JPH0116839B2 - - Google Patents

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JPH0116839B2
JPH0116839B2 JP15425483A JP15425483A JPH0116839B2 JP H0116839 B2 JPH0116839 B2 JP H0116839B2 JP 15425483 A JP15425483 A JP 15425483A JP 15425483 A JP15425483 A JP 15425483A JP H0116839 B2 JPH0116839 B2 JP H0116839B2
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alkylene
lower alkyl
methylene groups
liquid crystal
alkylene chain
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JP15425483A
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Josefu Shanon Hooru
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Armstrong World Industries Inc
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Description

【発明の詳现な説明】
本発明は液晶に関し、特に高分子液晶材料の調
補に有甚な単量䜓液晶に関する。 液晶材料の存圚は1800幎代の末から認められお
きた。甚語「液晶」たたは「メ゜ゞ゚ン」ずは固
䜓結晶ず等方性液䜓の間にある倚数の物質の状態
を意味し、埌者は䞍芏則に配列しおいる。液晶材
料は結晶のある構造的特城を有し、しかも粘性た
たは党く流動性液䜓である。 液晶の有する皮々の芏則床が䞭間盞ず呌ばれる
぀の異なるタむプの構造を生じる。結晶状態に
ある液晶は方向性および䜍眮的に秩序をも぀た
次元的に均䞀な構造を有する。結晶が加熱される
ず、結晶は最初にその䜍眮の秩序の぀のデむメ
ンゞペンを倱う。これをスメクテむツク䞭間盞ず
呌び、この盞における液晶は結晶状態の方向的秩
序䞊びに次元の䜍眮的秩序を保぀。 さらに加熱するず、その液晶はネマテむツク䞭
間盞に転移するこずができる。この盞においお
は、残りの䜍眮的秩序が倱われお、液晶は結晶状
態の方向性の秩序のみを保぀。ネマテむツク䞭
間盞の分子配列秩序は分子の長軞ず䞀臎する
軞に沿぀た分子の配向を特城ずする。分子の重心
は䞍芏偎に配列されるので䜍眮の長範囲秩序は存
圚しない。 コレステリツク䞭間盞における分子の秩序はネ
マテむツク盞におけるように分子長軞ず䞀臎する
軞に沿぀た分子配向をするが、その軞は第の軞
に盎角な第の軞に沿぀お連続的に方向を倉える
こずを特城ずする。このため、゚レステリツク䞭
間盞はしばしば捩れネマテむツク䞭間盞ず呌ばれ
る。メ゜ゞ゚ニツク材料がコレステリツク䞭間盞
を圢成するには光孊掻性が必芁である。 甚語「コレステリツク」は、コレステリツク䞭
間盞を瀺した最初に発芋された液晶材料が安息銙
酞コレステリルであ぀たため、元来は歎史的な意
味である。しかしながら、コレステロヌル郚分の
存圚を芁しないこず、および非コレステロヌル誘
導䜓もコレステリツク䞭間盞を瀺すこずが認めら
れおきた。 液晶材料は可芖光を遞択的に反射しお虹色䞊び
に円二色性を瀺すような独特な光孊特性を瀺すた
め、液晶材料にはかなりの関心が瀺されおきた。
䟋えば、米囜特蚱第3720623号は感枩性の芖芚デ
スプレむに有甚なコレステリツクおよびネマテむ
ツク液晶の混合物を開瀺し米囜特蚱第3766061
号は組成がコレステリツク特性を瀺すような割合
の固䜓材料からなる装食フむルムを開瀺し米囜
特蚱第3923685号に電堎にさらすずネマテむツク
状態に転移するコレステリツク材料を開瀺し米
囜特蚱第3931041号はむメヌゞング装眮およびデ
スプレむ装眮に有甚なネマテむツク材料および朜
圚的にコレステリツクの材料の混合物を開瀺しお
いる。 コレステリツク材料を甚いお埗られる着色像は
た぀たく有甚であるけれども、そのような像は殆
んどが氞続的でない。埓぀お、色を固定するこず
ができるコレステリツク材料の調補に実質的な関
心がもたれおきた。すなわち、前蚘米囜特蚱第
3766061号は色が冷华によ぀お固定される装食フ
むルムを開瀺しおいる。さらに、米囜特蚱第
4293435号は、重合䜓の枩床をガラス転移枩床以
䞋に䞋げるこずによ぀お重合䜓を固䜓状態に固定
するこずにより色が固定されるずころの高分子
重合䜓液晶を開瀺しおいる。 しかしながら、色を固定するために枩床倉化を
採甚するこずは必ずしも実際的でない、そしお色
が他の手段、䟋えば光重合によ぀お固定されお、
埗られた固定色が枩床に感じないコレステリツク
材料の開発に関心がもたれおきた。本出願人はそ
のような重合䜓を぀だけ知぀おいる。これは日
本の研究者グルヌプによ぀お報告されたものであ
぀お、圌等はトリメチレン・グリコヌル・ゞメタ
クリレヌトにおけるポリガンマブチル――グ
ルタメヌトは光重合しおそれが枩床に感じない
ように色々固定できるこずを開瀺しおいる。 埓぀お、本発明の぀の目的は本質的に枩床に
感じない固定色を有する高分子フむルムの調補に
有甚な単量䜓高分子コレステリツク液晶材料を提
䟛するこずである。 さらに、本発明のもう぀の目的は、皮々の枩
床範囲に枡぀お皮々の光孊的応答を瀺す組成物を
提䟛するため、他のメ゜ゞ゚ニツク材料ず組合せ
䜿甚される単量䜓化合物を提䟛するこずである。 本発明のこれらおよび他の目的は以䞋に説明す
る望たしい実斜態様の詳现な蚘茉から明らかずな
るであろう。 本発明は独特な光孊的性質を有する高分子材料
の生成に有甚な新しいコレステリツク液晶単量䜓
に関する。 本発明によるコレステリツク液晶化合物は、次
の䞀般匏を有する。 䜆し、䞊匏におけるは
【匏】たたは―R2―、 はBr、たたはスルホン酞゚ステル、 はR2たたはR3O、 R1はたたはCH3、 R2は〜14のメチレン基たたは䜎玚アルキル
眮換メチレン基を有するアルキレン連鎖、そしお R3は〜14のメチレン基たたは䜎玚アルキル
眮換メチレン基を有するアルキレン連鎖、たたは
アルキレン郚分に合蚈〜の炭玠原子を有する
アルキレン゚ヌテル、ゞ゚ヌテルたたはトリ゚ヌ
テル、䜆し炭酞塩郚分に隣接する末端アルキレン
連鎖は個以䞊の炭玠原子からなる。 䞀実斜態様における本発明は高分子フむルムの
調補に有甚であ぀お、次の構造を有する光重合性
単量䜓からなる ただし、R1はたたはCH3、R2は〜14の
メチレン基たたは䜎玚アルキル眮換メチレン基を
有するアルキレン連鎖、そしおははであ
る。。第の実斜態様における本発明は高分子フ
むルムの調補に有甚であ぀お、次の構造を有する
光重合性単量䜓からなる ただし、R1はたたはCH3、は―R3O―た
たは―R4O―、R3は〜14のメチレン基たたは
䜎玚アルキル眮換メチレン基を有するアルキレン
連鎖、R4はアルキレン連鎖に〜14の党炭玠原
子数を有するアルキレンたたは䜎玚アルキル眮換
アルキレン・゚ヌテル、ゞ゚ヌテルたたはトリ゚
ヌテル、ただし炭酞塩郚分に隣接する末端アルキ
レン連鎖は個以䞊の炭玠原子からなる、そしお
はたたはである。。 第の実斜態様における本発明は光重合性単量
䜓の調補甚䞭間䜓ずしお有甚であ぀お、次の構造
を有する化合物からなる ただし、X1はBr、たたはスルホン酞゚ス
テル、R2は〜14のメチレン基たたは䜎玚アル
キル眮換メチレン基を有するアルキレン連鎖、そ
しおはである。。 本発明の実斜に䜿甚できるコレステロヌルの誘
導䜓はコレステロヌルおよび―
ゞヒドロコレステロヌルである。さら
に、぀の䜍眮の偎鎖に倚くの遞択ができる。埓
぀お、偎鎖の重合性ぱステルたたは炭酞塩偎鎖
に架橋されるアクリル酞塩たたはメタクリル酞塩
郚分からなる。゚ステル連鎖が存圚する堎合、そ
のブリツゞは〜14のメチレン基たたは䜎玚アル
キル眮換メチレン基からなるアルキル連鎖からな
る。ここで甚いる䜎玚アルキルずは〜個の炭
玠原子からなるアルキル基を意味する。メタクリ
ル酞塩゚ステルR1CH3、、10および
14は゜連の文献に報告されおいるが、これらの
゚ステルは溶液重合反応甚に調補されたものであ
぀お、本願明现曞に開瀺した光重合フむルムに利
甚するこずは認識されおいなか぀た。 䞀方、炭酞塩連鎖が存圚する堎合のブリツゞは
さらに耇雑になる。すなわち、それは〜14個の
メチレン基たたは䜎玚アルキル眮換メチレン基、
たたはアルキレン連鎖に党炭玠数〜14を有する
アルキレンたたはアルキル眮換アルキレン・゚ヌ
テル・ゞ゚ヌテルたたはトリ゚ヌテルからなる
䜆し、炭酞塩郚分に隣接する末端アルキレン連
鎖は個以䞊の炭玠原子からなる。本発明の実
斜に利甚される゚ヌテル郚分の䟋ずしおは、゚チ
レングリコヌル、ゞ゚チレングリコヌル、トリ゚
チレングリコヌル、テトラメチレングリコヌル、
3′―オキシビス――プロパノヌル、
4′―オキシビス――ブタノヌル、―1′―オキ
シビス――プロパノヌルなどに類䌌するもので
ある。 玔粋な状態における本発明の化合物は郜合の悪
い時に晶出する傟向にあるため、凊理が若干む぀
かしい。さらに、倧郚分が着色コレステリツク䞭
間盞を瀺さないか、たたは極めお狭い着色コレス
テリツク䞭間盞を瀺すため、玔粋な単量䜓が着色
重合䜓を埗るこずは困難である。埓぀お、本発明
の玔粋化合物は所望の光孊レスポンスを有する高
分子フむルムを生成する胜力に限定される。 驚くこずに、これらの限定が解消され、本発明
の化合物および本発明の他の化合物たたはコレス
テリツク液晶特性を瀺すフむルムの圢成に適する
第の材料からなる着色および非着色フむルムが
適圓な光開始剀の存圚䞋で調補、光重合できるこ
ず、それによ぀お䞀定の光孊特性を有するフむル
ムを䞎え埗るこずを発芋した。フむルムが着色さ
れる堎合、固定された色は未重合フむルムの色ず
実質的に同䞀であるこずが望たしい、しかしなが
らある堎合には、未重合フむルムの色ず異なる固
定色を有する重合フむルムを埗るこずが望たし
い。 本発明のコレステリル・゚ステル誘導䜓は、
―眮換アルキル酞ハロゲン化物―ブロモアル
キル酞塩化物が望たしいを所望のコレステロヌ
ル誘導䜓ず反応させおコレステリル―眮
換アルキル・゚ステルを生成するこずによ
぀お驚く皋良奜な収率で調補される。この化合物
ずアルカリ金属のアクリル酞塩たたはメタクリル
酞塩ずをラゞカル抑制剀ず適圓な觊媒の存
圚䞋で、反応さすこずによ぀お、所望のアクリル
酞たたはメタクリル酞゚ステルが埗られ
る。この反応順序は次の䞀般反応を参照するこず
によ぀おわかる。 ここに瀺したこれらおよび他の反応においお、
R1はたたはCH3R2は〜14のメチレンたた
は䜎玚アルキル眮換メチレン基を有するアルキレ
ン連鎖はたたはX1はBr、たたはス
ルホン酞゚ステルX2はBrたたはClそしお
はNaたたはである。適圓なスルホン酞゚ステ
ルずしおは、䟋えばCH3SO3――
CH3C6H4SO3―C6H5SO3――BrC6H4SO3
―などがある。X1はBrそしおX2はClが望たし
い。さらに、タむプの䞭間䜓に察しおは、R2
はアルキレン連鎖に〜14の炭玠原子数を有する
こずが望たしい。 コレステリル・カヌボネヌト誘導䜓は若
干異なるルヌトによ぀お良奜な収率で調補され
る。この反応順序においお、ハロアルコヌル
はハロギ酞塩ず反応しお―ハロア
ルキルカヌボネヌト誘導䜓を生成する。こ
の化合物は次に前述のようにアルカリ金属のアク
リル酞塩たたはメタクリル酞塩ず反応しお
炭酞塩の単量䜓を生じる。たた別の方法ず
しお、タむプの化合物はタむプの化合物
ずヒドロキシアルキル・アクリル酞塩たたはメタ
クリル酞塩ずを反応させるこずによ぀お調
補される。これらの別の方法を瀺す䞀般反応順序
を次に瀺す ただし、R1、X1、X2およびは前述したも
の、は―R3O―たたは―R4O―、ここでR3は
〜14のメチレンたたは䜎玚アルキル眮換メチレン
基を有するアルキレン連鎖、そしおR4はアルキ
レン連鎖に〜14の党炭玠数を有するアルキレン
たたは䜎玚アルキル眮換アルキレン・゚ヌテル、
ゞ゚ヌテルたたはトリ゚ヌテルである。ただし炭
酞塩郚分に隣接する末端アルキレン連鎖は個以
䞊の炭玠原子からなる。適圓な゚ヌテル郚分の
䟋は前蚘したが、぀の末端連鎖の長さの制玄を
匷調しなければならない。問題の末端連鎖は生成
物における炭酞塩郚分に隣接するアルキレン基
である。ここに説明した合成ルヌトはこの反応䜍
眮の隣りに単䞀の炭玠原子を有する゚ヌテルを䜿
甚するこずはできない。すなわち、タむプおよ
びタむプの化合物は――CH2―OH郚分を含
たない。埓぀お、炭酞塩郚分に隣接する末端アル
キレン連鎖は少なくずも぀の炭玠原子を含たな
ければならない。 本発明の利点および寄䞎は説明を意図し本発明
の範囲の限定を意図しない次の実斜䟋からさらに
明らかになるであろう。 䟋  本䟋はタむプのコレステリル―眮換アルキ
ル・゚ステルの調補を説明する。0.1モルのコレ
ステロヌルたたは―ゞヒドロ―コレステロ
ヌル、0.12モルのピリゞンおよび0.12モルの塩化
―ブロモアルカノヌルを゚タノヌルを含たない
クロロホルムたたぱヌテルゞクロロメタンの
ような適圓な溶媒200〜300mlに溶解する。その混
合物を℃で時間そしお環境枩床で16時間かく
はんし、溶媒300mlで垌釈する。有機盞を1Nの塩
酾200mlず぀回そしお氎で掗浄する、その埌そ
れは硫酞マグネシりム䞊で也燥する。也燥溶液の
濃瞮で、゚ステルが埗られる、それは
の゚ヌテル―゚タノヌルのような適圓な溶媒か
ら再結晶させるこずによ぀お粟補される。代衚的
な化合物を次衚に瀺す
【衚】 䟋  本䟋はタむプのコレステリル・゚ステル単量
䜓の調補を瀺す。アクリル酞カリりムたたはメタ
クリル酞カリりム0.15モル、゚ステル0.05モ
ル、―テトラ――臭化ブチルア
ンモニりム0.01モルおよび―ゞ――ブチ
ルクレ゜ル・ラゞカル抑制剀0.0034モルからなる
盞溶液が氎30mlずクロロホルム15mlの混合䜓䞭
に調補される。その盞溶液を110〜115℃に保持
した油槜䞭で40時間加熱およびかくはんする。冷
华埌、その混合物ぱヌテルずゞクロロメタンが
の溶液500mlで垌釈し、有機盞を分離しお
氎で回掗浄する。硫酞マグネシりム䞊で也燥
埌、有機盞を濃瞮しお゚タノヌル―゚ヌテルたた
はアセトン―゚タノヌルのような適圓な溶媒から
再結晶したアクリル酞塩たたはメタクリル酞塩を
埗る。代衚的単量䜓を次衚に瀺す
【衚】 本䟋および以埌に甚いる枩床範囲は、特に星印
たたはか぀こでこずわらない限り溶融範囲であ
る。星印はその範囲が䞭間盞範囲であるこずを瀺
し、䞀方か぀こはその範囲がモノトロピツク䞭間
盞範囲であるこずを瀺す、そしお埌者は枩床が䞋
がる際に枬定した。確認できる融点を有する材料
で、モノトロピツク䞭間盞範囲はしばしば溶融範
囲以䞋である。 䟋  本䟋は、䟋で瀺したような盞転移觊媒条件よ
りむしろ極性、非プロトン溶媒系を䜿甚しおタむ
プのコレステリル・゚ステル単量䜓の調補を瀺
す。臭玠眮換゚ステル0.05モル、アクリル酞カ
リりム0.10モル、および―ゞ――ブチル
クレ゜ル・ラゞカル抑制剀0.0034mlからなる混合
䜓をゞメチルホルムアミド50ml䞭に調補する。そ
の混合䜓を70〜80℃に保持した油槜䞭でかくはん
しながら時間加熱する。冷华埌、その混合䜓は
æ°Ž250mlで垌釈しお、゚ヌテル×150mlで抜
出する。有機盞を食塩氎で掗浄し、硫酞マグネシ
りム䞊で也燥し、濃瞮し、゚ヌテル―゚タノヌル
から再結晶さすこずによりアクリル酞単量䜓を
埗た。タむプのペり玠眮換゚ステルもこれらの
条件で適圓な結果を䞎えた。 䟋  本䟋はタむプのコレステリル・―ハロアル
キル炭酞塩の調補を瀺す。ゞクロロメタン50mläž­
―ブロモヘキサノヌル0.075モルおよびピリゞ
ン0.055mlの溶液に垂販のゞクロロメタン50mläž­
コレステリル・クロロホルメむト0.05モルの溶液
を添加する。その添加は宀枩で行う、埗られた混
合䜓は18時間かくはんし、しかる埌にゞクロロメ
タン200mlで垌釈し、1Nの塩酞で75mlず぀回そ
しお氎で掗浄する。有機盞を硫酞マグネシりム䞊
で也燥し、濃瞮しおタむプの固䜓―ブロモア
ルキル・カヌボネヌトを埗る、それを゚ヌテル―
゚タノヌルから再結晶させるこずによ぀お粟補す
る。収率78で埗られた化合物は87〜
88.5℃の融点を有する。 䟋  本䟋はタむプの炭酞塩からコレステリル・ア
クリロむル―たたはメタクリロむル―オキシアル
キル炭酞塩の調補を瀺す。䟋の補品
0.02モルずメタクリル酞カリりム0.06モルの溶液
を䟋で説明したように40時間加熱する。アセト
ン―゚タノヌルの1.5の溶液からの固䜓生成
物の再結晶で、68収率のメタクリル酞単量䜓が
埗られ、それは58.5〜60℃で溶融する。 䟋  本䟋は、タむプのヒドロキシアルキル・アク
リル酞塩たたはメタクリル酞塩をタむプのコレ
ステリル・ハロホルメむトず反応さすこずによ぀
おタむプの化合物を調補する別の方法を瀺す。
ゞクロロメタン40ml䞭のアクリル酞ヒドロキシア
ルキルたたはメタクリル酞ヒドロキシアルキル
0.06モルずピリゞン0.044モルの溶液に40mlのゞ
クロロメタンに溶解したコレステリル・ハロホル
メト0.04モルの溶液を滎䞋する。その添加は℃
で行い、その埌混合䜓は攟眮しお宀枩にし時間
かくはんする。埗られた混合物はゞクロロメタン
250mlで垌釈し、1Nの塩酞60ml続いお氎で掗浄
し、有機盞は硫酞マグネシりム䞊で也燥し、濃瞮
しお固䜓にし、それをアセトン―゚タノヌルのよ
うな適圓な溶媒から再結晶させる。代衚的な生成
物は次の通りである
【衚】 お調補した。
䟋  本䟋は、が―CH2CH2O2―および―
CH2CH2O3―であるタむプのアルキレン・
゚ヌテルおよびアルキレン・ゞ゚ヌテルの調補を
瀺す。タむプの出発化合物は化孊文献に蚘茉さ
れおいる方法で調補した。そしお䟋で説明した
ように反応させるこずによ぀お次の生成物を埗
た
【衚】 䟋  本䟋は、250倍でクロスポヌラを透過した光を
䜿甚しおラむツの光孊顕埮鏡で枬定した本発明の
皮々の単量䜓゚ステルの色範囲を瀺す。メトラ
ヌMettlerのFP5枩床調節装眮およびメトラ
ヌのFP52高枩茉物台を䜿甚しお枩床を制埡する。
冷华はドラむアむスで冷华した銅コむル、続いお
P52高枩茉物台に窒玠ガス流を通すこずによ぀お
行う。結果を䞋衚に瀺す。 化合物 色範囲℃ Va 57.8―59.2 Vb 55.8―55.3 Vc 48.5―33.0 Vd 51.0―26.5 Ve No Color Vf No Color 本発明は以䞊の蚘茉、説明に限定されず、特蚱
請求の範囲のもくろむ党おの倉化、修正を包含す
る。

Claims (1)

  1. 【特蚱請求の範囲】  䞋蚘の構造を有する液晶化合物 䜆し、䞊匏におけるは
    【匏】たたは―R2―、 はBrたたはスルホン酞゚ステル、は
    R2たたはR3O、 R1はたたはCH3、 R2は〜14のメチレン基たたは䜎玚アルキル
    眮換メチレン基を有するアルキレン連鎖、そしお R3は〜14のメチレン基たたは䜎玚アルキル
    眮換メチレン基を有するアルキレン連鎖、たたは
    アルキレン郚分に合蚈〜の炭玠原子を有する
    アルキレン゚ヌテル、ゞ゚ヌテルたたはトリ゚ヌ
    テル、䜆し炭酞塩郚分に隣接する末端アルキレン
    連鎖は個以䞊の炭玠原子からなる。  䞋蚘の構造を有する液晶化合物。 匏䞭のX1はBr、たたはスルホン酞゚ステ
    ル、R2は〜14のメチレンたたは䜎玚アルキル
    眮換メチレン基、そしおはたたはである。
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