発明において直鎖に近い構造とは、不斉炭素原子以外に分岐構造を持たないことをいい、Ｒ* としては、具体的には、１−メチルプロピル基、１−メチルブチル基、１−メチルペンチル基、１−メチルヘキシル基、１−メチルヘプチル基および１−メチルオクチル基が特に好ましい。
また、Ｒ* は炭素数４〜１６の不斉炭素原子を有する炭化水素基であれば基中に環基を有していてもよく、その場合の環基としては１，４−フェニレン基、１，４−シクロヘキシレン基が好ましく、これらの環基中の水素原子の１個以上がハロゲン原子またはシアノ基で置換されていてもよい。ハロゲン原子としては、塩素原子、フッ素原子が好ましく、特にフッ素原子が好ましい。Ｒ* は基中に環基を有する場合には、炭素数は８〜１２であることが好ましく、特に−ＣＨ2 −Ｃ* Ｈ（ＣＨ3 ）−Ｐｈ−Ｈ（上記式（２））が好ましい。
【００１２】
以下に本発明の光学活性化合物をＸの種類により分類し、順に具体例を示す。
なお、本明細書を通じて、ＰｈF はモノフルオロ−１，４−フェニレン基、ＰｈFFはジフルオロ−１，４−フェニレン基、ＰｈM はモノメチル−１，４−フェニレン基を示す。フッ素原子およびメチル基の置換位置は特に限定されないが、Ｘに近い向きにある炭素原子を１位として、２位または２，６位であるとらせん誘起力が増大する効果がさらに期待されるため好ましい。
Ｃ* は不斉炭素原子を示す。不斉炭素原子の絶対配置は特に限定されず、ＲであってもＳであってもよい。また、以下においてＲ1 は炭素数１〜６の直鎖のアルキル基を意味し、Ｒ2 は炭素数１〜９の直鎖のアルキル基を意味する。具体的には、Ｒ1 としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基が挙げられ、Ｒ2 としては、これらの基に加えてさらに、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基が挙げられる。また、Ｃ3 Ｈ7 、Ｃ6 Ｈ13、−（ＣＨ2 ）3 −などは直鎖を意味する。
【００１３】
本発明の光学活性化合物のうち、Ｘ＝ＣＯＯである化合物（５）としては、以下に挙げる化合物が好ましい。
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-R2
CH2=CH-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-R2
CH3-CH=CH-CH2CH2-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2CH2 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-(CH2)3 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-(CH2)4 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-CH2-O-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-CH2-OCO-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-CH2-O-CH2CH2-CH=CH-CH3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-O-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-O-CH2CH2-CH=CH-CH3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-OCO-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-COO-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-CH2-O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-COO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-OCO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-CH2-C* H(CH3)-Cl
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* HCl- C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhF -COO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhFF-COO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhM -COO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CF3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* HF-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-CH2-O-CF3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-CH2-O-CH2-C5F11
【００１４】
本発明の光学活性化合物のうち、Ｘ＝Ｏである化合物（４）としては、以下に挙げる化合物が好ましい。
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-R2
CH2=CH-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-R2
CH3-CH=CH-CH2CH2-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2CH2 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-(CH2)3 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-(CH2)4 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-CH2-O-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-CH2-O-CH2CH2-CH=CH-CH3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-CH2-OCO-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-O-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-O-CH2CH2-CH=CH-CH3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-OCO-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-COO-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-CH2-O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-COO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-OCO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-CH2-C* H(CH3)-Cl
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* HCl -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhF -O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhFF-O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhM -O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CF3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* HF-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-CH2-O-CF3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-CH2-O-CH2-C5F11
【００１５】
本発明の光学活性化合物のうち、Ｘ＝ＯＣＯである化合物としては、以下に挙げる化合物が好ましい。
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-C* H(CH3)-R2
CH2=CH-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-C* H(CH3)-R2
CH3-CH=CH-CH2CH2-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-CH2-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-CH2-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-CH2CH2 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-(CH2)3 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-(CH2)4 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-C* H(CH3)-CH2-O-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-C* H(CH3)-CH2-O-CH2CH2-CH=CH-CH3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-C* H(CH3)-CH2-OCO-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-CH2-C* H(CH3)-O-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-CH2-C* H(CH3)-O-CH2CH2-CH=CH-CH3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-CH2-C* H(CH3)-OCO-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-C* H(CH3)-CH2-O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-CH2-C* H(CH3)-O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-C* H(CH3)-OCO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-CH2-C* H(CH3)-OCO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-C* HCl -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhF -OCO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhFF-OCO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhM -OCO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-C* H(CF3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-C* HF-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-C* H(CH3)-CH2-O-CF3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-C* H(CH3)-CH2-O-CH2-C5F11
【００１６】
本発明の光学活性化合物のうち、Ｘ＝ＣＨ2 Ｏである化合物としては、以下に挙げる化合物が好ましい。
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O -C* H(CH3)-R2
CH2=CH-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O -C* H(CH3)-R2
CH3-CH=CH-CH2CH2-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O-CH2 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O-CH2 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O-CH2CH2-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O-(CH2)3-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O-(CH2)4-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O -C* H(CH3)-CH2-O-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O -C* H(CH3)-CH2-O-CH2CH2-CH=CH-CH3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O -C* H(CH3)-CH2-OCO-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O-CH2 -C* H(CH3)-O-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O-CH2 -C* H(CH3)-O-CH2CH2-CH=CH-CH3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O-CH2 -C* H(CH3)-OCO-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O -C* H(CH3)-CH2-O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O-CH2 -C* H(CH3)-O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O -C* H(CH3)-OCO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O-CH2 -C* H(CH3)-OCO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O -C* HCl -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhF -CH2O -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhFF-CH2O -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhM -CH2O -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O -C* H(CF3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O -C* HF-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O -C* H(CH3)-CH2-O-CF3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O -C* H(CH3)-CH2-O-CH2-C5F11
【００１７】
本発明の光学活性化合物のうち、Ｘ＝ＣＦ2 Ｏである化合物としては、以下に挙げる化合物が好ましい。
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O -C* H(CH3)-R2
CH2=CH-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O -C* H(CH3)-R2
CH3-CH=CH-CH2CH2-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O-CH2 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O-CH2 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O-CH2CH2-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O-(CH2)3-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O-(CH2)4-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O -C* H(CH3)-CH2-O-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O -C* H(CH3)-CH2-O-CH2CH2-CH=CH-CH3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O -C* H(CH3)-CH2-OCO-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O-CH2 -C* H(CH3)-O-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O-CH2 -C* H(CH3)-O-CH2CH2-CH=CH-CH3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O-CH2 -C* H(CH3)-OCO-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O -C* H(CH3)-CH2-O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O-CH2 -C* H(CH3)-O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O -C* H(CH3)-OCO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O-CH2 -C* H(CH3)-OCO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O -C* HCl -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhF -CF2O -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhFF-CF2O -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhM -CF2O -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O -C* H(CF3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O -C* HF-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O -C* H(CH3)-CH2-O-CF3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O -C* H(CH3)-CH2-O-CH2-C5F11
【００１８】
本発明の光学活性化合物のうち、Ｘ＝単結合である化合物としては、以下に挙げる化合物が好ましい。
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-C* H(CH3)-R2
CH2=CH-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-C* H(CH3)-R2
CH3-CH=CH-CH2CH2-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2CH2 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-(CH2)3 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-(CH2)4 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-C* H(CH3)-CH2-O-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-C* H(CH3)-CH2-O-CH2CH2-CH=CH-CH3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-C* H(CH3)-CH2-OCO-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-O-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-O-CH2CH2-CH=CH-CH3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-OCO-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-C* H(CH3)-CH2-O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-C* H(CH3)-OCO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-OCO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-C* HCl-C * H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhF -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhFF-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhM -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-C* H(CF3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-C* HF-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-C* H(CH3)-CH2-O-CF3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-C* H(CH3)-CH2-O-CH2-C5F11
【００１９】
また、本発明の光学活性化合物のうち、Ｒ* に環基を有する化合物としては、化合物（３）が好ましく、特に以下に挙げる化合物が好ましい。
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
CH2=CH-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
CH3-CH=CH-CH2CH2-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
CH2=CH-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
CH3-CH=CH-CH2CH2-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
CH2=CH-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
CH3-CH=CH-CH2CH2-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O-CH2 -C* H(CH3)-Ph-H
CH2=CH-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O-CH2 -C* H(CH3)-Ph-H
CH3-CH=CH-CH2CH2-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O-CH2 -C* H(CH3)-Ph-H
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O-CH2 -C* H(CH3)-Ph-H
CH2=CH-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O-CH2 -C* H(CH3)-Ph-H
CH3-CH=CH-CH2CH2-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O-CH2 -C* H(CH3)-Ph-H
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
CH2=CH-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
CH3-CH=CH-CH2CH2-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
【００２０】
本発明の光学活性化合物のうち、Ｒ* に環基を有する化合物として、化合物（３）に含まれない化合物としては、以下に挙げる化合物が好ましい。
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-Ph-F
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-Cy-H
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-Ph-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2CH2 -C* H(CH3)-Cy-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-(CH2)3 -C* H(CH3)-Ph-H
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-(CH2)4 -C* H(CH3)-Ph-H
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-Ph-F
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-Cy-H
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-Ph-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-(CH2)3 -C* H(CH3)-Ph-H
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-Ph-F
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-Cy-H
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-Ph-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-(CH2)3 -C* H(CH3)-Ph-H
【００２１】
［製造方法の説明］
本発明の光学活性化合物は、たとえば次の方法に従って製造することができる。なお、下記の製造方法は単なる例示であり、必要に応じて種々の製造方法が使用できる。
［方法１］本発明の光学活性化合物のうち、Ｘが−ＣＯＯ−である場合。（化合物（５））
【化２】
クロロベンゼン誘導体（ａ）にエチルマグネシウムブロミド存在下、マグネシウムと反応させてグリニャール試薬とした後に、二酸化炭素と反応させ、酸により加水分解してカルボン酸（ｂ）を得る。（ｂ）を塩化チオニル、塩化オキサリル等にて酸クロリド化して酸クロリド（ｃ）を得、ピリジン、トリエチルアミン等の塩基存在下、光学活性アルコール（ｄ）と反応させることにより、目的の化合物（５）を得ることができる。
【００２２】
［方法２］本発明の光学活性化合物のうち、Ｘが−Ｏ−である場合。（化合物（４））
【化３】
クロロベンゼン誘導体（ａ）にエチルマグネシウムブロミド存在下、マグネシウムと反応させてグリニャール試薬とした後に、ｔ−ブチル過安息香酸と反応させ、ｔ−ブチルエーテル（ｅ）を得、酸によりエーテル結合を解裂させフェノール（ｆ）を得る。（ｆ）に炭酸カリウム、水素化ナトリウム等の塩基存在下、光学活性ハロゲン化合物（ｇ：Ｙ＝Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）または光学活性ｐ−トルエンスルホン酸エステル（ｇ：Ｙ＝ＯＴｓ）と反応させることにより、目的の化合物（４）を得ることができる。
【００２３】
また、フェノール（ｆ）は、下記のように（ａ）をエチルマグネシウムブロミド存在下、マグネシウムによりグリニャール試薬とし、ホウ酸トリメチル等のホウ酸エステルと反応させた後に、酸性条件下、過酸化水素等の過酸化物と反応させる方法でも得られる。
【化４】
【００２４】
［方法３］本発明の光学活性化合物のうち、Ｘが−ＯＣＯ−である場合。
【化５】
光学活性カルボン酸（ｈ）を塩化チオニル、塩化オキサリル等にて酸クロリド化して酸クロリド（ｉ）を得、ピリジン、トリエチルアミン等の塩基存在下、フェノール（ｆ）と反応させることにより、目的の化合物を得ることができる。また、この化合物は、下記のように（ｈ）にＮ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）等の脱水縮合剤存在下、フェノール（ｆ）と反応させることでも得られる。
【化６】
【００２５】
［方法４］本発明の光学活性化合物のうち、Ｘが−ＣＨ2 Ｏ−である場合。
【化７】
カルボン酸（ｂ）を水素化リチウムアルミニウム等により還元し、アルコール（ｊ）を得た後、塩化チオニル、塩化オキサリル等にて塩素化してベンジルクロリド（ｋ）を得る。（ｋ）を、水素化ナトリウム等の塩基存在下、光学活性アルコール（ｄ）と反応させることにより、目的の化合物を得ることができる。
【００２６】
［方法５］本発明の光学活性化合物のうち、Ｘが−ＣＦ2 Ｏ−である場合。
【化８】
ジフロロベンジルブロミド（ｌ）を、水素化ナトリウム等の塩基存在下、光学活性アルコール（ｄ）と反応させることにより、目的の化合物を得ることができる。
【００２７】
［方法６］本発明の光学活性化合物のうち、Ｘが単結合である場合。
【化９】
ブロモベンゼン誘導体（ｍ）をマグネシウムと反応させてグリニャール試薬とした後に、シアン化銅、ヨウ化銅等の金属触媒存在下、光学活性ハロゲン化合物（ｎ：Ｙ＝Ｂｒ、Ｉ）または光学活性ｐ−トルエンスルホン酸エステル（ｎ：Ｙ＝ＯＴｓ）と反応させることにより、目的の化合物を得ることができる。
【００２８】
［方法７］化合物（３）のうち、Ｘが単結合である場合。
【化１０】
光学活性２−フェニルプロピオン酸（ｏ）を塩化チオニル、塩化オキサリル等にて酸クロリド化して酸クロリド（ｐ）を得、塩化アルミニウム等のルイス酸存在下、アルキルベンゼン（ｑ）とのフリーデル・クラフツ反応によりケトン（ｒ）を得、トリフルオロ酢酸存在下のトリエチルシラン等により還元することにより、目的の化合物を得ることができる。また、化合物（３）のうち、Ｘが単結合以外である場合は、［方法１］〜［方法６］と同様の方法により得ることができる。
【００２９】
本発明の光学活性化合物は、１種以上を他の液晶化合物および／または非液晶化合物（以下、他の液晶化合物と非液晶化合物とを総称して「他の化合物」という。）に含ませて液晶組成物とするのが好ましい。
他の化合物としては、以下の化合物が例示できる。なお、下式におけるＲａ、Ｒｂはそれぞれ相互に独立して、水素原子、炭素数１〜７のアルキル基、炭素数１〜７のアルコキシ基、フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子またはシアノ基を示し、Ｃｙはトランス−１，４−シクロヘキシレン基、Ｐｈａは非置換の１，４−フェニレン基または、水素原子の１個以上がフッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子、メチル基などに置換された１，４−フェニレン基を表す。ここで、置換基数や置換位置は特に限定されない。
【００３０】
Ra-Cy-Cy-Rb
Ra-Cy-Pha-Rb
Ra-Pha-Pha-Rb
Ra-Cy-COO-Pha-Rb
Ra-Pha-COO-Pha-Rb
Ra-Pha-C≡C-Pha-Rb
Ra-Cy-CH2CH2-Pha-C≡C-Pha-Rb
Ra-Pha-CF=CF-Pha-Rb
Ra-Cy-CF=CF-Pha-Rb
Ra-Cy-CH2CH2-Pha-Rb
Ra-Pha-CH2CH2-Pha-Rb
Ra-Cy-Cy-Pha-Rb
Ra-Cy-Pha-Pha-Rb
Ra-Cy-Pha-Pha-Cy-Rb
Ra-Pha-Pha-Pha-Rb
Ra-Cy-COO-Pha-Pha-Rb
Ra-Cy-Pha-COO-Pha-Rb
Ra-Cy-COO-Pha-COO-Pha-Rb
Ra-Pha-COO-Cy-COO-Pha-Rb
Ra-Pha-COO-Pha-OCO-Pha-Rb
【００３１】
他の化合物として挙げた上記化合物は単なる例示であり、該化合物の環構造を、シクロヘキサン環、または非置換もしくは上記置換基を有するベンゼン環等の他の六員環、ピリジン環またはジオキサン環等の複素環に置換してもよく、また、化合物の末端水素原子をハロゲン原子、シアノ基、トリフルオロメチル基等に置換してもよく、また、環と環との間の結合基を他の二価の結合基、例えば、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｎ＝Ｎ−、−ＣＨ＝Ｎ−、−ＣＯＯＣＨ2 −、−ＯＣＯＣＨ2 −、−ＣＯＣＨ2 −、−ＣＨ2 ＣＨ2 −、−ＣＦ2 Ｏ−、−ＣＨ2 Ｏ−、−ＣＨ＝Ｎ−Ｎ＝ＣＨ−等に変更されていてもよく、これらは所望の性能に合わせて適宜変更されうる。
【００３２】
他の化合物中に本発明の光学活性化合物を含ませて液晶組成物とする場合には、該光学活性化合物は、１種または２種以上を用いうる。該光学活性化合物を２種以上用いる場合には、１種の化合物の含有量は０．１〜１０質量％が好ましく、本発明の光学活性化合物の合量は、液晶組成物全量を１００質量％として０．１〜５０質量％が好ましく、０．１〜３０質量％がより好ましい。また、液晶組成物に添加した場合に誘起されるらせん方向が同一であるものを組み合わせて用いることが好ましい。
【００３３】
本発明の液晶組成物は、液晶セルに注入する等の方法で、電極付の基板間に挟持して、本発明の液晶素子を構成する。
本発明の液晶素子の製造法としては、基本的には以下の方法が挙げられる。すなわち、プラスチック、ガラス等の基板上に、必要に応じてＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 等のアンダーコート層やカラーフィルタ層を形成し、Ｉｎ2 Ｏ3 −ＳｎＯ2 （ＩＴＯ）、ＳｎＯ2 等の電極を設け、パターニングした後、必要に応じてポリイミド、ポリアミド、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 等のオーバーコート層を形成し、配向処理し、これにシール材を印刷し、電極面が相対向するように配して周辺をシールし、シール材を硬化して空セルを形成する。
この空セルに、本発明の液晶組成物を注入し、注入口を封止剤で封止して液晶セルを構成する。この液晶セルに必要に応じて偏光板、カラー偏光板、光源、カラーフィルタ、半透過反射板、反射板、導光板、紫外線カットフィルタ等を積層する、文字、図形等を印刷する、ノングレア加工するなどして本発明の液晶素子が製造される。
【００３４】
本発明の光学活性化合物はらせん誘起力が大きいため、液晶組成物に添加する際に、従来の光学活性化合物より少量の添加で、目的とするらせんピッチを持つ液晶組成物が得られる。そのうえ、本発明の光学活性化合物は粘性が低いため、従来の化合物と比べて液晶組成物の粘度上昇率が低い。また、本発明の光学活性化合物を添加することによるＮ−Ｉ転移温度の低下は小さい。したがって、本発明の液晶組成物を用いた液晶素子は、駆動電圧（しきい値電圧）が低く、応答時間が短く、しかも動作温度範囲が広く、種々の液晶素子に好適である。
本発明の液晶組成物を用いてＴＮ型またはＳＴＮ型液晶表示素子とした場合には、均一なツイスト配向を達成でき、反射コレステリック型液晶素子とした場合には、目的とする反射波長が得られる。
本発明の液晶組成物は、アクティブマトリクス素子、高分子分散型液晶素子、多色性色素を用いたＧＨ型液晶素子、強誘電性液晶素子、反強誘電性液晶素子等の種々の方式でも使用できる。また、調光素子、調光窓、光シャッタ、偏光交換素子、可変焦点レンズ、光学カラーフィルタ、着色フィルム、光学記録素子、温度指示計等の表示用途以外にも使用できる。特に、ＳＴＮ型液晶表示素子、反射コレステリック型液晶素子、強誘電性液晶素子、反強誘電性液晶素子に使用することにより、大きな効果が得られる。
【００３５】
【実施例】
［例１］（Ｓ）−４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）安息香酸１−メチルヘプチル［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C6H13］の合成
［第１ステップ］
加熱乾燥した１Ｌの四ッ口フラスコに、マグネシウム片１５．４ｇ（６３４ｍｍｏｌ）、無水テトラヒドロフラン３０ｍＬと少量のヨウ素粉末を加えた。臭化エチル３４．５ｇ（３１７ｍｍｏｌ）を無水テトラヒドロフラン２００ｍＬに溶解させた溶液を窒素雰囲気下で少量滴下し、ヨウ素の色が消えたことを確認した後、反応温度を２５℃以下に保ちながら残りの溶液を１時間かけて滴下し、滴下終了後、室温で１時間撹拌した。１−クロロ−４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）ベンゼン［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-Cl ］１００ｇ（２８８ｍｍｏｌ）を無水テトラヒドロフラン１００ｍＬに溶解させた溶液を加え、加熱還流下で１１時間撹拌した。無水テトラヒドロフラン３００ｍＬを加え、−３０℃まで冷却し、−２０℃以下に保ちながら炭酸ガスを吹き込み、発熱が無くなった後、炭酸ガスを吹き込み続けながら室温まで昇温した。
反応溶液を氷冷した希塩酸に注ぎ、未反応のマグネシウムをろ去した後に、有機相を分離し、水相をメチル−ｔ−ブチルエーテルで抽出し、有機相と合わせて水、飽和食塩水で洗浄した。有機相を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒および副生成物のプロピオン酸を留去して粗生成物の結晶を得た。これをトルエンから再結晶して４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）安息香酸［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COOH ］８７．３ｇ（２４５ｍｍｏｌ）を得た（収率８５％）。
【００３６】
［第２ステップ］
２００ｍＬのナスフラスコに、第１ステップで合成した４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）安息香酸［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COOH ］２０．０ｇ（５６．１ｍｍｏｌ）、塩化チオニル１３．３ｇ（１６８ｍｍｏｌ）、テトラクロロエチレン８０ｍＬを加え、８０℃に昇温し同温で３時間撹拌した後に、過剰な塩化チオニル、テトラクロロエチレンを減圧留去し、４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）安息香酸クロリド［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COCl ］２１．３ｇを得た。
２００ｍＬの四ッ口フラスコに、４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）安息香酸クロリド［C3H7-Cy -CH2CH2-Cy-Ph-COCl］２１．３ｇ、（Ｓ）−２−オクタノール７．６７ｇ（５８．９ｍｍｏｌ）、トルエン１００ｍＬ、ピリジン５．３２ｇ（６７．３ｍｍｏｌ）を加え、室温で一晩撹拌した。反応溶液を水に入れ有機相を分離し、水相をトルエンで抽出し、有機相と合わせて希塩酸、水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒；ヘキサン：トルエン＝４：１）で精製し、（Ｓ）−４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）安息香酸１−メチルヘプチル［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C6H13］１５．８ｇ（３３．７ｍｍｏｌ）を得た。（収率６０％）
等方相転移点：７１．５〜７２．７℃（室温において無色蝋状）
比旋光度：［α］D 20 ＋２３．０（ｃ１．０１，ＣＨＣｌ3 ）
ＭＳ ｍ／ｅ：４６８（Ｍ+ ）
1H-NMR(CDCl3) δ(ppm from TMS):0.87(t,6H),0.80-1.90(m,40H),2.52(m,1H), 5.13(sext,1H),7.26(d,2H),7.96(d,2H)
【００３７】
［例２］（Ｓ）−４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）安息香酸２−メチルブチル［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-C2H5 ］の合成
例１の第２ステップにおいて、（Ｓ）−２−オクタノールのかわりに、（Ｓ）−２−メチルブタノール５．４４ｇ（６１．７ｍｍｏｌ）を用いる以外は例１の第２ステップと同様に反応を行い、（Ｓ）−４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）安息香酸２−メチルブチル［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-C2H5 ］１７．０ｇ（３９．８ｍｍｏｌ）を得た。（収率７１％）
ＭＳ ｍ／ｅ：４２６（Ｍ+ ）
【００３８】
［例３］（Ｓ）−４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）安息香酸１−エトキシカルボニルエチル［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-COO-C2H5 ］の合成
例１の第２ステップにおいて、（Ｓ）−２−オクタノールのかわりに、（Ｓ）−乳酸エチル６．９６ｇ（５８．９ｍｍｏｌ）を用いる以外は例１の第２ステップと同様に反応を行い、（Ｓ）−４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）安息香酸１−エトキシカルボニルエチル［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-COO-C2H5 ］１７．４ｇ（３８．１ｍｍｏｌ）を得た。（収率６８％）
ＭＳ ｍ／ｅ：４５６（Ｍ+ ）
【００３９】
例１〜３と同様の方法で合成できる化合物を以下に例示する。
CH3-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO- C* H(CH3)-C6H13
C2H5-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C6H13
C4H9-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C6H13
C5H11-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO -C* H(CH3)-C6H13
C6H13-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO -C* H(CH3)-C6H13
CH2=CH-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C6H13
CH3-CH=CH-C2H4-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C3H7
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C4H9
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C5H11
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C7H15
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C2H4 -C* H(CH3)-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C3H6 -C* H(CH3)-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C4H8 -C* H(CH3)-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-CH2-O-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-CH2-O-C5H11
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-CH2-OCO-C5H11
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-CH2-O-C2H4-CH=CH-CH3
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-O-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-O-C5H11
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-O-C2H4-CH=CH-CH3
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-OCO-C5H11
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-COO-CH3
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-COO-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-COO-C4H9
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-CH2-O-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-O-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-COO-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-OCO-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-CH2-C* H(CH3)-Cl
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* HCl -C* H(CH3)-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-PhF -COO-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-PhFF-COO-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-PhM -COO-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CF3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* HF-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-CH2-O-CF3
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-CH2-O-CH2-C5F11
【００４０】
［例４］（Ｒ）−１−（１−メチルヘプチルオキシ）−４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）ベンゼン［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-C6H13］の合成
［第１ステップ］
加熱乾燥した２Ｌの四ッ口フラスコに、マグネシウム片１５．４ｇ（６３４ｍｍｏｌ）、無水テトラヒドロフラン４０ｍＬと少量のヨウ素粉末を加えた。臭化エチル３４．５ｇ（３１７ｍｍｏｌ）を無水テトラヒドロフラン２００ｍＬに溶解させた溶液を窒素雰囲気下で少量滴下し、ヨウ素の色が消えたことを確認した後、反応温度を２５℃以下に保ちながら残りの溶液を１時間かけて滴下し、滴下終了後、室温で１時間撹拌した。
１−クロロ−４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）ベンゼン［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-Cl ］１００ｇ（２８８ｍｍｏｌ）を無水テトラヒドロフラン１００ｍＬに溶解させた溶液を加え、加熱還流下で１１時間撹拌した。無水テトラヒドロフラン３００ｍＬを加え、０℃まで冷却し、１０℃以下に保ちながら、ｔ−ブチル過安息香酸１１８ｇ（６０５ｍｍｏｌ）を無水テトラヒドロフラン１７０ｍＬに溶解させた溶液を滴下し、滴下終了後室温で一晩撹拌した。反応溶液に６Ｍ塩酸３５０ｍＬを、温度を１０℃以下に保ちながら加えた後、ヨウ化ナトリウム２７．２ｇ（１８２ｍｍｏｌ）を水５４ｍＬに溶解させた水溶液を３０℃以下に保ちながら加え、室温で一晩撹拌した後、加温して７０℃で２時間撹拌した。室温まで冷却し、水６００ｍＬで希釈し、トルエンで抽出し、有機相を１０％亜硫酸水素ナトリウム水溶液、水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去し、トルエンから再結晶して４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）フェノール［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OH ］６８．２ｇ（２０８ｍｍｏｌ）を得た。（収率７２％）
【００４１】
［第２ステップ］
２００ｍＬの四ッ口フラスコにｐ−トルエンスルホニルクロリド１５．４ｇ（８０．６ｍｍｏｌ）、無水ピリジン３５ｍＬを入れて反応容器を０℃に冷却した。撹拌しながら（Ｓ）−２−オクタノ−ル１０．０ｇ（７６．８ｍｍｏｌ）を０℃以下に保ちながら滴下し、滴下後０℃で２４時間撹拌した。反応溶液はピリジン塩を吸引濾過した後に氷水に入れ、トルエンで抽出した。有機相を１ｍｏｌ／Ｌ塩酸、飽和炭酸ナトリウム水溶液、飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去し、（Ｓ）−１−メチルヘプチルトシラート［C6H13 -C* H(CH3)-OTs］１８．６ｇ（６５．３ｍｍｏｌ）を得た。（収率８５％）
【００４２】
［第３ステップ］
５００ｍＬの四ッ口フラスコに、第２ステップで得た（Ｓ）−１−メチルヘプチルトシラート［C6H13 -C* H(CH3)-OTs］１７．３ｇ（６０．９ｍｍｏｌ）、第１ステップで得た４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）フェノール［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OH ］２０．０ｇ（６０．９ｍｍｏｌ）、炭酸カリウム１６．８ｇ（１２２ｍｍｏｌ）、メチルイソブチルケトン１７０ｍＬを加え、１００℃で６時間撹拌した。室温まで冷却し、水２００ｍＬを加え、１０分間撹拌した後、有機相を分離し、水相をトルエンで抽出し、有機相と合わせて、５％水酸化カリウム水溶液、水、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去し、カラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘキサン）で精製し、（Ｒ）−１−（１−メチルヘプチルオキシ）−４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）ベンゼン［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-C6H13］１６．６ｇ（３７．７ｍｍｏｌ）を得た。（収率６２％）
ＭＳ ｍ／ｅ：４４０（Ｍ+ ）
【００４３】
例４と同様の方法で合成できる化合物を以下に例示する。
CH3-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O -C* H(CH3)-C6H13
C2H5-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-C6H13
C4H9-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-C6H13
C5H11-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O -C* H(CH3)-C6H13
C6H13-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O -C* H(CH3)-C6H13
CH2=CH-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-C6H13
CH3-CH=CH-C2H4-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-C3H7
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-C4H9
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-C5H11
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-C7H15
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C2H4 -C* H(CH3)-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C3H6 -C* H(CH3)-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C4H8 -C* H(CH3)-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-CH2-O-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-CH2-O-C5H11
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-CH2-O-C2H4-CH=CH-CH3
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-O-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-O-C5H11
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-O-C2H4-CH=CH-CH3
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-CH2-O-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-O-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-CH2-C* H(CH3)-Cl
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* HCl -C* H(CH3)-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-PhF -O-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-PhFF-O-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-PhM -O-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CF3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* HF-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-CH2-O-CF3
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-CH2-O-CH2-C5F11
【００４４】
［例５］（Ｒ）−４−（２−メチル−２−フェニルエチル）−１−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）ベンゼン［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-Ph-H ］の合成
［第１ステップ］
１００ｍＬのナスフラスコに、（Ｓ）−２−フェニルプロピオン酸［H-Ph-C* H(CH3)-COOH ］１０．０ｇ（６６．６ｍｍｏｌ）、塩化チオニル１５．８ｇ（１３３ｍｍｏｌ）、テトラクロロエチレン４０ｍＬ、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン少量を加え、室温で一晩撹拌した後、溶媒および過剰な塩化チオニルを減圧留去し、（Ｓ）−２−フェニルプロピオン酸クロリド［H-Ph-C* H(CH3)-COCl ］１１．６ｇを得た。
３００ｍＬの四ッ口フラスコに、trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシルベンゼン［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-H］２０．８ｇ（６６．６ｍｍｏｌ）、塩化アルミニウム８．８８ｇ（６６．６ｍｍｏｌ）、１，２−ジクロロエタン１００ｍＬを加え、０℃に冷却した後に、激しく撹拌しながら（Ｓ）−２−フェニルプロピオン酸クロリド［H-Ph-C* H(CH3)-COCl ］１１．６ｇを１，２−ジクロロエタン２３ｍＬに溶解させた溶液を滴下し、滴下終了後２時間撹拌した。反応液を氷冷した希塩酸に入れ赤色が消出するまで撹拌し、トルエンで抽出し、有機相を水、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去し、エタノールから再結晶して、（Ｓ）−２−メチル−２−フェニル−１−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）フェニル−１−オン［C3H7- Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CO-C* H(CH3)-Ph-H ］２４．０ｇ（５３．９ｍｍｏｌ）を得た。（収率８１％）
【００４５】
［第２ステップ］
３００ｍＬの四ッ口フラスコに、第１ステップで得た（Ｓ）−２−メチル−２−フェニル−１−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）フェニル−１−オン［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CO -C* H(CH3)-Ph-H ］２４．０ｇ（５３．９ｍｍｏｌ）、トリフルオロ酢酸１００ｍＬを加え、０℃に冷却した後に、激しく撹拌しながらトリエチルシラン１３．８ｇ（１１９ｍｍｏｌ）を滴下し、滴下終了後、室温まで昇温して２時間撹拌した。トルエン２００ｍＬを加え、トリフルオロ酢酸の大部分を減圧留去し、有機相を５％炭酸水素ナトリウム水溶液、水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去し、カラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘキサン）で精製し、（Ｒ）−４−（２−メチル−２−フェニルエチル）−１−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）ベンゼン［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-Ph-H ］２０．９ｇ（４８．６ｍｍｏｌ）を得た。（収率９０％）
ＭＳ ｍ／ｅ：４３０（Ｍ+ ）
【００４６】
例５と同様の方法で合成できる化合物を以下に例示する。
CH3-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2 -C* H(CH3)-Ph-H
C2H5-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
C4H9-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
C5H11-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2 -C* H(CH3)-Ph-H
C6H13-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2 -C* H(CH3)-Ph-H
CH2=CH-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
CH3-CH=CH-C2H4-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
【００４７】
［液晶組成物の調製例１］
メルク社製液晶組成物ＺＬＩ−１５６５の１００質量部に、例１で合成した（Ｓ）−４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）安息香酸１−メチルヘプチル［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C6H13］を１質量部（Ｃ＝０．０１）加えて液晶組成物（ア）を得た。（光学活性化合物を加える前の液晶組成物１００質量部に対して、光学活性化合物１質量部を加えたとき、Ｃ＝０．０１とする。）
【００４８】
［液晶組成物の調製例２］
メルク社製液晶組成物ＺＬＩ−１５６５の９５質量部に、例１で合成した（Ｓ）−４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）安息香酸１−メチルヘプチル［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C6H13］を５質量部加えて液晶組成物（イ）を得た。
【００４９】
［液晶組成物の調製例３］
メルク社製液晶組成物ＺＬＩ−１５６５の１００質量部に、例１で合成した（Ｓ）−４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）安息香酸１−メチルヘプチル［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C6H13］を０．１質量部（Ｃ＝０．００１）加えて液晶組成物（ウ）を得た。
【００５０】
［液晶組成物の比較調製例１］
メルク社製液晶組成物ＺＬＩ−１５６５の１００質量部に市販の光学活性化合物（ＣＮ）を１質量部（Ｃ＝０．０１）加えて液晶組成物（エ）、ＺＬＩ−１５６５の１００質量部に市販のメルク社製光学活性化合物（Ｓ−８１１）を１質量部（Ｃ＝０．０１）加えて液晶組成物（オ）を得た。なお、市販の光学活性化合物（ＣＮ）および（Ｓ−８１１）の構造は先に記載してある。
【００５１】
［液晶組成物の比較調製例２］
メルク社製液晶組成物ＺＬＩ−１５６５の９５質量部に市販のメルク社製光学活性化合物（Ｓ−８１１）を５質量部加えて液晶組成物（カ）を得た。
【００５２】
［液晶組成物の比較調製例３］
メルク社製液晶組成物ＺＬＩ−１５６５の１００質量部に市販のメルク社製光学活性化合物（Ｓ−８１１）を０．１質量部（Ｃ＝０．００１）加えて液晶組成物（キ）を得た。
【００５３】
［らせん誘起力の評価］
液晶組成物（ア）、（エ）および（オ）について、２５℃におけるヘリカルピッチ長Ｐ（単位：μｍ）をカノー（Ｃａｎｏ）ウエッジ法にて測定した。計算式１によりらせん誘起力ＨＴＰを算出した。また、らせん誘起の向きは接触法により測定した。結果を表１に示す。
ＨＴＰ＝１／（Ｐ・Ｃ） ・・・計算式１
【００５４】
【表１】
本発明の光学活性化合物［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C6H13］のらせん誘起力は、市販の光学活性化合物に比べて非常に大きかった。
【００５５】
［粘度の測定］
液晶組成物（イ）および（カ）について、２５℃および０℃における液晶組成物の動粘度η（単位：ｃＳｔ）を、オストワルド粘度管を用いて測定した。結果を液晶組成物ＺＬＩ−１５６５の測定値とともに表２に示す。
【００５６】
【表２】
本発明の化合物［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C6H13］を添加した液晶組成物（イ）は、市販の光学活性化合物を添加した液晶組成物（カ）に比べて、動粘度が低かった。
【００５７】
［Ｎ−Ｉ転移温度の測定］
液晶組成物（イ）および（カ）について、Ｎ−Ｉ転移温度Ｔｃ（℃）を、偏光顕微鏡を用いて測定した。結果を液晶組成物ＺＬＩ−１５６５の測定値とともに表３に示す。
【００５８】
【表３】
本発明の化合物［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C6H13］を添加した液晶組成物（イ）は、市販の光学活性化合物を添加した液晶組成物（カ）に比べて、Ｎ−Ｉ転移温度が高く、光学活性化合物を添加することによるＮ−Ｉ転移温度の低下が抑制された。
【００５９】
［応答時間およびしきい値電圧の測定］
ＩＴＯ電極付き基盤上に酸化珪素のコート層を形成し、ラビング処理した基板間に液晶組成物（ウ）を挟持して、セルギャップＤ＝８μｍのＴＮ型液晶セルを作製した。また、液晶組成物（キ）を挟持したＴＮ型液晶セルを同様に作製した。この液晶セルを用いて、従来より知られる電圧平均化法による１／３デューティ、１／３バイアス波形での時分割駆動を行い、２５℃および−３０℃におけるしきい値電圧Ｖｔｈ、および応答時間τ（立ち上がり時間と立ち下がり時間の和）を測定した。結果を表４に示す。
【００６０】
【表４】
本発明の化合物［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C6H13］を添加した液晶組成物（ウ）は、市販の光学活性化合物を添加した液晶組成物（キ）に比べて、しきい値電圧の値が低く、応答時間が短かった。特に、低温においてその効果が大きかった。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の光学活性化合物は、らせん誘起力が大きく、低粘度であり、液晶組成物に添加した場合のＮ−Ｉ転移温度の低下が小さい。らせん誘起力が大きいために、液晶組成物に少量を添加しただけで所望の配向を達成できる。このような化合物を含有する液晶組成物は、従来の液晶組成物に比べて、ヘリカルピッチ長が短く、低粘度であり、Ｎ−Ｉ転移温度が高い。また、低粘度であるため、該液晶組成物を用いた液晶素子は、低電圧での駆動化が可能であり、高速応答性能を有する。特に、ＳＴＮ型またはコレステリック型液晶素子等に用いる液晶組成物として有用である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な光学活性化合物、該化合物を含む液晶組成物および該組成物を用いた液晶素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ツイストネマチック（ＴＮ）型およびスーパーツイストネマチック（ＳＴＮ）型等のネマチック型液晶表示素子には、均一なツイスト配向を達成するために、少量の光学活性化合物（カイラル剤）を添加した液晶組成物が用いられている。現在幅広く用いられている光学活性化合物としては、例えば、下式（ＣＮ）で表される化合物、下式（Ｓ−８１１）で表される化合物、または下式（ＣＢ−１５）で表される化合物などがある。
【０００３】
【化１】
しかし、このようなネマチック型液晶表示素子において、液晶表示品位の向上、高速応答化、低電圧駆動等の点から、これらの光学活性化合物は粘性が高い、らせん誘起力が十分に大きくない等の問題があり、さらに粘性が低く、らせん誘起力の大きい光学活性化合物が要求されている。
また、近年、ネマチック液晶組成物に光学活性化合物を多量（１０〜３０質量％程度）に添加したコレステリック液晶組成物を用い、コレステリック液晶が液晶材料の平均屈折率とヘリカルピッチ長との積の波長の光を選択反射する現象を利用した反射コレステリック型液晶素子が注目されている。この反射コレステリック型液晶素子は、低消費電力であるという特長を持っている。しかし、光学活性化合物を多量に添加する必要があるため、液晶組成物の粘度が高くなり、Ｎ（ネマチック相）−Ｉ（等方相）転移温度は低下する。そのため、液晶素子とした際の応答速度が遅い、駆動電圧が高い、動作可能な温度範囲が狭いなどの問題を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、低粘度であり、組成物に添加した際のＮ−Ｉ転移温度の低下が小さく、らせん誘起力が大きく、少量の添加でも所望のヘリカルピッチ長が得られる光学活性化合物を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる課題に対し、本発明者らは鋭意研究した結果、下記の光学活性化合物が、らせん誘起力が大きく、低粘度であり、液晶素子に好適に使用できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は下式（１）で表される光学活性化合物（以下、「本発明の光学活性化合物」ともいう）、該光学活性化合物を含む液晶組成物（以下、「本発明の液晶組成物」ともいう）、および該液晶組成物を用いた液晶素子（以下、「本発明の液晶素子」ともいう）を提供する。
R-Cy-CH2CH2-Cy-Ph'-X-R* ・・・式（１）
ただし、式中の記号は、本明細書を通じて以下の意味を示す。
Ｒ：炭素数１〜６の脂肪族炭化水素基、
Ｃｙ：トランス−１，４−シクロヘキシレン基、
Ｐｈ’：非置換の１，４−フェニレン基、水素原子１個以上がフッ素原子で置換された１，４−フェニレン基または水素原子１個以上がメチル基で置換された１，４−フェニレン基、
Ｘ：−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｏ−、−ＣＨ2 Ｏ−、−ＣＦ2 Ｏ−または単結合、
Ｒ* ：炭素数４〜１６の不斉炭素原子を有する炭化水素基、該基中の炭素−炭素結合間にはエーテル性の酸素原子（−Ｏ−）が挿入されていてもよく、−ＣＨ2 −部分はカルボニル基（−ＣＯ−）に置換されていてもよく、水素原子１個以上がハロゲン原子またはシアノ基で置換されていてもよい。
【０００７】
また、本発明の光学活性化合物としては式（３）〜（５）で表される光学活性化合物が好ましく挙げられる（以下、式（３）で表される光学活性化合物を化合物（３）とも記す。化合物（４）等も同様である）。
R-Cy-CH2CH2-Cy-Ph'-X-CH2-C* H(CH3)-Ph-H ・・・式（３）
R-Cy-CH2CH2-Cy-Ph'-O-R* ・・・式（４）
R-Cy-CH2CH2-Cy-Ph'-COO-R* ・・・式（５）
ただし、式中の記号は、本明細書を通じて以下の意味を示す。
Ｐｈ：非置換の１，４−フェニレン基、
Ｃ* ：不斉炭素原子。
また、上記式（３）において、Ｘが単結合、−ＣＯＯ−または−Ｏ−であることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の光学活性化合物は、その構造中に不斉炭素原子（Ｃ* ）を含む光学活性な化合物である。不斉炭素原子に結合する基の絶対配置はＳまたはＲのいずれであってもよい。
本発明の光学活性化合物において、Ｒは炭素数１〜６の脂肪族炭化水素基である。脂肪族炭化水素基のなかでも、Ｒとしては、炭素数１〜６の直鎖あるいは分枝鎖のアルキル基が好ましく、特に、低粘性であり、液晶素子を高速で駆動できる点から、炭素数１〜６の直鎖のアルキル基、すなわち、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基およびヘキシル基がより好ましい。また、Ｒは二重結合や三重結合を含んでいてもよく、Ｒが二重結合や三重結合を含んでいるものは液晶素子を低電圧駆動できる点で好ましい。
これらのうちでも、Ｒとしては、炭素数２〜５のアルキル基または炭素数２〜６のアルケニル基が特に好ましい。アルケニル基にシス−アルケニル基とトランス−アルケニル基とがありうる場合にはトランス−アルケニル基が好ましい。
【０００９】
Ｐｈ’は、非置換あるいは、水素原子１個以上がフッ素原子もしくはメチル基で置換された１，４−フェニレン基であり、これらのうちでも、非置換もしくは、１または２個の水素原子がフッ素原子に置換された１，４−フェニレン基が好ましい。該基としては、Ｘに近い向きにある炭素原子を１位とした場合、２−フルオロ−１，４−フェニレン基または２，６−ジフルオロ−１，４−フェニレン基が好ましい。
Ｘは、−ＣＯＯ−、−Ｏ−、−ＯＣＯ−、ＣＨ2 Ｏ−、−ＣＦ2 Ｏ−または単結合であるが、なかでも、らせん誘起力が大きいという点で−ＣＯＯ−（化合物（５））が、負の温度依存性を持つ点から−Ｏ−（化合物（４））が特に好ましい。また、化合物（３）においてはＸは単結合であることが特に好ましい。
【００１０】
Ｒ* は炭素数４〜１６の不斉炭素原子を有する炭化水素基であり、該基中の炭素−炭素結合間にはエーテル性の酸素原子（−Ｏ−）が挿入されていてもよく、−ＣＨ2 −部分はカルボニル基（−ＣＯ−）に置換されていてもよく、水素原子１個以上がハロゲン原子またはシアノ基で置換されていてもよい。ハロゲン原子としては、塩素原子、フッ素原子が好ましく、化合物の安定性、低粘性の観点から特にフッ素原子が好ましい。また、炭素−炭素結合間には二重結合や三重結合があってもよく、二重結合がある場合はトランス結合であることが好ましい。不斉炭素原子の絶対配置はＳであってもＲであってもよく、不斉炭素原子が複数あってもよい。
【００１１】
Ｒ* は基中に環基を有さない場合、炭素数は４〜１１が好ましく、直鎖に近い構造が好ましい。本発明において直鎖に近い構造とは、不斉炭素原子以外に分岐構造を持たないことをいい、Ｒ* としては、具体的には、１−メチルプロピル基、１−メチルブチル基、１−メチルペンチル基、１−メチルヘキシル基、１−メチルヘプチル基および１−メチルオクチル基が特に好ましい。
また、Ｒ* は炭素数４〜１６の不斉炭素原子を有する炭化水素基であれば基中に環基を有していてもよく、その場合の環基としては１，４−フェニレン基、１，４−シクロヘキシレン基が好ましく、これらの環基中の水素原子の１個以上がハロゲン原子またはシアノ基で置換されていてもよい。ハロゲン原子としては、塩素原子、フッ素原子が好ましく、特にフッ素原子が好ましい。Ｒ* は基中に環基を有する場合には、炭素数は８〜１２であることが好ましく、特に−ＣＨ2 −Ｃ* Ｈ（ＣＨ3 ）−Ｐｈ−Ｈ（上記式（２））が好ましい。
【００１２】
以下に本発明の光学活性化合物をＸの種類により分類し、順に具体例を示す。
なお、本明細書を通じて、ＰｈF はモノフルオロ−１，４−フェニレン基、ＰｈFFはジフルオロ−１，４−フェニレン基、ＰｈM はモノメチル−１，４−フェニレン基を示す。フッ素原子およびメチル基の置換位置は特に限定されないが、Ｘに近い向きにある炭素原子を１位として、２位または２，６位であるとらせん誘起力が増大する効果がさらに期待されるため好ましい。
Ｃ* は不斉炭素原子を示す。不斉炭素原子の絶対配置は特に限定されず、ＲであってもＳであってもよい。また、以下においてＲ1 は炭素数１〜６の直鎖のアルキル基を意味し、Ｒ2 は炭素数１〜９の直鎖のアルキル基を意味する。具体的には、Ｒ1 としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基が挙げられ、Ｒ2 としては、これらの基に加えてさらに、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基が挙げられる。また、Ｃ3 Ｈ7 、Ｃ6 Ｈ13、−（ＣＨ2 ）3 −などは直鎖を意味する。
【００１３】
本発明の光学活性化合物のうち、Ｘ＝ＣＯＯである化合物（５）としては、以下に挙げる化合物が好ましい。
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-R2
CH2=CH-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-R2
CH3-CH=CH-CH2CH2-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2CH2 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-(CH2)3 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-(CH2)4 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-CH2-O-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-CH2-OCO-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-CH2-O-CH2CH2-CH=CH-CH3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-O-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-O-CH2CH2-CH=CH-CH3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-OCO-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-COO-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-CH2-O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-COO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-OCO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-CH2-C* H(CH3)-Cl
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* HCl- C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhF -COO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhFF-COO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhM -COO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CF3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* HF-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-CH2-O-CF3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-CH2-O-CH2-C5F11
【００１４】
本発明の光学活性化合物のうち、Ｘ＝Ｏである化合物（４）としては、以下に挙げる化合物が好ましい。
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-R2
CH2=CH-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-R2
CH3-CH=CH-CH2CH2-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2CH2 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-(CH2)3 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-(CH2)4 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-CH2-O-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-CH2-O-CH2CH2-CH=CH-CH3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-CH2-OCO-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-O-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-O-CH2CH2-CH=CH-CH3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-OCO-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-COO-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-CH2-O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-COO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-OCO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-CH2-C* H(CH3)-Cl
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* HCl -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhF -O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhFF-O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhM -O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CF3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* HF-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-CH2-O-CF3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-CH2-O-CH2-C5F11
【００１５】
本発明の光学活性化合物のうち、Ｘ＝ＯＣＯである化合物としては、以下に挙げる化合物が好ましい。
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-C* H(CH3)-R2
CH2=CH-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-C* H(CH3)-R2
CH3-CH=CH-CH2CH2-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-CH2-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-CH2-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-CH2CH2 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-(CH2)3 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-(CH2)4 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-C* H(CH3)-CH2-O-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-C* H(CH3)-CH2-O-CH2CH2-CH=CH-CH3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-C* H(CH3)-CH2-OCO-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-CH2-C* H(CH3)-O-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-CH2-C* H(CH3)-O-CH2CH2-CH=CH-CH3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-CH2-C* H(CH3)-OCO-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-C* H(CH3)-CH2-O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-CH2-C* H(CH3)-O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-C* H(CH3)-OCO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-CH2-C* H(CH3)-OCO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-C* HCl -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhF -OCO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhFF-OCO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhM -OCO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-C* H(CF3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-C* HF-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-C* H(CH3)-CH2-O-CF3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-C* H(CH3)-CH2-O-CH2-C5F11
【００１６】
本発明の光学活性化合物のうち、Ｘ＝ＣＨ2 Ｏである化合物としては、以下に挙げる化合物が好ましい。
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O -C* H(CH3)-R2
CH2=CH-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O -C* H(CH3)-R2
CH3-CH=CH-CH2CH2-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O-CH2 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O-CH2 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O-CH2CH2-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O-(CH2)3-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O-(CH2)4-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O -C* H(CH3)-CH2-O-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O -C* H(CH3)-CH2-O-CH2CH2-CH=CH-CH3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O -C* H(CH3)-CH2-OCO-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O-CH2 -C* H(CH3)-O-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O-CH2 -C* H(CH3)-O-CH2CH2-CH=CH-CH3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O-CH2 -C* H(CH3)-OCO-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O -C* H(CH3)-CH2-O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O-CH2 -C* H(CH3)-O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O -C* H(CH3)-OCO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O-CH2 -C* H(CH3)-OCO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O -C* HCl -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhF -CH2O -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhFF-CH2O -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhM -CH2O -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O -C* H(CF3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O -C* HF-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O -C* H(CH3)-CH2-O-CF3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O -C* H(CH3)-CH2-O-CH2-C5F11
【００１７】
本発明の光学活性化合物のうち、Ｘ＝ＣＦ2 Ｏである化合物としては、以下に挙げる化合物が好ましい。
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O -C* H(CH3)-R2
CH2=CH-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O -C* H(CH3)-R2
CH3-CH=CH-CH2CH2-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O-CH2 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O-CH2 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O-CH2CH2-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O-(CH2)3-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O-(CH2)4-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O -C* H(CH3)-CH2-O-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O -C* H(CH3)-CH2-O-CH2CH2-CH=CH-CH3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O -C* H(CH3)-CH2-OCO-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O-CH2 -C* H(CH3)-O-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O-CH2 -C* H(CH3)-O-CH2CH2-CH=CH-CH3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O-CH2 -C* H(CH3)-OCO-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O -C* H(CH3)-CH2-O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O-CH2 -C* H(CH3)-O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O -C* H(CH3)-OCO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O-CH2 -C* H(CH3)-OCO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O -C* HCl -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhF -CF2O -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhFF-CF2O -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhM -CF2O -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O -C* H(CF3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O -C* HF-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O -C* H(CH3)-CH2-O-CF3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O -C* H(CH3)-CH2-O-CH2-C5F11
【００１８】
本発明の光学活性化合物のうち、Ｘ＝単結合である化合物としては、以下に挙げる化合物が好ましい。
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-C* H(CH3)-R2
CH2=CH-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-C* H(CH3)-R2
CH3-CH=CH-CH2CH2-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2CH2 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-(CH2)3 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-(CH2)4 -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-C* H(CH3)-CH2-O-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-C* H(CH3)-CH2-O-CH2CH2-CH=CH-CH3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-C* H(CH3)-CH2-OCO-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-O-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-O-CH2CH2-CH=CH-CH3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-OCO-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-C* H(CH3)-CH2-O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-O-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-C* H(CH3)-OCO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-OCO-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-C* HCl-C * H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhF -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhFF-C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-PhM -C* H(CH3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-C* H(CF3)-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-C* HF-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-C* H(CH3)-CH2-O-CF3
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-C* H(CH3)-CH2-O-CH2-C5F11
【００１９】
また、本発明の光学活性化合物のうち、Ｒ* に環基を有する化合物としては、化合物（３）が好ましく、特に以下に挙げる化合物が好ましい。
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
CH2=CH-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
CH3-CH=CH-CH2CH2-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
CH2=CH-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
CH3-CH=CH-CH2CH2-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
CH2=CH-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
CH3-CH=CH-CH2CH2-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OCO-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O-CH2 -C* H(CH3)-Ph-H
CH2=CH-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O-CH2 -C* H(CH3)-Ph-H
CH3-CH=CH-CH2CH2-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2O-CH2 -C* H(CH3)-Ph-H
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O-CH2 -C* H(CH3)-Ph-H
CH2=CH-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O-CH2 -C* H(CH3)-Ph-H
CH3-CH=CH-CH2CH2-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CF2O-CH2 -C* H(CH3)-Ph-H
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
CH2=CH-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
CH3-CH=CH-CH2CH2-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
【００２０】
本発明の光学活性化合物のうち、Ｒ* に環基を有する化合物として、化合物（３）に含まれない化合物としては、以下に挙げる化合物が好ましい。
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-Ph-F
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-Cy-H
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-Ph-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2CH2 -C* H(CH3)-Cy-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-(CH2)3 -C* H(CH3)-Ph-H
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-(CH2)4 -C* H(CH3)-Ph-H
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-Ph-F
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-Cy-H
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-Ph-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-(CH2)3 -C* H(CH3)-Ph-H
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-Ph-F
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-Cy-H
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-Ph-R2
R1-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-(CH2)3 -C* H(CH3)-Ph-H
【００２１】
［製造方法の説明］
本発明の光学活性化合物は、たとえば次の方法に従って製造することができる。なお、下記の製造方法は単なる例示であり、必要に応じて種々の製造方法が使用できる。
［方法１］本発明の光学活性化合物のうち、Ｘが−ＣＯＯ−である場合。（化合物（５））
【化２】
【００２２】
［方法２］本発明の光学活性化合物のうち、Ｘが−Ｏ−である場合。（化合物（４））
【化３】
【００２３】
また、フェノール（ｆ）は、下記のように（ａ）をエチルマグネシウムブロミド存在下、マグネシウムによりグリニャール試薬とし、ホウ酸トリメチル等のホウ酸エステルと反応させた後に、酸性条件下、過酸化水素等の過酸化物と反応させる方法でも得られる。
【化４】
［方法３］本発明の光学活性化合物のうち、Ｘが−ＯＣＯ−である場合。
【化５】
【化６】
［方法４］本発明の光学活性化合物のうち、Ｘが−ＣＨ2 Ｏ−である場合。
【化７】
【００２６】
［方法５］本発明の光学活性化合物のうち、Ｘが−ＣＦ2 Ｏ−である場合。
【化８】
【００２７】
［方法６］本発明の光学活性化合物のうち、Ｘが単結合である場合。
【化９】
【００２８】
［方法７］化合物（３）のうち、Ｘが単結合である場合。
【化１０】
【００２９】
本発明の光学活性化合物は、１種以上を他の液晶化合物および／または非液晶化合物（以下、他の液晶化合物と非液晶化合物とを総称して「他の化合物」という。）に含ませて液晶組成物とするのが好ましい。
他の化合物としては、以下の化合物が例示できる。なお、下式におけるＲａ、Ｒｂはそれぞれ相互に独立して、水素原子、炭素数１〜７のアルキル基、炭素数１〜７のアルコキシ基、フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子またはシアノ基を示し、Ｃｙはトランス−１，４−シクロヘキシレン基、Ｐｈａは非置換の１，４−フェニレン基または、水素原子の１個以上がフッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子、メチル基などに置換された１，４−フェニレン基を表す。ここで、置換基数や置換位置は特に限定されない。
【００３０】
Ra-Cy-Cy-Rb
Ra-Cy-Pha-Rb
Ra-Pha-Pha-Rb
Ra-Cy-COO-Pha-Rb
Ra-Pha-COO-Pha-Rb
Ra-Pha-C≡C-Pha-Rb
Ra-Cy-CH2CH2-Pha-C≡C-Pha-Rb
Ra-Pha-CF=CF-Pha-Rb
Ra-Cy-CF=CF-Pha-Rb
Ra-Cy-CH2CH2-Pha-Rb
Ra-Pha-CH2CH2-Pha-Rb
Ra-Cy-Cy-Pha-Rb
Ra-Cy-Pha-Pha-Rb
Ra-Cy-Pha-Pha-Cy-Rb
Ra-Pha-Pha-Pha-Rb
Ra-Cy-COO-Pha-Pha-Rb
Ra-Cy-Pha-COO-Pha-Rb
Ra-Cy-COO-Pha-COO-Pha-Rb
Ra-Pha-COO-Cy-COO-Pha-Rb
Ra-Pha-COO-Pha-OCO-Pha-Rb
【００３１】
他の化合物として挙げた上記化合物は単なる例示であり、該化合物の環構造を、シクロヘキサン環、または非置換もしくは上記置換基を有するベンゼン環等の他の六員環、ピリジン環またはジオキサン環等の複素環に置換してもよく、また、化合物の末端水素原子をハロゲン原子、シアノ基、トリフルオロメチル基等に置換してもよく、また、環と環との間の結合基を他の二価の結合基、例えば、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｎ＝Ｎ−、−ＣＨ＝Ｎ−、−ＣＯＯＣＨ2 −、−ＯＣＯＣＨ2 −、−ＣＯＣＨ2 −、−ＣＨ2 ＣＨ2 −、−ＣＦ2 Ｏ−、−ＣＨ2 Ｏ−、−ＣＨ＝Ｎ−Ｎ＝ＣＨ−等に変更されていてもよく、これらは所望の性能に合わせて適宜変更されうる。
【００３２】
他の化合物中に本発明の光学活性化合物を含ませて液晶組成物とする場合には、該光学活性化合物は、１種または２種以上を用いうる。該光学活性化合物を２種以上用いる場合には、１種の化合物の含有量は０．１〜１０質量％が好ましく、本発明の光学活性化合物の合量は、液晶組成物全量を１００質量％として０．１〜５０質量％が好ましく、０．１〜３０質量％がより好ましい。また、液晶組成物に添加した場合に誘起されるらせん方向が同一であるものを組み合わせて用いることが好ましい。
【００３３】
本発明の液晶組成物は、液晶セルに注入する等の方法で、電極付の基板間に挟持して、本発明の液晶素子を構成する。
本発明の液晶素子の製造法としては、基本的には以下の方法が挙げられる。すなわち、プラスチック、ガラス等の基板上に、必要に応じてＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 等のアンダーコート層やカラーフィルタ層を形成し、Ｉｎ2 Ｏ3 −ＳｎＯ2 （ＩＴＯ）、ＳｎＯ2 等の電極を設け、パターニングした後、必要に応じてポリイミド、ポリアミド、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 等のオーバーコート層を形成し、配向処理し、これにシール材を印刷し、電極面が相対向するように配して周辺をシールし、シール材を硬化して空セルを形成する。
この空セルに、本発明の液晶組成物を注入し、注入口を封止剤で封止して液晶セルを構成する。この液晶セルに必要に応じて偏光板、カラー偏光板、光源、カラーフィルタ、半透過反射板、反射板、導光板、紫外線カットフィルタ等を積層する、文字、図形等を印刷する、ノングレア加工するなどして本発明の液晶素子が製造される。
【００３４】
本発明の光学活性化合物はらせん誘起力が大きいため、液晶組成物に添加する際に、従来の光学活性化合物より少量の添加で、目的とするらせんピッチを持つ液晶組成物が得られる。そのうえ、本発明の光学活性化合物は粘性が低いため、従来の化合物と比べて液晶組成物の粘度上昇率が低い。また、本発明の光学活性化合物を添加することによるＮ−Ｉ転移温度の低下は小さい。したがって、本発明の液晶組成物を用いた液晶素子は、駆動電圧（しきい値電圧）が低く、応答時間が短く、しかも動作温度範囲が広く、種々の液晶素子に好適である。
本発明の液晶組成物を用いてＴＮ型またはＳＴＮ型液晶表示素子とした場合には、均一なツイスト配向を達成でき、反射コレステリック型液晶素子とした場合には、目的とする反射波長が得られる。
本発明の液晶組成物は、アクティブマトリクス素子、高分子分散型液晶素子、多色性色素を用いたＧＨ型液晶素子、強誘電性液晶素子、反強誘電性液晶素子等の種々の方式でも使用できる。また、調光素子、調光窓、光シャッタ、偏光交換素子、可変焦点レンズ、光学カラーフィルタ、着色フィルム、光学記録素子、温度指示計等の表示用途以外にも使用できる。特に、ＳＴＮ型液晶表示素子、反射コレステリック型液晶素子、強誘電性液晶素子、反強誘電性液晶素子に使用することにより、大きな効果が得られる。
【００３５】
【実施例】
［例１］（Ｓ）−４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）安息香酸１−メチルヘプチル［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C6H13］の合成
［第１ステップ］
加熱乾燥した１Ｌの四ッ口フラスコに、マグネシウム片１５．４ｇ（６３４ｍｍｏｌ）、無水テトラヒドロフラン３０ｍＬと少量のヨウ素粉末を加えた。臭化エチル３４．５ｇ（３１７ｍｍｏｌ）を無水テトラヒドロフラン２００ｍＬに溶解させた溶液を窒素雰囲気下で少量滴下し、ヨウ素の色が消えたことを確認した後、反応温度を２５℃以下に保ちながら残りの溶液を１時間かけて滴下し、滴下終了後、室温で１時間撹拌した。１−クロロ−４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）ベンゼン［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-Cl ］１００ｇ（２８８ｍｍｏｌ）を無水テトラヒドロフラン１００ｍＬに溶解させた溶液を加え、加熱還流下で１１時間撹拌した。無水テトラヒドロフラン３００ｍＬを加え、−３０℃まで冷却し、−２０℃以下に保ちながら炭酸ガスを吹き込み、発熱が無くなった後、炭酸ガスを吹き込み続けながら室温まで昇温した。
反応溶液を氷冷した希塩酸に注ぎ、未反応のマグネシウムをろ去した後に、有機相を分離し、水相をメチル−ｔ−ブチルエーテルで抽出し、有機相と合わせて水、飽和食塩水で洗浄した。有機相を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒および副生成物のプロピオン酸を留去して粗生成物の結晶を得た。これをトルエンから再結晶して４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）安息香酸［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COOH ］８７．３ｇ（２４５ｍｍｏｌ）を得た（収率８５％）。
【００３６】
［第２ステップ］
２００ｍＬのナスフラスコに、第１ステップで合成した４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）安息香酸［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COOH ］２０．０ｇ（５６．１ｍｍｏｌ）、塩化チオニル１３．３ｇ（１６８ｍｍｏｌ）、テトラクロロエチレン８０ｍＬを加え、８０℃に昇温し同温で３時間撹拌した後に、過剰な塩化チオニル、テトラクロロエチレンを減圧留去し、４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）安息香酸クロリド［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COCl ］２１．３ｇを得た。
２００ｍＬの四ッ口フラスコに、４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）安息香酸クロリド［C3H7-Cy -CH2CH2-Cy-Ph-COCl］２１．３ｇ、（Ｓ）−２−オクタノール７．６７ｇ（５８．９ｍｍｏｌ）、トルエン１００ｍＬ、ピリジン５．３２ｇ（６７．３ｍｍｏｌ）を加え、室温で一晩撹拌した。反応溶液を水に入れ有機相を分離し、水相をトルエンで抽出し、有機相と合わせて希塩酸、水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒；ヘキサン：トルエン＝４：１）で精製し、（Ｓ）−４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）安息香酸１−メチルヘプチル［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C6H13］１５．８ｇ（３３．７ｍｍｏｌ）を得た。（収率６０％）
等方相転移点：７１．５〜７２．７℃（室温において無色蝋状）
比旋光度：［α］D 20 ＋２３．０（ｃ１．０１，ＣＨＣｌ3 ）
ＭＳ ｍ／ｅ：４６８（Ｍ+ ）
1H-NMR(CDCl3) δ(ppm from TMS):0.87(t,6H),0.80-1.90(m,40H),2.52(m,1H), 5.13(sext,1H),7.26(d,2H),7.96(d,2H)
【００３７】
［例２］（Ｓ）−４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）安息香酸２−メチルブチル［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-C2H5 ］の合成
例１の第２ステップにおいて、（Ｓ）−２−オクタノールのかわりに、（Ｓ）−２−メチルブタノール５．４４ｇ（６１．７ｍｍｏｌ）を用いる以外は例１の第２ステップと同様に反応を行い、（Ｓ）−４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）安息香酸２−メチルブチル［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-C2H5 ］１７．０ｇ（３９．８ｍｍｏｌ）を得た。（収率７１％）
ＭＳ ｍ／ｅ：４２６（Ｍ+ ）
【００３８】
［例３］（Ｓ）−４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）安息香酸１−エトキシカルボニルエチル［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-COO-C2H5 ］の合成
例１の第２ステップにおいて、（Ｓ）−２−オクタノールのかわりに、（Ｓ）−乳酸エチル６．９６ｇ（５８．９ｍｍｏｌ）を用いる以外は例１の第２ステップと同様に反応を行い、（Ｓ）−４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）安息香酸１−エトキシカルボニルエチル［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-COO-C2H5 ］１７．４ｇ（３８．１ｍｍｏｌ）を得た。（収率６８％）
ＭＳ ｍ／ｅ：４５６（Ｍ+ ）
【００３９】
例１〜３と同様の方法で合成できる化合物を以下に例示する。
CH3-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO- C* H(CH3)-C6H13
C2H5-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C6H13
C4H9-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C6H13
C5H11-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO -C* H(CH3)-C6H13
C6H13-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO -C* H(CH3)-C6H13
CH2=CH-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C6H13
CH3-CH=CH-C2H4-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C3H7
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C4H9
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C5H11
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C7H15
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C2H4 -C* H(CH3)-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C3H6 -C* H(CH3)-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C4H8 -C* H(CH3)-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-CH2-O-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-CH2-O-C5H11
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-CH2-OCO-C5H11
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-CH2-O-C2H4-CH=CH-CH3
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-O-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-O-C5H11
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-O-C2H4-CH=CH-CH3
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-OCO-C5H11
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-COO-CH3
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-COO-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-COO-C4H9
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-CH2-O-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-O-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-COO-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* H(CH3)-OCO-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-CH2-C* H(CH3)-Cl
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-CH2-C* HCl -C* H(CH3)-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-PhF -COO-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-PhFF-COO-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-PhM -COO-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CF3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* HF-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-CH2-O-CF3
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-CH2-O-CH2-C5F11
【００４０】
［例４］（Ｒ）−１−（１−メチルヘプチルオキシ）−４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）ベンゼン［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-C6H13］の合成
［第１ステップ］
加熱乾燥した２Ｌの四ッ口フラスコに、マグネシウム片１５．４ｇ（６３４ｍｍｏｌ）、無水テトラヒドロフラン４０ｍＬと少量のヨウ素粉末を加えた。臭化エチル３４．５ｇ（３１７ｍｍｏｌ）を無水テトラヒドロフラン２００ｍＬに溶解させた溶液を窒素雰囲気下で少量滴下し、ヨウ素の色が消えたことを確認した後、反応温度を２５℃以下に保ちながら残りの溶液を１時間かけて滴下し、滴下終了後、室温で１時間撹拌した。
１−クロロ−４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）ベンゼン［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-Cl ］１００ｇ（２８８ｍｍｏｌ）を無水テトラヒドロフラン１００ｍＬに溶解させた溶液を加え、加熱還流下で１１時間撹拌した。無水テトラヒドロフラン３００ｍＬを加え、０℃まで冷却し、１０℃以下に保ちながら、ｔ−ブチル過安息香酸１１８ｇ（６０５ｍｍｏｌ）を無水テトラヒドロフラン１７０ｍＬに溶解させた溶液を滴下し、滴下終了後室温で一晩撹拌した。反応溶液に６Ｍ塩酸３５０ｍＬを、温度を１０℃以下に保ちながら加えた後、ヨウ化ナトリウム２７．２ｇ（１８２ｍｍｏｌ）を水５４ｍＬに溶解させた水溶液を３０℃以下に保ちながら加え、室温で一晩撹拌した後、加温して７０℃で２時間撹拌した。室温まで冷却し、水６００ｍＬで希釈し、トルエンで抽出し、有機相を１０％亜硫酸水素ナトリウム水溶液、水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去し、トルエンから再結晶して４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）フェノール［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OH ］６８．２ｇ（２０８ｍｍｏｌ）を得た。（収率７２％）
【００４１】
［第２ステップ］
２００ｍＬの四ッ口フラスコにｐ−トルエンスルホニルクロリド１５．４ｇ（８０．６ｍｍｏｌ）、無水ピリジン３５ｍＬを入れて反応容器を０℃に冷却した。撹拌しながら（Ｓ）−２−オクタノ−ル１０．０ｇ（７６．８ｍｍｏｌ）を０℃以下に保ちながら滴下し、滴下後０℃で２４時間撹拌した。反応溶液はピリジン塩を吸引濾過した後に氷水に入れ、トルエンで抽出した。有機相を１ｍｏｌ／Ｌ塩酸、飽和炭酸ナトリウム水溶液、飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去し、（Ｓ）−１−メチルヘプチルトシラート［C6H13 -C* H(CH3)-OTs］１８．６ｇ（６５．３ｍｍｏｌ）を得た。（収率８５％）
【００４２】
［第３ステップ］
５００ｍＬの四ッ口フラスコに、第２ステップで得た（Ｓ）−１−メチルヘプチルトシラート［C6H13 -C* H(CH3)-OTs］１７．３ｇ（６０．９ｍｍｏｌ）、第１ステップで得た４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）フェノール［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-OH ］２０．０ｇ（６０．９ｍｍｏｌ）、炭酸カリウム１６．８ｇ（１２２ｍｍｏｌ）、メチルイソブチルケトン１７０ｍＬを加え、１００℃で６時間撹拌した。室温まで冷却し、水２００ｍＬを加え、１０分間撹拌した後、有機相を分離し、水相をトルエンで抽出し、有機相と合わせて、５％水酸化カリウム水溶液、水、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去し、カラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘキサン）で精製し、（Ｒ）−１−（１−メチルヘプチルオキシ）−４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）ベンゼン［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-C6H13］１６．６ｇ（３７．７ｍｍｏｌ）を得た。（収率６２％）
ＭＳ ｍ／ｅ：４４０（Ｍ+ ）
【００４３】
例４と同様の方法で合成できる化合物を以下に例示する。
CH3-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O -C* H(CH3)-C6H13
C2H5-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-C6H13
C4H9-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-C6H13
C5H11-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O -C* H(CH3)-C6H13
C6H13-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O -C* H(CH3)-C6H13
CH2=CH-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-C6H13
CH3-CH=CH-C2H4-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-C3H7
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-C4H9
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-C5H11
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-C7H15
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C2H4 -C* H(CH3)-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C3H6 -C* H(CH3)-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C4H8 -C* H(CH3)-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-CH2-O-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-CH2-O-C5H11
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-CH2-O-C2H4-CH=CH-CH3
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-O-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-O-C5H11
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-O-C2H4-CH=CH-CH3
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-CH2-O-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* H(CH3)-O-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-CH2-C* H(CH3)-Cl
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-CH2-C* HCl -C* H(CH3)-C2H5
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-PhF -O-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-PhFF-O-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-PhM -O-C* H(CH3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CF3)-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* HF-C6H13
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-CH2-O-CF3
C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-O-C* H(CH3)-CH2-O-CH2-C5F11
【００４４】
［例５］（Ｒ）−４−（２−メチル−２−フェニルエチル）−１−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）ベンゼン［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-Ph-H ］の合成
［第１ステップ］
１００ｍＬのナスフラスコに、（Ｓ）−２−フェニルプロピオン酸［H-Ph-C* H(CH3)-COOH ］１０．０ｇ（６６．６ｍｍｏｌ）、塩化チオニル１５．８ｇ（１３３ｍｍｏｌ）、テトラクロロエチレン４０ｍＬ、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン少量を加え、室温で一晩撹拌した後、溶媒および過剰な塩化チオニルを減圧留去し、（Ｓ）−２−フェニルプロピオン酸クロリド［H-Ph-C* H(CH3)-COCl ］１１．６ｇを得た。
３００ｍＬの四ッ口フラスコに、trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシルベンゼン［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-H］２０．８ｇ（６６．６ｍｍｏｌ）、塩化アルミニウム８．８８ｇ（６６．６ｍｍｏｌ）、１，２−ジクロロエタン１００ｍＬを加え、０℃に冷却した後に、激しく撹拌しながら（Ｓ）−２−フェニルプロピオン酸クロリド［H-Ph-C* H(CH3)-COCl ］１１．６ｇを１，２−ジクロロエタン２３ｍＬに溶解させた溶液を滴下し、滴下終了後２時間撹拌した。反応液を氷冷した希塩酸に入れ赤色が消出するまで撹拌し、トルエンで抽出し、有機相を水、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去し、エタノールから再結晶して、（Ｓ）−２−メチル−２−フェニル−１−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）フェニル−１−オン［C3H7- Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CO-C* H(CH3)-Ph-H ］２４．０ｇ（５３．９ｍｍｏｌ）を得た。（収率８１％）
【００４５】
［第２ステップ］
３００ｍＬの四ッ口フラスコに、第１ステップで得た（Ｓ）−２−メチル−２−フェニル−１−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）フェニル−１−オン［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CO -C* H(CH3)-Ph-H ］２４．０ｇ（５３．９ｍｍｏｌ）、トリフルオロ酢酸１００ｍＬを加え、０℃に冷却した後に、激しく撹拌しながらトリエチルシラン１３．８ｇ（１１９ｍｍｏｌ）を滴下し、滴下終了後、室温まで昇温して２時間撹拌した。トルエン２００ｍＬを加え、トリフルオロ酢酸の大部分を減圧留去し、有機相を５％炭酸水素ナトリウム水溶液、水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去し、カラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘキサン）で精製し、（Ｒ）−４−（２−メチル−２−フェニルエチル）−１−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）ベンゼン［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-Ph-H ］２０．９ｇ（４８．６ｍｍｏｌ）を得た。（収率９０％）
ＭＳ ｍ／ｅ：４３０（Ｍ+ ）
【００４６】
例５と同様の方法で合成できる化合物を以下に例示する。
CH3-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2 -C* H(CH3)-Ph-H
C2H5-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
C4H9-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
C5H11-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2 -C* H(CH3)-Ph-H
C6H13-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2 -C* H(CH3)-Ph-H
CH2=CH-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
CH3-CH=CH-C2H4-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-CH2-C* H(CH3)-Ph-H
【００４７】
［液晶組成物の調製例１］
メルク社製液晶組成物ＺＬＩ−１５６５の１００質量部に、例１で合成した（Ｓ）−４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）安息香酸１−メチルヘプチル［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C6H13］を１質量部（Ｃ＝０．０１）加えて液晶組成物（ア）を得た。（光学活性化合物を加える前の液晶組成物１００質量部に対して、光学活性化合物１質量部を加えたとき、Ｃ＝０．０１とする。）
【００４８】
［液晶組成物の調製例２］
メルク社製液晶組成物ＺＬＩ−１５６５の９５質量部に、例１で合成した（Ｓ）−４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）安息香酸１−メチルヘプチル［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C6H13］を５質量部加えて液晶組成物（イ）を得た。
【００４９】
［液晶組成物の調製例３］
メルク社製液晶組成物ＺＬＩ−１５６５の１００質量部に、例１で合成した（Ｓ）−４−（trans −４−（２−（trans −４−プロピルシクロヘキシル）エチル）シクロヘキシル）安息香酸１−メチルヘプチル［C3H7-Cy-CH2CH2-Cy-Ph-COO-C* H(CH3)-C6H13］を０．１質量部（Ｃ＝０．００１）加えて液晶組成物（ウ）を得た。
【００５０】
［液晶組成物の比較調製例１］
メルク社製液晶組成物ＺＬＩ−１５６５の１００質量部に市販の光学活性化合物（ＣＮ）を１質量部（Ｃ＝０．０１）加えて液晶組成物（エ）、ＺＬＩ−１５６５の１００質量部に市販のメルク社製光学活性化合物（Ｓ−８１１）を１質量部（Ｃ＝０．０１）加えて液晶組成物（オ）を得た。なお、市販の光学活性化合物（ＣＮ）および（Ｓ−８１１）の構造は先に記載してある。
【００５１】
［液晶組成物の比較調製例２］
メルク社製液晶組成物ＺＬＩ−１５６５の９５質量部に市販のメルク社製光学活性化合物（Ｓ−８１１）を５質量部加えて液晶組成物（カ）を得た。
【００５２】
［液晶組成物の比較調製例３］
メルク社製液晶組成物ＺＬＩ−１５６５の１００質量部に市販のメルク社製光学活性化合物（Ｓ−８１１）を０．１質量部（Ｃ＝０．００１）加えて液晶組成物（キ）を得た。
【００５３】
［らせん誘起力の評価］
液晶組成物（ア）、（エ）および（オ）について、２５℃におけるヘリカルピッチ長Ｐ（単位：μｍ）をカノー（Ｃａｎｏ）ウエッジ法にて測定した。計算式１によりらせん誘起力ＨＴＰを算出した。また、らせん誘起の向きは接触法により測定した。結果を表１に示す。
ＨＴＰ＝１／（Ｐ・Ｃ） ・・・計算式１
【００５４】
【表１】
【００５５】
［粘度の測定］
液晶組成物（イ）および（カ）について、２５℃および０℃における液晶組成物の動粘度η（単位：ｃＳｔ）を、オストワルド粘度管を用いて測定した。結果を液晶組成物ＺＬＩ−１５６５の測定値とともに表２に示す。
【００５６】
【表２】
【００５７】
［Ｎ−Ｉ転移温度の測定］
液晶組成物（イ）および（カ）について、Ｎ−Ｉ転移温度Ｔｃ（℃）を、偏光顕微鏡を用いて測定した。結果を液晶組成物ＺＬＩ−１５６５の測定値とともに表３に示す。
【００５８】
【表３】
【００５９】
［応答時間およびしきい値電圧の測定］
ＩＴＯ電極付き基盤上に酸化珪素のコート層を形成し、ラビング処理した基板間に液晶組成物（ウ）を挟持して、セルギャップＤ＝８μｍのＴＮ型液晶セルを作製した。また、液晶組成物（キ）を挟持したＴＮ型液晶セルを同様に作製した。この液晶セルを用いて、従来より知られる電圧平均化法による１／３デューティ、１／３バイアス波形での時分割駆動を行い、２５℃および−３０℃におけるしきい値電圧Ｖｔｈ、および応答時間τ（立ち上がり時間と立ち下がり時間の和）を測定した。結果を表４に示す。
【００６０】
【表４】
【００６１】
【発明の効果】
本発明の光学活性化合物は、らせん誘起力が大きく、低粘度であり、液晶組成物に添加した場合のＮ−Ｉ転移温度の低下が小さい。らせん誘起力が大きいために、液晶組成物に少量を添加しただけで所望の配向を達成できる。このような化合物を含有する液晶組成物は、従来の液晶組成物に比べて、ヘリカルピッチ長が短く、低粘度であり、Ｎ−Ｉ転移温度が高い。また、低粘度であるため、該液晶組成物を用いた液晶素子は、低電圧での駆動化が可能であり、高速応答性能を有する。特に、ＳＴＮ型またはコレステリック型液晶素子等に用いる液晶組成物として有用である。
Claims (5)
- 下式（１）で表される光学活性化合物。
R-Cy-CH 2 CH 2 -Cy-Ph'-X-R * ・・・式（１）
ただし、式（１）中の記号は、以下の意味を示す。
Ｒ：炭素数１〜６の脂肪族炭化水素基、
Ｃｙ：トランス−１，４−シクロヘキシレン基、
Ｐｈ’：非置換の１，４−フェニレン基、水素原子１個以上がフッ素原子で置換された１，４−フェニレン基または水素原子１個以上がメチル基で置換された１，４−フェニレン基、
Ｘ：−ＣＯＯ−または−Ｏ−、
Ｒ * ：炭素数４〜１６の不斉炭素原子を有する炭化水素基、該基中の炭素−炭素結合間にはエーテル性の酸素原子（−Ｏ−）が挿入されていてもよく、−ＣＨ 2 −部分は、カルボニル基（−ＣＯ−）に置換されていてもよく、水素原子１個以上がハロゲン原子またはシアノ基で置換されていてもよい。 - 下式（１）で表される光学活性化合物。
R-Cy-CH 2 CH 2 -Cy-Ph'-X-R * ・・・式（１）
ただし、式（１）中の記号は、以下の意味を示す。
Ｒ：炭素数１〜６の脂肪族炭化水素基、
Ｃｙ：トランス−１，４−シクロヘキシレン基、
Ｐｈ’：非置換の１，４−フェニレン基、水素原子１個以上がフッ素原子で置換された１，４−フェニレン基または水素原子１個以上がメチル基で置換された１，４−フェニレン基、
Ｘ：−ＣＯＯ−、−Ｏ−、−ＣＨ 2 Ｏ−、−ＣＦ 2 Ｏ−または単結合、
Ｒ* ：下式（２）で表される基。
-CH2-C*H(CH3)-Ph-H・・・式（２）
ただし、式（２）中の記号は、以下の意味を示す。
Ｐｈ：非置換の１，４−フェニレン基、
Ｃ*：不斉炭素原子。 - 請求項１または２に記載の光学活性化合物を含む液晶組成物。
- 請求項１または２に記載の光学活性化合物を合量で０．１〜５０質量％含む液晶組成物。
- 請求項３または４に記載の液晶組成物を用いた液晶素子。
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