JPH03130253A - ジフルオロベンゾニトリル誘導体 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液晶材料の成分として用いられるジフルオロ
ベンゾニトリル誘導体および該誘導体を含有する液晶組
成物に関する。

〔従来技術〕

液晶を応用した表示装置は、液晶物質の誘電率、電気伝
導率の異方性に基づく電気光学効果を利用したものであ
る。液晶表示方式には、動的散乱型、ツイスト・ネマチ
ック型、スーパーツイスト・ネマチック型、相転移型　
　ＤＡＰ型、ゲスト・ホスト型などの各種の方式がある
。液晶表示に用いられる液晶物質に要求される性質は、
それぞれの液晶表示方式によって異なるが、液晶相温度
範囲が広いこと、水分、空気、光、熱、及び電気等に対
して安定であること等は、いずれの表示方式においても
共通して要求される。また、液晶表示装置に用いるとき
、表示素子の応答が速く、できるだけ低い電圧で駆動で
きることも望まれる。現在、単一の化合物でこれらの要
求を全て満たす化合物はなく、実際には数種の液晶化合
物の混合物、またはそれに更に液晶類似化合物を混合し
て得られる液晶性混合物が使用されている。

近年液晶表示表子の応用範囲の拡大に伴い液晶材料に要
求される特性も厳しくなっている。

特に、ＴＮ型セルに於いては、Ｇ、ＢａｕｅｒがＭｏｌ
。

Ｃｒｙａｔ、Ｌｉｑ、Ｃｒｙｓｔ、　６３４３　（ユ９
８１）に報告している様に、表示セルの外観を損なう原
因である干渉縞の発生を防止する為に１セルに充填され
る液晶材料の屈折率異方性とセルの厚さｄ（μリ　の積
をある特定の値に設定する必要がある。実用的に使用さ
れている液晶セルでは、Δｎ−ｄの値が０．５．１．０
．１．６又は２．２の何れかに設定されている。さらに
Δｎ　−ｄが特定の値の場合にΔｎが大きいとｄを小さ
くすることができ、レスポンス特性が向上する。またｄ
が小さいと同じ印加電圧でも電界強度が大きくなり、低
電圧駆動ができる。またΔｎ−ｄの値が大きいと表示セ
ルのコントラストが良くなる。

このためΔｎが大きい化合物が必要とされている。

また、誘電率異方性値Δεは液晶セルのしきい値電圧を
左右する。すなわち、１ΔＣ１が大きいほどしきい値電
圧は低下する。

本発明の目的は、上記の如き要求に応える、液晶組成物
の成分として用いることにより、表示素子の緒特性を向
上させることのできる化合物及び該化合物を含有する液
晶組成物を提供することである。

〔発明の構成〕

本発明は、一般式 （式中、Ｒは炭素数１〜ユＯのアルキル基を示す）Ｋて
表わされるジフルオロベンゾニトリル誘導体、および該
化合物の少なくとも１種を含有することを特徴とする液
晶組成物である。

本発明により提供される化合物は、正の大きなΔ６を有
し、更にΔｎの大きな液晶化合物である。さらに１本発
明の化合物は液晶表示装置用に好ましい温度範囲に於い
て液晶相を有し、水、空気、光、熱及び電気等に対して
安定であり、液晶表示装置を構成する液晶組成物の好適
な成分として使用できる。

本発明の化合物と末端フェニル頂上の置換基が類似の化
合物として、以下の（ａ）　、（ｂ）及び（ｃ）式で表
わされる化合物が、それぞれ特開昭５８−１６’７５２
８号、％開平１−１３１１４４号及び特開昭６２−１０
３０５７号にて示されている。

を有するのに対し、本発明の化合物のΔｎは０．１８程
度と極めて大きな値を有する点で優れている。

〔化合物の製法〕

本発明の化合物（１１は例えば次の反応式にて示される
方法で製造できる。

（上式中、ＲＩは直鎖状アルキル基を示す）これらの化
合物のΔｎが０．１０程度と小さい値すなわち、（Ｉ）
式で示されるケトン誘導体と１−プロモー３．５−ジフ
ルオロベンゼンカラ得うれるグリニヤール試薬とをカッ
プリング反応させて、アルコール誘導体（ｆｆｌとし、
該アルコール誘導体を酸触媒（硫酸、塩酸等の鉱酸、無
水塩化アルミニウム、塩化第２鉄、四塩化チタン等ノル
イス酸マタハベンゼンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホ
ン酸の有機酸等）の存在下で脱水反応を行ないシクロヘ
キセン誘導体（Ｖ）を得る。

このシクロヘキセン誘導体（ｖ）　Ｋ酸化脱水素化剤（
たとえば、クロ２ニル、ＤＤＱ等）をトルエン、キシレ
ン等の不活性溶剤下に反応させジフルオロビフェニル誘
導体（１１）を得る。この化合物（Ｖｌｌをアルキルキ
ルリチウム等のリチオ化剤によリリチオ化して化合物（
■）とした後、炭酸ガスと反応させてカルボン酸化合物
（至））とする。この化合物−を塩化チオニル等の塩素
化剤と反応させて酸塩化物（幻とし、これをアンモニア
と反応させ酸アミド誘導体（Ｘ）を得る。

この化合物（Ｘ）を１）−トルエンスルホン酸塩化合物
等の脱水剤と反応させて目的の化合物（Ｉ）を得る。

本発明の化合物は、他の液晶性化合物との相溶性が優れ
ているので、それ等の化合物またはそれ等の混合物と混
合するととにより種々の用途に適した液晶材料とするこ
とができる。

本発明の液晶組成物の成分として（１）式の化合物の外
に用いられる液晶成分は特に限定されないが、例えば以
下の（１）〜（ｘｘｘｌｌｌ）　　の式で表わされる液
晶化合物をあげることができる。

Ｒ・（ΣＣヒ Ｒ−（トＤ（ΣＹ ＨｚＯ＞ド （１） （１１） （Ｉｌ＋１ ト（ＸＣＯＯ−Ｘ−Ｙ Ｒ２−（）−ＣＯＯ−Ｘ−Ｙ Ｒ”０合０Ｏ−Ｘ−Ｙ （Ｖｌｌ＋） （１×） （Ｘ） （＋１〜（ＸＸｘｌｌ）式において、Ｘはべ）、−Ｑ−
、グン原子、Ｒ１またはＯＲ’を示し、Ｒ２およびＲｔ
はアルキル基を示し、これらの（洲の水素原子はハロゲ
ン原子で置換されていてもよい。

本発明の化合物を使用することにより、数種の液晶性化
合物を混合して各種の表示装置に適合した液晶材料を調
製する際の液晶性化合物の選択の範囲を格段に広げるこ
とが出来る。

〔実施例〕

以下実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本
発明はこれらの例に限定されるものではない。

実施例１ ４−（４−（）ランス−４−ブチルシクロヘキシルエチ
ル）フェニル）−２，６−シフルオロベンゾニトリルの
製造 （１）削り状マグネシウムｌ　２，６　ｆ　（０，５２
ｍｏｌ　）［１−ブロモ−３，５−ジフルオロベンゼン
１００ｔ　（０，５２ｍｏｌ　）を無水テトラヒドロフ
ラン３００−に溶解した溶液を窒素気流下にて攪拌しな
がらゆっくり滴下して、３，５−ジフルオロフェニルマ
グネシウムプロミドのテトラヒドロフラン溶液を得る。

これに４−（トランス−４−ブチルシクロヘキシルエチ
ル）シクロヘキサノン１３ツｆ　（０，５２ｍｏｌ）を
無水テトラヒドロ７ランｌ　ＯＯｍｔに溶解した溶液を
反応温度を５〜１０℃に保ちつつ１時間で滴下した。滴
下終了後、反応液を３５℃まモ昇温し１時間熟成後、３
Ｎ塩酸２０’、Ｏ−を加えた。反応生成物をトルエン３
００−にて抽出し、抽出液を水で洗液が中性になるまで
洗浄し、３，５−ジフルオロ−１−（１−ヒドロキシ−
４−（トランス−４−ブチルシクロヘキシルエチル）シ
クロヘキシル〕ベンゼンのトルエン溶液を得た。このト
ルエン溶ＨＫ　ｓ　ｐ−トルエンスルホン酸・−水和物
４，５　ｆ　（０，０２ｍｏｌ　）を加え加熱還流下洗
生成スる水をトルエンとの共沸により除いた。反応終了
後、トルエン溶液を洗浄液が中性になるまで水で洗浄し
た後に１トルエンを留去して、残渣をエタノール：ヘプ
タン（１：１）の混合溶媒で再結晶することにより、３
，５−ジフルオロ−１−（４−（）シｙスー４−ブチル
シクロヘキシルエチル）シクロヘキ七ンー１−イル〕ペ
ンゼ：／６５ｆ（０，１８ｍｏｌ）を得た。この化合物
は、液晶相を示し、結晶−ネマチック相転移温度（Ｃ−
Ｎ点）は４９℃、ネマチック相−等方性液体相転移温度
（Ｎ−Ｉ点）は６６℃であった。

（１）　　（１）で得られた３、５−ジフルオロ−１−
〔４−（）ランス−４−ブチルシクロヘキシルエチル）
シクロヘキセン−ニーイル〕ベンゼン５０ｔ　（０，１
６ｎｏｌ）、クロラニル１１６ｆ（０，４７ｍｏｌ　）
　、をキシレン２５０ｄＫ加え、この混合液を２０時間
加熱還流し室温まで冷却した。析出したハイドロキノン
誘導体をろ別し、Ｆ液を希アルカリ水溶液にて洗浄後水
にて中性になるまで洗浄し、無水硫酸す）　ＩＪウム上
にて乾燥した。続いて有機層からキシレンを留去し残渣
をヘプタンに溶解し、シリカゲルカラムクロマドグ２フ
イーにて精製し、さらにエタノールにて再結晶を行ない
４＃　＋＋　（）ランス−４−ブチルシクロヘキシルエ
チル）−３，５−シフルオロビフｘニル１６　ｔ　（０
，０４５ｍｏｌ　）を得た。この化合物の結晶−等方性
液体相転移温度（Ｃ−Ｘ点）は５６℃、Ｎ−Ｘ点は４２
℃で、モノトロピック液晶であった。

１＋Ｄ　　（１）で得られた４＃（）ランス−４−ブチ
ルシクロヘキシルエチル）−３，５−ジフルオロビアｘ
ニルｌ　５　ｔ　（０，０４２ｍｏｌ　）をテトラヒド
ロフランｌｏｏｍに溶解し、−８０℃に冷却しこれにブ
チルリチウムのへキサ／溶液４０−を−ａＯ℃にて１７
分間で加えさらＫこの温度にて１時間攪拌した後に炭酸
ガスを一５０℃にて吹き込み後１時間で室温に戻しＩＮ
塩酸１００ｄを加えた。遊離したカルボン酸をトルエン
：エーテル（１：ｌ）の混合溶媒ｚｏｏ＊にて抽出し、
有機層を水にて洗液が中性になるまで洗浄し、無水硫酸
マグネシウムにて乾燥し溶媒を留去した。残った固体を
トルエン：メタノール（１０：ｌ）から再結晶して、４
−（４−（）ランス−４−ブチルシクロヘキシルエチル
）フェニル）−２，６−ジフルオロＬ？ｉＬ香１１１２
　ｆ（０，０２９ｍｏｌ　）を得た。

（ＩＶ）　　（Ｉｌ＋）で得られた４−（４−（）う／
ツー４−ブチルシクロヘキシルエチル）フェニル〕−２
，６−ジフルオロ安息香酸１１　ｆ　（０，０２７ｍｏ
Ｊ）と塩化チオニル２０−を６時間加熱還流下に反応し
た後に、減圧下に塩化チオニルを留去した。

残渣をトルエンに溶解し、これを氷５０ｔおよびアンモ
ニア水５０ｍの混合物中に加え、攪拌した。析出した固
形物をろ別し、この固形物を減圧下に乾燥した。この固
形物にトルエン５０ｄ、ｐ−）ルエンスルホン酸クロ９
イ）”１１ｆ（０，０５）ｍｏｌ）、及びピリジン９−
を加、ｆ＝２０時間加熱還流した。反応液を放冷し、水
１００−を加え攪拌した。このトルエン溶液を２Ｈ水酸
化ナトリウム水溶液１００−で洗浄後、水にて洗液が中
性になるまで洗浄した。この後にトルエン層を無水硫酸
マグネシウムにて乾燥し、乾燥剤をろ別後トルエンを留
去した。残渣をヘプタンに溶解しアルミナクロマトグラ
フィにて精製し、エタノールにて再結晶して、目的の４
−（４−（トーｙｙスー４−ブチルシクロヘキシルエチ
ル）フェニル）　−２，６−シフルオロベンゾニトリに
６．’：５　ｔ　（０，０１７ｍｏｌ　）を得た。この
化合物のＣ−Ｎ点は７１℃、Ｎ−Ｘ点は１０８℃であっ
た。

同様にして次の化合物が得られる。

４−［４−（ト：７ンスー４−メチルシクロヘキシルエ
チル）フェニル）−２，６−ジフルオロベンゾニトリル ４−（４−（）ランス−４−エチルシクロヘキシルエチ
ル）フェニル）　−２，６−ジフルオロベンゾニトリル ４−（４−（）ランス−４−プロピルシクロヘキシルエ
チル）フェニル］　−２，６−ジフルオロベンゾニトリ
ル ４−（４−（）う／クー４−ペンチルシクロヘキシルエ
チル）フェニル）　−２，６−ジフルオロベンゾニトリ
ル ４−（４−（）う／クー４−へキシルシクロヘキシルエ
チル）フェニル）　−２，ａ−ジフルオロベンゾニトリ
ル ４−（４−（）ランス−４−へブチルシクロヘキシルエ
チル）フェニル）　−２，６−ジフルオロベンゾニトリ
ル ４−〔番−（）？ンスー４−オクチルシクロヘキシルエ
チル）フェニル）−２，６−ジフルオロベンゾニトリル ４−（４−（ｔｌｌスス−−ノニルシクウヘキシルエチ
ル）フェニル）　−２，６−ジフルオロベンゾニトリル ４−（４−（）；７ンスー４−デシルシクロヘキシルエ
チル）フェニル）　−２，６−ジフルオロベンゾニトリ
ル 実施例２（組成物） トランス−４−プロピルシクロヘキシルベンゾニトリル
　　　　　　　　　　　３０重量部トランス−４−ペン
チルシクロへキシルベンゾニトリル　　　　　　　　　
　　４０重量部トランス−４−へブチルシクロへキシル
ベンゾニトリル　　　　　　　　　　　３０重量部から
なる液晶組成物ＡのＮ−工点は５２．１℃、２５℃にお
けるΔｅは１０．フ、Δｎは０．１１９２０℃における
粘度η２゜は２２，３　ｃｐ　である。

これをセル厚９μｍ　のＴＮセルに封入し、２５℃にて
測定したしきい値電圧は１．６０　Ｖであった。この液
晶組成物Ａ８５重量部に本発明の化合物で実施例１で示
した化合物４−（４−）ランス−４−ブチルシクロヘキ
シルエチル）フェニル）−２，６−ジフルオロベンゾニ
トリル１５重量部を加えた液晶混合物のＮ−１点は５６
．７℃と上昇し、△６は１２，５、Δｎは０．１２８と
極めて大きくなり、ｌ、。は３０．ユｃｐ　　となった
。

これを前記のＴＮ型セルに封入したもののしきい値電圧
は１，４２　ｖに減少した。

比較例 前記の末端フェニル頂上の置換基が類似の化合物（ａ）
　（ｂ）　（ｃ）と本発明の化合物（１）のΔｎの比較
を行った。

実施例２に示した液晶組成物Ａ８５重量部に（ａ）、（
ｂ）、（Ｃ）の各々の化合物を１５重量部加えた液晶混
合物の２５℃に於けるΔｎを実施例２の結果と共に表Ｉ
Ｋ示す。

表　　　１ 表１より、本発明の化合物（１１のΔｎが、（ａ）（ｔ
））、（（りの化合物と比較して極めて大きいことがわ
かる。

以上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒは炭素数１〜１０のアルキル基を示す） にて表わされるジフルオロベンゾニトリル誘導体。
2. （２）一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒは炭素数１〜１０のアルキル基を示す） にて表わされるジフルオロベンゾニトリル誘導体の少な
   くとも１種を含有する液晶組成物。