JPH01503386A - 液晶物質 - 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】 液晶物質 この発明はチルト形（ｔｉｌｔｅｄ）スメクチック液晶相を形成する化合物及び 強誘電性液晶物質を含む電子光学装置に関する。

チルト形キラルスメクチック相をもつ液晶物質では強銹電性挙動が認められてい る。液晶はスメクチックＣ相にあるのが望ましいが、スメクチックｌ相やスメク チックＦ相などの他のチルト形スメクチック相もまた強誘電性系を形成できる。

キラリティーは液晶分子に固有に存在することもあるし、あるいは液晶物質に約 ５〜２０％添加することができるキラルドーバントにも存在することがある。適 当なキラルドーパントの実例には、４−カルボキシエチル−４”−へブチルオキ シビフェニル、６−　（４−オクチルベンゾイルオキシ）ナフトエン酸−２や６ −オクチルオキシナフトエ酸−２のオクト−２−イルエステル類がある。

いずれの場合にも、強誘電性液晶ディスプレイ装置に使用するためには、この液 晶物質は高い自発分極作用を有する必要がある。また、直流電場を強誘電性双極 子モーメントに作用させるためには、例えばキラルスメク特表千１−５０３３８ ６　（２） チックＣ（Ｓｃ＊）液晶を含む液晶ディスプレイ装置を構成する必要がある。

一般に、液晶物質の分子は両端に異なる種類の２つの基が結合した、既知タイプ のリジッド・コアを有している。スメクチック液晶相を形成する物質では、通常 、これら基それぞれは直鎖又は枝分かれアルキル又はアルコキシ基である。

コアに結合した基中に２つ以上の酸素原子をもつ化合物は液晶物質としては比較 的魅力に乏しい。炭素鎖に第２の酸素原子を導入すると、ネマチック・アイソト ロピック液相転移温度が大きく低下することがわかった。

ところが、このタイプのうちある種の化合物がチルト形液晶相の促進傾向におい て驚くほど有利であることが見いだされた。

すなわち、本発明による、チルト形スメチック液晶相を形成する化合物は次の一 般式で表せる。

Ｒ’−０−ＣＨ，−ＣＨ，−０−（Ｚ）−Ｒ”−−−（１）ただし、式中、 Ｒ１は炭素原子及び酸素原子を含み、場合によっては一つかそれ以上の酸素原子 がそれぞれ別な炭素原子に結合し、そして炭素元素の合計数又は炭素原子及び酸 素原子の合計数が１以上で１５以下である脂肪族基であり、Ｒ８はそれぞれの炭 素原子数が４〜１８で、しかも２つのへテロ原子が直接結合していないという条 件で、一つかそれ以上のＣＨ，基又はＣＦ、基が一〇−１−Ｓ−１−ＣＯ−１− ０−１−Ｏ−ＣＯ−１−Ｓ−ＣＯ−５−〇−ＣＯＯ−１−ＣＯ−Ｏ−１−ＣＨ＝ ＣＨ−１−ＣＨＣＦｓ−１−ＣＨハロゲン−及び−ＣＨＣＮ−からなる群から選 択する基又はこれら適当な基を組み合わせたものによって置換できる直鎖又は枝 分かれアルキル基かベルフロオロアルキル基であり、 Ｒ’は好ましくは炭素原子及び酸素原子を含み、場合によっては一つかそれ以上 の酸素原子がそれぞれ別な炭素原子に結合し、そして炭素原子の合計数又は炭素 原子及び酸素原子の合計数が４以上で１８以下であり、そして （Ｚ）は液晶において公知タイプの芳香族基又は脂環式コアである。

好ましくは、Ｒ１は炭素原子数が７以下のアルキル基かアルフキジアルキル基、 例えばメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチルメト 牛ジエチル、エトキシエチル、プロポ牛ジエチル又はブトキシエチルである。Ｒ １は直鎖又は枝分かれ鎖であってよい。直鎖基が好ましい。Ｒ１がブチル−２な どの不斉炭素原子を含む枝分かれ基である場合には、化合物はチルト形スメクチ ック相を形成することができ、また光学活性ドーパントと混合する必要なく、強 誘電性を有することができる。

好ましくは、Ｒ１はアルキル、アルケニル、アルコキシ、アルケニルオキシ、ア ルコキシアルコキシ、アルコキシカルボニル、アルカノイルオキシ又はアルコキ シアルコキシアルコ牛シ基である。好ましくは、炭素原子数が５．６．７．８． ９又は１０であり、従って好ましい基はペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチ ル、ノニル、デシル、ペントキシ、ヘキソキシ、ヘプトキシ、オクトキシ、ツノ キシ又はデコ牛シ基、さらにエチル、プロピル、ブチル、ウンデシル、ドデシル 、プロポキシ、エトキシ、ブトキシ、ウンデコキシ、２−オキサプロピル（＝２ −メトキシメチル）、２−エトキシメチル又は３−オキサブチル（＝２−メトキ シペンチル）、２−１３−又は４−オキサペンチル、２−１３−５４−又は５− オキサヘキシル又は２−１３−１４−１５−又は６−オキサヘプチルである。好 ましくは、Ｒ２は直鎖基である。

Ｒ２が不斉炭素原子を含む場合、ドーパントを添加しなくても、化合物は同様に チルト形キラルスメクチフク相を形成することができる。

好ましいキラル基Ｒ８は次式で表せる。

式中、 Ｘ’　は−ＣＯ−０−１−Ｏ−ＣＯ−１−ｏ−ｃｏ−。

−、−ＣＯ−１−０−１−Ｓ−１−ＣＨ＝ＣＨ−５−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯＯ−又は 単結合であり、Ｑ′は炭素原子数が１〜５のアルキレンであるが、Ｘｏに結合シ ティないＣＨ＊基バー　０−１−ＣＯ−１−０−ＣＯ−１−ＣＯ−Ｏ−１−ＣＨ ＝ＣＨ−又は単結合で置換でき、 ＹｏはＣＮ、ハロゲン、メチル又はメトキシであり、そして Ｒ５はＹとは異なる、炭素原子数が１〜１５のアルキル基であるが、一つ又は二 つの非隣接ＣＨ，基は−０−１−ＣＯ−１−Ｏ−ＣＯ−５−ＣＯ−Ｏ−及び／又 は−ＣＨ＝ＣＨ−で置換できる。

Ｘｏ　は好ましく１ｉ−ＣＯ−０−１−Ｏ−ＣＯ−５−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＯＯ−（ ）ランス）又は単結合であるが、特に好ましイノバーＣｏ−Ｑ　−／−０−Ｇｏ ＝又は単結合である。

Ｑ″　は好ましくは−ＣＨ，−１−ＣＨ，ＣＨ，−１−ＣＨ、ＣＨ、ＣＨ，−又 は単結合であるが、特に好ましいのは単結合である。

Ｙｏ　は好ましくはＣＨ，−１−ＣＮ又はＣＩであるが、特に好ましいのはＣＮ である。

Ｒゝは好ましくは炭素原子数が１〜ｌＯ１特に１〜７の直鎖又は枝分かれアルキ ルである。

一般式Ｉの化合物のうちで、Ｘｏ及びＹｏが同時にメチルでないものが好ましい 。

コア（Ｚ）は好ましくは少なくとも２つの環又は環系を含むが、そのうちの少な くとも−っはカルボ環式又はヘテロ環式芳香族環又は環系であり、これら環又は 環系は直接共有結合、あるいはこの目的に知られている各種結合基、例えばカル ボニルオキシやエチレン基によって結合する。好ましくは、（Ｚ）はビフェニル 、ビフェニル−４−イルベンゾエート、フェニル−４−ペンゾイルオ牛ジベンゾ エート又はナフタリンの残基である。

好ましい（Ｚ）は次式で表せる二価の基である。

−Ａ’−Ｚ’−Ａ”−（Ｚ”−Ａ’）、一式中、Ａ′、Ａ３及びＡ４はそれぞれ −っか二つのＦ及び／又はＣＩ原子及び／又はＣＨ，基及び／又はＣＮ基で置換 された、あるいは置換されていない１，４−フェニレンである。ただし、一つか 二つのＣＨ基はＮ又は１．４−シクロヘキシレンで置換でき、また一つか二つの 非隣接ＣＨ，基はＯ原子及び／又はＳ原子、あるいはピペリジン−１，４−ジイ ル、１，４−ビシクロ（２゜２．２）オクチジン、ナフタリン−２，６−ジイル 、デカヒドロナフタリン−２，６−ジイル又は１，２．３゜４−テトラヒドロフ ラン−２，６−ジイル基で置換できる。そしてＺｌ及び２鵞はそれぞれ−ＣＯ− Ｏ−１−ＣＯ−Ｓ−５−Ｏ−ＣＯ−１−Ｓ−ＣＯ−１−ＣＨ，ＣＨ。

−１−０ＣＨ，−１−ＣＨ，０−１−ＣミＣ又は単結合である。　以下、簡潔を 期すために、（例えばフッ素で）置換することができ、かつ一つか二つのＣＨ基 をＮで置換できる１、４−フェニレン基をｐｈで、一つか二つの非隣接ＣＨ，基 をＯ原子で置換できる１、４−シクロヘキシレン基をＣｙで、そしてビシクロ（ ２，２，２）オクチジン基をＢｉで表す。ｎは好ましくは０である。

Ａ３、Ａ３及びＡ４は好ましくはＣｙ又はｐｈである。

上記及び下記式の化合物において、ｐｈは好ましくはｌ。

４−フェニレン（Ｐｈｅ）、ピリミジン−２，５−ジイル（Ｐｙ　ｒ）　、ピリ ジン−２，５−ジイル（Ｐ　ｙ　ｎ）、ピラジン−３，６−ジイル又はピリダジ ン−２，５−ジイル基を示すが、好ましいのはＰｈｅ、Ｐｙｒ又はＰｙｎである 。本発明による化合物は好ましくは一以下の、一つか二つのＣＨ基をＮで置換し た１、４−フェニレン基を含む。Ｃｙは好ましくはトランス−１，４−シクロヘ キシレン基である。

一般式ｌ及び上記部分式の特に好適な化合物は基−Ｐｈ−ｐｈ−を含むものであ る。−’Ｐ　ｈ　−Ｐ　ｈ−は好ましくは−Ｐｈｅ−Ｐｈｅ−５Ｐｈｅ−Ｐｙｒ 又はＰｈｅ−Ｐｙｎである。特に好適な基は次のものである。

そしてさらに４，４°−ビフェニル、あるいはフッ素でモノ又はポリ置換した４ 、４−ビフェニルがある。

Ｚｌ及び２′は好ましくは単結合であり、この次に好ましＬＮ（７）ｉｌ−０− Ｃｏ−１ＣＯ−Ｑ−１−Ｃ＝：Ｃ又１ｌ−ＣＨ，ＣＨ，−基テアリ、特１ｍ−Ｃ ＯＯ−又は−０ＣＯ−基である。

強誘電性スメクチックディスプレイを含む電子光学装置を組み立てるためには、 好ましくは２μｍ以下の短い距離だけ分離したポリマー研磨面間のセルに液晶物 質を容れる。強誘電性挙動が、高粘度と長いレンジ・オーダーの液晶相と相俟っ て、強誘電性双極子モーメントに直流電場が作用している状態で切換え時間を非 常に短縮すると共に、双安定性を発揮させる。

この短いアドレシング時間と双安定性の組み合わせがビデオフレームレートを可 能にする高多重フラット・パネルディスプレイの可能性を開くものである。アド レス線の合計数は、フレーム時間を決定する光学効果の応答時間によって制限さ れる。このようなディスプレイには、ワード・プロセッサーや携帯式コンピュー タなどの文字表示からフラット・パネル式カラーテレビに至る多くの用途が考え られる。

一般式■の化合物はそれ自体公知な方法で製造する。

例えば、各種文献［例えばＪｏｕｂｅｎ−ｆｅｙｌのＭｅｔｈｏｄｅｎ　ｄｅｒ Ｏｒｇａｎｉｓｃｈｅｎ　Ｃｈｅｍｉｅ　（有機化学の方法）、ｃｅｏｒｇイｈ ｉｅａｅ−Ｖｅｒｌａｇ、シコトウットガルトなどに記載されている標準的な方 法）に記載されている方法を、特に公知の、前記反応に好適な反応条件１行えば よい。それ自体が公知で、ここには詳細を述べない各変法も利用できる゛。

所望ならば、出発物質をその場で形成し、反応混合物から単離せずに、直ちに反 応させて、一般式■の化合物を得てもよい。各種の出発物質が利用できる。例示 すると、次の通りである。

以下、本発明を実施例により説明する。

実施例１ ４．４′−ジ（２−エトキシエトキシ）ビフェニルブタノン中、４．４’　−ジ ヒドロキシビフェニル（１モル）、炭酸カリウム（４モル）及び１−ブロモ−２ −エトキシエタン（４モル）の混合物をほぼ４５分間還還流式千１−５０３３８ ６　（４） しながら加熱した。回転蒸発によりブタノンを留去し、所望生成物をエーテルに 抽出した。エーテル抽出物を希塩酸で洗浄し、次に水洗した。エーテルを除去し 、残留物をエタノールから晶出した。生成物をエタノールから二回再結晶するこ とによって精製した。構造を核磁気共鳴分光分析及び質量分光分析によって同定 した。

生成物の転移温度を光学顕微鏡法及び示差熱分析によって測定して、次の結果を 得た。

結晶→スメクチックに１７５℃。

スメクチックに→アイソトロピツク、１１８℃。

Ｘ線分析によって確認したところ、液晶相はスメクチックにであった。

実施例２ ４．４゛−ジ（２−メトキシエトキシ）ビフェニル１−ブロモ−２−エトキシエ タンの代りに１−ブロモ−２−メトキシエタンを使用して実施例１の方法を繰返 し、生成物の構造及び転移温度を同じ方法で測定した。

結晶→スメクチックＫ、１２７℃。

スメクチックに→アイソトロピツク、１３９℃。

実施例３ ４−オクチルフェニル−４−（２−エトキシエトキシ）ベンゾエート ４−（２−エトキシエトキシ）安息香酸を次のようにして調製した。４−ヒドロ キシ安息香酸（１３，８ｇ）、１−ブロモ−２−エトキシエタン（３０，６ｙ） 、水酸化ナトリウム（８，８９）、エタノール（２０ＩＬｉり及び水（５０ａ＆ ）の混合物を還流しながら１６時間加熱した。

水酸化カリウム（５，６９）の水溶液（１００ｍｌりを反応混合物に加え、還流 を続けた。１時間後、混合物を冷却しながら、濃塩酸を加え、ｐＨを２〜３にし た。継続冷却により晶出した結晶を濾別し、沸点で水（３５０ｄ）に溶解し、こ れにエタノール（１００−）を加えた。乳液状の混合物を濾過し、冷却し、結晶 化を行って、白色物質、融点１３３〜１３５℃を得た。

窒素下、この酸（１当１＆）を無水ジクロロメタンに懸濁し、撹拌した。無水ト リフルオロ酢酸（１，１当量）を加え、懸濁している酸を徐々に溶解した。２０ 分後、溶解が完全になった。４−オクチルフェノール（０，９５当量）を加え、 反応混合物を一夜放置した。溶剤を減圧除去し、粗生成物をフラッシュ・カラム ・クロマトグラフィー（シリカ、ジクロロメタン）にかけた。所望エステルに対 応する主バンドを回収し、蒸発して、オイル状の固形生成物を得た。生成物をメ タノールから再結晶した（必要に応じて、水を加えた）。構造を核磁気共鳴分光 分析及び質量分光分析によって同定した。

前記実施例と同様にして、転移温度を測定した（生成物は多形質であった）。

固形→アイソトロピック、４０．５〜４１．５℃。

アイソトロピック→ネマチック、１２．４℃。

実施例４ ４−＞ニルフェニル− ト ４−オクチルフェノールの代りに４−ノニルフェノールを使用して実施例３の方 法を繰返し、酸と反応させた。

生成物の構造を同じ方法で同定した。

転移温度： 固形→アイソトロピック、３５〜３７℃。

アイソトロピック→ネマチック、２４．６℃。

実施例５ ４′−へキシルビフェニル−４−イル４−（２−エトキシエトキシ）ベンゾエー ト ４−オフトルフェノールの代りに４−ヘキシル−４′ヒドロキシビフエニルを使 用して、実施例３の方法を繰返し、酸と反応させた。生成物の構造を同じ方法で 同定した。

転移温度： 固形→ネマチック、１０７．０〜１０７．２℃。

ネマチブク→アイントロピック、１６５．３〜１６６。

３℃。

ネマチック→スメクチックＣ１９１〜９０℃。

ｋｌｌ１Ｍ１４Ｍａｌ＾ｍ−１−電−ａｐｌ−・ＧＢ８Ｂ１００３６５国際調査 報告 ＧＢ　８８００３６５

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．次の一般式： Ｒ１−Ｏ−ＣＨ２−ＣＨ２−Ｏ−（Ｚ）−Ｒ２・・・（Ｉ）（ただし、式中、 Ｒ１は炭素原子及び酸素原子を含み、場合によっては一つかそれ以上の酸素原子 がそれぞれ別な炭素原子に結合し、そして炭素原子の合計数又は炭素原子及び酸 素原子の合計数が１以上で１５以下である脂肪族基であり、Ｒ２は好ましくは炭 素原子及び酸素原子を含み、場合によっては一つかそれ以上の酸素原子がそれぞ れ別な炭素原子に結合し、そして炭素原子の合計数又は炭素原子及び酸素原子の 合計数が４以上で１８以下であり、そして （Ｚ）は液晶において公知タイプの芳香族基又は脂環式コアである）で表せるチ ルト形スメクチック液晶相を形成する化合物。
2. ２．Ｒ１がアルキル基か又はアルコキシアルキル基である請求項第１項記載の化 合物。
3. ３．Ｒ１がメチル、エチル又はメトキシエチルである請求項第２項記載の化合物 。
4. ４．Ｒ１がキラリティーを付与する不斉炭素原子を存する基である請求項第１項 又は第２項記載の化合物。
5. ５．Ｒ２がアキル基、アルコキシ基、アルコキシアルコキシ基又はアルコキシア ルコキシアルコキシ基である請求項第１〜４項のいずれか１項記載の化合物。
6. ６．Ｒ２がキラリティーを付与する不斉炭素原子を有する請求項第５項記載の化 合物。
7. ７．コア（Ｚ）は少なくとも２つの環又は環系を含むが、そのうちの少なくとも 一つはカルボ環式又はヘテロ環式芳香族環又は環系であり、これら環又は環系は 直接共有結合、あるいはカルボニルオキシ基又はエチレン基によって結合してい る請求項第１〜６項のいずれか１項記載の化合物。
8. ８．（Ｚ）がピフェニル、ピフェニル−４−イルベンゾエート、フェニル４−ベ ンゾイルオキシベンゾエート又はナフタリンの残基である請求項第７項記載の化 合物。
9. ９．キラリティーが液晶分子に固有に存在するか、あるいはキラルドーパントに 存在し、かつ高い自発分極作用を有する請求項第１〜８項のいずれか１項に記載 の化合物からなる強誘電性液晶物質。
10. １０．請求項第９項に記載の強誘電性液晶物質を含み、直流電場を強誘電性双極 子モーメントに作用させるように構成した電子工学装置。