JPH0358981A - 液晶性化合物およびその用途 - 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） 本発明は表示素子、あるいは電気光学素子に用いること
のできる新規な液晶性化合物及びこれを含む液晶組成物
とその用途に関する。

（従来の技術） 液晶は表示材料として広く用いられるようになってきた
が、現在のところ表示方式としてＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ
　Ｎｅｍａｔｉｃ）型を一般的に採用している。

このＴＮ型表示方式は消費電力が少なくてすみ、また受
光型で目が疲れないなどの長所がある一方、駆動が基本
的に比誘電率の異方性に基いているためその力が弱く応
答速度が遅いという欠点がめって高速応答が必要とされ
る分野には応用上の制限を受けていた。

強誘電性液晶は、１９７５年にＲ，Ｂ、　Ｍｅｙｅｒら
によって初めて見出されたものであるが（Ｊ、　Ｐｈｙ
ｓ　＋　ＱＬＩ（！。

３６、　Ｌ−６９（１９７５）　）　、このものは自発
分極に由来する比較的大きな力が駆動力となるため応答
速度が極めて速く、ｈつメモリー性を持つという優れた
性能があり、新しい表示素子として注目されている。

液晶が強誘電性を示す条件としてはカイラルスメクティ
ックＣ相（ＳｍＣ”相）を示すことが必要であり、この
ため分子中に不斉炭素を含まなければならない。また分
子の長袖に対して垂直方向に双極子モーメントを持つこ
とが必要である。

＋ｅｙｅｒ等の合成した強誘電性液晶ＤＯＢＡ）ＩＢｃ
は次のような構造をしており 上記の条件を満足しているが、シック塩基を含むため化
学的に不安定であり、自発分極も３Ｘ１０−９Ｃ／ｃｒ
Ａと小さかった。その後多くの強誘電性液晶化合物が合
成されたが十分に高速応答するものはまだ見付かってお
らず、したがって実用化には至っていない。

これら従来の強誘電性液晶化合物を比較してみると、例
えばＤＯＢＡ）ｆＢｃの不斉炭素原子の位置がひとつカ
ルボニル基に近づいたＤＯＢＡ−１−）ｆＢＧでは自発
分極が５ｘｌＯ−ＯＣ／ｃｆｆｌであり、ＤＯＢＡ）Ｉ
ＢＣよりも大きくなっている。これは、強誘電性の出現
に重要な要素である不斉炭素と双極子の位置が近づいた
ために、分子の双極子部分の自由回転が抑えられ、双極
子の配向性が向上したものと考えられる。すなわち、不
斉部分は分子の自由回転を束縛する働きをしており、従
来の強誘電性液晶化合物のほとんどは不斉部分が直鎖上
におるため、分子の自由回転を完全には抑えることがで
きず、双極子部分を固定できないために満足な自発分極
および高速応答が得られなかったと考えられる。

（発明が解決しようとする課題） 本発明者らは、上記問題点のない強誘電性液晶化合物を
得るべく鋭意研究の結果、従来の強誘電性液晶化合物の
双極子部分の自由回転を抑えるための手段として、不斉
部分を５員環ラクトンに直結させた構造とすることによ
り、自由回転を束縛し、しかも化学的に安定な光学活性
γ−ラクトン環を有する新規な強誘電性液晶化合物を見
出したものであり、本発明はこの化合物、この化合物を
一成分として含む液晶組成物及び該組成物を用いてなる
電気光学素子を提供するものでおる。

（課題を解決するための手段） 本発明は、下記−紋穴（Ａ）、 （式（Ａ）中Ｒ１は　Ｒ３−＋Ｏｑ８ｇつト（４）−た
基、ｎ又はｅはそれぞれ独立してＯ又は１、Ｒ３は炭素
数１〜１５のアルキル基又は炭素数２〜１５のアルケニ
ル基でめって、それぞれ不斉炭素原子を含んでいてもよ
い暴、Ｘ又はＹは水素原子、ハロゲン原子及びシアノ基
から選ばれた原子又は基、Ｒ２は炭素数１〜１５のアル
キル基又は炭素数２〜１５のアルケニル基であって、そ
れぞれ不斉炭素原子を含んでいてもよい基を表わし、＊
の符号は不斉炭素原子を表わす）で表わされる光学活性
Ｔ−ラクトン環を有する化合物、この化合物の少なくと
も１種を含有する液晶組成物及び該組成物を用いてなる
電気光学素子である。

上記−紋穴（Ａ＞において、Ｒ２及びＲ３のアルキル基
としては、例えばメチル、エチル、ｎプロピル、ローブ
チル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、ｎ−ヘプチル、ｎ
−オクチル、ｎ−ノニル。

ｎ−デシル、ｎ−ウンデシル、ｎ−ドデシル。

ｎ−トリデシル、ｎ−テトラデシル、ｎ−ペンタデシル
、イソプロピル、１−ブチル、２−メチルプロピル、　
１−メチルプロピル、３−メチルブチル、２−メチルブ
チル、　１−メヂルブチル、４メチルペンチル、３−メ
チルペンデル、２−メチルペンチル、　１−メチルペン
チル、５−メチルヘキシル、４−メチルヘキシル、３−
メチルヘキシル、２−メチルヘキシル、１−メチルヘキ
シル。

６−メチルヘプチル、５−メチルヘプチル、４−メチル
ヘプチル、３−メチルヘプチル、２−メチルヘプチル、
　１−メチルヘプチル、７−メチルオクチル、６−メチ
ルオクチル、５−メチルオクチル、４−メチルオクチル
、３−メチルオクチル。

？−メヂルオクチル、１−メチルオクチル、８メチルノ
ニル、　１−メチルノニル、６−メチルノニル、５−メ
チルノニル、４−メチルノニル。

３−メチルノニル、２−メチルノニル、　１−メチルノ
ニル、３，７−シメチルオクチル、　３，７．１１−ト
リメチルドデシルなどの基が挙げられる。またアルケニ
ル基の例としては、例えばビニル、プロペニル、ブテニ
ル、ペンテニル、ヘキセニル、ヘプテニル、オクテニル
、ノネニル、デセニル、ウンデセニル、ドデセニル、ト
リデセニル、テトラデセニル、ペンタデセニル、などの
直鎖状のもの、１−メチルプロペニル、２−メチルプロ
ペニル。

３−メチルブテニル、４−メチルペンテニルなどの分岐
を有するアルケニル基が挙げられる。

本発明に係る上記の新規化合物は強誘電性を発生させる
ための双極子モーメントを持つ部分としてのカルボニル
基を５員環の内部に位置させ、さらに環上に１つ又は２
つの不斉炭素を持たせることにより、この部分の自由回
転を不可能にし、仝体として双極子部分を一方向に向わ
せることができ、自発分極を大きくし、延いては高速応
答を実現できるものである。また、式（Ａ＞のＲ１のベ
ンゼン環にハロゲン原子又はシアノ基を置換することに
より化合物の融点を下げ、カイラルスメクティックＣ（
ＳｍＣ”　）相の温度範囲を低温側に拡げ、またチルト
角を大きくし、自発分極を増加することができる。さら
に強誘電性液晶を駆動させるためには負の誘電異方性が
必要であり、シアノ基の導入は大きな負の誘電異方性を
もつ化合物を与えるという点において有用でおる。また
上記−紋穴（Ａ）の化合物においてＲ２がメチル基であ
る場合は１種類であるが、Ｒ２がメチル基以外の化合物
はγ−ラクトン環に不斉炭素を２個含んでいるため、２
種類のジアステレオマーが存在する。

これらは全て双極子部分の自由回転を抑えるという目的
に合致した構造をしているので、それぞれを単独で用い
てもあるいはそれぞれの混合物として用いても液晶性化
合物として有用である。

また本発明において、上記液晶性化合物とは単独で液晶
状態が観察できる物質のみでなく、それ自身が液晶相を
示さなくても液晶組成物の構成成分として有用な化合物
をも含んでいる。

本発明に係る一般式（Ａ＞で表わされる化合物は次に示
すような方法によって製造することかできる。

すなわち、−紋穴（Ｂ）、 （式（Ｂ）中Ｒ７，Ｒ２及び＊の符号は、式（Ａ）中の
Ｒ１、Ｒ２及び＊の符号と同様の意味を表わす） で表わされる光学活性γ−ラクトン化合物を塩基性条件
下ＣＨ３Ｉと反応させることにより製造することができ
る。すなわち、式（Ｂ）化合物とこの化合物に対して１
〜１．５当量の塩基を反応させて得られる式（Ｂ）化合
物のエノラートアニオンに１〜５当量のＣＨ３Ｉを反応
させることにより達成される。

上記塩基として警よ、リチウムジイソプロピルアミド、
ナトリウムジイソプロピルアミド、カリウムジイソプロ
ピルアミド、リチウム１，１，１，３，３，３−ヘキサ
メチルジシラジド、ナトリウム１，１，１，３３．３−
へキサメチルジシラジド、カリウム１，１，１゜３、３
．３−へキサメチルジシラジド、リチウム１．１゜１．
３，３．３−へキサエチルジシラジド、ナトリウム１．
１，１，３，３．３−へキサエヂルジシラジド、カリウ
ム１，１，１，３，３．３−へキサエチルジシラジド、
カリウムｔ−ブトキシド等が好ましい。また上記反応は
有機溶媒中で行われるが、塩基としてカリウムｔ−ブト
キシドを用いる場合、有機溶媒はｔ−ブチルアルコール
が好ましく、上記塩基以外の場合の有機溶媒としては、
通常テトラヒドロフラン。

エチルエーテル、ジメトキシエタン、ジエチレングリコ
ールジメチルエーテル、ジオキサン等のエーテル類、ジ
メチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチル
アセトアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド等
の非プロトン性溶媒又はこれらの混合溶媒が用いられる
。

上記反応において、塩基としてカリウムｔ−ブトキシド
を用いた場合は、反応）計度３０〜９０°Ｃ１反応時間
１５分〜５時間の範囲で行われ、上記塩基以外の場合は
使用する塩基によって若干反応温度が異なるが、通常−
８０〜３０°Ｃで直らに又は遅くとも２時間以内に反応
が終了する。

上記原料である式（Ｂ＞化合物は次に示すような方法に
よって製造することができる。

すなわち、−紋穴（Ｃ）、 （式（Ｃ）中Ｒ１及び＊の符号は式（Ａ）中のＲ１及び
＊の符号と同様の意味を示す）で表わされる光学活性グ
リシジルエーテルと、−段式（） （式（Ｄ）中Ｒ４は水素原子又は炭素数１〜１５のアル
キル基、Ｒ５は低級アルキル基を示す）で表わされるマ
ロン酸エステル誘導体とを有機溶媒中塩基を加えて反応
させることにより製造することができる。

上記式（Ｂ）化合物の製造に際しては、式（Ｃ）化合物
と１〜５当量の式（Ｄ）化合物とを有機溶媒中で１〜５
当量の塩基と１．５〜２４時間還流することにより達成
される。この際用いられる塩基としてはナトリウムメト
キシド、ナトリウムエトキシド、カリウムｔ−ブトキシ
ドあるいは水素化ナトリウム、水素化リチウムあるいは
ｎ−ブチルリチウム等が好ましく、また有機溶媒として
はメタノール、エタノール、ｔ−ブチルアルコール等の
アルコール類、テトラヒドロフラン、エチルエーテル、
ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエー
テル、ジオキサン等のエーテル類、ジメチルホルムアミ
ド、ジメチルスルホキシド。

ヘキサメチルホスホリックトリアミド等の非プロトン性
極性溶媒あるいはこれらの混合溶媒等が好ましい。

上記原料化合物である式（Ｃ）の光学活性グリシジルエ
ーテルは以下の方法によって製造するこ（式中Ｒ１及び
＊の符号は式（Ａ＞のＲ１及び＊の符号と同じ意味を表
わす） 上記Ｒ１０Ｈで示されるフェノール誘導体に塩基の存在
下で光学活性エピクロルヒドリンを反応させることによ
って得られる。光学活性エピクロルヒドリンは原料フェ
ノール誘導体に対して１〜１０当量が好ましく、また反
応に用いられる塩基は原料フェノール誘導体に対して１
〜５当口が好ましい。塩基としては水酸化ナトリウム、
水酸化カリウム、カリウムｔ−ブトキシドなどが挙げら
れる。反応は触媒なしでも円滑に進行するが、第四級ア
ンモニウム塩、例えばベンジルトリエチルアンモニウム
クロリド、ペンジルトリエチルアンモニウムプロミド、
ベンジル１〜リメチルアンモニウムクロリド、ベンジル
トリメチルアンモニウムプロミドなどの触媒を原料フェ
ノール誘導体に対して０．０１〜０．１当量加えること
もできる。光学活性エピクロルヒドリンを溶媒として反
応させることができるが、必要な場合はジメチルホルム
アミド。

ジメチルスルホキシド、ジメチルアセ（〜アミド。

アセトニトリル、　ｔ−ブチルアルコール及び水などの
極性溶媒を用いることもできる。反応は温度５０〜８０
°Ｃ０時間０．５〜３時間で終了する。

また上記方法とは別な方法として、原料フェノール誘導
体と光学活性エピクロルヒドリンとを塩基としてフェノ
ール誘導体に対して０．１〜０．５当量のアミン、例え
ばモルホリン、ピペリジン、ピリジンなどの存在下で反
応させて光学活性クロルヒドリン体とし、これに１〜５
当最の塩基、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム
、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、カリウムｔ−ブトキ
シドなどを反応させて閉環によるグリシジルエーテルを
得る方法がある。この方法は二段階反応であるが抽出操
作が容易という利点がおる。この場合、反応は５０〜８
０°Ｃ，３〜２４時間で終了する。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式（Ａ） ▲数式、化学式、表等があります▼（Ａ） （式（Ａ）中Ｒ＾１は▲数式、化学式、表等があります
   ▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼及び ▲数式、化学式、表等があります▼から選ばれ た基、ｎ又はｅはそれぞれ独立して０又は１、Ｒ＾３は
   炭素数１〜１５のアルキル基又は炭素数２〜１５のアル
   ケニル基であって、それぞれ不斉炭素原子を含んでいて
   もよい基、Ｘ又はＹは水素原子、ハロゲン原子及びシア
   ノ基から選ばれた原子又は基、Ｒ＾２は炭素数１〜１５
   のアルキル基又は炭素数２〜１５のアルケニル基であっ
   て、それぞれ不斉炭素原子を含んでいてもよい基を表わ
   し、＊の符号は不斉炭素原子を表わす） で表わされる光学活性γ−ラクトン環を有する化合物。
2. （２）一般式（Ａ）の化合物がラセミ体である請求項１
   記載の化合物。
3. （３）請求項１又は２記載の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。
4. （４）請求項３記載の液晶組成物を用いてなる電気光学
   素子。