JP5437069B2 - 液晶混合物のためのシクロヘキセン化合物 - Google Patents

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Description

本発明は1,4−置換シクロヘキセン誘導体および2−フルオロシクロヘキセン誘導体に関し、液晶媒体中での成分としてのそれらの使用に関する。加えて、本発明は、本発明による液晶媒体を含む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、特定の配置においてジフルオロメチレンオキシ基を含む。
これまでの数年間に、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、電子素子、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は、これまでに、平面ディスプレイ装置において広範な用途を見出してきた。ネマチック液晶混合物は、特に、受動型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。
本発明による液晶化合物は、特にツイステッドセルの原理、ゲスト−ホスト効果、DAP(deformation of aligned phases)またはECB(electrically controlled birefringence)効果、IPS(In−Plane Switching)効果または動的散乱効果に基づくディスプレイ用の液晶媒体の成分として使用できる。
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−)を有する特定の誘導体を使用することは、当業者に既知である。刊行物である欧州特許出願公開第844229号公報(特許文献1)には、シクロヘキセン環およびCFO基を含有する物質が開示されている。しかしながら、化合物中のシクロヘキセン環の二重結合は、CFO基のジフルオロメチレン単位に直接結合している。刊行物である欧州特許出願公開第1482018号公報(特許文献2)には、シクロヘキセン環およびCFO基を含有する物質が、精製および特性解析されていない合成中間体として開示されている。化合物は、更なる化学反応のために末端エチルエステル基を有している。
加えて、ジフルオロメチレンオキシ橋かけ構造を含有しシクロヘキセン環を含有しない種々の化合物が、液晶材料として、それらの調製についても、例えば刊行物である欧州特許出願公開第0786445号公報(特許文献3)などに既に記載されてきた。
欧州特許出願公開第844229号公報 欧州特許出願公開第1482018号公報 欧州特許出願公開第0786445号公報
本発明は、液晶媒体の成分として適しており新規で安定な液晶性またはメソゲン性化合物を見出す目的を有していた。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概念にとって、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性の観点においては、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た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、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として適しており新規で安定な液晶性またはメソゲン性化合物を見出すことが、本発明の目的であった。
それ自身または混合物中で、高い誘電異方性Δε、高い透明点および低い回転粘度γを有する液晶性またはメソゲン性化合物を提供することが、本発明の更なる目的であった。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で、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中で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。同様に、好ましくは、低い融点および低い溶融エンタルピーの物質であり、これらの数量は、言い換えると、例えば、高い溶解性および広い液晶相などの上記の望ましい特性の標識であるからである。
驚くべきことに、本発明によるシクロヘキセン誘導体は、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ディスプレイ用であり、また特に高い誘電異方性を必要とするIPSシステムまたはより最近の概念用に適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適切な安定性を有し、無色である。本発明による化合物は強い正の誘電異方性Δεによっても区別され、このため、より低い閾電圧が光学的スイッチング素子での使用で要求される。本発明による化合物は、特に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高い透明点を有し、同時に低い値の回転粘度を有する。先行技術の物質と比べ、極めて低い融点および溶融エンタルピーが観測される。
本発明によるシクロヘキセ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。
本発明によるシクロヘキセン誘導体は、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なる。しかしながら、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、本発明による化合物に他の種類の化合物からの液晶基礎物質を添加することも可能である。
よって、本発明は式Iの化合物に関する。
Figure 0005437069
式中、
およびRは、それぞれ互いに独立に、H、F、Cl、Br、ハロゲン化されているまたは無置換の1〜15個のC原子を有するアルキル基を表し、ただし、また、これらの基の1個以上のCH基は、それぞれ互いに独立に、O原子が互いに直接つながらないようにして、−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を表してもよく、
は式−(CO)O−Cのエステル基でないこと、特に式−(CO)O−アルキルではないことを条件とし、
、A、AおよびAは、それぞれ互いに独立に、同一または異なって、
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を表すか、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−フェニレンを表すか、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、または一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)1,4−ビシクロ[2.2.2]オクチレン、ピペリジン−1,4−ジイル、シクロブタン−1,3−ジイル、スピロ[3.3]ヘプタン−2,6−ジイル、
Figure 0005437069
の群からの基を表し、
ただし、1個以上の水素原子は、F、CN、SCN、SF、CHF、CHF、CF、OCHF、OCHFまたはOCFで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−を表さないようにして、−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、同一または異なって、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、非対称な橋か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、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以下である。
1〜3およびZ1〜3は、それらが1より大きいa、bまたはcの回数の数だけ生じる場合、独立に異なった意味を採用することもできる。
更に、本発明は、液晶媒体中における式Iの化合物の使用に関する。
同様に、本発明は、式Iのシクロヘキセン誘導体を少なくとも1種類含む少なくとも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なり得るが、しかしながら、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の化合物に他の種類の化合物からの液晶基礎物質を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。液晶混合物中では、本発明による物質はスメクチック相を抑制し、結果として低温保存安定性が著しく改良される。
好ましくは、aが0または1、特にはaが1である式Iの化合物である。
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の定義による群b)またはc)からの不飽和または芳香族環を表す。この場合、シクロヘキセンの二重結合は、隣接する不飽和環Aと共役している。
、A、AおよびAは、好ましくは、
Figure 0005437069
を表し、および更には、
Figure 0005437069
である。
は、好ましくは、
Figure 0005437069
を表す。
は、好ましくは、
Figure 0005437069
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、F、Cl、CNまたはOCF、および非常に特に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 0005437069
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。
がフッ素を表し、bが好ましくは1を表す式IAの化合物が好ましい。Vは、好ましくはHである。Lは、好ましくはFである。
特に好ましい式Iの化合物は、式I1〜I5の化合物である。
Figure 0005437069
式中、R、VおよびXは、上に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、純粋な物質およびアイソマーの任意の比率の混合物の両者も包含され、それぞれの場合で適切な混合成分として見なされる。
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市などの標準的な著作中)に記載された方法、正確には前記反応に適する既知の反応条件により、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、以下の例示の合成(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 0005437069
スキーム1.式I3に従う化合物の調製。アルキルシクロヘキサン基を変えることができる。
Figure 0005437069
スキーム2.V=Fの式I1に従う化合物の調製。

ここで、構造成分は以下の意味を有する。
Figure 0005437069
関与しないスキーム1および2中の式の基は、式Iの化合物がそれを示唆する限りにおおいて、変えることができる。対応する出発材料は、一般的に、当業者により容易に調製できる。一般的には、式IおよびIAの化合物を、この方法により調製できる。
従って、また、本発明は、式Iの化合物を調製するための2つの変法にも関する。
a)下式のシクロヘキサンケトンを、下式の有機マグネシウム化合物と反応させることを特徴とする工程を含む、Vが水素を表す式Iの化合物を調製する方法。
Figure 0005437069
(式中、R、A、Zおよびaは、請求項1中で定義される通りである。)
Figure 0005437069
(式中、Z、Z、A、A、A、b、cおよびRは、請求項1中で定義される通りであり、
Halは、ClまたはBrを表す。)
作業後に形成されるアルコールは好ましくは除去され、式Iのシクロヘキセン化合物を与える。これは、触媒量の酸、特にはp−トルエンスルホン酸(p−TsOH)を加えることで好ましくは達成される。
b)下式のシクロヘキセンを、下式のボロン酸または開鎖または環状ボロン酸エステルと、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、反応させることを特徴とする工程を含む、Vが水素またはフッ素を表す請求項1に記載の式Iの化合物を調製する方法。
錯体は、好ましくは、塩化ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)である。
Figure 0005437069
(式中、R、A、Z、Vおよびaは、請求項1中で定義される通りである。)
Figure 0005437069
(式中、Z、Z、A、A、A、b、cおよびRは、請求項1中で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し、またはR+Rも一緒にアルキレンを表し、特に、式−CH−(CH−CH−および−C(CHC(CH−、または、1,2−フェニレンであり、
ただし、また、R、RおよびR+Rも置換されていてよく、ただしpは0または1である。)
が置換されていてもよい1,4−フェニレンを表し、bが値2を有する、本発明による化合物は、スキーム3に従い類似して優位に調製される。
Figure 0005437069
スキーム3.式I2に従う化合物の合成。

更なる好ましい方法の変法は、実施例で明らかとされる。
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、液晶媒体を調製する本発明による方法は、式Iの少なくとも1種類の化合物を、更なるメソゲン性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、先行技術からの従来材料より遥かに優れている。
本発明の液晶媒体は、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アイソトロピック)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類からの物質である。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。
本発明による媒体の更なる構成材料として適切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” 1
R’−L−COO−E−R” 2
R’−L−CFO−E−R”
R’−L−CHCH−E−R”
R’−L−C≡C−E−R” 5
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の構造単位よりなる群からの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−ジイルまたはピリジン−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、さらに任意成分として基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では、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。これらの化合物のほとんどでは、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の化合物の他の小さなサブ群では、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と呼ばれる。特に好ましくは、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のそれらの化合物である。
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は、R”が−CNを表す。このサブ群を下で群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た意味を有し、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、提案された置換基の他の違う基を有する式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、文献からの既知の方法および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の有機溶媒中で成分溶液を混合し、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、例えば類似物混合物である例えば予備混合物、または、いわゆる「マルチボトル」系を使う他の従来法により混合物を調製することも可能である。
また、誘電体は、当業者に既知で文献に記載される添加剤を含んでもよい。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、液晶混合物の他の構成成分、すなわち、液晶性またはメソゲン性化合物の濃度に関するデータは、ここでは、これらの添加剤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む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、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、およびセル中に配置され、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。
用語「アルキル」は、直鎖および分岐の1〜9個の炭素原子を有するアルキル基を含み、特に直鎖のメチル、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である。2〜5個の炭素原子を有する基が、一般に好ましい。
用語「アルケニル」は、直鎖および分岐の9個までの炭素原子を有するアルケニル基を含み、特に直鎖の基である。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−アルケニルであり、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。
用語「ハロゲン化アルキル基」は、好ましくは、フッ素により一置換または多置換および/または塩素化された基を含む。過ハロゲン化基も含まれる。特に好ましくはフッ素化されたアルキル基であり、特にCF、CHCF、CHCHF、CHF、CHF、CHFCFおよびCFCHFCFである。
本発明による混合物中での式Iの化合物の総量は、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〜XVの化合物の総濃度が高くなるほど、応答時間および閾電圧において観測される効果は一般的に大きくなる。
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ッ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、マトリッ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に基づくマトリッ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テッドネマチックセルに基づく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ものである。
以下の例は、本発明を制限することなく、本発明を説明するものである。上および下において、パーセントに関するデータは重量パーセントを表す。温度はすべて摂氏で示される。更に、Cは結晶状態、Nはネマチック相、Sはスメクティック相および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の単位で)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ような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で決定する。このために、検討される物質を5〜10重量%にて誘電的に正な混合物ZLI−4792(メルク社)に溶解して測定し、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。
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
<例1>
Figure 0005437069
Figure 0005437069
300mlのTHF中の62.1g(160mmol)の臭化物2の溶液を、THF中の塩化イソプロピルマグネシウムの2M溶液の96ml(190mmol)に、窒素下で20℃において加える。1時間後、200mlのTHF中に溶解された29.0g(190mmol)のケトン1を、同様に20℃において加える。更に1時間後、反応物を250mlの水を使用して加水分解し、1Nの塩酸を使用して酸性とし、500mlのヘプタンで希釈する。水相を、MTBエーテルで抽出する。有機相を合わせて飽和炭酸水素ナトリウム溶液で洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥し、エバポレートする。更に精製することなく、引続く工程において物質3を使用する。
Figure 0005437069
68.1g(130mmol)のアルコール1を400mlのトルエン中に溶解し、1.1g(10mmol)のp−トルエンスルホン酸一水和物を加え、混合物を水分離器上で2時間加熱する。引続いて溶媒を除去し、得られる残渣をトルエンによりシリカゲル上に通す。エタノールおよびn−ヘプタンから結晶化する。
C63N155I
Δε 21
Δn 0.132
以下の式の化合物を、類似して調製する。
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
<例2>
Figure 0005437069
Figure 0005437069
例1の工程1.1に類似して、シクロヘキサンケトン5を、前もってメタル化された臭化物2と反応させる。更に精製することなく、引続く工程において物質6を使用する。
Figure 0005437069
例1の工程1.2に類似して、p−TsOHを使用し工程2.1から中間体6を脱離してシクロヘキセン7を与える。引続いて溶媒を除去し、得られる残渣をトルエンによりシリカゲル上に通す。エタノールおよびn−ヘプタンから結晶化する。
C56N121I
Δε 27
Δn 0.123
化合物は、テトラヒドロピラン上の2つのトランス異性体のジアステレオマー混合物(約1:1、HPLC)として形成される。他に示さない限り、形成されるジアステレオマー混合物に値を適用する。
以下の式の化合物を、類似して調製する。
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
<例3>
Figure 0005437069
Figure 0005437069
α−フッ化ケトン6を、S.Stavber、M.Zupan、Tetrahedron Lett.1996年、37巻、3591〜3594頁の方法により、アセトニトリル中において1−フルオロ−4−ヒドロキシ−1,4−ジアゾニアビシクロ[2.2.2]オクタンビス(テトラフルオロボレート)(Accufluor(商標)NFTh)と反応させることで調製する。フルオロケトン6を、M.A.Hoosain、Tetrahedron Lett.1997年、38巻、49〜52頁に類似して、トリフルオロスルホン酸無水物を使用し、エノールトリフレート7に転化する。
ボロン酸9を、構築ブロック2(例1参照)、塩化イソプロピルマグネシウムおよびホウ酸トリメチルより、引続いて酸加水分解することで調製できる。
Figure 0005437069
窒素下において、24.5g(74mmol)のメタホウ酸ナトリウム八水和物を30mlの水中に最初に導入し、30mlのTHF、700mlの塩化ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)および0.1mlの80%水酸化ヒドラジニウムを加える。5分後、14.5g(50mmol)のトリフレート8および17.7g(50mmol)のボロン酸9ならびに更に30mlのTHFを加える。反応物を6時間還流する。冷却された混合物を、100mlのMTBエーテルで希釈する。有機相をエバポレートさせ、残渣をシリカゲル上(トルエン)で精製する。エタノールおよびn−ヘプタンから結晶化する。
以下の式の化合物を、類似して調製する。
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
<例4>
Figure 0005437069
Figure 0005437069
300mlのTHF中の62.1g(160mmol)の臭化物2の溶液を、THF中の塩化イソプロピルマグネシウムの2M溶液の96ml(190mmol)に、窒素下で20℃において加える。1時間後、200mlのTHF中に溶解された190mmolのケトン11を、同様に20℃において加える。工程1.1に類似して作業を行う。更に精製することなく、引続く工程において物質12を使用する。
Figure 0005437069
工程1.2に類似して、反応および精製を行う。
C22I
Δε 21
Δn 0.095
γ 68mPa・s
=Fである以下の式の化合物を、例4に類似して類似して調製する。
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
=L=Hの化合物は、好ましくは、例5に従って調製される。
<例5>
Figure 0005437069
Figure 0005437069
窒素下において、15.0g(40mmol)の臭化物2を110mlのジオキサンに溶解し、16.2g(60mmol)のビス(ピナコラト)ジボロンを加える。12.5g(130mmol)の酢酸カリウムおよび950mgのPdCl−dppf(dppf:1,1’−ビス(ジフェニルホスファニル)フェロセン)を、引き続き加える。反応物を100℃において4時間撹拌する。冷却された反応物を100mlのMTBエーテルで希釈し、70mlの水を加える。水相をMTBエーテルで抽出する。有機相を合わせて水および飽和塩化ナトリウム溶液で洗浄し、乾燥およびエバポレートさせる。残渣をエタノールより−30℃において結晶化する。
Figure 0005437069
14.5gのメタホウ酸ナトリウム八水和物を20mlの水中に最初に導入し、490mgの塩化ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)、30mlのTHFおよび水酸化ヒドラジニウムを加える。5分後、9.6g(30mmol)のトリフレート15および14.0gのボロン酸エステル14を反応物に加える。70℃において15時間後、反応物を水で希釈する。水相をMTBエーテルで抽出する。有機相を合わせて、エバポレートさせる。残渣をシリカゲル(n−ヘプタン)に通して濾過し、引続いて、エタノールからおよびn−ヘプタンから結晶化する。
C62N(24)I
Δε 15
Δn 0.122
γ 79mPa・s
、L=Hである以下の式の化合物を、例5に類似して調製する。
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
<例6>
Figure 0005437069
Figure 0005437069
例4の工程4.1に類似して、反応を行う。
Figure 0005437069
工程1.2に類似して、反応および精製を行う。
Figure 0005437069
例5の工程5.1からの化合物14に類似して、引続く工程のための第2の出発材料としてボロン酸を調製する。
Figure 0005437069
反応および精製は、塩化ビス(トリシクロヘキシルホスフィン)パラジウム(II)、例えば、刊行物であるドイツ国特許出願公開第4340490号公報中に記載されるような水/トルエン2相系中の水性塩基(NaCO)を使用して行う。工程5.2に類似して、作業および精製を行う。
C65SmA(63)N145I
Δε 24
Δn 0.190
以下の式の化合物を、例6に類似して調製する。
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
Figure 0005437069
<例7>
Figure 0005437069
Figure 0005437069
n−ヘキサン中15%BuLiの180ml(290mmol)を、400mlのジエチルエーテル中ピリジン(50.0g、260mmol)の溶液に、窒素下−70℃において加える。60分後、200mlのジエチルエーテル中の36.4g(260mmol)のシクロヘキシルケトンの溶液を同様に低温において反応物に加える。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、エバポレートする。更に精製することなく、得られる残渣を引続く工程で使用する。
Figure 0005437069
窒素下、66g(260.0mmol)のアルコール誘導体を、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)の塩化メタンスルホニル(MsCl)を0℃において加える。反応物を室温において一晩撹拌する。反応混合物を引き続き水に加え、MTBエーテルで抽出する。有機相をエバポレートし、得られる残渣をシリカゲル上(MTBエーテル/n−ヘプタン1:4)に通す。更に精製することなく、残渣を引続く工程で使用する。
Figure 0005437069
8.7g(30mmol)のメタホウ酸ナトリウム八水和物を15mlの水中に最初に導入し、40mlのTHF、0.10mlの水酸化ヒドラジニウムおよび300mgの塩化ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)を加え、混合物を室温において5分撹拌する。21.5g(35%、20mmol)のボロン酸誘導体および4.7g(20mmol)の塩化ピリジンの溶液を、引き続き反応物に加える。還流下で15時間後、反応混合物をMTBエーテルで抽出する。有機相をエバポレートする。残渣をシリカゲルに通して(n−ヘプタン)、濾過する。生成物の最終的な精製を、ヘプタンから結晶化することで行う。
C73SmA(73)N138I
Δε 30
Δn 0.197
類似して、以下を調製する。
Figure 0005437069
C100SmC107SmA184N195I
Δε 24
Δn 0.215
<例8>
Figure 0005437069
対応するジオキサン化合物を、例2からの化合物に類似して調製する。
C84N121I
Δε 34
Δn 0.123
本発明の実施形態および変法の更なる組み合わせは、以下の請求項の記載による。

Claims (20)

  1. 式Iの化合物。
    Figure 0005437069

    (式中、
    およびRは、それぞれ互いに独立に、H、F、Cl、Br、ハロゲン化されているまたは無置換の1〜15個のC原子を有するアルキル基を表し、ただし、また、これらの基の1個以上のCH基は、それぞれ互いに独立に、O原子が互いに直接つながらないようにして、−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を表してもよく、
    は式−(CO)O−Cのエステル基でないことを条件とし、
    は、
    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を表すか、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−フェニレンを表すか、ただし、1個または2個のCH基はNで置き換られていてもよく、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、または一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)1,4−ビシクロ[2.2.2]オクチレン、ピペリジン−1,4−ジイル、シクロブタン−1,3−ジイル、スピロ[3.3]ヘプタン−2,6−ジイル、
    Figure 0005437069
    の群からの基を表し、
    ただし、1個以上の水素原子は、F、CN、SCN、SF、CHF、CHF、CF、OCHF、OCHFまたはOCFで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−を表さないようにして、−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、
    は、
    Figure 0005437069
    を表し、
    は、
    Figure 0005437069
    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、同一または異なって、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、非対称な橋か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、1または2を表し、および
    cは、0を表し、
    ただし、a+b+cは4以下である。)
  2. は、
    Figure 0005437069
    を表すことを特徴とする請求項1に記載の化合物。
  3. は、
    Figure 0005437069
    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. 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ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の化合物
  5. は、直鎖のアルキルまたはアルケニルを表すことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の化合物。
  6. は、F、Cl、OCF 、OCHF 、OCHFCF 、OCF CHFCF 、CF 、CN、SF またはNCSを表すことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の化合物。
  7. およびR は、同時にはHを表さないことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の化合物。
  8. 式IAの請求項1に記載の化合物。
    Figure 0005437069
    (式中、
    、A、a、bおよびVは、請求項1中の式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。)
  9. 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ことを特徴とする請求項に記載の化合物。
  10. はフッ素を表し、Lはフッ素または水素を表すことを特徴とする請求項8または9に記載の化合物。
  11. 式I1〜I5である請求項8〜10のいずれか1項に記載の化合物。
    Figure 0005437069
    (式中、RおよびVは、請求項1中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、および
    、L、L、LおよびLは、HまたはFを表す。)
  12. およびLは、フッ素を表すことを特徴とする請求項8〜11のいずれか1項に記載の化合物。
  13. Vは、水素を表すことを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の化合物。
  14. Vは、フッ素を表すことを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の化合物。
  15. 下式のシクロヘキサンケトンを、カルボニル基において、下式の有機マグネシウム化合物と反応させることを特徴とする工程を含む、Vが水素を表す請求項1〜13のいずれか1項に記載の式Iの化合物を調製する方法。
    Figure 0005437069
    (式中、R、A、Zおよびaは、請求項1中で定義される通りである。)
    Figure 0005437069
    (式中、Z、Z、A、A、A、a、cおよびRは、請求項1中で定義される通りであり、
    Halは、ClまたはBrを表す。)
  16. 下式のシクロヘキセンを、下式のボロン酸または開鎖または環状ボロン酸エステルと、遷移金属触媒の存在下において、反応させることを特徴とする工程を含む、Vがフッ素または水素を表す請求項1〜14のいずれか1項に記載の式Iの化合物を調製する方法。
    Figure 0005437069
    (式中、R、A、Zおよびaは、請求項1中で定義される通りである。)
    Figure 0005437069
    (式中、Z、Z、A、A、A、a、bおよびRは、請求項1中で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し、またはR+Rも一緒にアルキレンを表し、特に、式−CH−(CH−CH−および−C(CHC(CH−、または、1,2−フェニレンであり、
    ただし、また、R、RおよびR+Rも置換されていてよく、ただしpは0または1である。)
  17. 液晶媒体中における成分としての請求項1〜14のいずれか1項に記載の式Iの1種類以上の化合物の使用。
  18. 請求項1〜14のいずれか1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する、少なくとも2種類のメソゲン性化合物を含む液晶媒体。
  19. 電気光学的目的のための請求項18に記載の液晶媒体の使用。
  20. 請求項18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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