JP5062419B2 - 重合性液晶化合物及びそれを含有する重合性液晶組成物並びにそれらを用いて得られる重合体 - Google Patents

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Description

本発明は、重合性と液晶性とを有する重合性液晶化合物及びそれを含有する組成物並びにそれらを用いて得られる重合体に関する。そして、その用途は、表示装置や記録材料等の光学特性を有する材料、特に液晶ディスプレイ用の偏光板及び位相差板等の光学補償フィルムである。
液晶表示装置の表示品位の向上や軽量化等の要求から、偏光板や位相差板等の光学補償フィルムとして、内部の分子配向構造が制御された高分子フィルムの要求が高まっている。そのため、重合性液晶化合物が有する光学異方性を利用したフィルムの開発がなされている。ここで用いられる重合性液晶化合物は、一般に、重合性基と液晶構造部位(スペーサー部とメソゲン部を有する構造部位)とを有する液晶化合物であり、重合性基としてアクリル基が広く用いられている。このような重合性液晶化合物を用いて得られる重合体は、紫外線等の放射線を照射し、重合性液晶化合物を重合させて得ることが一般的である。例えば、アクリル基を有する特定の重合性液晶性化合物を支持体間に担持し、該化合物を液晶状態に保持しつつ放射線を照射して重合する方法が知られている。(例えば、特許文献1参照)
また、アクリル基を有する2種類の重合性液晶化合物の混合物、又は該混合物にカイラル液晶を混合した組成物に光重合開始剤を添加し、紫外線を照射することで重合体が得られることが知られている。(例えば、特許文献2参照)
上記のようにして得られる重合体フィルムは、偏光板や位相差板用等として、屋内で使用されるモニターやテレビ等表示装置だけではなく、自動車内等のような高温環境で利用される表示装置にも搭載される。重合性液晶化合物を用いるフィルムは、そのガラス転移温度(以下、Tgと称す。)が使用環境温度以下の場合、特に高温環境下では、分子の微視的な揺らぎが発生するため配向が乱れ、光学異方性が著しく低下する場合がある。また、高温環境下において、透明性を維持することは表示装置用材料として非常に重要である。
特開昭62−70407号公報 特開平9−208957号公報
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、光学異方性を有すると共に、高温においても透明性を安定的に維持し得、かつTgが高く耐熱性に優れた重合体を与える重合性液晶化合物、及びそれを含有する重合性液晶組成物、並びにそれらを用いて得られる重合体を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、ラクトン環と液晶構造部位とを有する重合性液晶化合物である、α−メチレン−γ−ブチロラクトン部位を有する重合性液晶化合物が、光学異方性を有し、高温でも透明性を安定的に維持し得、かつ、Tgが高く耐熱性に優れた重合体を与えることを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明は、
1. 下記の式[1]で表されることを特徴とする、重合性液晶化合物、
Figure 0005062419
〔式[1]中、nは2〜9の整数である。X1は、式[2]又は式[3]
Figure 0005062419
(式[3]中、mは4〜8の整数である。)を表す。〕
2. 1の重合性液晶化合物の少なくとも1種を含有する重合性液晶組成物、
3. 1の重合性液晶化合物の少なくとも1種と、この重合性液晶化合物以外のその他の重合性液晶化合物とを含有する重合性液晶組成物、
4. その他の重合性液晶化合物が、下記式[5]で表される3の重合性液晶組成物、
Figure 0005062419
(式[5]中、n’は1〜6の整数である。)
5. 1の重合性液晶化合物を重合して得られる重合体、
6. 2〜4のいずれかの重合性液晶組成物を重合して得られる重合体、
7. 1の重合性液晶化合物を用いて得られるフィルム、
8. 2〜4のいずれかの重合性液晶組成物を用いて得られるフィルム
を提供する。
本発明の重合性液晶化合物は、Tgが高い重合体を与える。そして、この重合性液晶化合物を含有する組成物も、光学異方性を有し、かつ高温環境下における透明性を安定的に維持できる重合体を与える。これらの重合体は、偏光板や位相差板等の光学異方性フィルムとして利用可能である。更に、そのフィルムは高温環境下での利用に有用である。
以下、本発明を更に詳しく説明する。
[用語の定義]
この明細書における用語の使い方は次の通りである。用語「重合性液晶化合物」は、分子中にアクリル基やラクトン環等の重合可能部位と液晶構造部位とを有し、かつ液晶相を呈する化合物を意味する。上記の液晶構造とは、一般に液晶分子を表す場合に用いられる、スペーサー部とメソゲン部とを有する構造を意味する。用語「液晶組成物」は、液晶相を呈する特性を有する組成物を意味する。また、用語「液晶性」は、液晶相を呈することを意味する。
[重合性液晶化合物]
本発明に係る重合性液晶化合物は、下記の式[1]で表され、具体的には、ラクトン環と液晶構造部位とを有する化合物であって、α−メチレン−γ−ブチロラクトン部位を有する重合性液晶化合物である。
Figure 0005062419
〔式[1]中、nは2〜9の整数である。X1は、式[2]又は式[3]
Figure 0005062419
(式[3]中、mは4〜8の整数である。)を表す。〕
この化合物において、α−メチレン−γ−ブチロラクトン構造は、これを用いて得られる重合体に高いTgや耐熱性を付与するために有効である。
式[1]中、メチレン基の繰り返し部位は、所謂スペーサー部と呼ばれる部位である。ここで、nは、メチレン基の繰り返し数を表し、2〜9の整数である。好ましくは2〜5であり、より好ましくは2〜4である。
式[1]において、X1は、式[2]又は式[3]で表される基であり、式[3]のmは、4〜8の整数である。
このような式[1]で表される重合性液晶化合物は、スメクチック相やネマチック相といった液晶相を示す。この特性は、偏光板や位相差板といった光学異方性を利用する用途分野において有用である。
上記の重合性液晶化合物の例として以下に示す(1)〜(18)の化合物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
Figure 0005062419
Figure 0005062419
Figure 0005062419
Figure 0005062419
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Figure 0005062419
このような重合性液晶化合物の中で、nが2〜5の整数であり、X1が式[3]であり、かつmが6の化合物は、等方性液体状態になる温度が低く、安定な液晶性を示し、高いTgを有する重合体が得られ易いため好ましい。
[重合性液晶化合物の合成]
本発明の重合性液晶化合物は、有機合成化学における手法を組み合わせることによって合成することができる。合成方法は特に限定されない。
例えば、α−メチレン−γ−ブチロラクトン構造を有する化合物は、以下の合成スキーム(A)で表される、タラガ等(P.Talaga, M.Schaeffer, C.Benezra and J.L.Stampf, Synthesis, 530(1990))の提案する手法を用いて合成することができる。その手法とは、SnCl2を用いて2−(ブロモメチル)アクリル酸(2-(bromomethyl)propenoic acid)とアルデヒド又はケトンを反応させる方法である。
Figure 0005062419
〔式中、Rは一価の有機基を表し、Amberlyst(登録商標)15は、イオン交換樹脂(ローム エンド ハース製 商品名)である。〕
上記の合成スキーム(A)中のRとして、式[4]で表され、かつ、X1が式[2]又は式[3]で表される基であるアルデヒド(R−CHO)を用いる。つまり、X1が式[2]又は式[3]である式[4]で表される化合物を原料として、合成スキーム(A)の手法を用いることで本発明の重合性液晶化合物を得ることができる。
なお、2−(ブロモメチル)アクリル酸(2-(bromomethyl)propenoic acid)は、ラマラーン等(K. Ramarajan et al)が提案する方法で得ることができる。[K. Ramarajan, K. Kamalingam, D.J.O'Donnell and K.D. Berlin, Organic Synthesis, vol 61, 56-59(1983)]
Figure 0005062419
(式中、n、X1は上記と同じ。)
Figure 0005062419
(mは4〜8の整数である。)
また、式[4]で表される化合物は、一級アルコール化合物の酸化により得ることができる。この一級アルコール化合物は、ブロモアルコールとフェノール化合物とを反応させることによって得ることができる。用いるブロモアルコールとフェノール化合物は、市販品なので入手が容易である。これらの反応の詳細は、以下の合成スキーム(B)で示される。
Figure 0005062419
(式中、nは2〜9の整数を、PCCはピリジニウムクロロクロマートを示す。X1は上記と同じ。)
また、n=3及び4の場合には、ブロモアルコール化合物の分子内環化反応を防ぎ、収率を向上させるため、予めテトラヒドロピラニルエーテルなどでヒドロキシル基の保護を行うことが好ましい。これらの反応の詳細は、以下の合成スキーム(C)で示される。
Figure 0005062419
(式中、nは3又は4の整数を、PCCはピリジニウムクロロクロマートを示す。X1は上記と同じ。)
[重合性液晶組成物]
本発明の重合性液晶組成物は、式[1]で表される重合性液晶化合物のうち少なくとも1種を含有する。重合性液晶組成物に含まれる式[1]で表される重合性液晶化合物は、1種でも2種以上の混合物でもよいが、室温でエナンチオトロピックな液晶相を呈することが好ましい。2種以上混合する場合は、重合性液晶化合物を適宜選択し混合することができる。
また、本発明の効果を損なわない限りにおいて、本発明の重合性液晶化合物に、以下に示す特定化合物を混合することもできる。混合する特定化合物は、複数種を組み合わせて用いることもできる。この特定化合物は、液晶性を呈する化合物又は液晶性を呈しない化合物のいずれでも良い。そしてこれらの特定化合物は、アクリル基やラクトン環等の重合性基を有していても、有していなくても良い。そして、上記の特定化合物が重合性基を有する場合、単官能性であっても、多官能性であっても良い。
このような特定化合物は、重合性基を有しない化合物であって液晶性を示す化合物、重合性基を有しない化合物であって液晶性を示さない化合物、重合性基を有し液晶性を示す化合物であって本発明の重合性液晶化合物以外のもの(その他の重合性液晶化合物)、そして、重合性基を有する化合物であって液晶性を示さない化合物である。これらの具体例として、下記に示す(19)〜(33)の化合物、ネマチック液晶、強誘電性液晶、多官能アクリレート化合物及び市販の液晶組成物等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
Figure 0005062419
Figure 0005062419
Figure 0005062419
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特に、式(20)〜(21)の化合物を含む下記一般式[5]で示される、本発明の重合性液晶化合物以外の、重合性基を有し液晶性を示す化合物(その他の重合性液晶化合物)が好適である。
Figure 0005062419
(式[5]中、n’は1〜6の整数である。)
上述したとおり、特定化合物は、1種又は2種以上を組み合わせて用いることができるが、その際、混合する特定化合物が液晶性を示す場合、その使用量は、式[1]で表される重合性液晶化合物100質量部に対して特定化合物300質量部以下が好ましい。また、混合する特定化合物が液晶性を示さない場合、その使用量は、式[1]で表される重合性液晶化合物100質量部に対して特定化合物20質量部以下が好ましく、より好ましくは、10質量部以下である。
本発明の重合性液晶組成物は、その重合反応性を向上させる目的として、光開始剤及び熱重合開始剤や増感剤を添加することもできる。
光開始剤としては、例えば、ベンゾインメチルエーテル等のベンゾインエーテル類、ベンゾフェノン等のベンゾフェノン類、ジエトキシアセトフェノン等のアセトフェノン類、ベンジルジメチルケタール等のベンジルケタール類などを挙げることができる。このような光開始剤は複数種を組み合わせて用いることもでき、その添加量は、式[1]で表される重合性液晶化合物の合計量又は式[1]で表される重合性液晶化合物とその他の液晶性化合物の合計量(以下、合計重合性液晶性化合物と称す。)の100質量部に対して5質量部以下が好ましく、より好ましくは0.5〜2.0質量部である。
熱重合開始剤としては、例えば、2,2−アゾビスイソブチロニトリル等が挙げられる。このような熱重合開始剤は複数種を組み合わせて用いることもでき、その添加量は、合計重合性液晶化合物の100質量部に対して5質量部以下が好ましく、より好ましくは0.5〜2.0質量部である。
光増感剤としては、例えば、アントラセン等のアントラセン系光増感剤が挙げられる。
このような光増感剤は複数種を組み合わせて用いることもでき、その添加量は、合計重合性液晶化合物の100質量部に対して5質量部以下が好ましい。
上記の光開始剤は、熱重合開始剤及び光増感剤のうち少なくとも1種と組み合わせて用いることができる。
本発明の重合性液晶組成物には、その保存安定性を向上させるために、安定剤を添加してもよい。安定剤としては、例えば、ヒドロキノン等、ヒドロキノンモノメチルエーテル等のヒドロキノンモノアルキルエーテル類、4−t−ブチルカテコール等が挙げられる。このような安定剤は複数種を組み合わせて用いることもでき、その添加量は、合計重合性液晶化合物の100質量部に対して0.1質量部以下が好ましい。
また、本発明の重合性液晶組成物は、基板との密着性を向上させる目的で、密着促進剤を含んでいてもよい。このような密着促進剤の具体例としては、トリメチルクロロシラン、ジメチルビニルクロロシラン、メチルジフエニルクロロシラン、クロロメチルジメチルクロロシラン等のクロロシラン類;トリメチルメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、ジメチルビニルエトキシシラン、ジフエニルジメトキシシラン、フエニルトリエトキシシラン等のアルコキシシラン類;ヘキサメチルジシラザン、N,N’−ビス(トリメチルシリル)ウレア、ジメチルトリメチルシリルアミン、トリメチルシリルイミダゾール等のシラザン類;ビニルトリクロロシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(N−ピペリジニル)プロピルトリメトキシシラン等のシラン類;ベンゾトリアゾール、ベンズイミダゾール、インダゾール、イミダゾール、2−メルカプトベンズイミダゾール、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、ウラゾール、チオウラシル、メルカプトイミダゾール、メルカプトピリミジン等の複素環状化合物;1,1−ジメチルウレア、1,3−ジメチルウレア等の尿素化合物またはチオ尿素化合物等を挙げることができる。
このような密着促進剤は複数種を組み合わせて用いることもでき、その添加量は、合計重合性液晶化合物の100質量部に対して1質量部以下が好ましい。
さらに、本発明の重合性液晶組成物には、粘度調整等を目的として有機溶媒を添加することもできる。その際、有機溶媒を含有した状態で、液晶性を呈さなくてもかまわない。
有機溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン等の極性溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル等のエステル類;3−メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、2−エトキシプロピオン酸エチル等のアルコキシエステル類;エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル等のグリコールジアルキルエーテル類;ジ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エチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル等のジグリコールジアルキルエーテル類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールモノアルキルエーテル類;ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル等のジグリコールモノアルキルエーテル類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、カルビトールアセテート、エチルセロソルブアセテート等のグリコールモノアルキルエーテルエステル類;シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、2−ヘプタノン等のケトン類などを挙げることができる。
これらの有機溶媒は単独でも2種類以上を組み合わせて用いることもできる。これらの中でも地球環境、作業環境への安全性等の観点から、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチル、シクロヘキサノンが望ましい。
本発明の重合性液晶組成物は、基板との親和性を向上させる目的で、界面活性剤を含んでいてもよい。このような界面活性剤は、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤など特に限定されないが、基板との親和性改善効果の高いフッ素系界面活性剤が好ましい。
フッ素系界面活性剤の具体例としては(以下、商品名)、エフトツプEF301、EF303、EF352((株)トーケムプロダクツ製)、メガフアツクF171、F173、R−30(大日本インキ化学工業(株)製)、フロラードFC430、FC431(住友スリーエム(株)製)、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(旭硝子(株)製)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、界面活性剤は、複数種を組み合わせて用いることもできる。
好ましい重合性液晶組成物の例としては、式[1]で表される重合性液晶化合物100質量部及び光開始剤5質量部以下からなる液晶組成物や、式[1]で表される重合性液晶化合物100質量部、液晶性を示さない特定化合物20質量部以下及び光開始剤5質量部以下からなる液晶組成物、式[1]で表される重合性液晶化合物100質量部、液晶性を示す特定化合物300質量部以下及び光開始剤5質量部以下からなる液晶組成物などが挙げられる。
本発明の重合性液晶組成物を得る方法は特に限定されない。重合性液晶組成物の成分を一度に混合しても良いし、順次混合しても良い。その際、一つの成分が複数種の化合物からなる場合は、あらかじめそれらを混合した状態でその他の成分を混合しても良く、個別に順次添加しても良い。
本発明の重合性液晶組成物は、光学異方体を製造する際に、液晶状態で光重合において意図しない熱重合の誘起を防止し、分子の均一な配向状態の固定を容易にするために、室温においてエナンチオトロピックな液晶相を示すことが好ましい。また、重合性液晶組成物が有機溶媒を含有する場合は、溶媒を除去した際に、室温においてエナンチオトロピックな液晶相を示すことが好ましい。
[重合体及びフィルム]
本発明の重合性液晶化合物又は重合性液晶組成物は、光を照射することや加熱によって重合体とすることができる。なお、本発明の重合性液晶化合物又は重合性液晶組成物から重合体を得る場合は、上記の重合性液晶組成物で述べた光開始剤、熱重合開始剤、増感剤等をそれぞれ記載の量で用いることができる。また、重合性液晶化合物の場合は、合計重合性液晶性化合物100質量部を重合性液晶化合物100質量部と置き換えた量に対応する量で用いることができる。
また、フィルムを得る方法としては、2枚の基板間に重合性液晶化合物又は重合性液晶組成物を狭持し、光を照射して重合する方法、スピンコートする方法やキャスト等の方法により基板に重合性液晶化合物又は重合性液晶組成物を塗布し、光を照射する方法等が挙げられる。
基板には、ガラス、石英、プラスチックシート、カラーフィルター、トリアセチルセルロース(TAC)等のプラスチックフィルム等を用いることができる。そして、これらの基板の一方に、ITO等の機能性薄膜が形成されたガラス、プラスチックシート、プラスチックフィルム、ステンレススチール、クロム又はアルミ等の金属をメッキ又は蒸着したベルトやドラムなどを使用することも可能である。また、フィルムの配向性を向上する目的で、基板に配向処理を施すことが好ましい。配向処理の方法としては、一般的に知られている、ポリイミド前駆体、ポリイミド、又はポリビニルシンナメート等を含有する配向材を塗布し、ラビング又は偏光紫外線を照射して配向処理する方法、二酸化ケイ素の斜法蒸着膜を形成する方法や、ラングミュアー膜を形成する方法などを挙げることができる。
2枚の基板間に重合性液晶化合物又は重合性液晶組成物を狭持する方法では、スペーサー等によって2枚の基板間に空隙を形成したセルを作成し、毛細管現象やセルの空隙を減圧する等の方法で重合性液晶化合物又は重合性液晶組成物をセルに注入した後、光を照射して重合する。
また、より簡便な方法としては、スペーサー等を設けた基板上に、重合性液晶化合物又は重合性液晶組成物を載せてから、もう一方の基板を重ね合わせてセルを作成し、光を照射して重合する方法もある。その際、重合性液晶化合物又は重合性液晶組成物は、流動化したものを用いても良いし、基板に載せてから加熱等により流動化させても良い。但し、もう一方の基板を重ね合わせる前に、重合性液晶化合物又は重合性液晶組成物を流動化させる必要がある。
重合性液晶化合物又は重合性液晶組成物を塗布する方法では、これら化合物または液晶組成物を塗布する工程と光や熱によって重合する工程の途中に、必要に応じてホットプレート等で加熱する工程を加えても良い。この工程は、特に、有機溶媒を含有する重合性液晶化合物又は重合性液晶組成物を用いる場合は、有機溶媒を除去できるので有効である。
上記のいずれの方法においても、重合性液晶化合物又は重合性液晶組成物が液晶相を呈する状態で重合することで、配向した光学異方性を有するフィルムを得ることができる。
また、隣り合うドメイン毎に異なる配向を有するマルチドメイン状態の重合体を得るためには、重合の工程でマルチドメイン化する方法や基板の配向処理をマルチドメイン化する方法が用いられる。
重合の工程でマルチドメイン化する方法は、液晶状態の重合性液晶化合物又は重合性液晶組成物に、マスクを介して紫外線を露光して重合したドメインを形成し、残りのドメインは、等方性液体状態で重合する方法等が挙げられる。
また、基板の配向処理をマルチドメイン化する方法は、基板に形成した配向材にマスクを介してラビングする方法やマスクを介して紫外線を照射する方法等が挙げられる。このような方法により、ラビングされたドメイン及び紫外線を照射したドメインが配向処理された部分であり、その他は未処理部分であるマルチドメイン化された基板が得られる。このマルチドメイン化された基板上に形成された重合性液晶化合物又は重合性液晶組成物は、配向材層の影響を受けて、マルチドメイン化する。このような配向処理方法の他に、電場、磁場を利用する方法も使用することができる。
本発明の重合性液晶化合物及びそれを用いた重合性液晶組成物は、光学異方性を有するフィルムの形成用に利用でき、偏光板や位相差板等に好適に用いることができる。そして、このフィルムは、高温での透明性が良好なため、車載用表示装置等の高温環境下で使用される電子機器に好適に利用できる。
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は、下記の実施例に限定されるものではない。なお、実施例で用いた各測定方法は以下のとおりである。
[1]NMRの測定
化合物を重水素化クロロホルム(CDCl3)に溶解し、300MHzの1H−NMR(日本電子(株)製)を用いて測定した。但し、実施例3においては、重水素化クロロホルムの代わりに重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO−d6)を用いた。
[2]IR測定
化合物は臭素化カリウムを用いてペレットに成形し、それを、NEXUS670FT−IR(Nicolet製)を用いて測定した。
[3]MS(FAB+)測定
化合物の質量スペクトルを、日本電子(株)製 JEOL LX−1000を用いて測定した。
[4]液晶相の観察
液晶相の同定は、ホットステージ(MATS−2002S、東海ヒット製)上で、試料を加熱し、偏光顕微鏡((株)ニコン製)を用いて観察して行った。相転移温度はマックサイエンス製示差走査熱分析装置(DSC3100SR)(以下、DSCと称す。)を用い、スキャンスピード(Scan Rate)10℃/分の条件で測定した。(但し、実施例6は5℃/分で測定を行った)
[5]分子量測定
分子量測定は、サンプルをテトラヒドロフラン(以下、THFと称す。)に0.2質量%の割合で溶解させ、JASCO製常温ゲル浸透クロマトグラフィー(以下、GPCと称す。)を用いて測定した。その際、昭和電工(株)製カラム(SHODEX GPC KF−803L)を用いた。この測定により、ポリスチレン換算した数平均分子量及び重量平均分子量を得た。
但し、実施例9においては、サンプルをジメチルホルムアミド(以下、DMFと称す)に0.2質量%の割合で溶解し、昭和電工(株)製GPC(SHODEX GPC 101)、昭和電工(株)製カラム(SHODEX KD−803、KD805)を用いて測定し、ポリエチレングリコール換算した数平均分子量及び重量平均分子量とした。
[6]ガラス転移温度測定
ガラス転移温度(Tg)は、マックサイエンス製示差走査熱分析装置(DSC3100SR)を用い、スキャンスピード(Scan Rate)10℃/分の条件で測定した。
[7]5%質量減少温度
マックサイエンス製熱重量分析装置(TG−DTA2000−SR)を用いて測定し、試料の質量減少が5%となる温度を5%質量減少温度とした。
[8]透過率測定
透過率は、東京電色製Spectral Haze Meter(TC-1800H)を用いて、波長550nmの透過率を測定した。
[9]フィルムのリタデーション値
フィルムのリタデーション値は、リタデーション測定装置(オーク製)を用いて測定した。但し、実施例17、実施例18、実施例19及び比較例3は、リタデーション測定装置(RETS−100 大塚電子(株)製)を用いて測定した。
[実施例1]重合性液晶化合物(Z1)の合成
冷却管付き100mlナスフラスコに、4−シアノ−4’−ヒドロキシビフェノール5.0g(25.6mmol)、6−ブロモ−1−ヘキサノール4.6g(25.6mmol)、炭酸カリウム7.0g(50mmol)、及びアセトン50mlを加えて混合物とし、64℃で24時間攪拌しながら反応させた。反応終了後、減圧下で溶媒を留去し黄色の湿潤固体を得た。その後、この固体と水70mlを混合し、ジエチルエーテル50mlを加えて抽出した。抽出は3回行った。
分液した有機層は、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥し、濾過した後に減圧下で溶媒を留去し、黄色の固体を得た。この固体を酢酸エチル3mlに溶解し、カラムクロマトグラフィー(カラム:シリカゲル60 0.063−0.200mm メルク製、溶出液:へキサン/酢酸エチル=1/1)により精製した。ここで得られた溶液から溶媒を留去し、白色の固体を6.9g得た。この固体をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、この白色固体が、下記の合成スキーム(i)に示される中間体化合物(P1)であることを確認した。(収率91%)
1H-NMR(DMSO-d6) δ:1.26(m, 6H), 1.69(m, 2H), 3.37(t, 2H), 4.03(t, 2H), 7.06(d, 2H), 7.69(d, 2H), 7.85(m, 4H).
Figure 0005062419
次に、冷却管付き200ml三口フラスコにピリジニウムクロロクロマート(以下、PCCと称す。)2.2g(10.0mmol)とCH2Cl2を30.0ml入れて撹拌混合した状態で、上記と同様にして得られた中間体化合物(P1)2.95g(10.0mmol)をCH2Cl2(50.0ml)に溶解した溶液を滴下し、40℃で0.5時間さらに撹拌した。その後、フラスコの壁に付着したオイル状物を除いた溶液に、ジエチルエーテル90mlを加えて減圧濾過した後、減圧下で溶媒を留去して、濃緑色の湿潤な固体を得た。
この固体を酢酸エチル3mlに溶解し、シリカカラムクロマトグラフィー(カラム:シリカゲル60 0.063−0.200mmメルク社製、溶出液:ヘキサン/酢酸エチル=1/1)で精製した。ここで得られた溶液の溶媒を留去して、無色の固体を2.8g得た。この固体をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、この無色の固体が、下記の合成スキーム(ii)に示される中間体化合物(Q1)であることを確認した。(収率93%)。
1H-NMR(CDCl3) δ:1.84(m, 6H), 2.50(m, 2H), 4.02(m, 2H), 6.99(d, 2H), 7.53(d, 2H), 7.91(m, 4H), 9.80(s, 1H).
Figure 0005062419
最後に、冷却管付き50mlナスフラスコに、上記と同様にして得られた中間体化合物(Q1)3.0g(10.0mmol)、2−(ブロモメチル)アクリル酸1.65g(10.0mmol)、Amberlyst(登録商標)15(ローム エンド ハース社 商品名)1.6g、THF16.0ml、塩化スズ(II)1.9g(10.0mmol)、及び純水4.0mlを加えて混合物とし、70℃で7時間攪拌して反応させた。反応終了後、反応液を減圧濾過して純水30mlと混合し、そこにジエチルエーテル50mlを加えて抽出した。抽出は3回行った。
抽出後の有機層に、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥し、減圧濾過した後の溶液から溶媒を留去し黄色固体を得た。この固体を酢酸エチル2mlに溶解し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(カラム:シリカゲル60 0.063−0.200mm メルク製、溶出液:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)により精製した。ここで得られた溶液の溶媒を留去して、白色の固体を1.5g得た。この固体をNMR、IR、MSで測定した結果、この白色の固体が、下記の合成スキーム(iii)に示される目的の重合性液晶化合物(Z1)であることを確認した。(収率41%)
各測定結果を以下に示す。
1H-NMR(CDCl3) δ:1.57(m, 6H), 1.85(m, 2H), 2.60(m, 1H), 3.05(m, 1H), 4.01(t, 2H), 4.54(m, 1H), 5.63(m, 1H), 6.23(m, 1H), 7.00(d, 2H), 7.52(d, 2H), 7.68(m, 4H).
IR(KBr,cm-1):2934, 2228, 1761, 1664.
MS(FAB+):361(M+)
また、この重合性液晶化合物(Z1)の液晶性を観察した結果、84℃で等方性液体状態となり、降温時に61℃で液晶相(ネマチック相)へ相転移した。
Figure 0005062419
[実施例2]重合性液晶化合物(Z2)の合成
冷却管付き500mlナスフラスコに、p−(トランス−4−ヘプチルシクロヘキシル)フェノール20.0g(72.9mmol)、6−ブロモ−1−ヘキサノール13.2g(72.9mmol)、炭酸カリウム23.2g(160.0mmol)、及びアセトン250mlを加えて混合物とし、64℃で48時間攪拌しながら反応させた。反応終了後、減圧下で溶媒を留去し淡い褐色の湿潤な固体を得た。その後、この固体と純水150mlを混合し、ジエチルエーテル80mlを加えて抽出した。抽出は3回行った。
分液した有機層は、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥し、濾過した後に減圧下で溶媒を留去し、淡い褐色の湿潤な固体を得た。この固体を酢酸エチル8mlに溶解し、カラムクロマトグラフィー(カラム:シリカゲル60 0.063−0.200mm メルク製)、溶出液:へキサン/酢酸エチル=2/1)により精製した。ここで得られた溶液から溶媒を留去し、淡乳白色の固体を24.3g得た。この固体をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、この淡乳白色の固体が、下記の合成スキーム(iv)に示される中間体化合物(P2)であることを確認した。(収率89%)
1H-NMR(CDCl3) δ:0.89(t, 3H), 1.10(m, 2H), 1.26-1.65(m, 21H), 1.83(m, 6H), 2.40, (m, 1H), 3.63(t, 2H), 3.93(t, 2H), 6.81(d, 2H), 7.11(d, 2H).
Figure 0005062419
次に、冷却管付き200ml三口フラスコにPCC2.2g(10.0mmol)とCH2Cl2を30.0ml入れて撹拌混合した状態で、上記と同様にして得られた中間体化合物(P2)3.8g(10.0mmol)をCH2Cl2(30.0ml)に溶解した溶液を滴下し、40℃で0.5時間さらに撹拌した。その後、フラスコの壁に付着したオイル状物を除いた溶液に、ジエチルエーテル90mlを加えて減圧濾過した後、減圧下で溶媒を留去して、濃緑色の湿潤な固体を得た。
この固体を酢酸エチル3mlに溶解し、シリカカラムクロマトグラフィー(カラム:シリカゲル60 0.063−0.200mm メルク社製、溶出液:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)で精製した。ここで得られた溶液の溶媒を留去して、淡乳白色の固体を3.0g得た。この固体をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、この淡乳白色の固体が、下記の合成スキーム(v)に示される中間体化合物(Q2)であることを確認した。(収率80%)
1H-NMR(CDCl3) δ:0.89(t, 3H), 1.05(m, 2H), 1.20-1.65(m, 19H), 1.83, (m, 6H), 2.40(m, 1H), 2.45(t, 2H), 3.93, (t, 2H), 6.80(d, 2H), 7.10(d, 2H), 9.78(s, 1H).
Figure 0005062419
最後に、冷却管付き50mlナスフラスコに、上記と同様にして得られた中間体化合物(Q2)1.9g(5.0mmol)、2−(ブロモメチル)アクリル酸0.8g(5.0mmol)、Amberlyst(登録商標)15(ローム エンド ハース社 商品名)0.8g、THF8.0ml、塩化スズ(II)0.95g(5.0mmol)、及び純水2.0mlを加えて混合物とし、70℃で24時間攪拌して反応させた。反応終了後、反応液を減圧濾過して純水30mlと混合し、そこにジエチルエーテル30mlを加えて抽出した。抽出は3回行った。抽出後の有機層に、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥し、減圧濾過した後の溶液から溶媒を留去し淡い褐色の固体を得た。
この固体を酢酸エチル2mlに溶解し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(カラム:シリカゲル60 0.063−0.200mm メルク製、溶出液:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)により精製した。ここで得られた溶液から溶媒を留去して、白色の固体を0.94g得た。この固体をNMR、IR及びMSで測定した結果、この白色の固体が、下記の合成スキーム(vi)に示される目的の重合性液晶化合物(Z2)であることを確認した。(収率43%)
各測定結果を以下に示す。
1H-NMR(CDCl3) δ:0.87(t, 3H), 1.05(m, 2H), 1.20-1.90(m, 21H), 1.84(m, 6H), 2.40(m, 1H), 2.60(m, 1H), 3.04(m, 1H), 3.93(t, 2H), 4.52(m, 1H), 5.61(m, 1H), 6.23(m, 1H), 6.81(d, 2H), 7.12(d, 2H).
IR(KBr, cm-1):2921, 1758, 1672.
MS(FAB+):440(M+)
また、この重合性液晶化合物(Z2)の液晶性を観察した結果、74℃で等方性液体状態となり、降温時に65℃でスメクチックA相へ相転移し、58℃でスメクチックX相(Not Determined Smectic Phase)へ転移した。
Figure 0005062419
[実施例3]重合性液晶化合物(Z3)の合成
冷却管付き100mlナスフラスコに、4−シアノ−4’−ヒドロキシビフェノール5.0g(25.6mmol)、10−ブロモ−1−デカノール6.1g(25.6mmol)、炭酸カリウム7.0g(50mmol)、及びアセトン50mlを加えて混合物とし、64℃で48時間攪拌しながら反応させた。反応終了後、減圧下で溶媒を留去し黄色の湿潤固体を得た。その後、この固体と水70mlを混合し、ジエチルエーテル50mlを加えて抽出した。抽出は3回行った。
分液した有機層は、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥し、濾過した後に減圧下で溶媒を留去し、黄色の固体を得た。この固体を酢酸エチル3mlに溶解し、カラムクロマトグラフィー(カラム:シリカゲル60 0.063−0.200mm メルク製、溶出液:へキサン/酢酸エチル=1/1)により精製した。ここで得られた溶液から溶媒を留去し、白色の固体を8.2g得た。この固体をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、この白色固体が、下記の合成スキーム(vii)に示される中間体化合物(P3)であることが確認された。(収率91%)
1H-NMR(DMSO-d6) δ:1.26(m, 14H), 1.69(m, 2H), 3.37(t, 2H), 4.03(t, 2H), 7.06(d, 2H), 7.69(d, 2H), 7.85(m, 4H).
次に、冷却管付き200ml三口フラスコにPCC1.08g(5.0mmol)とCH2Cl2を15.0ml入れて撹拌混合した状態で、上記と同様にして得られた中間体化合物(P3)1.76g(5.0mmol)をCH2Cl2(50.0ml)に溶解した溶液を滴下し、40℃で0.5時間さらに撹拌した。その後、フラスコの壁に付着したオイル状物を除いた溶液に、ジエチルエーテル90mlを加えて減圧濾過した後、減圧下で溶媒を留去して、濃緑色の湿潤な固体を得た。
この固体を酢酸エチル3mlに溶解し、シリカカラムクロマトグラフィー(カラム:シリカゲル60 0.063−0.200mm メルク製、溶出液:ヘキサン/酢酸エチル=1/1)で精製した。ここで得られた溶液の溶媒を留去して、無色の固体を1.5g得た。この固体をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、この無色の固体が、下記の合成スキーム(vii)に示される中間体化合物(Q3)であることを確認した。(収率84%)。
1H-NMR(CDCl3) δ:1.47(m, 10H), 1.64(m, 2H), 1.83(m, 2H), 2.43(m, 2H), 4.00(m, 2H), 6.99(d, 2H), 7.53(d, 2H), 7.67(m, 4H), 9.76(s, 1H).
最後に、冷却管付き50mlナスフラスコに、上記と同様にして得られた中間体化合物(Q3)1.1g(3.0mmol)、2−(ブロモメチル)アクリル酸0.50g(3.0mmol)、Amberlyst(登録商標)15(ローム エンド ハース社 商品名)0.5g、THF5.3ml、塩化スズ(II)0.60g(3.0mmol)、及び純水1.3mlを加えて混合物とし、70℃で6時間攪拌して反応させた。反応終了後、反応液を減圧濾過して純水20mlと混合し、そこにジエチルエーテル50mlを加えて抽出した。抽出は3回行った。抽出後の有機層に、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥し、減圧濾過した後の溶液から溶媒を留去し黄色固体を得た。
この固体を酢酸エチル2mlに溶解し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(カラム:シリカゲル60 0.063−0.200mm メルク製、溶出液:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)により精製した。ここで得られた溶液の溶媒を留去して、白色の固体を0.79g得た。この固体をNMR、IR及びMSで測定した結果、この白色の固体が、下記の合成スキーム(vii)に示される目的の重合性液晶化合物(Z3)であることを確認した。(収率63%)
各測定結果を以下に示す。
1H-NMR(CDCl3) δ:1.33(m, 12H), 1.47(m, 2H), 1.81(m, 2H), 2.60(m, 1H), 3.06(m, 1H), 4.00(t, 2H), 4.52(m, 1H), 5.62(m, 1H), 6.22(m, 1H), 7.00(d, 2H), 7.51(d, 2H), 7.66(m, 4H).
IR(KBr, cm-1):2934, 2231, 1750, 1664.
MS(FAB+):418(M+)
重合性液晶化合物(Z3)の液晶相を観察した結果、79℃で等方性液体状態となり、降温時に62℃でネマチック相へ相転移した。
Figure 0005062419
[実施例4]重合性液晶化合物(Z4)の合成
冷却管付き500mlナスフラスコに、4−シアノ−4’−ヒドロキシビフェノール9.8g(50.0mmol)、3−ブロモ−1−プロパノール7.0g(50.0mmol)、炭酸カリウム13.8g(100mmol)、及びアセトン150mlを加えて混合物とし、64℃で48時間攪拌しながら反応させた。反応終了後、減圧下で溶媒を留去し黄色の湿潤固体を得た。その後、この固体と水140mlを混合し、ジエチルエーテル100mlを加えて抽出した。抽出は3回行った。分液した有機層は、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥し、濾過した後に減圧下で溶媒を留去し、黄色の固体を得た。
この固体をヘキサン/酢酸エチル=2/1を用い、再結晶により精製した。白色の固体を8.7g得た。この固体をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、この白色固体が、下記の合成スキーム(viii)に示される中間体化合物(P4)であることが確認された。(収率70%)
1H-NMR(CDCl3) δ:2.09(m, 2H), 3.90(t, 2H), 4.20(t, 2H), 6.99(d, 2H), 7.52(d, 2H), 7.66(m, 4H).
次に、冷却管付き200ml三口フラスコにPCC4.32g(20.0mmol)とCH2Cl2を50.0ml入れて撹拌混合した状態で、上記と同様にして得られた中間体化合物(P4)5.06g(20.0mmol)をCH2Cl2(50.0ml)に溶解した溶液を滴下し、40℃で0.5時間さらに撹拌した。その後、フラスコの壁に付着したオイル状物を除いた溶液に、ジエチルエーテル100mlを加えて減圧濾過した後、減圧下で溶媒を留去して、濃緑色の湿潤な固体を得た。
この固体を酢酸エチル3mlに溶解し、シリカカラムクロマトグラフィー(カラム:シリカゲル60 0.063−0.200mm メルク製、溶出液:ヘキサン/酢酸エチル=1/1)で精製した。ここで得られた溶液の溶媒を留去して、無色の固体を3.2g得た。この固体をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、この無色の固体が、下記の合成スキーム(viii)に示される中間体化合物(Q4)であることを確認した。(収率64%)。
1H-NMR(CDCl3) δ:2.98(t, 2H), 4.39(t, 2H), 6.99(d, 2H), 7.55(d, 2H), 7.69(m, 4H), 9.90(s, 1H).
最後に、冷却管付き50mlナスフラスコに、上記と同様にして得られた中間体化合物(Q4)2.5g(10.0mmol)、2−(ブロモメチル)アクリル酸1.65g(10.0mmol)、Amberlyst(登録商標)15(ローム エンド ハース社 商品名)1.6g、THF16.0ml、塩化スズ(II)1.9g(10.0mmol)、及び純水4.0mlを加えて混合物とし、70℃で24時間攪拌して反応させた。反応終了後、反応液を減圧濾過して純水30mlと混合し、そこにジエチルエーテル50mlを加えて抽出した。抽出は3回行った。抽出後の有機層に、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥し、減圧濾過した後の溶液から溶媒を留去し黄色固体を得た。
この固体を酢酸エチル2mlに溶解し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(カラム:シリカゲル60 0.063−0.200mm メルク社製、溶出液:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)により精製した。ここで得られた溶液の溶媒を留去して、白色の固体を0.8g得た。この固体をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、この白色の固体が、下記の合成スキーム(viii)に示される目的の重合性液晶化合物(Z4)であることを確認した。(収率25%)
1H-NMR(CDCl3) δ:2.18(m, 2H), 2.76(m, 1H), 3.15(m, 1H), 4.19(m, 2H), 4.84(m, 1H), 5.68(m, 1H), 6.27(m, 1H), 7.00(d, 2H), 7.52(d, 2H), 7.68(m, 4H).
重合性液晶化合物(Z4)の液晶相を観察した結果、95℃で等方性液体状態となり、降温時に63℃でネマチック相へ相転移した。
Figure 0005062419
[実施例5]重合性液晶化合物(Z5)の合成
冷却管付き500mlのナスフラスコに、p−(トランス−4−ヘプチルシクロヘキシル)フェノール10.0g(36.4mmol)、10−ブロモ−1−デカノール8.6g(36.4mmol)、炭酸カリウム11.1g(80.0mmol)、及びアセトン150mlを加えて混合物とし、64℃で24時間攪拌しながら反応させた。反応終了後、減圧下で溶媒を留去し淡い褐色の固体を得た。その後、この固体と純水100mlを混合し、ジエチルエーテル50mlを加えて抽出した。抽出は3回行った。分液した有機層は、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥し、濾過した後に減圧下で溶媒を留去し、淡い褐色の固体を得た。
この固体を酢酸エチル5mlに溶解し、カラムクロマトグラフィー(カラム:シリカゲル60 0.063−0.200mm メルク製、溶出液:へキサン/酢酸エチル=2/1)により精製した。ここで得られた溶液から溶媒を留去し、淡乳白色の固体を8.6g得た。この固体をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、この淡乳白色の固体が、下記の合成スキーム(ix)に示される中間体化合物(P5)であることを確認した。(収率55%)
1H-NMR(CDCl3) δ:0.89(t, 3H), 1.10(m, 2H), 1.26-1.65(m, 29H), 1.83(m, 6H), 2.40(m, 1H), 3.63(t, 2H), 3.93(t, 2H), 6.81(d, 2H), 7.11(d, 2H).
次に、冷却管付き200ml三口フラスコにPCC2.2g(10.0mmol)とCH2Cl2を30.0ml入れて撹拌混合した状態で、上記と同様にして得られた中間体化合物(P5)4.3g(10.0mmol)をCH2Cl2(30.0ml)に溶解した溶液を滴下し、40℃で0.5時間さらに撹拌した。その後、フラスコの壁に付着したオイル状物を除いた溶液に、ジエチルエーテル90mlを加えて減圧濾過した後、減圧下で溶媒を留去して、濃緑色の湿潤な固体を得た。
この固体を酢酸エチル(3ml)に溶解し、シリカカラムクロマトグラフィー(カラム:シリカゲル60 0.063−0.200mm メルク製、溶出液:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)で精製した。ここで得られた溶液の溶媒を留去して、淡乳白色の固体を3.0g得た。この固体をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、この淡乳白色の固体が、下記の合成スキーム(ix)に示される中間体化合物(Q5)であることを確認した。(収率69%)
1H-NMR(CDCl3) δ:0.89(t, 3H), 1.05(m, 2H), 1.20-1.65(m, 27H), 1.83(m, 6H), 2.41(t, 2H), 3.93(t, 2H), 6.80(d, 2H), 7.10(d, 2H), 9.76(s, 1H).
最後に、冷却管付き50mlナスフラスコに、上記と同様にして得られた中間体化合物(Q5)2.14g(5.0mmol)、2−(ブロモメチル)アクリル酸0.8g(5.0mmol)、Amberlyst(登録商標)15(ローム エンド ハース社 商品名)0.8g、THF8.0ml、塩化スズ(II)0.95g(5.0mmol)、純水2.0mlを加えて混合物とし、70℃で24時間攪拌して反応させた。反応終了後、反応液を減圧濾過して純水2mlと混合し、そこにジエチルエーテル30mlを加えて抽出した。抽出は3回行った。抽出後の有機層に、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥し、減圧濾過した後の溶液から溶媒を留去し淡い褐色の固体を得た。
この固体を酢酸エチル2mlに溶解し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(カラム:シリカゲル60 0.063−0.200mm メルク製、溶出液:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)により精製した。ここで得られた溶液から溶媒を留去して、白色の固体を1.66g得た。この固体をNMR、IR及びMSで測定した結果、この白色の固体が、下記の合成スキーム(ix)に示される目的の重合性液晶化合物(Z5)であることを確認した。(収率67%)
各測定結果を以下に示す。
1H-NMR(CDCl3) δ:0.87(t, 3H), 1.05(m, 2H), 1.20-1.45(m, 29H), 1.87(m, 6H), 2.40(m, 1H), 2.60(m, 1H), 3.03(m, 1H), 3.93(t, 2H), 4.52(m, 1H), 5.61(m, 1H), 6.22(m, 1H), 6.81(d, 2H), 7.12(d, 2H).
IR(KBr, cm-1):2921, 1759, 1672.
MS(FAB+):496(M+)
重合性液晶化合物(Z5)の液晶相を観察した結果、70℃で等方性液体状態となり、降温時に49℃でスメチック相へ相転移した。
Figure 0005062419
[実施例6]重合性液晶化合物(Z6)の合成
冷却管付き500mlナスフラスコに、p−(トランス−4−ペンチルシクロヘキシル)フェノール10.0g(40.6mmol)、6−ブロモ−1−ヘキサノール7.35g(40.6mmol)、炭酸カリウム11.1g(80.0mmol)、及びアセトン150mlを加えて混合物とし、64℃で24時間攪拌しながら反応させた。反応終了後、減圧下で溶媒を留去して淡い褐色の湿潤な固体を得た。その後、この固体と純水100mlを混合し、ジエチルエーテル50mlを加えて抽出した。抽出は3回行った。分液した有機層は、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥し、濾過した後に減圧下で溶媒を留去し、淡い褐色の湿潤な固体を得た。
この固体を酢酸エチル5mlに溶解し、カラムクロマトグラフィー(カラム:シリカゲル60 0.063−0.200mm メルク製)、溶出液:へキサン/酢酸エチル=2/1)により精製した。ここで得られた溶液から溶媒を留去し、淡乳白色の固体を11.9g得た。この固体をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、この淡乳白色の固体が、下記の合成スキーム(x)に示される中間体化合物(P6)であることを確認した。(収率86%)
1H-NMR(CDCl3) δ:0.89(t, 3H), 1.10(m, 2H), 1.20-1.65(m, 17H), 1.83(m, 6H), 2.40(m, 1H), 3.63(t, 2H), 3.93(t, 2H), 6.81(d, 2H), 7.11(d, 2H).
次に、冷却管付き200ml三口フラスコにPCC4.3g(20.0mmol)とCH2Cl2を50.0ml入れて撹拌混合した状態で、上記と同様にして得られた中間体化合物(P6)6.9g(20.0mmol)をCH2Cl2(50.0ml)に溶解した溶液を滴下し、40℃で0.5時間さらに撹拌した。その後、フラスコの壁に付着したオイル状物を除いた溶液に、ジエチルエーテル100mlを加えて減圧濾過した後、減圧下で溶媒を留去して、濃緑色の湿潤な固体を得た。
この固体を酢酸エチル(3ml)に溶解し、シリカカラムクロマトグラフィー(カラム:シリカゲル60 0.063−0.200mm メルク製、溶出液:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)で精製した。ここで得られた溶液の溶媒を留去して、淡乳白色の固体を6.0g得た。この固体をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、この淡乳白色の固体が、下記の合成スキーム(x)に示される中間体化合物(Q6)であることを確認した。(収率87%)
1H-NMR(CDCl3) δ:0.89(t, 3H), 1.05(m, 2H), 1.20-1.65(m, 15H), 1.83(m, 6H), 2.40(m, 1H), 2.45(t, 2H), 3.93(t, 2H), 6.80(d, 2H), 7.10(d, 2H), 9.78(s, 1H).
最後に、冷却管付き50mlナスフラスコに、上記と同様にして得られた中間体化合物(Q6)5.2g(15.0mmol)、2−(ブロモメチル)アクリル酸2.5g(15.0mmol)、Amberlyst(登録商標)15(ローム エンド ハース社 商品名)2.4g、THF24.0ml、塩化スズ(II)2.9g(15.0mmol)、及び純水6.0mlを加えて混合物とし、70℃で24時間攪拌して反応させた。反応終了後、反応液を減圧濾過して純水30mlと混合し、そこにジエチルエーテル30mlを加えて抽出した。抽出は3回行った。抽出後の有機層に、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥し、減圧濾過した後の溶液から溶媒を留去し淡い褐色の固体を得た。
この固体を酢酸エチル2mlに溶解し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(カラム:シリカゲル60 0.063−0.200mm メルク製、溶出液:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)により精製した。ここで得られた溶液から溶媒を留去して、白色の固体を3.6g得た。この固体をNMR、IR及びMSで測定した結果、この白色の固体が、下記の合成スキーム(x)に示される目的の重合性液晶化合物(Z6)であることを確認した。(収率58%)
各測定結果を以下に示す。
1H-NMR(CDCl3) δ:0.87(t, 3H), 1.05(m, 2H), 1.20-1.60(m, 17H), 1.86(m, 6H), 2.40(m, 1H), 2.60(m, 1H), 3.05(m, 1H), 3.93(t, 2H), 4.53(m, 1H), 5.62(m, 1H), 6.22(m, 1H), 6.81(d, 2H), 7.10(d, 2H).
IR(KBr, cm-1):2921, 1758, 1672.
MS(FAB+):412(M+)
重合性液晶化合物(Z6)の液晶相を観察した結果、66℃で等方性液体状態となり、降温時に46℃でスメチック相へ相転移した。
Figure 0005062419
[実施例7]重合性液晶化合物(Z7)の合成
冷却管付き500mlナスフラスコに、p−(トランス−4−ヘプチルシクロヘキシル)フェノール9.0g(32.7mmol)、4−ブロモ−1−ブタノール5.0g(32.7mmol)、炭酸カリウム10.0g(66.0mmol)、及びアセトン150mlを加えて混合物とし、64℃で48時間攪拌しながら反応させた。反応終了後、減圧下で溶媒を留去し淡い褐色の湿潤な固体を得た。その後、この固体と純水50mlを混合し、ジエチルエーテル30mlを加えて抽出した。抽出は3回行った。分液した有機層は、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥し、濾過した後に減圧下で溶媒を留去し、淡い褐色の湿潤な固体を得た。
この固体を酢酸エチル8mlに溶解し、カラムクロマトグラフィー(カラム:シリカゲル60 0.063−0.200mm メルク製)、溶出液:へキサン/酢酸エチル=2/1)により精製した。ここで得られた溶液から溶媒を留去し、淡乳白色の固体を1.3g得た。この固体をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、この淡乳白色の固体が、下記の合成スキーム(xi)に示される中間体化合物(P7)であることを確認した。(収率11.5%)
1H-NMR(CDCl3) δ:0.89(t, 3H), 1.10(m, 2H), 1.27(m, 17H), 1.84(m, 6H), 2.40(m, 1H), 3.74(t, 2H), 3.97(t, 2H), 6.81(d, 2H), 7.11(d, 2H).
次に、冷却管付き100ml三口フラスコにPCC1.08g(3.75mmol)とCH2Cl2を15.0ml入れて撹拌混合した状態で、上記と同様にして得られた中間体化合物(P7)1.30g(3.75mmol)をCH2Cl2(15.0ml)に溶解した溶液を滴下し、40℃で0.5時間さらに撹拌した。その後、フラスコの壁に付着したオイル状物を除いた溶液に、ジエチルエーテル90mlを加えて減圧濾過した後、減圧下で溶媒を留去して、濃緑色の湿潤な固体を得た。
この固体を酢酸エチル(3ml)に溶解し、シリカカラムクロマトグラフィー(カラム:シリカゲル60 0.063‐0.200mm メルク製、溶出液:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)で精製した。ここで得られた溶液の溶媒を留去して、淡乳白色の固体を1.20g得た。この固体をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、この淡乳白色の固体が、下記の合成スキーム(xi)に示される中間体化合物(Q7)であることを確認した。(収率93%)
1H-NMR(CDCl3) δ:0.89(t, 3H), 1.05(m, 2H), 1.21(m, 15H), 1.83(m, 4H), 2.11(m, 2H), 2.40(m, 1H), 2.65(t, 2H), 3.97(t, 2H), 6.80(d, 2H), 7.10(d, 2H), 9.83(s, 1H).
最後に、冷却管付き50mlナスフラスコに、上記と同様にして得られた中間体化合物(Q7)1.2g(3.5mmol)、2−(ブロモメチル)アクリル酸0.58g(3.5mmol)、Amberlyst(登録商標)15(ローム エンド ハース社 商品名)0.56g、THF5.6ml、塩化スズ(II)0.67g(3.5mmol)、及び純水1.4mlを加えて混合物とし、70℃で7時間攪拌して反応させた。反応終了後、反応液を減圧濾過して純水20mlと混合し、そこにジエチルエーテル30mlを加えて抽出した。抽出は3回行った。抽出後の有機層に、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥し、減圧濾過した後の溶液から溶媒を留去し淡い褐色の固体を得た。
この固体を酢酸エチル2mlに溶解し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(カラム:シリカゲル60 0.063−0.200mm メルク製、溶出液:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)により精製した。ここで得られた溶液から溶媒を留去して、淡乳白色の固体を0.42g得た。この固体をNMR、IR及びMSで測定した結果、この淡乳白色の固体が、下記の合成スキーム(xi)に示される目的の重合性液晶化合物(Z7)であることを確認した。(収率29%)
各測定結果を以下に示す。
1H-NMR(CDCl3) δ:0.87(t, 3H), 1.05(m, 2H), 1.27(m, 17), 1.87(m, 6H), 2.40(m, 1H), 2.64(m, 1H), 3.07(m, 1H), 3.97(t, 2H), 4.59(m, 1H), 5.63(m, 1H), 6.23(m, 1H), 6.81(d, 2H), 7.13(d, 2H).
IR(KBr, cm-1): 2922, 1756, 1664.
MS(FAB+):412(M+)
重合性液晶化合物(Z7)の液晶相を観察した結果、昇温時、66℃でスメックチクA相に相転移し、75℃で等方性液体状態となり、降温時に72℃でスメックチクA相へ相転移し、62℃でスメックチクX相へ相転移した。
Figure 0005062419
[実施例8]重合性液晶化合物(Z8)の合成
冷却管付き500mlナスフラスコに、p−(トランス−4−ヘプチルシクロヘキシル)フェノール20.0g(72.9mmol)、3−ブロモ−1−プロパノール10.1g(72.9mmol)、炭酸カリウム23.2g(160.0mmol)、及びアセトン250mlを加えて混合物とし、64℃で48時間攪拌しながら反応させた。反応終了後、減圧下で溶媒を留去し淡い褐色の湿潤な固体を得た。その後、この固体と純水100mlを混合し、ジエチルエーテル60mlを加えて抽出した。抽出は3回行った。分液した有機層は、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥し、濾過した後に減圧下で溶媒を留去し、淡い褐色の湿潤な固体を得た。
この固体を酢酸エチル12mlに溶解し、カラムクロマトグラフィー(カラム:シリカゲル60 0.063−0.200mm、メルク製)、溶出液:へキサン/酢酸エチル=2/1)により精製した。ここで得られた溶液から溶媒を留去し、淡乳白色の固体を18.3g得た。この固体をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、この淡乳白色の固体が、下記の合成スキーム(xii)に示される中間体化合物(P8)であることを確認した。(収率76%)
1H-NMR(CDCl3) δ:0.89(t, 3H), 1.10(m, 2H), 1.27(m, 15H), 1.83(m, 4H), 2.03(m, 2H), 2.40(m, 1H), 3.87(t, 2H), 4.11(t, 2H), 6.81(d, 2H), 7.11(d, 2H).
次に、冷却管付き200ml三口フラスコにPCC4.3g(20.0mmol)とCH2Cl2を50.0ml入れて撹拌混合した状態で、上記と同様にして得られた中間体化合物(P8)6.7g(20.0mmol)をCH2Cl2(50.0ml)に溶解した溶液を滴下し、室温で2時間さらに撹拌した。その後、フラスコの壁に付着したオイル状物を除いた溶液に、ジエチルエーテル90mlを加えて減圧濾過した後、減圧下で溶媒を留去して、濃緑色の湿潤な固体を得た。
この固体を酢酸エチル(5ml)に溶解し、シリカカラムクロマトグラフィー(カラム:シリカゲル60 0.063−0.200mm メルク製、溶出液:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)で精製した。ここで得られた溶液の溶媒を留去して、淡乳白色の固体を3.5g得た。この固体をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、この淡乳白色の固体が、下記の合成スキーム(xii)に示される中間体化合物(Q8)であることを確認した。(収率53%)
1H-NMR(CDCl3) δ:0.89(t, 3H), 1.05(m, 2H), 1.27(m, 15H), 1.83(m, 4H), 2.40(m, 1H), 2.87(t, 2H), 4.31(t, 2H), 6.81(d, 2H), 7.11(d, 2H), 9.86(s, 1H).
最後に、冷却管付き50mlナスフラスコに、上記と同様にして得られた中間体化合物(Q8)3.3g(10.0mmol)、2−(ブロモメチル)アクリル酸1.65g(10.0mmol)、Amberlyst(登録商標)15(ローム エンド ハース社 商品名)1.6g、THF16.0ml、塩化スズ(II)1.90g(10.0mmol)、及び純水4.0mlを加えて混合物とし、70℃で24時間攪拌して反応させた。反応終了後、反応液を減圧濾過して純水30mlと混合し、そこにジエチルエーテル50mlを加えて抽出した。抽出は3回行った。抽出後の有機層に、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥し、減圧濾過した後の溶液から溶媒を留去し淡い褐色の固体を得た。
この固体を酢酸エチル3mlに溶解し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(カラム:シリカゲル60 0.063−0.200mm メルク製、溶出液:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)により精製した。ここで得られた溶液から溶媒を留去して、淡乳白色の固体を1.92g得た。この固体をNMR、IR及びMSで測定した結果を以下に示す。この結果から、この淡乳白色の固体が、下記の合成スキーム(xii)に示される目的の重合性液晶化合物(Z8)であることを確認した。(収率48%)
各測定結果を以下に示す。
1H-NMR(CDCl3) δ:0.87(t, 3H), 1.05(m, 2H), 1.28(m, 15), 1.83(m, 4H), 2.14(m, 2H), 2.40(m, 1H), 2.73(m, 1H), 3.12(m, 1H), 4.10(t, 2H), 4.80(m, 1H), 5.64(m, 1H), 6.25(m, 1H), 6.81(d, 2H), 7.13(d, 2H).
IR(KBr, cm-1):2921, 1762, 1667.
MS(FAB+):398(M+)
重合性液晶化合物(Z8)の液晶相を観察した結果、昇温時、65℃でスメックチクA相に相転移し、77℃で等方性液体状態となり、降温時に74℃でスメックチクA相へ相転移し、44℃でスメックチクX相(Not Determined Smectic Phase)へ相転移した。
Figure 0005062419
[実施例9]重合体(Y1)の合成
冷却管を備えたフラスコに、実施例1と同様にして得られた重合性液晶化合物(Z1)0.36g(1.0mmol)、ジオキサン1.0ml、及び2,2−アゾビスイソブチロニトリル(以下、AIBNと略す)2.0mgを仕込み、フラスコ内を窒素置換した後、70℃で24時間撹拌して反応させた。得られた反応溶液を100mlの純水に投入すると、白色粉末が沈殿した。この白色粉末を濾過した後、40℃で真空乾燥を行い、下記の重合スキーム(1a)で示す重合性液晶化合物(Z1)の重合体(Y1)を0.3g得た。(収率83%)
得られた重合体の数平均分子量は19300、重量平均分子量は42400であった。重合体はDMFに可溶であった。また、この重合体の5%質量減少温度は343℃であり、Tgは85℃であった。
Figure 0005062419
[実施例10]重合体(Y2)の合成
冷却管を備えたフラスコに、実施例6と同様にして得られた重合性液晶化合物(Z6)1.0g(2.4mmol)、ジオキサン2.4ml、及びAIBN4.0mgを仕込み、フラスコ内を窒素置換した後、70℃で24時間撹拌して反応させた。得られた反応溶液を400mlの純水に投入すると、白色粉末が沈殿した。この白色粉末を濾過した後、70℃で真空乾燥を行い、下記の重合スキーム(a2)で示す重合性液晶化合物(Z6)の重合体(Y2)を0.9g得た。(収率90%)
得られた重合体の数平均分子量は48700、重量平均分子量は181000であった。重合体はCH2Cl2、CH3Cl、THF、トルエンに可溶であった。また、この重合体の5%質量減少温度は379℃であり、Tgは118℃であった。
Figure 0005062419
[実施例11]重合体(Y3)の合成
冷却管を備えたフラスコに、実施例7と同様にして得られた重合性液晶化合物(Z7)0.41g(1.0mmol)、ジオキサン2.0ml、及びAIBN2.0mgを仕込み、フラスコ内を窒素置換した後、70℃で24時間撹拌して反応させた。得られた反応溶液を100mlの純水に投入すると、白色粉末が沈殿した。この白色粉末を濾過した後、70℃で真空乾燥を行い、下記の重合スキーム(a3)で示す重合性液晶化合物(Z7)の重合体(Y3)を0.37g得た。(収率90%)
得られた重合体の数平均分子量は41000、重量平均分子量は149000であった。重合体はCH2Cl2、CH3Cl、THF、トルエンに可溶であった。また、この重合体の5%質量減少温度は373℃であり、Tgは163℃であった。
Figure 0005062419
[実施例12]重合体(Y4)の合成
冷却管を備えたフラスコに、実施例8と同様にして得られた重合性液晶化合物(Z8)0.5g(1.25mmol)、ジオキサン1.3ml、及びAIBN2.0mgを仕込み、フラスコ内を窒素置換した後、70℃で24時間撹拌して反応させた。得られた反応溶液を100mlの純水に投入すると、白色粉末が沈殿した。この白色粉末を濾過した後、60℃で真空乾燥を行い、下記の重合スキーム(a4)で示す重合性液晶化合物(Z8)の重合体(Y4)を0.45g得た。(収率90%)
得られた重合体の数平均分子量は68000、重量平均分子量は225000であった。重合体はCH2Cl2、CH3Cl、THF、トルエンに可溶であった。また、この重合体の5%質量減少温度は365℃であり、Tgは174℃であった。
Figure 0005062419
[実施例13]重合性液晶組成物およびその重合物(フィルム)
実施例2と同様にして得られた重合性化合物(Z2)50mg、実施例7と同様にして得られた重合性化合物(Z7)50mg、及び実施例8と同様にして得られた重合性化合物(Z8)50mgをCH2Cl20.5mlに溶解した後、溶媒を留去して無色の固体を得た。この固体0.150gと、光重合開始剤としてチバ・スペシャルティ・ケミカルズ製イルガキュア(登録商標)369(商品名)1.5mgとを混合して重合性液晶組成物を得た。
次に、スペーサーを散布した液晶配向膜付基板をホットプレート上で100℃に加熱しておき、基板のスペーサー散布面に上記の重合性液晶組成物をのせた。この重合性液晶組成物に流動性があることを確認し、別の液晶配向膜付基板を、液晶配向膜が重合性液晶組成物に接触するように重ね合わせてセルを作成した。ここで用いた液晶配向膜付基板は、ITO付ガラス基板のITO面に、液晶配向剤(日産化学工業(株)製SE−1500)をスピンコート塗布し、230℃で焼成して厚さ100nmの薄膜を形成後、ラビング処理を施した。そして、一方の液晶配向膜付基板には6μmのシリカスペーサー(触媒化成工業(株)製 真絲球SW−D1)を散布した。
このようにして作成したセルに、高圧水銀ランプを用いて1600mJ/cm2の強さの光を照射して重合性液晶組成物を重合した。得られたセルを偏光顕微鏡でコノスコープ像を観察したところ、セル内のフィルム(重合物)が、ガラス面に垂直に配向したホメオトロピック配列であることを確認した。そして、リタデーション値は0.28であった。この間、フィルムの配向性は維持されていた。
[実施例14]重合性液晶組成物およびその重合物(フィルム)
実施例7と同様にして得られた重合性化合物(Z7)50mg、及び実施例8と同様にして得られた重合性化合物(Z8)50mgをCH2Cl20.5mlに溶解した後、溶媒を留去して無色の固体を得た。この固体0.100gと、光重合開始剤としてチバ・スペシャルティ・ケミカルズ製イルガキュア(登録商標)369(商品名)1.0mgとを混合して重合性液晶組成物を得た。
この重合性組成物を、2枚の液晶配向膜付基板を、液晶配向膜が内側となるように、かつラビング方向が角度180°となるようにして合わせて作成した空のセルにのせ、このセルを100℃のホットプレート上で加熱した。セル上の重合性組成物が液体状態となり、毛細管現象を利用してセル内に注入されたことが確認できた。ここで用いた液晶配向膜付基板は、ITO付ガラス基板のITO面に、液晶配向剤(日産化学工業(株)製SE−1500)をスピンコート塗布し、230℃で焼成して厚さ100nmの薄膜を形成後、ラビング処理を施した。そして、一方の液晶配向膜付基板には3辺に沿って、厚みが25μmのフイルムスペーサーを付けた。
このようにして作成したセルに、23℃で、高圧水銀ランプを用いて1600mJ/cm2の強さの光を照射して重合性液晶組成物を重合した。得られたセルを偏光顕微鏡でコノスコープ像を観察したところ、セル内のフィルム(重合物)が、ガラス面に垂直に配向したホメオトロピック配列であることを確認した。また、その透過率は88.4%であった。
そして、このセルをホットプレート上で100℃で10分間加熱した。その透過率は88.4%であった。続いて、このセルを120℃で10分間加熱した。その透過率は88.4%であった。更に、このセルを150℃で10分間加熱した。その透過率は88.3%であった。この間、フィルムの配向性は維持されていた。
[実施例15]重合性液晶組成物およびその重合物(フィルム)
実施例14において、液晶配向膜付基板をITO付ガラス基板に代えて、重合性液晶組成物をITO間に狭持するようにして、実施例14と同様にセルを作成して評価した。
得られたセルを偏光顕微鏡でコノスコープ像を観察したところ、セル内のフィルム(重合物)が、ガラス面に垂直に配向したホメオトロピック配列であることを確認した。また、その透過率は88.3%であり、リタデーション値は0.09であった。
そして、このセルをホットプレート上で100℃で10分間加熱した。その透過率は88.3%であった。続いて、このセルを120℃で10分間加熱した。その透過率は88.4%であった。更に、このセルを150℃で10分間加熱した。その透過率は88.4%であった。この間、フィルムの配向性は維持されていた。
[実施例16]重合性液晶組成物およびその重合物(フィルム)
実施例2と同様にして得られた重合性化合物(Z2)50mg、実施例7と同様にして得られた重合性化合物(Z7)50mg、及び実施例8と同様にして得られた重合性化合物(Z8)50mgをCH2Cl20.5mlに溶解した後、溶媒を留去して無色の固体を得た。この固体0.150gと、光重合開始剤としてチバ・スペシャルティ・ケミカルズ製イルガキュア(登録商標)369(商品名)を1.5mg混合して重合性液晶組成物を得た。
この重合性組成物を、2枚のITO付基板を、ITO面が内側となるように合わせて作成した空のセルにのせ、このセルを100℃のホットプレート上で加熱した。セル上の重合性組成物が液体状態となり、毛細管現象を利用してセル内に注入されたことが確認できた。ここで用いたITO付基板の一方には、3辺に沿って、厚みが25μmのフイルムスペーサーを付けた。
このようにして作成したセルに、23℃で、高圧水銀ランプを用いて1600mJ/cm2の強さの光を照射して重合性液晶組成物を重合した。このようにして得られたセルを偏光顕微鏡でコノスコープ像を観察したところ、セル内のフィルムが、ガラス面に垂直に配向したホメオトロピック配列であることを確認した。また、その透過率は88.1%であり、リタデーション値は0.33であった。
そして、このセルをホットプレート上で100℃で10分間加熱した。その透過率は88.3%であった。続いて、このセルを120℃で10分間加熱した。その透過率は88.4%であった。更に、このセルを150℃で10分間加熱した。その透過率は88.6%であった。この間、フィルムの配向性は維持されていた。
[実施例16]重合性液晶化合物(Z9)の合成
冷却官付き500mlのナスフラスコに、p−(トランス−4−ヘプチルシクロヘキシル)フェノール25.0g(91.1mmol)、酢酸5−ブロモペンチル19.05g(91.1mmol)、炭酸カリウム24.9g(180.0mmol)、アセトン250mlを加えて混合物とし、温度64℃で48時間攪拌しながら反応させた。反応終了後、反応液をろ過し、減圧下で溶媒を留去した後淡い褐色の湿潤な固体を得た。
この固体をアセトン100mlに溶解させ、60℃の水溶上で攪拌しつつ、それにエタノールを200mlと10%NaOH水溶液50mlを加えて80℃で攪拌後、反応液よりアセトンを3/4留去した後白色の固体をろ過した。
この固体をエタノールでの再結晶により精製した。ここで得られた白色の固体30.6gを得た。この固体をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、この淡乳白色の固体が、下記の合成スキーム(xiv)に示される中間体化合物(P9)であることを確認した。(収率93%)
1H-NMR(CDCl3) δ:0.89(t,3H),1.10(m,2H),1.26-1.65(m,19H),1.83(m,6H),2.40,(m,1H),3.68(t,2H),3.93(t,2H),6.81(d,2H),7.11(d,2H).
次に、冷却官付き500mlの三口フラスコにPCC16.2g(75.0mmol)とCH2Cl2を80.0ml入れて撹拌混合した状態で、上記と同様にして得られた中間体化合物(P2)27.04g(75.0mmol)をCH2Cl2(150.0ml)に溶解した溶液を滴下し、温度40℃で0.5時間さらに撹拌した。その後、フラスコの壁に付着したオイル状物を除いた溶液に、ジエチルエーテル90mlを加えて減圧濾過した後、減圧下で溶媒を留去して、濃緑色の湿潤な固体を得た。この固体を酢酸エチル3mlに溶解し、シリカカラムクロマトグラフィー(カラム:シリカゲル60 0.063−0.200mm メルク社製、溶出液:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)で精製した。ここで得られた溶液の溶媒を留去して、淡乳白色の固体を19.3g得た。この固体をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、この淡乳白色の固体が、下記の合成スキーム(xiv)に示される中間体化合物(Q9)であることを確認した。(収率75%)
1H-NMR(CDCl3) δ:0.89(t,3H),1.05(m,2H),1.20-1.65(m,17H),1.83,(m,6H),2.40(m,1H),2.45(t,2H),3.93,(t,2H),6.80(d,2H),7.10(d,2H),9.78(s,1H).
最後に、冷却官付き300mlのナスフラスコに、上記と同様にして得られた中間体化合物(Q9)19.3g(56.0mmol)、2−(ブロモメチル)アクリル酸9.24g(56.0mmol)、Amberlyst 15(ロームアンドハース社登録商標)9.0g、THF97.0ml、塩化スズ(II)10.6g(56.0mmol)、純水22.0mlを加えて混合物とし、温度70℃で24時間攪拌して反応させた。反応終了後、反応液を減圧ろ過して純水100mlと混合し、そこにジエチルエーテル150mlを加えて抽出した。抽出は3回行った。抽出後の有機層に、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥し、減圧濾過した後の溶液から溶媒を留去し淡い褐色の固体を得た。この固体を酢酸エチル15mlに溶解し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(カラム:シリカゲル60 0.063−0.200mm メルク社製、溶出液:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)により精製した。ここで得られた溶液から溶媒を留去して、白色の固体を14.7g得た。この固体をNMR、IRで測定した結果、この白色の固体が、下記の合成スキーム(xiv)に示される目的の重合性液晶化合物(Z9)であることを確認した。(収率62%)
各測定結果は以下に示す。
1H-NMR(CDCl3) δ:0.87(t,3H),1.05(m,2H),1.20-1.80(m,19H),1.84(m,6H),2.40(m,1H),2.60(m,1H),3.06(m,1H),3.93(t,2H),4.54(m,1H),5.61(m,1H),6.23(m,1H),6.81(d,2H),7.12(d,2H).
Figure 0005062419
重合性液晶化合物(Z9)の液晶相を観察した結果、昇温時、33℃でスメックチクX相に、51℃でスメクチックA相に転移し、69℃で等方性液体状態となり、降温時に65℃でスメックチクA相へ相転移し、49℃でスメックチクX相(Not Determined Smectic Phase)へ相転移した。
[参考例1]
200ml三口フラスコに、実施例4と同様にして得られた化合物(P4)12.0g、トリエチルアミン7.7ml、ブチルヒドロキシトルエン(BHT)0.2mg及びTHF40mlを混合して溶解した。この溶液の撹拌下に、アクリル酸クロリド(acryloyl chloride)4.6mlをTHF40mlに溶解した溶液を15分間かけて滴下した。その際、三口フラスコを水浴(水温20℃)して冷却した。滴下した後、そのままの状態で30分間撹拌した後、フラスコを水浴から出して、窒素置換し、更に室温で20間撹拌して反応させた。この反応液をろ過し、ろ液を3/4の容量まで減圧濃縮してから塩化メチレン100mlを加えた。この溶液を、飽和炭酸ナトリウム溶液100ml、0.5Nの塩酸100ml、飽和食塩水100mlの順で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を留去して生成物を得た。この生成物をエタノールで再結晶して重合性化合物(K1)(6.0g)を得た。
この重合性化合物をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、この重合性化合物が、下記の合成スキーム(xv)に示される化合物(K1)であることを確認した。
1H-NMR(CDCl3) δ:2.20(m, 2H), 4.10(t, 2H), 4.40(t, 2H), 5.81(d, 1H), 6.15(m, 1H), 6.41(d, 1H), 6.99(d, 2H), 7.55(d, 2H), 7.66(m, 4H).
Figure 0005062419
[実施例17]重合性液晶組成物およびその重合物(フィルム)
実施例1と同様にして得られた重合性化合物(Z1)100mgと、光重合開始剤としてチバガイギー社製イルガキュア369(商品名)1.0mg及び界面活性剤のFC4430(3M社製)0.3mgをシクロヘキサノン0.4mlに溶解し、重合性液晶組成物を得た。この重合性液晶組成物を、液晶配向膜付基板の液晶配向膜面にスピンコート(1000rpm、20秒間)により塗布し、温度80℃のホットプレート上で60秒間プリベークした後、室温まで放冷した。このとき、基板上の重合性組成物は液晶状態であった。ここで用いた液晶配向膜付基板は、ITO付ガラス基板のITO面に、液晶配向剤(日産化学工業社製SE−1410)をスピンコート塗布し、温度230℃で焼成して厚さ100nmの薄膜を形成後、ラビング処理を施した。
次に、液晶配向膜付基板に形成された塗膜を、窒素雰囲気中で、高圧水銀ランプを用いて4000mJ/cm2の強さの光を照射して重合性液晶組成物を重合した。このようにして得られたフィルムは、膜厚が0.8μmであり、それを偏光顕微鏡で観察したところ、フィルムが、基板面に水平配向していることを確認した。そして、その透過率は88.6%であり、リタデーション値は152nmであった。
このフィルムを温度95℃のホットプレート上で5分間加熱したところ、リタデーション値は140nmであった。更に、温度95℃のホットプレート上で5分間加熱したところ、リタデーション値は137nm、透過率は88.5%であり、フィルムの配向性が維持されていた。
[実施例18]重合性液晶組成物およびその重合物(フィルム)
実施例1と同様にして得られた重合性化合物(Z1)30mgと、参考例1と同様にして得られた化合物(K1)70mgと、光重合開始剤としてチバガイギー社製イルガキュア369(商品名)1.0mg及び界面活性剤のFC4430(3M社製)0.5mgをシクロヘキサノン0.4mlに溶解し、重合性液晶組成物を得た。この重合性液晶組成物を、液晶配向膜付基板の液晶配向膜面にスピンコート(1000rpm、20秒間)により塗布し、温度80℃のホットプレート上で60秒間プリベークした後、室温まで放冷した。このとき、基板上の重合性組成物は液晶状態であった。ここで用いた液晶配向膜付基板は、ITO付ガラス基板のITO面に、液晶配向剤(日産化学工業社製SE−1410)をスピンコート塗布し、温度230℃で焼成して厚さ100nmの薄膜を形成後、ラビング処理を施した。
次に、液晶配向膜付基板に形成された塗膜を、窒素雰囲気中で、高圧水銀ランプを用いて4000mJ/cm2の強さの光を照射して重合性液晶組成物を重合した。このようにして得られたフィルムは、膜厚が0.8μmであり、それを偏光顕微鏡で観察したところ、フィルムが、基板面に水平配向していることを確認した。そして、その透過率は88.1%であり、リタデーション値は126nmであった。
このフィルムを温度95℃のホットプレート上で5分間加熱したところ、リタデーション値は140nmであった。更に、温度95℃のホットプレート上で5分間加熱したところ、リタデーション値は30nm、透過率は87.9%であり、フィルムの配向性が維持されていた。
[実施例19]重合性液晶組成物およびその重合物(フィルム)
実施例7と同様にして得られた重合性化合物(Z7)1.00g、実施例17と同様にして得られた重合性化合物(Z9)1.00g、特定化合物として日本化薬(株)社製KAYARAD DPHA(商品名)0.10gと、光重合開始剤としてチバガイギー社製イルガキュア369(商品名)20.0mg及び界面活性剤のFC4430(3M社)10.0mgを、ブチルヒドロキシトルエン(BHT)1.1mgとシクロヘキサノン8.00mlの混合溶媒に溶解して重合性組成物を得た。この重合性液晶組成物を、ITO付ガラス基板のITO面にスピンコート(1000rpm、20秒間)により塗布し、温度60℃のホットプレート上で60秒間プリベークした後、室温まで放冷した。このとき、基板上の重合性組成物は液晶状態であった。
次に、ITO付ガラス基板に形成された塗膜を、窒素雰囲気中で、高圧水銀ランプを用いて4000mJ/cm2の強さの光を照射して重合性液晶組成物を重合した。このようにして得られたフィルムは、膜厚が1μmであり、それを偏光顕微鏡で観察したところ、フィルムが、基板面に垂直配向していることを確認した。そして、その透過率は90.0%であり、リタデーション値は0.33nmであった。
このフィルムを温度200℃のホットプレート上で60分間加熱したところ、リタデーション値は0.33nm、透過率は90.0%であり、フィルムの配向性が維持されていた。
[比較例1]
冷却管付き100ml三口フラスコにトリエチルアミン1.17ml(8.5mmol)、実施例6と同様にして得られた中間体(P6)2.5g(7.2mmol)、及び乾燥したテトラヒドロフラン15.0mlを仕込み、窒素雰囲気下で撹拌混合した。続いて、メタクリル酸クロライド0.82ml(8.5mmol)を乾燥したテトラヒドロフラン(10.0ml)に溶解した溶液を滴下し、室温で3時間さらに撹拌した。反応終了後、反応液を減圧濾過し、減圧下で溶媒を留去した。残渣をジエチルエーテル50mlに溶解し、蒸留水50mlで3回洗浄し、反応物を有機層に抽出した。その後の有機層に、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥し、濾過した後、減圧下で溶媒を留去し無色のオイル状物を2.3g得た。
このオイル状物をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、このオイル状物が、下記の合成スキーム(xiii)に示される化合物(R1)であることを確認した。(収率77%)
1H-NMR(CDCl3) δ:0.86(t, 3H), 1.05(m, 2H), 1.15-1.95(m, 26H), 2.39(m, 1H), 3.93(m, 2H), 4.13(m, 2H), 5.54(s, 1H), 6.09(s, 1H), 6.81(d, 2H), 7.09(d, 2H).
Figure 0005062419
冷却管を備えたフラスコに上記で得られた化合物(R1)を1.0g(2.41mmol)、ジオキサン2.4ml、及びAIBN4.0mgを仕込み、フラスコ内を窒素置換した後、70℃で24時間撹拌して反応させた。得られた反応溶液を50mlのメタノールに投入し、沈殿した白色粉末を濾過した後、40℃で真空乾燥を行い、重合体(Y5)を0.34g得た。(収率34%)
得られた重合体の数平均分子量は10000、重量平均分子量は24000であった。また、この重合体の5%質量減少温度は320℃であり、Tgは62℃であった。
Figure 0005062419
[比較例2]
50ml三口フラスコに、実施例1と同様にして得られた化合物(P1)3.0g、トリエチルアミン1.5ml、ブチルヒドロキシトルエン(BHT)0.1mg及びTHF10mlを混合して溶解した。この溶液の撹拌下に、アクリル酸クロリド(acryloyl chloride)0.9mlをTHF10mlに溶解した溶液を15分間かけて滴下した。その際、三口フラスコを水浴(水温20℃)して冷却した。滴下した後、そのままの状態で30分間撹拌した後、フラスコを水浴から出して、窒素置換し、更に室温で20間撹拌して反応させた。この反応液をろ過し、ろ液を3/4の容量まで減圧濃縮してから塩化メチレン50mlを加えた。この溶液を、飽和炭酸ナトリウム溶液50ml、0.5Nの塩酸50ml、飽和食塩水50mlの順で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を留去して生成物を得た。この生成物をメタノールで再結晶して重合性化合物(R2)(1.7g)を得た。
この重合性化合物をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、この重合性化合物が、下記の合成スキーム(xvii)に示される化合物(R2)であることを確認した。
1H-NMR(CDCl3) δ:1.50(m, 4H), 1.73(m, 2H), 1.85(m, 2H), 4.05(t, 2H), 4.20(t, 2H), 5.82(d, 1H), 6.15(m, 1H), 6.41(d, 1H), 6.99(d, 2H), 7.55(d, 2H), 7.66(m, 4H).
Figure 0005062419
[比較例3]
比較例2と同様にして得られた重合性化合物(R2)50mg、参考例1と同様にして得られた重合性化合物(K1)50mgと、光重合開始剤としてチバガイギー社製イルガキュア369(商品名)1.0mg及び界面活性剤のFC4430(3M社)0.5mgをシクロヘキサノン0.4mlに溶解し、組成物を得た。
この組成物を、液晶配向膜付基板の液晶配向膜面にスピンコート(1000rpm、20秒間)により塗布し、温度80℃のホットプレート上で60秒間プリベークした後、室温まで放冷した。このとき、基板上の組成物は液晶状態であった。ここで用いた液晶配向膜付基板は、ITO付ガラス基板のITO面に、液晶配向剤(日産化学工業社製SE−1410)をスピンコート塗布し、温度230℃で焼成して厚さ100nmの薄膜を形成後、ラビング処理を施した。
次に、液晶配向膜付基板に形成された塗膜を、窒素雰囲気中で、高圧水銀ランプを用いて4000mJ/cm2の強さの光を照射して組成物を重合した。このようにして得られたフィルムは、膜厚が0.7μmであり、それを偏光顕微鏡で観察したところ、フィルムが、基板面に水平配向していることを確認した。そして、その透過率は87.1%であり、リタデーション値は124nmであった。
このフィルムを温度95℃のホットプレート上で5分間加熱したところ、リタデーション値は3nmであり、透過率は89.2%であったが、フィルムに配向乱れが観察された。
本発明の重合性化合物を含有する重合性液晶組成物は、表示装置用の、偏光板や位相差板等の光学補償フィルムやマルチドメインフィルム等の光学異方性フィルム用材料として有用である。

Claims (8)

  1. 下記の式[1]で表されることを特徴とする重合性液晶化合物。
    Figure 0005062419
    〔式[1]中、nは2〜9の整数である。X1は、式[2]又は式[3]
    Figure 0005062419
    (式[3]中、mは4〜8の整数である。)を表す。〕
  2. 請求項1記載の重合性液晶化合物の少なくとも1種を含有する重合性液晶組成物。
  3. 請求項1記載の重合性液晶化合物の少なくとも1種と、この重合性液晶化合物以外のその他の重合性液晶化合物とを含有する重合性液晶組成物。
  4. その他の重合性液晶化合物が、下記式[5]で表される請求項3記載の重合性液晶組成物。
    Figure 0005062419
    (式[5]中、n’は1〜6の整数である。)
  5. 請求項1記載の重合性液晶化合物を重合して得られる重合体。
  6. 請求項2〜4のいずれか1項記載の重合性液晶組成物を重合して得られる重合体。
  7. 請求項1記載の重合性液晶化合物を用いて得られるフィルム。
  8. 請求項2〜4のいずれか1項記載の重合性液晶組成物を用いて得られるフィルム。
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