JPH02243665A - 液晶混合物 - Google Patents

液晶混合物

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JPH02243665A
JPH02243665A JP1249366A JP24936689A JPH02243665A JP H02243665 A JPH02243665 A JP H02243665A JP 1249366 A JP1249366 A JP 1249366A JP 24936689 A JP24936689 A JP 24936689A JP H02243665 A JPH02243665 A JP H02243665A
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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〕 本発明は液晶混合物の正の誘電異方性を実用操作上に要
求される特定の数値に適合させる方〔式中、環に1環り
及び環Mは、それぞれ、ベンゼン環、トランス−シクロ
ヘキサン環又はペテロ環式環であり、X′及びY′は、
それぞれ、共有結合及び(又は)カルボキシ基及び(又
は)アゾメチン基でありかつR′及びR′はそれぞれ、
アルキル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、アルキ
ルカルボニルオキシ基又はニトリル基である〕で表わさ
れる化合物は、よく知られている。このような公知技術
水準を記述している代表的刊行物には西ドイツ国特許公
開公報第2306738号、同第2306739号、同
第2545121号、同第2636684号及び第27
01591号並びにり、デームス及びその他共著、′7
リユシゲ・クリスタμ・イン・タベレン“、 1974
年、ライグチツヒ在(D、 Demus et al、
 ”Flussige Kr1stalle 1nTa
bellen 、 Leipzig、 1974)が挙
げられる。
液晶電界効果型ねじれセルにおいては、十分に高い正の
誘電異方性を有するネマチック液晶混合物が誘電体とし
て使用するのに適していることが一般に知られている。
高い正の誘電異方性を有する分子は、化合物(lO)お
よび(11)に対して、分子の長袖に平行な大きな双極
子モーメントを有する置換基を導入することにより得る
ことができる。周知のように、誘電異方性(ΔC)は分
子軸に対して垂直の双極子モーメント(tユ )と分子
軸に対して平行の双極子モーメント(111)との差、
即ち、 6g 1Eit   Kl であると定義される。
例えば、式(10)および式(11)で示される化合物
において、代表的な例として、R′がアルキル基又はア
ルコキシ基であり、R′がニトリル基、アルキル基又は
アルコキシ基である化合物でいえば、この構造及び分子
軸に対して垂直の置換基の配置によって、これらの化合
物のεよ は約5であり、この場合の  は例えば約5
である6〃 ことができ、あるいは20〜30の間で変動することが
できる。これらのことは多数の著者により認められてい
る〔例えばり、 Pohl at al、 ”Phys
Lett、” 、 60A、 421 (1977) 
; A、 Boiler at at。
“Mo1. CrysL、 Liq、 Cryst”、
 42,215. (1977);R,T、 )ilj
ngbiel at al、”J、  Am、  So
c。
96(25)、 7651(1974)参考〕。
式(lO)及び式(II)の構造中へのシクロヘキサン
環の導入は、ベンゼン環の場合に対し、相当する化合物
の粘度を低下させるという利点を有するが、このような
化合物ではスメクチック相形成傾向が増大され、かつま
た、△εの場合と同様に、分子軸に垂直の屈折率と分子
軸に平行の屈折率との差から決定される所謂△n値を低
下させるという欠点を有する。
市販の有用な液晶表示装置には、操作上、制約される特
定のしきい値電圧を有し、かつまた特定の正のΔε値、
例えば、1〜10又はそれ以上のへC値を有する液晶混
合物が要求される。
公知技術水準では、これらの要件は大きなΔC値を有す
る成分と非常に小さいΔε値を有する成分との混合物を
使用することによって充足することを可能にするのみで
あるが、これによりまた、スメクチック相形成傾向が増
大される。
このことは数人の著者により認められているCG、 H
eppke et al、 ”Z、 Naturfor
sch、”、33a。
+85 (197g)及びB、  Engelen  
eL  al ”Ann。
Phys、 、 (Paris) 3,403 (19
78)参照〕。
しきい値電圧値に要求される一定のΔε値を維持しなが
ら、εユ 値を拡大することが望まれている〔例えば、
A、 R,Kmetz著、SJD Digest。
Techn、 Papers II ”、 70(19
7B)参照〕。
しかし、この目的は、従来知られている、式(10)8
よび式(目)で示される液晶物質によっては達成するこ
とはできない。その理由は、正のΔε値を有するネマチ
ック液晶物質としては、そのCエ 値が約5である化合
物が知られているのみであるからである。従来この問題
は、正のΔε値を有するネマチック液晶物質を負のΔε
値を有する成分と混合することにより対処されているが
、この場合、比較的高いしきい値電圧が得られるが、し
ばしばスメクチック相も形成される。
〔発明の目的〕
本発明の課題は、特にスメクチック相形成傾向を低減ず
るか、もしくは排除するために、非常に異なる種々の△
C値を有する物質を使用することなく上記の問題を解決
することにある。
本発明により、この課題が下記の式(1)ををする化合
物を提供することにより解決されl:。
〔発明の開示〕
式(1)で示される化合物は数値5を上回る種種のεよ
 値を有することができ、それ故に、これらの化合物は
、単に  値を変えることによ6々 るだけであるばかりでなく、Δε値をさらに容易lこ#
節することを可能にするので、液晶混合物を実用操作上
の要求に対してさらに有利に適合させることができる。
本発明において液晶混合物に使用される異方性化合物は
式(1): 〔式中x1〜x5は同じか又は異なっており、水素原子
、ハロゲン原子、ニトロ基又はニトリル基であり、2は
共有結合又はカルボキシル基C(0)0−であり、核A
はベンゼン環又はトランス−シクロヘキサン環でありか
つYは基R−トランス C−原子!−12個を有するアルキル基又はC原子1〜
12個を有するアルコキシ基である)である。ただしく
a)X ’〜x2の基のうち少なくとも1個は水素原子
を表わさず、まt;、(b)X’がニトリル基又はニト
ロ基である場合には、x3〜x1の基のうちの少なくと
も1個は水素原子を表わさない〕を有する。
1つの優れた実施態様では式(1)中の基xlx2及び
x3は水素ではなく、有利にはニトリル基である。同様
に優れているのは XI、 XI及びx4が水素ではな
く、特にニトリル基を表わす式(1)の化合物である。
XI、x3及びXIが水素ではなく、有利には、ニトリ
ル基を表わす式(1)の化合物も同様である。
“異方性”という記載は、挙げられている化合物が互変
液晶又は潜在液晶であることを表わす。潜在液晶である
化合物とは(a)その溶融状態で適冷可能であり、かつ
また適冷状態で液晶(単変性液晶)であるか、又は潜在
液晶化合物と互変液晶化合物との混合物のT、 (透明
点)を測定した場合に、例えば、エキストラポレーショ
ンにより検知可能なフェイスを示す化合物である。
本発明で使用する式(1)の化合物のうち同様に優れて
いるグループは式(2)に相当する化合物群である。
〔式中R1はアルキル分中にC原子1〜12個を有する
アルキル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基又はアル
キルカルボニルオキシ基を表わし、環A1及び環A!は
、同じか又は異なっていて、ベンゼン環又はトランス−
シクロヘキサン環を表わしかつnは2又は3を表わす〕
式(3): 〔式中R8はC原子1〜12個を有するアルキル基であ
る〕で表わされる化合物群も同様に優れている。
式(4): 〔式中R2はC原子1〜12個を有するアルキル基であ
る〕で表わされる化合物群も有利である。
式(5): 〔式中R2はC原子1〜12個を有するアルキル基であ
る〕で表わされる化合物群も有利である。
式(3)、式(4)及び式(5)で示される好ましい化
合物は、その分子中に存在するn−アルキル基であるR
″が、例えば、CyK子3〜7個のような中程度の鎖長
を有する相当する化合物であり、n−ペンチルは代表的
例である。
特に1式(1)を有する優れている化合物は次の合成図
式により得られる: 〔式中の記号は前記の式(2)の化合物に関して記載し
たものを表わす〕。
Zが直接結合(単結合)を表わす式(1)の化合物は前
記の西ドイツ国特許公開公報第2636684号もしく
は同第2701591号に記載の化合物と同様にして、
X′〜X″で置換されている環を有する相当する化合物
を使用することにより得られる。
Zが共有結合である式(1)の化合物は、常法で相応す
る炭化水素化合物のハロゲン化、例えば臭素化〔例えば
G、 5undstr6−及びその他共著、The 5
cince of Total Enviro+*en
t”、6巻、15〜29頁(1976年)参照〕により
得られるかもしくはこのようにして得られたハロゲン誘
導体−特にブロム誘導体をn−メチルピロリドン中でC
uCNと公知方法(G、 Vl、 Gray及びそ、の
他共著、”J、 Chew、 Soc、、Perkin
 Transactions”、2巻、97頁(197
6年)〕により反応させることによって相応するニトリ
ル化合物に変換することにより得られる。式(1)のニ
トロ誘導体の製造には相応する炭化水素を公知方法を用
いて直接ニトロ化することができる。
次の第1表・および第2表に、それぞれ、式(1)およ
び式(2)を有する化合物を相応する特性と共に記載し
た。これら化合物の製造については後に詳説する。
次に公知方法により式(1)で示される化合物を製造す
る方法を例示する。
@ 1 p−(4−トランス−n−ペンチルシクロヘキシル)−
安息香酸(10g、36.5 ミリモル)を塩化チオ゛
ニル(50mff)と1時間還流下に沸騰させた。生成
した酸クロリドから過剰の塩チオニルを除去した。この
酸クロリドをピリジン100mQ中の2.4−ジシアノ
フェノール(5,39,36,5ミリモル;融点230
℃、分解)の溶液に滴加した。反応の終結後に混合物を
過剰の稀塩酸中に注入しかつ塩化メチレンで抽出した。
有機相から溶剤の蒸発濃縮により生成物が得られた。粗
生成物を真空下に蒸留させ(250℃10.02m1+
Hg)かつ次いでベンゼン/ヘキサンから再結晶させて
精製させた、融点132.2℃、Tc178.7℃(透
明点)。
得られた化合物は前記の表1の化合物No、lである。
この化合物はネマチック液晶である。
例  2 p−(4−)ランス−n−ペンチルシクロヘキシル)−
安息香酸(109,36,5ミリモル)を塩化チオニル
(50m12)と1時間還流下に沸騰させた。過剰の塩
化チオニルを留去させた。生成した酸クロリドをピリジ
ン100mff中の3.4−ジシアノフェノール(融点
158℃; 5.3g、36.5ミリモル)の溶液に滴
加した。反応混合物を一晩撹拌し、その後稀塩酸上に注
いだ。生成物を塩化メチレンで抽出した。生成物をヘキ
サンから再結晶させて精製した(融点85.2℃; T
c143.9°C)。得られた化合物は表1の化合物N
o、2である。それは互変ネマチック相を呈する。
例  3 4−トランス−(4’−)ランス−n−ペンチルシクロ
ヘキシル 酸(7g、25ミリモル)を塩化チオニル(40111
2)と共に30分間還流温度に加熱した。生じた酸クロ
リドから過剰の塩化チオニルを除去した。このようにし
て得られた酸クロリドをピリジン1001112中の3
,4−ジシアノフェノール(3.59 ; 25ミリモ
ル)の溶液に0℃で滴加しt;。反応の終結後に反応混
合物を例2と同様に後処理した。
生成物をヘキサンから再結晶させた(融点96.8℃、
Tc165.5°C)。この生成物は表1の化合物No
.3であり、この化合物はネマチック互変性である。
例  4〜6 例1の作業法により表1の化合物No.lに相応する同
族体(R’ − H ; R’=CH3; R’−nC
.2H.、)を製造した。
例  7〜lO 例2の作業法により表1の化合物No.2に相応する同
族体(R’= H ; R’−CH3 ; R’−nc
+*Hxi)を製造した。
例  11〜13 例3の作業法により表1の化合物No.3に相応する同
族体(R’= H ; R’−CH3 ; R’=nC
+zH2s)を製造した。
例1 −13で製造したすべての式(1)で示される化
合物が前記の定義の異方性(液晶もしくは潜在液晶)化
合物であることが明らかになった。
例4〜13の化合物の(//  およびCよ は、それ
ぞれ例1〜3による構造的に相応する化合物と類似して
おり、その分極の絶対値はアルキル連鎖の長さにより僅
かに変化するだけである(即ちアルキル鎖長が短くなる
に伴い若干高まる)。
しかしながら、ε77/εエ 比は、異なるR1基を何
していても、表1の化合物No−1〜3に相応する各構
造において実質的に同等である。
例  14 表1の化合・物No.lを次の方法により製造しl二 
 二 トルエン350cm’にp−(4−トランス−〇ペンチ
ルシクロヘキシル)安息香m IO9( 36.5ミリ
モル’) 、2.4−ジシアノフェノール5.39(3
6.5ミ’) −T− ル) 、濃i1Ea0.25g
及(J iilao−15gヲ加よる。溶液を120時
間還流させ、この際に反応の際に形成された水を排出す
る。粗生成物が得られ、これをシリカカラムでクロマト
グラフィー処理により精製する。その際に純粋な物質1
0gが得られ、即ち収率67%が達成される。
この操作方法でも化合物No.lに相応する同族体(R
’皐H又はR凰−C1〜C1,−アルキル)が相応する
安息香酸誘導体の使用により得られる。
式(1)の化合物を使って公知の電界効果型ねじれセル
に有利な液晶混合物を調製することができる。そのよう
な液晶混合物が式(1)の化合物少なくとも1種を約2
5重量%まで、殊に約10〜20重量%含有すると有利
である。
本発明に使用される液晶混合物としては、有利には、式
(1)の化合物の数種を総量で液晶混合物の重量の約半
分までの割合で含有することができる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、式(1) ▲数式、化学式、表等があります▼(1) 〔式中、X^1〜X^5は独立して、それぞれ、水素原
    子、ハロゲン原子、ニトロ基又はニトリル基であり、Z
    は共有結合又はカルボキシル基−C(O)O−であり、
    核Aはベンゼン環又はトランス−シクロヘキサン環であ
    り、そしてYは基R−、▲数式、化学式、表等がありま
    す▼又は▲数式、化学式、表等があります▼(式中R は水素原子、C原子1〜12個を有するアルキル基又は
    C原子1〜12個を有するアルコキシ基である)である
    。ただし、(a)X^1〜X^5の基のうちの少なくと
    も1個は、水素原子ではなく、また(b)X^1がニト
    リル基又はニトロ基である場合には、X^2〜X^5の
    基のうちの少なくとも1個は水素原子ではないものとす
    る〕で示される化合物の1種または2種以上を使用し、
    そして■値を変えることによって液晶混合物 の正の誘電異方性を、実用操作上に要求される特定の数
    値に適合させる方法。 2、非常に多種のΔ■値を有する化合物を使用すること
    なく誘電異方性の適合を行う、特許請求の範囲第1項に
    記載の方法。 3、スメクチツク相形成傾向を減ずるか、または消滅さ
    せる、特許請求の範囲第2項に記載の方法。 4、正のΔ■値が1〜10である、特許請求の範囲第1
    〜3項のいずれか一項に記載の方 法。 5、上記液晶混合物が、数種の上記式(1)で示される
    化合物を全部で、重量割合で混合物のほぼ半量までの量
    で含有している、特許請求の範囲第1〜4項に記載の方
    法。 6、上記式(1)で示される化合物を式(10)および
    式(11) ▲数式、化学式、表等があります▼(10) ▲数式、化学式、表等があります▼(11) 〔式中、環K、環L及び任意の環Mは、それぞれ、ベン
    ゼン環、トランス−シクロヘキサン環又はヘテロ環式環
    であり、X′及び任意のY′は、それぞれ、直接結合及
    び(又は)カルボキシル基であり、R′はアルキル基ま
    たはアルコキシ基であり、そしてR″はニトリル基、ア
    ルキル基またはアルコキシ基である〕で示される化合物
    とともに配合されている、特許請求の範囲第5項に記載
    の方法。
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