JP5293979B2 - 重合性ビナフタレン誘導体 - Google Patents
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Description
光学活性化合物を重合性の液晶組成物に添加することで螺旋構造が誘起されるが螺旋のピッチによって種々の光学素子としての応用がある。すなわち、螺旋軸に沿った光の伝播は、対象とする波長(λ)と螺旋ピッチの長さ(P)によって、(1)λ<<Pの場合、と(2)λ≒Pの場合の応用に分けられる。
旋光子は、ヘッドアップディスプレイやプロジェクター用光学素子として応用できる。また、ねじれ配向の複屈折の応用として、例えば、STN(Super Twisted Nematic)型液晶ディスプレイにおける光学補償がある(特許文献1参照)。
その他、同様の円偏光分離機能を用いて、700/nave (nm)< P≦1.5/nave (μm)の範囲に設定すると紫外線または近赤外線の反射フィルター等の応用も可能である。
上記いずれの用途に対しても、光重合性の液晶に対して硬化前の特性として、室温でネマチック相を有し、広いネマチック相を有し、良好な配向性を示し、UV照射による速硬性を有し、硬化後の特性として、適切なΔnを有し、透明性を有し、耐熱性および耐湿性に優れた光重合性コレステリック液晶組成物の開発が望まれている。
また、化合物を最適化する際、前記の光学特性に加えて、重合性、重合体の物理的・化学的な特性も要求を満足する必要がある。この特性は、化合物の重合速度、重合度、重合体の透明性、機械的強度、塗布性、溶解度、結晶化度、収縮性、透水度、吸水性、ガス透過性、融点、ガラス転移点、透明点、耐熱性、耐薬品性などである。
[8] Q1およびQ2が独立して、フッ素、塩素、臭素、または炭素数1〜25のアルキルであり、このアルキル中の任意の−CH2−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−、または−C≡C−で置き換えられてもよく、そして任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく、かつQ3およびQ4がそれぞれ異なる基を表してもよい式(2)であり;Aが独立して、1,4−シクロへキシレンまたは1,4−フェニレンであり、これらの環の任意の水素がハロゲン、炭素数1〜3のアルキルまたは炭素数1〜3のフルオロアルキルで置き換えられてもよく;Xが独立して、単結合、−COO−、−OCO−または炭素数1〜10のアルキレンであり、このアルキレン中の任意の−CH2−は、−O−で置き換えられてもよく、そして任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく;Zが、単結合、−COO−、−OCO−、−CH2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−CH2CH2COO−、−OCOCH2CH2−、−CH=CHCOO−、または−OCOCH=CH−であり;Pが、式(P8)である[1]項に記載の化合物。
[9] Q1およびQ2が独立して、フッ素、塩素、臭素、または炭素数1〜10のアルキルであり、このアルキル中の任意の−CH2−は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−、または−C≡C−で置き換えられてもよく、そして任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく、かつQ3およびQ4がそれぞれ異なる基を表してもよい式(2)であり;Aが独立して、1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、または任意の水素がフッ素、塩素、メチルもしくはトリフルオロメチルで置き換えられた1,4−フェニレンであり;Xが独立して、単結合または炭素数1〜10のアルキレンであり、このアルキレン中の任意の−CH2−は、−O−で置き換えられてもよく、そして任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく;Zが、単結合、−COO−、−OCO−、−CH2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−C≡C−、−CH=CHCOO−、または−OCOCH=CH−であり;Pが、式(P8)である[1]項に記載の化合物。
[10] [1]項に記載の式(1)において、Q1〜Q4がそれぞれ異なる基を表してもよい式(2)であり;[1]項に記載の式(2)において、Pが、式(P8)である[1]〜[3]項のいずれか1項に記載の化合物。
[12] 化合物の全てが重合性化合物である[11]項に記載の液晶組成物。
[13] 組成物全量を基準とする割合で、[1]〜[10]項のいずれか1項に記載の化合物の少なくとも1つが0.01〜90重量%の範囲であり、式(M1)および(M2)のそれぞれで表される化合物の群から選択された少なくとも1つの重合性化合物が10〜99.99重量%の範囲である[11]または[12]項に記載の液晶組成物。
[16] [11]〜[14]項のいずれか1項に記載の組成物を重合させて得られる重合体。
[17] 重量平均分子量が、500〜1,000,000である[15]または[16]項に記載の重合体。
[18] 重量平均分子量が、1,000〜500,000である[15]または[16]項に記載の重合体。
[20] 固定化された液晶の配向状態がツイスト配向である[19]項に記載の成形体。
[22] 1nm以上200nm未満の螺旋ピッチを有する[21]項に記載の光学素子。
[23] 波長350〜750nmのうち、一部またはすべての領域の波長の光に円偏光二色性を示す[21]項に記載の光学素子。
[24] 波長100〜350nmの紫外光域にて円偏光二色性を示す[21]項に記載の光学素子。
式(2)以外のQ1〜Q4が水素である場合、粘度が小さい。フッ素、塩素または臭素である場合、誘電率異方性値が大きい。炭素数1〜10のアルキルである場合、液晶性が優れる。−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−、または−C≡C−を有する炭素数1〜10のアルキルである場合、液晶性に優れ、誘電率異方性値および光学異方性値が最適化できる。ハロゲンを有する炭素数1〜10のアルキルである場合、誘電率異方性値および光学異方性値を最適化できる。
−X−Ch−X−P (2−2)
−X−Ph−Z−Ph−X−P (2−3)
−X−Ch−Z−Ph−X−P (2−4)
−X−Ph−Z−Ch−X−P (2−5)
−X−Ch−Z−Ch−X−P (2−6)
−X−Ph−Z−Ph−Z−Ph−X−P (2−7)
−X−Ch−Z−Ph−Z−Ph−X−P (2−8)
−X−Ph−Z−Ch−Z−Ph−X−P (2−9)
−X−Ph−Z−Ph−Z−Ch−X−P (2−10)
−X−Ch−Z−Ch−Z−Ph−X−P (2−11)
−X−Ph−Z−Ch−Z−Ch−X−P (2−12)
式(M1a)〜(M2c)において、P1は、式(P9)〜(P12)で表される重合性の基のいずれか1つであり;R1は、水素、フッ素、塩素、−CN、または炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキルにおいて、任意の−CH2−は、−O−、−COO−または−OCO−で置き換えられてもよく、そして任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく;環A2は独立して、1,4−シクロへキシレンまたは1,4−フェニレンであり、W1は独立して、水素、ハロゲン、炭素数1〜3のアルキルまたは炭素数1〜3のハロゲン化アルキルであり;X1は独立して、単結合または炭素数1〜20のアルキレンであり、このアルキレン中の任意の−CH2−は、−O−、−COO−または−OCO−で置き換えられてもよく;pおよびqは独立して、0または1であり、mは独立して、0〜5の整数である。
得られた重合体の密着性は、セロテープ(登録商標)剥離試験によって検討した。セロテープ(登録商標)剥離試験はJIS規格「JIS−5400」の試験法、すなわち100升中の残存した升目により評価した。なお以下において、容量の単位であるリットルを記号Lで記す。
実施例2の化合物(Ex−2)[5重量部]、化合物(A)[47.5重量部]および化合物(B)[47.5重量部]からなる液晶組成物(Mix−2)を調製した。
Claims (24)
- 式(1)で表される化合物。
式(1)において、Q 1 およびQ 2 は独立して、水素またはハロゲンであり、Q 3 およびQ 4 はそれぞれ異なる基を表してもよい式(2)であり;式(2)において、Aは独立して、1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、ナフタレン−2,6−ジイル、またはテトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルであり、これらの環の任意の水素がハロゲンで置き換えられてもよく;Pに連結するXは単結合または炭素数1〜10のアルキレンであり、このアルキレン中の任意の−CH2−は、−O−、−S−、−COO−または−OCO−で置き換えられてもよく、ビナフタレン環に連結するXは任意の−CH2−が、−COO−または−OCO−で置き換えられた炭素数1〜10のアルキレンであり;Zは、単結合、−COO−、−OCO−、−CH2CH2COO−、−OCOCH2CH2−、−CH=CHCOO−、−OCOCH=CH−、−C≡CCOO−、または−OCOC≡C−であり;nは、1または2であり、複数のAはそれぞれ同一の基であってもよく、異なる基であってもよく、またnが2であるとき複数のZはそれぞれ同一の基であってもよく、異なる基であってもよく;Pは、式(P2)、(P3)および(P8)で表される重合性の基のいずれか1つであり;Wは、水素または炭素数1〜2のアルキルである。ただし、Q1およびQ2が共に水素、かつQ3およびQ4が共に式(2)であるとき、Pは(P8)ではない。 - Q 1 およびQ 2 は独立して、水素、フッ素、塩素、または臭素であり、Q 3 およびQ 4 は式(2)であり;Aが独立して、1,4−シクロへキシレンまたは1,4−フェニレンであり、これらの環の任意の水素がハロゲンで置き換えられてもよく;Pに連結するXは単結合、−COO−、−OCO−または炭素数1〜10のアルキレンであり、このアルキレン中の任意の−CH2−は、−O−で置き換えられてもよく、ビナフタレン環に連結するXは−COO−または−OCO−であり;Zが、単結合、−COO−、−OCO−、−CH2CH2COO−、−OCOCH2CH2−、−CH=CHCOO−、または−OCOCH=CH−である請求項1に記載の化合物。
- Q 1 およびQ 2 は独立して、水素、フッ素、塩素、または臭素であり、Q 3 およびQ 4 は式(2)であり;Aが独立して、1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、または任意の水素がフッ素もしくは塩素で置き換えられた1,4−フェニレンであり;Pに連結するXは単結合または炭素数1〜10のアルキレンであり、このアルキレン中の任意の−CH2−は、−O−で置き換えられてもよく、ビナフタレン環に連結するXは−COO−または−OCO−であり;Zが、単結合、−COO−、−OCO−、−CH=CHCOO−、または−OCOCH=CH−である請求項1に記載の化合物。
- 請求項1に記載の式(2)において、Pが、式(P2)または(P3)である請求項2または3に記載の化合物。
- 請求項1に記載の式(2)において、Pが、式(P2)である請求項2または3に記載の化合物。
- Q1およびQ2が独立して、ハロゲンであり、かつQ3およびQ4がそれぞれ異なる基を表してもよい式(2)であり;Pが、式(P8)である請求項1に記載の化合物。
- Q1およびQ2が独立して、フッ素、塩素または臭素であり、かつQ3およびQ4がそれぞれ異なる基を表してもよい式(2)であり;Aが独立して、1,4−シクロへキシレンまたは1,4−フェニレンであり、これらの環の任意の水素がハロゲンで置き換えられてもよく;Pに連結するXは単結合、−COO−、−OCO−または炭素数1〜10のアルキレンであり、このアルキレン中の任意の−CH2−は、−O−で置き換えられてもよく、ビナフタレン環に連結するXは−COO−または−OCO−であり;Zが、単結合、−COO−、−OCO−、−CH2CH2COO−、−OCOCH2CH2−、−CH=CHCOO−、または−OCOCH=CH−であり;Pが、式(P8)である請求項1に記載の化合物。
- Q1およびQ2が独立して、フッ素、塩素または臭素であり、かつQ3およびQ4がそれぞれ異なる基を表してもよい式(2)であり;Aが独立して、1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、または任意の水素がフッ素もしくは塩素で置き換えられた1,4−フェニレンであり;Pに連結するXは単結合または炭素数1〜10のアルキレンであり、このアルキレン中の任意の−CH2−は、−O−で置き換えられてもよく、ビナフタレン環に連結するXは−COO−または−OCO−であり;Zが、単結合、−COO−、−OCO−、−CH=CHCOO−、または−OCOCH=CH−であり;Pが、式(P8)である請求項1に記載の化合物。
- 少なくとも2つの化合物を含有し、少なくとも1つの化合物が請求項1〜8のいずれか1項に記載の化合物である液晶組成物。
- 化合物の全てが重合性化合物である請求項9に記載の液晶組成物。
- 組成物全量を基準とする割合で、請求項1〜8のいずれか1項に記載の化合物の少なくとも1つが0.01〜90重量%の範囲であり、式(M1)および(M2)のそれぞれで表される化合物の群から選択された少なくとも1つの重合性化合物が10〜99.99重量%の範囲である請求項9または10に記載の液晶組成物。
式(M1)および式(M2)において、P1は独立して、式(P9)〜(P12)で表される重合性の基のいずれか1つであり;Wは、水素、ハロゲン、炭素数1〜3のアルキルまたは炭素数1〜3のフルオロアルキルであり;R1は、水素、フッ素、塩素、−CNまたは炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキルにおいて、任意の−CH2−は、−O−、−COO−または−OCO−で置き換えられてもよく、そして任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく;A1は独立して、1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、1,4−シクロヘキセニレン、ピリジン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル、またはフルオレン−2,7−ジイルであり、これらの環の任意の水素はハロゲン、炭素数1〜3のアルキルまたは炭素数1〜3のハロゲン化アルキルで置き換えられてもよく;X1は独立して、単結合または炭素数1〜20のアルキレンであり、このアルキレン中の任意の−CH2−は、−O−、−COO−または−OCO−で置き換えられてもよく;Z1は独立して、単結合、−COO−、−OCO−、−CH2CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH=CHCOO−、または−OCOCH=CH−であり;sは、1〜3の整数であり、sが1、2または3であるとき、複数のA1はそれぞれ同一の基であってもよく、異なる基であってもよく、またsが2または3であるとき、複数のZ1はそれぞれ同一の基であってもよく、異なる基であってもよい - 式(M1)および(M2)のそれぞれで表される化合物の群からから選択された少なくとも1つの重合性化合物が、式(M1a)〜(M2c)のいずれか1つで表される化合物である請求項11に記載の液晶組成物。
式(M1a)〜(M2c)において、P1は、式(P9)〜(P12)で表される重合性の基のいずれか1つであり;R1は、水素、フッ素、塩素、−CN、または炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキルにおいて、任意の−CH2−は、−O−、−COO−または−OCO−で置き換えられてもよく、そして任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよく;環A2は独立して、1,4−シクロへキシレンまたは1,4−フェニレンであり、W1は独立して、水素、ハロゲン、炭素数1〜3のアルキルまたは炭素数1〜3のハロゲン化アルキルであり;X1は独立して、単結合または炭素数1〜20のアルキレンであり、このアルキレン中の任意の−CH2−は、−O−、−COO−または−OCO−で置き換えられてもよく;pおよびqは独立して、0または1であり、mは独立して、0〜5の整数である。 - 請求項1に記載の化合物の少なくとも1つを重合させて得られる重合体。
- 請求項9〜12のいずれか1項に記載の組成物を重合させて得られる重合体。
- 重量平均分子量が、500〜1,000,000である請求項13または14に記載の重合体。
- 重量平均分子量が、1,000〜500,000である請求項13または14に記載の重合体。
- 請求項1に記載の化合物の少なくとも1つ、または請求項9〜12のいずれか1項に記載の液晶組成物を配向させた後、電磁波を照射して化合物または組成物を重合させることにより液晶の配向状態を固定化して得られる光学異方性を有する成形体。
- 固定化された液晶の配向状態がツイスト配向である請求項17に記載の成形体。
- 請求項17または18に記載の成形体からなる光学素子。
- 1nm以上200nm未満の螺旋ピッチを有する請求項19に記載の光学素子。
- 波長350〜750nmのうち、一部またはすべての領域の波長の光に円偏光二色性を示す請求項19に記載の光学素子。
- 波長100〜350nmの紫外光域にて円偏光二色性を示す請求項19に記載の光学素子。
- 請求項13〜15のいずれか1項に記載の重合体、請求項17または18に記載の成形体、および請求項19〜22のいずれか1項に記載の光学素子の群から選択される少なくとも1つを含有する液晶表示素子。
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