JPH0372473A - 光学活性体及び液晶組成物 - Google Patents
光学活性体及び液晶組成物Info
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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。
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Description
[発明の利用分野]
本発明は新規な光学活性体及びそれを含有してなる液晶
組成物に関する。 [従来の技術] 現在、表示材料として広く用いられている液晶はネマチ
ック相に属するものであり、受光型のため目が疲れない
、消費電力が極めて少ない等の特徴を有しているものの
、応答が遅い、見る角度によっては表示が見えなくなる
等の欠点を有している。 目が疲れない、消費電力が極めて少ないといったネマチ
ック型液晶の特徴を有し、さらに発光型表示素子に匹敵
する高速応答性、高コントラストを有するものとして強
誘電性液晶を用いる表示デバイスやプリンターヘッドが
検討されている。 強誘導電性液晶は1975年にマイヤー(R,B、 M
eyer)等によってその存在が初めて発表されたもの
で(J。 Physique 36.L−69(1975)) 、
キシルスメクチックC相(以下51C相と略記する)を
有するものであり、その代表例は式(2)に示すp−デ
シロキシベンジリデン−po−アミノ−2−メチルブチ
ルシンナメ(2) しかし上記DOBAMBGやその後に・提案されたいく
つかの強誘電性液晶材料の多くは強誘電性を示す温度範
囲(Sm”C相が存在する温度範囲)が狭く、単独では
実用上使用し難いものである。従って一般には多種の強
誘電性液晶を混合し、Sm”C相を示す温度範囲を室温
を中心に低温側及び高温側に拡張する試みがなされてい
る。又、超高速応答が要求されるプリンターヘッド用と
しては、従来開発されてきた強誘電性液晶よりさらに大
きな自発分極を有する強誘電性液晶が求められている。 〔発明が解決すべき問題点〕 しかし、Sm”C相を有する強誘電性液晶同士の混合で
は混合対象となる化合物(液晶)の種類に限界があり、
液晶混合物として種々の性能を十分満足するものが得ら
れ難い現状にある。又、DOBAMBCのようなシッフ
塩基を有する化合物は光安定性に劣り、かつ、着色し易
いという問題を有していた。そこで、本発明者らは、液
晶組成物の粘度をさほど高めることなく、液晶組成物の
自発分極を高くすることの可能な液晶組成物への配合成
分につき鋭意検討した結果、化学的番こ安定で着色がな
く、光安定性にも優れ、液晶組成物に配合した時、該液
晶組成物が大きな自発分極を示すような光学活性体及び
、これを配合してなる液晶組成物に関する本発明に到達
した。
組成物に関する。 [従来の技術] 現在、表示材料として広く用いられている液晶はネマチ
ック相に属するものであり、受光型のため目が疲れない
、消費電力が極めて少ない等の特徴を有しているものの
、応答が遅い、見る角度によっては表示が見えなくなる
等の欠点を有している。 目が疲れない、消費電力が極めて少ないといったネマチ
ック型液晶の特徴を有し、さらに発光型表示素子に匹敵
する高速応答性、高コントラストを有するものとして強
誘電性液晶を用いる表示デバイスやプリンターヘッドが
検討されている。 強誘導電性液晶は1975年にマイヤー(R,B、 M
eyer)等によってその存在が初めて発表されたもの
で(J。 Physique 36.L−69(1975)) 、
キシルスメクチックC相(以下51C相と略記する)を
有するものであり、その代表例は式(2)に示すp−デ
シロキシベンジリデン−po−アミノ−2−メチルブチ
ルシンナメ(2) しかし上記DOBAMBGやその後に・提案されたいく
つかの強誘電性液晶材料の多くは強誘電性を示す温度範
囲(Sm”C相が存在する温度範囲)が狭く、単独では
実用上使用し難いものである。従って一般には多種の強
誘電性液晶を混合し、Sm”C相を示す温度範囲を室温
を中心に低温側及び高温側に拡張する試みがなされてい
る。又、超高速応答が要求されるプリンターヘッド用と
しては、従来開発されてきた強誘電性液晶よりさらに大
きな自発分極を有する強誘電性液晶が求められている。 〔発明が解決すべき問題点〕 しかし、Sm”C相を有する強誘電性液晶同士の混合で
は混合対象となる化合物(液晶)の種類に限界があり、
液晶混合物として種々の性能を十分満足するものが得ら
れ難い現状にある。又、DOBAMBCのようなシッフ
塩基を有する化合物は光安定性に劣り、かつ、着色し易
いという問題を有していた。そこで、本発明者らは、液
晶組成物の粘度をさほど高めることなく、液晶組成物の
自発分極を高くすることの可能な液晶組成物への配合成
分につき鋭意検討した結果、化学的番こ安定で着色がな
く、光安定性にも優れ、液晶組成物に配合した時、該液
晶組成物が大きな自発分極を示すような光学活性体及び
、これを配合してなる液晶組成物に関する本発明に到達
した。
即ち、本発明の要旨は、−数式(1)で示されるる一バ
レロラクトン環を有する光学活性体及びこれを含有して
なる液晶性組成物にある。 ことを示す、) nやlが15以上になると光学活性ラクトンのする)と
の相溶性が低下する傾向にあるため好ましくなく、qが
13以上の場合は中間体として便数を示し、p+qが1
2以下であり、n、1、kは各々独立に1−14の整数
を示し、mは1又は0を示し、Yは単結合、−0CO−
1−CO□−1−cH*o−又it −OCH,−ヲ示
シ、7.;f+−0*−又は−CH,o−を示し、AI
及びA、は各4独立に水素、弗素、塩素又はシアノ基を
示し、X、は単結合、−o−、−oco−、又は−CO
,−を示し、し、X雪及びX4は各々−o−、−oco
−又は−OCH,−を示し、 ′Cはそれが不斉炭素で
ある等の精製が困難となるばかりでなく、他の液晶と混
合した時自発分極や大きさを小さくするという傾向にあ
り、やはり好ましくない。 以下に、本発明の光学活性体の合成法を示す。 p≠Oの場合の光学活性分岐脂肪族アルう−ルあるいは
カルボン酸は光学活性β−ヒドロキシイソ酪酸を原料と
して、下記方法で合成できる。 なお、下記反応式中、D)IPはジヒドロピレンを、p
−TsOHはパラトルエンスルホン酸を、THPはテト
ラヒドロピラニル基を示す。 を得ることができる。 又、3−ヒドロキシ−6−アルキルδ−バレロラクトン
は以下の方法で得られる。 即ち、まず、光学活性β−ヒドロキシカルボン酸は例え
ばメチルアルキルケトンをナトリウムハイドライドの存
在下で炭酸ジエチルと反応させてβ−ケトカルボン酸エ
チルエステルとした後、これを水酸化カリウムで加水分
解し、 次いでパン酵母を用いてβ位のカルボニル基を不斉還元
して光学活性β−ヒドロキシカルボン酸を得ろ。 p=Qの場合は下記のメチルアルキルケトンをパン酵母
で不斉還元することにより、光学活性体なお、メチルア
ルキルケトンのアルキル基の炭素数(m)が3以下の場
合は、β−ケトカルボン酸エチルエステルの代わりに、
より炭素数の大きい(C6以上の)β−ケトカルボン酸
アルキルエステルを還元するのが光学収率をより高める
ことができることから好ましい。 一方、S−(−) リンゴ酸とアセチルクロライドと反
応させ、得られた生成物を無水エタノールと反応させる
ことにより光学活性α−アセトキ、シリンゴ酸のモノエ
チルエステルを得る。 (Tetrahedr。 n 41、No、13.2751−2758(1985
)参照)得られた生成物をp−トルエンスルホン酸の存
在下で環化することにより上記バレロラクトン誘導体を
得ることができる。 〔−数式(1)で示される化合物の合成コ一般式(1)
で示される化合物は下記のルートで合成できる。 (a)−数式(1)におけるR6が こうして得られた光学活性β−ヒドロキシカルボン酸と
光学活性α−アセトキシ2塩基酸のモノエチルエステル
とをコルへ電解法で電極反応させ、(a−1) Zが−
CO,−である場合(a−2) 2が一〇−である場合 (b−2) 1 x、=−OC−12=−0−1m=0 の場合 (b−3)Xl=−OA−1Z=−AO−m=Oノ場合
Sm”C相を示すと共に、δ−バレロラクトン環と、こ
れと同時に導入した光学活性分岐アルキル鎖との相乗効
果によって下記の効果が得られる。 ■δ−バレロラクトン環に由来する自発分極と光学活性
分岐アルキル鎖に由来する自発分極の極性本発明の化合
物は従来の強誘電性液晶化合物に特有のアゾメチン結合
を含まないため耐加水分解−性等の化学的安定性が向上
するとともにケイ皮酸系のものに比べて光安定性も向上
し、このため、表示用材料としての特性に優れる化合物
である。 本発明の化合物は必ずしも単独でカイラルスメクチック
C相(以下Sm” C相と略す)示すものばかりではな
いが、これを他のSmC相を有する液晶材料もしくは強
誘電性液晶材料と混合すると■δ−バレロラクトン環に
由来する捩れ力の向きともう一方の光学活性基に由来す
る捩れ力の向きを反対にすることによりラセンピッチを
長くすることができる。 ■光学活性分岐鎖の導入により液晶性をさほど損なわず
に化合物の融点を下げることができる。 次に本発明の液晶組成物について説明する。 本発明の液晶組成物は式(1)の化合物を1種以上含有
するものであるが、液晶組成物は単一の液晶性化合物の
みから形成されるよりも複数の強誘電性液晶化合物ある
いは更に配合用化合物を加えたものにすると、その使用
温度範囲を拡張することができるので有利である。−数
式(1)で示される化合物1種以上と混合可能な他の強
誘電性液晶化合物の具体例としては以下のものを例示で
きる。 R’−X−0”R(式中、 R。 ” −Ca H+ t、−C*Hr−1−CIOH!l
、−CHI”己H04H,を示す、) R″−X 0CHx−Y ’R(式中。 R″−−C,H,、−C1゜H□、 OC*HIg 、−0CtHu 、−0CsH+1、0
CtoH*s又はR′−X−CHIOY−”R(式中、 RL:Cu5H*+0−又はcaHsa、−(nC,、
H,、、、−X−Co−Y−CO”R(式中、n=5又
は8、CsH*a*t−X−CnHan*+ (m、
n=4〜16、更に、上記以外のものであっても、強誘
電性液晶化合物であれば式(1)で示される化合物と混
合して用いることができる。 又、本発明の化合物はS 、m C相を示す非強誘電性
液晶化合物・組成物と混合して用いると、その混合物は
強誘電性液晶となり、しかも高い応答速度から明らかな
ように大きな自発分極を示し有用である。 更に、本発明の化合物は強誘電性液晶に多く見られるジ
グザグ欠陥が少ないという特徴を有している。 本発明の液晶性組成物は透過型強誘電性液晶デイスプレ
ィ、反射型強誘電性液晶デイスプレィ、マルチカラー液
晶プロジェクションデイスプレィ、並列演算素子、空間
変調素子、プリンターヘッド、ライトバルブ、光ICカ
ード、光記憶・光記録素子、E10素子、立体表示装置
等の用途に好適に用いられる。特に、各種デイスプレィ
、ライトバルブ、光記憶・光記録素子、EO素子、立体
表示装置等の用途においては前述のジグザグ欠陥が少な
いという特徴を生かすことができ、各種演算素子、E1
0素子、プリンターヘッド、ライトバルブ等では応答速
度が大きいという特徴が有利に働くものである。 [実施例] 以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明する。 参考例1 一ヒドロキシノナン のA 炭酸ジエチル210mg、オイル中に分散させた60重
量%濃度のナトリウムハイドライド12.8g及びジオ
キサン100mJ2からなる溶液中にジオキサンLoo
mβにメチルエチルケトン20.0gを溶解した溶液を
アルゴン雰囲気下で滴下し、−夜這流させた後溶媒を留
去し、残渣を減圧蒸留してヘキシルケト酢酸エチル20
.0gを得た。(収率62.5%、沸点83℃ato、
65mmHg) このヘキシルケト酢酸エチル15gをエタノール75m
4、蒸留水75m4及び水酸化カリウム5.02gから
なる溶液中に溶解し、室温で7.5時間撹拌した後、こ
の溶液に蒸留水34、蔗糖360g及びドライイースト
168gを加え、30℃で16時間振盪した後、この液
をセライトで濾過した。得られた固形物を風乾した後、
酢酸エチルで抽出し、抽出液を濃縮した。又、濾液は塩
酸を加えてpH1とし、食塩を加えて飽和溶液とした後
クロロホルムで抽出し、この抽出液を前記の酢酸エチル
抽出・濃縮液とともにジエチルエーテルに溶解し、IN
の水酸化ナトリウム*溶液で2回抽出した後、この水酸
化ナトリウム水溶液に再度塩酸と食塩を加えpH1の飽
和食塩水とし、エーテルで5回抽出し、エーテル層を分
取して、これを飽和食塩水で洗浄した後硫酸マグネシウ
ム上で脱水し、エーテルを蒸発させた後残渣をn −ヘ
キサンに溶解、再結晶してβ−ヒドロキシノナン酸7.
81gを得た。(融点49.3〜50.0℃、[α]
”1=−20,1゜(C=1.1.CHCJ、))。 参考例2 一ヒドロキシブ ン のA 光学活性ポリ−β−ヒドロキシブチレート5gを無水エ
タノール15m42及び無水1.2−ジクロロエタン3
6m2からなる液に懸濁し、濃硫酸1゜1mI2を加え
て57時間加熱還流させた。冷却後、飽和食塩水を加え
、セライトを懸濁して濾過した。 濾液を70mI2のエーテルで1回、20mI2のエー
テルで3回抽出し、残渣は100m1;lのエーテルで
洗浄して、そのエーテルを前記抽出液に合わせ、飽和炭
酸水素ナトリウム溶液及び飽和食塩水で洗浄した後硫酸
マグネシウム上で乾燥した。乾燥後、エーテルを除去し
、次いで減圧蒸留して(R)−β−ヒドロキシブタン酸
エチルエステル4.0gを得た。(〔α] ”−’=+
43.9°)(R)−β−ヒドロキシブタン酸エチルエ
ステル4.0gを水15mJ!、エタノール15m4及
び水酸化ナトリウム1.6 gからなる混合液に溶解し
、3時間加熱還流した後冷却し、イオン交換樹脂(ロー
ム&ハース社製、商品名アンバーライトR120B)に
よりイオン交換した後溶媒を減圧蒸留により除去してβ
−ヒドロキシブタン酸3.6gを得た。 参考例3 これから溶媒を減圧留去し、塩化メチレン/メタノール
(50:1)を展開溶剤として残渣をシリカゲルカラム
で分離精製してS −(2)−アセトキシブタンデイオ
イック酸l−エチルエステル50.9gを得た。(融点
50〜51℃、[a]”=−31,6° (C=1.4
2、エタノール))参考例4 (S) −(−)−マリツク酸50gにアセチルクロリ
ド160mJを加え、55℃で4時間撹拌還流した後、
真空下で溶液を濃縮し、残渣にベンゼン100mJi!
を加え、更に真空下でベンゼン及び酢酸を留去し濃縮し
た後室、温まで冷却し、残渣に無水エタノール100m
I2を加え、時折冷却しながら激しく撹拌し、次いで、
70〜75℃で10分間及び50〜55℃で10時間加
熱した1次いで参考例1及び参考例3で合成した(R)
−β−ヒドロキシノナン酸2.30g及びS −(2)
−アセトキシブタンデイオイック酸1−エチルエステル
?、 9ojをメタノールに溶解し、ナトリ2ムメチラ
ート230mgをこれに加えて定電位電解装置(Yan
aco定電位電解装置VE−8)を用い、20〜30℃
、40V、1.5A(F)条件下で5時間コルへ電解を
行なった。電解終了後、これに3N水酸化ナトリウム水
溶液60m4を加え、1夜撹拌し、メタノールを除去し
た後エーテルで洗浄し、アルカリ水溶液層を分取し、こ
れに塩酸を加えpH1とした後、食塩を添加して飽和食
塩水溶液とし、クロロホルムで抽出し、抽出液を硫酸マ
グネシウム上で脱水した後クロロホルムを蒸発させた。 クロロホルム蒸発後の残留物をベンゼン10mj2に溶
解し、これに触媒量のp−トルエンスルホン酸を加え、
室温で2時間撹拌した後、これをエーテルに溶解し、重
炭酸ソーダ飽和水溶液で3回、飽和食塩水で1回洗浄し
た後、硫酸マグネシウム上で脱水し、これからエーテル
を蒸発除去したものをシリカゲルカラムを用い、n−ヘ
キサンと酢酸エチルの混合溶剤で展開して目的物を分離
精製し、n−ヘキサンと酢酸エチルの混合溶剤から再結
晶して(2S、 5R)−2−ヒドロキシ−5−ヘキシ
ル−δ−バレロラクトン700mgを得た。この融点は
75.5〜77.0℃であり、元素分析値は下記の通り
であった。 元素分析値 CHN 実測値 65.84% IO,29% 0.06%理
論値 76、32% 10.07% 0%この化合物の
比旋光度[α]21は+76.8’(クロロホルム中、
C=1.1)であり、 IH−NMRの分析結果は下記
の通りであった。 ’H−NMR:δppm 4゜36(2H)、 3.21(IH)、 1.31(
14H)、 0.89(3H)又、(R)−β−ヒドロ
キシノナン酸の代わりに参考例2で合成したβ−ヒドロ
キシブタン酸を用いた以外は同様にして(2S、 5R
)−2−ヒドロキシ−5−メチル−δ−バレロラクトン
を合成した。 参考例5 4− S −2−メチルへブチルオキシ のA(
R)−2−オクタノール6.5gをピリジン50m氾に
溶解し、9.5gのp−トルエンスルホニルクロリドを
水冷下加え、−夜撹拌反応させた0次いで、これにヘキ
サン100mj2を加え、析出した結晶を濾別した後の
ヘキサン溶液を希塩酸、次いで飽和食塩水で洗浄し、硫
酸マグネシウム上で脱水し、減圧下ヘキサンを蒸発せし
めてll4mすることにより(R)−2−オクチル−p
−トルエンスルホネート11.2gを得た。これと4−
ヒドロキシ安息香酸5、 Igとをエタノール中に懸濁
させ、3N水酸化カリウム水溶液20mj!を加え、2
時間還流下で反応させた。これを冷却後、塩酸酸性とし
た後、ベンゼンで抽出し、抽出液を飽和食塩水で洗浄後
、硫酸マグネシウムで脱水し、ベンゼンを留去して得ら
れた粗精製物をヘキサン−酢酸エチルから再結晶して4
− (S)−2−メチルへブチルオキシ安息香酸4.5
gを得た。 実施例1 参考例4で合成した(2S、 5R)−2−ヒドロキシ
−5−へキシル−δ−バレロラクトン200mgと参考
例5で合成した4−(S)−2−メチルへブチルオキシ
安息香酸250+mg及びアゾジカルボン酸200μ℃
を脱水ベンゼン40m1lに分散させ、トリフェニルホ
スフィン270mgを加え一夜撹拌反応させた後、濃縮
し、シリカゲルカラムを用いてれ一ヘキサンーベンゼン
を展開溶媒として分離精製し、エタノールより再結晶さ
せて(2R,5R) −2−(4−(S)−2−メチル
へブチルオキシベンゾイルオキシ)−5−へキシル−δ
−バレロラクトン180mgを得た。この化合物の相転
移挙動を示差熱量計及び偏光顕微鏡を用いて測定した。 その結果を下記に示す。 5 Cryst、 ≠Is。 2 ここでCryst、は結晶、Isoはアイソトロピック
相、矢印近傍の数字はその相への転移温度(”C)を示
す。 実施例2〜11 4− (S)−2−メチルへブチルオキシ安息香酸の代
わりに第1表に記載したカルボン酸又はフェノール誘導
体を用いた以外は実施例1と同様にして第1表に示す化
合物を合成した。 なお、第1表及び後述の第2表において、Rは実施例1
2 下記7種の化合物を混合して液晶組成物(以下組成物A
という)を得た。 この組成物は下記の相転移挙動を示す。 0607080 Cry!It、→Sc−+SA−+N→Is。 ここでScスメクチックC相、SAはスメクチックA相
、Nはネマチック相を示し、矢印近傍の数字はその相へ
の転移温度(”C)を示す、この組成物Aは光学活性化
合物を含んでいないので強誘電性液晶ではなく、自発分
極を示さない。 組成物Aを95mo1%と実施例1で得た化合物5mo
1%とを混合して液晶性組成物(組成物B、という)を
得た。この組成物B1は60℃以下の温度範囲でS+s
”C相を示し、その高温側でSA相となり、63℃以上
でN0相、69℃以上で等方性液体となる。 配向処理剤としてポリイミドを塗布し、表面をラビング
処理して平行配向処理を施した透明電極を備えた厚さ2
μmのセルにこの組成物B、を注入して液晶素子を作成
し、2枚の直交する偏光子の間にこの液晶素子を設置し
、電界を印加したところ、±20Vの印加によって透過
光の強度変化が認められ、その変化から応答時間を求め
たところ、25℃で1801secであった。又、25
℃での傾き角は20@であった。 又、組成物Aを80mo1%と実施例1で得た化合物2
0mo1%とを混合して液晶性組成物(組成物B。 という)を得た。この組成物B3は一8〜53℃の温度
範囲でSm”C相を示し、その高温側でS。 相となり、59℃以上で等方性液体となった。組成物B
1で行なったと同様にしてこの組成物B2の応答時間を
求めたところ、25℃で200μsecであった。 組成物Aを60mo1%と実施例1で得た化合物40m
o1%との混合物は一5〜49℃でSra’C相を示し
、49℃以上で等方性液体となった。又、この混合物の
応答時間は25℃で180μsecであった。 又、これらの液晶素子にはいずれも実質的にジグザグ欠
陥が見られなかった。 実施例13〜22 下記4種の化合物を混合して液晶組成物(以下組成物C
という)を得た。 CmH+yOWOC@H+t 24mo1%C*H
+eO>>0CsHrt 36m01%C+oHz
+O>>OCmH+t 24mo1%C++H1s
O<八>0CaH1t l 6ω1iこの組成物は
下記の相転移挙動を示す。 3 51 60 66Cry
st、 ;=±Sc ;==Sa ;==N ;=
Is。 この組成物Aは光学活性化合物を含んでいないので強誘
電性液晶ではなく、自発分極を示さない。 実施例1で合成した化合物の代わりに実施例2〜12で
合成した化合物を用い、これらの化合物2 mo1%と
組成物C98a+o1%とを混合して液晶組成物を得た
。これらの液晶組成物の相転移挙動(’C)を第2表に
示す、これらの液晶組成物を実施例1で用いたと同様の
セルに入れて液晶素子を作成し、2枚の直交する偏光子
の間にこれらの液晶素子を設置し、5V/μmのパルス
電界をかけてこれらの液晶素子の0−50%応答時間(
μ5ec)を求めた。 これらの液晶組成物の相転移挙動と液晶素子の応答時間
を第2表に示す。 【発明の効果] 本発明の光学活性体は化学的に安定で着色がなく、光安
定性に優れているのみならず、この光学活性体を配合し
た液晶組成物は広い温度範囲で強誘電性を示し、しかも
そのうちの多くのものが応答時間が短いという特徴を有
する。また、バレロラクトン基と反対側に光学活性分岐
アルキル鎖を導入したものはS1相の液晶のラセンピッ
チが長くなり、融点が低くなるという特徴を有する。 また、従来の強誘電性液晶に良く見られたジグザグ欠陥
が少ないという特徴も有している。
レロラクトン環を有する光学活性体及びこれを含有して
なる液晶性組成物にある。 ことを示す、) nやlが15以上になると光学活性ラクトンのする)と
の相溶性が低下する傾向にあるため好ましくなく、qが
13以上の場合は中間体として便数を示し、p+qが1
2以下であり、n、1、kは各々独立に1−14の整数
を示し、mは1又は0を示し、Yは単結合、−0CO−
1−CO□−1−cH*o−又it −OCH,−ヲ示
シ、7.;f+−0*−又は−CH,o−を示し、AI
及びA、は各4独立に水素、弗素、塩素又はシアノ基を
示し、X、は単結合、−o−、−oco−、又は−CO
,−を示し、し、X雪及びX4は各々−o−、−oco
−又は−OCH,−を示し、 ′Cはそれが不斉炭素で
ある等の精製が困難となるばかりでなく、他の液晶と混
合した時自発分極や大きさを小さくするという傾向にあ
り、やはり好ましくない。 以下に、本発明の光学活性体の合成法を示す。 p≠Oの場合の光学活性分岐脂肪族アルう−ルあるいは
カルボン酸は光学活性β−ヒドロキシイソ酪酸を原料と
して、下記方法で合成できる。 なお、下記反応式中、D)IPはジヒドロピレンを、p
−TsOHはパラトルエンスルホン酸を、THPはテト
ラヒドロピラニル基を示す。 を得ることができる。 又、3−ヒドロキシ−6−アルキルδ−バレロラクトン
は以下の方法で得られる。 即ち、まず、光学活性β−ヒドロキシカルボン酸は例え
ばメチルアルキルケトンをナトリウムハイドライドの存
在下で炭酸ジエチルと反応させてβ−ケトカルボン酸エ
チルエステルとした後、これを水酸化カリウムで加水分
解し、 次いでパン酵母を用いてβ位のカルボニル基を不斉還元
して光学活性β−ヒドロキシカルボン酸を得ろ。 p=Qの場合は下記のメチルアルキルケトンをパン酵母
で不斉還元することにより、光学活性体なお、メチルア
ルキルケトンのアルキル基の炭素数(m)が3以下の場
合は、β−ケトカルボン酸エチルエステルの代わりに、
より炭素数の大きい(C6以上の)β−ケトカルボン酸
アルキルエステルを還元するのが光学収率をより高める
ことができることから好ましい。 一方、S−(−) リンゴ酸とアセチルクロライドと反
応させ、得られた生成物を無水エタノールと反応させる
ことにより光学活性α−アセトキ、シリンゴ酸のモノエ
チルエステルを得る。 (Tetrahedr。 n 41、No、13.2751−2758(1985
)参照)得られた生成物をp−トルエンスルホン酸の存
在下で環化することにより上記バレロラクトン誘導体を
得ることができる。 〔−数式(1)で示される化合物の合成コ一般式(1)
で示される化合物は下記のルートで合成できる。 (a)−数式(1)におけるR6が こうして得られた光学活性β−ヒドロキシカルボン酸と
光学活性α−アセトキシ2塩基酸のモノエチルエステル
とをコルへ電解法で電極反応させ、(a−1) Zが−
CO,−である場合(a−2) 2が一〇−である場合 (b−2) 1 x、=−OC−12=−0−1m=0 の場合 (b−3)Xl=−OA−1Z=−AO−m=Oノ場合
Sm”C相を示すと共に、δ−バレロラクトン環と、こ
れと同時に導入した光学活性分岐アルキル鎖との相乗効
果によって下記の効果が得られる。 ■δ−バレロラクトン環に由来する自発分極と光学活性
分岐アルキル鎖に由来する自発分極の極性本発明の化合
物は従来の強誘電性液晶化合物に特有のアゾメチン結合
を含まないため耐加水分解−性等の化学的安定性が向上
するとともにケイ皮酸系のものに比べて光安定性も向上
し、このため、表示用材料としての特性に優れる化合物
である。 本発明の化合物は必ずしも単独でカイラルスメクチック
C相(以下Sm” C相と略す)示すものばかりではな
いが、これを他のSmC相を有する液晶材料もしくは強
誘電性液晶材料と混合すると■δ−バレロラクトン環に
由来する捩れ力の向きともう一方の光学活性基に由来す
る捩れ力の向きを反対にすることによりラセンピッチを
長くすることができる。 ■光学活性分岐鎖の導入により液晶性をさほど損なわず
に化合物の融点を下げることができる。 次に本発明の液晶組成物について説明する。 本発明の液晶組成物は式(1)の化合物を1種以上含有
するものであるが、液晶組成物は単一の液晶性化合物の
みから形成されるよりも複数の強誘電性液晶化合物ある
いは更に配合用化合物を加えたものにすると、その使用
温度範囲を拡張することができるので有利である。−数
式(1)で示される化合物1種以上と混合可能な他の強
誘電性液晶化合物の具体例としては以下のものを例示で
きる。 R’−X−0”R(式中、 R。 ” −Ca H+ t、−C*Hr−1−CIOH!l
、−CHI”己H04H,を示す、) R″−X 0CHx−Y ’R(式中。 R″−−C,H,、−C1゜H□、 OC*HIg 、−0CtHu 、−0CsH+1、0
CtoH*s又はR′−X−CHIOY−”R(式中、 RL:Cu5H*+0−又はcaHsa、−(nC,、
H,、、、−X−Co−Y−CO”R(式中、n=5又
は8、CsH*a*t−X−CnHan*+ (m、
n=4〜16、更に、上記以外のものであっても、強誘
電性液晶化合物であれば式(1)で示される化合物と混
合して用いることができる。 又、本発明の化合物はS 、m C相を示す非強誘電性
液晶化合物・組成物と混合して用いると、その混合物は
強誘電性液晶となり、しかも高い応答速度から明らかな
ように大きな自発分極を示し有用である。 更に、本発明の化合物は強誘電性液晶に多く見られるジ
グザグ欠陥が少ないという特徴を有している。 本発明の液晶性組成物は透過型強誘電性液晶デイスプレ
ィ、反射型強誘電性液晶デイスプレィ、マルチカラー液
晶プロジェクションデイスプレィ、並列演算素子、空間
変調素子、プリンターヘッド、ライトバルブ、光ICカ
ード、光記憶・光記録素子、E10素子、立体表示装置
等の用途に好適に用いられる。特に、各種デイスプレィ
、ライトバルブ、光記憶・光記録素子、EO素子、立体
表示装置等の用途においては前述のジグザグ欠陥が少な
いという特徴を生かすことができ、各種演算素子、E1
0素子、プリンターヘッド、ライトバルブ等では応答速
度が大きいという特徴が有利に働くものである。 [実施例] 以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明する。 参考例1 一ヒドロキシノナン のA 炭酸ジエチル210mg、オイル中に分散させた60重
量%濃度のナトリウムハイドライド12.8g及びジオ
キサン100mJ2からなる溶液中にジオキサンLoo
mβにメチルエチルケトン20.0gを溶解した溶液を
アルゴン雰囲気下で滴下し、−夜這流させた後溶媒を留
去し、残渣を減圧蒸留してヘキシルケト酢酸エチル20
.0gを得た。(収率62.5%、沸点83℃ato、
65mmHg) このヘキシルケト酢酸エチル15gをエタノール75m
4、蒸留水75m4及び水酸化カリウム5.02gから
なる溶液中に溶解し、室温で7.5時間撹拌した後、こ
の溶液に蒸留水34、蔗糖360g及びドライイースト
168gを加え、30℃で16時間振盪した後、この液
をセライトで濾過した。得られた固形物を風乾した後、
酢酸エチルで抽出し、抽出液を濃縮した。又、濾液は塩
酸を加えてpH1とし、食塩を加えて飽和溶液とした後
クロロホルムで抽出し、この抽出液を前記の酢酸エチル
抽出・濃縮液とともにジエチルエーテルに溶解し、IN
の水酸化ナトリウム*溶液で2回抽出した後、この水酸
化ナトリウム水溶液に再度塩酸と食塩を加えpH1の飽
和食塩水とし、エーテルで5回抽出し、エーテル層を分
取して、これを飽和食塩水で洗浄した後硫酸マグネシウ
ム上で脱水し、エーテルを蒸発させた後残渣をn −ヘ
キサンに溶解、再結晶してβ−ヒドロキシノナン酸7.
81gを得た。(融点49.3〜50.0℃、[α]
”1=−20,1゜(C=1.1.CHCJ、))。 参考例2 一ヒドロキシブ ン のA 光学活性ポリ−β−ヒドロキシブチレート5gを無水エ
タノール15m42及び無水1.2−ジクロロエタン3
6m2からなる液に懸濁し、濃硫酸1゜1mI2を加え
て57時間加熱還流させた。冷却後、飽和食塩水を加え
、セライトを懸濁して濾過した。 濾液を70mI2のエーテルで1回、20mI2のエー
テルで3回抽出し、残渣は100m1;lのエーテルで
洗浄して、そのエーテルを前記抽出液に合わせ、飽和炭
酸水素ナトリウム溶液及び飽和食塩水で洗浄した後硫酸
マグネシウム上で乾燥した。乾燥後、エーテルを除去し
、次いで減圧蒸留して(R)−β−ヒドロキシブタン酸
エチルエステル4.0gを得た。(〔α] ”−’=+
43.9°)(R)−β−ヒドロキシブタン酸エチルエ
ステル4.0gを水15mJ!、エタノール15m4及
び水酸化ナトリウム1.6 gからなる混合液に溶解し
、3時間加熱還流した後冷却し、イオン交換樹脂(ロー
ム&ハース社製、商品名アンバーライトR120B)に
よりイオン交換した後溶媒を減圧蒸留により除去してβ
−ヒドロキシブタン酸3.6gを得た。 参考例3 これから溶媒を減圧留去し、塩化メチレン/メタノール
(50:1)を展開溶剤として残渣をシリカゲルカラム
で分離精製してS −(2)−アセトキシブタンデイオ
イック酸l−エチルエステル50.9gを得た。(融点
50〜51℃、[a]”=−31,6° (C=1.4
2、エタノール))参考例4 (S) −(−)−マリツク酸50gにアセチルクロリ
ド160mJを加え、55℃で4時間撹拌還流した後、
真空下で溶液を濃縮し、残渣にベンゼン100mJi!
を加え、更に真空下でベンゼン及び酢酸を留去し濃縮し
た後室、温まで冷却し、残渣に無水エタノール100m
I2を加え、時折冷却しながら激しく撹拌し、次いで、
70〜75℃で10分間及び50〜55℃で10時間加
熱した1次いで参考例1及び参考例3で合成した(R)
−β−ヒドロキシノナン酸2.30g及びS −(2)
−アセトキシブタンデイオイック酸1−エチルエステル
?、 9ojをメタノールに溶解し、ナトリ2ムメチラ
ート230mgをこれに加えて定電位電解装置(Yan
aco定電位電解装置VE−8)を用い、20〜30℃
、40V、1.5A(F)条件下で5時間コルへ電解を
行なった。電解終了後、これに3N水酸化ナトリウム水
溶液60m4を加え、1夜撹拌し、メタノールを除去し
た後エーテルで洗浄し、アルカリ水溶液層を分取し、こ
れに塩酸を加えpH1とした後、食塩を添加して飽和食
塩水溶液とし、クロロホルムで抽出し、抽出液を硫酸マ
グネシウム上で脱水した後クロロホルムを蒸発させた。 クロロホルム蒸発後の残留物をベンゼン10mj2に溶
解し、これに触媒量のp−トルエンスルホン酸を加え、
室温で2時間撹拌した後、これをエーテルに溶解し、重
炭酸ソーダ飽和水溶液で3回、飽和食塩水で1回洗浄し
た後、硫酸マグネシウム上で脱水し、これからエーテル
を蒸発除去したものをシリカゲルカラムを用い、n−ヘ
キサンと酢酸エチルの混合溶剤で展開して目的物を分離
精製し、n−ヘキサンと酢酸エチルの混合溶剤から再結
晶して(2S、 5R)−2−ヒドロキシ−5−ヘキシ
ル−δ−バレロラクトン700mgを得た。この融点は
75.5〜77.0℃であり、元素分析値は下記の通り
であった。 元素分析値 CHN 実測値 65.84% IO,29% 0.06%理
論値 76、32% 10.07% 0%この化合物の
比旋光度[α]21は+76.8’(クロロホルム中、
C=1.1)であり、 IH−NMRの分析結果は下記
の通りであった。 ’H−NMR:δppm 4゜36(2H)、 3.21(IH)、 1.31(
14H)、 0.89(3H)又、(R)−β−ヒドロ
キシノナン酸の代わりに参考例2で合成したβ−ヒドロ
キシブタン酸を用いた以外は同様にして(2S、 5R
)−2−ヒドロキシ−5−メチル−δ−バレロラクトン
を合成した。 参考例5 4− S −2−メチルへブチルオキシ のA(
R)−2−オクタノール6.5gをピリジン50m氾に
溶解し、9.5gのp−トルエンスルホニルクロリドを
水冷下加え、−夜撹拌反応させた0次いで、これにヘキ
サン100mj2を加え、析出した結晶を濾別した後の
ヘキサン溶液を希塩酸、次いで飽和食塩水で洗浄し、硫
酸マグネシウム上で脱水し、減圧下ヘキサンを蒸発せし
めてll4mすることにより(R)−2−オクチル−p
−トルエンスルホネート11.2gを得た。これと4−
ヒドロキシ安息香酸5、 Igとをエタノール中に懸濁
させ、3N水酸化カリウム水溶液20mj!を加え、2
時間還流下で反応させた。これを冷却後、塩酸酸性とし
た後、ベンゼンで抽出し、抽出液を飽和食塩水で洗浄後
、硫酸マグネシウムで脱水し、ベンゼンを留去して得ら
れた粗精製物をヘキサン−酢酸エチルから再結晶して4
− (S)−2−メチルへブチルオキシ安息香酸4.5
gを得た。 実施例1 参考例4で合成した(2S、 5R)−2−ヒドロキシ
−5−へキシル−δ−バレロラクトン200mgと参考
例5で合成した4−(S)−2−メチルへブチルオキシ
安息香酸250+mg及びアゾジカルボン酸200μ℃
を脱水ベンゼン40m1lに分散させ、トリフェニルホ
スフィン270mgを加え一夜撹拌反応させた後、濃縮
し、シリカゲルカラムを用いてれ一ヘキサンーベンゼン
を展開溶媒として分離精製し、エタノールより再結晶さ
せて(2R,5R) −2−(4−(S)−2−メチル
へブチルオキシベンゾイルオキシ)−5−へキシル−δ
−バレロラクトン180mgを得た。この化合物の相転
移挙動を示差熱量計及び偏光顕微鏡を用いて測定した。 その結果を下記に示す。 5 Cryst、 ≠Is。 2 ここでCryst、は結晶、Isoはアイソトロピック
相、矢印近傍の数字はその相への転移温度(”C)を示
す。 実施例2〜11 4− (S)−2−メチルへブチルオキシ安息香酸の代
わりに第1表に記載したカルボン酸又はフェノール誘導
体を用いた以外は実施例1と同様にして第1表に示す化
合物を合成した。 なお、第1表及び後述の第2表において、Rは実施例1
2 下記7種の化合物を混合して液晶組成物(以下組成物A
という)を得た。 この組成物は下記の相転移挙動を示す。 0607080 Cry!It、→Sc−+SA−+N→Is。 ここでScスメクチックC相、SAはスメクチックA相
、Nはネマチック相を示し、矢印近傍の数字はその相へ
の転移温度(”C)を示す、この組成物Aは光学活性化
合物を含んでいないので強誘電性液晶ではなく、自発分
極を示さない。 組成物Aを95mo1%と実施例1で得た化合物5mo
1%とを混合して液晶性組成物(組成物B、という)を
得た。この組成物B1は60℃以下の温度範囲でS+s
”C相を示し、その高温側でSA相となり、63℃以上
でN0相、69℃以上で等方性液体となる。 配向処理剤としてポリイミドを塗布し、表面をラビング
処理して平行配向処理を施した透明電極を備えた厚さ2
μmのセルにこの組成物B、を注入して液晶素子を作成
し、2枚の直交する偏光子の間にこの液晶素子を設置し
、電界を印加したところ、±20Vの印加によって透過
光の強度変化が認められ、その変化から応答時間を求め
たところ、25℃で1801secであった。又、25
℃での傾き角は20@であった。 又、組成物Aを80mo1%と実施例1で得た化合物2
0mo1%とを混合して液晶性組成物(組成物B。 という)を得た。この組成物B3は一8〜53℃の温度
範囲でSm”C相を示し、その高温側でS。 相となり、59℃以上で等方性液体となった。組成物B
1で行なったと同様にしてこの組成物B2の応答時間を
求めたところ、25℃で200μsecであった。 組成物Aを60mo1%と実施例1で得た化合物40m
o1%との混合物は一5〜49℃でSra’C相を示し
、49℃以上で等方性液体となった。又、この混合物の
応答時間は25℃で180μsecであった。 又、これらの液晶素子にはいずれも実質的にジグザグ欠
陥が見られなかった。 実施例13〜22 下記4種の化合物を混合して液晶組成物(以下組成物C
という)を得た。 CmH+yOWOC@H+t 24mo1%C*H
+eO>>0CsHrt 36m01%C+oHz
+O>>OCmH+t 24mo1%C++H1s
O<八>0CaH1t l 6ω1iこの組成物は
下記の相転移挙動を示す。 3 51 60 66Cry
st、 ;=±Sc ;==Sa ;==N ;=
Is。 この組成物Aは光学活性化合物を含んでいないので強誘
電性液晶ではなく、自発分極を示さない。 実施例1で合成した化合物の代わりに実施例2〜12で
合成した化合物を用い、これらの化合物2 mo1%と
組成物C98a+o1%とを混合して液晶組成物を得た
。これらの液晶組成物の相転移挙動(’C)を第2表に
示す、これらの液晶組成物を実施例1で用いたと同様の
セルに入れて液晶素子を作成し、2枚の直交する偏光子
の間にこれらの液晶素子を設置し、5V/μmのパルス
電界をかけてこれらの液晶素子の0−50%応答時間(
μ5ec)を求めた。 これらの液晶組成物の相転移挙動と液晶素子の応答時間
を第2表に示す。 【発明の効果] 本発明の光学活性体は化学的に安定で着色がなく、光安
定性に優れているのみならず、この光学活性体を配合し
た液晶組成物は広い温度範囲で強誘電性を示し、しかも
そのうちの多くのものが応答時間が短いという特徴を有
する。また、バレロラクトン基と反対側に光学活性分岐
アルキル鎖を導入したものはS1相の液晶のラセンピッ
チが長くなり、融点が低くなるという特徴を有する。 また、従来の強誘電性液晶に良く見られたジグザグ欠陥
が少ないという特徴も有している。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)一般式(1)で示されるδ−バレロラクトン環を有
する光学活性体。 ▲数式、化学式、表等があります▼(1) (式中、R^*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▼又は▲数式、化学式
、表等があります▼ を示し、pは0〜11の整数、qは1〜12の整数を示
し、p+qが12以下であり、n、l、kは各々独立に
1〜14の整数を示し、mは1又は0を示し、Yは単結
合、−OCO−、−CO_2−、−CH_2O−又は−
OCH_3−を示し、Zは−O−、−CO_2−又は−
CH_2O−を示し、A_1及びA_2は各々独立に水
素、弗素、塩素又はシアノ基を示し、X_1は単結合、
−O−、−CO_2−、又は−OCO−を示し、X_2
及びX_4は各々−O−、−OCO−又は−OCH_2
−を示し、X_3は−O−又は単結合を示し、Cはそれ
が不斉炭素であることを示す。) 2)一般式(1)で示されるδ−バレロラクトン環を有
する光学活性体を含有してなる液晶組成物。 ▲数式、化学式、表等があります▼(1) (式中、R^*、Y、Z、A_1、A_2、m、n及び
*は上述の意味を有する。)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11293589 | 1989-05-02 | ||
JP1-112935 | 1989-05-02 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0372473A true JPH0372473A (ja) | 1991-03-27 |
Family
ID=14599177
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11551890A Pending JPH0372473A (ja) | 1989-05-02 | 1990-05-01 | 光学活性体及び液晶組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0372473A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09223890A (ja) * | 1996-02-14 | 1997-08-26 | Tosoh Corp | 電波吸収体 |
JPH09232786A (ja) * | 1996-02-27 | 1997-09-05 | Tosoh Corp | 電波吸収体 |
-
1990
- 1990-05-01 JP JP11551890A patent/JPH0372473A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09223890A (ja) * | 1996-02-14 | 1997-08-26 | Tosoh Corp | 電波吸収体 |
JPH09232786A (ja) * | 1996-02-27 | 1997-09-05 | Tosoh Corp | 電波吸収体 |
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