JP5604809B2 - フルオロベンゼン誘導体及びこの化合物を含有する液晶組成物 - Google Patents
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Description
A1及びA2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−ジイル基又は無置換であるか1個以上水素原子が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、
X1及びX2は、それぞれ独立的に−CH2−又は−CF2−を表し、
Y1及びY2は、単結合、−OCH2−、−CH2O−、−C2H4−、−C4H8−、―COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2CF2−又は−C≡C−を表すが、R1−Y1−及び−Y2−R2において酸素原子が直接結合することはなく、
m及びnは、0、1又は2を表すが、m+nは1又は2を表し、
m又はnが2を表す場合に複数存在するA1、A2、Y1及びY2は、同一であっても異なっていてもよい。)で表わされるフルオロベンゼン誘導体及びこれを用いた液晶組成物、更にこれを用いた液晶表示素子を提供する。
Y1及びY2は、単結合、−OCH2−、−CH2O−、−C2H4−、−C4H8−、―COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2CF2−又は−C≡C−を表すが、R1−Y1−及び−Y2−R2において酸素原子が直接結合することはなく、それぞれ独立的に単結合、−OCH2−、−CH2O−、−C2H4−、−CF=CF−、−CF2O−、−OCF2−、又は−CF2CF2−であることが好ましく、単結合又は−C2H4−であることがより好ましい。
更に、上式中では他の液晶材料との相溶性、誘電率異方性、応答速度及び液晶性を改善するには一般式(I-1)〜一般式(I-16)の各化合物が好ましく、他の液晶材料との相溶性、誘電率異方性及び応答速度を改善するには一般式(I-1)、(I-6)、(I-9)及び(I-14)の各化合物が更に好ましく、液晶性を改善するには一般式(I-2)、(I-4)、(I-5)、(I-7)、(I-8)、(I-12)及び(I-15)の各化合物が更に好ましい。
一般式(III)の代わりに2,3-ジフルオロブロモベンゼンを出発原料として、製法1と同様の反応を行うことで、一般式(V)
得られた一般式(V)の化合物を酸化することで一般式(VI)
得られた一般式(25) の化合物に塩基を反応させ、一般式(VII)
得られた一般式(VII) の化合物に一般式(VIII)
DMF:N, N-ジメチルホルムアミド
LDA:リチウムジイソプロピルアミド
Et:エチル基、Pr:プロピル基、Bu:ブチル基
(実施例1) 4-(トランス-4-ブチルシクロヘキシル)メトキシ-4'-エトキシ-2,2',3,3'-テトラフルオロビフェニル(Ia)の合成
相転移温度(℃) Cr 100 N 111 I
(実施例2) 4-(トランス-4-プロピルシクロヘキシル)メトキシ-4'-ペンチルオキシ-2,2',3,3'-テトラフルオロビフェニル(Ib)の合成
(2-2) ジイソプロピルアミン7.6gのTHF溶液60mLに対し、0℃以下が保たれる速度で1.65 MBuLiヘキサン溶液42mLを滴下し、-5〜0℃で30分間攪拌する。反応溶液を-20℃まで冷却し、-15℃以下が保たれる速度で4-(トランス-4-プロピルシクロヘキシル)メトキシ-2,2',3,3'-テトラフルオロビフェニル19gとホウ酸トリイソプロピル13gのTHF溶液60mLを滴下し、-20℃で1時間攪拌する。10%塩酸を加え、室温まで放冷し、酢酸エチルで2回抽出操作を行う。有機層をすべて合わせ、10%食塩水で洗浄する。溶媒を留去し、得られた粗精製物23gを得る。この粗精製物をトルエン125mL、THF50mLに溶かした溶液に、30%過酸化水素水8mLを滴下した後、温度を上げ、室温で3時間攪拌する。反応終了を確認後、室温まで放冷し、水を加え、有機層を分離する。得られた有機層を、10%亜硫酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥する。溶媒を留去し、白色結晶4'-ヒドロキシ-4-(トランス-4-プロピルシクロヘキシル)メトキシ-2,2',3,3'-テトラフルオロビフェニル19.0gを得る。
(2-3) 窒素置換下、4'-ヒドロキシ-4-(トランス-4-プロピルシクロヘキシル)メトキシ-2,2',3,3'-テトラフルオロビフェニル9.5gをDMF50mLに溶解させ、そこへ炭酸カリウム4.7g、ヨウ化ペンチル6.7gを加え85℃で1時間撹拌した。水、トルエンを加えてしばらく撹拌後、有機層を分取し、水層をトルエンで抽出した。有機層を合わせ、水、飽和食塩水の順で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥後溶媒を減圧留去した。得られた黄色結晶をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ヘキサン)で精製後、再結晶により精製し、4-(トランス-4-プロピルシクロヘキシル)メトキシ-4'-ペンチルオキシ-2,2',3,3'-テトラフルオロビフェニル(Ib)を4.1g得た。
MS m/z : 466 (M+, 100)
相転移温度(℃) Cr 73 N 99 I
(実施例3) 4-(トランス,トランス-4-プロピルビシクロヘキシル-4-イル)メトキシ-4'-エトキシ-2,2',3,3'-テトラフルオロビフェニル(Ic)の合成
MS m/z : 506 (M+, 100)
相転移温度(℃) Cr 104 N 229 I
(比較例1) 4-{2-(トランス-4-プロピルシクロヘキシル)エチル}-4'-エトキシ-2,2',3,3'-テトラフルオロビフェニル(A-3)の合成
相転移温度(℃) Cr 63 N 109 I
(実施例4) 液晶組成物の調製(1)
以下の組成からなるホスト液晶組成物(H)
誘電率異方性(Δε): 0.04
屈折率異方性(Δn): 0.098
このホスト液晶(H)80%と実施例2で得られた(Ib)20%からなる液晶組成物(M-b)を調製した。この組成物の物性値は以下の通りである。
誘電率異方性(Δε): −1.63
屈折率異方性(Δn): 0.106
本発明の化合物(Ib)を含有する液晶組成物(M-b)は、母体液晶(H)に比べ、誘電率異方性(Δε)は大きく減少して負の値となった。このことから、本発明の化合物(Ib)は、誘電率異方性が負であり、その絶対値が極めて大きいことがわかる。
(実施例5) 液晶組成物の調製(2)
実施例4で調製したホスト液晶(H)90%と実施例3で得られた(Ic)10%からなる液晶組成物(M-c)を調製した。この組成物の物性値は以下の通りである。
誘電率異方性(Δε): −0.63
屈折率異方性(Δn): 0.104
本発明の化合物(Ic)を含有する液晶組成物(M-c)は、母体液晶(H)に比べ、誘電率異方性(Δε)は大きく減少して負の値となった。このことから、本発明の化合物(Ib)は、誘電率異方性が負であり、その絶対値が極めて大きいことがわかる。
(比較例2) 液晶組成物の調製(3)
実施例4で調製したホスト液晶(H)80%と化合物(Ib)と比較的類似の構造を有するがエーテル酸素を炭素に替えた化合物(A-3)
誘電率異方性(Δε): −1.27
屈折率異方性(Δn): 0.109
化合物(A-3)を含有する液晶組成物(M-A3)は、実施例4記載の液晶組成物(M-b)の誘電率異方性−1.63と比べ、絶対値が0.36も小さいことがわかる。このことから酸素原子の導入により分子内の電子状態及び分子構造が大きく影響を受け、誘電率異方性を極めて効率的に改善していることがわかる。
(比較例3) 液晶組成物の調製(4)
実施例4で調製したホスト液晶(H)90%と分子内に環構造を2個しか有しない化合物(A-4)
(実施例6) 2,3-ジフルオロ-4-(4-エトキシ-2,3-ジフルオロフェニル)フェニルオキシ-(4-(トランス-4-プロピルシクロヘキシル)フェニル)ジフルオロメタン(Id)の合成
(実施例7) 2,3-ジフルオロ-4-(2,3-ジフルオロ-4-エトキシフェニル)フェニルオキシ-トランス-4-プロピルシクロヘキシルジフルオロメタン(Ie)の合成
(実施例8) 4,4'-ビス{4-(トランス-4-プロピルシクロヘキシル)メトキシ}-2,2',3,3'-テトラフルオロビフェニル(If)の合成
(実施例9) 4-(トランス,トランス-4-プロピルビシクロヘキシル-4-イル)メトキシ-4'-エトキシ-2,2',3,3'-テトラフルオロビフェニル(Ig)の合成
MS m/z : 520 (M+, 100)
相転移温度(℃) Cr 119 N 171 I
Claims (6)
- 一般式(I)
A1及びA2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−ジイル基又は無置換であるか1個以上水素原子が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、
X1及びX2は、それぞれ独立的に−CH2−又は−CF2−を表し、
Y1及びY2は、単結合、−OCH2−、−CH2O−、−C2H4−、−C4H8−、―COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2CF2−又は−C≡C−を表すが、R1−Y1−及び−Y2−R2において酸素原子が直接結合することはなく、
m及びnは、0、1又は2であり、m+nは2を表し、
m又はnが2を表す場合に複数存在するA1、A2、Y1及びY2は、同一であっても異なっていてもよい。)で表わされるフルオロベンゼン誘導体、
但し、以下の化学式で表される化合物:
- 一般式(I)において、A1及びA2が、それぞれ独立的にトランス−1,4−シクロヘキシレン基又は無置換であるか1個以上水素原子が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記載のフルオロベンゼン誘導体。
- 一般式(I)において、Y1及びY2が、単結合、−OCH2−、−CH2O−、−C2H4−、−CF2O−又は−OCF2−を表す請求項1又は2記載のフルオロベンゼン誘導体。
- R1及びR2が、それぞれ独立的に炭素数1〜8のアルキル基、炭素数2〜8のアルケニル基、炭素数1〜8のアルコキシル基又は炭素数2〜8のアルケニルオキシ基を表す請求項1〜3のいずれかに記載のフルオロベンゼン誘導体。
- 請求項1〜4記載の一般式(I)で表される化合物を1種又は2種以上含有することを特徴とする液晶組成物。
- 請求項5記載の液晶組成物を構成要素とする液晶素子。
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