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
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Description
は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CO−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよい。
味を一例で示す。C4H9−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、C3H7O−、CH3−O−(CH2)2−、CH3−O−CH2−O−、H2C=CH−(CH2)3−、CH3−CH=CH−(C
H2)2−、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。
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。
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。
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。
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。
’−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。
。最も好ましいA1は1,4−フェニレン基である。
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、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。
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。
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。
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。
、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−COO−、−OCO−、−CONH−、
−NHCO−、−(CH2)4−、−(CH2)2COO−、−OCO(CH2)2−、−CH=CH−COO−または−OCO−CH=CH−である。
−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。
の整数であり、該sは2〜5の整数である。
[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
F3、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、−(CH2)2−、−C≡C−、−CH2O−、−OCH2−、−(CH2)2COO−、−OCO(CH2
)2−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、−COO−、−OCO−ま
たは−(CH2)4−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。
整数であることを特徴とする[1]に記載の化合物。
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−、−(CH2)r−、−O−(CH2)r−、−(CH2)r−O−または−O−(CH
2)r−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。
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−、−(CH2)r−、−O−(CH2)r−、−(CH2)r−O−または−O−(CH2)r−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。
[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。
[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。
[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;
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−、−(CH2)r−、−O−(CH2)r−、−(CH2)r−O−または−O−(CH2)r−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。
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−、−(CH2)r−、−O−(CH2)r−、−(CH2)r−O−または−O−(CH2)r−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。
[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。
[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。
[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。
[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。
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−、−(CH2)2−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。
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。
[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。
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
化合物(1)の合成スキームを以下に例示する。
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(4)の合成スキームを以下に例示する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、Al2O3、Fe2O3、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
(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。
(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。
(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).
。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).
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).
(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。
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。
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。
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).
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。
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。
Claims (29)
- 下記一般式(1)、(2)、(3)または(4)で表される化合物。
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く;
R2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;
A1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;
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;
Xは、独立して単結合、−(CH2)2−、−CH=CH−、−C≡C−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−COO−、−OCO−、−CONH−、−NHCO−、−(CH2)4−、−(CH2)2COO−、−OCO(CH2)2−、−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。] - 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、−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;
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または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、−(CH2)2−、−C≡C−、−CH2O−、−OCH2−、−(CH2)2COO−、−OCO(CH2)2−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、−COO−、−OCO−または−(CH2)4−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。 - 前記式(1)〜(4)中、
Pが、−O−、−(CH2)r−、−O−(CH2)r−、−(CH2)r−O−、−O−(CH2)r−O−、−COO−(CH2)r−O−、−O−(CH2)r−OCO−、−OCO−(CH2)r−O−、−O−(CH2)r−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。 - 下記一般式(1)または(2)で表される化合物。
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または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−、−(CH2)r−、−O−(CH2)r−、−(CH2)r−O−または−O−(CH2)r−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。] - 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または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、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−、−(CH2)r−、−O−(CH2)r−、−(CH2)r−O−または−O−(CH2)r−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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 下記一般式(3)または(4)で表される化合物。
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または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−、−(CH2)r−、−O−(CH2)r−、−(CH2)r−O−または−O−(CH2)r−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。] - 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または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−、−(CH2)r−、−O−(CH2)r−、−(CH2)r−O−または−O−(CH2)r−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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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−、−(CH2)2−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。] - 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 請求項25または26に記載の重合体を含有する素子。
- 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。
- 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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