JP4749101B2 - Thiophene compound, liquid crystal composition containing the compound, and liquid crystal element - Google Patents
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Description
本発明は、新規なチオフェン化合物、該チオフェン化合物を含有してなる液晶組成物、及び該液晶組成物を含有してなる液晶素子に関するものである。該液晶素子は、垂直配向型液晶表示装置に好適に用いられるものである。 The present invention relates to a novel thiophene compound, a liquid crystal composition containing the thiophene compound, and a liquid crystal element containing the liquid crystal composition. The liquid crystal element is suitably used for a vertical alignment type liquid crystal display device.
液晶化合物の特性である光学(屈折率)異方性(Δn)や誘電率異方性(Δε)を利用した液晶表示素子は、これまで多数作られており、時計を始め、電卓、各種測定機器、自動車用パネル、ワープロ、電子手帳、携帯電話、プリンター、コンピューター、テレビ等に広く利用され、需要も年々高くなってきている。液晶化合物には固体相と液体相との中間に位置する固有の液晶相があり、その相形態はネマチック相、スメクチック相及びコレステリック相に大別されるが、これらのうち表示素子用にはネマチック相が現在最も広く利用されている。また、液晶表示素子に応用されている方式のうち、表示方式としては、これまでに多数のものが提案され、動的散乱型(DS型)、ゲスト・ホスト型(GH型)、ねじれネマチック型(TN型)、超ねじれネマチック型(STN型)、薄膜トランジスター型(TFT型)及び強誘電性液晶(FLC)等が知られており、駆動方式としては、スタティック駆動方式、時分割駆動方式、アクティブマトリックス駆動方式及び2周波駆動方式等が知られている。 Many liquid crystal display elements using the optical (refractive index) anisotropy (Δn) and dielectric anisotropy (Δε), which are the characteristics of liquid crystal compounds, have been made so far, including watches, calculators, and various measurements. Widely used in equipment, automotive panels, word processors, electronic notebooks, mobile phones, printers, computers, televisions, etc., the demand is increasing year by year. A liquid crystal compound has an intrinsic liquid crystal phase located between a solid phase and a liquid phase, and the phase morphology is roughly classified into a nematic phase, a smectic phase, and a cholesteric phase. Among these, nematics are used for display elements. Phases are currently most widely used. In addition, among the methods applied to liquid crystal display elements, many display methods have been proposed so far, including dynamic scattering type (DS type), guest-host type (GH type), and twisted nematic type. (TN type), super twisted nematic type (STN type), thin film transistor type (TFT type), ferroelectric liquid crystal (FLC) and the like are known, and as a driving method, a static driving method, a time division driving method, An active matrix driving method and a two-frequency driving method are known.
現在広く使用されているアクティブマトリックス駆動方式において、TN(Twist Nematic)モードの液晶表示素子は、応答速度及び視野特性に劣るという欠点を有しており、TV等の視覚特性が重要な用途においては問題となっている。これに対して、VA(Vertical alignment)モードやIPS(In−plane switching)モードは、視野角が広く、応答時間が短く、コントラストが高い等の長所を有する。
これらの中で、VAモードでは、素子に使用される液晶組成物には、負の誘電異方性を有すること、高速応答に対応するため低粘度であること、化学安定性に優れていること等の特徴が要求される。
In the active matrix drive system that is widely used at present, TN (Twist Nematic) mode liquid crystal display elements have the disadvantage of poor response speed and visual field characteristics, and in applications where visual characteristics such as TV are important. It is a problem. On the other hand, the VA (Vertical alignment) mode and the IPS (In-plane switching) mode have advantages such as a wide viewing angle, a short response time, and a high contrast.
Among these, in the VA mode, the liquid crystal composition used in the device has negative dielectric anisotropy, low viscosity to cope with high-speed response, and excellent chemical stability. Etc. are required.
ここで、応答速度(τ)は、液晶材料の粘度(η)とセル厚(d)との2乗の積に比例することが知られている。すなわち下記式が成り立つ。
τ ∝ ηd2
従って、低粘性の液晶材料を用いてセル厚を薄くしたときに高速応答が達成され、特に、セル厚(d)を薄くする効果は大きい。セル厚を薄くするにあたっては、液晶表示素子のコントラスト比に関わるリターデーション[液晶材料の光学(屈折率)異方性(Δn)とセル厚(d)との積]を特定の値に設定する必要があり、セル厚を薄くするためにはΔnが大きな液晶材料が必要となる。すなわち、高速応答を達成するために、低粘性でΔnが大きな液晶材料の開発が望まれている。
Here, it is known that the response speed (τ) is proportional to the product of the square of the viscosity (η) of the liquid crystal material and the cell thickness (d). That is, the following formula is established.
τ ∝ ηd 2
Therefore, a high-speed response is achieved when the cell thickness is reduced using a low-viscosity liquid crystal material, and the effect of reducing the cell thickness (d) is particularly great. In reducing the cell thickness, the retardation related to the contrast ratio of the liquid crystal display element [product of the optical (refractive index) anisotropy (Δn) of the liquid crystal material and the cell thickness (d)] is set to a specific value. In order to reduce the cell thickness, a liquid crystal material having a large Δn is required. That is, in order to achieve a high-speed response, development of a liquid crystal material having a low viscosity and a large Δn is desired.
負の誘電異方性を有する化合物として、例えば、特許文献1〜5には、2,3−ジフルオロフェニル基を有する液晶材料が提案されているが、低粘度で高いΔnを有する液晶材料という点においては、未だ満足できる性能のものは得られていない。 As compounds having negative dielectric anisotropy, for example, Patent Documents 1 to 5 propose liquid crystal materials having 2,3-difluorophenyl groups, but they are liquid crystals having low viscosity and high Δn. However, satisfactory performance has not been obtained yet.
一方、例えば、特許文献6〜8には、チオフェン骨格を有する化合物を使用することが提案されているが、これらにおいて具体的に提案されている化合物は、VAモードに好適に使用できる化合物ではない。 On the other hand, for example, Patent Documents 6 to 8 propose using compounds having a thiophene skeleton, but the compounds specifically proposed in these are not compounds that can be suitably used in the VA mode. .
従って、本発明の目的は、垂直配向型液晶表示装置(VA−LCD)に用いられる液晶素子に好適な、負の誘電異方性(Δε)及び高い光学(屈折率)異方性(Δn)を有し、低粘度である液晶材料を提供とすることにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a negative dielectric anisotropy (Δε) and a high optical (refractive index) anisotropy (Δn) suitable for a liquid crystal element used in a vertical alignment type liquid crystal display device (VA-LCD). And providing a liquid crystal material having a low viscosity.
本発明者らは、鋭意検討を行った結果、チオフェン化合物が、高いΔnを有し、低粘度で、また、他の液晶材料との相溶性に優れた材料であり、上記の目的を達成し得るものであることを知見した。 As a result of intensive studies, the present inventors have found that the thiophene compound has a high Δn, low viscosity, and excellent compatibility with other liquid crystal materials, and has achieved the above object. It was found that it was obtained.
本発明は、上記知見に基づきなされたもので、下記一般式(I)で表されるチオフェン化合物の中でも特定のもの(詳細には、後記の一般式(I−1)又は(I−2)で表されるもの)を提供するものである。 The present invention has been made on the basis of the above findings, and among the thiophene compounds represented by the following general formula (I) ( specifically, the following general formula (I-1) or (I-2) Is provided ) .
また、本発明は、上記チオフェン化合物を含有してなることを特徴とする液晶組成物を提供するものである。 The present invention also provides a liquid crystal composition comprising the thiophene compound.
また、本発明は、上記液晶組成物を含有してなることを特徴とする液晶素子を提供するものである。 Moreover, this invention provides the liquid crystal element characterized by including the said liquid-crystal composition.
本発明のチオフェン化合物は、負のΔε及び高いΔnを有し、低粘度で、しかも他の液晶材料との相溶性に優れることから、これを含有してなる液晶組成物は、垂直配向型液晶表示装置に用いられる液晶素子に好適に使用できる。 Since the thiophene compound of the present invention has negative Δε and high Δn, low viscosity, and excellent compatibility with other liquid crystal materials, a liquid crystal composition containing this is a vertically aligned liquid crystal It can be suitably used for a liquid crystal element used in a display device.
以下、本発明のチオフェン化合物について詳細に説明する。 Hereinafter, the thiophene compound of the present invention will be described in detail.
前記一般式(I)において、R1及びR2は、各々独立して、R0、R0O、R0OCO又はR0COOである。R0はアルキル基を表し、該アルキル基は、不飽和結合を有していても良く、該アルキル基中の−CH2−は、−O−、−CO−又は−COO−で置換されていても良く、一部あるいは全部の水素原子がハロゲン原子及び/又はシアノ基によって置換されていてもよい。R0で表されるアルキル基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ビニル、アリル、ブテニル、エチニル、プロピニル、ブチニル、メトキシメチル、エトキシメチル、プロポキシメチル、ブトキシメチル、メトキシエチル、エトキシエチル、パーフルオロメチル、パーフルオロエチル、パーフルオロプロピル、モノフルオロメチル、ジフルオロメチル、2,2,2−トリフルオロメチル、パーフルオロビニル、パーフルオロアリル、イソプロピル、1−メチルプロピル、2−メチルプロピル、2−ブチルメチル、3−メチルブチル、2−メチルペンチル、3−メチルペンチル、2−エチルヘキシル、2−プロピルペンチル、1−メチルペンチル等が挙げられるが、これらの中でも炭素原子数1〜7のものが好ましい。 Prior following general formula (I), R 1 and R 2 are each independently R 0, R 0 O, R 0 OCO or R 0 COO. R 0 represents an alkyl group, and the alkyl group may have an unsaturated bond, and —CH 2 — in the alkyl group is substituted with —O—, —CO— or —COO—. Alternatively, some or all of the hydrogen atoms may be substituted with halogen atoms and / or cyano groups. Examples of the alkyl group represented by R 0 include methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, vinyl, allyl, butenyl, ethynyl, propynyl, butynyl, methoxymethyl, ethoxymethyl , Propoxymethyl, butoxymethyl, methoxyethyl, ethoxyethyl, perfluoromethyl, perfluoroethyl, perfluoropropyl, monofluoromethyl, difluoromethyl, 2,2,2-trifluoromethyl, perfluorovinyl, perfluoroallyl, Examples include isopropyl, 1-methylpropyl, 2-methylpropyl, 2-butylmethyl, 3-methylbutyl, 2-methylpentyl, 3-methylpentyl, 2-ethylhexyl, 2-propylpentyl, 1-methylpentyl and the like. These having a carbon number of 1 to 7 among the preferred.
A1及びA2は、各々独立して、1,4−フェニレン〔−CH=は−N=で置換されていても良い。〕、1,4−シクロへキシレン〔−CH2−は−O−若しくは−S−で置換されていても良い。〕、又は2,6−ナフチレンである。A1及びA2の具体例としては、1,4−フェニレン、2,5−ピリジン、3,6−ピリジン、2,5−ピリミジン、3,6−ピリミジン、2,5−ピラジン、3,6−ピリダジン、1,4−シクロへキシレン、2,5−ジオキサン、2,5−ジチオキサン、2,6−ナフチレン等が挙げられる。また、これらの基は、一部あるいは全部の水素原子がハロゲン原子及び/又はシアノ基によって置換されていてもよい。該ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素等が挙げられる。 A 1 and A 2 are each independently 1,4-phenylene [—CH═ may be substituted with —N═. ], 1,4-cyclohexylene [—CH 2 — may be substituted by —O— or —S—. Or 2,6-naphthylene. Specific examples of A 1 and A 2 include 1,4-phenylene, 2,5-pyridine, 3,6-pyridine, 2,5-pyrimidine, 3,6-pyrimidine, 2,5-pyrazine, 3,6 -Pyridazine, 1,4-cyclohexylene, 2,5-dioxane, 2,5-dithioxan, 2,6-naphthylene and the like. In these groups, some or all of the hydrogen atoms may be substituted with halogen atoms and / or cyano groups. Examples of the halogen atom include fluorine, chlorine, bromine and the like.
Z1及びZ3は、各々独立して、単結合、−COO−、−OCO−、−CH2CH2−、−CH=CH−、−(CH2)4−、−CH2O−、−OCH2−、−(CH2)3O−、−O(CH2)3−、−CH=CHCH2O−、−OCH2CH=CH−、−C≡C−、−CF2O−又は−OCF2−である。
Z2は、単結合、−CF2O−、−OCF2−、1,4−シクロへキシレン、1,4−シクロヘキセニレン又は1,4−フェニレンである。
また、m及びnは0、1又は2の数を表す。
Z 1 and Z 3 are each independently a single bond, —COO—, —OCO—, —CH 2 CH 2 —, —CH═CH—, — (CH 2 ) 4 —, —CH 2 O—, —OCH 2 —, — (CH 2 ) 3 O—, —O (CH 2 ) 3 —, —CH═CHCH 2 O—, —OCH 2 CH═CH—, —C≡C—, —CF 2 O— or -OCF 2 - it is.
Z 2 is a single bond, —CF 2 O—, —OCF 2 —, 1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, or 1,4-phenylene.
M and n represent 0, 1 or 2 numbers.
前記一般式(I)で表されるチオフェン化合物の具体例としては、下記化合物が挙げられるが、これらの化合物に限定されるものではない。尚、下記化合物におけるR1及びR2は、一般式(I)における場合と同様である。 Specific examples of the represented Ruchi thiophene compounds general formula (I), the following compounds, but are not limited to these compounds. In the following compounds, R 1 and R 2 are the same as in the general formula (I).
これらの化合物の中でも、下記(1)〜(5)の化合物は、それぞれ以下の点で好ましい。
(1) R1及びR2が非置換のアルキル基又はアルコキシ基である化合物は、負の誘電率異方性(Δε)が一層得られやすくなる。
(2) Z1、Z2及びZ3が単結合である化合物は、特に化学的安定性及び液晶性に優れており、粘度が一層低い。
(3) 上記(2)の化合物であり、かつ、mが0であり、nが1又は2であり、A1が1,4−シクロへキシレンである化合物は、特に化学的安定性に優れ、良好なネマチック液晶性を有する。
(4) 上記(2)の化合物であり、かつ、mが1であり、nが0又は1であり、A2が1,4−シクロへキシレンである化合物は、特に化学的安定性に優れ、良好なネマチック液晶性を有する。
(5) Z2が1,4−シクロへキシレン又は1,4−フェニレンである化合物(中でも、mが0であり、nが0又は1である化合物、とりわけm及びnが0である化合物)は、特に化学的安定性及び電気的特性に優れる。
本発明のチオフェン化合物は、下記一般式(I−1)又は(I−2)で表されるものである。
Among these compounds, the following compounds (1) to (5) are preferable from the following points.
(1) A compound in which R 1 and R 2 are an unsubstituted alkyl group or an alkoxy group is more likely to have negative dielectric anisotropy (Δε).
(2) A compound in which Z 1 , Z 2 and Z 3 are single bonds is particularly excellent in chemical stability and liquid crystallinity, and has a lower viscosity.
(3) The compound of (2) above, wherein m is 0, n is 1 or 2, and A 1 is 1,4-cyclohexylene is particularly excellent in chemical stability. Have good nematic liquid crystallinity.
(4) The compound of (2) above, wherein m is 1, n is 0 or 1, and A 2 is 1,4-cyclohexylene is particularly excellent in chemical stability. Have good nematic liquid crystallinity.
(5) A compound in which Z 2 is 1,4-cyclohexylene or 1,4-phenylene (among others, a compound in which m is 0 and n is 0 or 1, especially a compound in which m and n are 0) Is particularly excellent in chemical stability and electrical properties.
The thiophene compound of the present invention is represented by the following general formula (I-1) or (I-2).
本発明のチオフェン化合物は、その製造方法は特に限定されるものではなく、常法等によって製造することができるが、下記に製法ルートの一例を示す。 The production method of the thiophene compound of the present invention is not particularly limited, and can be produced by a conventional method or the like. An example of the production route is shown below.
本発明のチオフェン化合物は、液晶化合物として有用なものであり、従来既知の液晶化合物及び/又は液晶類似化合物と組み合わせて、あるいは、本発明のチオフェン化合物のみで液晶組成物とすることができる。 The thiophene compound of the present invention is useful as a liquid crystal compound, and can be made into a liquid crystal composition in combination with a conventionally known liquid crystal compound and / or a liquid crystal similar compound or only with the thiophene compound of the present invention.
次に、本発明の液晶組成物及び液晶素子について説明する。
本発明の液晶組成物は、本発明のチオフェン化合物を任意の量含有するものである。本発明の液晶組成物は、目的とする特性によって、本発明のチオフェン化合物と従来既知の液晶化合物及び/又は液晶類似化合物とを組み合わせて構成してもよく、本発明のチオフェン化合物のみで構成してもよい。本発明の液晶組成物中における本発明のチオフェン化合物の含有量は、特に制限されるものではないが、本発明のチオフェン化合物の特性を十分発揮させる上で、好ましくは5質量%以上、さらに好ましくは10質量%以上である。また、従来既知の液晶化合物及び/又は液晶類似化合物を使用する場合は、使用する化合物それぞれの効果を充分に発揮させる上で、本発明のチオフェン化合物の含有量は、最大でも90質量%とすることが好ましい。
従来既知の液晶化合物又は液晶類似化合物の例としては、下記〔化8〕の一般式(II)で表される化合物〔ただし、上記一般式(I)で表される化合物を除く〕が挙げられる。
Next, the liquid crystal composition and liquid crystal element of the present invention will be described.
The liquid crystal composition of the present invention contains an arbitrary amount of the thiophene compound of the present invention. The liquid crystal composition of the present invention may be composed of a combination of the thiophene compound of the present invention and a conventionally known liquid crystal compound and / or a liquid crystal similar compound depending on the intended properties, or only the thiophene compound of the present invention. May be. The content of the thiophene compound of the present invention in the liquid crystal composition of the present invention is not particularly limited, but is preferably 5% by mass or more, more preferably, in order to sufficiently exhibit the characteristics of the thiophene compound of the present invention. Is 10% by mass or more. Moreover, when using a conventionally known liquid crystal compound and / or a liquid crystal similar compound, the content of the thiophene compound of the present invention is 90% by mass at the maximum in order to sufficiently exhibit the effects of each compound used. It is preferable.
Examples of conventionally known liquid crystal compounds or liquid crystal analogs include compounds represented by the following general formula (II) of [Chemical Formula 8] below (excluding the compounds represented by the above general formula (I)). .
従って、上記一般式〔化8〕で表される化合物の具体例としては、下記〔化9〕の化合物が挙げられる。尚、各化合物におけるR、Y1、Y2、Y3及びY4は、上記一般式〔化8〕におけるものと同じ意味である。 Accordingly, specific examples of the compound represented by the above general formula [Chemical Formula 8] include the following [Chemical Formula 9] compound. R, Y 1 , Y 2 , Y 3 and Y 4 in each compound have the same meaning as in the above general formula [Chemical Formula 8].
また、本発明に使用される液晶組成物には、公知のカイラル剤を併用することができる。カイラル剤としては、例えば下記の化合物が挙げられる。 In addition, a known chiral agent can be used in combination with the liquid crystal composition used in the present invention. Examples of the chiral agent include the following compounds.
カイラル剤の具体例としては、下記の化合物が挙げられる。 Specific examples of the chiral agent include the following compounds.
また、例えば、特開昭63−175095号公報、特開平1−242542号公報、特開平1−258635号公報、特開平6−200251号公報、特開2002−308833号公報等に提案されているカイラル剤も使用できる。 Further, for example, it has been proposed in JP-A-63-175095, JP-A-1-242542, JP-A-1-258635, JP-A-6-200251, and JP-A-2002-308833. Chiral agents can also be used.
これらのカイラル剤は、単独で使用することもできるが、2種以上を組み合わせて使用することもできる。その場合には、らせんのねじれ方向が異なるものの組み合わせでも、ねじれ方向が同じものの組み合わせでも良い。また、例えば、特開平7−258641号公報に提案されているように、コレステリック相の旋回能の温度依存性を正とするものとコレステリック相の旋回能の温度依存性を負とするものとを組みあわせることもできる。
使用するカイラル剤の種類及び濃度を変えることにより、液晶組成物のピッチを調整することができる。好ましくはピッチが0.2μ〜300μの範囲となるように調整する。
These chiral agents can be used alone or in combination of two or more. In that case, a combination of spirals having different twist directions or a combination of spirals having the same twist direction may be used. Further, for example, as proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-258641, the temperature dependence of the turning ability of the cholesteric phase is positive, and the temperature dependence of the turning ability of the cholesteric phase is negative. Can be combined.
The pitch of the liquid crystal composition can be adjusted by changing the type and concentration of the chiral agent used. Preferably, the pitch is adjusted to be in the range of 0.2 μm to 300 μm.
また、本発明の液晶組成物には、長期に渡って光や熱に対して優れた安定性を付与する目的で、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、トリアジン系、ベンゾエート系、オキザニリド系、シアノアクリレート系等の紫外線吸収剤;ヒンダードアミン系光安定剤;フェノール系、リン系、硫黄系等の酸化防止剤等を添加することもできる。 The liquid crystal composition of the present invention has a benzotriazole-based, benzophenone-based, triazine-based, benzoate-based, oxanilide-based, cyanoacrylate-based for the purpose of imparting excellent stability to light and heat over a long period of time. UV absorbers such as hindered amine light stabilizers, phenol-based, phosphorus-based, sulfur-based antioxidants, and the like can also be added.
また、本発明の液晶組成物には、帯電防止効果を得るため界面活性剤等の化合物を添加することもできる。該化合物としては、例えば、特開昭59−4676号、特開平4−36384号公報、特開平4−180993号公報、特開平11−212070号公報、特開平8−337779号公報、特開平9−67577号公報、特開2003−342580号公報等に提案された化合物等が挙げられる。 In addition, a compound such as a surfactant can be added to the liquid crystal composition of the present invention in order to obtain an antistatic effect. Examples of the compound include JP-A-59-4676, JP-A-4-36384, JP-A-4-180993, JP-A-11-212070, JP-A-8-337779, and JP-A-9. -67577 gazette, Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-342580 gazette, etc. are mentioned.
本発明の液晶組成物は、液晶セルに封入されて、種々の液晶素子(電気光学表示素子)を構成することができる。液晶セルに本発明の液晶組成物を封入してなる本発明の液晶素子は、液晶組成物として本発明の液晶組成物を用いる点以外は、従来の液晶素子と同様のものである。本発明の液晶素子には、例えば、動的散乱型(DS)、ゲスト・ホスト型(GH)、ねじれネマチック型(TN)、超ねじれネマチック型(STN)、薄膜トランジスター型(TFT)、薄膜ダイオード型(TFD)、強誘電液晶型(FLC)、反強誘電液晶型(AFLC)、高分子分散液晶型(PD)、垂直配向(VA)、インプレーンスイッチング(IPS)、コレステリックネマチック相転移型等の種々の表示モードを適用することができ、また、スタティック駆動方式、時分割駆動方式、アクティブマトリックス駆動方式、2周波駆動方式等の種々の駆動方式を適用することができる。 The liquid crystal composition of the present invention can be sealed in a liquid crystal cell to constitute various liquid crystal elements (electro-optic display elements). The liquid crystal device of the present invention obtained by encapsulating the liquid crystal composition of the present invention in a liquid crystal cell is the same as the conventional liquid crystal device except that the liquid crystal composition of the present invention is used as the liquid crystal composition. Examples of the liquid crystal element of the present invention include dynamic scattering type (DS), guest-host type (GH), twisted nematic type (TN), super twisted nematic type (STN), thin film transistor type (TFT), and thin film diode. Type (TFD), ferroelectric liquid crystal type (FLC), antiferroelectric liquid crystal type (AFLC), polymer dispersed liquid crystal type (PD), vertical alignment (VA), in-plane switching (IPS), cholesteric nematic phase transition type, etc. Various display modes can be applied, and various drive methods such as a static drive method, a time-division drive method, an active matrix drive method, and a two-frequency drive method can be applied.
本発明の液晶組成物を用いてなる液晶素子は、時計、電卓をはじめ、測定器、自動車用計器、複写機、カメラ、OA機器、携帯用パソコン、携帯電話等の用途に使用することができる。また、これら以外の用途、例えば、調光窓、光シャッタ、偏光交換素子等にも用いることができるが、特にその特性から垂直配向型液晶表示装置(VA−LCD)用の液晶素子として好適に使用できる。 The liquid crystal element using the liquid crystal composition of the present invention can be used for applications such as watches, calculators, measuring instruments, automotive instruments, copying machines, cameras, OA equipment, portable personal computers, mobile phones and the like. . It can also be used for applications other than these, for example, dimming windows, optical shutters, polarization exchange elements, etc., but is particularly suitable as a liquid crystal element for a vertical alignment type liquid crystal display device (VA-LCD) because of its characteristics. Can be used.
以下、実施例をもって本発明を更に詳細に説明する。しかしながら、本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples.
<実施例1>
下記〔化13〕に示す反応ルートに従って、前記一般式(I−1)で表され、R1がエトキシ基であり、R2がプロピル基である化合物を以下の手順で合成した。
<Example 1>
According to the reaction route shown in the following [Chemical Formula 13], a compound represented by the general formula (I-1), wherein R 1 is an ethoxy group and R 2 is a propyl group was synthesized by the following procedure.
窒素気流下にて、2−ブロモ−5−(4’−プロピルシクロヘキシル)チオフェン2.87g(0.01モル)、(4−エトキシ−1,2−ジフロロフェニル)ボロン酸2.02g(0.01モル、1当量)、炭酸水素ナトリウム2.52g(0.03モル、3当量)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(Pd〔PPh3〕2Cl2)0.035g(0.00005モル、0.5モル%)、トルエン6g及び水12gを仕込み、攪拌しながら75℃まで昇温し、4時間反応させた。
水洗後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(シリカゲル使用量:25g、展開溶媒:ヘキサン)で精製し、更にメタノール/酢酸エチル(質量比2/1)で再結晶し、無色粉末0.87g(収率24%)を得た。得られた無色粉末は目的物であることを確認した。得られた無色粉末についての分析結果を以下に示す。
Under a nitrogen stream, 2.87 g (0.01 mol) of 2-bromo-5- (4′-propylcyclohexyl) thiophene and 2.02 g of (4-ethoxy-1,2-difluorophenyl) boronic acid (0 0.01 mol, 1 equivalent), sodium hydrogen carbonate 2.52 g (0.03 mol, 3 equivalents), dichlorobis (triphenylphosphine) palladium (Pd [PPh 3 ] 2 Cl 2 ) 0.035 g (0.00005 mol, 0.5 mol%), 6 g of toluene and 12 g of water were charged, and the temperature was raised to 75 ° C. while stirring, and the reaction was allowed to proceed for 4 hours.
After washing with water, it was purified by silica gel column chromatography (silica gel use amount: 25 g, developing solvent: hexane), and recrystallized with methanol / ethyl acetate (mass ratio 2/1) to give 0.87 g of colorless powder (yield 24%). ) The obtained colorless powder was confirmed to be the target product. The analysis results of the obtained colorless powder are shown below.
〔1H−NMR〕
7.3−7.0(m、2H)、6.9−6.5(m、2H)、4.3−3.9(q、2H)、2.9−2.5(m、1H)、2.3−0.7(m、19H)
〔IR〕
2920cm-1、2851cm-1、1620cm-1、1582cm-1、1485cm-1、1443cm-1、1396cm-1、1304cm-1、1219cm-1、1200cm-1、1084cm-1、1065cm-1、1030cm-1、999cm-1、791cm-1
[ 1 H-NMR]
7.3-7.0 (m, 2H), 6.9-6.5 (m, 2H), 4.3-3.9 (q, 2H), 2.9-2.5 (m, 1H) 2.3-0.7 (m, 19H)
[IR]
2920cm -1, 2851cm -1, 1620cm -1 , 1582cm -1, 1485cm -1, 1443cm -1, 1396cm -1, 1304cm -1, 1219cm -1, 1200cm -1, 1084cm -1, 1065cm -1, 1030cm - 1 , 999 cm −1 , 791 cm −1
<実施例2>
下記〔化15〕に示す反応ルートに従って、前記一般式(I−2)で表され、R1がプロピル基であり、R2がメチル基である化合物を以下の手順で合成した。
<Example 2>
According to the reaction route shown in the following [Chemical Formula 15], a compound represented by the above general formula (I- 2 ), R 1 is a propyl group, and R 2 is a methyl group was synthesized by the following procedure.
窒素気流下にて、4−(4−(4−n−プロピル)ジシクロヘキシル)−2,3−ジフルオロフェニルボロン酸2g、2−ブロモ−5−メチルチオフェン0.92g、炭酸水素ナトリウム1.4g、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(Pd〔PPh3〕2Cl2)0.04g、ジオキサン6g及び水6gを仕込み、攪拌しながら昇温し、還流下3時間反応させた。
水洗後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(シリカゲル使用量:25g、展開溶媒:ヘキサン)で精製し、更にエタノールで再結晶し、無色粉末0.8g(収率37%)を得た。得られた無色粉末は目的物であることを確認した。得られた無色粉末についての分析結果を以下に示す。
Under a nitrogen stream, 4- (4- (4-n-propyl) dicyclohexyl) -2,3-difluorophenylboronic acid 2 g, 2-bromo-5-methylthiophene 0.92 g, sodium bicarbonate 1.4 g, Dichlorobis (triphenylphosphine) palladium (Pd [PPh 3 ] 2 Cl 2 ) (0.04 g), dioxane (6 g) and water (6 g) were charged, the temperature was raised with stirring, and the mixture was reacted under reflux for 3 hours.
After washing with water, the residue was purified by silica gel column chromatography (silica gel use amount: 25 g, developing solvent: hexane) and recrystallized with ethanol to obtain 0.8 g of colorless powder (yield 37%). The obtained colorless powder was confirmed to be the target product. The analysis results of the obtained colorless powder are shown below.
〔1H−NMR〕
7.3−6.8(m、4H)、3.1−2.7(m、1H)、2.5(s、3H)、2.3−0.8(m、26H)
〔IR〕
2920cm-1、2847cm-1、1628cm-1、1501cm-1、1466cm-1、1447cm-1、1277cm-1、1211cm-1、1041cm-1、957cm-1、795cm-1、502cm-1
[ 1 H-NMR]
7.3-6.8 (m, 4H), 3.1-2.7 (m, 1H), 2.5 (s, 3H), 2.3-0.8 (m, 26H)
[IR]
2920 cm −1 , 2847 cm −1 , 1628 cm −1 , 1501 cm −1 , 1466 cm −1 , 1447 cm −1 , 1277 cm −1 , 1211 cm −1 , 1041 cm −1 , 957 cm −1 , 795 cm −1 , 502 cm −1
<実施例3>
前述の実施例1及び2によって合成された本発明のチオフェン化合物を、下記の組成の母液晶に10質量%添加して液晶組成物を得た。得られた液晶組成物について、昇温時及び降温時それぞれのNI点(単位:℃)、屈折率異方性Δn、粘度η(測定温度20℃、単位:mmPa・s)、並びに誘電率異方性Δεを測定した。それらの実測値を下記表1に示した。尚、表1において、「NI↑」は昇温時のNI点を示し、「NI↓」は降温時のNI点を示す。
<Example 3>
10% by mass of the thiophene compound of the present invention synthesized according to Examples 1 and 2 described above was added to a mother liquid crystal having the following composition to obtain a liquid crystal composition. With respect to the obtained liquid crystal composition, the NI point (unit: ° C.), the refractive index anisotropy Δn, the viscosity η (measurement temperature 20 ° C., unit: mmPa · s) at the time of temperature rise and temperature drop, The directivity Δε was measured. The actual measured values are shown in Table 1 below. In Table 1, “NI ↑” indicates the NI point when the temperature is raised, and “NI ↓” indicates the NI point when the temperature is lowered.
上記表1から明らかな如く、本発明のチオフェン化合物は、負の誘電率異方性(Δε)及び高い屈折率異方性(Δn)を有し、低粘度の化合物である。
また、実施例1又は2で合成された本発明のチオフェン化合物を添加した実施例3の液晶組成物を−10℃で1ヶ月保存したところ、いずれも析出は見られず安定であった。
As apparent from Table 1 above, the thiophene compound of the present invention has a negative dielectric anisotropy (Δε) and a high refractive index anisotropy (Δn), and is a low viscosity compound.
Moreover, when the liquid crystal composition of Example 3 to which the thiophene compound of the present invention synthesized in Example 1 or 2 was added was stored at −10 ° C. for 1 month, no precipitation was observed and it was stable.
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