JP7363414B2 - 安定剤化合物、液晶組成物および表示素子 - Google Patents

安定剤化合物、液晶組成物および表示素子 Download PDF

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Description

本発明は安定剤化合物に関する。
液晶表示素子は、時計、電卓をはじめとして、各種測定機器、自動車用パネル、ワードプロセッサー、電子手帳、プリンター、コンピューター、テレビ、時計、広告表示板等に用いられるようになっている。液晶表示方式としては、その代表的なものにTN(ツイステッド・ネマチック)型、STN(スーパー・ツイステッド・ネマチック)型、TFT(薄膜トランジスタ)を用いたVA(垂直配向)型やIPS(イン・プレーン・スイッチング)型またはFFS(フリンジ・フィールド・スイッチング)型等がある。液晶組成物に求められる主な特性としては、(1)水分、空気、熱、光などの外的刺激に対して安定であること、(2)室温を中心としてできるだけ広い温度範囲で液晶相を示していること、(3)低粘性であること、および(4)駆動電圧が低いことの4つが挙げられ、個々の表示素子にとって誘電率異方性(Δε)や屈折率異方性(Δn)等を最適な値とするために、液晶組成物は数種類から数十種類の化合物から構成されていることが一般的である。
上記の液晶組成物の特性のうち、Δεについては、正の値である組成物と負の値である組成物が各々使い分けられている。これらのうち、Δεが正の値を示す液晶材料を用いる表示方式としては、TN型、STN型、IPS型、更にFFS型などが挙げられる。Δεが負の値を示す液晶材料を用いる表示方式としては、ECB型、VA型、更にFFS型などが挙げられる。一方、全ての駆動方式において低電圧駆動、高速応答、広い動作温度範囲が求められている。すなわち、Δεの絶対値が大きく、粘度(η)が小さく、高いネマチック相-等方性液体相転移温度(Tni)が要求されている。また、Δnとセルギャップ(d)との積であるΔn×dの設定から、液晶組成物のΔnをセルギャップに合わせて適当な範囲に調節する必要がある。加えて液晶表示素子をテレビ等へ応用する場合においては高速応答性が重視されるため、γの小さい液晶組成物が要求される(特許文献1及び特許文献2参照)。
これら液晶組成物の物性における要求に加え、(1)の外的刺激に対する安定性についても更なる改善が求められている。外的刺激に対する安定性が損なわれると、液晶表示素子に焼き付きや表示ムラ等の表示不良が発生してしまい、焼き付きや表示ムラ等の表示不良を抑えるためには、電圧保持率(VHR)が高いことが必須であると一般的に考えられている。そのために、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤又は光安定剤と特定の化合物とを組み合わせた液晶組成物を使用することが知られている(特許文献3及び特許文献4参照)。
特開2006-37054号 特開2008-144135号 特開2014-84460号公報 特開2014-84462号公報
近年、液晶組成物は、液晶表示素子の使用環境や製造工程においてより強い外的刺激を受けるようになっている。そのため、公知の添加剤を添加した液晶組成物よりも、外的刺激、特に光に対してさらに高い安定性及び高いVHRが求められている。
本願発明が解決しようとする課題は、液晶組成物に添加することにより液晶組成物の劣化を防止し、液晶組成物との相溶性が高く、液晶組成物の保存安定性を損なうことなく、かつ簡便に製造可能な安定剤化合物を提供することである。
本願発明者は上記課題を解決するために鋭意検討した結果、本願発明の完成に至った。
すなわち、本発明は、一般式(I)
Figure 0007363414000001
(式中、
i1は、水素原子、Pm-Sp-、炭素原子数1~30の直鎖又は分岐のアルキル基を表し、該アルキル基中の水素原子はハロゲン原子に置換されていても良く、該アルキル基中の-CH-は-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-NH-、-COO-、-OCO-又は-OCOO-で置換されてもよいが-O-は連続にはならなく、
i1、Ai2及びAi3は、それぞれ独立して2価の芳香族基、2価の環脂肪族基、2価の複素環式化合物基、2価の縮合環、及び2価の縮合多環を表し、これらの環構造中の水素原子はLi1で置換されてもよく、Li1はハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、Pm-Sp-、一般式Ki1で表される置換基を有する1価の有機基、炭素原子数1~30の直鎖又は分岐のアルキル基を表し、該アルキル基中の水素原子はハロゲン原子に置換されていても良く、該アルキル基又はハロゲン化アルキル基中の-CH-は-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-NH-、-COO-、-OCO-又は-OCOO-で置換されてもよいが-O-は連続にはならなく、
i1及びZi2は、それぞれ独立して単結合、-O-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CFO-、-OCF-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH=C(CH)COO-、-OCOC(CH)=CH-、-CH-CH(CH)COO-、-OCOCH(CH)―CH-、-OCHCHO-、又は炭素原子数1~10のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の1個又は隣接しない2個以上の-CH-は-O-、-COO-又は-OCO-で置換されてもよく、
i3は、単結合、-O-、-CH=CH-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-OOCO-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH=C(CH)COO-、-OCOC(CH)=CH-、-CH-CH(CH)COO-、-OCOCH(CH)―CH-、又は炭素原子数1~20の直鎖又は分岐のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の1個又は隣接しない2個以上の-CH-は-O-、-COO-又は-OCO-で置換されてもよく、
i1は一般式(K1)
Figure 0007363414000002
(式中、Rk1は水素原子、水酸基、炭素数1~6のアルキル基又は炭素数3~6のアルケニル基を表し、Rk2は水素原子、炭素数1~6のアルキル基又はPm-Sp-を表しを表し、dは0又は1を表す。)
で表される基を表し、Pmは、重合性基を表し、Spはスペーサー基又は単結合を表し、mは0~4の整数を表し、nは0又は1を表し、複数存在するPm及びSpは同一であっても異なっていても良く、Ai1、Ai3、Zi1、Zi2、Li1、Pm、Sp及びKi1が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていても良く、
ここで一般式(I)は分子中に1個以上のPmを有する。)
で表される化合物を提供し、併せて当該化合物を含有する液晶組成物及び表示素子を提供する。
本発明に係る安定剤化合物は、液晶組成物の光による劣化を防止し、液晶組成物との相溶性が高く、液晶組成物の保存安定性、長期信頼性を損なうことなく、かつ簡便に製造可能である。本発明に係る安定剤化合物を用いた液晶組成物を用いると、長期にわたり優れた表示品質を示す液晶表示素子の提供が可能となる。
本発明における一般式(I)で表される安定剤化合物は、重合性基及び環状のアセタール骨格を有することを特徴とする。ここで、本明細書においては、安定剤化合物のうち、重合性基を有する安定剤化合物を「重合性安定剤化合物」と称し、重合性基を有さない安定剤化合物を「非重合性安定剤化合物」と称して区別するものとする。また、安定剤化合物のうち、分子構造内にアセタール骨格を有する安定剤化合物を「アセタール系安定剤化合物」と称し、アセタール骨格を有さない安定剤化合物を「非アセタール系安定剤化合物」と称して区別するものとする。すなわち、本発明における一般式(I)で表される安定剤化合物は、重合性基及びアセタール骨格の両方を有することから、「重合性アセタール系安定剤化合物」と称することができる。
なお、一般式(I)で表される安定剤化合物を含め、重合性安定剤化合物は後述する重合性化合物には含まれないものとする。
液晶組成物は、液晶表示素子の製造過程や使用環境において、光や熱等の外的刺激を受けると、劣化してVHRが低下することが知られている。特に、PSA(polymer sustained alignment)技術に代表される高分子安定化技術を用いて液晶表示素子を製造する場合、液晶組成物は上記工程において強度の高い紫外線の照射を受けることになり劣化しやすく、その結果VHRが低下しやすいという問題がある。このような問題は、PSA技術を用いた液晶表示素子に限らず起こりうる問題である。
ここで、液晶組成物の光劣化を抑制する効果を高めるために、公知の添加剤を大量に導入することも考えられる。しかし、該添加剤の添加量が多すぎると、液晶パネル内で添加剤が析出することにより表示品位が低下したり、添加剤自体がVHRの低下の原因となったりするといった問題がある。
これに対し、本発明の安定剤化合物によれば、紫外線や熱等の外的刺激を受けた液晶化合物が分解することにより不純物が多く発生しても、一般式(I)で表される安定剤化合物が該不純物をトラップし、該不純物の発生によるVHRの低下を抑制することができる。ここで、一般式(I)で表される安定剤化合物は、ヒンダードアミン構造を有することで不純物のトラップ機能が高いことに加え、アセタール骨格を有するため溶解性が高く液晶化合物との相溶性に優れる。このため、一般式(I)で表される安定剤化合物は、少ない含有量で従来の非アセタール系安定剤化合物と同等の効果を発揮することができ、また、液晶組成物から析出しにくいことから、従来の安定剤化合物よりも多くの量を添加することが可能となり、より多くの不純物をトラップして高VHRを達成することができる。
また、本発明の液晶組成物によれば、一般式(I)で表される安定剤化合物を含有することで、安定剤化合物の存在に起因したVHRの低下を抑制することができる。詳述すれば、従来液晶組成物に汎用されるヒンダードアミン系安定剤化合物は、重合機能(すなわち重合性基)を有していないが、このような非重合性安定剤化合物は、液晶層の不純物をトラップすることで信頼性の改善に効果がある一方で、極性が大きいため該化合物自体がイオン伝導原となってVHRを低下させてしまう。一方、上記一般式(I)で表される安定剤化合物は、重合部(重合性基)と極性部とを有しているので、紫外線照射により一般式(I)で表される安定剤化合物が重合体(ポリマー)を形成し、UV処理後に本ポリマを基板界面に固着させる事が出来る。これにより、パネル駆動時でも、一般式(I)で表される安定剤化合物のポリマが基板に固定された状態で、ポリマ表面の極性部で不純物をトラップする事が出来るようになる。これにより、一般式(I)で表される安定剤化合物自体がイオン伝導原にならずにVHRの向上が可能となる。
上記の効果は、重合性化合物を含む場合において顕著に発揮することができる。高分子安定化技術を用いて液晶表示素子を製造する場合、重合性化合物を含む液晶組成物に紫外線を照射して重合性化合物を重合させ。素子の基板界面に重合性化合物の重合体からなる高分子層を形成する工程を含む。本発明の液晶組成物が重合性化合物を含む場合、上記工程において一般式(I)で表される安定剤化合物の重合性基が重合性化合物の一部と反応し、その結果、一般式(I)で表される安定剤化合物が、重合性化合物の重合により形成される高分子層に取り込まれると推量される。このように高分子層に取り込まれた一般式(I)で表される安定剤化合物は、不純物をトラップする機能を残しつつ、高分子層に固定されることでイオン伝導原として働かなくなるため、非重合性安定剤化合物を用いた場合と比較してVHRの低下をより効果的に抑制することができると推量される。
一般式(I)においてRi1は、水素原子、Pm-Sp-、炭素原子数1~30の直鎖又は分岐のアルキル基(該アルキル基中の水素原子はハロゲン原子に置換されていても良く、該アルキル基中の-CH-は-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-NH-、-COO-、-OCO-又は-OCOO-で置換されてもよいが-O-は連続にはならない)を表すが、好ましくはPm-Sp-、炭素原子数1~12の直鎖又は分岐のアルキル基(該アルキル基中の水素原子はフッ素原子、塩素原子又は臭素原子で置換されていても良く、該アルキル基中の-CH-は-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-NH-、-COO-、-OCO-又は-OCOO-で置換されてもよいが-O-は連続にはならない)を表し、より好ましくはPm-Sp-、炭素原子数1~12の直鎖又は分岐のアルキル基(該アルキル基中の水素原子はフッ素原子又は塩素原子で置換されていても良く、該アルキル基中の-CH-は-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-COO-又は-OCO-で置換されてもよいが-O-は連続にはならない)を表し、さらに好ましくはPm-Sp-、炭素原子数1~10の直鎖アルキル基(該アルキル基中の水素原子はフッ素原子で置換されていても良く、該アルキル基中の-CH-は-O-、-COO-又は-OCO-で置換されてもよいが-O-は連続にはならない)を表し、とりわけ好ましくはPm-Sp-、炭素原子数1~6の直鎖アルキル基又はアルコキシ基を表す。
i1、Ai2及びAi3はそれぞれ独立して2価の芳香族基、2価の環脂肪族基、2価の複素環式化合物基、2価の縮合環、及び2価の縮合多環を表すが、具体的には
(a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH-又は隣接していない2個以上の-CH-は-O-に置き換えられてもよい。)
(b) 1,4-フェニレン基、1,3-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)及び
(c) 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-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基であることが液晶組成物の保存安定性を高めるためには好ましく、上記の基(a)、基(b)及び基(c)はLi1で置換されても良い。
i1は具体的には、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、Pm-Sp-、一般式Ki1で表される置換基を有する1価の有機基、炭素原子数1~30の直鎖又は分岐のアルキル基(該アルキル基中の水素原子はハロゲン原子に置換されていても良く、該アルキル基中の-CH-は-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-NH-、-COO-、-OCO-又は-OCOO-で置換されてもよいが-O-は連続にはならない。)を表すが、F、シアノ基、Pm-Sp-、炭素原子数1~6の直鎖又は分岐のアルキル基(該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていても良く、 該アルキル基又はハロゲン化アルキル基中の-CH-は、-C≡C-、-O-、-COO-、-OCO-又は-OCOO-で置換されてもよいが-O-は連続にはならない)ことが好ましく、溶解性の観点から、F、Pm-Sp-、炭素原子数1~6の直鎖又は分岐のアルキル基(該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていても良く、 該アルキル基又はハロゲン化アルキル基中の-CH-は、-O-、-COO-又は-OCO-で置換されてもよいが-O-は連続にはならない)より好ましい。特に好ましくは、F、Pm-Sp-、又は炭素原子数1~4の直鎖アルキル基若しくはアルコキシ基を表す。
i1、Ai2及びAi3は上記構造のうち、1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキシレン基、アントラセン-2,6-ジイル基、フェナントレン-2,7-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、ナフタレン-2,6-ジイル基、インダン-2,5-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基及び1,3-ジオキサン-2,5-ジイル基から選択される環構造であることが好ましく、該環構造は無置換であるか又は炭素原子数1~12のアルキル基、炭素原子数1~12のハロゲン化アルキル基、炭素原子数1~12のアルコキシ基、炭素原子数1~12のハロゲン化アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基若しくはPm-Sp-で置換されていることが好ましい。
また、Ai1、Ai2及びAi3
Figure 0007363414000003
から選ばれる基を表すことが好ましい。なかでも、トランス-1,4-シクロヘキシレン基、1,4-フェニレン基、2-メトキシ-1,4-フェニレン基、3-メトキシ-1,4-フェニレン基2-フルオロ-1,4-フェニレン基又は3-フルオロ-1,4-フェニレン基であることが特に好ましく、トランス-1,4-シクロヘキシレン基、1,4-フェニレン基、2-フルオロ-1,4-フェニレン基又は3-フルオロ-1,4-フェニレン基であることがとりわけ好ましい。
また、Ki1は一般式(K1)
Figure 0007363414000004
で表される構造を表す。Rk1は水素原子、水酸基、炭素数1~6のアルキル基又は炭素数3~6のアルケニル基を表し、Rk2は水素原子、炭素数1~6のアルキル基又はPm-Sp-を表し、dは0又は1を表す。光劣化防止能を高めるにはRk1は水素原子、炭素数1~6のアルキル基が好ましく、水素原子であることが特に好ましい。また、Rk2は水素原子、炭素数1~2のアルキル基又はPm-Sp-を表すことが好ましい。また、dは1であることが好ましい。
i1及びZi2は、それぞれ独立して単結合、-O-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CFO-、-OCF-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH=C(CH)COO-、-OCOC(CH)=CH-、-CH-CH(CH)COO-、-OCOCH(CH)―CH-、-OCHCHO-、又は炭素原子数1~10のアルキレン基(該アルキレン基中の1個又は隣接しない2個以上の-CH-は-O-、-COO-又は-OCO-で置換されてもよい)を表す。中でも、単結合、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CFO-、-OCF-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-OCHCHO-、-OCH-、-CHO-又は炭素原子数2、4、6,8のアルキレン基が液晶組成物との相溶性の観点から好ましい。また、単結合、-COO-、-OCO-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-OCHCHO-、-OCH-、-CHO-又は炭素原子数2若しくは4のアルキレン基が好ましく、単結合、-COO-、-OCO-、-OCHCHO-、-OCH-、-CHO-又は-CHCH-が特に好ましく、単結合、-COO-、-OCO-、-OCH-、-CHO-又は-CHCH-がとりわけ好ましい。
i3は、単結合、-O-、-CH=CH-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH=C(CH)COO-、-OCOC(CH)=CH-、-CH-CH(CH)COO-、-OCOCH(CH)―CH-、又は炭素原子数1~20の直鎖又は分岐のアルキレン基(該アルキレン基中の1個又は隣接しない2個以上の-CH-は-O-、-COO-又は-OCO-で置換されてもよい)を表す。製造上の容易さや、液晶組成物との相溶性の観点から、炭素原子数1~10のアルキレン基(該アルキレン基中の1個又は隣接しない2個以上の-CH-は-O-、-COO-又は-OCO-で置換されてもよい)が好ましく、単結合、-COO-、-OCO-、-OCH-又は-CHCH-であることがより好ましく、-OCH-であることが特に好ましい。
一般式(I)で表される化合物は、液晶組成物の長期信頼性を向上させる観点から、分子中に少なくとも1個以上の重合性基を有する。Pmは重合性基を表す。Pmはそれぞれ独立して以下の一般式(P-1)~一般式(P-14)
Figure 0007363414000005
(式中、右端の黒点は結合手を表す。)で表される群より選ばれる置換基を表すことが好ましい。取り扱いの簡便性、反応性の点から、式(P-1)又は(P-2)が特に好ましい。
一般式(I)で表される化合物において、重合性基は直接又はスペーサー基を介して結合していることが好ましい。Spはスペーサー基または単結合を表す。Spは、好ましくは炭素原子数1~18の直鎖状アルキレン基又は単結合を表し、該アルキレン基中の水素原子はフッ素原子に置換されても良く、該アルキレン基中の1個の-CH-又は隣接していない2個以上の-CH-は-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CO-、-CH=CH-又は-C≡C-により置き換えられても良い。より好ましくは、Spは炭素原子数1~15の直鎖状アルキレン基(該アルキレン基の-CH-は-O-、-COO-又は-OCO-で置換されても良い。)又は単結合を表し、更に好ましくは炭素原子数2~8の直鎖状アルキレン基(該アルキレン基の-CH-は-O-で置換されても良い。)又は単結合を表す。
一般式(I)で表される化合物において、mは0~4の整数を表し、nは0又は1を表す。ここで、m+nは0~3であることが好ましく、0~2であることが特に好ましい。
一般式(I)で表される化合物は少なくとも一つのPm-Sp-基を有するが、重合性の観点から、2つ以上のPm-Sp-基を有することが好ましい。
一般式(I)で表される化合物の具体的構造としては、以下の一般式(I-1)~(I-29)が挙げられる。
Figure 0007363414000006
Figure 0007363414000007
Figure 0007363414000008
Figure 0007363414000009
(式中、「(Li1)-」は、Ai1、Ai2及びAi3において、これらの基がLi1で置換されていても良いことを示す。)
一般式(I)で表される化合物のより具体的構造としては、以下の一般式(I-P-1)~(I-P-39)に示す。
Figure 0007363414000010
Figure 0007363414000011
Figure 0007363414000012
Figure 0007363414000013
Figure 0007363414000014
一般式(I)で表される化合物を1種又は2種以上含有する組成物は、室温において液晶相を有することが好ましい。一般式(I)で表される化合物は、組成物中に下限値として、0.005%以上含有することが好ましく、0.01%以上含有することが好ましく、0.02%以上含有することが好ましく、0.03%以上含有することが好ましく、0.05%以上含有することが好ましく、0.07%以上含有することが好ましく、0.1%以上含有することが好ましく、0.15%以上含有することが好ましく、0.2%以上含有することが好ましく、0.25%以上含有することが好ましく、0.3%以上含有することが好ましく、0.5%以上含有することが好ましく、1%以上含有することが好ましい。また、上限値として5%以下含有することが好ましく、3%以下含有することが好ましく、1%以下含有することが好ましく、0.5%以下含有することが好ましく、0.45%以下含有することが好ましく、0.4%以下含有することが好ましく、0.35%以下含有することが好ましく、0.3%以下含有することが好ましく、0.25%以下含有することが好ましく、0.2%以下含有することが好ましく、0.15%以下含有することが好ましく、0.1%以下含有することが好ましく、0.07%以下含有することが好ましく、0.05%以下含有することが好ましく、0.03%以下含有することが好ましい。
より具体的には、0.01から5質量%含有することが好ましく、0.01から0.3質量%であることが好ましく、0.02から0.3質量%であることが更に好ましく、0.05から0.25質量%であることが特に好ましい。更に詳述すると、低温における析出の抑制を重視する場合にはその含有量は0.01から0.1質量%が好ましい。
一般式(I)で表される化合物を含有する組成物は、一般式(I)で表される化合物以外に、液晶相を有する化合物を含有してもよいし、液晶相を有さない化合物を含有してもよい。
本発明において、一般式(I)で表される化合物は、以下のようにして製造することができる。勿論本発明の趣旨及び適用範囲は、これら製造例により制限されるものではない。
(化合物の製造方法-1)
Figure 0007363414000015
又は
Figure 0007363414000016
(式中、Ri1、Rk1、Rk2、Sp及びdは前記一般式(I)と同じ意味を表し、-OPgは保護基Pgによって保護された水酸基を表し、Mは下記一般式(I-M)
Figure 0007363414000017
(式中、Zi1、Zi2、Zi3、Ai1、Ai2、Ai3、m及びnは前記一般式(I)と同じ意味を表す。)を表す。)一般式(S-1)で表される化合物を一般式(S-2)又は(S-5)で表される化合物と反応させることにより一般式(S-3)及び(S-6)で表される化合物を得ることができる。反応例として例えば、一般式(S-1)で表される化合物及び一般式(S-2)で表される化合物を酸触媒の存在下加熱し脱水反応させる方法が挙げられる。酸触媒としては例えば塩酸、硫酸、重硫酸カリウムなどの無機酸や、三フッ化ホウ素などのルイス酸、フマル酸、フタル酸、オギザリル酸、カンファースルホン酸、p-トルエンスルホン酸などの有機酸、アンバーリスト-15などの固体酸等が挙げられる。この際、一般式(S-1)で表される化合物が塩基性化合物である場合、必要に応じて酸触媒は1当量を超える量を加えることができる。更にPgがベンジル基の場合は、5%パラジウムカーボン存在下での接触水素還元により、一般式(S-4)及び(S-7)で表される水酸基含有化合物を得ることができる。更に生成した水酸基とメタクリル酸エチルとの錫触媒を用いたエステル交換反応により重合性基としてメタクリロイル基を有する目的物の一般式(I)-1又は(I)-2の化合物を得ることができる。
(化合物の製造方法-2)
Figure 0007363414000018
(式中、Ri1、Rk1、Rk2及びdは前記一般式(I)と同じ意味を表し、Mは前記一般式(I-M)と同じ意味を表し、一般式(I)-3の化合物は式中に1つ以上のPmを有する。)一般式(S-1)で表される化合物を一般式(S-8)で表される化合物と反応させることにより一般式(S-9)で表される化合物を得ることができる。反応例として例えば、製法1と同様にして、酸触媒の存在下加熱し脱水反応させる方法が挙げられる。更に、一般式(S-9)で表される化合物を一般式(S-10)で表される化合物と反応させることにより重合性基を有する目的物の一般式(I)-3の化合物を得ることができる。反応例として例えば、一般式(S-10)の水酸基に対して塩化p-トルエンスルホニル、塩化メチルスルホニルなどを反応させて脱離基とした後、塩基の存在下で(S-9)と反応させるウィリアムソン反応が挙げられる。塩基としては例えば炭酸カリウム、炭酸セシウムなどが挙げられる。また、水酸基をアゾカルボン酸エステルとトリフェニルホスフィンで活性化し、アルコールと反応させる光延反応が挙げられる。アゾカルボン酸エステルとしては例えばアゾジカルボン酸ジエチル、アゾジカルボン酸ジイソプロピルなどが挙げられる。
(化合物の製造方法-3)
Figure 0007363414000019
(式中、Ri1、Rk1、Rk2及びdは前記一般式(I)と同じ意味を表し、Mは前記一般式(I-M)と同じ意味を表し、一般式(I)-4の化合物は式中に1つ以上のPmを有する。)一般式(S-1)で表される化合物を一般式(S-11)で表される化合物と反応させることにより一般式(S-12)で表される化合物を得ることができる。反応例として例えば、製法1と同様にして、酸触媒の存在下加熱し脱水反応させる方法が挙げられる。更に一般式(S-12)で表される化合物を一般式(S-10)で表される化合物と反応させる。反応例として例えば、一般式(S-12)のカルボキシル基に対してハロゲン化剤を作用させて酸ハロゲン化物とした後、一般式(S-10)で表される化合物と反応させ、重合性基を有する目的物の一般式(I)-4の化合物を得ることができる方法が挙げられる。ハロゲン化剤としては例えば、塩化チオニル、塩化オキサリル、塩化ホスホリル、塩化スルフリル、三塩化リン、五塩化リン、三臭化リンなどが挙げられる。また、ジシクロヘキシルカルボジイミド等の脱水縮合剤を用いたとのエステル化反応が挙げられる。
(化合物の製造方法-4)
Figure 0007363414000020
又は
Figure 0007363414000021
(式中、Ri1、Rk1、Rk2、Sp及びdは前記一般式(I)と同じ意味を表し、Rs7は炭素数1~6のアルキル基を表し、-OPgは保護基Pgによって保護された水酸基を表し、 Mは前記一般式(I-M)と同じ意味を表す。)一般式(S-1)で表される化合物を一般式(S-13)で表される化合物と反応させることにより一般式(S-14)で表される化合物を得ることができる。反応例として例えば、製法1と同様にして、酸触媒の存在下加熱し脱水反応させる方法が挙げられる。一般式(S-15)で表される化合物は、一般式(S-14)を還元することにより得ることができる。還元剤としては、例えば水素化ジイソブチルアルミニウムなどが挙げられる。あるいは、一般式(S-14)で表される化合物を還元してアルコールとし、続いて酸化してアルデヒドとすることにより、一般式(S-15)で表される化合物を得ることも出来る。この場合、還元剤としては、例えば水素化リチウムアルミニウム、水素化ジイソブチルアルミニウム、水素化ビス(2-メトキシエトキシ)アルミニウムナトリウムなどが挙げられる。また、酸化剤としてはクロロクロム酸ピリジニウム、塩化オキサリルなどが挙げられる。一般式(S-15)で表される化合物を一般式(S-16)で表される化合物と反応させることにより得ることができる(式中、Xは塩素、臭素又はヨウ素を表す。)。反応例として例えば、一般式(S-16)で表される化合物に対して塩基を反応させてリンイリドとした後、一般式(S-15)で表される化合物と反応させるヴィティヒ反応が挙げられる。この際、塩基としては、例えばt-ブトキシカリウムなどが挙げられる。更にPgがベンジル基の場合は、5%パラジウムカーボン存在下で接触水素還元により、一般式(I-18)で表される水酸基含有化合物を得ることができる。次いで生成した水酸基とメタクリル酸エチルとの錫触媒を用いたエステル交換反応により重合性基としてメタクリロイル基を有する目的物の一般式(I)-5を得ることができる。
前記各工程において記載した以外の反応条件として、例えば実験化学講座(日本化学会編、丸善株式会社発行)、Organic Syntheses(A John Wiley & Sons,Inc.,Publication)、Beilstein Handbook of Organic Chemistry(Beilstein-Institut fuer Literatur der Organischen Chemie、Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co.K)、Fiesers’ Reagents for Organic Synthesis(John Wiley & Sons,Inc.)等の文献に記載のもの又はSciFinder(Chemical Abstracts Service,American Chemical Society)、Reaxys(Elsevier Ltd.)等のデータベースに収載のものが挙げられる。
また、各工程において適宜反応溶媒を用いることができる。溶媒の具体例としてはエタノール、テトラヒドロフラン、トルエン、ジクロロメタン、水等が挙げられる。有機溶媒及び水の二相系で反応を行う場合、相間移動触媒を添加することも可能である。相間移動触媒の具体例としてはベンジルトリメチルアンモニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムブロミド等が挙げられる。
また、各工程において必要に応じて精製を行うことができる。精製方法としてはクロマトグラフィー、再結晶、蒸留、昇華、再沈殿、吸着、分液処理等が挙げられる。精製剤の具体例としてはシリカゲル、NHシリカゲル、アルミナ、活性炭等が挙げられる。
(液晶組成物)
一般式(I)で表される化合物は液晶組成物に添加することができる。液晶組成物に対し本発明の一般式(I)で表される化合物を1種又は2種以上添加してもよく、一般式(I)で表される化合物に加えて、液晶組成物に用いられる公知の重合性化合物、酸化防止剤等を更に含有していてもよい。
2種以上の液晶分子を混合して使用する場合には、種々の組み合わせが可能であるが、少なくとも1種類は以下の一般式(II)を含み、液晶組成物の誘電率異方性が正の場合は、更に以下の一般式(IIIa)、(IIIb)又は(IIIc)を含み、液晶組成物の誘電率異方性が負の場合は、以下の一般式(IVa)、(IVb)又は(IVc)で表される化合物を含有しても良い。
一般式(II)で表される化合物を以下に示す。
Figure 0007363414000022
(式中、R21及びR22はお互い独立して炭素原子数1から10のアルキル基又は炭素原子数2から10のアルケニル基を表し、これらの基中に存在する1個のメチレン基又は隣接していない2個以上のメチレン基は-O-又は-S-に置換されても良く、またこれらの基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されても良く、
21、M22及びM23はお互い独立して
(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個のメチレン基又は隣接していない2個以上のメチレン基は-O-又は-S-に置き換えられてもよい)、
(b) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は窒素原子に置き換えられてもよい)、2-フルオロ-1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基及び
(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-2,5-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-ジイル基及び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、
oは0、1又は2を表し、
21及びL22はお互い独立して単結合、-CHCH-、-(CH-、-OCH-、-CHO-、-OCF-、-CFO-、-CH=CH-、-CH=N-N=CH-又は-C≡C-を表し、L22が複数存在する場合は、それらは同一でも良く異なっていても良く、M23が複数存在する場合は、それらは同一でも良く異なっていても良い。)
一般式(II)で表される化合物において、R21及びR22はお互い独立して炭素原子数1から10のアルキル基又は炭素原子数2から10のアルケニル基(これらの基中に存在する1個のメチレン基又は隣接していない2個以上のメチレン基は-O-又は-S-に置換されたもの、またこれらの基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されたものも含む。)が好ましく、炭素原子数1から5のアルキル基、炭素原子数1から5のアルコキシ基、炭素原子数2から5のアルケニル基又は炭素原子数3から6のアルケニルオキシ基がより好ましく、炭素原子数1から5のアルキル基又は炭素原子数1から5のアルコキシ基が特に好ましい。
21、M22及びM23はお互い独立してトランス-1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個のCH基又は隣接していない2個のCH基が酸素原子に置換されているものを含む)、1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個又は2個以上のCH基は窒素原子に置換されているものを含む)、3-フルオロ-1,4-フェニレン基、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基、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-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基が好ましく、トランス-1,4-シクロヘキシレン基、1,4-フェニレン基又は1,4-ビシクロ[2.2.2]オクチレン基がより好ましく、トランス-1,4-シクロヘキシレン基又は1,4-フェニレン基が特に好ましい。oは0、1又は2が好ましく、0又は1がより好ましい。L21及びL22はお互い独立して単結合、-CHCH-、-(CH-、-OCH-、-CHO-、-OCF-、-CFO-、-CH=CH-、-CH=N-N=CH-又は-C≡C-が好ましく、単結合、-CHCH-、-(CH-、-OCH-又は-CHO-がより好ましく、単結合又は-CHCH-が更に好ましい。
上記の選択肢の組み合わせにより形成される構造のうち、-CH=CH-CH=CH-、-C≡C-C≡C-及び-CH=CH-C≡C-は化学的な安定性から好ましくない。またこれら構造中の水素原子がフッ素原子に置き換わったものも同様に好ましくない。また酸素同士が結合する構造、硫黄原子同士が結合する構造及び硫黄原子と酸素原子が結合する構造となることも同様に好ましくない。また窒素原子同士が結合する構造、窒素原子と酸素原子が結合する構造及び窒素原子と硫黄原子が結合する構造も同様に好ましくない。
更に詳述すると、一般式(II)は具体的な構造として以下の一般式(II-A)から一般式(II-P)からなる群で表される化合物が好ましい。
Figure 0007363414000023
(式中、R23及びR24はそれぞれ独立的に炭素数1から10のアルキル基、炭素数1から10のアルコキシ基、炭素数2から10のアルケニル基又は炭素数3から10のアルケニルオキシ基を表す。)
23及びR24はそれぞれ独立的に炭素数1から10のアルキル基、炭素数1から10のアルコキシ基又は炭素数2から10のアルケニル基がより好ましく、炭素数1から5のアルキル基又は炭素数1から10のアルコキシ基が更に好ましい。
一般式(II-A)から一般式(II-P)で表される化合物中、一般式(II-A)、一般式(II-B)、一般式(II-C)、一般式(II-E)、一般式(II-H)、 一般式(II-I)、一般式(II-I)又は一般式(II-K)で表される化合物が好ましく、一般式(II-A)、一般式(II-C)、一般式(II-E)、一般式(II-H)又は一般式(II-I)で表される化合物が更に好ましい。
本願発明では一般式(II)で表される化合物を少なくとも1種を含有するが、1種~10種含有することが好ましく、2種~8種含有することが特に好ましく、一般式(II)で表される化合物の含有率の下限値は5質量%であることが好ましく、10質量%であることがより好ましく、20質量%であることが更に好ましく、30質量%であることが特に好ましく、上限値としては80質量%が好ましく、70質量%が更に好ましく、60質量%が更に好ましい。
液晶組成物の誘電率異方性が正の場合は、更に一般式(IIIa)、一般式(IIIb)及び一般式(IIIc)
Figure 0007363414000024
(式中R31、R32及びR33はお互い独立して炭素原子数1から10のアルキル基又は炭素原子数2から10のアルケニル基を表し、これらの基中に存在する1個のメチレン基又は隣接していない2個以上のメチレン基は-O-又は-S-に置換されても良く、またこれらの基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されても良く、
31、M32、M33、M34、M35、M36、M37及びM38はお互い独立して、
(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個のメチレン基又は隣接していない2個以上のメチレン基は-O-又は-S-に置き換えられてもよい)、
(e) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい)、3-フルオロ-1,4-フェニレン基、3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基及び、
(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-2,5-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-ジイル基及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を表し、上記の基(d)、基(e)又は基(f)に含まれる水素原子はそれぞれシアノ基、フッ素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又は塩素原子で置換されていても良く、
31、L32、L33、L34、L35、L36、L37及びL38はお互い独立して単結合、-COO-、-OCO-、-CHCH-、-(CH-、-OCH-、-CHO-、-OCF-、-CFO-又は-C≡C-を表し、M32、M34、M35、M37、M38、L31、L33、L35、L36及び/又はL38が複数存在する場合は、それらは同一でも良く異なっていても良く、
31、X32、X33、X34、X35、X36及びX37はお互い独立して水素原子又はフッ素原子を表し、
31、Y32及びY33はお互い独立してフッ素原子、塩素原子、シアノ基、チオシアナト基、トリフルオロメトキシ基、トリフルオロメチル基、2,2,2-トリフルオロエチル基又はジフルオロメトキシ基を表し、
p、q、r、s及びtはお互い独立して、0、1又は2を表すが、q+r及びs+tは2以下である。)で表される化合物からなる群から選ばれる化合物を含有することが好ましい。
一般式(IIIa)、一般式(IIIb)及び一般式(IIIc)で表される化合物において、R31、R32及びR33はお互い独立して炭素原子数1から10のアルキル基又は炭素原子数2から10のアルケニル基、炭素数1~15の直鎖状アルキル基又は炭素数2~15のアルケニル基(これらの基中に存在する1個のメチレン基又は隣接していない2個以上のメチレン基は-O-又は-S-に置換されているもの、またこれらの基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されているものも含む。)が好ましく、炭素数1~10の直鎖状アルキル基、炭素数1~10の直鎖状アルコキシ基又は炭素数2~10アルケニル基がより好ましく、炭素数1~8の直鎖状アルキル基又は炭素数1~8のアルコキシ基が特に好ましい。
31、M32、M33、M34、M35、M36、M37及びM38はお互い独立して、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個のメチレン基又は隣接していない2個以上のメチレン基は-O-又は-S-に置き換えられているものも含む。)、1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は窒素原子に置き換えられているものも含む)、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-ジイル基及びデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基で表す基(各々の基はそれぞれ水素原子がシアノ基、フッ素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又は塩素原子で置換されているものも含む。)が好ましく、トランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基又は3,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン基がより好ましく、トランス-1,4-シクロへキシレン基又は1,4-フェニレン基が更に好ましく、トランス-1,4-シクロへキシレン基が特に好ましい。
31、L32、L33、L34、L35、L36、L37及びL38はお互い独立して単結合、-OCO-、-COO-、-CHCH-、-(CH-、-OCH-、-CHO-、-OCF-、-CFO-又は-C≡C-が好ましく、単結合、-CHCH-、-(CH-又は-C≡C-がより好ましく、単結合又は-CHCH-が特に好ましい。X31、X32、X33、X34、X35、X36及びX37はお互い独立して水素原子又はフッ素原子をし、Y31、Y32及びY33はお互い独立して水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、チオシアナト基、トリフルオロメトキシ基、トリフルオロメチル基、2,2,2-トリフルオロエチル基、ジフルオロメトキシ基又は炭素原子数1~12のアルキル基を表すことが好ましく、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメトキシ基、トリフルオロメチル基、2,2,2-トリフルオロエチル基又は炭素原子数1~12のアルキル基を表すことが好ましく、フッ素原子を表すことが特に好ましい。p、q、r、s及びtはお互い独立して、0、1又は2を表すが、q+r及びs+tは2以下を表す。
上記の選択肢の組み合わせにより形成される構造のうち、-CH=CH-CH=CH-、-C≡C-C≡C-及び-CH=CH-C≡C-は化学的な安定性から好ましくない。またこれら構造中の水素原子がフッ素原子に置き換わったものも同様に好ましくない。また酸素同士が結合する構造、硫黄原子同士が結合する構造及び硫黄原子と酸素原子が結合する構造となることも同様に好ましくない。また窒素原子同士が結合する構造、窒素原子と酸素原子が結合する構造及び窒素原子と硫黄原子が結合する構造も同様に好ましくない。
具体的には以下の一般式(IIIa-1)で示される構造を表すことが好ましい。
Figure 0007363414000025
(式中、R34は炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数1~8のアルコキシル基又は炭素原子数2~8のアルケニル基を表し、L39及びL40はそれぞれ独立して単結合、-CHCH-、-(CH-、-OCH-、-CHO-、-OCF-、-CFO-又は-C≡C-を表し、M38は1,4-フェニレン基又はトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表し、X32は水素原子又はフッ素原子を表し、pは0又は1を表し、Y34はシアノ基、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基又はトリフルオロメトキシ基を表す。)
更に具体的には以下の一般式(IIIa-2a)~一般式(IIIa-4d)
Figure 0007363414000026
Figure 0007363414000027
Figure 0007363414000028
(式中、R34は炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数1~8のアルコキシル基又は炭素原子数2~8のアルケニル基を表し、X31及びX32はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子を表し、Y31はシアノ基、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基又はトリフルオロメトキシ基を表す。)で表される構造が好ましく、
Figure 0007363414000029
(式中、R34は炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数1~8のアルコキシル基又は炭素原子数2~8のアルケニル基を表し、Y31はシアノ基、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基又はトリフルオロメトキシ基を表す。)で表される構造も好ましい。
一般式(IIIb)は具体的な構造として以下の一般式
Figure 0007363414000030
Figure 0007363414000031
Figure 0007363414000032
(式中、R35は炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数1~8のアルコキシル基又は炭素原子数2~8のアルケニル基を表し、Y35はシアノ基、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基又はトリフルオロメトキシ基を表す。)で表される構造が好ましく、
一般式(IIIc)は具体的な構造として以下の一般式
Figure 0007363414000033
Figure 0007363414000034
Figure 0007363414000035
(式中、R36は炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数1~8のアルコキシル基又は炭素原子数2~8のアルケニル基を表し、Y36はシアノ基、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、フルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基又はトリフルオロメトキシ基を表す。)で表される構造が好ましい。
一般式(IIIa)、一般式(IIIb)及び一般式(IIIc)で表される化合物からなる群から選ばれる化合物を少なくとも1種を含有するが、1種~10種含有することが好ましく、2種~8種含有することが特に好ましく、一般式(IIIa)、一般式(IIIb)及び一般式(IIIc)で表される化合物からなる群の含有率の下限値は5質量%であることが好ましく、10質量%であることがより好ましく、20質量%であることが好ましく、上限値は80質量%が好ましく、70質量%が好ましく、60質量%が好ましく、50質量%が更に好ましい。
液晶組成物の誘電率異方性が負の場合は、更に一般式(IVa)、一般式(IVb)及び一般式(IVc)
Figure 0007363414000036
(式中R41、R42、R43、R44、R45及び、R46はお互い独立して炭素原子数1から10のアルキル基又は炭素原子数2から10のアルケニル基を表し、これらの基中に存在する1個のメチレン基又は隣接していない2個以上のメチレン基は-O-又は-S-に置換されていても良く、またこれらの基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されても良く、
41、M42、M43、M44、M45、M46、M47、M48及びM49はお互い独立して、
(g) 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個のメチレン基又は隣接していない2個以上のメチレン基は-O-又は-S-に置き換えられてもよい)、
(h) 1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は窒素原子に置き換えられてもよい)及び、
(i) 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-2,5-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-ジイル基及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を表し、上記の基(g)、基(h)又は基(i)に含まれる水素原子はそれぞれシアノ基、フッ素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又は塩素原子で置換されていても良く、
41、L42、L43、L44、L45、L46、L47、L48及びL49はお互い独立して単結合、-COO-、-OCO-、-CHCH-、-(CH-、-OCH-、-CHO-、-OCF-、-CFO-又は-C≡C-を表し、M42、M43、M45、M46、M48、M49、L41、L43、L44、L46、L47及び/又はL49が複数存在する場合は、それらは同一でも良く異なっていても良く、
41、X42、X43、X44、X45、X46、X47及びX48はお互い独立して水素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又はフッ素原子を表すが、X41及びX42の何れか一つはフッ素原子を表し、X43、X44及びX45の何れか一つはフッ素原子を表し、X46、X47及びX48の何れか一つはフッ素原子を表すが、X46及びX47は同時にフッ素原子を表すことはなく、X46及びX48は同時にフッ素原子を表すことはなく、Gはメチレン基又は-O-を表し、
u、v、w、x、y及びzはお互い独立して、0、1又は2を表すが、u+v、w+x及びy+zは2以下である。)で表される化合物からなる群から選ばれる化合物を含有することが好ましい。
また、一般式(IVa)、一般式(IVb)及び一般式(IVc)で表される化合物において、R41、R42、R43、R44、R45及びR46はお互い独立して炭素原子数1から10のアルキル基又は炭素原子数2から10のアルケニル基、炭素数1~15の直鎖状アルキル基又は炭素数2~15のアルケニル基(これらの基中に存在する1個のメチレン基又は隣接していない2個以上のメチレン基は-O-又は-S-に置換されているもの、またこれらの基中に存在する1個又は2個以上の水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されているものも含む。)が好ましく、炭素数1~10の直鎖状アルキル基、炭素数1~10の直鎖状アルコキシ基又は炭素数2~10アルケニル基がより好ましく、炭素数1~8の直鎖状アルキル基又は炭素数1~8のアルコキシ基が特に好ましい。M41、M42、M43、M44、M45、M46、M47、M48及びM49はお互い独立して、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個のメチレン基又は隣接していない2個以上のメチレン基は-O-又は-S-に置き換えられているものも含む。)、1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられているものも含む)、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-2,5-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-ジイル基及びデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基で表す基(各々の基に含まれる水素原子がそれぞれシアノ基、フッ素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基又は塩素原子で置換されているものも含む。)が好ましく、トランス-1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、3-フルオロ-1,4-フェニレン基又は2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン基がより好ましく、トランス-1,4-シクロへキシレン基又は1,4-フェニレン基が更に好ましく、トランス-1,4-シクロへキシレン基が特に好ましい。L41、L42、L43、L44、L45、L46、L47、L48及びL49はお互い独立して単結合、-CHCH-、-(CH-、-OCO-、-COO-、-OCH-、-CHO-、-OCF-、-CFO-又は-C≡C-が好ましく、単結合、-CHCH-、-OCH-又は-CHO-がより好ましい。X41、X42、X43、X44、X45、X46及びX47はお互い独立して水素原子又はフッ素原子を表し、Gはメチレン基又は-O-を表し、u、v、w、x、y及びzはお互い独立して、0、1又は2を表すが、u+v、w+x及びy+zは2以下で表す。
上記の選択肢の組み合わせにより形成される構造のうち、-CH=CH-CH=CH-、-C≡C-C≡C-及び-CH=CH-C≡C-は化学的な安定性から好ましくない。またこれら構造中の水素原子がフッ素原子に置き換わったものも同様に好ましくない。また酸素同士が結合する構造、硫黄原子同士が結合する構造及び硫黄原子と酸素原子が結合する構造となることも同様に好ましくない。また窒素原子同士が結合する構造、窒素原子と酸素原子が結合する構造及び窒素原子と硫黄原子が結合する構造も同様に好ましくない。
一般式(IVa)で表される化合物において、具体的には以下の一般式(IVa-1)で示される構造を表すことが好ましい。
Figure 0007363414000037
(式中、R47及びR48はお互い独立して炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数1~8のアルコキシル基又は炭素原子数2~8のアルケニル基を表し、L50、L51及びL52はそれぞれ独立して単結合、-CHCH-、-(CH-、-OCH-、-CHO-、-OCF-、-CFO-又は-C≡C-を表し、M50は1,4-フェニレン基又はトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表し、u及びvはそれぞれ独立して0又は1を表す。)
更に具体的には以下の一般式(IVa-2a)~一般式(IVa-3i)
Figure 0007363414000038
Figure 0007363414000039
(式中、R47及びR48はそれぞれ独立して炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数1~8のアルコキシル基又は炭素原子数2~8のアルケニル基を表す。)で表される構造が好ましく、R47及びR48がそれぞれ独立して炭素原子数1~8のアルキル基又は炭素原子数1~8のアルコキシル基が更に好ましい。
一般式(IVb)で表される化合物において、具体的には以下の一般式(IVb-1)で示される構造を表すことが好ましい。
Figure 0007363414000040
(式中、R49及びR50はお互い独立して炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数1~8のアルコキシル基又は炭素原子数2~8のアルケニル基を表し、L52、L53及びL54はそれぞれ独立して単結合、-CHCH-、-(CH-、-OCH-、-CHO-、-OCF-、-CFO-又は-C≡C-を表し、M51、M52及びM53は1,4-フェニレン基又はトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表し、w1及びx1は独立して0、1又は2を表すが、w1+x1は2以下を表す。)
更に具体的には以下の一般式(IVb-2a)~(IVb-3l)
Figure 0007363414000041
Figure 0007363414000042
(式中、R49及びR50はそれぞれ独立して炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数1~8のアルコキシル基又は炭素原子数2~8のアルケニル基を表す。)で表される構造が好ましい。
一般式(IVc)で表される化合物において、具体的には以下の一般式(IVc-1a)及び一般式(IVc-1b)で示される構造を表すことが好ましい。
Figure 0007363414000043
(式中、R51及びR52はお互い独立して炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数1~8のアルコキシル基又は炭素原子数2~8のアルケニル基を表し、L56、L57及びL58はそれぞれ独立して単結合、-CHCH-、-(CH-、-OCH-、-CHO-、-OCF-、-CFO-又は-C≡C-を表し、M54、M55及びM56は1,4-フェニレン基又はトランス-1,4-シクロヘキシレン基を表し、y1及びz1は独立して0、1又は2を表すが、y1+z1は2以下を表す。)
更に具体的には以下の一般式(IVc-2a)~(IVc-2g)
Figure 0007363414000044
(式中、R51及びR52はお互い独立して炭素原子数1~8のアルキル基、炭素原子数1~8のアルコキシル基又は炭素原子数2~8のアルケニル基を表す。)
第三成分として使用する一般式(IIIa)、一般式(IIIb)及び一般式(IIIc)で表される化合物からなる群から選ばれる化合物又は一般式(IVa)、一般式(IVb)及び一般式(IVc)で表される化合物からなる群から選ばれる化合物を少なくとも1種を含有するが、2種~10種含有することが好ましく、2種~8種含有することが特に好ましく、含有率の下限値が5質量%であることが好ましく、10質量%であることがより好ましく、20質量%であることがより好ましく、上限値が80質量%であることが好ましく、70質量%であることが好ましく、60質量%であることが好ましく、50質量%であることが好ましい。
本願発明の安定剤化合物を含む液晶組成物において、Δnは0.08~0.25の範囲であることが好ましい。
本願発明の安定剤化合物を含む液晶組成物において、Δεは液晶表示素子の表示モードによって、正又は負のΔεを有するものを用いることができる。VAモードの液晶表示素子においては、負のΔεを有する液晶組成物を使用する。その場合のΔεは、-1以下が好ましく、-2以下がより好ましい。
本願発明の安定剤化合物を含む液晶組成物は、広い液晶相温度範囲(液晶相下限温度と液晶相上限温度の差の絶対値)を有するが、液晶相温度範囲が100℃以上であることが好ましく、120℃以上がより好ましい。また、液晶相上限温度は70℃以上であることが好ましく、80℃以上がより好ましい。更に、液晶相下限温度は-20℃以下であることが好ましく、-30℃以下がより好ましい。本願発明の液晶組成物は、上記の化合物以外に、STN液晶用のネマチック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶などを含有していてもよい。
本発明では、本発明の安定剤化合物のみでも良いが液晶の配向安定性を向上させるにはメソゲン構造を有する重合性化合物を併用することが好ましい。重合性化合物は、液晶組成物に用いられる公知の重合性化合物であってよい。重合性化合物の例としては、一般式(P)で表される化合物を1種又は2種以上含有することが好ましい。
Figure 0007363414000045
(式中、
p1は、フッ素原子、シアノ基、水素原子、水素原子がハロゲン原子に置換されていてもよい炭素原子数1~15のアルキル基、水素原子がハロゲン原子に置換されていてもよい炭素原子数1~15のアルコキシ基、水素原子がハロゲン原子に置換されていてもよい炭素原子数1~15のアルケニル基、水素原子がハロゲン原子に置換されていてもよい炭素原子数1~ 15のアルケニルオキシ基又は-Spp2-Rp2を表し、
p1及びRp2は、以下の式(R-I)~式(R-VIII):
Figure 0007363414000046
(式中、
*でSpp1と結合し、
~Rは、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1~5個のアルキル基又は炭素原子数1~5個のハロゲン化アルキル基を表し、
Wは、単結合、-O-又はメチレン基を表し、
Tは、単結合又は-COO-を表し、
、t及びqは、それぞれ独立して、0、1又は2を表す。)
のいずれかを表し、
Spp1及びSpp2はスペーサー基を表し、
p1及びLp2は、それぞれ独立して、単結合、-O-、-S-、-CH-、-OCH-、-CHO-、-CO-、-C-、-COO-、-OCO-、-OCOOCH-、-CHOCOO-、-OCHCHO-、-CO-NR-、-NR-CO-、-SCH-、-CHS-、-CH=CR-COO-、-CH=CR-OCO-、-COO-CR=CH-、-OCO-CR=CH-、-COO-CR=CH-COO-、-COO-CR=CH-OCO-、-OCO-CR=CH-COO-、-OCO-CR=CH-OCO-、-(CH-C(=O)-O-、-(CH-O-(C=O)-、-O-(C=O)-(CH-、-(C=O)-O-(CH-、-CH(CH3)C-C(=O)-O-、-CH(CH3)C-O-(C=O)-、-O-(C=O)-C(CH3)CH、-(C=O)-O-C(CH3)-CH、-CH=CH-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF-、-CFO-、-OCF-、-CFCH-、-CHCF-、-CFCF-又は-C≡C-(式中、Rはそれぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1~4のアルキル基を表し、zは1~4の整数を表す。)を表し
p2は、1,4-フェニレン基、1,4-シクロヘキシレン基、アントラセン-2,6-ジイル基、フェナントレン-2,7-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、ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、インダン-2,5-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、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル基又は単結合を表すが、Mp2は無置換であるか又は炭素原子数1~12のアルキル基、炭素原子数1~12のハロゲン化アルキル基、炭素原子数1~12のアルコキシ基、炭素原子数1~12のハロゲン化アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基若しくは-Rp1で置換されていてもよく、
p1は、以下の式(i-11)~(ix-11):
Figure 0007363414000047
(式中、*でSpp1と結合し、**でLp1、Lp2又はZp1と結合する。)
のいずれかを表し、Mp1上の任意の水素原子は、炭素原子数1~12のアルキル基、炭素原子数1~12のハロゲン化アルキル基、炭素原子数1~12のアルコキシ基、炭素原子数1~12のハロゲン化アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基又は-Rp1で置換されていてもよく、
p3は、以下の式(i-13)~(ix-13):
Figure 0007363414000048
(式中、*でZp1と結合し、**でLp2と結合する。)
のいずれかを表し、Mp3上の任意の水素原子は、炭素原子数1~12のアルキル基、炭素原子数1~12のハロゲン化アルキル基、炭素原子数1~12のアルコキシ基、炭素原子数1~12のハロゲン化アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基又は-Rp1で置換されていてもよく、
p2~mp4は、それぞれ独立して0、1、2又は3を表し、
p1及びmp5は、それぞれ独立して1、2又は3を表し、
p1が複数存在する場合にはそれらは互いに同一であっても異なっていてもよく、Rp1が複数存在する場合にはそれらは互いに同一であっても異なっていてもよく、Rp2が複数存在する場合にはそれらは互いに同一であっても異なっていてもよく、Spp1が複数存在する場合にはそれらは互いに同一であっても異なっていてもよく、Spp2が複数存在する場合にはそれらは互いに同一であっても異なっていてもよく、Lp1が複数存在する場合にはそれらは互いに同一であっても異なっていてもよく、Mp2が複数存在する場合にはそれらは互いに同一であっても異なっていてもよい。)
一般式(P)で表される重合性液晶化合物の具体的な例として(P-2-1)~(P-2-25)に表す。ここでa、bは、2~10の整数を表す。
Figure 0007363414000049
Figure 0007363414000050
Figure 0007363414000051
また本願発明の安定剤化合物を含有する液晶組成物は、光重合開始剤が存在しない場合でも重合は進行するが、重合を促進するために光重合開始剤を含有しても良い。光重合開始剤としては、ベンゾインエーテル類、ベンゾフェノン類、アセトフェノン類、ベンジルケタール類、アシルフォスフィンオキサイド類等が挙げられる。特にアセトフェノン類、ベンジルケタール類が好ましく、例えば1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン「オムニラッド184」、1-(4-イソプロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン「オムニラッド1173」、2-メチル-1-[(メチルチオ)フェニル]-2-モリホリノプロパン-1「オムニラッド907」、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタノン「オムニラッド369」)、2-ジメチルアミノ-2-(4-メチルベンジル)-1-(4-モルフォリノ-フェニル)ブタン-1-オン「オムニラッド379」、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-ジフェニルフォスフィンオキサイド「オムニラッドTPO」、2,4,6-トリメチルベンゾイル-フェニル-フォスフィンオキサイド「オムニラッド819」(IGM Resins株式会社製)、1,2-オクタンジオン,1-[4-(フェニルチオ)-,2-(O-ベンゾイルオキシム)],2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン「イルガキュア651」、エタノン「イルガキュアOXE01」)、1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-,1-(O-アセチルオキシム)「イルガキュアOXE02」、「イルガキュアOXE04」(BASF株式会社製)、「アデカアークルズNCI-831」、「アデカアークルズNCI-930」、「アデカアークルズN-1919」(ADEKA社製)、2,4-ジエチルチオキサントン(日本化薬社製「カヤキュアDETX」)とp-ジメチルアミノ安息香酸エチル(日本化薬社製「カヤキュアEPA」)との混合物、イソプロピルチオキサントン(ワ-ドプレキンソップ社製「カンタキュア-ITX」)とp-ジメチルアミノ安息香酸エチルとの混合物、「エサキュア ONE」、「エサキュアKIP150」、「エサキュアKIP160」、「エサキュア1001M」、「エサキュアA198」、「エサキュアKIP IT」、「エサキュアKTO46」、「エサキュアTZT」(lamberti株式会社製)、「スピードキュアBMS」、「スピードキュアPBZ」、「ベンゾフェノン」(LAMBSON社製)等が挙げられる。さらに、光カチオン開始剤としては、光酸発生剤を用いることができる。光酸発生剤としてはジアゾジスルホン系化合物、トリフェニルスルホニウム系化合物、フェニルスルホン系化合物、スルフォニルピリジン系化合物、トリアジン系化合物及びジフェニルヨードニウム化合物などが挙げられる。
本願発明の安定剤化合物を含む液晶組成物には、その保存安定性を向上させるために、さらに他の安定剤を添加することもできる。使用できる安定剤としては、例えば、ヒドロキノン類、ヒドロキノンモノアルキルエーテル類、第三ブチルカテコール類、ピロガロール類、チオフェノール類、ニトロ化合物類、β-ナフチルアミン類、β-ナフトール類、ニトロソ化合物等や下記(AD-1)~(AD-11)等のヒンダードフェノール類、本発明以外のヒンダードアミン類が挙げられる。安定剤を使用する場合の添加量は、液晶組成物に対して0.005~1質量%の範囲が好ましく、0.02~0.5質量%が更に好ましく、0.03~0.1質量%が特に好ましい。安定剤の具体的構造を下記の(AD-1)~(AD-11)に示す。
Figure 0007363414000052
Figure 0007363414000053
(液晶表示素子)
本実施形態の液晶組成物は、液晶表示素子に適用される。液晶表示素子は、アクティブマトリックス駆動用液晶表示素子であってよい。液晶表示素子は、PSA型、PSVA型、VA型、IPS型、FFS型又はECB型の液晶表示素子であってよく、好ましくはPSA型、PSVA型の液晶表示素子である。
以下、実施例を挙げて本発明を更に記述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。以下の実施例及び比較例の組成物における「%」は『質量%』を意味する。化合物の純度はGC又はUPLCによって分析した。化合物および反応溶媒の略称は以下の通りである:テトラヒドロフラン(THF)、2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリドン(TMP)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)
(実施例1)化合物(1-P-40)の製造
撹拌装置、冷却器、及び温度計を備えた反応容器に化合物(1)10g、炭酸カリウム5g、(2,2‘-ジメチル-1,3-ジオキサン-5-イル)メチルメタンスルホン酸 7g、DMF 100mlを加え、90℃で6時間反応させた。反応終了後、冷却し、酢酸エチル300mlを加え有機層を水、飽和食塩水で洗浄し溶媒を留去した。その後、トルエンによる分散洗浄、アルミナカラムによる精製を行い、溶媒を留去した後、テトラヒドロフラン100mlに溶解させ、室温で2Nの塩酸20mlを加え6時間攪拌した。反応終了後、酢酸エチル200ml加え、水、飽和食塩水で洗浄し、溶媒を留去した。濃縮物をジクロロメタン/酢酸エチルを用いたシリカゲルカラムで精製を行い化合物(2) 8gを得た。
Figure 0007363414000054
窒素雰囲気下、撹拌装置、温度計、冷却管、ディーンスターク管を備えた反応容器に、p-トルエンスルホン酸一水和物 3.6g及びトルエン100mlを加え、30分間加熱還流し、生じた水を除去した。この混合物を室温まで冷却した後、TMP 2.8g、DMF10ml及び上記化合物(2)8gを加え、4時間加熱還流し、生じた水を除去した。この反応混合物を室温まで冷却した後、1.0M水酸化ナトリウム水溶液150mlを加えて攪拌し、有機層を分けとり、水100ml、飽和食塩水100mlで洗浄した。得られた有機層を濃縮し、アルミナカラムによる精製を行い式(3)で表される化合物 9.5gを得た。
Figure 0007363414000055
次いで、上記化合物(3)9.5g、THF100ml、エタノール20mlを加えオートクレーブに入れた。更に5%パラジウムカーボン(含水品)400mgを加え、0.5kPaの水素圧で接触水素還元を行った。反応終了後、パラジウムカーボンをろ過した後、トルエンによる分散洗浄、アルミナカラムによる精製を行い式(4)で表される化合物 8gを得た。
Figure 0007363414000056
窒素雰囲気下、撹拌装置、温度計、冷却管、ディーンスターク管を備えた反応容器に、上記化合物(4) 8g、メタクリル酸エチル 15g、酸化ジブチル錫 200mg、トルエン 150mlを加えて4時間加熱還流を行いエステル交換反応させた。反応終了後、水、飽和食塩水で有機層を洗浄し、溶媒を留去する。トルエンによる分散洗浄、アミノシリカゲルカラムによる精製を行い、目的化合物(1-P-40) 6.5gを得た。
Figure 0007363414000057
GC-MS:m/z 541
融点:82℃
H-NMR(溶媒:重クロロホルム):δ: 1.19(s,12H),1.66(s,2H),1.76(s,2H),1.94(s,3H),1.96-2.05(s,1H),2.16-2.20(m,1H),3.85-3.95(dd,2H),4.05-4.15(dd,2H),4.05-4.15(dd,2H),4.24(d,2H),4.24-4.25(m,2H),4.49-4.51(m,2H),5.57(s,1H),6.13(s,1H),6.94-6.97(m,2H),7.02(m,1H),7.23-7.27(m,2H),7.42-7.47(m,2H)
13C-NMR(溶媒:重クロロホルム):δ:18.3,32.0,32.3,34.5,42.0,44.5,50.9,51.0,60.3,63.1,66.2,68.7,99.2,114.5,115.1,115.5,122.2,126.5,127.8,132.8,134.5,136.0,145.9,146.0,151.7,154.1,158.1,167.3
(実施例2)化合物(1-P-41)の製造
撹拌装置、冷却器、及び温度計を備えた反応容器に下記の化合物(5)15g、ヨウ化銅340mg、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム 1.2g、THF100ml、水20mlを加えて室温で攪拌した。次いで、エタノールアミン30mlを加えた後、65℃に反応器を加熱した。更にプロパルギルアルコール2.0gをゆっくり滴下し、滴下終了後1時間反応させた。反応終了後、冷却し、トルエン100mlを加え、飽和塩化アンモニウム溶液、水、飽和食塩水で有機層を洗浄し溶媒を留去し、濃縮物をアルミナカラムにより精製し化合物(6) 7gを得た。
Figure 0007363414000058
撹拌装置、滴下ロートを備えた反応容器に上記化合物(6)7g、テトラヒドロフラン100mlを加え攪拌した。次いで室温で2Nの塩酸20mlを加え6時間攪拌した。反応終了後、酢酸エチル200ml加え、水、飽和食塩水で洗浄し、溶媒を留去した。濃縮物をジクロロメタン/酢酸エチルを用いたシリカゲルカラムで精製を行い化合物(7) 6.2gを得た。
Figure 0007363414000059
次いで窒素雰囲気下、撹拌装置、温度計、冷却管、ディーンスターク管を備えた反応容器に、p-トルエンスルホン酸一水和物 2.5g及びトルエン80mlを加え、30分間加熱還流し、生じた水を除去した。この混合物を室温まで冷却した後、TMP 2g、DMF10ml及び上記化合物(7)6.2gを加え、4時間加熱還流し、生じた水を除去した。この反応混合物を室温まで冷却した後、1.0M水酸化ナトリウム水溶液150mlを加えて攪拌し、有機層を分けとり、水100ml、飽和食塩水100mlで洗浄した。得られた有機層を濃縮し、化合物(8) 5.6gを得た。
Figure 0007363414000060
窒素雰囲気下、撹拌装置、温度計、冷却管、ディーンスターク管を備えた反応容器に、上記化合物(8) 5.6g、メタクリル酸エチル 10g、酸化ジブチル錫 150mg、トルエン 100mlを加え、4時間加熱還流を行いエステル交換反応させた。反応終了後、水、飽和食塩水で有機層を洗浄し、溶媒を留去した。トルエンによる分散洗浄、アミノシリカゲルカラムによる精製を行い目的化合物(1-P-41) 4.8gを得た。
Figure 0007363414000061
GC-MS:m/z 663
融点:<25℃ 油状
H-NMR(溶媒:重クロロホルム):δ: 0.87(m,3H),1.20-1.50(m,22H),1.66-1.95(m,9H),2.15-2.25(m,1H),2.73(t,2H),3.85-3.95(dd,2H),4.05-4.22(m,8H),5.53(s,1H),6.08(s,1H),6.38(s,1H),6.97(m,1H),7.12-7.26(m,4H),7.76(m,1H)
13C-NMR(溶媒:重クロロホルム):δ:14.1,22.7,25.9,26.0,27.2,29.2,29.3,29.4,31.8,32.2,34.5,42.8,43.7,53.1,60.6,64.4,67.0,69.8,86.4,95.3,99.2,111.4,112.5,115.5,125.3,125.5,128.5,131.6,134.5,136.0,159.1
(実施例3)化合物(1-P-42)の製造
オートクレーブ装置に実施例2で合成した化合物(8) 5.6g、テトラヒドロフラン50ml、エタノール10mlを加えた。更に5%パラジウムカーボン(含水品)300mgを加え、0.5kPaの水素圧で接触水素還元を行った。反応終了後、パラジウムカーボンをろ過した後、トルエンによる分散洗浄、アルミナカラムによる精製を行い式(9)で表される化合物 5.4gを得た。
Figure 0007363414000062
窒素雰囲気下、撹拌装置、温度計、冷却管、ディーンスターク管を備えた反応容器に、上記化合物(9) 5.4g、メタクリル酸エチル 10g、酸化ジブチル錫 150mg、トルエン 100mlを加え、4時間加熱還流を行いエステル交換反応させた。反応終了後、水、飽和食塩水で有機層を洗浄し、溶媒を留去した。トルエンによる分散洗浄、アミノシリカゲルカラムによる精製を行い目的化合物(1-P-42) 4.7gを得た。
Figure 0007363414000063
GC-MS:m/z 667
融点:<25℃ 油状
H-NMR(溶媒:重クロロホルム):δ: 0.87(m,3H),1.20-1.50(m,22H),1.66-1.95(m,6H),2.15-2.25(m,2H),3.85-3.95(dd,2H),4.05-4.22(m,6H),4.86-4.90(m,2H),5.53(s,1H),6.08(s,1H),6.88(d,1H),6.97(m,1H),7.12-7.26(m,4H)
13C-NMR(溶媒:重クロロホルム):δ:14.1,18.3,22.7,26.0,27.2,29.2,29.3,29.4,31.8,32.1,32.2,34.5,42.8,43.7,51.0,60.6,64.4,67.0,69.8,99.2,111.4,114.6,115.5,125.3,125.5,128.5,136.5,134.5,136.0,156.1
実施例1と同様な反応、及び必要に応じて公知の方法に準拠した方法を用いて、下記の合成ルートにより実施例4、及び実施例5を製造した。
(実施例4)化合物(1-P-43)の製造
Figure 0007363414000064
(実施例5)化合物(1-P-44)の製造
Figure 0007363414000065
上記、実施例1~5で得られた化合物のいずれかを含有する液晶組成物について、測定した特性は以下の通りである。配向膜を具備した第一の基板(共通電極基板)と、アクティブ素子により駆動される透明画素電極を有する画素電極層を有する配向膜を具備した第二の基板(画素電極基板)とを作製した。第一の基板上に液晶組成物を滴下し、第二の基板上で挟持し、シール材を常圧で120℃1時間の条件で硬化させ、セルギャップ3.2μmの液晶セルを得た。液晶セルに液晶組成物を注入した後、封止し、10V、100Hzの矩形交流波を印加しながら、高圧水銀ランプを用いて、365nmにおける照度が100m/cmであるUV光を200秒間照射しセルを作成した。その液晶セルのVHR:周波数60Hz,印加電圧1Vの条件下で60℃における電圧保持率(%)を3段階評価した。
A:98~100%
B:95~98%
C:95%以下
耐光VHR:液晶組成物に対して、厚さ0.5mmのガラスを介してLCDに用いるバックライトランプを1週間照射した。照射後の液晶の電圧保持率を上述のVHR測定と同様の方法で測定し評価は以下の4段階で行った。
A:95~100%
B:85~95%
C:75~85%
D:75%以下
相溶性:液晶組成物に、実施例1~5で得られた化合物のいずれかを500ppm添加した際の溶解の様子を目視で3段階評価した。
A:すべて溶解する
B:わずかに溶解せず分離している
C:一部溶解せず分離している
保存安定性:液晶組成物を-20℃で1週間保存し、析出物の有無を目視で3段階評価した。
A:析出物なし
B:わずかに白濁が見られる
C:析出物が明らかに確認できる
(実施例6)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)を調製した。
Figure 0007363414000066
この母体液晶(H)に対し、実施例1で得られた化合物(1-P-40)を1000ppm、及び下記化合物(RM-1)を3000ppm添加し組成物を作成した。液晶組成物を液晶セルに注入し、上記の各種評価を行った。
Figure 0007363414000067
VHR:A
耐光VHR:A
相溶性:A
保存安定性:B
以下、実施例6と同様にして、実施例2~実施例5で製造した化合物を用いて、実施例7~実施例13の測定を行った結果を合わせて以下の表1に示す。
Figure 0007363414000068
(比較例1~4)
比較例1として、母体液晶(H)に対し、上記化合物(RM-1)を3000ppm添加し組成物を作成した。液晶組成物を液晶セルに注入し、上記の各種評価を行った。また、比較例2~4として、母体液晶(H)に対し、化合物(R-1)、(R-2)、(R-3)を各々500ppm添加した以外は実施例6と同様に行い評価した。比較例1~4の結果を上記の表1に示す。
Figure 0007363414000069

この結果から、本願発明の化合物は、液晶組成物の保存安定性を損なうことなく、液晶組成物の長期的な光による劣化を防止する効果があることが分かる。

Claims (5)

  1. 一般式(I)
    Figure 0007363414000070
    (式中、
    i1は、水素原子、Pm-Sp-、炭素原子数1~30の直鎖又は分岐のアルキル基を表し、該アルキル基中の水素原子はハロゲン原子に置換されていても良く、該アルキル基中の-CH-は-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-NH-、-COO-、-OCO-又は-OCOO-で置換されてもよいが-O-は連続にはならなく、
    i1、Ai2及びAi3は、それぞれ独立して
    (a) 1,4-シクロヘキシレン基(この基中に存在する1個の-CH -又は隣接していない2個以上の-CH -は-O-に置き換えられてもよい。)
    (b) 1,4-フェニレン基、1,3-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられてもよい。)及び
    (c) 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-ジイル基又はデカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基(ナフタレン-2,6-ジイル基又は1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
    からなる群より選ばれる基であり、上記の基(a)、基(b)及び基(c)はL i1 で置換されても良く、Li1はハロゲン原子シアノ基、ニトロ基、Pm-Sp-、一般式Ki1で表される置換基を有する1価の有機基、炭素原子数1~30の直鎖又は分岐のアルキル基を表し、該アルキル基中の水素原子はハロゲン原子に置換されていても良く、 該アルキル基又はハロゲン化アルキル基中の-CH-は-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-NH-、-COO-、-OCO-又は-OCOO-で置換されてもよいが-O-は連続にはならなく、
    i1及びZi2は、それぞれ独立して単結合、-O-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CFO-、-OCF-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH=C(CH)COO-、-OCOC(CH)=CH-、-CH-CH(CH)COO-、-OCOCH(CH)―CH-、-OCHCHO-、又は炭素原子数1~10のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の1個又は隣接しない2個以上の-CH-は-O-、-COO-又は-OCO-で置換されてもよく、
    i3は、単結合、-O-、-CH=CH-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH=C(CH)COO-、-OCOC(CH)=CH-、-CH-CH(CH)COO-、-OCOCH(CH)―CH-、又は炭素原子数1~20の直鎖又は分岐のアルキレン基を表し、該アルキレン基中の1個又は隣接しない2個以上の-CH-は-O-、-COO-又は-OCO-で置換されてもよく、
    i1は一般式(K1)
    Figure 0007363414000071
    (式中、Rk1は水素原子、水酸基、炭素数1~6のアルキル基又は炭素数3~6のアルケニル基を表し、Rk2は水素原子、炭素数1~6のアルキル基又はPm-Sp-を表し、dは0又は1を表す。)
    で表される基を表し、
    Pmは、それぞれ独立して以下の一般式(P-1)~一般式(P-14)
    Figure 0007363414000072
    (式中、黒点はSpへの結合手を表す。)で表される群より選ばれる基を表し、Spはスペーサー基又は単結合を表し、mは、0~4の整数を表し、nは0又は1を表し、複数存在するPm及びSpは同一であっても異なっていても良く、Ai1、Ai3、Zi1、Zi2、Li1、Pm、Sp及びKi1が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていても良く、
    ここで一般式(I)は分子中に1個以上のPmを有する。)
    で表される化合物。
  2. 一般式(I)において、Spがそれぞれ独立して単結合又は炭素原子数1から18のアルキレン基を表すが、該アルキレン基中の水素原子はフッ素原子に置換されても良く、該アルキレン基中の1個の-CH-又は隣接していない2個以上の-CH-は-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CO-、-CH=CH-又は-C≡C-により置き換えられても良い、請求項1に記載の化合物。
  3. 請求項1又は2に記載の化合物を一種又は二種以上含有する組成物。
  4. 室温において液晶相を有する請求項記載の組成物。
  5. 請求項3又は4記載の組成物を使用した表示素子。
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