JPH0254353B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は新規な有機化合物に係り、更に詳しく
はTN型液晶表示装置やネガ表示タイプのゲス
ト・ホスト型液晶表示装置用に適したネマチツク
液晶組成物を構成する一成分として有用な有機化
合物を提供するものである。 TN型液晶表示装置は消費電力が極めて少な
く、かつ受光型表示であるため見易く疲れない
等、他の表示装置にないすぐれた特徴を有してい
る。それ故腕時計や携帯用電卓などの製品にさか
んに応用されている。これらはいずれも小型電源
を用いているので、出来るだけ駆動電圧を低下す
ることが望まれている。 一方、正の誘電異方性を有するネマチツク液晶
にカイラル物質を添加してカイラルネマチツク液
晶とし、これに色素を添加して電圧を印加するこ
とによりカイラルネマチツク液晶（コレステリツ
ク液晶）からネマチツク液晶に相転移させること
によりカラー表示を行なうゲスト・ホスト型液晶
表示装置は、偏光板を使用せずにあざやかなカラ
ー表示が可能であることから最近注目をあびてい
る。しかしカイラル物質を添加するために電圧が
高くなり実用上の大きな障害となつている。 従来ｐ−シアノフエニル−p′−アルキルベンゾ
エート，５−シアノ−２−（４−アルキルフエニ
ル）−ピリミジンなどの様な誘電異方性の大きな
液晶材料やそれ自体は液晶ではないが、しきい値
電圧を低下させる物質として、２−シアノ−４−
（4′−ｎ−アルキルフエニル）フラン，２−シア
ノ−５−（４−ｎ−アルキルフエニル）チオフエ
ンなどのシアノ化合物をネマチツク液晶材料に添
加することによつて、しきい電圧を低下すること
が可能なことは知られていた。 しかしこれらの物質を用いただけで所望のしき
い値電圧を有するネマチツク材料を構成すること
は、低温での結晶の析出の問題および粘度の増大
に伴う応答性能の低下等に問題が残されている。 この様な情況にかんがみて発明者らは正の誘電
異方性を有するネマチツク液晶材料を用いる表示
装置におけるしきい値電圧を低くする様な液晶及
びそれを構成する化合物を探求し本発明に到達し
た。 即ち本発明者は一般式 （上式中ＲはＨ又は炭素数１〜８のアルキル基
を示す） で表わされる５−（トランス−４−アルキルシク
ロヘキシル）−１，３−ジオキサ−２−オン及び
それを含有するネマチツク液晶組成物である。 本発明の化合物は非液晶物質で、この化合物単
独では表示素子用としての実用性はない。しかし
他の液晶物質例えばアゾキシ系，安息香酸フエニ
ルエステル系，シクロヘキサンカルボン酸フエニ
ルエステル系，フエニルシクロヘキサン系，フエ
ニルピリミジン系，フエニルメタジオキサン系な
どの液晶の一種類あるいは数種の系の混合物と混
合させることによりその液晶組成物のしきい電圧
を小さくする事ができ、従つてそれを使用してよ
り少ない消費電力で作動できる液晶表示装置を作
ることができる。 次に本発明の（）式の化合物の製法をまず化
学式で示すと 即ち、先づ公知の方法により製造される４−ア
ルキルシクロヘキサノンとシアン酢酸エステルを
酢酸アンモニウム，ピペリジン−酢酸等の触媒を
用い縮合反応させ、反応中に生成する水をベンゼ
ン，トルエン，キシレン等の不活性有機溶媒との
共沸混合物として除去し４−アルキルシクロヘキ
シリデンシアン酢酸エステル（Ａ）を得る。次に
化合物（Ａ）をJ.A.Marshall，R.D.Carroll，J.
Org.Chem.，30，2748（1965）らの方法により還
元しシクロヘキシルシアン酢酸エステル（Ｂ）を
得る。続いて、アルカリ加水分解によりマロン酸
誘導体（Ｃ）を得る。得られた化合物（Ｃ）は、
シス体とトランス体の混合物であり、これはエチ
ルアルコールその他の周知の溶剤から再結晶する
だけで分離できる。本発明において、目的化合物
はトランス体である。次いで得られたトランス−
４−アルキルシクロヘキシルマロン酸をジエチル
エーテルあるいはテトラヒドロフラン中の水素化
リチウムアルミニウムを用い還元反応を行い２−
置換−１，３−プロパンジオール（Ｄ）を得る。
このジオールと炭酸ジエチルを触媒量のナトリウ
ムエトキシド又は金属ナトリウムとともに加熱し
て生成するエタノール及び過剰の炭酸ジエチルを
留去してのち、アルカリ存在下に減圧蒸留するこ
とによつて目的の化合物（）が得られる。 以下実施例および使用例により本発明を更に詳
細に説明する。 実施例１ 〔５−（トランス−４−ペンチルシク
ロヘキシル）−１，３−ジオキサ−２−オン
（（）式においてＲがC₅H₁₁のもの）の製造方
法〕 ステツプ１ ４−ペンチルシクロヘキサノン84.1ｇ（0.5モ
ル）とシアン酢酸エチルエステル56.5ｇ（0.5モ
ル）および酢酸アンモニウム1.5ｇ（0.02モル）
を混合し、ベンゼンを溶媒として反応によつて生
成する水が留出しなくなるまで還流下にて反応さ
せた。反応終了後、室温まで放冷しベンゼン溶液
から酢酸アンモニウムを別し、ベンゼンを留去
し、残渣を減圧にて蒸留し、４−ペンチルシクロ
ヘキシリデンシアン酢酸エチルエステル（Ａ）を
得た。収量110.7ｇ（84.1％）、沸点170〜173℃／
2.5mmHg。 ステツプ２ ステツプ１で得られた化合物（Ａ）83.2ｇ
（0.3モル）を200mlのエチルアルコールに溶解し、
これに水素化ホウ素ナトリウム7.6ｇ（0.2モル）
をエタノール200mlに溶解した溶液を０℃にて滴
下した。滴下終了後更に室温にて撹拌し、反応終
了後、反応物を氷水1000ml，濃塩酸200mlの混合
物中に加え、激しく撹拌した。析出した油状物を
100mlのトルエンにて抽出した。トルエン抽出液
を５％炭酸水素ナトリウム溶液、次いで水にて洗
浄し、その後溶媒を留去した。残渣を減圧にて蒸
留し、４−ペンチルシクロヘキシルシアン酢酸エ
チルエステル（Ｂ）を得た。収量70.8ｇ（89％），
沸点171〜174℃／mmＨｇ。 ステツプ３ ステツプ２で得られた化合物（Ｂ）52.6ｇ
（0.2モル）及び水酸化カリウム44.9ｇ（0.8モル）
を水50ml，エチルアルコール200mlに溶解し、還
流下にて10時間反応した。反応終了後、反応液を
冷却し、水1000mlを加え、次いで濃塩酸70mlを
徐々に加えた。析出した結晶を過し、これをガ
スクロ分析にて単一ピークを示すまで、エタノー
ルから再結晶をくり返しトランス−４−ペンチル
シクロヘキシルマロン酸（Ｃ）を得た。収量13.2
ｇ，mp124.2℃。 ステツプ４ ステツプ３で得られた化合物（Ｃ）10ｇ
（0.039モル）を乾燥したジエチルエーテル50mlに
溶解し、これを水素化リチウムアルミニウム1.5
ｇ（0.04モル）をジエチルエーテル10mlに溶解し
た溶液に20℃にて徐々に滴下した。滴下終了後、
この混合物をゆるやかな還流下に２時間加熱し
た。加熱終了後氷浴で反応混合物を冷却し、過剰
の水素化リチウムアルミニウムを分解するために
酢酸エチル１mlを添加した。次いで20％硫酸40ml
を加え、無機物が溶解するまで激しく撹拌した。
生成物をジエルエーテル50mlにて抽出し、抽出液
を５％炭酸水素ナトリウム水溶液で２回洗浄し更
に水洗後無水硫酸ナトリウム上で乾燥した。次い
でそのエーテルを留去し残渣を20mlのｎ−ヘキサ
ンから再結晶して２−（トランス−４−ペンチル
シクロヘキシル）−１，３−プロパンジオール
（Ｄ）を得た。収得量7.6ｇ（86％），mp59.5〜
59.9℃。 ステツプ５ ステツプ４で得られた化合物（Ｄ）4.5ｇ
（0.02モル），炭酸ジエチル9.5ｇ（0.04モル），金
属ナトリウム0.1ｇを蒸留フラスコに入れて加熱
し生成するエタノールを留去しつつ液温が150℃
になるまで加熱した。残留物にトルエン20mlを加
え、水洗浄して中性としてからトルエンを留去し
３mmHgの減圧下に180℃までの留分を除去した。
（これは主として原料の１，３−プロパンジオー
ルである。）残留物は粘調であつてオリゴマーな
いしポリマーである。これにナトリウムエトキシ
ドを加えてアルカリ性にて解重合しつつ減圧蒸留
することにより目的物を得る。沸点140〜145℃／
0.3mmHg，得られた油状物2.7ｇをｎ−ヘキサン３
mlから再結晶することにより目的とする５−（ト
ランス−４−ペンチルシクロヘキシル）−１，３
−ジオキサ−２−オンの精製物1.8ｇ（収率35.7
％）を得た。mp30.1℃。そのNMR及びIR−スペ
クトルは５−（トランス−４−ペンチルシクロヘ
キシル）−１，３−ジオキサ−２−オンの構造式
と矛循しなかつた。また元素分析値は下記の如く
理論値と一致した。 理論値（C₂₅H₂₆O₃として） 分析値 Ｃ 70.82％ 70.6％ Ｈ 10.30％ 10.7％ 実施例２ 実施例１と同様にして５−シクロヘキシル−
１，３−ジオキサ−２−オン（mp62.8℃）を得
た。 その他の（）式の化合物も同様にして得られ
る。 実施例３ （使用例） からなるＮ−Ｉ点が63℃のネマチツク液晶組成物
及びその95部に本発明の（）式の化合物を５部
添加して得られる液晶組成物を使用してTN型素
子を作製し透過光量の電圧依存性を調べた。透過
光量がその飽和値の10％に達する時の電圧をもつ
てしきい電圧V₁₀とし、またその飽和値の90％に
達する時の電圧を飽和電圧V₉₀と定めた。その測
定結果を第１表に示す。

【表】 第１表から判るように本発明の（）式の化合
物をわずか５重量％添加しただけでV₁₀を0.34V
も電圧を下げることができ、非常に有効であるこ
とがわかる。比較例として従来電圧低下剤として
使用されているものを同量使用した場合の測定値
を掲げたが、これらと比較しても遜色がない事が
わかる。またダイナミツク駆動で表示装置を動作
させる場合に問題になる透過率−電圧曲線におけ
る急唆度をV₅₀／V₁₀で表わすが、このV₅₀／V₁₀
の値も本発明の化合物を使用することにより小さ
くできることがわかる。このことはダイナミツク
駆動できるための重要な要素である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一般式 （上式中ＲはＨ，又は炭素数１〜８のアルキル
   基を示す） で表わされる５−（トランス−４−アルキルシク
   ロヘキシル）−１，３−ジオキサ−２−オン。 ２ 一般式 （上式中ＲはＨ又は炭素数１〜８のアルキル基
   を示す） で表わされる５−（トランス−４−アルキルシク
   ロヘキシル）−１，３−ジオキサ−２−オンを少
   くとも１種含有してなる液晶組成物。