JPH04356464A - 新規なシクロヘキサンカルボン酸エステル化合物及びこ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、安定なサーモトロピッ
クな液晶状態をとり得、例えば、液晶テレビ等のディス
プレイ用、光プリンターヘッド、光フーリエ変換素子、
ライトバルブ等、液晶やエレクトロケミクロミズムを利
用するオプトエレクトロニクス関連素子の素材として有
用な液晶材料として利用できる新規なシクロヘキサンカ
ルボン酸エステル化合物及びこの化合物を含む液晶組成
物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、液晶化合物が、表示材料として種
々の機器で応用され、時計、電卓、小型テレビなどに実
用化されている。これらは、ネマチック液晶材料を主成
分としたセルを用い、ＴＮ型あるいはＳＴＮ型と呼ばれ
る表示方式のものが採用されている。この場合のセルは
、液晶化合物の誘電異方性Δεと電場Ｅとの弱い相互作
用（ΔεＥ２／２　）に基づく作動であり、電場に対す
る応答速度が数ｍ　ｓｅｃと遅いことが欠点としてあげ
られている。そのため、テレビに用いた場合、駆動方式
として画素ごとにスイッチング素子を配置、付加したア
クティブマトリクス方式が主として用いられ、大画面化
を図る上での障害の一つになっている。

【０００３】しかし、１９７５年　Ｒ．Ｂ．　Ｍｅｙｅ
ｒ　らによって合成された４−（４−ｎ−デシルオキシ
ベンジリデンアミノ）ケイ皮酸−２−メチルブチルエス
テル（ＤＯＢＡＭＢＣ　）を代表例とする強誘電性液晶
の出現と、それを用いたＮ．Ａ．　Ｃｌａｒｋらの提案
した新しい表示方式（Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓ．　Ｌ
ｅｔｔ．　１９８０，　３６，　８９９　）により、μ
　ｓｅｃオーダーの高速応答性及び電場を切っても液晶
分子の配向が変わらない特性（メモリー性）を有する液
晶セルが可能となった。 これらの材料を用いた表示素子を使えば、スイッチング
素子などを用いないマルチプレックス駆動による単純マ
トリクス方式による液晶テレビが可能となり、アクティ
ブマトリクスのものに比べ、生産性やコスト、信頼性さ
らに大画面化などの面ではるかに有利なものとなる。

【０００４】上述の表示セルはいずれもキラルスメクチ
ックＣ相（以下Ｓｃ＊　相という）の光スイッチング現
象を応用したものであり、このようなＳｃ＊　相を示す
液晶材料としては、スメクチックＣ相（以下Ｓｃ相とい
う）を示す混合液晶に強誘電性キラル化合物を添加して
調製されるタイプのキラルスメクチック混合液晶が有効
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この種の表示セルに広
い動作温度範囲を確保するためには、使用するキラルス
メクチック混合液晶が広い温度範囲でＳｃ＊　相を示し
得るものでなければならない。このような広い温度範囲
でＳｃ＊　相を示すキラルスメクチック混合液晶を調製
するには、強誘電性キラル化合物を添加すべき相手のス
メクチック混合液晶として、広い温度範囲でＳｃ相を示
すものを用いることが効果的である。

【０００６】広い温度範囲でＳｃ相を示すスメクチック
混合液晶を調製する方法としては、一般的に、低い温度
領域でＳｃ相を示すスメクチック液晶と高い温度領域で
Ｓｃ相を示すスメクチック液晶とを混合して調製する方
法が採られる。このため、その調製材料として、次の３
つの条件を満たす各種スメクチック液晶化合物を用いる
ことが望まれる。 （１）広い温度範囲でＳｃ相を示す。 （２）Ｓｃ相より高次のスメクチック相を示さない。 （３）Ｓｃ相を示すスメクチック混合液晶に混合するこ
とにより融点降下作用を示す。 また、Ｓｃ相を示す混合液晶に混合することによって、
該組成物のＳｃ相温度範囲を拡大することのできる各種
スメクチック液晶化合物の使用も望まれる。

【０００７】そこで、本発明の目的は、Ｓｃ相を示す新
規な液晶化合物を提供すると共に、Ｓｃ相を示すスメク
チック混合液晶に混合することによって、該組成物のＳ
ｃ相温度範囲を拡大できる新規な化合物を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、特定構造
のシクロヘキサンカルボン酸エステル化合物が、サーモ
トロピックに安定な液晶状態を取り得ること、およびこ
の化合物を他のＳｃ相を示す液晶と混合した際に、広い
温度範囲でＳｃ相を示すことを見い出し、本発明を完成
するに至った。

【０００９】すなわち、本発明は、一般式（Ｉ）、

【化
２】 （式中、Ｒ，Ｒ′は炭素数１〜１８のアルキル基を示す
）で表される新規なシクロヘキサンカルボン酸エステル
化合物及びこの化合物を含有する液晶組成物に関するも
のである。

【００１０】上記式の代表的化合物の例と、その理化学
的性質を示すと次の通りである。 ５−オクチルオキシ−２−（４−（トランス−４−ヘキ
シルシクロヘキシルカルボニルオキシ）フェニル）ピリ
ジン ■　１Ｈ−ＮＭＲ（９０ＭＨｚ　、ＴＭＳ基準、δ値）
δ　　０．８９　　　　　　　　　　　　６Ｈ　　ｍδ
　　１．１　〜２．６　　　　　　　３２Ｈ　　ｍδ　
　４．０６　　　　　　　　　　　　２Ｈ　　ｔ　　（
Ｊ＝７Ｈｚ）δ　　７．１６　　　　　　　　　　　　
２Ｈ　　ｄ　　（Ｊ＝９Ｈｚ）δ　　７．２７　　　　
　　　　　　　　１Ｈ　　ｄｄ（Ｊ＝９Ｈｚ、２Ｈｚ）
δ　　７．６２　　　　　　　　　　　　１Ｈ　　ｄ　
　（Ｊ＝９Ｈｚ）δ　　７．９４　　　　　　　　　　
　　２Ｈ　　ｄ　　（Ｊ＝９Ｈｚ）δ　　８．３８　　
　　　　　　　　　　１Ｈ　　ｄ　　（Ｊ＝２Ｈｚ）■
ＩＲ（ＫＢｒ法、ｃｍ−１） ２９１０，　２８４０，　１７４５，　１４６７，　１
２２０，　１１６０，１１２２

【００１１】上記式（Ｉ
）の化合物は次のようにして得ることができる。

【化３】

【００１２】すなわち、トランス−４−アルキルシクロ
ヘキサンカルボン酸と５−アルキルオキシ−２−（４−
ヒドロキシフェニル）ピリジンをエステル化することに
より得られる。エステル化の方法としてはジシクロヘキ
シルカルボジイミドのような脱水縮合剤を用いることが
できる。また、トランス−４−アルキルシクロヘキサン
カルボン酸を酸ハライドとした後、塩基性条件下反応さ
せてもよい。

【００１３】また、ここで用いた５−アルキルオキシ−
２−（４−ヒドロキシフェニル）ピリジンは、次式に従
い得ることができる。

【化４】

【００１４】すなわち、４−ブロモフェノールのフェノ
ール性水酸基を保護した後メタル化し、Ｐｄ触媒の存在
下、２，５−ジブロモピリジンと反応させてフェニルピ
リジン誘導体とし、残ったＢｒをメタル化を経てホウ酸
誘導体とし、過酸化水素酸化してヒドロキシピリジンと
し、このフェノール性水酸基をアルキル化した後、脱保
護することにより５−アルキルオキシ−２−（４−ヒド
ロキシフェニル）ピリジンが得られる。

【００１５】

【実施例】次に、本発明を実施例により具体的に説明す
る。 実施例１ ５−オクチルオキシ−２−（４−（トランス−４−ヘキ
シルシクロヘキシカルボニルオキシ）フェニル）ピリジ
ン 合成 フラスコに金属マグネシウム１．２４ｇ（５１．０ｍ　
ｍｏｌ　）をとり、これに、乾燥テトラヒドロフラン４
０ｍｌに溶解した４−メトキシメトキシブロモベンゼン
１０．８４　ｇ（５０．０ｍ　ｍｏｌ　）を窒素気流中
５０℃で滴下することによりグリニャール試薬を調製し
た。これに、２，５−ジブロモピリジン１１．８５　ｇ
（５０．０ｍ　ｍｏｌ　）およびテトラキストリフェニ
ルホスフィンパラジウム（Ｏ）０．２９ｇ（０．２５ｍ
　ｍｏｌ　）を加え、２時間加熱還流した。冷却後蒸留
水を加え、エーテルで抽出し、蒸留水、次いで飽和塩化
ナトリウム水溶液で洗浄した。無水硫酸マグネシウムで
乾燥した後、溶媒を留去して得られた油状物をシリカゲ
ルカラムクロマトグラフィーで精製することにより２−
（４−メトキシメトキシフェニル）−５−ブロモピリジ
ン９．６９ｇ（収率６６％）を得た。得られた２−（４
−メトキシメトキシフェニル）−５−ブロモピリジン５
．００ｇ（１７．０ｍ　ｍｏｌ　）を乾燥テトラヒドロ
フラン１００　ｍｌに溶解し、窒素気流下−７８℃に冷
却した。これに、１．６２Ｍのｎ−ブチルリチウム１１
ｍｌ（１７．８ｍ　ｍｏｌ　）を滴下し、２時間攪拌し
た。しかる後、ホウ酸トリメチル３ｍｌを加え、徐々に
室温まで昇温した。次いで、これに塩化アンモニウム水
溶液を加え、室温で１時間攪拌した後、エーテルで抽出
し、飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄した。無水硫酸マ
グネシウムで乾燥した後、溶媒を留去して得られた油状
物をメタノール３０ｍｌに溶解し、３６％過酸化水素水
を加えて１晩攪拌した。亜硫酸水素ナトリウム、塩化ア
ンモニウム及び少量のピリジンを加えた後、ジクロロメ
タンで抽出した。無水硫酸マグネシウムで乾燥した後、
溶媒を留去して得られた油状物を乾燥ジメチルスルホキ
シド２０ｍｌに溶解し、１−ヨードオクタン９．８１ｇ
および無水炭酸ナトリウム５．８５ｇを加え、１晩攪拌
した。これに蒸留水２００　ｍｌを加えた後、エーテル
で抽出し、蒸留水、次いで飽和塩化ナトリウム水溶液で
洗浄した。無水硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を
留去して得られた油状物をシリカゲルカラムクロマトグ
ラフィーで精製することにより、２−（４−メトキシメ
トキシフェニル）−５−オクチルオキシピリジン５．２
８ｇ（収率９１％）を得た。得られた２−（４−メトキ
シメトキシフェニル）−５−オクチルオキシピリジン５
．２８ｇをテトラヒドロフラン５０ｍｌに溶解し、これ
に２−プロパノール５ｍｌおよび２規定塩酸１０ｍｌを
加え、室温で３日間攪拌した。しかる後、これに少量の
ピリジンを加えた後、蒸留水、次いで飽和塩化ナトリウ
ム水溶液で洗浄した。無水硫酸マグネシウムで乾燥した
後、溶媒を留去して得られた油状物をシリカゲルカラム
クロマトグラフィーで精製することにより、２−（４−
ヒドロキシフェニル）−５−オクチルオキシピリジン３
．２０ｇ（収率７０％）を得た。得られた２−（４−ヒ
ドロキシフェニル）−５−オクチルオキシピリジン０．
４９ｇ（３．１ｍ　ｍｏｌ）、トランス−４−ヘキシル
シクロヘキサンカルボン酸０．９０ｇ（３．８ｍ　ｍｏ
ｌ）、ジシクロヘキシルカルボジイミド０．８１ｇ（３
．９ｍ　ｍｏｌ）、４−ジメチルアミノピリジン０．０
５ｇ（０．４ｍ　ｍｏｌ）および乾燥ジクロロメタン２
５ｍｌをフラスコにとり、室温で１晩攪拌した。生じた
固体を濾過で除き、溶媒を留去して得られた粗結晶をシ
リカゲルカラムクロマトグラフィー及びエタノールから
の再結晶法により精製し、前記の理化学的性質を有する
５−オクチルオキシ−２−（４−（トランス−４−ヘキ
シルシクロヘキシルカルボニルオキシ）フェニル）ピリ
ジン１．１２ｇ（収率７２％）を得た。 液晶性の評価 上記のようにして得られた化合物を、ポリイミドを塗布
しラビング処理を施した透明電極付きガラス板からなる
厚さ３μｍ　のセルに注入し、−２℃／分の割合で降温
しながらクロスニコルの偏光顕微鏡で観察したところ、
１９２　℃で等方性液体からネマチック相に変化し、１
５８　℃でＳｃ相に変化した。更に降温したところ、１
１４　℃で結晶化した。また昇温時、１２０　℃で結晶
からＳｃ相に変化した。

【００１６】実施例２ 液晶組成物の作成 下記の各式で示されるＳｃ相を示す液晶化合物（１），
　（２），　（３）　および（４）　を下記に示す割合
で混合して、液晶混合物Ａを作成した。

【化５】

【００１７】この液晶組成物Ａは、以下に示す相転移挙
動を示した。 （Ｃｒは結晶相、ＳＡ　はスメクチックＡ相、Ｎはネマ
チック相、Ｉは等方相を示す。）

【００１８】この液晶組成物Ａと実施例１の化合物を下
記に示す割合で混合して液晶組成物Ｂを作成した。

【化６】

【００１９】この液晶組成物Ｂは、以下に示す相転移挙
動を示した。 　　このように、液晶組成物Ａと比較して融点が５℃低
下し、Ｓｃ相の上限温度も１３℃上昇した。これにより
広いＳｃ相温度範囲を得ることができた。

【００２０】

【発明の効果】本発明の化合物は、安定なスメクチック
Ｃ相を取り得、また、他のベース液晶に混合することに
よりスメクチックＣ相の温度範囲を広げる等、オプトエ
レクトロニクス関連素子の素材として極めて優れた効果
を奏するものである。

【００２１】従って本発明は、例えば、液晶テレビなど
のディスプレイ用、光プリンターヘッド、光フーリエ変
換素子、ライトバルブなど、液晶やエレクトロケミクロ
ミズムを利用するオプトエレクトロニクス関連素子の素
材として有用な液晶材料といえる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　下記の一般式（Ｉ）、【化１】 （式中、Ｒ，Ｒ′は炭素数１〜１８のアルキル基を示す
   ）で表される新規なシクロヘキサンカルボン酸エステル
   化合物。
2. 【請求項２】　　請求項１に記載の一般式（Ｉ）で表さ
   れるシクロヘキサンカルボン酸エステル化合物の少なく
   とも１種を含有することを特徴とする液晶組成物。