JP5062472B2 - 1−(トリフルオロメチル)ナフタレン誘導体 - Google Patents
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L1、L2、M1およびM2は、それぞれ独立的に単結合、-CH2CH2-、-CH=CH-、-CH≡CH-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-CF2CF2-、-CF=CF-、-OCO-、-COO-、-CH(CH3)CH2-、-CH2CH(CH3)-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-OCH(CH3)-、-CH(CH3)O-、-(CH2)4-、-(CH2)3O-、-O(CH2)3-、-COS-または-SCO-を表し、
X1およびX2は、それぞれ独立的に水素原子またはフッ素原子を表し、
p、q、rおよびsは、それぞれ独立的に0または1を表す。)で表される1-(トリフルオロメチル)ナフタレン誘導体を提供し、一般式(I)で表される化合物を1種または2種以上含有することを特徴とする液晶組成物、更に、当該液晶組成物を構成要素とする液晶素子を提供する。
あるいは、2-ナフトール誘導体(IV)
本発明の液晶組成物の第2成分として、Δεの絶対値の小さい、一般式(A)
(a) トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個の-CH2-または隣接していない2個以上の-CH2-は、-O-または-S-に置換されていてもよい。)、
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=または隣接していない2個以上の-CH=は、-N=に置換されていてもよい。)、および
(c) 1,4-シクロヘキセニレン基、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基および1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)または基(c)はそれぞれ-CN、-Fまたは-Clで置換されていても良く、
oは0、1または2を表し、
La、LbおよびLcはそれぞれ独立的に単結合、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-OCH2-、-CH2O-または-C≡C-を表し、LbおよびBcが複数存在する場合は、それらは同一でも異なっていても良い。)で表される化合物を含有することが好ましい。
一般式(A-0)で表される化合物は、さらに具体的な構造として、以下の一般式(A-1)〜 (A-3)で表される構造が好ましい。
本発明の液晶組成物の第3成分として、Δεの比較的大きい、一般式(Ba)、一般式(Bb)、一般式(Bc)、一般式(Bd)および一般式(Be)
(d) トランス-1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個の-CH2-または隣接していない2個以上の-CH2-は、-O-または-S-に置換されていてもよい。)、
(e) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=または隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置換されていてもよい。)および、
(f) 1,4-シクロヘキセニレン基、1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基、ピペリジン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基およびデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、
からなる群より選ばれる基であり、上記の基(d)、基(e)または基(f)はそれぞれ-CN、-Fまたは-Clで置換されていても良く、
Xb、Xc、Xd、XeおよびXfはそれぞれ独立して水素原子または-Fを表し、
pおよびqはそれぞれ独立して、0、1または2を表すが、pおよびqの和は2以下であり、
Xaは、水素原子、-F、-Cl、-CN、-CF3、-OCH2F、-OCHF2、-OCF3、-CH2CF3、-CHFCF3、-CF2CF3または一般式(A)におけるRaと同じ意味を表す。)で表される化合物を含有することが好ましい。
一般式(Ba)で表される化合物は、具体的には以下の一般式(Ba-0)で示される構造を表すことが好ましい。
さらに具体的には以下の一般式(Ba-1a)〜(Ba-3d)
一般式(Bd)で表される化合物は、具体的な構造として以下の一般式
一般式(Be)で表される化合物は、具体的には以下の一般式(Be-1)〜(Bb-2)で示される構造を表すことが好ましい。
(実施例1)2-(3,4,5-トリフルオロフェニル)-6-プロピル-1-(トリフルオロメチル)ナフタレン(I-1)の合成
(以下、ドラフト中で行う。)6-プロピル-2-ナフトール(11.0 g、0.168 mol)、N-ヨードコハク酸イミド(120.0 g、0.533 mol)のアセトニトリル(600 ml)懸濁液を16時間加熱還流した後、水を加えて反応を停止させた。反応液をセライトを用いて濾過して不溶物を除いた後、濾液を濃縮し、水層から酢酸エチルで抽出した(3回)。有機層を集めた後、5%チオ硫酸ナトリウム水溶液、3 M塩酸、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水の順で洗條し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去し、再結晶(アセトン)することにより、黄色の粉末(67.3 g)を得た。(収率 80.5%)
(以下、窒素雰囲気下で行う。)1-ヨード-6-プロピル-2-ナフトール(67.3 g、0.215 mol)、フッ化カリウム(14.0 g、0.241 mol)、ヨウ化銅(I)(45.0 g、0.236 mol)の無水N,N-ジメチルホルムアミド(330 ml)懸濁液を激しく攪拌している中に、(トリフルオロメチル)トリフルオロメタン(61.2 g、0.430 mol)を加えた。70℃で24時間加熱攪拌した後、反応液を放冷し、水に空けて反応を終了させた。セライトを用いて銅塩を濾別した後、塩を酢酸エチルで洗滌し、濾液を合わせ、有機層を分離し、水層から酢酸エチルで抽出した。有機層を集めた後、10%チオ硫酸ナトリウム水溶液、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水の順で洗條し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去し、得られた橙色の固体をカラム(シリカゲル/ヘキサン+ジクロロメタン)を用いて精製し、再結晶(エタノール)することにより、無色の針状晶(42.5 g)を得た。(収率 78.0%)
(以下、ドラフト中で行う。)6-プロピル-1-(トリフルオロメチル)-2-ナフトール(42.5 g、0.167 mol)のジクロロメタン溶液(170 ml)を5℃以下に冷却しながら激しく攪拌している中に、内温を保ちながらトリフルオロメタンスルホン酸無水物(51.8 g、0.184 mol)を滴下して加えた(約10分間)。さらに内温を保ちながら、ピリジン(29.0 g、0.367 mol)を滴下して加えた(約10分間)。そのまま内温を保ちながら1時間攪拌を続けた後、水を加えて反応を停止させた。反応液の有機層を分離し、3 M塩酸、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水の順で洗條し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去し、得られた残渣をカラム(シリカゲル、ヘキサン+酢酸エチル)により精製し、さらに再結晶(エタノール)することにより、白色の固体(52.9 g)を得た。(収率 82.3%)
(以下、窒素雰囲気下で行う。)トリフルオロメタンスルホン酸6-プロピル-1-(トリフルオロメチル)-2-ナフチル(22.9 g、0.059 mol)、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(2.0 g、0.002 mol)のテトラヒドロフラン(150 ml)懸濁液を激しく攪拌している中に、無水炭酸カリウム(8.3 g、0.060 mol)の水(30 ml)溶液を加えた。70℃で24時間加熱攪拌した後、反応液を放冷し、水に空けて反応を終了させた。セライトを用いて触媒を濾別した後、有機層を分離し、水層から酢酸エチルで抽出した。有機層を集めた後、3 M塩酸、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水の順で洗條し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去し、得られた橙色の固体をカラム(シリカゲル/ヘキサン)を用いて精製し、再結晶(エタノール+メタノール)することにより、無色の針状晶(7.3 g)を得た。(収率 33.2%)
1H-NMR (400MHz, CDCl3) δ(ppm) 0.98 (t, 3H), 1.76 (sextet, 2H), 2.77 (t, 2H), 7.20-7.62 (m, 6H), 8.06 (s, 1H)、相転移温度(℃) Cr 40 Iso
低粘性で温度範囲の広いネマチック液晶として特にアクティブマトリックス駆動用に好適なホスト液晶(H)
ネマチック相上限温度(Tni) : 116.7℃
誘電率異方性(Δε) : 4.80
屈折率異方性(Δn) : 0.090
閾値電圧(Vth) : 1.88 V
粘度(η) : 19.7 cP
次に、このホスト液晶(H)に実施例1で得られた化合物(I-1)
ネマチック相上限温度(Tni) : 87.6℃
誘電率異方性(Δε) : 7.28
屈折率異方性(Δn) : 0.104
閾値電圧(Vth) : 1.55 V
粘度(η) : 22.5 cP
組成物(H-1)のΔεは大幅に増大し、このため閾値電圧(Vth)はホスト液晶(H)と比較すると約20%減少している一方で、屈折率異方性(Δn)および粘度(η)は、殆ど変化しなかった。
(比較例1)
ホスト液晶(H)に化合物(I-1)と比較的類似の構造を有するが、トリフルオロメチル基をフッ素原子に替えた化合物(J-1)
ネマチック相上限温度(Tni) : 85.4℃
誘電率異方性(Δε) : 7.28
屈折率異方性(Δn) : 0.104
閾値電圧(Vth) : 1.51 V
粘度(η) : 24.5 cP
従って、化合物(J-1)の添加により、ホスト液晶(H)と比較するとΔεおよびVthは改善した。また、組成物(H-A)は、組成物(M-1)と比較してネマチック相上限温度(Tni)は2.2℃も低く、粘度(η)は2.0cPも大きいことがわかった。
実施例1で得られた化合物(I-1)を用いて、低粘性で温度範囲の広い実用的な、特にアクティブマトリックス駆動用に好適な液晶組成物(M-1)および(M-2)を調製した。得られた組成物(M-1)および(M-2)をそれぞれセル厚4.5μmのTNセルに充填して液晶素子を作成し、その電気光学特性を測定した結果、以下のとおりであった。
末端のn(数字) -CnH2n+1
F -F
-m(数字)dn(数字) -(CH2)n-1-CH=CH-CmH2m+1
化合物(I-1)を用いていない、低粘性で温度範囲の広い実用的な、アクティブマトリックス駆動用に好適な液晶組成物(M-3)を調製した。得られた組成物(M-3)をセル厚4.5μmのTNセルに充填して液晶素子を作成し、その電気光学特性を測定した結果、以下のとおりであった。
Claims (12)
- 一般式(I)
A1、A2、B1およびB2は、それぞれ独立的にトランス-1,4-シクロヘキシレン基、トランス-1,3-ジオキサン-2,5-ジイル基、ピリジン-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基または1個以上のフッ素原子に置換されていてもよい1,4-フェニレン基を表し、
L1、L2、M1およびM2は、それぞれ独立的に単結合、-CH2CH2-、-CH=CH-、-CH≡CH-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-、-CF2CF2-、-CF=CF-、-OCO-、-COO-、-CH(CH3)CH2-、-CH2CH(CH3)-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-OCH(CH3)-、-CH(CH3)O-、-(CH2)4-、-(CH2)3O-、-O(CH2)3-、-COS-または-SCO-を表し、
X1およびX2は、それぞれ独立的に水素原子またはフッ素原子を表し、
p、q、rおよびsは、それぞれ独立的に0または1を表す。)で表される1-(トリフルオロメチル)ナフタレン誘導体。 - 一般式(I)において、R1が、1個以上の水素原子が独立的にフッ素原子に置換されていてもよい、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数2〜8のアルケニル基、炭素数1〜7のアルコキシル基、炭素数2〜7のアルケニルオキシ基を表し、R2が、1個以上の水素原子が独立的にフッ素原子に置換されていてもよい、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数2〜8のアルケニル基、炭素数1〜7のアルコキシル基、炭素数2〜7のアルケニルオキシ基、フッ素原子、塩素原子または-CN基を表す請求項1記載の化合物。
- 一般式(I)において、A1、A2、B1およびB2が、それぞれ独立的にトランス-1,4-シクロヘキシレン基または1個以上のフッ素原子に置換されていてもよい1,4-フェニレン基を表す請求項1記載の化合物。
- 一般式(I)において、L1、L2、M1およびM2が、それぞれ独立的に単結合、-CH2CH2-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2O-または-CF2CF2-を表す請求項1記載の化合物。
- 一般式(I)において、X1およびX2が、それぞれ独立的に水素原子を表す請求項1記載の化合物。
- 一般式(I)において、p、q、rおよびsが、p+q+r+sが1以上かつ3以下の整数を表す請求項1記載の化合物。
- 一般式(I)において、R1が、炭素数1〜8のアルキル基または炭素数2〜8のアルケニル基を表す請求項1記載の化合物。
- 一般式(I)において、R2が、フッ素原子、塩素原子、-CN基、-OCFH2基、-OCF2H基、-OCF3基または-CF3基を表す請求項1記載の化合物。
- 一般式(I)において、L1、L2、M1およびM2が、それぞれ独立的に単結合または-CH2CH2-を表す請求項1記載の化合物。
- 一般式(I)において、p、q、rおよびsが、p+q+r+sが1または2を表す請求項1記載の化合物。
- 請求項1〜10記載の一般式(I)で表される化合物を1種または2種以上含有することを特徴とする液晶組成物。
- 請求項11記載の液晶組成物を構成要素とする液晶素子。
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