JPH01151539A - アルコキシシクロヘキサンカルボン酸誘導体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は新規な液晶性化合物並びにこの液晶性化合物少
なくとも１棟を含有することを特徴とする液晶組成物に
関する。更に詳しく言えば本発明は強誘電性液晶に関し
、実用的強誘電性液晶組成物作製の際に、その組成成分
として有用でかつ化学的安定性に優れた新規なトランス
−４−アルコキシシクロヘキサンカルボン酸誘導体並び
にこのトランス−４−アルコキシシクロヘキサンカルボ
ン酸誘導体の少なくとも１種全含有する液晶組成物に関
する。

〔従来技術〕

液晶表示素子は受光型で目が疲れない、低消費電力、薄
型である等の浸れた特徴を有しているため、現在では時
計、電卓、ノ？−ソナルワープロ、ポケットテレビ等の
各種表示素子として使用されている。しかし、これらは
ネマチック液晶を用いた表示素子であり、前記特徴を有
するものの、応答が遅い、表示のメモリー性がない等の
欠点を有するため、高速応答が要求される表示素子へ応
用するには種々の制約があり、適したものであるとは言
えない。

Ｒ，Ｂ、Ｍｅｙｅ　ｒ等（Ｐｈｙｓｉｑｕｅ、　３６　
Ｌ　−６９（１９７５）　）により強誘電性液晶が見い
出さｎ、この強誘電性液晶がＮ、　Ａ、　Ｃ１ａｒｋ　
、　Ｓ、　Ｔ、　Ｌａｇｅｒｗａｌｌ等（Ａｐｐｌ。

Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔ、、３６８９９　（１９８０）　
）により、ネマチック液晶に比べ１００〜１０００倍の
高速応答、及びメモリー性金有することが発表されて以
来、これにより前記問題点の解決が期待できるところか
ら、各方面で活発に研究が進められている。

この表示方式は強誘電性液晶の主にカイラルスメクチッ
クＣ相（ＳｍＣと略称）を利用するものである。

ＳｍＣ’相を有する化合物は、これまでにも多数知られ
ている。代表的な物質としては（Ｓ）　−２−メチルブ
チルｐ−デシルオキシベンジリデン−ｐ／−アミノシン
ナメート（略称ＤＯＢＡＭＢＣ）等のシッフ塩基系の化
合物がるるが、これらの化合物は、光あるいは水に対す
る安定性が悪く、そのもの自体が有色である等の欠点が
あり実用的ではない。これらの欠点を改善すべく種々の
研究がなされ、これ迄に無色で化学的に安定な芳香環カ
ルボン酸エステル系化合物が主に発表されている。筐た
一方ではＳｍＣ物質で有り、かつ、より高速応答である
物質の研究も行われている。強誘電性液晶における応答
速度はτ＝η／ｐｓ−Ｅで表され応答速度（τ）は粘性
（η）に比例し、自発分極（ｐｓ　）及び電界（Ｅ）に
反比例する。すなわち自発分極の大きい物質であるほど
、また、粘性の低い物質であるほど、より高速応答を可
能とすることになる。

最近では自発分極の大きい物質を得ることにより応答の
高速化を図る研究も活発に進められている。

このように表示素子に供しうる実用的強誘電性液晶物質
の研究は種々性われているが、未だ充分とは言えず、種
々の新規な強誘電性液晶物質の開発が望まれている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は前記の従来技術に鑑み、光に安定で、化
学的にも安定で、応答速度の速い強誘電性液晶を得るこ
とを目的として、ＳｍＣ相を有しかつ粘性が低い新規物
質を得ることにある。

これまでに発表されている強誘電性液晶は、その殆どが
芳香属カルボン酸エステル系であり、その分子骨格はベ
ンゼン環、ビフェニル環、ピリミジン環、ピリジン環等
の共役系を有する芳香環から形成されている。本発明者
らはこれら共役系を有する骨格構造は応答速度に関係す
る粘性から見た場合、非共役系のそれと比較して不利で
るると考え、共役系の少ない骨格構造物質に着目し、既
知物質の骨格構造を形成する幾つかのベンゼン環の中の
１つをシクロヘキサン環に代えた構造の種々の物質を合
成し評価した。

それら化合物のうち、式。

基、Ｒ７は不斉炭素原子を有するアルキル基）で表わさ
れる光学活性物質についてはＳｍＣ”相は認められなか
ったが、驚くべきことにこのＲ０との間に酸素原子１個
全導入した物質にはＳｍＣ相が存在し、又通常、−船釣
に、Ｒとしては炭素原子数の多いアルキル基がＳｍＣ’
相出現に有利と言われていたにも拘らず、Ｒが炭素原子
数の最も少ないアルキル基すなわち、メチル基の場合で
さえもＳｍＣ相の存在が認められた。

本発明は係る性質を有する新規物質ならびにそれを含有
する液晶組成物を提供することを目的とする。

〔発明の開示〕

本発明は、一般式（１） （式中Ｒは炭素原子数１〜１６のアルキル基であり、Ｒ
７は不斉炭素原子を有するアルキル基である〕で表され
る光学活性トランス−４−アルコキシシクロヘキサンカ
ルボン酸誘導体並びにこれらの化合物の少なくとも１ｍ
を含有すること全特徴とする液晶組成物を提供するもの
である。

本発明に係わる新規強誘電性液晶化合物は、そへ自体単
独で、ＳｍＣ′”相を有する物質でるる場合は、もちろ
ん、有しない場合でも液晶組成物作製時の特性（例えば
粘性）を調製するために有効に使用することができる化
合物である。

本発明に係る新規な強誘電性成晶化合物は、ベンゼン環
を有する同系化合物例えば式、化合物に比べて高速応答
であり、ベンゼン環を有する同系化合物に比べ非共役系
であるシクロヘキサン環を有することが粘性の低下に関
係し、その結果応答速度が向上したものと考えられる。

以下に本発明に係る化合物の合成経路の例全化合物の式
全列記して示す。

合成経路例 出発原料でるる上記式（１）で表わされる化合物は既知
の方法（特開昭５６−１２０６３６号公報、特開昭５６
−１２５３４２号公報参照）で合成することができ、ま
た上記式（３）で表わされる化合物は市販されている。

上記の合成経路！′ｉ１つの例を示すものでろって、他
の種々の合成経路によっても合成することが可能である
。

以下に実施例を掲げ、本発明に係る化合物ならびにその
製造の具体例を示す。例中の記述に使用される略号、記
号は下記のとおりである。

ＨＰＬＣ二高速液体クロマトグラフィーＧＬＣ：ガスク
ロマトグラフィー ｂ、ｐ、：沸点 ｍ、ｐ、：融　点 Ｃ：結　晶 ＳｍＸ　：同定出来なかったスメクテイック相ＳｍＢ　
　：スメクテイソクＢ相 ＳｍＣ’　ニカイラルスメクティックＣ相ＳｍＡ　　：
スメクテイツクＡ相 Ｃｈｏ　　：コレステリック相 ■　　二環方性液体 ？　　：温度不明 実施例１ 反応ｇ　Ｗに４−ヒドロキシ−４′−ビフェニルカルボ
ン酸２Ｏｒ、（ｓ）　−２−メチルブタノール１５０ｍ
１および濃硫酸２０ｍ１を仕込み５時間攪拌還流した。

反応液をロータリーエフ９ボレーターに移し、過剰の（
ｓ）　−２−メチルブタノールを留去し、その残留物を
水に注加し、ベンゼンで抽出後、水洗した。有機層全芒
硝で乾燥し、ベンゼン全留去した後、残留物をベンゼン
／ヘキサン混合溶媒で再結晶して（ｓ）　−４−ヒドロ
キシ−４′−（ｚ′−メチルブチル）オキシカルボニル
フェニルを得た。

収量１２．４７（４６，９％）　　ｍ、　ｐ　１１５〜
１１５．７°ＣＧＬＣ９９％ｕｐ 反応容器にトランス−４−メトキシシクロヘキサンカル
ボン酸２２、塩化チオニル２２およびベンゼン５Ｑ　ｍ
ｌ　ｆ仕込み、室温で３時間反応させた後、減圧下にベ
ンゼン及び過剰の塩化チオニル全留去し、残留物として
（トランス−４−メトキシシクロヘキサンカルボン酸ク
ロライｌ−”２．１ｙ’ｉ得た。このものを、そのまま
次工程原料として使用した。

Ｈ３ の合成 反応容器に上記（ａ）で得た（ｓ）　−４−ヒドロキシ
−４’−（２”−メチルブチル）オキシカルボニルビフ
ェニル１２、ピリジン０．５２およヒヘンゼン５０　；
ｎｌ　全仕込み、室温攪拌下に上記（ｂ）で得たトラン
ス−４−メトキシシクロヘキサンカルボン酸クロライド
１７を滴下し、同温度で１時間、次いで還流温度で２時
間反応させた。反応１’ｆｌｋ水に注加し希塩散で洗浄
し、次いで希アンモニア水で処理した後、水洗しベンゼ
ン層を芒硝で乾燥した。ベンゼンを留去し、その残留物
全エタノールで再結晶して（ｓ）−４−（２″−メチル
ブチル〕オキシカルボニルビフェニル−４７−イルドラ
ンスー４−メトキシシクロヘキサンカルボキシレート全
得た。

収量０．４９　（２６，８チ〕 この物の純度はＨＰＬＣで９８％ｕｐであった。ｒＲ及
びＭａｓｓ分析により４２４に分子イオンピークが認め
られたこと、並びに用いた原料の関係から、得られた物
質が目的物であることを確認した。

このものをメトラーホットステージＦＰ−８２にはさみ
、偏光顕微鏡下で相変化を観察した。その結果を表１に
示す。

実施例２ 反応容器にトランス−４−ブトキシシクロヘキサンカル
ボン酸５ｙ１ピリジン１りおよびベンゼン５０　ｍｅ　
’ｅ仕込み、攪拌還流下に塩化チオニル３．９９ｆ滴下
し、５時間反応させた。反応液を濾過し、濾′ｇ！ｊ、
全減圧下に濃縮してベンゼン及び過剰の塩化チオニルを
留去し、残留物としてトランス−４−ブトキシシクロヘ
キサンカルボン酸クロライド４．２７を得た。

の合成 実施例１−、（ｃ）におけるトランス−４−メトキシシ
クロヘキサンカルボン酸クロライドに替えて上記（ａ）
で得られたトランス−４−ブトキシシクロヘキサンカル
ボン酸クロライドを用い、他は同様に操作して（ｓ）　
−４−（Ｚ’−メチルブチル）オキシカルボニルビフェ
ニル−４′−イルトランス−４−ブトキシンクロヘキサ
ンカルボキシレートを得た。　収量０．８　Ｐ　（４８
，８％）この物の純度はＨＰＬＣで９８％ｕｐであった
。ＩＲ及びＭａｓｓ分析で４６６に分子イオンピークが
認められたこと、並びに用いた原料の関係から、得られ
た物質が目的物であることを確認した。

このものをメトラーホットステー：）ＦＰ−８２にはさ
み、偏光顕微鏡下で相変化を観察した。その結果全表１
に示す。

実施例３ 実施例２−’（ａ）におけるトランス−４−ブトキシシ
クロヘキサンカルボン酸Ｉｏｙに替えてトランス−４−
ヘキシルオキシシクロヘキサンカルボン酸２０？ｆ用い
他は同様に操作してトランス−４−ヘキンルオキシシク
口ヘキサンカルボン酸クロライド９．２ｒｉ得た。

の合成 実施例１−　（ｃ）におけるトランス−４−メトキシシ
クロヘキサンカルボン酸クロライドに替えて上記（ａ）
で得られたトランス−４−へキシルオキシシクロヘキサ
ンカルボン酸クロライドを用い、他は同嘩に操作して（
ｓ）−４−（２”　−メチルブチルンオキシカルボニル
ビフェニルーこの物の純度はＨＰＬＣで９９チｕｐであ
った。ＩＲ及　′びＭａｓｓ分析で４９４に分子イオン
ピークが認められたこと、並びに用いた原料の関係から
、得られた物質が目的物であることを確認した。

このものをメトラーホットステージＦＰ−８２にはさみ
、偏光顕微鏡下で相変化を観察した。その結果を表１に
示す。

実施例４ 実施例２−　（ａ）におけるトランス−４−ブトキシシ
クロヘキサンカルボン酸【０２に替えてトランス−４−
オクチルオキシシクロヘキサンカルボン酸７．２ｆｆ用
い他は同様に操作してトランス−４−オクチルオキシシ
クロヘキサンカルボン酸クロライド６．０２を得た。

の合成 実施例１−　（ｃ）におけるトランス−４−メトキシシ
クロヘキサンカルボン酸クロライドに替えて上記（ａ）
で得られたトランス−４−オクチルオキシシクロヘキサ
ンカルボン酸クロライドを用い、他は同様に操作して（
ｓ）−４−（２”　−メチルブチル）オキシカルボニル
ビフェニル−この物の純度は）ＩＰＬＣで９９　％　ｕ
ｐであった。ＩＲ及びＭａｓｓ分析で５２２に分子イオ
ンピークが認めら肛たこと、並びに用いた原料の関係か
ら、得られた物質が目的物であることを確認した。

このものをメトラーホットステージＦＰ−８２にはさみ
、偏た顕微鏡下で相変化を観察し友。その結果を表１に
示す。

実施例５ 実施例２で得らｊした上記式（ａ）の化合物と上記式（
ｂ）の歳存のＳｍＣ”化合物とを重量比１：１の割合で
混合して液晶組成物全調製した。この組成物は５９℃以
下でＳｍＣ’相を示し、室温でも相転移は認められなか
った。

この組成物を用い、以下の方法で応答速度を測定した。

即ち、２枚の酸化インノウム透明電極付きのガラス基板
上にポリビニルアルコールの薄膜をコーティングし、一
定方向にラビング操作全行い、その一方の基板にはネガ
型フォトレジストを用いて３μの厚さのスペーサー？形
成し、もう一方の基板とラビング方向が平行になるよう
に評価素子を組み立て、これに前記の液晶、ｆｉ１１成
物を等方性液体状態にて減圧封入して液晶素子を作表し
た。この液晶素子全ホントステージ付偏光顕微鏡に設置
し、等方性液体状態から毎分０．１度の割合で降温して
顕微鏡視野内領域にモノドメインを得た後、２００　Ｈ
ｚの矩形波を５０　Ｖ印加した時の透過光強度の変化を
フォトダイオード、フォトセンサーア／ブ、ディジタル
ストレージスコープを用いて測定した。その結果、艶℃
で４００μ秒程度でめった。

同様に既存のＳｍＣ“化合物（ｂ）　’ｒ用いて前記同
様に液晶素子を作製し、応答速度を測定した処、５０℃
で１７５０μ秒程度であった。

このように本発明に係る物質の応答性向上効果は極めて
大きく、液晶組成物作製の際の成分として有用な化合物
である。

表−１ 采

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）一般式（１） ▲数式、化学式、表等があります▼（１） （式中Ｒは炭素原子数１〜１６のアルキル基であり、Ｒ
   ＾＊は不斉炭素原子を有するアルキル基である）で表さ
   れる光学活性トランス−４−アルコキシシクロヘキサン
   カルボン酸誘導体。 ２）前記一般式（１）におけるＲ＾＊が式、▲数式、化
   学式、表等があります▼（式中ｎは２〜９、ｍは０〜７
   の整数であり、ｎ＋ｍ≦９である）で表わされる基であ
   る特許請求の範囲第１項記載のトランス−４−アルコキ
   シシクロヘキサンカルボン酸誘導体。 ３）前記一般式（１）におけるＲ＾＊が２−メチルブチ
   ル基である特許請求の範囲第２項記載のトランス−４−
   アルコキシシクロヘキサンカルボン酸誘導体。 ４）一般式（１） ▲数式、化学式、表等があります▼（１） （式中Ｒは炭素原子数１〜１６のアルキル基であり、Ｒ
   ＾＊は不斉炭素原子を有するアルキル基である）で表さ
   れる光学活性トランス−４−アルコキシシクロヘキサン
   カルボン酸誘導体少なくとも１種を含有することを特徴
   とする液晶組成物。 ５）前記一般式（１）におけるＲ＾＊が式、▲数式、化
   学式、表等があります▼（式中ｎは２〜９、ｍは０〜７
   の整数であり、ｎ＋ｍ≦９である）で表わされる基であ
   る特許請求の範囲第４項記載の液晶組成物。 ６）前記一般式（１）におけるＲ＾＊が２−メチルブチ
   ル基である特許請求の範囲第５項記載の液晶組成物。