JPH04360890A

JPH04360890A - ケイ素液晶化合物

Info

Publication number: JPH04360890A
Application number: JP16089691A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Sugimori; 滋杉森
Original assignee: Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 1991-06-06
Filing date: 1991-06-06
Publication date: 1992-12-14
Anticipated expiration: 2015-02-07
Also published as: JP3007441B2

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】本発明はケイ素液晶化合物および
該化合物を含有する液晶組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶化合物は表示素子材料として用いら
れ、時計、電卓などに広く使用されている。液晶表示素
子は、液晶物質の光学異方性および誘電異方性を利用し
たものである。液晶相にはネマチック液晶相、スメクチ
ック液晶相、コレステリック液晶相があり、そのうちネ
マチック液晶相を利用したものが最も広く実用化されて
いる。

【０００３】液晶表示素子には、液晶表示に応用されて
いる電気光学効果に対応して、ＴＮ（ねじれネマチック
）型、ＤＳ（動的散乱）型、ゲスト・ホスト型、ＤＡＰ
型などがある。これらのうちでＴＮ型が広く用いられ、
その液晶材料としてはネマチック相に属するものを用い
られている。それぞれに使用される液晶物質は自然界の
なるべく広い温度範囲で液晶相を示すものが望ましい。現在のところ、単一の液晶物質で、そのような条件をみ
たす物質はなく、数種の液晶物質、またはさらに非液晶
物質を混合して実用に供している。これらの物質すなわ
ち、液晶混合物、液晶組成物の特性は、水分、光、熱、
空気などに対応して安定であること、粘度上昇により応
答速度が低下するので混合による粘度上昇がないこと、
また、低温から高温までネマチック液晶温度範囲を有す
ることなどが望まれる。

【０００４】本発明者は、既に特開平２−１８０８９０
号において、式

【化２】で示されるケイ素液晶化合物を開示しているが、さらに
高い温度まで液晶相を示す化合物が望まれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、広い
温度範囲で液晶相を示し、また他の液晶混合物あるいは
液晶混合物と非液晶物質との混合物に少量混合して、も
との液晶混合物の粘度をそれ程高めることなく、液晶温
度範囲を拡大する新規の液晶化合物および該化合物を含
有する液晶組成物を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は前記課題を解
決するため鋭意研究を重ねた結果、約２４０℃から３０
０℃以上まで液晶相を示し、また他の液晶組成物に少量
加えることにより、液晶組成物のＮ‐Ｉ点を上昇させる
ことができることのできる新規なケイ素液晶化合物を見
出し、本発明を完成するに至った。すなわち、

【０００
７】本発明のケイ素液晶化合物は、式

【化３】で表わされることを特徴とする。また、

【０００８】本
発明の液晶組成物は、前記式（１）で表わされるケイ素
液晶化合物を少なくとも一種類含有することを特徴とす
る。

【０００９】本発明のケイ素液晶化合物の製造方法は、
例えば、下記の化４〜７の反応式によって示される。

【化４】

【化５】

【化６】

【化７】

【００１０】すなわち、２倍モルの４，４′‐（ω‐ア
ルケニオキシ）ビフェニルカルボン酸メチルエステル（
Ｉ）に、１，１，３，３‐テトラメチルシロキサン（Ｉ
Ｉ）を白金触媒で反応させて、１，３‐ビス（４，４′
‐メトキシカルボニルビフェニルオキシアルキル）‐１
，１，３，３‐テトラメチルシロキサン（ＩＩＩ）　と
し、これに硫酸を作用させて、加水分解反応させてカル
ボン酸として１，３‐ビス（４，４′‐ヒドロキシカル
ボニルビフェニルオキシアルキル）‐１，１，３，３‐
テトラメチルシロキサン（ＩＶ）を得る。この化合物（
ＩＶ）に塩化チオニルを作用させ、酸クロリドすなわち
１，３‐ビス（４，４′‐クロロカルボニルビフェニル
オキシアルキル）‐１，１，３，３‐テトラメチルシロ
キサンとし、これと反応するフェノール類たとえば４‐
ハロゲノフェノール、４‐ヒドロキ‐４′‐ハロゲノビ
フェニルなどを反応させて目的とする式（１）で示され
る本発明の液晶ケイ素化合物を得る。

【００１１】本発明のケイ素液晶化合物の製造方法の他
の例は次式で示される。

【化８】

【００１２】すなわち、４‐ω‐アルケニルオキシ‐４
′‐ビフェニルカルボン酸‐４‐置換フェニルエステル
（ＶＩ）と１，１，３，３‐テトラメチルシロキサン（
ＩＩ）と白金触媒の作用によって式（１）で示される本
発明のケイ素液晶化合物を得る。

【００１３】本発明のケイ素液晶化合物は、広い温度範
囲で液晶相を示し、かつ液晶から液体になる温度が高い
。また液晶組成物に少量添加することにより粘度をそれ
程高くせず、液晶組成物の液晶‐液体点（Ｎ‐Ｉ点）を
上昇させることができる。また、本発明の化合物は、多
くの液晶化合物、すなわち、エステル系、シッフ塩基系
、ビフェニル系、フェニルシクロヘキサン系、複素環系
などの化合物との相溶性がよい。

【００１４】本発明の液晶組成物は、式（１）に示す本
発明のケイ素液晶化合物を少なくとも一成分含有するこ
とを特徴とする。本発明の液晶組成物の成分にできる本
発明の化合物以外の他の成分としては、例えばエステル
系、シッフ塩基系、ビフェニル系、フェニルシクロヘキ
サン系、複素環系などの化合物をあげることができる。

【００１５】これらの化合物の具体例としては、つぎの
化合物を示すことができる。エステル系の液晶化合物と
しては、トランス‐４‐アルキルシクロヘキサンカルボ
ン酸‐４‐アルキルフェニルエステル、トランス‐４‐
アルキルシクロヘキサンカルボン酸‐４‐アルコキシフ
ェニルエステル、４‐アルコキシ安息香酸‐４‐アルキ
ルフェニルエステル、４‐アルキル安息香酸‐４‐シア
ノフェニルエステル、４‐（トランス‐４‐アルキルシ
クロヘキシル）安息香酸‐４‐シアノフェニルエステル
など、

【００１６】シッフ塩基系液晶化合物としては、４‐ア
ルコキシベンジリデン‐４‐アルカノイルオキシアニリ
ン、４‐アルコキシベンジリデン‐４‐アルアルキルア
ニリン、４‐アルコキシベンジリデン‐４‐シアノアニ
リンなど、ビフェニル系液晶化合物としては、４′‐ア
ルキル‐４‐シアノビフェニル、４′‐アルコキシ‐４
‐シアノビフェニル、４′‐アルコキシ‐４‐アルキル
ビフェニルなど、フェニルシクロヘキサン系化合物とし
ては、トランス‐４‐アルキル‐（４‐シアノフェニル
）シクロヘキサン、トランス‐４‐アルキル‐（４‐ア
ルコキシフェニル）シクロヘキサンなど、

【００１７】
複素環系液晶化合物としては、５‐アルキル‐２‐（４
‐シアノフェニル）‐１，３‐ジオキサン、５‐アルキ
ル‐２‐（４‐シアノフェニル）ピリジン、５‐シアノ
‐２‐（４‐アルキルフェニル）ピリジンなどをあげる
ことができる。

【００１８】

【実施例】以下実施例によって、本発明を更に具体的に
説明するが、本発明はこの実施例によって何等限定され
るものではない。

【００１９】（実施例１）１，３‐ビス〔４，４′‐（
４‐フルオロフェニルオキシカルボニル）ビフェニルオ
キシプロピル〕‐１，１，３，３‐テトラメチルシロキ
サン（〔Ｉ〕式においてＸ＝Ｆ、ｎ＝１、ｍ＝３）の製
造：窒素雰囲気下に、１，１，３，３‐テトラメチルシ
ロキサン７．５ｇをトルエン５０ｍｌに溶解し、よくか
くはんする。これに４，４′‐アリルオキシビフェニル
カルボン酸メチルエステル３２ｇをトルエン５００ｍｌ
、スパイヤー触媒を５μｌ加えたものを４０℃にて２時
間で滴下した。更にこの温度で５０時間反応を続けた。反応終了後、トルエンを留去後、残った固形物をすぐつ
ぎの反応に用いた。この固形物に酢酸５００ｍｌと６Ｎ
硫酸１００ｍｌを加えマントルヒーター上で５時間還流
した後放冷した。これに水２リットルを加え、析出した
沈殿をろ過し、よく水洗した後、よく乾燥した後、酢酸
で再結晶精製を行ないカルボン酸として１，３‐ビス（
４‐ヒドロキシカルボニルビフェニル‐４′‐オキシプ
ロピル）‐１，１，３，３‐テトラメチルシロキサンを
得た。

【００２０】このカルボン酸６．５ｇに過剰の塩化チオ
ニルを加え、５時間還流した。減圧にて、塩化チオニル
を留去すると固形物が残る。これをトルエン１５０ｍｌ
に溶解し、別に４‐フルオロフェノール１．５ｇをピリ
ジン５０ｍｌとトルエン３００ｍｌに溶かしたものに加
え、よくかくはんした。一晩放置してから、水５００ｍ
ｌ中にあけ、トルエン１００ｍｌを加えて抽出した。ト
ルエン層を２Ｎ苛性ソーダ水溶液で洗浄した後、中性に
なるまで水洗した。ついで無水硫酸ナトリウムで乾燥後
、トルエンを減圧で留去し、残った固形物を活性アルミ
ナのカラムを用いて、トルエンを溶出溶媒としてカラム
クロマトグラフィーで精製した。溶出したトルエン溶液
を減圧にしてトルエンを留去し、残った固形物をアセト
ンで再結晶で精製を行って、目的とする１，３‐ビス〔
４，４′‐（４‐フルオロフェニルオキシカルボニル）
ビフェニルオキシプロピル〕シロキサンを製造した。収
量は２．５ｇ（収率３６％）であった。結晶‐スメクチ
ック液晶転移点（Ｃ‐Ｓ点）１０６．５℃、スメチック
液晶‐透明点（Ｓ‐Ｉ点）２４５．７℃、であった。

【００２１】（実施例２，３）４，４′‐オリルオキシ
ビフェニルカルボン酸メチルエステルノ代りに４，４′
‐ω‐アルケニルオキシビフェニルカルボン酸メチルエ
ステルを用い、また４‐フルオロフェノールの代りに他
のフェノール誘導体を用いる以外は実施例１と同様にし
て、種々のエステル化合物を製造した。これらの結果を
実施例１の結果と共に表１に示した。

【００２２】

【表１】

【００２３】（参考例）（ａ）．つぎの組成の液晶混合物（Ａ）を調製した。　　　　　　トランス‐４‐プロピル‐（４‐シアノフ
ェニル）シクロヘキサン　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３０重量
％　　　　　　トランス‐４‐ペンチル‐（４‐シノア
フェニル）シクロヘキサン　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　４０重
量％　　　　　　トランス‐４‐ヘプチル‐（４‐シノ
アフェニル）シクロヘキサン　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３０
重量％この液晶混合物（Ａ）のＮ‐Ｉ点は５２．３℃、
２０℃における屈折異方性Δｎ（＝ｎ‖−ｎ┴であり、
配向ベクトルに平行な方向の屈折率と垂直な方向の屈折
率の差）は０．１１９、粘度は２１．７ｃ．ｐ．であっ
た。

【００２４】（ｂ）．液晶セルとして、酸化ケイ素をコ
ーティングして、ラビング処理した酸化スズ透明電極を
有する基板を電極間距離９μｍに対向させて組立てた。この液晶セルに前記の液晶混合物（Ａ）を封入して、２
０℃で、その特性を測定したところ、誘電気異方性Δε
（＝ε‖−ε┴であり、液晶軸方向に平行な誘電率と直
角な誘電率との差）は＋１０．７、しきい値電圧Ｖｔｈ
は１．６０Ｖであった。

【００２５】（実施例４）応用例１（ａ）．参考例（ａ）の液晶混合物（Ａ）９５重量％に
、実施例１で製造した１，３‐ビス〔４、４′‐（４‐
フルオロフェニルオキシカルボニル）ビフェニルオキシ
プロピル〕‐１，１，３，３‐テトラメチルシロキサン
５重量％溶解し本発明の液晶組成物を製造した。この組
成物のＮ‐Ｉ点は５９．１℃、屈折率異方性Δｎは０．
１１５、粘度は２１．９ｃ．ｐ．であった。

【００２６】（ｂ）．上記（ａ）で得られた本発明の液
晶組成物を参考例（ｂ）と同様の液晶セルに封入して２
０℃でその特性を測定したところ、誘電異方性Δεは＋
９．５、しきい値電圧Ｖｔｈは１．６５Ｖであった。参
考例と実施例４を比較すると、実施例４の組成物は、Ｎ
‐Ｉ点は上昇したにもかかわらず、粘度もあまり変化せ
ず、Δｎも少し小さくなった。また、本発明者が特開平
２−１８０８９０号において示したケイ素液晶化合物よ
りも液晶温度範囲は拡大し、高い温度まで液晶相を示す
。

【００２７】

【発明の効果】本発明の化合物は、広い温度範囲で液晶
相を示し、かつ高い温度まで液晶相を示し、液晶組成物
に少量添加することにより、粘度を高めることなく、液
晶組成物のＮ‐Ｉ点を上昇させΔｎも小さくすることが
できる。多くの液晶化合物、すなわちエステル系、シッ
フ塩基系、ビフェニル系、フェニルシクロヘキサン系、
複素環系などの化合物との相溶性が良好であり、本発明
の化合物を液晶組成物に少量添加することによって、粘
度をそれ程上昇させずに、Δｎを小さくすることができ
る。これらの化合物はＳＴＮ（スーパートウィステッド
ネマチック）型標示素子に有利に応用できる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　式【化１】で表わされるケイ素液晶化合物。
【請求項２】　　請求項１記載の式（１）で表わされる
ケイ素液晶化合物を少なくとも一種類含有する液晶組成
物。