JP4839627B2 - テトラヒドロキシベンゼンテトラエステル誘導体およびその重合体 - Google Patents

テトラヒドロキシベンゼンテトラエステル誘導体およびその重合体 Download PDF

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Description

本発明は、オキシラン環またはオキセタン環を有する新規なテトラヒドロキシベンゼンテトラエステル誘導体、該誘導体を含有する組成物、該誘導体もしくは該組成物から得られた重合体および該重合体の用途に関する。
重合性の液晶性化合物を配向させた状態で重合させると、液晶における分子の配向が重合によって固定されるため、光学異方性を有する重合体が得られる。そのため、近年、偏光板や位相差板などの光学異方性を有する成形体に、このような重合性の液晶性化合物が利用されている(たとえば、特許文献1参照)。
上記重合性の液晶性化合物としては、重合反応性が高く、得られる重合体が高い透明性を有することなどから、アクリル基を有する液晶化合物が一般に用いられている(たとえば、特許文献2参照)。
しかし、このようなアクリル基を有する液晶化合物の重合は、光ラジカル重合であるため、窒素雰囲気下で行う必要がある。また、たとえば、液晶ディスプレイの位相差板などにおける光学補償膜を、支持基板として一般的に用いられるトリアセチルセルロース(TAC)フィルム上に形成しようとした場合、濡れ性が悪いため、上記アクリル系液晶化合物を直接塗布することが難しい。さらに、他の支持基板上でフィルムを形成してTACフィルム上に積層しようとしても、密着性が低く、剥離しやすいため粘着剤を用いる必要がある。そのため、製造工程の短縮化や得られる位相差板などの薄型化を図ることができないという問題がある。
したがって、空気中、室温で適当な開始剤の存在下で紫外線の照射によって容易に重合するとともに、塗布性などに優れた特性を有する液晶化合物が望まれている。
特開2001−55573号公報 特開2001−154019号公報
本発明の課題は、空気中および室温で容易に重合するとともに、液晶相の温度範囲が広く、化学的安定性、透明性、溶解性、他の重合性化合物との相溶性および支持基板に対する濡れ性などの特性に優れた液晶化合物、該液晶化合物から得られる光学異方性を有する重合体であって、支持基板に対する密着性、硬度、透明性、耐熱性および耐候性などに優れ、光弾性が小さい(フィルムなどにしたときに、折り曲げても屈折率の変化が小さい)重合体およびその用途を提供することにある。
本発明者は、重合性の液晶化合物を重合させることによって、光学異方性を有する重合体が得られること、および、オキシラン環またはオキセタン環を有する単量体は容易に開環重合することという2つの知見を組み合わせることを着想した。この着想に基づいて鋭意研究した結果、予想した以上に良好な実験結果が得られた。これらの結果をもとに検討を重ねて、下記の項を含む本件発明を完成させた。
[1] 下記一般式(1)、(2)、(3)または(4)で表される化合物。
Figure 0004839627
式(1)において、XやPなどの記号を用いた。複数のXは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。このルールは、B、Q、Yなどの他の記号についても適用し、式(1)以外の他の式においても適用する。
式(1)〜(4)中、R1は、水素原子、フッ素原子、塩素原子、−CN、−NO2または炭素数1〜20のアルキル基であり、該アルキル基における任意の水素原子は、フッ素原子または塩素原子で置き換えられてもよく、また、任意の1つまたは2つの−CH2
は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CO−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよい。
すなわち、R1は、水素原子がフッ素原子などで置き換えられ、そして−CH2−が−O−で置き換えられたアルキルを含有する。ここで、「アルキル基における任意の1つまたは2つの−CH2−は、−O−、−CH=CH−などで置き換えられてもよい」の句の意
味を一例で示す。C49−における任意の1つまたは2つの−CH2−を、−O−または
−CH=CH−で置き換えた基としては、たとえば、C37O−、CH3−O−(CH22−、CH3−O−CH2−O−、H2C=CH−(CH23−、CH3−CH=CH−(C
22−、CH3−CH=CH−CH2−O−などが挙げられる。このように「任意の」は、無作為に選ばれることを意味する。なお、化合物の安定性を考慮して、酸素と酸素とが隣接したCH3−O−O−CH2−よりも、酸素と酸素とが隣接しないCH3−O−CH2−O−の方が好ましい。「置き換えられてもよい」の表現は、他の場所についても同様であるという意味を有している。
好ましいR1は、水素原子、フッ素原子、塩素原子、−CN、−NO2、−OCF3、−
OCF2H、−OCFH2、−CF2CF2H、−CF2CHFCF3、炭素数1〜15のアルキル基、炭素数1〜15のアルコキシ基または炭素数2〜15のアルコキシアルキル基である。さらに好ましいR1は、フッ素、塩素、−CN、−OCF3、−OCF2H、−OC
FH2、−CF2CF2H、−CF2CHFCF3、炭素数1〜15のアルキル基、炭素数1
〜15のアルコキシ基または炭素数2〜15のアルコキシアルキル基である。特に好ましいR1はは炭素数1〜10のアルキル基である。
2は、水素原子または炭素数1〜8のアルキル基であり、該アルキル基における任意
の水素原子は、フッ素原子または塩素原子で置き換えられてもよい。
好ましいR2は、水素または炭素数1〜5のアルキル基である。さらに好ましいR2は、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基である。特に好ましいR2は、式(1)および
(2)においては水素原子であり、式(3)および(4)においてはメチル基またはエチル基である。
1は、独立して1,4−シクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基、4,4’−ビ
フェニレン基、4,4’’−ターフェニレン基、ピリジン−2,5−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイル基またはテトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基であり、該1,4−フェニレン基における任意の水素原子は、フッ素原子または塩素原子で置き換えられてもよく、また、任意の1つまたは2つの水素原子は、シアノ基、メチル基、エチル基、メトキシ基、アセトキシ基、アセチル基またはトリフルオロメチル基で置き換えられてもよい。
好ましいA1は、1,4−シクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基、4,4’−ビ
フェニレン基またはナフタレン−2,6−ジイル基であり、該1,4−フェニレン基における任意の1つまたは2つの水素原子は、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基またはメチル基で置き換えられてもよい。
さらに好ましいA1は、1,4−シクロへキシレン基、1,4−フェニレン基、4,4
’−ビフェニレン基、2−フルオロ−1,4−フェニレン基、2−メチル−1,4−フェニレン基、2−トリフルオロメチル−1,4−フェニレン基、2−クロロ−1,4−フェニレン基、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン基、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン基または2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン基である。
特に好ましいA1は、1,4−シクロへキシレン基または1,4−フェニレン基である
。最も好ましいA1は1,4−フェニレン基である。
2は、独立して1,4−シクロへキシレン基、1,4−フェニレン基、4,4’−ビ
フェニレン基、4,4’’−ターフェニレン基、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリダジ
ン−3,6−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、フルオレン−2,7−ジイル基、9−メチルフルオレン−2,7−ジイル基、9,9−ジメチルフルオレン−2,7−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイル基またはテトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基であり、該1,4−フェニレン基における任意の水素原子は、フッ素原子または塩素原子で置き換えられてもよく、また、任意の1つまたは2つの水素原子は、シアノ基、メチル基、エチル基、メトキシ基、ヒドロキシ基、ホルミル基、アセトキシ基、アセチル基またはトリフルオロメチル基で置き換えられてもよい。
好ましいA2は、独立して1,4−シクロへキシレン基または1,4−フェニレン基で
あり、該1,4−フェニレン基における任意の水素原子はフッ素原子で置き換えられてもよく、また、任意の1つの水素原子はメチル基、エチル基、メトキシ基、アセトキシ基、またはアセチル基で置き換えられてもよい。A2が、1,4−シクロへキシレン基のとき
、好ましい立体配置はシスよりトランスである。
さらに好ましいA2は、1,4−シクロへキシレン基、1,4−フェニレン基、2−フ
ルオロ−1,4−フェニレン基、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン基、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン基、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン基、2,3,5−トリフルオロ−1,4−フェニレン基、2,3,5,6−テトラフルオロ−1,4−フェニレン基、2−メチル−1,4−フェニレン基、2−アセトキシ−1,4−フェニレン基または2−メトキシ−1,4−フェニレン基である。
特に好ましいA2は、1,4−シクロへキシレン基、1,4−フェニレン基、2−フル
オロ−1,4−フェニレン基、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン基、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン基、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン基または2−メチル−1,4−フェニレン基である。最も好ましいA2は、1,4−フェニレン基で
ある。
Xは、独立して単結合、−(CH22−、−CH=CH−、−C≡C−、−CH2O−
、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−COO−、−OCO−、−CONH−、
−NHCO−、−(CH24−、−(CH22COO−、−OCO(CH22−、−CH=CH−COO−または−OCO−CH=CH−である。
好ましいXは、単結合、−(CH22−、−C≡C−、−CH2O−、−OCH2−、−COO−、−OCO−、−(CH24−、−(CH22COO−、−OCO(CH22−、−CH=CH−COO−または−OCO−CH=CH−である。さらに好ましいXは、単結合、−C≡C−、−COO−または−OCO−である。特に好ましいXは、−COO−または−OCO−である。
Pは、独立して炭素数1〜20のアルキレン基であり、該アルキレン基における任意の水素原子は、フッ素原子または塩素原子で置き換えられてもよく、任意の−CH2−は、
−O−で置き換えられてもよく、任意の1つまたは2つの−CH2−は、−COO−また
は−OCO−で置き換えられてもよく、また、任意の1つの−CH2−は、−CH=CH
−または−C≡C−で置き換えられてもよい。
好ましいPは、炭素数1〜15のアルキレン基であり、該アルキレンにおける任意の−CH2−は、−O−で置き換えられてもよく、また、任意の1つまたは2つの−CH2−は、−COO−または−OCO−で置き換えられてもよい。
より好ましいPは、−O−、−(CH2r−、−O−(CH2r−、−(CH2r−O−、−O−(CH2r−O−または−O−(CH2CH2O)s−であり、該rは1〜10
の整数であり、該sは2〜5の整数である。
さらに好ましいPは、−O−、−O−(CH2r−または−O−(CH2r−O−であり、rが2〜10の整数である。特に好ましいPは、−O−または−O−(CH2r−O−であり、rが2〜10の整数である。
pおよびqは、それぞれ独立して0、1または2である。
[2] 前記式(1)〜(4)中、R1が、水素原子、フッ素原子、塩素原子、−CN
、−NO2、−OCF3、−OCF2H、−OCFH2、−CF2CF2H、−CF2CHFC
3、炭素数1〜15のアルキル基、炭素数1〜15のアルコキシ基または炭素数2〜1
5のアルコキシアルキル基であり;R2が、水素原子または炭素数1〜5のアルキル基で
あり:A1が、独立して1,4−シクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基、4,4’
−ビフェニレン基またはナフタレン−2,6−ジイル基であり、該1,4−フェニレンにおける任意の1つまたは2つの水素原子は、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基またはメチル基で置き換えられてもよく;A2が、独立して1,4−シクロへキシレン
基、1,4−フェニレン基、4,4’−ビフェニレン基または4,4’’−ターフェニレン基であり、該1,4−フェニレンにおける任意の水素原子は、フッ素原子で置き換えられてもよく、また、任意の1つの水素原子は、メチル基、エチル基、メトキシ基、アセトキシ基またはアセチル基で置き換えられてもよく;Xが、独立して単結合、−(CH22−、−C≡C−、−CH2O−、−OCH2−、−(CH22COO−、−OCO(CH2
2−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、−COO−、−OCO−ま
たは−(CH24−であり;Pが、独立して炭素数1〜15のアルキレン基であり、該アルキレン基における任意の−CH2−は、−O−で置き換えられてもよく、また、任意の
1つの−CH2−は−COO−または−OCO−で置き換えられてもよく; pおよびqは、それぞれ独立して0、1または2であることを特徴とする[1]に記載の化合物。
[3] 前記式(1)〜(4)中、Pが、−O−、−(CH2r−、−O−(CH2r−、−(CH2r−O−、−O−(CH2r−O−、−COO−(CH2r−O−、−O−(CH2r−OCO−、−OCO−(CH2r−O−、−O−(CH2r−COO−または−O−(CH2CH2O)s−であり、該rは2〜10の整数であり、該sは2〜5の
整数であることを特徴とする[1]に記載の化合物。
[4] 前記一般式(1)または(2)で表される化合物;
式(1)および(2)中、R1は、フッ素原子、塩素原子、−CN、−OCF3、炭素数1〜15のアルキル基または炭素数1〜15のアルコキシ基であり;R2は、水素原子、
メチル基またはエチル基であり;A1は、独立して1,4−シクロへキシレン基、1,4
−フェニレン基、4,4’−ビフェニレン基、2−フルオロ−1,4−フェニレン基、2−メチル−1,4−フェニレン基、2−トリフルオロメチル−1,4−フェニレン基、2−クロロ−1,4−フェニレン基、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン基、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン基または2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン基であり;A2は、独立して1,4−シクロへキシレン基、1,4−フェニレン基、4,4
’−ビフェニレン基、4,4’’−ターフェニレン基、2−フルオロ−1,4−フェニレン基、2−メチル−1,4−フェニレン基、2−メトキシ−1,4−フェニレン基、2−トリフルオロメチル−1,4−フェニレン基、2−クロロ−1,4−フェニレン基、2−アセチル−1,4−フェニレン基、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン基、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン基、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン基、2,3,5−トリフルオロ−1,4−フェニレン基または2,3,5,6−テトラフルオロ−1,4−フェニレン基であり;Xは、独立して単結合、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−COO−または−OCO−CH=CH−であり;Pは、独立して−O−、−(CH2r−、−O−(CH2r−、−(CH2r−O−または−O−(CH
2r−O−であり、該rは1〜15の整数であり;pおよびqは、それぞれ独立して0または1である。
[5] 前記式(1)および(2)中、R1が、炭素数1〜15のアルキル基または炭
素数1〜15のアルコキシ基であり;R2が水素原子であり;A1が、独立して1,4−シクロへキシレン基、1,4−フェニレン基、2−フルオロ−1,4−フェニレン基または2−メチル−1,4−フェニレン基、であり;A2が、独立して1,4−シクロへキシレ
ン基または1,4−フェニレン基であり;Xが、独立して単結合、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−COO−または−OCO−CH=CH−であり;Pが、独立して−O−、−(CH2r−、−O−(CH2r−、−(CH2r−O−または−O−(CH2r−O−であり、該rは1〜10の整数であり;pおよびqは、それぞれ独立して0または1であることを特徴とする[4]に記載の化合物。
[6] 前記式(1)および(2)中、Xが、−COO−または−OCO−であることを特徴とする[4]または[5]に記載の化合物。
[7] 前記式(1)および(2)中、pが0であり、qが0であることを特徴とする[4]〜[6]のいずれかに記載の化合物。
[8] 前記式(1)および(2)中、pが0であり、qが1であることを特徴とする[4]〜[6]のいずれかに記載の化合物。
[9] 前記式(1)および(2)中、pが1であり、qが0であることを特徴とする[4]〜[6]のいずれかに記載の化合物。
[10] 前記式(1)および(2)中、pが1であり、qが1であることを特徴とする[4]〜[6]のいずれかに記載の化合物。
[11] 前記一般式(3)または(4)で表される化合物;
式(3)および(4)中、R1は、フッ素原子、塩素原子、−CN、−OCF3、炭素数1〜15のアルキル基または炭素数1〜15のアルコキシ基であり;R2は、メチル基ま
たはエチル基であり;A1は、独立して1,4−シクロへキシレン基、1,4−フェニレ
ン基、4,4’−ビフェニレン基、2−フルオロ−1,4−フェニレン基、2−メチル−1,4−フェニレン基、2−トリフルオロメチル−1,4−フェニレン基、2−クロロ−1,4−フェニレン基、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン基、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン基または2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン基であり;
2は、独立して1,4−シクロへキシレン基、1,4−フェニレン基、4,4’−ビフ
ェニレン基、4,4’’−ターフェニレン基、2−フルオロ−1,4−フェニレン基、2−メチル−1,4−フェニレン基、2−メトキシ−1,4−フェニレン基、2−トリフルオロメチル−1,4−フェニレン基、2−クロロ−1,4−フェニレン基、2−アセチル−1,4−フェニレン基、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン基、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン基、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン基、2,3,5−トリフルオロ−1,4−フェニレン基または2,3,5,6−テトラフルオロ−1,4−フェニレン基であり;Xは、独立して単結合、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−COO−または−OCO−CH=CH−であり;Pは、独立して−O−、−(CH2r−、−O−(CH2r−、−(CH2r−O−または−O−(CH2r−O−であり、該rは1〜15の整数であり;pおよびqは、それぞれ独立して0または1である。
[12] 前記式(3)および(4)中、R1が、炭素数1〜15のアルキル基または
炭素数1〜15のアルコキシ基であり;R2が、メチル基またはエチル基であり;A1が、独立して1,4−シクロへキシレン基、1,4−フェニレン基、2−フルオロ−1,4−フェニレン基または2−メチル−1,4−フェニレン基であり;A2が、独立して1,4
−シクロへキシレン基または1,4−フェニレン基であり;Xが、独立して単結合、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−COO−または−OCO−CH=CH−であり;Pが、独立して−O−、−(CH2r−、−O−(CH2r−、−(CH2r−O−または−O−(CH2r−O−であり、該rは1〜10の整数であり;pおよびqは、それぞれ独立して0または1であることを特徴とする[11]に記載の化合物。
[13] 前記式(3)および(4)中、Xが、−COO−または−OCO−であることを特徴とする[11]または[12]に記載の化合物。
[14] 前記式(3)および(4)中、pが0であり、qが0であることを特徴とする[11]〜[13]のいずれかに記載の化合物。
[15] 前記式(3)および(4)中、pが0であり、qが1であることを特徴とする[11]〜[13]のいずれかに記載の化合物。
[16] 前記式(3)および(4)中、pが1であり、qが0であることを特徴とする[11]〜[13]のいずれかに記載の化合物。
[17] 前記式(3)および(4)中、pが1であり、qが1であることを特徴とする[11]〜[13]のいずれかに記載の化合物。
[18] 第一成分として、[4]〜[10]のいずれかに記載の化合物を少なくとも1種含有することを特徴とする組成物。
[19] 第一成分として、[11]〜[17]のいずれかに記載の化合物を少なくとも1種含有することを特徴とする組成物。
[20] 第二成分として、[4]〜[17]のいずれかに記載の化合物とは異なる重合性の化合物をさらに含有することを特徴とする[18]または[19]に記載の組成物。
[21] 前記第二成分が、下記一般式(M1)、(M2)、(M3)および式(M4)で表される化合物の群から選択される少なくとも1種の化合物であることを特徴とする[20]に記載の組成物。
Figure 0004839627
式(M1)〜(M4)中、Raは、水素原子、フッ素原子、塩素原子、−CN、−OCF3、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜20の
アルコキシアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基または炭素数2〜20のアルケニルオキシ基であり;Rbは、水素原子または炭素数1〜5のアルキル基であり;Bは、独立して1,4−シクロへキシレン基または1,4−フェニレン基であり、該1,4−フェニレン基における任意の水素原子は、フッ素原子で置き換えられてもよく、また、任意の1つまたは2つの水素原子は、メチル基またはトリフルオロメチル基で置き換えられてもよく、Bの1つは、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイル基、フルオレン−2,7−ジイル基、9−メチルフルオレン−2,7−ジイル基、9−エチルフルオレン−2,7−ジイル基、9,9−ジメチルフルオレン−2,7−ジイル基、9−クロロフルオレン−2,7−ジイル基または9,9−ジフルオロフルオレン−2,7−ジイル基であってもよく;Yは、独立して単結合、−COO−、−OCO−、−(CH22−または−C≡C−であり;Qは、独立して単結合または炭素数1〜20のアルキレン基であり、該アルキレン基における1つまたは2つの−CH2
−は、−O−で置き換えられてもよく;tは、1または2である。
[22] 前記式(M1)〜(M4)中、Raが、フッ素原子、−CN、−OCF3
炭素数1〜20のアルキル基または炭素数2〜20のアルコキシ基であり;Rbが、水素原子または炭素数1〜2のアルキル基であり;Bが、独立して1,4−シクロへキシレン基または1,4−フェニレン基であり、該1,4−フェニレン基における任意の水素原子は、フッ素で置き換えられてもよく、また、任意の1つまたは2つの水素原子は、メチル基またはトリフルオロメチル基で置き換えられてもよく、Bの1つは、9−メチルフルオレン−2,7−ジイル基または9−エチルフルオレン−2,7−ジイル基であってもよく;Yが、独立して単結合、−COO−、−OCO−または−C≡C−であり;
Qが、独立して単結合または炭素数1〜10のアルキレン基であり、該アルキレン基における1つまたは2つの−CH2−は、−O−で置き換えられてもよく;tが、1または2
であることを特徴とする[21]に記載の組成物。
[23] 前記第二成分が、前記式(M1)および(M2)で表される化合物の群から選択される少なくとも1種の化合物、または、前記式(M3)および(M4)で表される化合物の群から選択される少なくとも1種の化合物であることを特徴とする[21]に記載の組成物。
[24] 前記第二成分が、前記式(M2)で表される化合物の群から選択される少なくとも1種の化合物、または、前記式(M4)で表される化合物の群から選択される少なくとも1種の化合物であることを特徴とする[21]に記載の組成物。
[25] [1」〜[17]のいずれかに記載の化合物を重合させることによって得られる重合体。
[26] [18]〜[24]のいずれかに記載の組成物を重合させることによって得られる重合体。
[27] [25]または[26]に記載の重合体を含有する素子。
[28] [25]または[26]に記載の重合体を含有する光学フィルム。
[29] [25]または[26]に記載の重合体から形成された光学異方性を有する成形体。
本発明の液晶化合物は、空気中、室温で容易に重合するとともに、液晶相の温度範囲が広く、化学的安定性、透明性、溶解性、他の重合性化合物との相溶性および支持基板に対
する濡れ性などの特性において、複数の特性をバランスよく充足する。この液晶化合物から得られる重合体は、光学異方性および低光弾性を有し、硬度、透明性、耐熱性、耐候性および支持基板に対する密着性などに優れている。
以下、本発明に係る化合物(テトラヒドロキシベンゼンテトラエステル誘導体)、該化合物を含む組成物、該化合物または該組成物からなる重合体およびその用途について詳細に説明する。
なお、本明細書における用語の使い方は次のとおりである。「液晶化合物」は、液晶相を有する化合物、および、液晶相を有しないが液晶組成物の成分として有用な化合物の総称である。「液晶相」はネマチック相、スメクチック相、コレステリック相などであり、多くの場合ネマチック相を意味する。「重合性」は、光、熱、触媒などの手段により単量体が重合し、重合体を与える能力を意味する。式(1)、式(M1)などで表わされる化合物を、それぞれ「化合物(1)」、「化合物(M1)」などのように表記することがある。また、化合物(1)などを含有する組成物から得られる重合体を「重合体(1)」と、化合物(2)などを含有する組成物から得られる重合体を「重合体(2)」と表記することがある。
本発明の化合物は、空気中、室温で、適切な開始剤の存在下で紫外線を照射することにより容易に重合し、化学的安定性、透明性、溶媒に対する溶解性、他の重合性化合物との相溶性、支持基板に対する濡れ性などに優れている。また、本発明の化合物は液晶性を有し、この液晶相における分子の配向は、重合によっても維持される。すなわち、重合によって分子の配向が固定化される。
アクリル基を有する液晶化合物の重合は、光ラジカル重合で行うため、窒素雰囲気下で行う必要があるが、本発明の化合物は空気中で光カチオン重合させることができ、また、小さい積算光量の紫外線を照射しても容易に重合する。
本発明の化合物は、化学的に安定なので保存安定性に優れる。また、他の重合性化合物との相溶性がよいことから、種々の組成を有する組成物を得ることができる。さらに、支持基板に対して濡れやすいので、均一な塗膜(paint film)を得ることができる。
これらの中でも重要なのは、空気中でも容易に重合させることができ、均一な塗膜が得られやすいといった特性である。
このような本発明の化合物から得られる重合体は、光学異方性を有し、支持基板から剥離しにくく、充分な硬度を有し、耐熱性が大きく、無色透明であり、耐候性が大きく、光弾性(photoelasticity)が小さいなどの物性を有する。この重合体は、耐衝撃性、加工
性、電気特性、耐溶剤性などの特性にも優れる。これらの中でも重要なのは、支持基板から剥離しにくい、充分な硬度を有する、耐熱性が大きいなどの特性である。
化合物(1)および(2)はオキシラン環を有する液晶化合物であり、化合物(3)および(4)はオキセタン環を有する液晶化合物である。これらの化合物は重合性を有し、通常の取り扱い条件下では安定であり、光カチオン重合触媒の存在下で紫外線などを照射することによって、空気雰囲気下であっても容易に室温で光カチオン重合する。この理由は、化合物(1)および(2)は開始反応が早いからであり、化合物(3)および(4)は重合速度が大きいからである。化合物(1)〜(4)は配向膜などによって容易に配向する。したがって、配向の欠陥がない又は少ない重合体を得ることができる。
化合物(1)〜(4)は、側鎖R1およびR2、環A1およびA2、結合基Xならびに連結
基Pを適切に選択することによって、誘電率異方性、光学異方性および粘度などの物性を調整することができる。
1がフッ素原子、塩素原子、−CNまたは−OCF3の場合、化合物(1)または(3)の融点が低くなる傾向にある。R1がアルキル基の場合、炭素数によって液晶相の温度
範囲を調整することができる。R2がアルキル基の場合、炭素数が少ない単量体から得ら
れる重合体は、耐熱性がより優れる傾向にある。
1またはA2が、1,4−シクロヘキシレン基の場合、単量体の光学異方性は小さい。A1またはA2が1,4−フェニレンの場合、単量体の光学異方性は大きい。Xの少なくとも1つが−COO−または−OCO−である場合、化合物(1)〜(4)は、より良好な液晶性を有する。また、Xの少なくとも1つが−C≡C−である場合、化合物(1)〜(4)は、大きな光学異方性を有する。Pが−O−を有する場合、単量体の光学異方性は大きい。
化合物(1)〜(4)は、2H(重水素)または13Cなどの同位体元素を自然に存在す
る割合より多く含んでもよい。このような場合でも化合物の物性に大きな差異はない。
化合物(1)〜(4)の物性は、重合体(1)〜(4)の物性に反映される。物性の中でも光学異方性が本発明の目的にとっては特に重要である。本発明の化合物(1)、(2)、(3)または(4)を含有する組成物を支持基板の上で重合させた場合、支持基板から剥離しにくい重合体を得ることができる。
次に、化合物(1)〜(4)の合成法を説明する。
本発明の化合物は、フーベン・ヴァイル(Houben Wyle, Methoden der Organischen Chemie, Georg Thieme Verlag, Stuttgart)、オーガニック・リアクションズ(Organic Reactions, John Wily & Sons Inc.)、オーガニック・シンセセーズ(Organic Syntheses,
John Wily & Sons, Inc.)、コンプリヘンシブ・オーガニック・シンセシス(Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press)、新実験化学講座(丸善)などに記載されている合成方法を適切に組み合わせることにより合成できる。
オキシラン環については、オレフィンの過酸化物によるエポキシ化反応により生成することができる。過酸化物としては、たとえば、過酸化水素、過酢酸、m−クロロ過安息香酸などを用いることができる。
オキセタン環については、3−アルキル−3−オキセタンメタノールを出発物として利用することにより生成することができる。3−アルキル−3−オキセタンメタノールとしては、3−エチル−3−オキセタンメタノールおよび3−メチル−3−オキセタンメタノールが市販されている。文献「Macromolecules, 24, 4531−4537 (1991)」の方法に従っ
て、これらの化合物と、1,2−ジブロモエタン、1,4−ジブロモブタン、1,6−ジブロモヘキサン、1,8−ジブロモオクタンなどのα,ω−ジブロモメチレンとを反応させることによって、鎖長を延ばすことができる。
結合基Xの生成法は、特開2003−277359号公報に開示されている。
化合物(1)の合成スキームを以下に例示する。
Figure 0004839627
化合物(1)を合成するには、まず、2,5−ジヒドロキシ−p−ベンゾキノン[a]
と2当量の酸クロライド[b]とをエステル化することによって2,5−ベンゾイルオキシ−p−ベンゾキノン誘導体[c]を得る。エステル化の際に塩基を加える場合、用いられる塩基としては、たとえば、ピリジン、トリエチルアミン、ピペリジンなどが挙げられる。2,5−ベンゾイルオキシ−p−ベンゾキノン誘導体[c]を還元して2,5−ベンゾイルオキシ−p−ヒドロキノン誘導体[d]を得る。還元に用いる還元剤としては、たとえば、亜ジチオン酸ナトリウム、スズ、亜鉛などが挙げられる。2,5−ベンゾイルオキシ−p−ヒドロキノン誘導体[d]と2当量の酸クロリド[e]とを反応させて、テトラエステル誘導体[f]を得る。このテトラエステル誘導体[f]を過酸化物で酸化することによって化合物(1)が得られる。過酸化物としては、たとえば、過酸化水素水、過蟻酸、過酢酸、過安息香酸、m−クロロ過安息香酸などが挙げられる。
次に、化合物(2)の合成スキームを以下に例示する。
Figure 0004839627
p=qである化合物(2)を合成するには、まず、2,5−ジヒドロキシ−p−ベンゾキノン[a]を亜鉛などにより還元して1,2,4,5−テトラヒドロキシベンゼンとする。この1,2,4,5−テトラヒドロキシベンゼンと4当量の酸クロライド[e]とをエステル化することによってテトラエステル誘導体[g]を得る。このテトラエステル誘導体[g]を過酸化物で酸化することによって化合物(2)が得られる。過酸化物としては、たとえば、過酸化水素水、過蟻酸、過酢酸、過安息香酸、m−クロロ過安息香酸などが挙げられる。
次に、化合物(3)の合成スキームを以下に例示する。
Figure 0004839627
上記方法により得られた2,5−ベンゾイルオキシ−p−ヒドロキノン誘導体[d]と2当量の酸クロリド[h]とをエステル化することによって化合物(3)が得られる。
次に、化合物(4)の合成スキームを以下に例示する。
Figure 0004839627
上記のようにして得られた1,2,4,5−テトラヒドロキシベンゼンと4当量の酸クロライド[g]とをエステル化することによって化合物(4)が得られる。
このような方法で合成される化合物の例(化合物No.1〜No.38)を以下に示す。なお、上記のようにして合成された化合物の構造は、たとえば、プロトンNMRスペクトルなどにより確認することができる。
Figure 0004839627
Figure 0004839627
Figure 0004839627
Figure 0004839627
Figure 0004839627
Figure 0004839627
Figure 0004839627
Figure 0004839627
次に、本発明の組成物について説明する。
本発明の組成物は、第一成分として上記化合物(1)〜(4)の群から選ばれる少なくとも1つの化合物を含有する。なお、この組成物は、通常は複数の化合物の混合物を意味するが、1つの化合物(1)または1つの化合物(2)などであっても組成物ということがある。本発明の組成物を重合させることによって光学異方性を有する重合体が得られる。重合性化合物が第一成分のみであってもよい。本発明の組成物は以下のような組成物A、B、C、Dなどに分類される。
組成物Aは、化合物(1)〜(4)の群から選ばれた1つの化合物を含有する。
組成物Bは、化合物(1)〜(4)の群から選ばれた少なくとも2つの化合物を含有する。
組成物Cは、第一成分として化合物(1)〜(4)の群から選ばれた少なくとも1つの化合物と、第二成分として他の重合性化合物の群から選ばれた少なくとも1つの化合物とを
含有する。
組成物Dは、上記組成物A〜Cにおいて、非重合性の化合物をさらに含有する。
上記「他の重合性化合物」は、化合物(1)〜(4)とは異なる重合性化合物(単量体)である。このような他の重合性化合物は、得られる重合体の特性を改善したり、修飾したりするのに有用である。他の重合性化合物は光学活性であってもよく、光学的に非活性であってもよい。
光学的に非活性な重合性化合物の好ましい例としては、オキシラニル基を有する化合物、オキセタニル基を有する化合物、ビニルオキシ基を有する化合物、ビニル基を有する化合物、アクリル基を有する化合物、メタアクリル基を有する化合物などである。これらの化合物の例は、特開平8−3111号公報などに記載されている。
組成物Cにおける好ましい第二成分は、上記化合物(M1)〜(M4)である。化合物(M1)〜(M4)は、組成物における液晶相の温度範囲、粘度および液晶相の配向など、ならびに、重合体における皮膜形成性、機械的強度、支持基板に対する密着性などを調整するのに都合がよい。
また、組成物Cは、エチルビニルエーテル、ヒドロキシブチルモノビニルエーテル、t−アミルビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールメチルビニルエーテル、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、3−メチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、ジ(3−エチル−オキセタ−3−イルメチル)、3−エチル−3−(2−エチルヘキシロキシメチル)オキセタンのような化合物をさらに含有してもよい。これらの化合物は、組成物の粘度を調整するのに適しており、組成物を塗布する際、塗膜の厚さを均一にする効果が大きい。
光学活性な重合性化合物としては、液晶相にらせん構造を誘起し、大きならせん誘起力(helical twist power)を有する化合物が好ましい。光学活性な重合性化合物の好まし
い例としては、下記一般式(OP1)〜(OP14)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0004839627
Figure 0004839627
上記式中、R6は、水素原子、メチル基またはエチル基であり、W1およびW2は、独立
して水素原子またはフッ素原子であり、X6は単結合または−O−であり、mおよびnは
独立して1〜10の整数であり、*は不斉炭素である。なお、化合物(OP10)〜(OP13)は軸不斉の化合物である。
組成物Dは、非重合性の化合物、たとえば、非重合性の液晶化合物や光学活性な化合物などを含有する。このような非重合性の液晶化合物は、富士通九州エンジニアリング社が販売する液晶化合物データベース(登録商標:LiqCryst)などに記載されている。このような非重合性の化合物は、組成物の粘度や液晶相の温度範囲を調整したり、光学活性な化合物および組成物のピッチを調整するといった役割が期待できる。
本発明の好ましい組成物は、第一成分として化合物(1)〜(4)の群から選ばれる少なくとも1つの化合物と、第二成分として化合物(M1)〜(M4)の群から選ばれる少なくとも1つの化合物とを含有する。この第二成分の化合物は、化合物(1)〜(4)と共重合させるのに適した重合性基を有する。好ましい化合物(M1)〜(M4)としては、下記一般式(M1a)〜(M4c)で表される化合物である。
Figure 0004839627
Figure 0004839627
Figure 0004839627
Figure 0004839627
上記式中、R5は、フッ素原子、塩素原子、−OCF3、炭素数1〜20のアルキル基または炭素数2〜20のアルコキシ基であり、R6は、水素原子、メチル基またはエチル基
であり、W1およびW2は、独立して水素原子またはフッ素原子であり、W3およびW4は、独立して水素原子、フッ素原子、メチル基またはトリフルオロメチル基であり、X5およ
びX6は、独立して単結合または−O−であり、mおよびnは、独立して1〜10の整数
である。
第一成分が化合物(1)〜(4)の群から選ばれる少なくとも1つの化合物であり、第二成分が化合物(M1)〜(M4)の群から選ばれる少なくとも1つの化合物であるときの好ましい組み合わせの例としては、下記表1に示す組成物(C1)〜(C12)である。第一成分の含有量は1〜99重量%、好ましくは5〜95重量%であり、第二成分の含有量1〜99重量%、好ましくは5〜95重量%である。
Figure 0004839627
好ましい組成物(C1)〜(C12)の特長は、次のとおりである。
1)適当な光カチオン重合触媒の存在下、組成物に紫外線を照射することによって、重合体が容易に得られる。
2)重合は、窒素の雰囲気下だけでなく、空気中でも進行する。
3)組成物から重合体(フィルム)になるとき、硬化収縮が小さい。
組成物(C1)〜(C12)のうち、特に好ましい例は、組成物(C4)、(C5)、(C6)、(C7)、(C8)および(C9)である。これらの組成物の特長は次のとおりである。
1)重合が早く短時間で高分子量のフィルムが得られる。
2)寸法安定性に優れたフィルムが得られる。
3)耐熱性に優れたフィルムが得られる。
上記組成物A〜Dは、必要に応じてさらに添加物を含有してもよく、また、組成物を希釈するために有機溶媒を含有してもよい。重合体の物性を調整するための添加物としては、たとえば、界面活性剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤および微粒子などが挙げられる。単量体を重合させるための添加物としては、たとえば、重合開始剤および増光剤などである。これらの添加物の量は、その目的を達する程度の少ない量が好ましい。
界面活性剤は、組成物を支持基板などに塗布するのを容易にし、液晶相の配向を制御するといった効果を有する。このような界面活性剤としては、たとえば、4級アンモニウム塩、アルキルアミンオキサイド、ポリアミン誘導体、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン縮合物、ポリエチレングリコールおよびそのエステル、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、ラウリル硫酸アミン類、アルキル置換芳香族スルホン酸塩、アルキルリン酸塩、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、パフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物、パーフルオロアルキルトリメチルアンモニウム塩などが挙げられる。界面活性剤の量は、界面活性剤の種類、組成物の組成比などにより異なるが、光重合性の液晶組成物の重量に対して100ppm〜5重量%、好ましくは0.1〜1重量%の範囲である。
好ましい酸化防止剤としては、ヒドロキノン、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、2,6−ジ−t−ブチルフェノール、トリフェニルフォスファイト、トリアルキルフォスファイトなどが挙げられ、好ましい市販品としては、チバスペシャリティー社製「イルガノックス245」、「イルガノックス1035」などが挙げられる。
好ましい紫外線吸収剤としては、チバスペシャリティー社製「チヌビンPS」、「チヌビン213」、「チヌビン109」、「チヌビン328」、「チヌビン384−2」、「チヌビン327」などが挙げられる。
光学異方性を調整したり、重合体の強度を上げるために、微粒子を添加してもよい。好ましい微粒子の材質は、無機物、有機物、金属などである。
好ましい無機物としては、セラミックス、フッ素金雲母、フッ素四ケイ素雲母、テニオライト、フッ素バーミキュライト、フッ素ヘクトライト、ヘクトライト、サポナイト、スチブンサイト、モンモリロナイト、バイデライト、カオリナイト、フライポンタイト、ZnO、TiO2、CeO2、Al23、Fe23、ZrO2、MgF2、SiO2、SrCO3、Ba(OH)2、Ca(OH)2、Ga(OH)3、Al(OH)3、Mg(OH)2、Z
r(OH)4などが挙げられる。また、炭酸カルシウムの針状結晶などの微粒子は、光学
異方性を有することから、重合体の光学異方性を調節できる。
好ましい有機物としては、カーボンナノチューブ、フラーレン、デンドリマー、ポリビニルアルコール、ポリメタクリレート、ポリイミドなどが挙げられる。
上記微粒子の粒径は、0.001〜0.1μm、好ましくは0.001〜0.05μmである。材質にもよるが、凝集現象を防止するために、小さい粒径が好ましく、粒径の分布はシャープであることが好ましい。好ましい添加量は0.1〜30重量%である。添加の目的を達する限り、少ない割合であることが好ましい。
好ましい重合開始剤は、光カチオン重合用の開始剤である。この開始剤は、特に上記組成物(C1)〜(C12)に適している。好ましい開始剤は、ジアリールヨードニウム塩(以下「DAS」と略す)、トリアリールスルホニウム塩(以下「TAS」と略す)などである。
DASとしては、たとえば、ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、ジフェニルヨードニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスホネート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネートなどが挙げられる。
DASと光増感剤とを組み合わせることが好ましい。このような光増感剤としては、たとえば、チオキサントン、フェノチアジン、クロロチオキサントン、キサントン、アントラセン、ジフェニルアントラセン、ルブレンなどが挙げられる。
TASとしては、たとえば、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネー、トリフェニルスルホニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムトリフェニルスルホニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、4−フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、4−フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスホネート、4−フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネートなどが挙げられる。
光カチオン重合に用いる市販の開始剤としては、たとえば、みどり化学(株)製「DTS−102」、UCC社製「サイラキューアーUVI−6990」、「サイラキュアーUVI−6974」、「サイラキュアーUVI−6992」、旭電化(株)製「アデカオプトマーSP−150、SP−152、SP−170、SP−172」、ローディア社製「PHOTOINITIATOR2074」、チバスペシャリティー社製「イルガキュアー250」、GEシリコンズ社製「UV−9380C」などが挙げられる。
溶媒としては、たとえば、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、n−ブチルベンゼン、ジエチルベンゼン、テトラリン、メトキシベンゼン、1,2−ジメトキシベンゼン、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキ
サノン、酢酸エチル、乳酸エチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素、ジクロロエタン、テトラクロロエチレン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼン、t−ブチルアルコール、ジアセトンアルコール、グリセリン、モノアセチン、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ヘキシレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブなどが挙げられる。上記溶媒は1種単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。
次に、本発明の重合体について説明する。
本発明の重合体は、重合性基を有する化合物(1)〜(4)の少なくとも1つを含有する組成物を重合させることによって得られる。得られた重合体は光学異方性を有する。重合反応の種類は、ラジカル重合、アニオン重合、カチオン重合、配位重合、リビング重合などである。重合性基の性質を考慮すると、カチオン重合が好ましく、配向の優れた重合体を得るためには、光の照射によるカチオン重合がさらに好ましい。組成物が液晶相を有する条件下で、重合を行なわせるのが容易だからである。
好ましい光の種類は、紫外線、可視光線、赤外線などであり、電子線、X線などの電磁波を用いてもよい。通常は、紫外線または可視光線が用いられる。波長の範囲は150〜500nm、好ましくは250〜450nm、特に好ましくは300〜400nmである。光源としては、低圧水銀ランプ(殺菌ランプ、蛍光ケミカルランプ、ブラックライト)、高圧放電ランプ(高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ)またはショートアーク放電ランプ(超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ)などを用いることができ、超高圧水銀ランプが好ましい。
光源からの光はそのまま組成物に照射してもよく、フィルターによって選択した特定の波長(または特定の波長領域)を組成物に照射してもよい。照射エネルギー密度は2〜5000mJ/cm2、好ましくは10〜3000mJ/cm2、特に好ましくは100〜2000mJ/cm2の範囲である。照度は0.1〜5000mW/cm2、好ましくは1〜2000mW/cm2の範囲である。
光照射をする際の温度は、組成物が液晶相を有するように設定すればよいが、100℃以下であることが好ましい。100℃を超えると熱による重合が起こる可能性があり、良好な配向が得られないことがある。
組成物Aを重合させると、単独重合体が得られる。この単独重合体は1つの構成単位からなる。組成物Bまたは組成物Cを重合させると、共重合体が得られる。この共重合体は少なくとも2つの構成単位を有する。共重合体における構成単位の配列は、ランダム、ブロック、交互などのいずれであってもよい。組成物Dを重合させると、非重合性の化合物を不均一に含有し、少なくとも1つの構成単位を有する重合体が得られる。
この単独重合体および共重合体は、三次元の架橋構造を有するので、溶媒に溶けず、融解しないため、分子量を測定できない。共重合における好ましい第二成分は、第一成分が化合物(1)または(2)の場合は化合物(M3)、(M4)などであり、第一成分が化合物(3)または(4)の場合は化合物(M1)、(M2)などである。
重合体の形状は、フィルムや板などである。また、重合体は成形されてもよい。フィルム状の重合体を得るには、一般に支持基板が用いられる。支持基板の上に組成物を塗布し、液晶相を有している塗膜(paint film)を重合させることにより、光学異方性を有する
フィルムが得られる。好ましい重合体の厚さは、重合体の光学異方性の値および用途によって異なるため、その範囲を厳密に決定することはできないが、たとえば、厚さは0.05〜50μm、好ましくは0.1〜20μm、より好ましくは0.5〜10μmの範囲である。このようなフィルム状重合体のヘイズ値(haze value;曇り度)は、通常1.5%以下であり、透過率は、可視光領域において通常80%以上である。したがって、上記フィルム状重合体は、液晶表示素子に用いられる光学異方性の薄膜として適している。
支持基板としては、一軸延伸フィルムや二軸延伸フィルムなどを用いることができる。このような支持基板の材質としては、たとえば、トリアセチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリエステル、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどが挙げられる。市販品としては、たとえば、JSR(株)製「アートン」、日本ゼオン(株)製「ゼオネックス」、「ゼオノア」、三井化学(株)製「アペル」などが挙げられる。好ましい支持基板はトリアセチルセルロース(TAC)フィルムまたはゼオノアである。TACフィルムは、前処理することなくそのまま用いてもよく、必要に応じて、鹸化処理、コロナ放電処理、オゾン酸化処理などの表面処理を行ってもよい。ゼオノアは前処理することなくそのまま用いてもよいが、必要に応じて、コロナ放電処理、オゾン酸化処理などの親水化処理を行ってもよい。上記以外の他の支持基板として、たとえば、アルミニウム、鉄、銅などの金属製の支持基板、アルカリガラス、ホウ珪酸ガラス、フリントガラスなどのガラス製の支持基板などを用いてもよい。
塗膜は、支持基板上に本発明の組成物をそのまま塗布して形成してもよく、該組成物を適切な溶媒に溶かして塗布した後、溶媒を除去することによって形成してもよい。塗布方法としては、たとえば、スピンコート、ロールコート、カテンコート、フローコート、プリント、マイクログラビアコート、グラビアコート、ワイヤーバーコード、デップコート、スプレーコート、メニスカスコート、流延成膜法などが挙げられる。
液晶組成物の配向を決定する因子としては、(1)重合性化合物の化学構造、(2)支持基板の種類、(3)配向処理の方法などが挙げられる。因子(1)に関しては、重合性化合物の側鎖、環、結合基、重合性基などの種類に依存する。因子(2)に関しては、重合体、ガラス、金属などのような支持基板の材質に依存する。因子(3)における配向処理の方法としては、たとえば、レーヨン布などで一方向にこする(ラビング)方法、酸化ケイ素を斜方蒸着させる方法、スリット状にエッチング加工する方法などが挙げられる。ラビング処理としては、支持基板を直接的にラビングしてもよく、支持基板をポリイミド、ポリビニルアルコールなどの薄膜でコーティングし、この薄膜をラビングしてもよい。なお、このようなラビング処理をしなくても、良好な配向を与える特殊な薄膜も知られている。
液晶化合物における配向の分類としては、ホモジニアス(homogeneous;平行)、ホメ
オトロピック(homeotropic;垂直)、ハイブリッド(hybrid)、チルト(tilt)、ツイ
スト(twist)などが挙げられる。ホモジニアス配向は、配向ベクトルが基板に平行で、
かつ一方向にある状態をいう。ホメオトロピック配向は、配向ベクトルが基板に垂直である状態をいう。ハイブリッド配向は、配向ベクトルが基板から離れるにしたがって、平行から垂直に立ちあがっている状態をいう。チルト配向は、配向ベクトルが基板に対して、一定の傾き角で起きあがっている状態をいう。これらの配向は、ネマチック相などを有する組成物で観察される。一方、ツイスト配向は、キラルなネマチック相、コレステリック相などを有する組成物で観察される。ツイスト配向は、配向ベクトルが基板に平行ではあるが、基板から離れるにしたがって、漸次ねじれている状態をいう。このねじれは光学活性な基の作用によって生起する。
次に、本発明の重合体の用途について説明する。
本発明の重合体は、光学異方性を有する成形体として使用できる。このような成形体は、液晶表示素子 、光学素子等の各種素子に利用することができ、たとえば、位相差板(
1/2波長板、1/4波長板等)、反射防止膜、選択反射膜、視野角補償膜などにおける光学フィルムとして用いることができる。ホモジニアス、ハイブリット、ホメオトロピックなどの配向を有する重合体は、位相差板、偏光素子、液晶配向膜、反射防止膜、選択反射膜、視野角補償膜などに利用できる。ツイストなどの配向を有する重合体は、位相差板、偏光素子、選択反射膜、視野角補償膜などに利用できる。このように、本発明の重合体は、光学補償を目的として、液晶ディスプレイの位相差板や視野角補償膜などに用いることができる。また、本発明の重合体は、高熱伝導性エポキシ樹脂、接着剤、機械的異方性を有する合成高分子、化粧品、装飾品、非線型光学材料、情報記憶材料などにも利用できる。
位相差板は偏光の状態を変換する機能を有し、たとえば、1/2波長機能板は、直線偏光の振動方向を90度回転させる機能を有する。このような1/2波長機能板を得るためには、まず、d=λ/(2×Δn)の式を満たすように組成物を支持基板上に塗布する。ここで、dは組成物の厚さ、λは波長、Δnは光学異方性である。次いで、このようにして塗布した組成物を配向させた後、光重合させることによって1/2波長機能板が得られる。一方、1/4波長機能板は、直線偏光を円偏光に、または、円偏光を直線偏光に変換する機能を有する。この1/4波長機能板を得るためには、d=λ/(4×Δn)の条件を満たすように組成物の塗膜を調製すればよい。
重合体の厚さ(d)は次のようにして調整される。組成物を溶媒で希釈した後、支持基板上に塗布する方法では、組成物の濃度、塗布する方法、塗布する条件などを適切に選択することによって、目的とする厚さの塗膜を得ることができる。液晶セルを利用する方法も好ましい。液晶セルはポリイミドなどの配向膜を有しているので都合がよい。液晶セルに組成物を注入する場合には、液晶セルの間隔によって塗膜の厚さを調整することができる。
ツイスト配向を有する重合体は、位相差板として有用である。らせんのピッチが、波長の1/n(nは重合体の平均屈折率)であるとき、この波長の光はブラッグの法則に従って反射され、円偏光に変換される。円偏光の方向は、らせんの方向、すなわち光学活性な化合物の立体配置に依存する。光学性な化合物の立体配置を適切に選択することによって、円偏光の方向を決めることができる。このような重合体は、円偏光分離機能素子として有用である。
本発明の重合体は、輝度向上フィルムとしても有用である。たとえば、特開平6−281814号公報などに開示された方法に従えば、らせんピッチが厚さ方向に連続的に延びる重合体が得られる。このような重合体は、ピッチに応じた広い波長領域の光を反射することができ、たとえば、波長100〜350nm(または波長350〜750nm)の領域の光を選択的に反射することができる。
[実施例]
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、物性等の測定法は以下のとおりである。
<化合物の構造>
合成した化合物の構造は90MHzのプロトンNMRを測定して確認した。
<相転移温度>
偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレートに試料を置き、1℃/分の速度で昇
温し、液晶相が転移する温度を測定した。Cは結晶、Nはネマチック相、Iは等方性液体を意味する。NI点は、ネマチック相の上限温度またはネマチック相から等方性液体への転移温度である。たとえば、「C50N63I」は、50℃で結晶からネマチック相に転移し、63℃でネマチック相から等方性液体へ転移したことを示す。
<セロテープ(登録商標)剥離試験>
JIS規格「JIS−K−5400、8.5、付着性(8.5.2、碁盤目テープ法)」の試験法に従った。すなわち、100のます目のうち、剥離しなかったます目の数によって、結果を評価した。
<鉛筆硬度>
JIS規格「JIS−K−5400、8.4、鉛筆引掻試験」の方法に従った。結果を鉛筆の芯の硬さで表した。
<耐熱性試験>
100℃で500時間の条件で耐熱性試験を行い、結果はリタデーション(retardation)の変動によって評価した。具体的には、まず、ガラス基板にポリアミック酸(チッソ(株)製「PIA5310」)を塗布した後、210℃で30分間加熱して支持基板を得た。加熱によって生成したポリイミドの表面はレーヨン布でラビングした。試料の組成物を、トルエンとシクロペンタノンとの混合溶媒(重量比で2:1)で希釈して30重量%の溶液を調製した。この溶液をスピンコータで支持基板に塗布し、70℃で3分間加熱した後、生成した塗膜に超高圧水銀灯(250W/cm)を用いて紫外線を60℃で10秒間照射した。得られた重合体のリタデーションを25℃で測定した。次いで、重合体を100℃で500時間加熱した後、再度リタデーションを25℃で測定した。加熱前後の値を比較して耐熱性を評価した。リタデーションは、文献(粟屋裕著、「高分子素材の偏光顕微鏡入門」、94頁、アグネ技術センター発行、2001年)の方法に従い、セナルモン・コンペンセータ(Senarmont compensator)を用いて、波長550nmで
測定した。
<光学異方性(△n)>
耐熱性試験の方法にしたがって重合体のリタデーション(25℃)の値を測定し、さらに重合体の厚さ(d)も測定した。「リタデーション」=△n×dの関係から光学異方性の値を算出した。
<配向状態>
偏光顕微鏡によって観察した。重合体は、ケン化処理したTACフィルム(支持基板)の上に調製した。この試料を、クロスニコルに配置した2枚の偏光板に挟持した。配向の種類は、透過光強度の角度依存性から判断した。
〔実施例1〕
(第1段階)
(1)2,5−ジヒドロキシベンゾキノン27gおよびピリジン31.6gをテトラヒドロフラン500mlに溶かした溶液に、オクチルオキシ安息香酸クロライド100gを滴下した。室温で5時間攪拌した後、反応溶液を水1Lに注ぐと、スラリーが得られた。スラリーをろ過して固形物を回収し、これを乾燥した後、アセトンで再結晶することにより下記化学式[H1]で表される化合物[H1]100gを得た。
Figure 0004839627
(2)2,5−ジヒドロキシベンゾキノン48gおよびピリジン53gをテトラヒドロフラン800mlに溶かした溶液に、トランス−4−ヘキシルシクロヘキシルカルボン酸クロライド150gを滴下した。室温で5時間攪拌した後、反応溶液を水1Lに注ぐと、スラリーが得られた。スラリーをろ過して固形物を回収し、これを乾燥した後、アセトンで再結晶することにより下記化学式[H2]で表される化合物[H2]140gを得た。化合物[H2]の相転移温度は「C161N195I」であった。
Figure 0004839627
(3)2,5−ジヒドロキシベンゾキノン1.93gおよびピリジン2gをテトラヒドロフラン150mlに溶かした溶液に、オクチルオキシベンゾイルオキシ安息香酸クロライド10gをテトラヒドロフラン50mlに溶かした溶液を滴下した。室温で5時間攪拌した後、反応溶液を水1Lに注ぐと、スラリーが得られた。スラリーをろ過して固形物を回収し、これを乾燥した後、アセトンで再結晶することにより下記化学式[H3]で表される化合物[H3]7gを得た。化学式[H3]の相転移温度は「C174N260以上I」であった。
Figure 0004839627
(第2段階)
(1)亜ジチオン酸ナトリウム100gおよび塩化アンモニウム100gを水500mlに溶かした溶液を調製した。この溶液を、化合物[H1]50gにジオキサン500mlを加えた溶液に30分かけて滴下した後、4時間攪拌した。反応溶液を分液ロートに移して、有機層を分取して、溶媒を留去すると白色の結晶が得られた。クロロホルムで再結晶することにより下記化学式[DH1]で表される化合物[DH1]68gを得た。化合物[DH1]の融点は184〜185℃であった。
Figure 0004839627
(2)亜ジチオン酸ナトリウム30gおよび塩化アンモニウム30gを水300mlに溶かした溶液を調製した。この溶液を、化合物[H2]20gにテトラヒドロフラン300mlを加えた溶液に30分かけて滴下した後、2時間攪拌した。反応溶液を分液ロートに移して、有機層を分取して、溶媒を留去すると白色の結晶が得られた。クロロホルムで再結晶することにより下記化学式[DH2]で表される化合物[DH2]17gを得た。化合物[DH2]の融点は200〜203℃であった。
Figure 0004839627
(3)亜ジチオン酸ナトリウム55gおよび塩化アンモニウム55gを水500mlに溶かした溶液を調製した。この溶液を、化合物[H3]7gにテトラヒドロフラン500mlを加えた溶液に30分かけて滴下した後、2時間攪拌した。反応溶液を分液ロートに移して、有機層を分取して、溶媒を留去すると白色の結晶が得られた。これをクロロホルムで洗浄して下記化学式[DH3]で表される化合物[DH3]7gを得た。化合物[DH3]の相転移温度は「C230N250I」であった。
Figure 0004839627
(第3段階)
(1)化合物[DH1]3.6g、ピリジン10mlおよびテトラヒドロフラン10mlからなる溶液に、4−(4−アリルオキシブチルオキシ)安息香酸クロライド3gを加え、5時間還流した。反応混合物に5%塩酸50mlを加え、酢酸エチルで抽出した。抽出液を、pHが酸性になるまで5%塩酸で洗浄した後、飽和炭酸水素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。溶媒を留去して得られた残査をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶出溶媒:トルエン/酢酸エチル=9/1)で精製し、下記化学式[J1]で表される化合物[J1]4.56gを得た。化合物[J1]の融点は97〜98℃であった。
Figure 0004839627
(2)化合物[DH2]3.1g、ピリジン10mlおよびテトラヒドロフラン30mlからなる溶液に、4−(4−アリルオキシブチルオキシ)安息香酸クロライド3gを加え、5時間還流した。反応混合物に5%塩酸50mlを加え、酢酸エチルで抽出した。抽出液を、pHが酸性になるまで5%塩酸で洗浄した後、飽和炭酸水素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。溶媒を留去して得られた残査をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶出溶媒:トルエン/酢酸エチル=95/5)で精製し、下記化学式[J2]で表される化合物[J2]4.52gを得た。化合物[J2]の融点は105〜108℃であった。
Figure 0004839627
(3)化合物[DH3]5g、ピリジン20mlおよびテトラヒドロフラン100mlからなる溶液に、4−(4−アリルオキシブチルオキシ)安息香酸クロライド3gを加え、5時間還流した。反応混合物に5%塩酸50mlを加え、酢酸エチルで抽出した。抽出液を、pHが酸性になるまで5%塩酸で洗浄した後、飽和炭酸水素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。溶媒を留去して得られた残査をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶出溶媒:トルエン/酢酸エチル=9/1)で精製し、下記化学式[J3]で表される化合物[J3]4.37gを得た。化合物[J3]の相転移温度は「C125N224I」であった。
Figure 0004839627
(第4段階)
(1)化合物[J1]4.56gを塩化メチレン100mlに溶かした溶液に、m−クロロ安息香酸3gを加え、室温で1日間攪拌した。反応混合物を5%水酸化ナトリウム水溶液、亜硫酸水素ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液の順で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去して得られた残査を、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、エタノールから再結晶することにより、下記化学式で表される化合物(No.3)3gを得た。化合物(No.3)の融点は110〜111℃であった。化合物(No.3)のNMR測定データを以下に示す。
1H−NMR(CDCl3):δ(ppm);0.91(t、6H)、1.10〜2.10(m、32H)、2.50〜2.70(m、2H)、2.72〜2.90(m、2H)、3.10〜4.20(m、28H)、6.84(d、8H)、7.49(s、2H)、8.01(d、8H).
Figure 0004839627
(2)化合物[J2]4.52gを塩化メチレン100mlに溶かした溶液に、m−クロロ安息香酸3gを加え、室温で1日間攪拌した。反応混合物を5%水酸化ナトリウム水溶液、亜硫酸水素ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液の順で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去して得られた残査を、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、エタノールから再結晶することにより、下記化学式で表される化合物(No.4)2.4gを得た。化合物(No.4)の融点は103〜104℃であった
。化合物(No.4)のNMR測定データを以下に示す。
1H−NMR(CDCl3):δ(ppm);0.91(t、6H)、1.10〜2.10(m)、2.50〜2.70(m)、2.72〜2.90(m、2H)、3.10〜4.20(m、28H)、6.95(d、8H)、7.26(s、2H)、8.08(d、4H).
Figure 0004839627
(3)化合物[J3]4.27gを塩化メチレン100mlに溶かした溶液に、m−クロロ安息香酸2gを加え、室温で1日間攪拌した。反応混合物を5%水酸化ナトリウム水溶液、亜硫酸水素ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液の順で洗浄したあと、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去して得られた残査を、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、エタノールと酢酸エチルとの混合溶媒から再結晶することにより、下記化学式で表される化合物(No.5)3.8gを得た。化合物(No.5)の相転移温度は「C121N221I」であった。化合物(No.5)のNMR測定データを以下に示す。
1H−NMR(CDCl3):δ(ppm);0.87(t、6H)、1.10〜2.10(m、32H)、2.50〜2.70(m、2H)、2.72〜2.90(m、2H)、3.10〜4.20(m、28H)、6.81〜7.02(m、8H)、7.21〜7.30(m、4H)、7.54(s、2H)、7.97〜8.20(m、12H).
Figure 0004839627
〔実施例2〕
(第1段階)
3−[(6−ブロモヘキシルオキシ)メチル]−3−エチルオキセタン500g、4−ヒドロキシ安息香酸297gおよび炭酸カリウム490gをジメチルホルムアミド3Lに溶かした溶液を90℃で8時間攪拌した。反応混合物に水4Lを加えた後、トルエン4Lで抽出した。有機層を水で洗浄して、溶媒を留去した。得られた残査に水酸化ナトリウム200g、水1Lおよびエタノール2.5Lを加え、4時間還流した。エタノール1Lを常圧で留去した後、塩酸で酸性にしてスラリーを得た。スラリーをろ過して乾燥することによって4−[6−(3−エチルオキセタン−3−イルメトキシ)ヘキシルオキシ]安息香酸(融点:58.5℃)400gを得た。
同様の方法により、4−[6−(3−メチルオキセタン−3−イルメトキシ)ヘキシルオキシ]安息香酸(融点:61℃)、4−[4−(3−エチルオキセタン−3−イルメトキシ)ブチルオキシ]安息香酸(融点:75.3〜77.7℃)、2−フルオロ−4−[4−(3−エチルオキセタン−3−イルメトキシ)ブチルオキシ]安息香酸(融点:75〜80℃)、および4−(3−エチルオキセタン−3−イルメトキシ)安息香酸(融点:127.5℃)を合成した。
(第2段階)
4−[6−(3−エチルオキセタン−3−イルメトキシ)ヘキシルオキシ]安息香酸4.5gおよび化合物〔DH2〕4gを塩化メチレン100mlに溶かした溶液を5℃まで冷却した後、ジメチルアミノピリジン0.05gおよび1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩3gを加え、室温で12時間攪拌した。反応混合物に水50mlを加え、有機層を分離し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去して得られた残査をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、さらにエタノールから再結晶することにより、下記化学式で表される化合物(No.24)3gを得た。化合物(No.24)の融点は77℃であった。
Figure 0004839627
〔実施例3〕
2,5−ジヒドロキシベンゾキノン32.2gを塩酸(37重量%)700mlに溶かした溶液に、スズ32.8gを加え、50℃で2時間攪拌した後、15分還流した。この溶液を0℃まで冷やすと結晶が析出した。この結晶をろ過して乾燥した後、テトラヒドロ
フランで再結晶して1,2,4,5−テトラヒドロキシベンゼン24.6gを得た。
1,2,4,5−テトラヒドロキシベンゼン1.3g、ピリジン10mlおよびクロロホルム100mlからなる溶液に、4−(4−アリルオキシブチルオキシ)安息香酸クロライド9.8gを加えて5時間還流した。反応混合物に5%塩酸50mlを加え、酢酸エチルで抽出した。抽出液を、pHが酸性になるまで5%塩酸で洗浄した後、飽和炭酸水素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。溶媒を留去して得られた残査をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶出溶媒:トルエン/酢酸エチル=9/1)で精製し、下記化学式[J4]で表される化合物[J4]4gを得た。化合物[J4]の融点は106〜107℃であった。化合物[J4]のNMR測定データを以下に示す。1H−NMR(CDCl3):δ(ppm);1.50〜2.10(m、16H)、3.50(t、8H)、3.90〜4.15(m、16H)、5.12〜5.36(m、8H)、5.72〜6.18(m、4H)、6.84(d、8H)、7.49(s、2H)、8.01(d、8H).
Figure 0004839627
次に、化合物[J4]4gを塩化メチレン80mlに溶かした溶液に、m−クロロ安息香酸8gを加え、室温で1日間攪拌した。反応混合物を5%水酸化ナトリウム水溶液、亜硫酸水素ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液の順で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去して得られた残査を、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、酢酸エチルから再結晶することにより、下記化学式で表される化合物(No.13)1.8gを得た。化合物(No.13)の融点は129〜130℃であった。化合物(No.13)のNMR測定データを以下に示す。
1H−NMR(CDCl3):δ(ppm);1.50〜2.10(m、16H)、2.50〜2.70(m、4H)、2.72〜2.90(m、4H)、3.10〜4.20(m、28H)、6.84(d、8H)、7.49(s、2H)、8.01(d、8H).
Figure 0004839627
〔実施例4〕
下記に示す、化合物(No.3)50重量%および化合物(K1)50重量%からなる組成物(CL1)を調製した。この組成物は室温でネマチック相を有し、NI点は135℃であった。化合物(No.3)は良好な相溶性を有し、相分離することはなかった。組成物(CL1)を、ラビング処理したTACフィルム上に塗布したところ配向した。なお、化合物(K1)は文献「Macromolecules, 26, 1244-1247 (1993)」に記載されている方法に従って合成した。
Figure 0004839627
次に、TACフィルムをケン化処理し、その表面をレーヨン布によりラビングしたフィルムに、組成物(CL1)1g、みどり化学(株)製重合開始剤「DTS−102」0.03gおよびシクロペンタノン8gからなる溶液を、スピンコーターを用いて塗布した。塗布後、60℃に設定したオーブン中で5分間加熱した。この熱処理によって溶媒を除去し、液晶分子を配向させた。超高圧水銀灯(250W/cm)を用いて紫外線を60℃で10秒間照射し、液晶配向フィルム(F1)を得た。組成物の配向は重合によっても保持された。このフィルムのセロテープ(登録商標)剥離試験において、剥離したます目はなかった。
〔実施例5〕
下記に示す、化合物(No.3)50重量%および化合物[K2]50重量%からなる
組成物(CL2)を調製した。この組成物は室温でネマチック相を有し、NI点は170℃であった。化合物(No.3)は良好な相溶性を有し、相分離することはなかった。組成物(CL2)を、ラビング処理したTACフィルム上に塗布したところ配向した。なお、化合物[K2]は特開2003−238491号公報に記載されている方法に従って合成した。
Figure 0004839627
次に、TACフィルムをケン化処理し、その表面をレーヨン布によりラビングしたフィルムに、組成物(CL2)1g、みどり化学(株)製重合開始剤「DTS−102」0.03gおよびシクロペンタノン8gからなる溶液を、スピンコーターを用いて塗布した。塗布後、60℃に設定したオーブン中で5分間加熱した。この熱処理によって溶媒を除去し、液晶分子を配向させた。超高圧水銀灯(250W/cm)を用いて紫外線を60℃で10秒間照射し、液晶配向フィルム(F2)を得た。組成物のハイブリッド配向は重合によっても保持された。このフィルムのセロテープ(登録商標)剥離試験において、剥離したます目はなかった。
上記フィルムの評価結果を表2に示す。これらの結果から、本発明の重合体は支持基板に対する密着性優れていることがわかった。すなわち、本発明の化合物を含む組成物は、TACフィルム上に直接塗布して重合させることができ、得られる重合体(フィルム)はTACフィルムに対する密着性に優れていることを確認した。したがって、TACフィルム上に本発明の重合体フィルムを形成した光学フィルムを、液晶表示装置の位相差板などに用いれば、液晶セルの薄型化を図ることができる。
Figure 0004839627

Claims (29)

  1. 下記一般式(1)、(2)、(3)または(4)で表される化合物。
    Figure 0004839627
    [式(1)〜(4)中、
    1は、水素原子、フッ素原子、塩素原子、−CN、−NO2または炭素数1〜20のアルキル基であり、
    該アルキル基における任意の水素原子は、フッ素原子または塩素原子で置き換えられてもよく、また、任意の1つまたは2つの−CH2−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CO−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく;
    2は、水素原子または炭素数1〜8のアルキル基であり、
    該アルキル基における任意の水素原子は、フッ素原子または塩素原子で置き換えられてもよく;
    1は、独立して1,4−シクロヘキシレン基または1,4−フェニレン基であり
    2は、独立して1,4−シクロへキシレン基または1,4−フェニレン基であり
    Xは、独立して単結合、−(CH22−、−CH=CH−、−C≡C−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−(CH24−、−(CH22COO−、−OCO(CH22−、−CH=CH−COO−または−OCO−CH=CH−であり;
    Pは、独立して炭素数1〜20のアルキレン基であり、
    該アルキレン基における任意の水素原子は、フッ素原子または塩素原子で置き換えられてもよく、任意の−CH2−は、−O−で置き換えられてもよく、任意の1つまたは2つの−CH2−は、−COO−または−OCO−で置き換えられてもよく、また、任意の1つの−CH2−は、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく;
    pおよびqは、それぞれ独立して0または1である。]
  2. 前記式(1)〜(4)中、
    1が、水素原子、フッ素原子、塩素原子、−CN、−NO2、−OCF3、−OCF2H、−OCFH2、−CF2CF2H、−CF2CHFCF3、炭素数1〜15のアルキル基、炭素数1〜15のアルコキシ基または炭素数2〜15のアルコキシアルキル基であり;
    2が、水素原子または炭素数1〜5のアルキル基であり:
    1が、独立して1,4−シクロヘキシレン基または1,4−フェニレン基であり
    2が、独立して1,4−シクロへキシレン基または1,4−フェニレン基であり
    Xが、独立して単結合、−(CH22−、−C≡C−、−CH2O−、−OCH2−、−(CH22COO−、−OCO(CH22−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、−COO−、−OCO−または−(CH24−であり;
    Pが、独立して炭素数1〜15のアルキレン基であり、
    該アルキレン基における任意の−CH2−は、−O−で置き換えられてもよく、
    また、任意の1つの−CH2−は−COO−または−OCO−で置き換えられてもよく;
    pおよびqは、それぞれ独立して0または1であること
    を特徴とする請求項1に記載の化合物。
  3. 前記式(1)〜(4)中、
    Pが、−O−、−(CH2r−、−O−(CH2r−、−(CH2r−O−、−O−(CH2r−O−、−COO−(CH2r−O−、−O−(CH2r−OCO−、−OCO−(CH2r−O−、−O−(CH2r−COO−または−O−(CH2CH2O)s−であり、該rは2〜10の整数であり、該sは2〜5の整数であること
    を特徴とする請求項1に記載の化合物。
  4. 下記一般式(1)または(2)で表される化合物。
    Figure 0004839627
    [式(1)および(2)中、
    1は、フッ素原子、塩素原子、−CN、−OCF3、炭素数1〜15のアルキル基または炭素数1〜15のアルコキシ基であり;
    2は、水素原子、メチル基またはエチル基であり;
    1は、独立して1,4−シクロへキシレン基または1,4−フェニレン基であり;
    2は、独立して1,4−シクロへキシレン基または1,4−フェニレン基であり;
    Xは、独立して単結合、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−COO−または−OCO−CH=CH−であり;
    Pは、独立して−O−、−(CH2r−、−O−(CH2r−、−(CH2r−O−または−O−(CH2r−O−であり、該rは1〜15の整数であり;
    pおよびqは、それぞれ独立して0または1である。]
  5. 前記式(1)および(2)中、
    1が、炭素数1〜15のアルキル基または炭素数1〜15のアルコキシ基であり;
    2が水素原子であり;
    1が、独立して1,4−シクロへキシレン基または1,4−フェニレン基であり;
    2が、独立して1,4−シクロへキシレン基または1,4−フェニレン基であり;
    Xが、単結合、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−COO−または−OCO−CH=CH−であり;
    Pが、独立して−O−、−(CH2r−、−O−(CH2r−、−(CH2r−O−または−O−(CH2r−O−であり、該rは1〜10の整数であり;
    pおよびqは、それぞれ独立して0または1であること
    を特徴とする請求項4に記載の化合物。
  6. 前記式(1)および(2)中、Xが、−COO−または−OCO−であることを特徴とする請求項4または5に記載の化合物。
  7. 前記式(1)および(2)中、pが0であり、qが0であることを特徴とする請求項4〜6のいずれかに記載の化合物。
  8. 前記式(1)および(2)中、pが0であり、qが1であることを特徴とする請求項4〜6のいずれかに記載の化合物。
  9. 前記式(1)および(2)中、pが1であり、qが0であることを特徴とする請求項4〜6のいずれかに記載の化合物。
  10. 前記式(1)および(2)中、pが1であり、qが1であることを特徴とする請求項4〜6のいずれかに記載の化合物。
  11. 下記一般式(3)または(4)で表される化合物。
    Figure 0004839627
    [式(3)および(4)中、
    1は、フッ素原子、塩素原子、−CN、−OCF3、炭素数1〜15のアルキル基または炭素数1〜15のアルコキシ基であり;
    2は、メチル基またはエチル基であり;
    1は、独立して1,4−シクロへキシレン基または1,4−フェニレン基であり;
    2は、独立して1,4−シクロへキシレン基または1,4−フェニレン基であり;
    Xは、独立して単結合、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−COO−または−OCO−CH=CH−であり;
    Pは、独立して−O−、−(CH2r−、−O−(CH2r−、−(CH2r−O−または−O−(CH2r−O−であり、該rは1〜15の整数であり;
    pおよびqは、それぞれ独立して0または1である。]
  12. 前記式(3)および(4)中、
    1が、炭素数1〜15のアルキル基または炭素数1〜15のアルコキシ基であり;
    2が、メチル基またはエチル基であり;
    1が、独立して1,4−シクロへキシレン基または1,4−フェニレン基であり;
    2が、独立して1,4−シクロへキシレン基または1,4−フェニレン基であり;
    Xが、独立して単結合、−C≡C−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−COO−または−OCO−CH=CH−であり;
    Pが、独立して−O−、−(CH2r−、−O−(CH2r−、−(CH2r−O−または−O−(CH2r−O−であり、該rは1〜10の整数であり;
    pおよびqは、それぞれ独立して0または1であること
    を特徴とする請求項11に記載の化合物。
  13. 前記式(3)および(4)中、Xが、−COO−または−OCO−であることを特徴とする請求項11または12に記載の化合物。
  14. 前記式(3)および(4)中、pが0であり、qが0であることを特徴とする請求項11〜13のいずれかに記載の化合物。
  15. 前記式(3)および(4)中、pが0であり、qが1であることを特徴とする請求項11〜13のいずれかに記載の化合物。
  16. 前記式(3)および(4)中、pが1であり、qが0であることを特徴とする請求項11〜13のいずれかに記載の化合物。
  17. 前記式(3)および(4)中、pが1であり、qが1であることを特徴とする請求項11〜13のいずれかに記載の化合物。
  18. 第一成分として、請求項4〜10のいずれかに記載の化合物を少なくとも1種含有することを特徴とする組成物。
  19. 第一成分として、請求項11〜17のいずれかに記載の化合物を少なくとも1種含有することを特徴とする組成物。
  20. 第二成分として、請求項4〜17のいずれかに記載の化合物とは異なる重合性の化合物をさらに含有することを特徴とする請求項18または19に記載の組成物。
  21. 前記第二成分が、下記一般式(M1)、(M2)、(M3)および式(M4)で表される化合物の群から選択される少なくとも1種の化合物であることを特徴とする請求項20に記載の組成物。
    Figure 0004839627
    [式(M1)〜(M4)中、
    Raは、水素原子、フッ素原子、塩素原子、−CN、−OCF3、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜20のアルコキシアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基または炭素数2〜20のアルケニルオキシ基であり;
    Rbは、水素原子または炭素数1〜5のアルキル基であり;
    Bは、独立して1,4−シクロへキシレン基または1,4−フェニレン基であり、
    該1,4−フェニレン基における任意の水素原子は、フッ素原子で置き換えられてもよく、また、任意の1つまたは2つの水素原子は、メチル基またはトリフルオロメチル基で置き換えられてもよく、
    Bの1つは、ピリジン−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイル基、フルオレン−2,7−ジイル基、9−メチルフルオレン−2,7−ジイル基、9−エチルフルオレン−2,7−ジイル基、9,9−ジメチルフルオレン−2,7−ジイル基、9−クロロフルオレン−2,7−ジイル基または9,9−ジフルオロフルオレン−2,7−ジイル基であってもよく;
    Yは、独立して単結合、−COO−、−OCO−、−(CH22−または−C≡C−であり;
    Qは、独立して単結合または炭素数1〜20のアルキレン基であり、
    該アルキレン基における1つまたは2つの−CH2−は、−O−で置き換えられてもよく;
    tは、1または2である。]
  22. 前記式(M1)〜(M4)中、
    Raが、フッ素原子、−CN、−OCF3、炭素数1〜20のアルキル基または炭素数2〜20のアルコキシ基であり;
    Rbが、水素原子または炭素数1〜2のアルキル基であり;
    Bが、独立して1,4−シクロへキシレン基または1,4−フェニレン基であり、
    該1,4−フェニレン基における任意の水素原子は、フッ素で置き換えられてもよく、また、任意の1つまたは2つの水素原子は、メチル基またはトリフルオロメチル基で置き換えられてもよく、
    Bの1つは、9−メチルフルオレン−2,7−ジイル基または9−エチルフルオレン−2,7−ジイル基であってもよく;
    Yが、独立して単結合、−COO−、−OCO−または−C≡C−であり;
    Qが、独立して単結合または炭素数1〜10のアルキレン基であり、
    該アルキレン基における1つまたは2つの−CH2−は、−O−で置き換えられてもよく;
    tが、1または2であること
    を特徴とする請求項21に記載の組成物。
  23. 前記第二成分が、前記式(M1)および(M2)で表される化合物の群から選択される少なくとも1種の化合物、または、前記式(M3)および(M4)で表される化合物の群から選択される少なくとも1種の化合物であることを特徴とする請求項21に記載の組成物。
  24. 前記第二成分が、前記式(M2)で表される化合物の群から選択される少なくとも1種の化合物、または、前記式(M4)で表される化合物の群から選択される少なくとも1種の化合物であることを特徴とする請求項21に記載の組成物。
  25. 請求項1〜17のいずれかに記載の化合物を重合させることによって得られる重合体。
  26. 請求項18〜24のいずれかに記載の組成物を重合させることによって得られる重合体。
  27. 請求項25または26に記載の重合体を含有する素子。
  28. 請求項25または26に記載の重合体を含有する光学フィルム。
  29. 請求項25または26に記載の重合体から形成された光学異方性を有する成形体。
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