JPH0285243A - ３−アルキルシクロブチル基とシアノ基を１，４‐位に有するベンゼンおよび４，４’‐位に有するビフェニル化合物ならびに該化合物よりなる液晶添加剤 - 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】 〔産業−にの利用分野〕 本発明は、電気光学的表示材料として有用な新規なネマ
チック液晶類似化合物、特にシクロフ゛タン誘導体に関
するものである。

〔従来の技術］ 液晶表示素子の代表的なものの一つにエム・シャント（
Ｍ、５ｃｈａｄｔ）等〔アプライド　フィジシクスレタ
ーズ（八ｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ）、　１８．１２７〜１２８（１９７１）　）によっ
て提室された電界効果型液晶表示素子（フィールド・エ
フェクト・モード・セル）がある。この電界効果型液晶
表示素子は、平行に配設された２枚の透明型掻板を有し
、この電極板の間に正の誘電率異方性を有するネマチッ
ク液晶物質が充填され、液晶分子の長袖は電極板に対し
てほぼ平行で、かつ電極板間で一定角度ねじれた螺旋状
配列を形成している。この螺旋状配列は入射光に対して
一定の旋光能をもっている。電極板に電圧を印加すると
、液晶分子の長袖が電極板に対し垂直に配列するので旋
光能は消失する。

この旋光能の変化は、偏光板により液晶表示素子の光学
的透過度の変化に変換される。このように、電界効果型
液晶表示素子に用いられるネマチック液晶材料は誘電率
異方性が正のものでなければならず、強い正の誘電率異
方性の単体液晶又は液晶混合物が用いられている。

〔発明が解決しようとする問題点） 電界効果型液晶表示素子として用いられた場合の高速応
答や高時分割駆動可能な特性を混合系液晶に付与する方
法としては、混合系の母体として、あるいは添加剤とし
て誘電率異方性が負か比較的小さい正の液晶又は液晶類
似体（以下Ｎｎ型と称す）を使用することが有効である
が、相溶性の点から組合せに制約があった。

本発明は、ネマチック液晶との相溶性が良く、液晶物質
への添加剤あるいは液晶物質の溶媒として有用な新規物
質を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段］ 上記問題点は、−最大 （式中、Ｒ１は炭素原子数１〜６の直鎖状アルキル基を
表わし、ｎはｌ又は２の整数を表わす）で示されるｐ−
（３−アルキルシクロブチル）シアノベンゼン及び４−
（３−アルキルンクロブチル）−４°−シアノビフェニ
ル化合物を表示素子用液晶材料への添加剤あるいは液晶
材料の溶剤として使用することにより解決される。

〔作　用］ 一般式（１） （式中、Ｒ１およびｎは前記定義に同じ）で示されるｐ
−（３−アルキルシクロブチル）シアンベンゼン及びビ
フェニル化合物は、液晶へ添加した場合、混合系の液晶
温度範囲の上限を低下させることが少なく、かつ混合系
の粘度を低下させる作用を有する。

さらにネマチック液晶との相溶性が大であるなどの特性
を有するため、液晶材料の特性改善に著しい効果がある
。

〔実施例〕

本発明の一般式 ％式％（） （式中、Ｒ５は炭素原子数１〜６の直鎮状アルキル基を
表わし、ｎはｌ又は２の整数を表わす）で示される新規
な化合物、ｐ−（３−アルキルシクロブチル）シアノベ
ンゼン及び４−（３−アルキルシクロブチル）−４′−
シアノビフェニルの製造方法の一実施例によれば、式（
りの化合物は次の反応工程に−より製造される。

（式中、Ｒ１は前記した基と同一であり、ｎは前記した
数と同一である） 即ち一般式（ｎ）で表される２−アル−トルー１．３ジ
ブロモプロパンと一般式（１［１）で表されるｐ−プロ
モフェニルアセトニトリル又は４．４′−ブロモビフェ
ニルアセトニトリルを不活性有機溶媒中で反応させて、
−ａ式（ＩＶ）で表される３−アルキル−１−シアノ−
１−（ｐ−ブロモフェニル）シクロブタン又は３．−ア
ルキル−１−ンアノーｌ（４’、４”−ブロモビフェニ
ル）ンクロブタンとする。ここで不活性有機溶媒として
は例えば、エーテル　イソプロピルエーテルのごときエ
ーテル類。

ヘンゼン　トルエンのごとき芳香族炭化水素類ジオキサ
ン、テトラヒドロフランのごとき複素環化合物類などを
使用することができる。又この反応には、アセトニトリ
ル誘導体を活性化するために、アルカリ金属、金属アル
コキッド、金属アミド、水素化アルカリ、水酸化アルカ
リのごとき無機塩基を用いることが望ましい。反応は０
−１２０“Ｃの温度範囲で行うことができる。反応終了
後、反応物を水中に注ぎ、適当な溶媒で抽出後、溶媒を
留去し、残留物を減圧蒸留して化合物（［Ｖ）を得るこ
とができる。

次に化合物（ＩＶ）から−船人（Ｖ）で表される３−ア
ルキル−１−（ρ−ブロモフェニル）ンクロブクンーＩ
−カルボン酸、又は３−アルキル１−（４°、４−ブロ
モビフェニル）シクロブタンカルボン酸への加水分解工
程は、一般的な方法を用いることができる。例えば、塩
酸、硫酸のごとき酸、又は水酸化アルカリ、アルカリ金
属のごときアルカリの存在下で行うことができ、反応温
度は３０〜９０°Ｃ３特に６０〜８０゛Ｃが好ましい。

反応溶媒としては、エタノールのごときアルコール類が
好ましい０反応終了後、溶媒を留去し、水を加えて酸性
条件下で適当な溶媒で抽出し、必要ならば適当な溶媒で
再結晶し、化合物（Ｖ）を得ることができる。

次に化合物（Ｖ）から−船人（Ｖｌ）で表されるρ−（
３−アルキルシクロブチル）プロモヘンゼン又は４−（
３’−アルキルシクロブチル）−４ブロモビフエニルへ
の脱炭酸反応は、一般的な方法を用いることができる。

例えば、高温度での分解反応や、金属塩にしての熱分解
反応、対応するオキシムエステルの光反応による脱炭酸
反応などが応用できる。反応終了後、カラム精製して、
化合物（Ｖｌ）を得ることができる。

次に化合物（Ｖｌ）を不活性有機溶媒中、ファン化第−
銅と反応して一般式（１）で表されるｐ（３−アルキル
シクロブチル）シアノヘンゼン又は４−（３”−アルキ
ルシクロフ゛チル）　−４’−ンアノビフェニルとする
。ここで不活性有機溶媒として、ツメチルホルムアミド
、ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホロトリア
ミドの様なアミド類や、ジメナルスルホギシドなどを使
用することができる。反応温度は１２０〜１８０°Ｃ１
特に１４０〜１６０°Ｃが好ましい。反応終了後、常法
により処理し、ｌｌＩ’１．ｃ分取で化合物（１）を得
ることができる９次に具体的な合成例を説明する。

合成例１ ドライアイス−アセトン冷却した液体アンモニアに、金
属ナトリウム１９．１　ｇ　（８３１ミリモル）を少量
づつ加え、ナトリウムアミドを、１１８１製した後、ｐ
フロ上フェニルアセトニトリル１．５　ｇ　（４１６ミ
リモル）を１０分かけて滴下した。乾燥エーテル１．６
６０ｍ１を加えて、室温に戻した後、加温還流下２−フ
チルー１．３−ジブロモプロパン７４．０　ｇ　（４１
５ミリモル）を加え、１０時間還流後、水中へ注いだ。

有機層を分液、濃縮、カラム精製後、蒸留し無色の油状
物１３．０と（収率１０．７％）を得た。沸点は托５°
Ｃ１０，３Ｍ１１ｇであった。

元素分析値 実測値　Ｃ６０，６６χ、　Ｉ＋　６．２９χ、　Ｎ　
４．４，１χ、　Ｒｒ　２６．２１χ理論値　Ｃ６１，
６５Ｌ　Ｉ＋　６．２１Ｘ、　Ｎ　４．７９χ、　Ｉｌ
ｒ　２７．３４Ｘ（Ｃ１，ｔｌａＮＢｒ、　ＭＷ：２９
２．２３）合成例２ 水酸化カリウム６７ｇ（１，２モル）をエタノール３３
５成と水４２−に溶解し、３−ｎ−ブチル−１−（ｐブ
ロモフェニル）−１−シアノシクロブタン１２．２ｇ　
（４２ミリモル）を加え、７．５時間還流した。

溶媒を留去後、水１．５２と活性炭５ｇを加えて３０分
間攪はんし、ろ過した。ろ液を稀塩酸でｐ１１２とし、
塩化メチレンを加えて抽出、濃縮乾固して、白色の結晶
１１．４ｇ　（収率８７．７％）を得た。融点は５６．
０〜５８７°Ｃであった。

元素分析値 実測値　Ｃ５７，２１χ、　１１６．２２χ、　Ｂｒ　
２４．２４χ理論値　Ｃ５７，８９χ、　Ｈ６，１５χ
、　Ｂｒ　２５．６８Ｘ（Ｃ＋ｓｌｌ＋ｑＯｚＢｒ、　
　ＭＷ：３１１．２３）合成例３ ３−　ｎ　−フチルーｌ−（ρ−ブロモフェニル）シク
ロブタン−１−カルボン酸７．１ｇ　（２２，８ミリモ
ル）をｓｏｏ’ｃにて脱炭酸し、カラム精製して無色の
油状物１．０ｇ　（収率１３．９％）を得た。

元素分析値 実測値　Ｃ６３，０４χ、　Ｉｔ　７．１１χ、　Ｂｒ
　２９．０１χ理論値　Ｃ６２，９３χ、　Ｉｔ　７．
１７χ、　Ｂｒ　２９．９０χ（Ｃ＋Ｊ＋Ｊｒ、　　Ｍ
Ｗ：２６７．２２）合成例４ ｐ−（３−ｎ−ブチルシクロブチル）ブロモベンゼン０
．６ｇ　（１，９ミリモル）をシアン化第−銅０．６ｇ
　（６，７ミリモル）およびジメチルホルムアミド５　
ｒｔｒｌと混合し、還流下５．５時間反応した。水５〇
−とｎ−ヘキサン５０ｔｎｌを加え、不溶物をろ別、有
機層を分液し、４稲麦１１ＰＬＣ分取して無色の油状物
０．３９ｇ　（収率９２．８％）を得た。

元素分析値 実測値　Ｃ８４，１８χ、　Ｉｔ　８．９４χ、　Ｎ　
６．４２χ理論値　Ｃ８４，４６Ｌ　１１８．９８Ｌ　
Ｎ　６．５７Ｘ（ＣＩＳＩ１１９Ｎ、　ＭＷ：２１３．
３３）ＮＭＲデータ　τ：　０．９（３１１，Ｌ、Ｃ１
ｈ）。

１．１〜１．８（７１１，ｍ、アルキルおよびシクロブ
チル−１１）３．２〜３．７（ＩＨ，ｍ、　１−シクロ
ブチル−１１）７．２〜７．６（４１１，ｑ、Ｐｈ−Ｉ
ｔ）ＩＩＩデータＶ、１１．　：　２９３０ｃｍ（Ｃ−
１ｆ）２２３０ｃｍ　（−ＣＮ） １６１０ｃ＋ｏ　（ｌｌｃ＝ｃＩｌ） 次に、本発明による一般式（１）の液晶類似化合物を液
晶表示用材料に使用した場合にもたらされる優れた効果
について説明する。

−最大（１）の分子構造をもつ化合物はぶマチック液晶
との相溶性が大である。かつそれ自身誘電異方性が正で
あるので、誘電率異方性の大きな液晶は勿論のこと、誘
電率異方性が零または小さな負の液晶に添加し、低電圧
化など混合液晶系の特性を改善することができる。しか
も混合系の液晶温度範囲の上限を低下させることが少な
く、さらに混合系の粘性を低下させる作用効果を有する
。

次に液晶表示素子に本発明による化合物を使用した具体
的実施例を説明する。

実施例 下記に示した組成をなす代表的なネマチック液晶組成物
を母体とし、本発明になる化合物の一実施例であるｐ−
（３−ｎ−ブチルシクロブチル）シアノヘンゼンを総重
量の５〜１８重世％の範囲で添加したものの、ネマチッ
ク液晶−液体転移温度を測定したところ、第１図の結果
が得られた。

母体液晶組成物 ネマチック液晶−液体転移温度の低下の割合が少ないこ
とが判る。また本発明による物質は、混合系液晶に添加
した場合、その粘度を低下させる効果を有している。そ
の−例を第１表に示す。ｊなわち１０重量％から２０重
重量程度の添加により混合液晶系の粘度を低下させ得る
ことがわかる。

第　　１　　表 又第１表から本物質の粘性は１４ＣＰ　（室温（２０’
Ｃ））程度と外挿法によって推算される。

本発明による一般式（Ｈの化合物は、直線的分子構造を
取ることが分光的（ＮＭＲ）によって認められ、またそ
の物性は低粘度でかつ、直線状分子から成るネマチック
液晶との相溶性が良い。しかも分子末端に強い掻性基に
トＩＪル基）を保有するので液晶混合系の誘電異方性を
大きくし、したがって、低電圧下に有効であるという優
れた添加効果をもつ。すなわち液晶への添Ｉｊｕ剤や液
晶の溶媒剤として有用である。

〔発明の効果〕

本発明の化合物は、ネマチック液晶との相溶性が良く、
ネマチック液晶混合系に添加された場合子マチック液晶
−液体転移温度を低下させることが少なく、かつネマチ
ック液晶混合系の粘度を低下させる作用効果を有するな
どの優れた特性を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ネマチック液晶組成物に対する本発明の一実
施例の化合物の添加量とネマチック液晶液体転移温度と
の関係を示すグラフである。 添　〃口　ｉ　（吏　４’１０）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） 〔式中、Ｒ＿１は炭素原子数１〜６の直鎖状アルキル基
   を表わし、ｎは１または２の整数を表わす〕で示される
   ｐ−（３−アルキルシクロブチル）シアノベンゼンおよ
   び４−（３−アルキルシクロブチル）−４′−シアノビ
   フェニル化合物。 ２、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） 〔式中、Ｒ＿１は炭素原子数１〜６の直鎖状アルキル基
   を表わし、ｎは１または２の整数を表わす〕で示される
   ｐ−（３−アルキルシクロブチル）シアノベンゼンおよ
   び４−（３−アルキルシクロブチル）−４′−シアノビ
   フェニル化合物よりなる液晶添加剤。