JPH02311460A

JPH02311460A - フツ素置換ピリジン誘導体

Info

Publication number: JPH02311460A
Application number: JP13054589A
Authority: JP
Inventors: Sadao Takehara; 貞夫竹原; Takeshi Kuriyama; 毅栗山; Masashi Osawa; 大沢　政志; Tadao Shoji; 東海林　忠生; Noburu Fujisawa; 宣藤沢; Kayoko Nakamura; 佳代子中村
Original assignee: Kawamura Institute of Chemical Research; Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: Kawamura Institute of Chemical Research; DIC Corp
Priority date: 1989-05-24
Filing date: 1989-05-24
Publication date: 1990-12-27

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、電気光学的表示材料として有用な新規液晶性
化合物に関するもので、特にスメクチックＣ相を示す液
晶性化合物を提供するものである。

特にその中でも強誘電性を有する液晶材料を得る際に有
用な素材となる化合物を提供するものである。

〔従来技術〕

液晶表示素子は、その優れた特徴（低電圧作動、低消費
電力、薄型表示が可能、明るい場所でも使用でき目がつ
かれない。）によって、現在広く用いられている。しか
しながら、最も一般的であるＴＮ型表示方方式は、Ｃｒ
１Ｔなどの発光型表示方式と比較すると応答が極めて遅
く、かつ印加電場を切った場合の表示の記ｔｑ　＜メモ
リー効果）が得られないため、高速応答の必要な光シヤ
ツター、プリンターヘッド、時分割駆動の必要なテレビ
等の動画側等への応用には多くの制約があり、適したも
のとは言えなかった。

最近、メイヤーらにより強誘電性液晶を用いる表示方式
が報告され、これによるとＴＮ型の１００〜１０００倍
という高速応答とメモリー効果が得られるため、次世代
の液晶表示素子として期待され、現在、盛んに研究、開
発が進められている。

強誘電性液晶の液晶相は、チルト系のキラルスメクチッ
ク相に属するものであるが、実用的には、その中で最も
低粘性であるキラルスメクチンクＣ（以下、ｓｃ”と省
略する。）相が最も望ましい。

Ｓ０１相を示す液晶化合物は、既に数多く合成され、検
討されているが、強誘電性表示素子として用いるための
条件としては、（イ）室温を含む広い温度範囲でＳＣ”
相を示すこと、（ロ）良好な配向を得るために、ＳＣ＊
相の高温側に適当な相系列を有し、かつその螺旋ピッチ
が大きいこと、（ハ）適当なチルド角を有すること、（
ニ）粘性が小さいこと、（ホ）自発分極がある程度大き
いこと、が好ましいが、これらを単独で満足するものは
知られていない。

そのため、現在では、ＳＣ“相を示す液晶組成物（以下
、ＳＣ“液晶組成物という。）として検討用等に用いら
れている。

ｓｃ”液晶組成物の調製方法としては、強誘電性を示さ
ず、キラルでないスメクチックＣ（以下、ＳＣと省略す
る。）相を示す液晶化合物又は組成物（以下、母体液晶
という。）に、キラルな化合物（以下、キラルドーバン
トという。）を添加する方法が一般的であり、キラルな
化合物のみを混合した場合にくらべて、高速応答を得る
ことがより容易である。

母体液晶としては、室温付近でＳＣ相を示すものが望ま
しい。従って、これまで母体液晶の主成分として用いら
れてきたものは下記一般式（１）で表わされるフェニル
ピリミジン化合物や一般式（Ｉｆ）で表わされるフェニ
ルベンゾエート化合物といった２環型の化合物である。

（式中、Ｒ１及びＲｂは各々独立的にアルキル基又はア
ルコキシル基を表わす）しかしながらこれらの２原型化合物によって構成される
母体液晶では１．そのＳＣ相の上限温度（以下Ｔｃと省
略する。、が低く、温度範囲を拡大するためにはＴｃの
高い化合物を加える必要が生じてきた。しかし、Ｔ、の
高い化合物は同時に粘性も大きく、ｓｃ”液晶組成物と
した場合に、その応答性に悪影響を与えることが多かっ
た。

温度域までＳＣ相を示す化合物としては、以下に示すよ
うな３環型のピリジン化合物が知られている。

（式中、ＲｌＺＲｇｌは各々独立的に炭素原子数１〜２
０の直鎖状アルキル基を表わす。）しかしながら、これ
らの化合物は、いずれも融点が高く、また、他の液晶化
合物との相溶性も良好とは言えないものであり、また、
ＳＣ相より低温域にＳＦ相、ＳＣ相といった高次のスメ
クチック相を示し、ＳＣ相そのものの温度範囲は広くは
ない。そのため、ＳＣ相を示す組成物とした場合、低温
域において、他のスメクチック相に相転移したり、ある
いは結晶が析出したり、結晶が析出しやすいという欠点
があった。こうした欠点を改良した化合物としては、特
開昭６３−２５３０６５号公報記載の下記の一般式（Ｃ
−５）で表わされるフン素原子を有する３環式ピリジン
化合物をあげることができる。

（式中、Ｒ”、Ｒｔ′は前述の意味を有する。）このフ
ッ素原子を有する３環式ピリジン化合物は、粘性も比較
的小さく、融点も低く、他の化合物との相溶性にも優れ
ているが、Ｔ、はあまり高いものではないという欠点も
あった。そこで、粘度が小さく、他の化合物との相溶性
にも優れた化合物であって、かつＴｃが高く、ＳＣ相の
温度範囲が充分広い化合物が望まれていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明が解決しようとする課題は、低粘性で高い温度ま
でＳＣ相を示し、他の母体液晶に用いる化合物との相溶
性がよく、混合によって融点が低く、かつ高温域までＳ
Ｃ相を示すような組成物が得られるような化合物を提供
し、またそのような組成物を提供し、またそのような組
成物を用いた液晶表示素子を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記課題を解決するために、下記一般式（Ａ）
で表わされるピリジン化合物を提供する。

（式中、Ｒ’及びＲ２は各々独立的に炭素原子数１〜１
８の直鎖状アルキル基を表わす。）更に、本発明は上記
一般式（Ａ）で表わされる化合物の少なくとも１種を含
有する液晶組成物を提供する。特に本発明による液晶組
成物は、強誘電性液晶表示用キラルスメクチック液晶あ
るいはキラルスメチソク液晶調製用のＳＣ相を示す母体
液晶として用いることが好ましいものであり、液晶組成
物中に一般式（Ａ）で示される化合物の占める割合は２
〜８０重景％重量囲が好ましく、５〜５０重景％重量囲
が特に好ましい。

さらに、本発明は上記液晶組成物を構成要素とする液晶
表示素子を提供するものであり、特に低温域から高温域
までの広い温度範囲において高速応答が可能な強誘電性
液晶表示素子を提供する。

本発明に係わる式（Ａ）の化合物は、例えば次の製造方
法に従って製造することができる。

（式中、Ｒ１及びＲ２は前述と同様の意味を表わし、Ｘ
は塩素、臭素、ヨウ素、ｐ−トルエンスルホニル基の如
き脱離基を表わす。）即ち式（Ｄ）で表わされる２−（３−フルオロ−４−ヒ
ドロキシ）フェニル−５−（４−アルキル）フェニルピ
リジンを塩素存在下、式Ｒ”−Ｘの化合物と反応させる
ことにより製造することができる。ここで、原料となる
式（Ｄ）の化合物は、例えば、特開昭６４−７１号公報
に記載の方法により製造することができる。

斯くして製造される式（Ａ）の化合物の代表的なものの
相転移温度を第１表に掲げる。

尚、液晶相及び相転移温度の測定は、温度調節ステージ
を備えた偏光顕微鏡及び示差走査熱量計（ＤＳＣ）を併
用して行ったが、相転移温度は、試料の純度又は測定条
件によって若干変動するものである。なお、比較例とし
て、フン素を含まない化合物、及び、特開昭６３−２５
３０６５号公轢記載の化合物の相転移温度も第１表に示
した。

第１表からも明らかなように、本発明の化合物は、高い
Ｔ９点を保ち、また、その温度範囲もフッ素を含有しな
い化合物（比較例１）と比較すると大きく拡大されてい
ることがわかる。また、他の液晶化合物との相溶性にも
優れたものである。

本発明の化合物の優れた特徴は、液晶組成物とした場合
にさらに明らかである。第１表階１の化合物を下記の液
晶組成物（Ｅ）に１０重量％添加して得たＳＣ液晶組成
物の相転移温度（’Ｃ）は次のようになった。

ここで液晶組成物（Ｅ）は、３５重景気の及び３０重景
気ののであり、その相転移温度（”Ｃ）は次のとおりである
。

このようにわずか１０重量％の添加によりＴ、を１３℃
も上昇させ、また室温まで、ＳＣ相を保ち、析出等の相
分離も生じなかった。

このようにして得られたＴｃ点の高いＳＣ液晶組成物に
、光学活性な液晶化合物から成るキラルドーバントを加
えることにより、実施例に示すように広い温度範囲でＳ
Ｃ２相を示し、室温付近でも高速応答が可能な強誘電性
液晶組成物を得ることができる。

〔実施例〕

以下に実施例をあげて、本発明を具体的に説明するが、
勿論、本発明の主旨及び適用範囲はこれらの実施例によ
り制限されるものではない。

なお、化合物の構造の同定は核磁気共鳴スペクトル（Ｎ
ＭＲ）、及び赤外吸収スペクトル（ＩＲ）を用いて行い
、相転移温度の測定は温度調節ステージを備えた偏光顕
微鏡による観察と、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を併用し
て行った。また、実施例中、「％」は「重量％」を表わ
す。

ＮＭＲにおけるＳは１重線、ｄは２重線、ｔは３重線、
ｍは多重線を表わし、Ｊはカンプリング定数を表わす。

実施例１２−（３−フルオロ−４−オクチルオキシ）フェニル−
５−（４−ペンチル）フェニルピリジンの合成（表１階
１の化合物）２−（３−フルオロ−４−ヒドロキシ）フェニル−５−
（４−ペンチル）フェニルピリジン２５２■及び、ｔ−
ブトキシカリウム１４２■を、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルム
アミド（以下、ＤＭＦという。）１０ｍＡに溶解した。

この溶液に、臭化オクチル１７６■を加え、室温で１０
時間反応させた。反応混合物に対し、水を１００ｍ／加
え、稀塩酸により酸性にした。反応混合物に酢酸エチル
を加え、有機層を分取後、水、次いで、飽和食塩水で渋
滞し、無水硫酸すＩ−ＩＪウムで脱水した。溶媒を留去
し、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラ
フィーを用いて精製して、表記化合物の白色結晶３２４
■を得た。さらに、エタノールから再結晶を行った。相
転移温度は前出の第１表に示した。

ＮＭＲ：６８．８８（ｓ、ＬＨ）、　７．９１（ｄ、Ｊ＝８Ｈｚ
、１！（）、　７．８３−７．７０（ｍ、３Ｈ）、　７
．５４（ｄ、Ｊ＝８Ｈｚ、２１１）、　７．３０（（１
，Ｊ＝８Ｈｚ、２Ｈ）、　７．０５（ｔ、Ｊ＝８Ｈｚ、
ＬＨ）、　４．０９（ｔ、Ｊ＝７Ｈｚ、２Ｈ）、　２．
６７（ｔ、Ｊ＝７Ｈｚ、２１（）、　１．８７−１．８
３（ｍ、２８）。

１．６７−１．３０（ｍ、１６Ｈ）、　０．９３−０．
８８（ｍ、６１１）Ｉ　Ｒ：１６１Ｂ、　１５９０．１５７５．１５３３．１４６８
．１３７２゜１２２０、　１０３７．　１０００．９０
０　　（ｃｍ−’）実施例２（ＳＣ”液晶組成物の調製
）會の化合物　５２．８％片の化合物　１３．５％式％式％から成るキラルドーバントを調製した。このキラルドー
バントは少量の添加で大きな自発分極を誘起でき、また
Ｎ１相に誘起する螺旋ピッチは７０〜８０℃において充
分長いものであった。

次に前述の母体液晶（Ｅ）７０％、第１表の阻１の化合
物１０％及び上記キラルドーパント２０％から成るＳＣ
”液晶組成物を調製した。その相転移温度（’Ｃ）は以
下の通りであった。

このｓｃ”液晶組成物は室温以下までｓｃ”相を示し、
その融点は明確ではなかった。

実施例３（表示用素子の作成）ポリイミドコーティング−ラビングによる配向処理を施
した２枚のガラス透明電極を厚さ約２μｍのスペーサー
を介してあわせ、これに実施例２で得たＳＣ“液晶組成
物を充填して、セルを作成した。等方性液体（１）相か
ら、室温まで徐冷することにより均一に配向したＳ００
相のモノドメインが得られた。

このセルに電界強度１０　ＶＦ−Ｐ／μｍ、５０Ｈｚの
矩形波を印加して、その電気光学応答速度を測定したと
ころ、２５°Ｃにおいて６０μ秒であった。このときの
自発分楔は９、ＯｎＣ／ｃｒｌ、チルト角は２７°テコ
ントラストは非常に良好であった。

〔発明の効果〕

本発明の一般式（Ａ）の化合物は、高い温度からＳＣ相
を示し、広い温度範囲でＳＣ相を示す。ＳＣ相又はＳＣ
“相を示す液晶組成物に混合することにより、融点を更
に降下させ、非常な低温から高温域まで安定にＳＣ相、
あるいはｓｃ”相を示す液晶組成物を得ることができる
。

また、本発明の一般式＜Ａ）の化合物は比較的低粘度で
あり、上記ＳＣ“液晶組成物において１００μ秒以下の
高速応答性を得ることも可能である。

また、本発明の一般式（Ａ）の化合物は、他の化合物と
の相溶性もよく、結晶の析出等が生じにくい。

更に、本発明の一般式（Ａ）の化合物は、実施例にも示
したごとく、工業的にも容易に製造でき、化合物自体無
色で、化学的にも非常に安定である。

よって、本発明の一般式（Ａ）の化合物は、高速応答性
に優れた強誘電性液晶材料として、非常に有用である。

Claims

【特許請求の範囲】１、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒ＾１及びＲ＾２は各々独立的に炭素原子数１
〜１８の直鎖状アルキル基を表わす。）で表わされる化合物。２、請求項１記載の化合物を含有する液晶組成物。３、強誘電性キラルスメクチック相を示す請求項２記載
の液晶組成物。４、請求項３記載の液晶組成物を構成要素とする液晶表
示素子。