JPH04360853A - 液晶化合物および組成物 - 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】本発明は液晶表示素子などに用い
る液晶組成物の成分として有用な新規液晶化合物および
この液晶化合物を含有する液晶組成物に関する。更に詳
しくは、キラルなスメクチックＣ相（以下Ｓｃ＊相と略
称する。）を示す新規なトラン系液晶化合物およびこの
液晶化合物を含有する液晶組成物を提供するものである
。

【０００２】

【従来の技術】最近、メイヤ−らにより強誘電性液晶化
合物を用いる表示方式が報告され、これによるとＴＮ型
の１００〜１０００倍という高速応答とメモリ−効果が
得られるため、次世代の表示素子として期待され、現在
、盛んに研究、開発が進められている。　　強誘電性液
晶化合物の液晶相は、チルト系のキラルスメクチック相
に属するものであるが、実用的には、その中で最も低粘
性であるキラルスメクチックＣ（以下、Ｓｃ＊と省略す
る。）相が最も望ましい。Ｓｃ＊相を示す液晶化合物は
、既に数多く合成され、検討されているが、強誘電性表
示素子として用いるための条件としては、（ａ）室温を
含む広い温度範囲でＳｃ＊を示すこと、（ｂ）均一な配
向性を示し、かつその螺旋ピッチが大きいこと、（ｃ）
適当なチルト角を有すること、（ｄ）粘性が小さいこと
、等が挙げられる。しかし、これら条件を単独で満足す
るＳｃ＊相を示す液晶化合物は知られておらず、混合に
よりこれらを満足させる努力がなされている。また新規
なＳｃ＊相を示す液晶化合物の開発も進められている。 一方、Ｓｃ＊相を示す液晶組成物（以下、Ｓｃ＊液晶組
成物という。）の調製方法として、強誘電性を示さず、
キラルでないスメクチックＣ相（以下Ｓｃ相と略称する
）を示す液晶化合物又は組成物に、キラルな化合物を添
加する方法もあり、Ｓｃ相を示す液晶化合物の開発も進
められている。なお、Ｓｃ＊相を示す液晶化合物のラセ
ミ体も、Ｓｃ相を示す液晶化合物として用いることも出
来る。従来、Ｓｃ＊相を示すトラン系液晶化合物として
は、本出願人の出願に係わる特開昭６２−２２８０４３
および特開平１−２２１３５１に記載の下記化２および
下記化３で示される化合物が知られている。

【０００３】

【化２】

【０００４】

【化３】

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしこれらのトラン
系液晶化合物を更に低粘度とし、これらのトラン系液晶
化合物を用いたＳｃ＊液晶組成物も更に粘度を低くする
ことにより、応答速度をより速くすることが要望されて
いる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記化合物
よりさらに低粘度であるトラン系Ｓｃ＊相を示す液晶化
合物およびそのラセミ体であるＳｃ相を示す液晶化合物
について鋭意検討を行った結果、従来とは構造の異なっ
た新規な液晶化合物を見いだし本発明に到達した。すな
わち本発明は、下記一般式

【０００７】

【化４】 〔式中、Ｒ１は炭素数１〜１８のアルキル基を表し、ｎ
は０〜９の整数を表し、Ｃ＊は不斉炭素原子を表し、Ｒ
２は炭素数２〜１０のアルキル基を表す〕で示される液
晶化合物；並びにこの液晶化合物を少なくとも一種含有
することを特徴とする液晶組成物である。

【０００８】一般式（１）中、Ｒ１で表される炭素数１
〜１８のアルキル基の具体例としては、メチル基、エチ
ル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基
、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、
ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−
ドデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ヘキサデシル基
、ｎ−オクタデシル基などが挙げられる。

【０００９】これらのうち好ましいものは、炭素数３〜
１４のアルキル基である。ｎは好ましくは、０〜５の整
数である。Ｒ２で表される炭素数２〜１０のアルキル基
の具体例としては、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブ
チル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチ
ル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基な
どが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数
２〜６のアルキル基である。本発明の液晶化合物の具体
例としては、表１に示すような基を有する化合物が挙げ
られる。

【００１０】

【表１】

【００１１】表１中、各記号はそれぞれ以下の基を表す
。 　　　　ＥＴＹ；Ｃ２Ｈ５−　　　　　　ＨＥＸ；ｎＣ
６Ｈ１３−　　　　　ＯＣＴ；ｎＣ８Ｈ１７−　　　　
　　ＮＯＮ；ｎＣ９Ｈ１９−　　　ＤＥＣ；ｎＣ１０Ｈ
２１−　　　　ＵＮＤ；ｎＣ１１Ｈ２３−

【００１２】上記表１等に例示した本発明の液晶化合物
は、光学活性体はＳｃ＊相を、ラセミ体の場合はＳｃ相
を示し、何れも液晶組成物の成分として有用である。本
発明の化合物は、例えば次の工程を経て合成できる〔下
記式中Ｒ１　およびＲ２　は一般式（１）の場合と同一
である〕。

【００１３】

【化５】

【００１４】すなわち、４−ベンジルオキシ−２，３−
ジフルオロ安息香酸に塩化チオニルを作用させて対応す
る酸塩化物にした後、塩基（たとえばピリジン）の存在
下、一般式（２）のアルコ−ルと反応させることにより
一般式（３）の化合物を得ることが出来る。一般式（３
）の化合物をパラジウムカ−ボンを用いて水素化分解し
た後、トリフルオロメタンスルホン酸無水物を作用させ
ることにより一般式（５）の化合物を得ることが出来る
。一般式（５）の化合物と一般式（６）の化合物を不活
性ガス雰囲気下、パラジウム触媒を用いて反応させるこ
とにより本発明の化合物である一般式（１）の化合物を
得ることが出来る。また、一般式（１）の化合物は、上
記合成ル−トで用いる一般式（２）のアルコ−ルが光学
活性アルコ−ルの場合はＳｃ＊を示す液晶化合物として
得られ、一般式（２）のアルコ−ルがラセミ体の場合は
Ｓｃ相を示す液晶化合物として得られる。上記化合物（
１）の原料である４−ベンジルオキシ−２，３−ジフル
オロ安息香酸はたとえば以下の工程を経て合成出来る。

【００１５】

【化６】

【００１６】すなわち、市販の２，３−ジフルオロフェ
ノ−ルを次亜塩素酸ナトリウムとヨウ化ナトリウムでヨ
ウ素化した後、塩化ベンジルでエ−テル化を行い、次に
金属マグネシウムと反応させてグリニャ−ル化合物にし
てから二酸化炭素と反応させることにより４−ベンジル
オキシ−２，３−ジフルオロ安息香酸を得ることが出来
る。

【００１７】液晶化合物は一般に２種以上の多成分から
成る液晶組成物の成分として用いられ、本発明の液晶化
合物も、液晶組成物の成分として利用することができる
。本発明の液晶組成物は、複数の化合物の混合物からな
り、本発明の液晶化合物を少なくとも１種含有するもの
である。本発明の組成物としては、例えば、Ｓｃ相を示
す本発明の液晶組成物〔１〕および、Ｓｃ＊相を示す本
発明の液晶組成物〔２〕が挙げられる。本発明の液晶組
成物〔１〕には、本発明のラセミ体であるＳｃ相を示す
液晶化合物を少なくとも１種必須成分とし、任意成分と
して他のＳｃ相を示す液晶化合物（２−４’−アルキル
オキシフェニル−５−アルキルピリミジン、２−４’−
アルキルフェニル−５−アルキルオキシピリミジン、２
−４’−アルキルオキシオキシフェニル−５−アルキル
オキシピリミジン、２−ｐ−アルキルオキシカルボニル
フェニル−５−アルキルピリミジン、２−４’−アルキ
ルオキシ−３’−フルオロフェニル−５−アルキルピリ
ミジン、２−４’−アルキルオキシ−２’，３’−ジフ
ルオロフェニル−５−アルキルピリミジン、２−４’−
　アルキルオキシフェニル−５−アルキルピリジン、２
−４’−アルキルオキシ−３’−フルオロフェニル−５
−アルキルピリジン等）、Ｓｃ相を示さないスメクチッ
ク液晶化合物およびネマチック相を示す液晶化合物から
選ばれる化合物を含んだ混合物である。 本発明の液晶組成物〔１〕中、本発明の液晶化合物１種
以上の含有量は通常５〜１００重量％である。本発明の
液晶組成物〔２〕には、本発明のＳｃ＊を示す液晶化合
物を少なくとも１種必須成分とし、任意成分として本発
明の液晶組成物〔１〕、他のＳｃ相を示す液晶化合物（
２−４’−アルキルオキシフェニル−５−アルキルピリ
ミジン、２−４’−アルキルフェニル−５−アルキルオ
キシピリミジン、２−４’−アルキルオキシオキシフェ
ニル−５−アルキルオキシピリミジン、２−ｐ−アルキ
ルオキシカルボニルフェニル−５−アルキルピリミジン
、２−４’−アルキルオキシ−３’−フルオロフェニル
−５−アルキルピリミジン、２−４’−アルキルオキシ
−２’，３’−ジフルオロフェニル−５−アルキルピリ
ミジン、２−４’−　アルキルオキシフェニル−５−ア
ルキルピリジン、２−４’−アルキルオキシ−３’−フ
ルオロフェニル−５−アルキルピリジン等）、Ｓｃ＊相
を示す液晶化合物（光学活性４−アルキルオキシ−４’
−ビフェニルカルボン酸−ｐ’−（２−メチルブチルオ
キシカルボニル）フェニルエステル、光学活性４−ｎ−
アルキルオキシ−４’−ビフェニルカルボン酸−２−メ
チルブチルエステル等）、キラルな化合物（特開昭６３
−９９０３２、特開昭６３−１９０８４３、特開平２−
１３８２７４、特開平２−２５６６７３、特開平２−２
６２５７９、特開平２−２８６６７３、特開平３−２７
３７４等に記載の化合物）、Ｓｃ相を示さないスメクチ
ック液晶化合物、ネマチック相を示す液晶化合物および
２色性色素（アントラキノン系色素、アゾ系色素等）か
ら選ばれる化合物を含んだ混合物である。本発明の液晶
組成物〔２〕中、本発明の液晶化合物１種以上の含有量
は通常５〜９９重量％である。

【００１８】強誘電性を示す液晶組成物は、電圧印加に
より光スイッチング現象を起こし、これを利用した応答
の速い液晶表示素子を作製できる〔たとえば特開昭５６
−１０７２１６号公報、特開昭５９−１１８７４４号公
報、エヌ　エ−クラ−ク　（Ｎ．Ａ．Ｃｌａｒｋ）、エ
ス　　ティ−　　ラガウォ−ル　　（Ｓ．Ｔ．Ｌａｇｅ
ｒｗａｌｌ）；アプライド　フィジックス　　レタ−（
Ａｐｐｌｉｅｄ　　Ｐｈｙｓｉｃｓ　　Ｌｅｔｔｅｒ）
　３６、８９９（１９８０）など〕。

【００１９】Ｓｃ＊を示す本発明の液晶組成物〔２〕を
、セル間隔０．５〜１０μｍ、好ましくは０．５〜３μ
ｍの液晶セルに真空封入し、両側偏光子を設置すること
により、光スイッチング素子（液晶表示素子）とするこ
とが出来る。上記液晶セルは透明電極を設け、表面を配
向処理した２枚のガラス基板をスペ−サ−を挟んで貼り
合わせることによって作製することができる。上記スペ
−サ−としては、アルミナビ−ズ、ガラスファイバ−、
ポリイミドフィルムなどが挙げられる。配向処理方法と
しては、通常の配向処理、たとえばポリイミド膜、ラビ
ング処理、ＳｉＯ斜め蒸着などが適用できる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に説明するが
、本発明はこれに限定されない。 実施例　　１ 表１中Ｎｏ．３の化合物の製造 ■２，３−ジフルオロフェノ−ル２０．０ｇ、ヨウ化ナ
トリウム２３．０ｇおよび水酸化ナトリウム６．２ｇを
溶かしたメタノ−ル４００ｍｌの溶液に０℃で次亜塩素
酸ナトリウムの４％水溶液２７０ｍｌを滴下した。滴下
終了後そのまま２時間攪拌した。反応終了後、１０％チ
オ硫酸ナトリウム水溶液１６０ｍｌを加え、次いで４Ｎ
塩酸を加えて系内を弱酸性にした。遊離したオイルをク
ロロホルムで抽出し、有機層を水洗後、クロロホルムを
除去した。得られたオイルをヘキサンで再結晶すること
により白色固体の２，３−ジフルオロ−４−ヨ−ドフェ
ノ−ル１５．３ｇを得た。 ■■で得た２，３−ジフルオロ−４−ヨ−ドフェノ−ル
１５．３ｇを溶かしたジメチルスルホキサイド１５０ｍ
ｌ中に、水酸化ナトリウム２．５ｇを溶かした水１０ｍ
ｌを加えて溶液が均一になるまで攪拌した。次いで塩化
ベンジル７．９ｇを加え、室温で３日間攪拌した。反応
終了後、水を加えヘキサンで抽出した。ヘキサン相を水
洗後、ヘキサンを除去した。得られた固体をメタノ−ル
で再結晶することにより、２，３−ジフルオロ−４−ベ
ンジルオキシヨ−ドベンゼン１６．９ｇを得た。 ■■で得た２，３−ジフルオロ−４−ベンジルオキシヨ
−ドベンゼン１２．７ｇと１，２−ジブロモエタン６．
９ｇより調製したグリニャ−ル試薬のジエチルエ−テル
溶液を細かく砕いたドライアイスが入ってあるビ−カ−
の中へ、すばやく投入した。ドライアイスが気化するま
で放置してから１Ｎ塩酸を加え、系内を酸性にした。有
機層を水洗してからエ−テルを除去した。得られた固体
をトルエンで再結晶することにより白色固体の４−ベン
ジルオキシ−２，３−ジフルオロ安息香酸４．２ｇを得
た。 ■■で得た４−ベンジルオキシ−２，３−ジフルオロ安
息香酸１．３ｇ　を塩化チオニル５ｍｌに溶かし３時間
還流した。 反応終了後、過剰の塩化チオニルをアスピレ−タ−で除
去することにより液体の４−ベンジルオキシ−２，３−
ジフルオロ安息香酸塩化物を得た。このものはとくに精
製せずトルエン溶液にして次の反応に用いた。 ■乾燥トルエン１０ｍｌ、乾燥ピリジン１０ｍｌの混合
溶剤の中へ、市販の光学活性な６−メチル−１−オクタ
ノ−ル０．７ｇを加え、氷水バスで１０℃以下に冷却し
た。この溶液の中へ■で調製した４−ベンジルオキシ−
２，３−ジフルオロ安息香酸塩化物のトルエン溶液を１
０℃以下で滴下した。 滴下終了後、１時間反応させた後さらに８０℃で５時間
攪拌した。反応終了後、室温に戻し氷水の中へ投入した
。 トルエン層を１Ｎ塩酸による洗浄、水洗、炭酸水素ナト
リウム水による洗浄、水洗を経てからトルエンを除去す
ることにより、油状の光学活性な４−ベンジルオキシ−
２，３−ジフルオロ安息香酸−６−メチル−オクチルエ
ステル１．８ｇを得た。 ■■で得た光学活性な４−ベンジルオキシ−２，３−ジ
フルオロ安息香酸−６−メチルオクチルエステル１．８
ｇにエタノ−ル３０ｍｌと５％パラジウムカ−ボン１０
０ｍｇを加え還流温度で水素化分解を行った。水素の吸
収が無くなるのを確認してからろ過により触媒を除去後
、エタノ−ルを除去した。ヘキサン可溶部を水洗した後
、ヘキサンを除去することにより固体の光学活性な４−
ヒドロキシ−２，３−ジフルオロ安息香酸−６−メチル
オクチルエステル１．４ｇを得た。 ■■で得た光学活性な４−ヒドロキシ−２，３−ジフル
オロ安息香酸−６−メチルオクチルエステル１．４ｇを
ピリジン１０ｍｌに溶かし１０℃以下でトリフルオロメ
タンスルホン酸無水物１．６ｇを滴下し、室温で１日間
攪拌した。反応終了後、氷水の中へ投入しトルエンで抽
出した。トルエン相を１Ｎ塩酸による洗浄、水洗を経て
からトルエンを除去することにより、光学活性なトリフ
ルオロメタンスルホン酸（ｐ−６−メチルオクチルオキ
シカルボニル）フェニルエステル１．７ｇを得た。 ■■で得た光学活性なトリフルオロメタンスルホン酸（
ｐ−６−メチルオクチルオキシカルボニル）フェニルエ
ステル１．７ｇとｐ−デシルオキシフェニルアセチレン
１．３ｇをトリエチルアミン３０ｍｌ中、ヨウ化銅（Ｉ
）５ｍｇ、ジクロロビストリフェニルホスフィンパラジ
ウム（ＩＩ）２０ｍｇおよびトリフェニルホスフィン４
０ｍｇの存在下、窒素雰囲気で６時間加熱還流した。反
応終了後、室温に戻しトリエチルアミンを除去した。ト
ルエンで生成物を抽出した後トルエン相を１Ｎ塩酸によ
る洗浄、水洗を経てからシリカゲルカラム処理を行った
。トルエンを除去後、得られた固体をエタノ−ルで３回
再結晶を行うことにより、白色結晶の本発明の化合物で
ある表１中Ｎｏ．３の化合物１．２ｇを得た。 化合物の構造は、ＮＭＲ（核磁気共鳴スペクトル分析）
、ＭＳ（質量分析）、ＩＲ（赤外吸収スペクトル分析）
および元素分析により確認した。 　　　　　ＩＲ　（　ｃｍ−１）　　　　　２９２４．
０　　　２８５０．０　　　２２１８．０　　　１７０
７．０　　　１６０５．０　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　１４６２．０　　　１３１１．０　　　
１２５３．０　　　１１７２．０　　　１０２３．０　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　８３０．０　　　　７７７．０　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　ＮＭＲ　（ｐｐｍ）
　　　　　　０．８２〜０．９３（ｍ，９Ｈ）　１．０
５〜１．５２（ｍ，２３Ｈ）　１．７３〜１．８６　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｍ，４Ｈ）　
３．９７（ｔ，２Ｈ）　４．３５（ｔ，２Ｈ）　６．８
９（ｄ，２Ｈ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　７．２３〜７．３０（ｍ，１Ｈ）　７．５１（ｄ，
２Ｈ）　　７．６３〜７．７０（ｍ，１Ｈ）　　　１９
−ＦＮＭＲ（ｐｐｍ）　　　　　−５８．２（ｄｄ，１
Ｆ）　−５８．８（ｄｄ，１Ｆ）　　　　　　　　　　
　　　元素分析値　　　　　　　　　　　　理論値（％
）　　　　　　　　　　　　実測値（％）　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｃ：７５
．５５　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｃ：７５．
３２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　Ｈ：８．５２　　　　　　　　　　　　　　　
　　　Ｈ：８．６３　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　Ｆ：７．０４　　　　　　　　
　　　　　　　　　　Ｎ：７．２３実施例１で得られた
化合物の相転移温度を表２に示す。

【００２１】

【表２】 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−　　　実施例　　　　　　　　
　　　　　　　　　　相転移温度（℃）　　　　　　　
　　　　−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−　　　　Ｎｏ．　　　　　　Ｃｒｙ
　　　　　　　　Ｓｃ＊　　　　　　　　　　ＳＡ　　
　　　　　　　　　　　　　Ｉ−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
　　　　　１　　　　　　　　　　・４８．８　　　　
　　　（・３２．１）　　　　　　　　　・　　　５３
．０　　　　　　　　・−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

【００２２】表２中各記号は、それぞれ以下の意味を表
す。 Ｃｒｙ；結晶相 Ｓｃ＊　；カイラルスメクチックＣ相 ＳＡ　　；スメクチックＡ相 Ｉｓｏ；等方性液体相 ・　　；相が存在する （　　）；モノトロピック相を表す

【００２３】

【発明の効果】本発明の液晶化合物は、Ｓｃ＊液晶組成
物の成分として用いることにより、この組成物の粘度を
低下させ、応答速度を速くすることが出来る。また本発
明の液晶化合物は誘電率異方性の値が負であるため、Ｓ
ｃ＊液晶組成物の成分として用いることにより、この組
成物の誘電率異方性値を負にすることが可能で、ＡＣス
タビライズ法と呼ばれる駆動法を用いることによって、
この組成物のメモリ−性を向上させることが出来る。従
って、本発明の化合物および組成物は、液晶表示素子に
用いる液晶材料として有用である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　下記一般式 【化１】 〔式中、Ｒ１は炭素数１〜１８のアルキル基を表し、ｎ
   は０〜９の整数を表し、Ｃ＊は不斉炭素原子を表し、Ｒ
   ２は炭素数２〜１０のアルキル基を表す〕で示される液
   晶化合物。
2. 【請求項２】　　複数の化合物の混合物からなり、請求
   項１記載の液晶化合物を少なくとも一種含有することを
   特徴とする液晶組成物。