JP5371954B2 - 液晶混合物のためのピリジン化合物 - Google Patents

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Description

本発明は、ジフルオロメチレンオキシ基を含有する2,5−置換ピリジン誘導体および3−フルオロピリジン誘導体と、液晶媒体における成分(1種類または複数種類)としてのそれらの使用とに関する。加えて、本発明は、本発明による液晶媒体を含有する液晶および電気光学的ディスプレイ素子に関する。本発明による化合物は、特定の配置でジフルオロメチレンオキシ基を含有する。
先の数年間に、液晶化合物の用途分野は、各種タイプのディスプレイ装置、電気光学的装置、電子部品、センサーなど著しく広くなった。この理由のため、特にネマチック液晶の分野において、多数の異なる構造が提案されてきた。ネマチック液晶混合物については、これまで平面ディスプレイ装置において最も広い用途が見出されてきた。ネマチック液晶混合物は、特に、パッシブTNまたはSTNマトリクスディスプレイまたはTFTアクティブマトリクスを備えるシステムにおいて使用されてきた。
本発明による化合物は、特に、ツイストセルの原理、ゲスト−ホスト効果、配向相の変形DAP効果またはECB(electrically controlled birefringence)効果、IPS(in−plane switching)効果または動的散乱効果を基礎とするディスプレイ用の液晶媒体の成分(1種類または複数種類)として使用できる。
液晶物質として、ジフルオロメチレンオキシ橋かけ構造(−CFO−)を含有する特定の誘導体を使用することが当業者に既知である。日本国特許第58035174号明細書(特許文献1)には、ピリジン環およびCFO基を含有する殺虫剤が開示されている。
加えて、ジフルオロメチレンオキシ橋かけ構造を含有しピリジン環を有さない各種の化合物が液晶材料として、およびそれらの調製が、例えば、欧州特許出願公開第0786445号公報(特許文献2)などに既に記載されている。
米国特許第5445763号明細書(特許文献3)には、強誘電体ディスプレイにおいて使用するために、単フッ化ピリジン環を含有するスメクチック化合物が開示されている。同明細書には、ジフルオロメチレンオキシ基は述べられていない。そこで開示されている化合物により負の誘電異方性の非極性化合物を提供する目的が達成されると述べられているが、特に高い正の誘電異方性の化合物ではない。
日本国特許第58035174号明細書 欧州特許出願公開第0786445号公報 米国特許第5445763号明細書
本発明は、液晶媒体の成分(1種類または複数種類)として適しており新規で安定な化合物を見出すことを目的とした。特に、化合物は、比較的低い粘度および正の領域の誘電異方性を同時に有していなければならない。液晶の分野における多くの現在の混合物の考え方にとって、高い誘電異方性Δεを有する化合物を使用することが好都合である。
高いΔεを有するこのタイプの化合物の用途分野の非常に広い多様な観点においては、好ましくは高いネマチック性を有し、特定の用途に正確にカスタマイズされている特性を有する更なる化合物が入手可能であることが望ましかった。
よって、本発明の目的は、特に例えば、TN、STN、IPSおよびTN−TFTディスプレイ用の液晶媒体の成分(1種類または複数種類)として適しており新規で安定な化合物を見出すことであった。
本発明の更なる目的は、それ自身または混合物において、高い誘電異方性Δεおよび高い透明点を有する化合物を提供することであった。加えて、本発明による化合物は、用途分野で広く使用される条件下において、熱的および光化学的に安定でなければならない。更に、本発明による化合物は、広いネマチック相を可能な限り広く有していなければならない。メソゲンとしては、本発明の化合物は、液晶共成分と共に混合物において広いネマチック相を促進し、特に低温においてネマチック基礎混合物との優れた混和性を有していなければならない。
驚くべきことに、本発明によるピリジン誘導体は、液晶媒体の成分として傑出して適していることが見出された。それらは、特に、TN−TFTおよびSTNディスプレイに適切であるが、IPSシステムまたはより最近の考え方にも適切で、特に高い誘電異方性を必要とする液晶媒体を得るために使用できる。本発明による化合物は空気に曝露されても特に安定であり、無色である。また、それら特には強い正の誘電異方性Δεによっても区別され、そのため、より低い閾電圧が光学的スイッチング素子での使用において要求される。それらは、それ自身または混合物において広いネマチック相の範囲を有する。加えて、本発明による化合物は、特に低い融点、高い透明点を有し、同時に回転粘度γの低い値を有する。先行技術からの物質と比べ、熱安定性が増加しており、透明点が高くなっており、特に極性(誘電異方性)が高いことが観測される。
本発明によるピリジン誘導体を提供することにより、各種の用途上の観点から液晶混合物の調製に適している液晶物質の範囲が、非常に一般的に極めて広くなる。
よって、本発明は式Iの化合物に関する。
Figure 0005371954
式中、
およびRは、それぞれ互いに独立に、H、F、Cl、Br、1〜15個までのC原子を有するハロゲン化または無置換のアルキル基を表し、ただし加えて、これらの基における1個以上のCH基は、それぞれ互いに独立に、O原子が互いに直接結合しないようにして、−C≡C−、−CH=CH−、−(CO)O−、−O(CO)−、−(CO)−または−O−で置き換えられていてもよく、ただし、また、Rは、CN、SCN、NCSまたはSFを表し、
、A、AおよびAは、それぞれ互いに独立に、同一か異なって、
a)トランス−1,4−シクロヘキシレンまたはシクロヘキセニレン、ただし加えて、1個以上の隣接していないCH基は−O−および/または−S−で置き換えられていてもよく、ただし、HはFで置換されていてもよく、
b)1,4−フェニレン、ただし、1個または2個のCH基はNで置き換えられていてもよく、ただし加えて、1個以上のH原子は、Br、Cl、F、CN、メチル、メトキシまたは単フッ素化または多フッ素化されたメチルまたはメトキシ基で置き換えられていてもよく、
または、
c)基1,4−ビシクロ[2.2.2]オクチレン、ピペリジン−1,4−ジイル、シクロブタ−1,3−ジイル、スピロ[3.3]ヘプタン−2,6−ジイル、
Figure 0005371954
からの基を表し、
式中、水素原子は、F、CN、SCN、SF、CHF、CHF、CF、OCHF、OCHFまたはOCFで単置換または多置換されていてもよく、
1個以上の二重結合は、単結合で置き換えられていてもよく、
M、MまたはMは、隣接する基が同時に−O−または−S−を表すことがないようにして、−O−、−S−、−CH−、−CHY−または−CYY−を表し、および
YおよびYは、Cl、F、CN、OCFまたはCFを表し、
Vは、HまたはFを表し、
、ZおよびZは、それぞれ互いに独立に、同一か異なって、単結合、−CHO−、−(CO)O−、−CFO−、−CHCHCFO−、−CFCF−、−CHCF−、−CHCH−、−(CH−、−CH=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−または−C≡C−を表し、ただし、非対称な橋架け構造はどちらを向いていてもよく、および
aは、0、1または2、好ましくは、0または1を表し、
bは、0、1または2、好ましくは、1を表し、および
cは、0、1または2、好ましくは、0を表し、
ただし、a+b+cは4以下、好ましくは、1、2または3に等しく、特に好ましくは、1または2である。
また、a、bまたはcが1より大きくA1〜3またはZ1〜3が1回より多く出現する場合、それらは独立に異なる意味を採用してもよい。
本発明は、更に、液晶媒体中における式Iの化合物の使用に関する。
本発明は、同様に、式Iのピリジン誘導体を少なくとも1種類含み、少なくとも2種類の液晶成分を有する液晶媒体に関する。
式Iの化合物は、広い範囲の用途を有する。物質の選択によっては、これらの化合物は液晶媒体を主に構成する基礎材料として働くことができるが、例えば、このタイプの誘電体の誘電および/または光学的異方性を修正するか、および/またはそれの閾電圧および/またはその粘度を最適化するために、式Iの化合物を他のクラスの化合物からの液晶基礎材料に添加することも可能である。
純粋な状態で、式Iの化合物は無色であり、それ自身または混合物中で、電気光学的な使用にとって好ましい温度範囲において、液晶中間相を形成する。本発明による化合物は、達成されるべきネマチック相の範囲を広げることができる。液晶混合物中において、本発明による化合物は透明点を高くし、混合物の極性が著しく増加する。また、本発明による化合物は、著しい分解を起すことなく、130℃以上に、好ましくは、150℃以上にまで空気中で20時間加熱できる。
aが0または1、特に、aが1である式Iの化合物が好ましい。
および/またはZは、好ましくは、単結合、−CFO−、−OCF−、−C−、−CHO−、−OCH−または−(CO)O−を表し、特に単結合である。Zは、好ましくは、−CHCH−、−CH=CH−、−C≡C−または単結合を表し、特に単結合である。
が単結合の場合、Aは、好ましくは、式Iの定義による基b)またはc)からの不飽和または芳香族環を表す。
、A、AまたはAは、存在しているのであれば、好ましくは、
Figure 0005371954
を表し、更には、
Figure 0005371954
を表す。
基Aは、ここで好ましくは、
Figure 0005371954
を表す。
は、好ましくは、
Figure 0005371954
を表す。
は、好ましくは、
Figure 0005371954
を表す。
は、好ましくは、8個までの炭素原子を有するアルキル、アルコキシ、アルケニルまたはアルケニルオキシを表す。Rは、特に好ましくは、直鎖状のアルキルまたはアルケニルを表す。
は、好ましくは、Xを表し、ただし、
Xは、F、Cl、OCF、OCHF、OCHFCF、OCFCHFCF、CF、CN、SF、NCS、特には、F、Cl、CNまたはOCF、非常に特には、Fを表す。
およびRは、好ましくは、同時にはHを表さない。
式IAの化合物が特に好ましい。
Figure 0005371954
式中、
、A、X、a、bおよびVは、式Iで上に示される意味を有し、および
、L、LおよびLは、HまたはFを表す。
がフッ素を表す式IAの化合物が好ましい。bは、好ましくは0または1、特には、1を表す。Vは、好ましくは、Hである。Lは、好ましくは、Fである。a+bは、好ましくは、1、2または3である。bは、非常に特に好ましくは、1であり、aは、好ましくは、1または2である。基L〜Lの2個、3個または4個は、特に好ましくは、フッ素である。
本発明の更なる実施形態において、VがFを表し、環AおよびAの少なくとも一方が基b)による1,4−フェニレンを表す式Iの化合物が好ましい。ここで、a+bが、1、2または3である化合物が特に好ましい。特に、bが1、およびaが1であることが好ましい。ここで、基Aは、好ましくは、
Figure 0005371954
、特に好ましくは、
Figure 0005371954
を表す。
式Iの特に好ましい化合物は、式I1〜I7の化合物である。
Figure 0005371954
Figure 0005371954
式中、R、VおよびXは、上で示される意味を有する。L、L、L、LおよびLは、互いに独立に、HまたはFを表す。
ジアステレオマーで生じ得る化合物の場合、両方の純粋な物質、および、異性体の全ての混合比も包含され、それぞれの場合で適切な混合物成分と考えられる。
式Iの化合物は、文献(例えば、Houben−Weyl編、Methoden der organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry]、Georg−Thieme−Verlag社、Stuttgart市のような標準的な著作中)に記載される通りで、前記反応に適する既知の反応条件下で正確に、それ自身は既知の方法により調製される。ここで、それ自身は既知で、ここでは詳しく述べていない変法も利用できる。
式Iの化合物は、以下に図解する合成(スキーム1および2)より明らかな通り好適に調製できる。
Figure 0005371954
Figure 0005371954
式Iの化合物の定義が式Iを示唆する限り、スキーム1および2における式の基で関与していないものは変えることができる。一般に、対応する出発材料は当業者によって容易に調製できる。よって、式IまたはIAの化合物を調製できる。
従って、また、本発明は、式Iの化合物の調製方法にも関する。
Vが水素またはフッ素を表す式Iの化合物の調製方法は、下式の2−置換ピリジンを
Figure 0005371954
(式中、R、A、Z、Vおよびaは、請求項1において定義される通りであり、および
Halは、OSOCF、Cl、BrまたはIを表す。)
下式のボロン酸または開鎖または環式ボロン酸エステルと
Figure 0005371954
(式中、Z、Z、A、A、A、b、cおよびRは、請求項1において定義される通りであり、および
、Rは1〜12個のC原子を有するアルキルを表すか、または、R+Rが一緒になってC〜C−アルキレン、特には、式−CH−(CH−CH−および−C(CHC(CH−、または1,2−フェニレンを表し、
ただし、R、RおよびR+Rは、特に、C〜C−アルキル、F、Cl、C〜C−アルコキシで置換されていてもよく、ただし、pは0または1である。)
遷移金属触媒、好ましくは、パラジウム錯体の存在下において反応させる方法工程を含むことを特徴とする。錯体は、好ましくは、パラジウム(II)錯体、特には、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)クロリドである。Halは、好ましくは、塩素または臭素、特に、塩素を表す。IIIa/IIIbにおいて、bは、好ましくは、1または2を表し、Zは単結合を表す。更に、式Iの化合物に対して示されるサブ形式が好ましい。
更に好ましい方法の変法が例により明らかとなり、それの詳細も一般的な専門家の知識に従って一般化され、本発明による方法およびそれの生成物の好ましい実施形態の典型である。
本発明は、また、本発明による式Iの1種類以上の化合物を含む液晶媒体に関する。液晶媒体は少なくとも2種類の成分を含む。それらは、好ましくは、互いに成分を混合することで得られる。従って、液晶媒体の調製方法は、式Iの少なくとも1種類の化合物を、更なるメソゲン化合物の少なくとも1種類と混合し、添加剤を加えることもできることを特徴とする。
透明点、低温での粘度、熱的およびUV安定性および誘電異方性の達成可能な組み合わせは、先行技術からのこれまでの材料より非常に優れている。
本発明による液晶媒体は、好ましくは、2〜40種類、特に好ましくは4〜30種類の成分を、本発明による1種類以上の化合物に加え、更なる構成材料として含む。特に、これらの媒体は、本発明による1種類以上の化合物に加え、7〜25種類の成分を含む。これらの更なる構成材料は、好ましくは、ネマチックまたはネマトゲン性(モノトロピックまたはイソトロピック)の物質から選ばれ、特に、アゾキシベンゼン類、ベンジリデンアニリン類、ビフェニル類、ターフェニル類、フェニルまたはシクロヘキシル安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸のフェニルまたはシクロヘキシルエステル類、シクロヘキシル安息香酸のフェニルまたはシクロヘキシルエステル類、シクロヘキシルシクロヘキサンカルボン酸のフェニルまたはシクロヘキシルエステル類、安息香酸の、シクロヘキサンカルボン酸のまたはシクロヘキシルシクロヘキサンカルボン酸のシクロヘキシルフェニルエステル類、フェニルシクロヘキサン類、シクロヘキシルビフェニル類、フェニルシクロヘキシルシクロヘキサン類、シクロヘキシルシクロヘキサン類、シクロヘキシルシクロヘキシルシクロヘキサン類、1,4−ビスシクロヘキシルベンゼン類、4,4’−ビスシクロヘキシルビフェニル類、フェニル−またはシクロヘキシルピリミジン類、フェニル−またはシクロヘキシルピリジン類、フェニル−またはシクロヘキシルジオキサン類、フェニル−またはシクロヘキシル−1,3−ジチアン類、1,2−ジフェニルエタン類、1,2−ジシクロヘキシルエタン類、1−フェニル−2−シクロヘキシルエタン類、1−シクロヘキシル−2−(4−フェニルシクロヘキシル)エタン類、1−シクロヘキシル−2−ビフェニルエタン類、1−フェニル−2−シクロヘキシルフェニルエタン類、ハロゲン化されていてもよいスチルベン類、ベンジルフェニルエーテル類、トラン類および置換桂皮酸類のクラスから選ばれる物質である。また、これらの化合物中の1,4−フェニレン基は、フッ素化されていてもよい。TFTディスプレイ用の混合物は、好ましくは、カルボン酸エステル類またはカルボニトリル類のクラスからの化合物を含まない。
本発明による媒体の更なる構成材料として適当な最も重要な化合物は、式1、2、3、4および5で特徴付けることができる:
R’−L−E−R”
R’−L−COO−E−R”
R’−L−CFO−E−R”
R’−L−CHCH−E−R” 4
R’−L−C≡C−E−R”
式1、2、3、4および5において、LおよびEは同一でも異なっていてもよく、それぞれ互いに独立に、−Phe−、−Cyc−、−Phe−Phe−、−Phe−Cyc−、−Cyc−Cyc−、−Pyr−、−Dio−、−Py−、−G−Phe−および−G−Cyc−およびそれらの鏡像体で形成される群からの2価の基を表し、ただし、Pheは無置換またはフッ素置換された1,4−フェニレンを表し、Cycはトランス−1,4−シクロヘキシレンを表し、Pyrはピリミジン−2,5−ジイルを表し、Dioは1,3−ジオキサン−2,5−ジイルを表し、Pyはテトラヒドロピラン−2,5−ジイルを表し、Gは2−(トランス−1,4−シクロヘキシル)エチルを表す。
基LおよびEの一方は、好ましくは、Cyc、PheまたはPyrである。Eは、好ましくは、Cyc、PheまたはPhe−Cycである。本発明による媒体は、好ましくは、LおよびEがCyc、PheおよびPyrからなる群より選ばれている式1、2、3、4および5の化合物より選ばれる1種類以上の成分を含み、基LおよびEの一方がCyc、Phe、PyおよびPyrからなる群より選ばれ、他の基が−Phe−Phe−、−Phe−Cyc−、−Cyc−Cyc−、−G−Phe−および−G−Cyc−からなる群より選ばれている式1、2、3、4および5の化合物より選ばれる1種類以上の成分を同時に含み、任意成分として、基LおよびEが−Phe−Cyc−、−Cyc−Cyc−、−G−Phe−および−G−Cyc−からなる群より選ばれている式1、2、3、4および5の化合物より選ばれる1種類以上の成分を含んでもよい。
R’および/またはR”は、それぞれ互いに独立に、8個までのC原子を有するアルキル、アルケニル、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルケニルオキシまたはアルカノイルオキシ、−F、−Cl、−CN、−NCSまたは−(O)CH3−kを表し、ただし、iは0または1、kは、1、2または3である。
式1、2、3、4および5の化合物のより小さなサブ群において、R’およびR”は、それぞれ互いに独立に、8個までのC原子を有するアルキル、アルケニル、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルケニルオキシまたはアルカノイルオキシを表す。下では、このより小さなサブ群を群Aと呼び、化合物をサブ式1a、2a、3a、4aおよび5aと呼ぶ。これらの化合物の殆どにおいて、R’およびR”は互いに異なっており、普通これらの基の1つはアルキル、アルケニル、アルコキシまたはアルコキシアルキルである。
群Bと呼ばれる式1、2、3、4および5の化合物のもう一つの小さなサブ群において、R”は−F、−Cl、−NCSまたは−(O)CH3−kを表し、ただし、iは0または1、kは、1、2または3である。R”がこの意味を有する化合物は、サブ式1b、2b、3b、4bおよび5bで参照される。R”が−F、−Cl、−NCS、−CF、−OCHFまたは−OCFの意味を有するサブ式1b、2b、3b、4bおよび5bのそれらの化合物が特に好ましい。
サブ式1b、2b、3b、4bおよび5bの化合物において、R’はサブ式1a〜5aの化合物の場合で示された意味を有し、好ましくは、アルキル、アルケニル、アルコキシまたはアルコキシアルキルである。
式1、2、3、4および5の化合物の更なる小さいサブ群において、R”が−CNを表す。下において、このサブ群を群Cと呼び、このサブ群の化合物を、対応して、サブ式1c、2c、3c、4cおよび5cと記述する。サブ式1c、2c、3c、4cおよび5cの化合物において、R’はサブ式1a〜5aの化合物の場合で示される意味を有し、好ましくは、アルキル、アルコキシまたはアルケニルである。
群A、BおよびCの好ましい化合物に加え、提案された置換基から変わっている他の基を有する式1、2、3、4および5の他の化合物も、通常、使われる。これらの物質は、全て、文献から既知であるかまたはそれと類似の方法で入手できる。
本発明による式Iの化合物に加え、本発明による媒体は、好ましくは、群A、Bおよび/またはCから選ばれる1種類以上の化合物を含む。本発明による媒体中において、これらの群からの化合物の重量による割合は、好ましくは:
群A:0〜90%、好ましくは20〜90%、特に好ましくは30〜90%;
群B:0〜80%、好ましくは10〜80%、特に好ましくは10〜65%;
群C:0〜80%、好ましくは0〜80%、特に好ましくは0〜50%;
であり、ただし、本発明によるそれぞれの媒体中に存在する群A、Bおよび/またはCの化合物の重量による割合の合計は、好ましくは5〜90%、特に好ましくは10〜90%である。
本発明による媒体は、好ましくは、本発明による化合物を1〜40%含んでおり、特に好ましくは5〜30%である。
本発明による液晶混合物は、それ自体、従来の方法で調製される。一般に、より少ない量で使用される成分の所望の量を、主要な組成を構成する成分中で、好ましくは加温して溶解する。また、例えば、アセトン、クロロホルムまたはメタノール中などの有機溶媒中で成分の溶液を混合し、完全に混合後、例えば、蒸留によって溶媒を再び除去することも可能である。更に、例えば、ホモログ混合物のような、例えば、予備混合物、または、いわゆる「マルチボトル」系を使う他の従来の様式によって混合物を調製することも可能である。
誘電体は、当業者に既知で文献に記載される添加剤を更に含んでもよい。例えば、0〜15%、好ましくは、0〜10%の多色性色素、キラルドーパント、安定剤またはナノ微粒子を加えることができる。添加されるそれぞれの化合物は、0.01〜6%、好ましくは0.1〜3%の濃度で使用される。しかしながら、ここでは、液晶混合物の他の構成成分、即ち、液晶またはメソゲン化合物の濃度のデータは、これらの添加物の濃度は考慮せずに与えられる。
本発明による液晶混合物は、利用可能なパラメータの幅を著しく広げることができる。
また、本発明は、このタイプの媒体を含有する電気光学的ディスプレイ(特に、フレームと一緒にセルを形成する2枚の平面で平行な外部プレートと、外部プレート上のそれぞれのピクセルをスイッチングするための集積化非線形素子と、セル中に配置され、正の誘電異方性および高い比抵抗を有するネマチック液晶混合物とを有するTFTディスプレイ)にも関し、および電気光学的目的のために、これらの媒体を使用することにも関する。
「アルキル」との表現は、1〜9個の炭素原子を有する直鎖状および分岐状のアルキル基を包含し、特に、直鎖状のメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシルおよびヘプチル基のことである。2〜5個の炭素原子を有する基が、一般に好ましい。
「アルケニル」との表現は、9個までの炭素原子を有する直鎖状および分岐状のアルケニル基を包含し、特に、直鎖状の基である。特に好ましいアルケニル基は、C〜C−1E−アルケニル、C〜C−3E−アルケニル、C〜C−4−アルケニル、C〜C−5−アルケニルおよびC−6−アルケニル、特に、C〜C−1E−アルケニル、C〜C−3E−アルケニルおよびC〜C−4−アルケニルである。好ましいアルケニル基の例は、ビニル、1E−プロペニル、1E−ブテニル、1E−ペンテニル、1E−ヘキセニル、1E−ヘプテニル、3−ブテニル、3E−ペンテニル、3E−ヘキセニル、3E−ヘプテニル、4−ペンテニル、4Z−ヘキセニル、4E−ヘキセニル、4Z−ヘプテニル、5−ヘキセニル、6−ヘプテニルなどである。5個までの炭素原子を有する基が、一般に好ましい。
「ハロゲン化アルキル基」との表現は、好ましくは、フッ素により単置換または多置換および/または塩素により単置換または多置換された基を包含する。ペルハロゲン化基も含まれる。フッ素化されたアルキル基が特に好ましく、特に、CF、CHCF、CHCHF、CHF、CHF、CHFCFおよびCFCHFCFである。
「アルキレン」との表現は、1〜12個の炭素原子を有する直鎖状および分岐状のアルカンジイル基を包含し、特に、直鎖状のメチレン、エチレン、プロピレン、ブチレンおよびペンチレン基である。2〜8個の炭素原子を有する基が、一般に好ましい。
本発明による混合物中での式Iの化合物の合計量は、重要ではない。従って、混合物は、各種の特性を最適化する目的のために、1種類以上の更なる成分を含んでもよい。しかしながら、式Iの化合物の濃度が高くなるほど、アドレス時間および閾電圧における観察される影響は一般に大きくなる。
偏光子、電極ベースプレートおよび表面処理された電極からの本発明によるマトリクスディスプレイの構造は、このタイプのディスプレイ用の通常の設計に対応している。ここで、通常の設計との用語は広く網羅的であり、マトリクスディスプレイの全ての派生型および改変型も含み、特に、多結晶シリコンTFTを基礎とするマトリクスディスプレイ素子も含む。
しかしながら、本発明によるディスプレイと、ツイストネマチックセルを基礎とするこれまで従来のディスプレイとの間の重要な相異は、液晶層の液晶パラメータの選択による。
以下の例は、本発明を制限することなく、本発明を説明することを意図している。上および下において、パーセントのデータは重量パーセントを表す。温度は全て摂氏度で示される。更に、Tgはガラス転移温度を表し、Cは結晶状態、Nはネマチック相、Smはスメクチック相およびIは等方相である。これらの記号間のデータは転移温度を表す。Δnは光学異方性(589nm、20℃)を表わし、Δεは誘電異方性(1kHz、20℃)を表し、γは回転粘度(mPa・sの単位において)を表す。
他に示さない限り、合成例に描かれる飽和の1,4−置換環構造上の置換基はトランスの立体配置である。他の式は両方の立体配置、好ましくは、トランスの立体配置を表す。
物理的、物理化学的および電気光学的パラメータは、とりわけ冊子「メルク液晶−Licristal(登録商標)−液晶の物理的特性−測定方法の記述」1998年、メルク社、ダルムシュタット市に記載される通りの一般に既知の方法で決定される。
それぞれの物質の誘電異方性Δεは、20℃および1kHzで決定される。このために、検討および測定される物質を5〜10重量%で誘電的に正の混合物ZLI−4792(メルク社)中に溶解し、測定値を濃度100%に外挿する。光学異方性Δnは20℃および波長589.3nmで決定し、回転粘度γは20℃で決定し、同様に両者とも直線外挿する。透明点は純物質で決定するが、これが不可能な場合は、ZLI−4792より同様に外挿する。
以下の略称を用いる:
p−TsOH p−トルエンスルホン酸
THF テトラヒドロフラン
MTBエーテル メチルt−ブチルエーテル
RT 室温
BuLi n−ブチルリチウム
DMAP N,N−ジメチルアミノピリジン
DCC ジシクロヘキシルカルボジイミド
OBN ベンジルオキシ置換基
TLC 薄層クロマトグラフィー
DAST ジエチルアミノサルファートリフルオリド
Pd/C 支持体上パラジウム触媒(炭素、約5%のPd)
<例1>
Figure 0005371954
Figure 0005371954
窒素下−70℃において、85mlのn−ヘキサン中15%BuLiを300mlのジエチルエーテル中ピリジン1(25.0g;120mmol)の溶液に加える。90分後、同様に低温において、13.7ml(120mmol)のホルミルピペリジン(2)の溶液を反応物に加える。更に1時間後、反応物を−10℃まで温め、水を加え、混合物をMTBエーテルで希釈する。有機相を硫酸ナトリウム上で乾燥し、蒸発させる。得られる残渣をシリカゲル(MTBエーテル/n−ヘプタン1:1)に通す。引き続いて、n−ヘプタンより−20℃において生成物を結晶化させる。
Figure 0005371954
100mlのトルエンを13.1g(111mmol)のジオール4、17.5g(90%、111mmol)のアルデヒド3および1gのp−トルエンスルホン酸に加え、混合物を水分離器上で3時間加熱する。冷却された反応物をシリカゲル(トルエン)に通す。得られる生成物を、更に精製することなく、引く続く工程で使用する。
Figure 0005371954
最初に、11.1g(40mmol)のメタホウ酸ナトリウム八水和物を32mlの水に導入し、40mlのTHF、0.1ml(0.7mmol)の水酸化ヒドラジニウムおよび0.6g(0.8mmol)のビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)クロリドを添加し、混合物を室温で5分間攪拌する。引き続き、17.4g(40mmol)のボロン酸エステル6および9.7g(40mmol)の塩化物5の溶液を反応物に加える。還流下で16時間後、反応混合物をMTBエーテルで希釈する。有機相を蒸発させる。残渣をシリカゲル(トルエン)に通して濾過する。生成物の最終的な精製を、EtOH/MTBエーテルからの結晶化により行う。
C 125 SmA (107) N 137 I
Δε 39
Δn 0.141
以下を、類似して調製する:
Figure 0005371954
C 138 SmA 207 N 209 I
Figure 0005371954
C 57 SmA 58 N 126 I
Δε 33
Δn 0.160
<例2>
Figure 0005371954
Figure 0005371954
33.6g(90mmol)のウィッティヒ塩および14.8g(86%、90mmol)のアルデヒド3を140mlのTHF中に懸濁し、10.1g(90mmol)のカリウムtert−ブトキシドを数回に分け20℃より低い温度で加える。反応物を室温で一晩撹拌する。水を加えた後、反応物をn−ヘプタンで抽出する。有機相を蒸発させ、n−ヘプタン/MTBエーテル(7:3)でシリカゲルを通して濾過し、黄色の液体8を与える。
Figure 0005371954
最初に、11.1g(40mmol)のメタホウ酸ナトリウム八水和物を32mlの水に導入し、32mlのTHF、0.1ml(0.7mmol)の水酸化ヒドラジニウムおよび0.6g(0.8mmol)のビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)クロリドを添加し、混合物を室温で5分間攪拌する。引き続き、40.9g(35%、40mmol)のボロン酸6および6.7g(43.8mmol)の塩化物8の溶液を反応物に加える。還流下で16時間後、反応混合物をMTBエーテルで希釈する。有機相を蒸発させる。残渣をシリカゲル(n−ヘプタン)に通して濾過する。生成物の最終的な精製を、ヘプタンからの結晶化により行う。
Figure 0005371954
7.0g(90%、12mmol)のアルケン9をTHFに溶解し、パラジウム触媒(炭素上の5%Pd)上で水素化する。引き続いて、溶液を蒸発させ、残渣をシリカゲル(トルエン/n−ヘプタン1:1)に通す。n−ヘプタンより結晶化して、更なる精製を行う。
C 37 I
Δε 31
Δn 0.127
γ 65mPa・s
以下を、類似して調製する:
Figure 0005371954
C 38 SmA (6) N (13) I
Δε 25
Δn 0.141
γ 100mPa・s
Figure 0005371954
Tg −71 C 36 SmA (−5) N (33) I
Δε 20
Δn 0.157
γ 136mPa・s
Figure 0005371954
C 40 SmA (−4) N (0) I
Δε 27
Δn 0.144
γ 97mPa・s
<例3>
Figure 0005371954
ボロン酸6および2−クロロ−5−メチルピリジンより、例2の工程2.2に類似して化合物10dを調製する。
C 78 I
Δε 35
Δn 0.137
γ 69mPa・s
同様に、以下の化合物10eを類似して調製する。
Figure 0005371954
C 122 I
Δε 27
Δn 0.182
γ 76mPa・s
<例4>
Figure 0005371954
Figure 0005371954
窒素下−70℃において、180ml(290mmol)のn−ヘキサン中15%BuLiを400mlのジエチルエーテル中ピリジン1(50.0g;260mmol)の溶液に加える。60分後、同様に低温において、200mlのジエチルエーテル中の36.4g(260mmol)のケトン11の溶液を反応物に加える。更に1時間後、反応物を−20℃まで温め、氷水に加える。有機相を硫酸ナトリウム上で乾燥し、蒸発させる。得られる残渣を、更に精製することなく、引き続く工程で使用する。
Figure 0005371954
窒素下において66g(260.0mmol)のアルコール12を800mlのジクロロメタンおよび108mlのトリエチルアミン中に溶解し、26.2ml(340mmol)のメタンスルホニルクロリド(MsCl)を0℃において加える。反応物を室温で一晩撹拌する。引き続いて、反応混合物を水に加え、MTBエーテルで抽出する。有機相を蒸発させ、得られる残渣をシリカゲル(MTBエーテル/n−ヘプタン1:4)に通す。残渣を、更に精製することなく、引き続く工程で使用する。
Figure 0005371954
最初に、8.7g(30mmol)のメタホウ酸ナトリウム八水和物を15mlの水に導入し、40mlのTHF、0.10mlの水酸化ヒドラジニウムおよび300mgのビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)クロリドを添加し、混合物を室温で5分間攪拌する。引き続き、21.5g(35%、20mmol)のボロン酸6および4.7g(20mmol)の塩化物13の溶液を反応物に加える。還流下で15時間後、反応混合物をMTBエーテルで抽出する。有機相を蒸発させる。残渣をシリカゲル(n−ヘプタン)に通して濾過する。生成物の最終的な精製を、ヘプタンからの結晶化により行う。
C 73 SmA (73) N 138 I
Δε 30
Δn 0.197
以下を、類似して調製する:
Figure 0005371954
C 100 SmC 107 SmA 184 N 195 I
Δε 24
Δn 0.215
Figure 0005371954
C 74 SmA (50) N 111 I
Δε 32
Δn 0.191
Figure 0005371954
C 54 SmC 55 SmA 136 N 168 I
Δε 26
Δn 0.211
Figure 0005371954
C 87 SmC 103 SmA 179 N 192 I
Δε 23
Δn 0.213
Figure 0005371954
C 81 SmC 125 N 257 I
Δε 33
Δn 0.209
Figure 0005371954
C 62 SmA 82 N 133 I
Δε 29
Δn 0.194
γ 402 mPa・s
<例5>
Figure 0005371954
7.0g(90%、12mmol)のアルケン14(例4参照)をTHFに溶解し、パラジウム触媒上で水素化する。引き続いて、溶液を蒸発させ、残渣をシリカゲル(トルエン/n−ヘプタン1:1)に通す。n−ヘプタンより結晶化して、更なる精製を行う。
C 73 N 137 I
Δε 28
Δn 0.156
以下を、類似して調製する:
Figure 0005371954
C 99 SmA 177 N 174 I
Δε 22
Δn 0.170
Figure 0005371954
C 51 N 137 I
Δε 28
Δn 0.159
Figure 0005371954
C 73 N 172 I
Δε 24
Δn 0.171
Figure 0005371954
C 93 N 260 I
Δε 31
Δn 0.169
Figure 0005371954
C 52 N 133 I
Δε 27
Δn 0.149
<例6>
Figure 0005371954
Figure 0005371954
0.7gのテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、8.2g(50mmol)のボロン酸16および9.6g(50mmol)のピリジン1を、100mlのトルエンおよび50mlの2N炭酸ナトリウム溶液の混合物に加える。60℃で60時間後、反応混合物をMTBエーテルで希釈する。有機相を蒸発させる。残渣をシリカゲル(n−ヘプタン)に通して濾過する
Figure 0005371954
最初に、12.6g(45mmol)のメタホウ酸ナトリウム八水和物を23mlの水に導入し、25mlのTHF、0.1ml(0.7mmol)の水酸化ヒドラジニウムおよび0.7g(1mmol)のビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)クロリドを添加し、混合物を室温で5分間攪拌する。引き続き、10.5g(30mmol)のボロン酸6および7.0g(30mmol)の塩化物17の溶液を反応物に加える。還流下で16時間後、反応混合物をMTBエーテルで希釈する。有機相を蒸発させる。残渣をシリカゲル(n−ヘプタン)に通して濾過する。生成物の最終的な精製を、ヘプタンからの結晶化により行う。
C 81 SmA 106 N 143 I
Δε 33
Δn 0.236
以下を、類似して調製する:
Figure 0005371954
C 83 SmA 128 N 168 I
Δε 26
Δn 0.250
Figure 0005371954
C 50 SmA 130 N 177 I
Δε 25
Δn 0.241
Figure 0005371954
C 85 SmA (82) N 123 I
Δε 36
Δn 0.213
<例7>
Figure 0005371954
Figure 0005371954
最初に、21g(75mmol)のメタホウ酸ナトリウム八水和物を38mlの水に導入し、40mlのTHF、0.15ml(1mmol)の水酸化ヒドラジニウムおよび0.7g(1mmol)のビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)クロリドを添加し、混合物を室温で5分間攪拌する。引き続き、11.4g(50mmol)の4−ベンジルオキシフェニルボロン酸19および7.7g(50mmol)の塩化物8の溶液を反応物に加える。還流下で6時間後、反応混合物をMTBエーテルで希釈する。有機相を蒸発させる。残渣をシリカゲル(n−ヘプタン)に通して濾過する。
Figure 0005371954
7.5g(25mmol)のアルケン20をTHFに溶解し、パラジウム触媒上で水素化する。引き続いて、溶液を蒸発させ、残渣をシリカゲル(トルエン/MTBエーテル1:1)に通す。
Figure 0005371954
7.5g(25mmol)のフェノール21を700mlのジクロロメタン中で溶解し、55mlのトリエチルアミンおよび700mgのジメチルアミノピリジンを加える。引き続いて、41ml(25mmol)のトリフルオロメタンスルホン酸無水物(TfO)を滴下により30分にわたり5℃で加える。室温において17時間後、反応物をn−ヘプタンで希釈し、シリカゲル(MTBエーテル/ヘプタン1:2)に通す。生成物を、更に精製することなく、引き続く工程で使用する。
Figure 0005371954
最初に、8.4g(30mmol)のメタホウ酸ナトリウム八水和物を15mlの水に導入し、15mlのTHF、0.15ml(1mmol)の水酸化ヒドラジニウムおよび0.7g(1mmol)のビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)クロリドを添加し、混合物を室温で5分間攪拌する。引き続き、7.0g(20mmol)のボロン酸6および6.9g(20mmol)のトリフレート22の溶液を反応物に加える。還流下で16時間後、反応混合物をMTBエーテルで希釈する。有機相を蒸発させる。残渣をシリカゲル(n−ヘプタン/トルエン)に通して濾過する。生成物23の最終的な精製を、ヘプタンからの結晶化により行う。
<例8>
Figure 0005371954
Figure 0005371954
最初に、8.4g(30mmol)のメタホウ酸ナトリウム八水和物を15mlの水に導入し、15mlのTHF、0.15ml(1mmol)の水酸化ヒドラジニウムおよび0.7g(1mmol)のビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)クロリドを添加し、混合物を室温で5分間攪拌する。引き続き、3.3g(20mmol)のボロン酸24および4.1g(20mmol)の臭化物25の溶液を反応物に加える。還流下で16時間後、反応混合物をMTBエーテルで希釈し、pHを6に調整する。有機相を蒸発させる。残渣を、更に精製することなく、引き続く工程で使用する。
Figure 0005371954
最初に、12.1g(50mmol)の酸26、7.4g(50mmol)のフェノール27および270mgのDMAPを窒素下において70mlのトルエン中に導入し、0℃まで冷却し、300mlのトルエン中の11.3g(55mmol)のDCCの溶液を最高5℃で加える。反応物を室温で一晩撹拌する。引き続き、6.1gのシュウ酸を混合物に加え、次いで、室温において1時間、再び撹拌する。反応混合物を0〜5℃に冷却し、沈殿する固体を分離する。ロータリーエバポレーター中において、濾液を乾燥するまで蒸発させる。残渣をシリカゲル(MTBエーテル/ヘプタン1:1)に通す。
Figure 0005371954
500mlのクロロベンゼンを37.1g(100mmol)のエステル28および50.6g(130mmol)のローソン試薬(2,4−ビス(4−メトキシフェニル)−1,3,2,4−ジチアジホスフェタン2,4−ジスルフィド)に加え、混合物を沸点で加熱し、エステル28を完全に転化させる(TLCで追跡)。冷却された反応物をシリカに通して吸引濾過し、濾液を蒸発させる。残渣をシリカゲル上で精製する。
Figure 0005371954
7.7g(20mmol)のチオエステル29を40mlのジクロロメタン中に溶解し、26.7ml(20mmol)のDASTを20℃で加え、混合物を60℃において48時間撹拌する。冷却された反応物を飽和NaHCO溶液中に注ぎ、ジクロロメタンで抽出する。有機相を硫酸ナトリウム上で乾燥し、ロータリーエバポレーター中で蒸発させる。残渣をシリカゲル(MTBエーテル/ヘプタン1:2)上で精製する。
<例9a〜f)>
ピリジン1の代わりに式(31)の出発材料を使用し、
Figure 0005371954
例1、3、4、5、6および7に類似して、以下の化合物を得る:
9a)例1に類似:
Figure 0005371954
9b)例3に類似:
Figure 0005371954
Figure 0005371954
21.1g(100mmol)の5−ブロモ−2−クロロ−3−フルオロピリジン31を300mlのTHFおよび340mlのトリエチルアミン中に溶解する。この溶液中に、6.1g(150mmol)のプロピンを0℃で通過させる。引き続いて、2.8g(4mmol)のビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)クロリドおよび380mg(2.0mmol)のヨウ化銅(I)を添加し、混合物を室温で12時間攪拌する。粗生成物34を蒸発させ、n−ヘプタン/MTBエーテル(8:2)でシリカゲルに通して濾過し、濃厚色のオイルを与え、それを次の工程で使用する。
Figure 0005371954
最初に、8.7g(30mmol)のメタホウ酸ナトリウム八水和物を24mlの水に導入し、32mlのTHF、0.1ml(0.6mmol)の水酸化ヒドラジニウムおよび0.44g(0.60mmol)のビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)クロリドを添加し、混合物を室温で5分間攪拌する。引き続き、32mlのTHF中に溶解された13.1g(30mmol)のボロン酸エステル35および7.27g(30mmol)のクロロピリジン34の溶液を反応物に加える。還流下で8時間後、反応混合物をMTBエーテルで希釈する。有機相を蒸発させる。残渣を100mlのシリカゲル(n−ヘプタン/MTBエーテル)に通して濾過する。化合物36の最終的な精製を、ヘプタンからの結晶化により行う。
C 90 N (72) I
Δε 42
Δn 0.211
<工程9b.3>
工程2.3に類似して、アルキン36を末端基上で水素化し、所望の生成物33を与える。
C 32 I
Δε 37
Δn 0.126
9c)例4に類似:
Figure 0005371954
Figure 0005371954
工程9b.2に類似して、16.6g(63.1mmol)のボロン酸エステル38(31よりビスピナコラトジボロンへPdカップリング)をパラジウム触媒で21.8g(80mmol)のシクロヘキセントリフレート39と反応させ、化合物40を与え、操作を完了する。
Figure 0005371954
工程4.3に類似して40の6との反応を行い、所望の生成物37を与える。
9d)例5に類似:
Figure 0005371954
例5に類似して化合物37を水素化し、化合物41を与える。
9e)例6に類似:
Figure 0005371954
Tg −51 C 60 SmA 85 N 128 I
Δε 38
Δn 0.226
γ 250mPa・s
Figure 0005371954
C 70 SmA 117 N 155 I
Δε 33
Δn 0.240
9f)例7に類似:
Figure 0005371954
また、本記載による本発明の実施形態および変法の更なる組合せが、以下の請求項からも生じる。

Claims (13)

  1. 式Iの化合物。
    Figure 0005371954
    (式中、
    およびRは、それぞれ互いに独立に、H、F、Cl、Br、1〜15個までのC原子を有するハロゲン化または無置換のアルキル基を表し、ただし加えて、これらの基における1個以上のCH基は、それぞれ互いに独立に、O原子が互いに直接結合しないようにして、−C≡C−、−CH=CH−、−(CO)O−、−O(CO)−、−(CO)−または−O−で置き換えられていてもよく、ただし、また、Rは、CN、SCN、NCSまたはSFも表し、
    、A、AおよびAは、それぞれ互いに独立に、同一か異なって、
    a)トランス−1,4−シクロヘキシレンまたはシクロヘキセニレン、ただし加えて、1個以上の隣接していないCH基は−O−および/または−S−で置き換えられていてもよく、ただし、HはFで置換されていてもよく、
    b)1,4−フェニレン、ただし、1個または2個のCH基はNで置き換えられていてもよく、ただし加えて、1個以上のH原子は、Br、Cl、F、CN、メチル、メトキシまたは単フッ素化または多フッ素化されたメチルまたはメトキシ基で置き換えられていてもよく、
    または、
    c)基1,4−ビシクロ[2.2.2]オクチレン、ピペリジン−1,4−ジイル、シクロブタ−1,3−ジイル、スピロ[3.3]ヘプタン−2,6−ジイル、
    Figure 0005371954
    からの基を表し、
    式中、水素原子は、F、CN、SCN、SF、CHF、CHF、CF、OCHF、OCHFまたはOCFで単置換または多置換されていてもよく、
    1個以上の二重結合は、単結合で置き換えられていてもよく、
    M、MまたはMは、隣接する基が同時に−O−または−S−を表すことがないようにして、−O−、−S−、−CH−、−CHY−または−CYY−を表し、および
    YおよびYは、Cl、F、CN、OCFまたはCFを表し、
    Vは、HまたはFを表し、
    、ZおよびZは、それぞれ互いに独立に、同一か異なって、単結合、−CHO−、−(CO)O−、−CFO−、−CHCHCFO−、−CFCF−、−CHCF−、−CHCH−、−(CH−、−CH=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−または−C≡C−を表し、ただし、非対称な橋架け構造はどちらを向いていてもよく、および
    aは、0、1または2を表し、
    bは、0、1または2を表し、および
    cは、0、1または2を表し、
    ただし、a+b+cは4以下である。)
  2. 式IAの請求項1に記載の化合物。
    Figure 0005371954
    (式中、
    、A、a、bおよびVは、請求項1において式Iに示される意味を有し、
    Xは、F、OCF、CN、CF、SCN、SF、NCS、Cl、OCHF、OCHFCF、OCFCHFCFを表し、
    Vは、HまたはFを表し、および
    、L、LおよびLは、それぞれ互いに独立に、HまたはFを表す。)
  3. が、8個までの炭素原子を有するアルキル、アルコキシ、アルケニルまたはアルケニルオキシを表すことを特徴とする請求項1または2に記載の化合物。
  4. がフッ素を表し、Lが独立にフッ素または水素を表すことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の化合物。
  5. 式I1〜I7の請求項1〜4のいずれか一項に記載の化合物。
    Figure 0005371954
    Figure 0005371954
    (式中、RおよびVは、請求項1で示される意味を有し、および
    Xは、F、OCF、CN、CF、SCN、SF、NCS、Cl、OCHF、OCHFCF、OCFCHFCFを表し、
    、L、L、LおよびLは、HまたはFを表す。)
  6. およびLがフッ素を表すことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の化合物。
  7. Vが水素を表すことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の化合物。
  8. Vがフッ素を表すことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の化合物。
  9. Vがフッ素または水素を表す請求項1〜8のいずれか一項に記載の式Iの化合物を調製する方法であって、
    下式の2−置換ピリジンを下式のボロン酸または開鎖または環式ボロン酸エステルと遷移金属触媒の存在下において反応させる方法工程を含むことを特徴とする方法。
    Figure 0005371954
    (式中、R、A、Zおよびaは、請求項1において定義される通りであり、および
    Halは、OSOCF、Cl、BrまたはIを表す。)
    Figure 0005371954

    (式中、Z、Z、A、A、A、a、bおよびRは、請求項1において定義される通りであり、および
    、Rは1〜12個のC原子を有するアルキルを表すか、または、R+Rで一緒になってC〜C−アルキレンまたは1,2−フェニレンを表し、ただし、R、RおよびR+Rは置換されていてもよい。)
  10. 液晶媒体における成分としての請求項1〜8のいずれか一項に記載の式Iの1種類以上の化合物の使用。
  11. 請求項1〜8のいずれか一項に記載の式Iの化合物を少なくとも1種類含むことを特徴とし、少なくとも2種類のメソゲン化合物を含む液晶媒体。
  12. 電気光学的目的のための請求項11に記載の液晶媒体の使用。
  13. 請求項11に記載の液晶媒体を含有する電気光学的液晶ディスプレイ。
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