JPH04235946A - ナフタレン環を含む光学活性化合物およびそれを含む液晶組成物 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は新規な光学活性化合物お
よびこの光学活性化合物を用いたカイラル液晶組成物に
関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は低駆動電圧、低消費電力
、薄形・軽量等の特徴があり、電卓、時計、テレビ等に
適用されている。これらの表示材料には現在ネマチック
液晶が広く用いられているが、応答速度が数十ｍｓｅｃ
．と遅いという欠点があった。この点の改善の試みの一
つとして、強誘電性液晶を利用する表示方式が提案され
ている（Ｎ．Ａ．ＣｌａｒｋらＡｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙ
ｓ．Ｌｅｔｔ．，３６，８９９　［１９８０］）。この
方式は強誘電性液晶のカイラルスメクチックＣ相（以下
Ｓｃ※相と略記する）を利用するものであり、強誘電性
液晶材料には室温を含む広い温度範囲でＳｃ※相を示す
こと、自発分極が大きいこと、適当なチルト角を持つこ
と、回転粘度が小さいこと、長いらせんピッチを持つこ
と、化学的に安定であることなどが要求される。しかし
、これらの条件をすべて満たす強誘電性液晶化合物は知
られていない。このため、強誘電性液晶を電気光学素子
として実用に用いる場合には、数種の強誘電性液晶ある
いは強誘電性を誘起する化合物ならびに非強誘電性液晶
を混合して組成物として用いる必要がある。

【０００３】Ｓｃ※液晶組成物を得るには、Ｓｃ※相を
示す化合物を複数混合する方法、Ｓｃ※相を示す化合物
に非強誘電性液晶を混合する方法、スメクティックＣ相
（以下Ｓｃ相と略記）を示す光学活性でない化合物ある
いは液晶組成物に光学活性化合物を添加する方法があり
、最後の方法が低粘度で高速応答をうることが容易であ
ると考えられるため、現在では主流になりつつある。 高速応答する液晶組成物を得るためには、添加する光学
活性化合物はそれ自身大きな自発分極を示すか組成物中
で大きな自発分極を誘起する性質を持つものでなければ
ならない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、化学
的に安定で、極めて大きな自発分極を示すかＳｃ液晶組
成物に添加することにより大きな自発分極を誘起する新
規な光学活性化合物を提供するとともに、この光学活性
化合物を用いてＳｃ※相の温度範囲が広く、かつ高速で
応答する新規な強誘電性液晶材料を提供することにある
。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる課題は、次の化学
式（Ｉ）で示される光学活性化合物および該光学活性化
合物を少なくとも一成分含有するカイラル液晶組成物に
よって解決される。

【０００６】

【化１】

【０００７】

【化２】

【０００８】以下、本発明を詳しく説明する。

【０００９】本発明の特徴は、１分子内にコア部を挟ん
で２個の光学活性基を導入し、その光学活性基に基づく
自発分極の符号が同じになるようにすることによって、
それぞれの光学活性基を単独に含む化合物の示す自発分
極の和より大きな自発分極を示すか、誘起する化合物を
実現したことにある。

【００１０】コア部と不斉炭素に直接挟まれたカルボニ
ル基からなる部分構造を持つ化合物は大きな自発分極を
示すこと、また、この化合物において、アルカノイル基
のオルト位に水酸基を導入すると、分子内水素結合が形
成され、カルボニル基と水酸基のダイポールの方向が揃
って自発分極が増大するという顕著な効果があることを
、我々は見出した（特願昭６３−２７８６１８号）。 すなわち、従来報告されている強誘電性液晶では、エス
テル基またはエーテル基のダイポールを利用するものが
ほとんどであったが、コアと不斉炭素に挟まれたダイポ
ールをエーテル基、エステル基からカルボニル基に替え
ることにより、これらの基の持つグループモーメントに
ほぼ比例して自発分極は増大した。カルボニル基と不斉
炭素の間にメチレン基が介在すると、自発分極は極端に
小さくなった。

【００１１】上記のカルボニル基を含む部分構造と、他
の光学活性基とを、コアを挟んで組み合わせた化合物は
、２個の光学活性基に基づく自発分極の符号が同じであ
れば、それぞれの光学活性基を単独に含む化合物の示す
自発分極より大きな自発分極を示す。しかしながら、組
合わせる他の光学活性基の種類やコアの種類によってそ
の増大の程度はまちまちである。本発明は、組み合わせ
る他の光学活性基とコアの種類を選ぶことによって、そ
れぞれの光学活性基を単独に含む化合物の示す自発分極
の和より大きな自発分極を示すか、大きな自発分極を誘
起する化合物を実現したものである。すなわち、光学活
性アルカノイル基Ｒ２

【００１２】

【化３】

【００１３】と、コアを挟んで組み合わせる光学活性基
Ｒ１は次の三種の置換基Ａ．Ｂ．Ｃのいずれかである必
要がある。

【００１４】

【化４】

【００１５】このとき、Ｒ１，Ｒ２の絶対配置の組合せ
は、両者に基づく自発分極の符号を一致させるために、
次のとおりでなければならない。すなわち、Ｒ２の絶対
配置が（Ｓ）のとき、置換基Ａの絶対配置は（Ｓ）、置
換基Ｂの絶対配置は（Ｒ）、置換基Ｃの絶対配置は（Ｓ
）であり、Ｒ２の絶対配置が（Ｒ）のとき、置換基Ａの
絶対配置は（Ｒ）、置換基Ｂの絶対配置は（Ｓ）、置換
基Ｃの絶対配置は（Ｒ）でなければならない。

【００１６】本発明において、一般式（Ｉ）で示される
光学活性化合物を含有するカイラル液晶組成物の他の成
分は、強誘電性の液晶性化合物であってもよく、またカ
イラルでない液晶性化合物でもよい。

【００１７】次に、一般式（Ｉ）で表される光学活性化
合物の製法について述べる。まず、光学活性アルカノイ
ルフェノールは、例えば次の経路により合成される。 （Ｒ１，Ｒ２，ｎは前記と同じ意味である。）

【００１
８】

【化５】

【００１９】光学活性アルカノイルレゾルシノールは、
例えば次の経路で合成される。

【００２０】

【化６】

【００２１】また、（Ａ３）で示されるような光学活性
なカルボン酸は、例えば次のような経路で合成できる。

【００２２】

【化７】

【００２３】次に、光学活性な置換ナフトエ酸（Ｂ１）
又は光学活性な置換ナフトール（Ｂ２）は、光学活性酸
Ｒ１Ｈを塩化チオニルにより対応する酸クロライドとし
、これに６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸又は２，６−
ジヒドロキシナフタレンを、ピリジン等の塩基の存在下
に作用させることによって合成される。最後に、上記化
合物（Ａ１）又は（Ａ２）と（Ｂ１）、（Ａ３）と（Ｂ
２）をジシクロヘキシルカルボジイミドのような脱水剤
の存在下で縮合させれば、化合物（Ｉ）が得られる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明はこれら実施例に限定されない。

【００２５】（実施例１） （Ｒ）−６−（２−ｎ−ヘキシルオキシプロパノイルオ
キシ）−２−ナフトエ酸（Ｓ）−３−ヒドロキシ−４−
（１−オキソ−２−メチルブチル）フェニル■（Ｓ）−
３−ヒドロキシ−４−（１−オキソ−２−メチルブチル
）フェノールの合成 １０．３ｇのＳ−（＋）−２−メチルブタン酸に無水の
塩化亜鉛１６．３ｇを混合し、１１０℃に加熱して溶解
させた後、レゾルシン１３．２ｇを加え、攪拌しながら
３０分で１５０℃まで加熱した。その後室温まで冷却し
、濃塩酸２５ｍｌと水２５ｍｌの混合液を加え、５０ｍ
ｌのエチルエーテルで３回抽出した。合体したエーテル
抽出液を炭酸水素ナトリウム水溶液で３回、水で３回洗
浄したのち、無水硫酸ナトリウム上で乾燥し、溶媒を除
去して９．２ｇの液状反応混合物を得た。この反応混合
物をシリカゲルカラム（充填剤：ワコーゲルＣ−２００
、和光純薬、溶融液：クロロホルム）により精製して、
６．２ｇの３−ヒドロキシ−４−（１−オキソ−２−メ
チルブチル）フェノールを液状物質として得た。

【００２６】ＩＲ（ｃｍ−１）：３３６１，１６２９，
１６０１，１５１４，１４４３，１３８３，１２３１，
１１３２

【００２７】

【化８】

【００２８】■（Ｒ）−６−（２−ｎ−ヘキシルオキシ
プロパノイルオキシ）−２−ナフトエ酸の合成（Ｒ）−
２−（ｎ−ヘキシルオキシ）プロパノイルクロライド４
．１ｇと６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸４．０ｇをピ
リジン１０ｍｌの存在下、四塩化炭素中で反応させ、生
成物をエタノールから再結晶して３．１ｇの（Ｒ）−６
−（２−ｎ−ヘキシルオキシプロパノイルオキシ）−２
−ナフトエ酸を得た。

【００２９】■（Ｒ）−６−（２−ｎ−ヘキシルオキシ
プロパノイルオキシ）−２−ナフトエ酸（Ｓ）−３−ヒ
ドロキシ−４−（１−オキソ−２−メチルブチル）フェ
ニルの合成 ■項で得た（Ｓ）−３−ヒドロキシ−４−（１−オキソ
−２−メチルブチル）フェノール０．４０ｇ（２．０６
ミリモル）と■項で合成した（Ｒ）−６−（２−ｎ−ヘ
キシルオキシプロパノイルオキシ）−２−ナフトエ酸０
．６ｇ（１．７４ミリモル）を無水塩化メチレン５０ｍ
ｌにとかし、さらにジメチルアミノピリジン０．０２ｇ
とジシクロヘキシルカルボジイミド０．２２７ｇ（１．
１ミリモル）を加えた後、室温で一昼夜攪拌した。反応
後、生成した沈澱を濾別し、溶媒を留去した。 粗生成物１．２０ｇをシリカゲルクロマトグラフィー（
溶融液：酢酸エチル／ヘキサン＝１０／９０）により精
製し、さらにヘキサンから再結晶して、０．４８ｇの（
Ｒ）−６−（２−ｎ−ヘキシルオキシプロパノイルオキ
シ）−２−ナフトエ酸（Ｓ）−３−ヒドロキシ−４−（
１−オキソ−２−メチルブチル）フェニルを得た。

【００３０】ＩＲ（ｃｍ−１）：１７７２，１７４２，
１６３６，１１８４，１１４８，１１２８，９８６

【０
０３１】（実施例２） （Ｒ）−６−（２−ｎ−ヘキシルオキシプロパノイルオ
キシ）−２−ナフトエ酸（Ｓ）−４−（１−オキソ−２
−メチルオクチル）フェニル■（Ｓ）−４−（１−オキ
ソ−２−メチルオクチル）フェノールの合成アニソール
３．７６ｇ（３４ミリモル）を無水の１，２−ジクロロ
エタン１００ｍｌにとかし、０℃以下に冷却し、これに
４．５ｇ（３４ミリモル）の粉砕した塩化アルミニウム
を少しずつ投入した。投入終了後、（Ｓ）−（＋）−２
−メチルオクタン酸塩化物６．０ｇ（３４ミリモル）を
５０ｍｌにとかした溶液を１時間で攪拌下に滴下した。 滴下終了後、室温で１時間攪拌した。その後、さらに４
．５ｇ（３４ミリモル）の粉砕した塩化アルミニウムを
加え、この反応混合物を２時間加熱還流させた。室温ま
で冷却後、反応混合物を１０ｍｌの塩酸を含む２００ｇ
の粉砕した氷上に注入し、クロロホルム１００ｍｌを加
えて、橙黄色の有機層を分離した。この溶液を５％炭酸
水素ナトリウム水溶液で２回、水で３回洗浄後、無水硫
酸ナトリウムで乾燥した。乾燥剤を濾別、溶媒を留去し
て、８．９ｇの粘ちょうな液状生成物を得た。この粗生
成物をシリカゲルクロマトグラフィー（溶離液：クロロ
ホルム）により精製し、４．５１ｇの（Ｓ）−４−（１
−オキソ−２−メチルオクチル）フェノールを得た。

【００３２】■（Ｒ）−６−（２−ｎ−ヘキシルオキシ
プロパノイルオキシ）−２−ナフトエ酸（Ｓ）−４−（
１−オキソ−２−メチルオクチル）フェニルの合成■項
で得た（Ｓ）−４−（１−オキソ−２−メチルオクチル
）フェノール０．４２ｇ（１．８ミリモル）と■項で得
た（Ｒ）−６−（２−ｎ−ヘキシルオキシプロパノイル
オキシ）−２−ナフトエ酸０．６ｇ（１．７４ミリモル
）を、■項と同様の方法で反応、処理して０．４９ｇの
（Ｒ）−６−（２−ｎ−ヘキシルオキシプロパノイルオ
キシ）−２−ナフトエ酸（Ｓ）−４−（１−オキソ−２
−メチルオクチル）フェニルを得た。

【００３３】ＩＲ（ｃｍ−１）：１７６４，１７３８，
１６８２，１６３４，１６００，１２７８，１１９２，
１１５４，１１１６

【００３４】（実施例３） （Ｒ）−６−（２−ｎ−ヘキシルオキシプロパノイルオ
キシ）−２−ナフトエ酸（Ｓ）−３−ヒドロキシ−４−
（１−オキソ−２−メチルオクチル）フェニル■項と同
様の方法で合成した（Ｓ）−３−ヒドロキシ−４−（１
−オキソ−２−メチルオクチル）フェノール０．４９ｇ
（１．９６ミリモル）と■項で得た（Ｒ）−６−（２−
ｎ−ヘキシルオキシプロパノイルオキシ）−２−ナフト
エ酸０．６ｇ（１．７４ミリモル）を、■項と同様に反
応、処理して０．０９ｇの（Ｒ）−６−（２−ｎ−ヘキ
シルオキシプロパノイルオキシ）−２−ナフトエ酸（Ｓ
）−３−ヒドロキシ−４−（１−オキソ−２−メチルオ
クチル）フェニルを得た。

【００３５】ＩＲ（ｃｍ−１）：１７７２，１７４２，
１６３６，１１８２，１１４６，１１２８，９８８

【０
０３６】実施例１〜３で得られた化合物（Ｉ）の構造と
融点を表１に示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】実施例４−６ 実施例１−３の化合物をメルク社のスメクティックＣ液
晶組成物ＺＬＩ３２３４Ｂに１０重量％添加し、相転移
温度を測定した。さらにこの組成物を２μｍの試験用セ
ル（ＩＴＯを蒸着したガラス板にポリイミドをスピンコ
ートし一方向にラビングしたものをガラスビーズのスペ
ーサを介して張り合わせたもの）に封入して、２５℃に
おける自発分極を測定するとともに、±１０Ｖ印加時に
おける透過光の強度変化から応答時間を求めた。液晶相
の決定と相転移温度の決定は、示差走査熱量計（ＤＳＣ
）測定と温度制御装置を備えた偏光顕微鏡による観察に
よって行った。また、自発分極は三角波法によって測定
した。これらの結果を表２に示した。

【００３９】

【表２】

【００４０】表２から明らかなように、本発明の化合物
をスメクティックＣ液晶組成物に添加することにより、
高速応答性の強誘電性液晶組成物を得ることができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明の一般式（Ｉ）式で示される光学
活性化合物は、化学的に安定な分子構造を有する強誘電
性液晶であり、他の液晶性化合物と混合することにより
大きな自発分極を示して高速動作する強誘電性液晶組成
物を与えるという極めて有用な性質を有している。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　次の一般式（Ｉ）で表わされることを
   特徴とする光学活性化合物。 【化１】 【化２】
2. 【請求項２】　　請求項１記載の光学活性化合物を少な
   くとも１成分含有することを特徴とするカイラル液晶組
   成物。