JPH01316348A - アルコキシビフェニルカルボン酸誘導体及び液晶組成物 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、新規アルコキシビフェニルカルボン酸誘導
体及びそれを含有してなる液晶組成物に関する。

（ロ）従来の技術 現在液晶表示素子では液晶のネマチック相を利用したも
のが主流を占めているが、近年ではこれに加えてスメク
チック相を利用した種々の表示モードの研究ら盛んに行
われている。特にカイラルなスメクチックＣ相を利用し
た強誘電性液晶組成物による液晶表示は大容量表示が可
能な点及び視覚が広い点から有望視されている。

（ハ）発明が解決しようとする課題 上記強誘電性液晶組成物には、まず室温付近を中心に広
い温度範囲でスメクチックＣ相を示すことが要求される
。また、大容量表示を行うためにはデバイス特性として
高速応答性が必要で、この観点からかかる液晶組成物に
は高い自発分極と低い粘性とが要求される。さらに液晶
セルに適用した場合良好な配向性と双安定性とを得るた
め、！という相系列を示すことが必要となり、かつネマ
チック相及びスメクチックＣ相での螺旋ピッチが十分長
いことが必要である。

現在のところこれらの条件を総て満たず単一液晶化合物
はなく、通常、複数の化合物を混合して液晶組成物とし
て実用に供するわけであるが、液晶組成物が満たすべき
条件が多岐にわたるため性能の良い液晶組成物を作製す
るためには光学活性化合物のような液晶化合物以外の化
合物をブレンドする必要がある。

しかしながら、上に述べた条件のうら高速応答性を除く
条件は従来のブレンド技術で実現可能であるが、高速応
答性に関しては現状では不十分であった。ことに強誘電
性液晶組成物は、通常、低粘性のベース液晶組成物に光
学活性化合物を添加して調製されるが、現在のところ上
記高速応答性を満足する液晶組成物は知られていない。

そのため、高速応答性を実現化させる一つの手段として
、大きな自発分極を誘起させる新たな光学活性化合物の
開発ら切望されている。

この発明は、かかる状況下、なされたしのであり、強誘
７（Ｉ性液晶組成物の液晶応答性を著しく向」二可能な
新規化合物及びそれを含何してなるスメクチック液晶組
成物を提供しようとするものである。

（ニ）課題を解決するための手段 かくしてこの発明によれば、下記一般式（）： （式中、ＩＮ、とＲ７は、それぞれ同一または異なって
、直鎖状又は分岐状で炭素数１−１２のアルキル基を示
“４′） で表されるアルコキシビフェニルカルボン酸誘導体が提
供される。

」二足式（１）の化合物は、文献未記載の化合物である
。

上記式（１）の定義における用語“直鎖状又は分岐状で
炭素数１〜１２のアルキル基”とは、メチル、エチル、
プロピル、ｉ−プロピル、ブチル、ｉ−ブチル、Ｌ−ブ
チル、ペンデル、２−メチルブチル、２．２−ジメチル
プロピル、ヘキシル、２又は３−メチルペンチル、２．
２−ジメチルブチル、４−メチルヘキシル、２又は３−
メチルペンチル、６−メヂルオクヂル、ｎ−ペンチル、
２．２−ジメヂルペンヂル、３．３−　トリメチルペン
デル、２．４−ジメヂルペンヂル、ｎ−オクチル、２，
２，３．３−テトラメチルブチル、ノニル、デシル、ウ
ンデシル、ドデシルなどが含まれる。これらのアルキル
基中で炭素鎖に不斉炭素が含まれていてもよい。

これらのうち好ましい化合物としては、４−（４’−ｎ
−ペンデルオキシ−ビフェニル）−カルボン酸　α−（
４−メチルフェニル）エチルエステル、４−（４’−ｎ
−ペンデルオキシ−ビフェニル）−カルボン酸　α−（
４−ｎ−オクチルフェニル）エチルエステルｓ４　　（
４’　　ｎ−オクチルオキシービフェニル）−カルボン
酸　α−（４−メチルフェニル）エチルエステル、４−
（４’−ｎ−オフデルオキシ−ビフェニル）−カルボン
酸α−（４−ｎ−オクチルフェニル）エチルエステル、
４−（４’−ｎ−オクチルオキシービフェニル）−カル
ボン酸　α−（４−ドデシルフェニル）エチルエステル
、４−　［４′−（２−メチルへブチル）オキンービフ
ェニル］−カルボン酸　α−（４−メチルフェニル）エ
チルエステル、４−　［４’−（２−メチルペンチル）
オキシ−ビフェニル］−カルボン酸　α−（４−ｎ−オ
クチルフェニル）エチルエステル、４−（４′−ｎ−才
クチルオキシ−ビフェニル）−カルボン酸　α−［４−
（２−メチルペンチル）フヱニル］エチルエステル られる。

この発明の式（１）の化合物は、たとえば、−般式（Ｉ
ｆ）： て表わされる４−（４’−アルコキシ−ビフェニル）カ
ルボン酸と、一般式（■）： ＣＨ３ で表されるα−（４−アルキルフェニル）エチルアルコ
ールとを反応させることにより製造することができる。

上記の反応は、通常式（ＩＩ）のカルボン酸を反応性誘
導体たとえばクロリドやプロミドのような酸ハライドの
形態に変換して用いるのが好ましい。

また反応は、通常、トルエン、キシレンなどの不活性な
有機溶媒中、加熱下に行われる。式（Ｉｆ）のカルボン
酸の酸ハライドとして用いられた場合、ピリジンのよう
な脱ハロゲン化剤の存在下で反応を行うことができる。

なお、上記式（Ｉｔ）のカルボン酸は、たとえば、中Ｅ
ロ一部、拙文−「液晶の製法と応用」幸書房（１９７４
）　７０頁に記載された方法に準じてｐ−オキシビフェ
ニルから合成することができ、式（ＩＩＩ）のアルコー
ルは、たとえば、ｐ−アルキルアセトンフェノンの還元
により合成することができる。

上記式（１）のアルコールはα位に不斉炭素をｒＴする
ため、このアルコールとして光学活性物（ａ’−又はｅ
一体）を用いれば、対応する光学活性を有する式（１）
の化合物を得ることができる。ただし、ラセミ体を用い
れば対応する光学不活性な式（＋）の化合物を得ること
もできる。この発明のアルコキシビフェニルカルボン酸
誘導体には、この上うなｄ一体、ｅ一体、ラセミ体等が
すべて含まれる。このようなこの発明の化合物のうち、
光学活性な形態のものは、液晶組成物への添加剤として
有用である。すなわち、式（１）の化合物は不斉炭素原
子がエステル基に隣設しており、かつ不斉炭素原子の両
側に立体的に大きなフェニル環が存在する措造を有して
いる。このため光学活性体として用いれば、エステル基
及び不斉炭素原子の周辺の自由回転が規制を受け、大き
な自発分極が期待できるので、それ自身は液晶相を示さ
ないが、液晶組成物への添加成分として用いるのに有用
である。ことに、この化合物は、スメクチックＣ相を呈
する液晶化合物に添加された際に強い自発分極誘起作用
を発現し、従来調製が困難であった応答性の高い強誘電
性液晶組成物を提供するものである。しかしてこの発明
によれば、スメチックＣ相を呈する液晶化合物に式（１
）のアルコキシビフェニルカルボン酸誘導体の少なくと
も！種を添加してなる液晶組成物が提供される。

ここで添加対象となるスメクチックＣ相を呈する液晶化
合物としては、当該分野で知られた種々のスメクチック
液晶を用いることができる。その具体例としては、下式
（ＩＶ）、（Ｖ）及び（■）で示される化合物が挙げら
れる。

・・・・・・（Ｖ） ・・・・・・（Ｖｌ） （式中、Ａ及びＢは、それぞれ、単結合または−ＣＯＯ
−１−ＯＣＯ−１−ＣＩｌ　＝　ＣＩｌ　−ＣＯＯ−１
−０ＣＯ−Ｃ１１＝Ｃ１ｌ−１−０−１−Ｓ−１−ｏｃ
ｏｏ−らしくは−ＣＯ−の基を示す。Ｄ及びＥは、それ
ぞれ、単結合又は−０００−１−ＯＣＯ−１−ＣＩＩ＝
Ｎ−１−Ｎ＝Ｃ１１−１−ＣＩＩ＝０１１−１−（：＝
Ｃ−１−ＣＩｌ　＝　ＣＩｌ　−ＣＯＯ−１−０ＣＯ−
ＣＩｌ　＝Ｃ１ｌ−１−Ｃ１１，Ｃ１１，−１０ＣＩＬ
−１−ＣＩｌ、０−１−　ＣＯ５−もしくは−５ＯＣ−
の基を示す。

０．０およへ公よ、それぞれ独立して、ベンゼン環、ピ
リジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピリダジン環、
ピペラジン環、シクロヘキサン環、ピラン環、ジオキサ
シクロヘキザン環、デアピラン環、ジチアン環、チアジ
アジン環、ビシクロ［２，２，２］オクタン環、テトラ
ジン環等の六員環を示し、これらの六員環中の水素原子
は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、シアノ基、ニト
ロ基、低級アルキル基、低級アルコキシ基又は重水素（
１））で置換されていてもよい。Ｒ５及びＲ４はそれぞ
れ独立して、直鎖状又は分枝状で炭素数ｌ〜１２のアル
キルもしくはアルコキシ基を示す。ｐはＩ又は２の整数
を示す。） もらろん、これらは２種以上混合して用いることができ
る。

実用上、これらのスメクチック液晶化合物は、室温附近
でスメクチックＣ相を呈しかっＩＡＣやＩＮＡＣ等の相
系列を有するように適宜混合して用いるのが適している
。

また、液晶組成物中の式（１）の化合物の混合量は、通
常、０．５〜２０重量％とするのが適しており、１−１
０重量％とするのが好ましい。０．５重量％未満では、
スメクチック液晶化合物の応答性の向上効果が不充分で
あり、２０重量％を越えるとスメクチックＣ相の熱安定
性が不充分となる点で適さない。

（ホ）実施例 実施例１ ４−（４’−ｎ−オクチルオキシ−ビフェニル）−カル
ボン酸　α−（４−オクチルフェニル）エチルエステル ４−（４’−ｎ−オクチルオキシ−ビフェニル）−カル
ボン酸ｏ、ｇｙ　（０，００２６モル）に五塩化リン０
．６５９　（０，００３１モル）を加え、約８０℃で加
熱して反応させる。減圧蒸留によってｐｏｃｔ、及び過
剰の五塩化リンを完全に除去し、４−（４’−ｎ−オク
チルオキソービフェニル）−カルボン酸クロリドを得た
。これをトルエン１０＋ｙＣに溶解し、５−（−）−α
−（４−ｎ−オクチルフェニル）エチルアルコール０．
５９　（０，００２１モル）とピリジン（脱塩化水素剤
）１１１２とを加える。室温で１０時間放置した後、６
０℃に加温し、そのまま３時間保ってから冷却する。そ
の後塩酸に加え、エーテルで抽出する。

エーテル層をＮａ１ｌＣＯ，水溶液、次いで水で洗い、
Ｎａ１ＳＯａで乾燥する。エーテルを留去し、残留物を
カラムクロマトグラフィー（溶媒：クロロホルム）で精
製し、エタノールより再結晶して目的とする４−（４’
−ｎ−オクチルオキシ−ビフェニル）−カルボン酸　α
−（４−オクチルフェニル）エチルエステルを得た。こ
の化合物の赤外スペクトルを第１図に示す。この化合物
は液晶相を示さず、下記の転移温度（融点）を示した。

または、遮光度［α］雪は９８．７°（溶媒クロロホル
ム）であった。

５１℃ 結晶　　　　　　　　　　　　等方性液体実施例２ 実施例！で製造した４−（４’−ｎ−才クチルオキシ−
ビフェニル）−カルボン酸　α−（４−ｎ−オクチルフ
ェニル）エチルエステルを用いて強誘電性液晶組成物を
作成した。作成した液晶組成物の組成を表１に示す。

（以下余白） この組成物の相転移温度は以下のとおりである。

この液晶組成物はＩＡＣ相系列を有しているため液晶セ
ルに適用した場合容易に良好な配向を得ることができ、
かつ室温で強誘電性のスメクチックＣ液晶相を示した。

なお、ネマヂック（Ｎ）相、スメクチックＡ（ＳＡ）相
、スメクチックＣ（ＳＣ）相等の液晶相の同定はホット
ステージ付偏光顕微鏡による組織観察及び既知液晶化合
物の液晶相との相溶性を確認するための二成分系の相図
作成によって行った。

実施例３ 実施例２で作成した液晶組成物を用いて液晶表示装置を
作成した。２枚のガラス基板上にＩＴＯ膜を形成し、ナ
イロン膜を塗布しラビングする。

次にこの２枚のガラス基板をラビング方向が同一になる
ようにしてセル厚２μｍで張り合わせる。このセルに実
施例２で作成した液晶組成物を注入した。注入後−旦液
晶組成物が等方性液体に変化する７５℃にセルを加熱し
、その後１’Ｃ／ａ＋ｉｎで室温まで冷却することによ
り良好な配向を得た。この液晶素子を２枚の直交する偏
光子の間に設置し、″電界を印加し、透過光強度の変化
を観察した。

Ｖ　ｐ−ｐ＝　２０　Ｖの電界を２５℃で印加した時の
透過光強度の変化より応答速度を求めたところ１８１μ
ｓｅｃの高速応答性が得られた。

従って、式（１）の化合物は、少量の添加においても強
誘電性液晶組成物の応答性の向上に極めて有効であるこ
とが判る。

実施例４ 実施例１における４−（４’−ｎ−オクチルオキシービ
フェニル）カルボン酸の代わりに、４−　（４’−（１
−メチルへブチルオキシ−ビフェニル）カルボン酸を用
い、実施例１と同様にして、（Ｒ，５）４−（４’−（
１−メチルへブチルオキシ−ビフェニル）カルボン酸　
α−（４−オクチルフェニル）エチルエステルを合成し
た。

結晶−等方性液体への相転移温度（融点）は４７℃、旋
光度［α］二５は＋６７．５°であった。

実施例５ 表３に示すノンカイラルスメチックＣ液晶組成物（Ｂ）
を作成した。この液晶組成物（Ｂ）の相転移は次の通り
であった。

５０°Ｃ６８℃　　７１°Ｃ ３ｃ−〉ＳＡ−〉Ｎ−〉■ この液晶組成物（Ｂ）に、実施例１及び実施例４の化合
物、ならびに比較化合物として（Ｉｔ　）４−　（４’
−ｎ−オクチルオキシ−ビフェニル）カルボン酸　α−
フェニルエエチエステル（［α］　乙５＝−７７，５°
、結晶−等方性液体への相転移濃度＝７２℃）をそれぞ
れ添加してカイラルスメクチックＣ液晶組成物を作製し
、実施例３と同様に液晶表示装置を作製し、応答速度、
チルト角度を測定した。その測定結果は表４に示す通り
である。

表３ 表４ 上表から明らかなように、本発明の化合物は、比較化合
物より速い応答特性を示し、特に実施例！の化合物の４
％添加は、８０μＳｅｃという高速応答性を実現してい
る。

（へ）発明の効果 この発明のアルコキンビフェニルカルボン酸誘導体は、
高い自発分極を誘起するものであり、その性質を利用し
て、種々の用途に有用であり、ことに液晶組成物の応答
性改善に有用である。

そして、この化合物が混合されたスメクヂック液晶組成
物は、無添加や他の光学活性化合物を用いたしのに比し
て、応答性が改善されており、適切なスメクチック液晶
化合物を選択することにより、理想的な強誘電性液晶組
成物を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例のアルコキンビフェニル
カルホン酸誘導体の赤外吸収スペクトル図である。 ４Ｃ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下記一般式（ I ）： ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・（ I
   ） （式中、Ｒ＿１とＲ＿２は、それぞれ同一または異なっ
   て、直鎖状又は分岐状で炭素数１〜１２のアルキル基を
   示す） で表されるアルコキシビフェニルカルボン酸誘導体。 ２、スメチックＣ相を呈する液晶化合物に請求項１のア
   ルコキシビフェニルカルボン酸誘導体の少なくとも１種
   を添加してなる液晶組成物。