JPH04500682A - トリフルオロトルエン化合物類および液晶媒体 - 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】 本発明は、式！ （ｎは１〜１２であり、およびＱは である）のトリフルオロトルエン化合物類に関する。

本発明は、さらに液晶媒体の成分としてこれらの化合物類をＶ！用すること、お よび本発明に従う液晶媒体を含有している液晶および電気光学ディスプレイ要素 に間する。

式■の化合物は、特に高捩しれセルを含む捩じれセルの原理、ゲスト／ホスト効 果、配列相の変形効果また番よ動的散乱効果に基づくディスプレイ用の液晶媒体 成分として使用することができる。

本発明は、液晶媒体成分として適した、また特に比較的低い粘度および比較的高 い誘電的異方性を同時に有する新規の安定した液晶化合物またはメソ相形成性化 合物を見出すことを目的とした。

式Ｉの化合物が液晶ａ体の成分として著しく適していることを見出した。特に、 これらの化合物はかなり低い粘度を有している。これらの化合物を使用すると、 広いメソ相範囲、非常に良好な低温挙動、非常に高い電気抵抗および光学的およ び誘電的異方性に関する有利な値を有する安定な液晶媒体を得ることができる。

液晶性を有する４′−ヒドロキシ−４−トリフルオロメチルビフェニルの誘導体 は既に開示されている［Ｐ、レーバー二（Ｌｅ　Ｂａｒｎｙ）等、Ｎｏｉ、　Ｃ ｒｙｓｔ、　ＬｉＱ、　ｃｒｙｓｔ、　、１２７巻、４１３〜４２９頁（１９８ ５）　］、　Ｌかしながら、これらの化合物は高いスメクチック相形成性を有し 、多くの実際の用途には余り適していない。

最近、４−　（２−（４−トランス−アルキルシクロヘキシル）フェニル）−エ チル）−Ｐ−ペンゾトリフルオリド類が記載された［Ｊ、Ｃ，ライオング（Ｌｉ ｏｎｇ）等、Ｈｏｔ。

Ｃｒｙｓｔ、ＬｉＱ、　Ｃｒｙｓｔ、、１６７巻、２５３〜２５８頁（１９８９ ）　］　。

これらの化合物は等方性であるかまたはそれらを実際の用途に適さなくすると思 われる比較的高いスメクチック（Ｓ＋）相を有している。

さらに、式Ｉの化合物を提供することによって、種々の用途の観点から液晶混合 物の製造に適する液晶物質の範囲が非常に普遍的にかなり拡大される。

式Ｉの化合物は広い分野で適用される。置換基を選択することによって、液晶相 を主として構成する基材としてこれらの化合物を使用することができるけれど、 例えば、この種の誘電体の誘電的および／または光学的異方性に影響を及ぼすた めにおよび／またはそのしきい電圧および／またはその粘度を最適にするために 式■の化合物を他の群の化合物がら成る液晶基材に加えることも可能である。

式■の化合物は純粋な状態で無色であり、そして電気光学的に使用するために都 合のよい温度範囲で液晶メソ相を形成する。これらは化学的、熱的および光に対 して安定である。

したがって、本発明は、式■の化合物に関し、また液晶ａ体の成分としてこれら の化合物を使用することに関する。

さらに、本発明は、式Ｉの少なくとも１種の化合物を含んでいる液晶媒体に間し 、また液晶ディスプレイ要素、特にこの種の媒体を含有する電気光学的ディスプ レイ要素に関する。

したがって１式Ｉの化合物は下位式１ａ〜ＩｅＣｎＨ２ｎ＋１÷ｘ）ＣＦ３Ｉ。

の化合物を包含する。

Ｉａ、　ＩｂおよびＩｃ、特にＩｃが特に好ましい。

基ＣＭ　は直鎖または枝分れ鎖でありうる。この基はｎ　２ｎ＋１ 直鎖であり、２．３．４．５．６または７個のＣ原子を有するのが好ましく、従 って、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシルまたはヘプチルであるの が好まり、　＜１、さらにはメチル、オクチル、ノニル、５デシル、ウンデシル またはドデシルでもある。

枝分れ側基ＣＭ　を含んでいる式Ｉの化合物は、通常ｎ　２ｎ＋ｔ の液晶基材に対する溶解度が良好なので時には重要であるが、それらが光学的に 活性であるならば、キラルドーピング剤として特に重要である。この種のスメク チック化合物は強誘電性材料の成分として適している。

ＳＡ相を有する式■の化合物は１例えば熱的にアドレスされるディスプレイ用に 適している。

この種の枝分れ基は一般に１つ以下の鎖校を有している。

好ま［７い枝分れ基はイソプロピル、２−ブチル（＝１−メチル１０ビル）、イ ソブチル（＝２−メチル１０ビル）、２−メチルブチル、イソペンチル（＝３− メチルブチル）、２−メチルペンチル、３−メチルペンチル、２−エチルヘキシ ルおよび２−プロピルペン手ルである。

式Ｉはこれらの化合物のラセミ体および光学対掌体並びにそれらの混合物を包含 するものである。

式■およびそれらの下位式の化合物のうち、そこに含まれる基の少なくとも１つ が上述の好ましい意味の１つを有するらのが好ましい。

式Ｉの化合物は２文献［例えば、シュトブトガルトのゲオルグースイーメ（Ｇｅ ｏｒｇ−Ｔｈ　１ｅｓｅ　）出版社発行のホー・ベンｄｅｒ　Ｏｒｇａｎｉｓｃ ｈｅｎ　Ｃｈｅｓｉｅ）　Ｊ　、　ＩＸ巻、８６７頁以降のような定本ｊに記載 されているようにそれ自体公知の方法（よって、特に、公知の前記反応に適しｆ ：′：反応条件下に製造される。同様に、それ自体公知であるが、ここではさら に詳細には説明しない兵法ら因みに使用することができる。

本発明の式■の化合物は、適切な有機亜鉛を遷移量Ｒ触媒を用いてｐ−プロモト リフルオロトルエンと反応させることによって製造するのが好ましい、それ自体 公知の操伶条件はＮｏ　８８１０２３５７およびＥ、ボエチ（ＰｏｅｔＳＣｈ） の文献、ｒ　Ｋｏｎｔａｋｔｅ　Ｊ　（ダルムシュタット）　、　１９８１３（ ２）　１５〜２８頁に示されている。

さらに、本発明の式■の化合物は、次式に従って式！に対応する安息香酸を三弗 化ジアルキルアミノ硫黄、例えばＤＡＳＴ　（三弗化ジエチルアミノ硫黄）［Ｗ 、Ｊ、ミブドルトン（ｔ４ｉｄｄ［ｅｔｏｎ）、Ｊ、　Ｏｒｇ、　Ｃｈｅｔ、４ ０１！、５４７頁（１９７５）］または四弗化硫黄［Ａ、ハウス（Ｈａｕｓ）　 、Ｍ、スピッツァ−（５ｐｉｔｚｅｒ）、Ｍ、リーベ（Ｌｉｅｂ）　、Ｃｈｅｗ 、　Ｂｅｒ、、１２１巻　１３２９頁（１９８８）　］と反応させることによっ て製造するのが好ましい０式ｌに対応する安息香酸は、例えば式ｌに対応するカ ルボニトリルを加水分解することによって製造することができる。

所望ならば１、反応混合物からそれらを単離する代わりに即座にそれらをさらに 反応させて式Ｉの化合物を得ることによって、出発物質を現場で生成することも できる。

本発明の液晶媒体は、１種以上の本発明の化合物のほかにもさらに追加の成分と して２〜４０種、特に４〜３０種の成分を含んでいるのが好ましい、これらの媒 体は１種以上の本発明の化合物のほかに７〜２５種の成分を含むのが特に非常に 好ましい、これらのさらに追加の成分は−ネマチック又はネマチック相形成性（ 単変性又は等方性）物質、特にアゾキシベンゼン類、ベンジリデンアニリン類、 ビフェニル類、テルフェニル類、安息香酸フェニル類または安息香酸シクロヘキ シル類、シクロヘキサンカルボン酸のフェニルまたはシクロヘキシルエステル類 、シクロヘキシル安息香酸のフェニルまたはシクロヘキシルエステル類、シクロ ヘキシルシクロヘキサンカルボン酸のフェニルまたはシクロヘキシルエステル類 、安息香酸、シクロヘキサンカルボン酸およびシクロヘキシルシクロヘキサンカ ルボン酸のシクロへキシルフェニルエステル類、フェニルシクロヘキサン類、シ クロへキシルビフェニル類、フェニルシクロヘキシルシクロヘキサン類、シクロ へキシルシクロヘキサン類、シクロへキシルシクロヘキセン類、シクロへキシル シクロへキシルシクロヘキセン類、１．４−とスーシクロヘキシルベンゼン類、 ４，４′−とスーシクロへキシルビフェニル類、フェニルピリミジン類またはシ クロヘキシルピリミジン顕、フェニルピリジン類またはシクロへキシルピリジン 類、フェニルジオキサン類またはシクロへキシルジオキサン類、フェニル−１， ３−ジチアン類またはシクロへキシル−１，３−ジチアン類、１．２−ジフェニ ルエタン類、１．２−ジシクロヘキシルエタン類、１−フェニルー２−シクロヘ キシルエタン類、１−シクロへキシル−２−（４−フェニルシクロヘキシル）エ タン類、１−シクロへキシル−２−ビフェニルエタン類、１−フェニル−２−シ クロへキシル−フェニルエタン類、必要に応じてハロゲン化されるスチルベン類 、ベンジルフェニルエーテル類、トラン類並びに！換ゲイ皮酸類の群から成る物 質から選択するのが好ましい、これらの化合物における１、４−フ二二しン基は 弗素化されてもよい。

本発明による媒体のさらに追加の成分として最も重要な化合物の特徴は次式１． ２．３．４及び５によって示すことができる。

Ｒ”　−Ｌ−Ｅ−Ｒ”　Ｉ Ｒ′−Ｌ−Ｃｏｏ−Ｅ−Ｒ”　２ Ｒ’　−Ｌ−００Ｃ−Ｅ−Ｒ”　３ Ｒ′　−Ｌ−ＣＨＣＨ−Ｅ−Ｒ″　４ Ｒ’　−Ｌ−Ｃ＝Ｃ−Ｅ−Ｒ〜　５ 式１．２．３．４および５において、互いに同一でも異なってもよいしおよびＥ は、それぞれの場合に互いに独立して、−Ｐｈｅ−、−Ｃｙｃ−、−Ｐｈｅ−Ｐ ｈｅ−、−Ｐｈｅ−Ｃｙｃ−、−Ｃｙｃ　−Ｃｙｃ−１−Ｐｙｒ−、−Ｄｉｏ− 、−Ｇ−Ｐｈｅ−１−Ｇ−Ｃｙｃ−およびそれらの＠像基［但し、Ｐｈｅは未置 換又は弗素置換１．４−フェニレンであり、Ｃｙｃはトランス−１，４−シクロ ヘキシレン又は１．４−シクロヘキセニレンであり、Ｐｙｒはピリミジン−２， ５−ジイルまたはピリジン−２，５−ジイルであり、０：０は１．３−ジオキサ ン−２，５−ジイルであり、そしてＧは２−（トランス−１，４−シクロヘキシ ル）エチル、ピリミジン−２，５−ジイル、ピリジン−２，５−ジイルまたは１ ，３−ジオキサン−２，５−ジイルである］から成る群から選択される２価の基 である。

基りおよびＥの１つはＣｙｃ、　ＰｈｅまたはＰｙｒであるのが好ましい、Ｅは Ｃｙｃ、　ＰｈｅまたはＰｈｅ−Ｃｙｃであるのが好ましい０本発明の媒体は、 ＬおよびＥがＣｙｃ、　ＰｈｅおよびＰｙｒから成る群から選択され式１．２． ３．４および５の化合物から選択される１種以上の成分を含み、同時に基りおよ びＥの１つがＣＶＣ，ＰｈｅおよびＰｙｒから成る群から選択され、他方の基が −Ｐｈｅ−Ｐｈｅ−、−Ｐｈｅ−Ｃｙｃ−、−Ｃｙｃ−Ｃｙｃ−１−Ｇ−Ｐｈｅ −および−Ｇ−Ｃｙｃ−から成る群から選択される式１．２．３．４及び５の化 合物から選択される１種以上の成分を含み、さらに必要に応じて基しおよびＥが −ｐｈｅ−ｃｙｃ−１−Ｃｙｃ−Ｃｙｃ−、−Ｇ−１ｊｈｅ−および−〇−Ｃｙ ｃ−から成る群から選択される式１．２．３．４及び５の化合物から選択される １種以上の成分を含んでいるのが好ましい。

下位式１ａ、２ａ、３ａ、４ａおよび５ａの化合物において、Ｒ′およびＲ″は 、それぞれの場合において互いに独立して、８個までの炭素原子を有するアルキ ル、アルケニル、アルコキシ、アルケニルオキシまたはアルカノイルオキシであ る。これらの化合物の大部分は、Ｒ′とＲ″が互いに興なり、これらの基の１つ は通常アルキル又はアルケニルである。下位式１ｂ、２ｂ、３ｂ、４１１および ５ｂの化合物において、Ｒ〜は−ＣＮ、−ＣＦ３．Ｆ、ＣＩ又は−ＮＣ３である 。この場合、Ｒは下位式１ａ〜５ａの化合物に関して示した意味であり、アルキ ル又はアルケニルであるのが好ましい、しかしながら、式１．２．３．４及び５ の化合物において提案した置換基の他のあらゆるものも共通する。そのような物 質あるいはまたそれらの混合物の多くは市販されている。

これらの物質は全て文献で知られている方法又はそれに準じる方法によって得る ことができる。

化合物１ａ、２ａ、３ａ、４ａ及び５ａから成る群（１群）からの成分以外に、 本発明の媒体は化合物１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂ及び５ｂから成る群（２群）から の成分も含んでいるのが好ましい。

それらの割合は次の通りであるであるのが好ましい。

１群＝２０〜９０％、特に３０〜９０％２群＝１０〜８０％、特に１０〜５０％ 本発明の化合物および１群および２群からの化合物の割合の合計は１００％とな る。

本発明に従う媒体は１〜４０％、特に５〜３０％の本発明の化合物を含んでいる のが好まＩ７い、４０％より多い、特に４５〜９０％の本発明の化合物を含んで いる媒体がさらに好ましい、媒体は３．４または５種の本発明の化合物を含んで いるのが好ましい。

本発明の媒体はそれ自体通常の方法で製造される。一般に、これらの成分は高温 で特に好適に互いに溶解する。適切な添加剤によって、液晶相は、それらがこれ までに開示された全ての種類の液晶ディスプレイ要素に使用できるように本発明 に従って改質することができる。この種の添加剤は当業者に知られており、また 文Ｍ［例えば、Ｈ，ゲルカー（にｔｌｌｋｅｒ）及びＲ，ハッツ（Ｈａｔｚ）、 ［液晶ハンドブック（Ｈａｎｄｂｏｏｋ　ｏｆ　Ｌｉｑｕｉｄ　ｃｒｙｓｔａｌ ｓ）Ｊ　、化学出版社、ワインハイム、１９８０］に詳細に記載されている０例 えば、多色性染料を添加して着色ゲスト−ホスト系を製造し、またある種の物質 を添加して、ネマチック相の誘電的異方性、粘度および／または配向を調節する ことができる。

以下の実施例は本発明を説明するものであって、本発明を限定するものではない ６以上および以下において、パーセントは重量％である。温度は全て℃表示であ る。Ｈ，ｐ、は融点を意味し、ｃ、　ｐ、は透明点を意味する。さらに、Ｃは結 晶状態、Ｎはネマチック相、Ｓはスメクチック相、■は等方性相を意味する。こ れらの記号間の数字は転移温度を示す、Δｎは光学的異方性（５８９ｎｉ＋、２ ０℃）を示し、また粘度（口１２／秒）は２０℃で測定した。

「通常の操作」とは、必要に応じて水を加え、混合物を塩化メチレン、ジエチル エーテルまたはトルエンで抽上し、有機相を分離して乾燥および蒸発させ、そし て生成物を蒸留化および／またはクロマトグラフィーによって精製することを意 味する。使用した略語は以下の通りである。

ＤＡＳＴ　三弗化ジエチルアミノ硫黄 ＤＣＣジシクロへキシルカルボジイミドＤＤＱ　ジクロロジシアノベンゾキノン Ｄ　Ｉ　ＢＡＬＨ水素化ジイソブチルアルミニウムＰＯＴ　カリウムｔｅｒｔ− ブタノラードＴＨＦ　テトラヒドロフラン ｐＴｓＯＨｐ−トルエンスルホン酸 Ｘ１且ユ ２５ｍ１ノＴＨＰ中ノ１１．２ｇノ無水臭化亜鉛を約ＯＣで２０ｇの４−ｎ−プ ロピルブロモベンゼンと１００■１のＴＨＦ中の２．４ｇのマグネシウムリボン とから製造したグリニヤール溶液に滴下する。混合物を２時間撹拌した後、２２ ．５ｇの４−プロモトリフルオロトルエン、１．５ｇの塩化［（ジフェニルホス フィン）−フェロセニル］パラジウム＜ＩＩ）および２５１のＴＨＦの混合物を 滴下し、混合物を２４時間室温で撹拌し、１００１の飽和塩化アンモニウム溶液 中に注入する。

通常の操作を行って、４−（４−ｎ−プロピルフェニル）トリフルオロトルエン 、Ｈ，０，９７℃、Δε＝　１４．２、粘度η（２０℃）＝６１１１２／秒を得 る。

Ｘ里■ユ ３５０１の１−メチル−２−ピロリドンに溶かしたｅｏ、　ｏ　ｇのトリフルオ ロ酢酸ナトリウムの無水溶液を窒素下１６０℃で４時間にわたって４０．３ｇの ４’　−（４−）ランス−ペンチルシクロヘキシル）−２′−フルオロ−４−ブ ロモビフェニル、３８、Ｏｇのヨウ化銅（Ｉ）および３００１の１−メチル−２ −ピロリドンから成り、さらに（カルベンスカベンジャーとして）０．３３モル のシス−、トランス−トランス−１，５，９−シクロドデカトリエンを含む激し く撹拌した無水混合物に添加する。引き続き、反応混合物を１６０℃でさらに３ ．５時間撹拌する。冷却後、ＮＭＰを減圧蒸留によって除去する。約８０℃とま だ熱い蒸発残留物を５００　ｍｌのトルエンおよび４００曽１の飽和塩化ナトリ ウム溶液と共に撹拌する。Ｓ塩を吸引−過で除去し、トルエンで洗浄し、ｒ液の 有機相を分離し、塩化ナトリウム溶液で洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥し、そ して減圧蒸発させる。蒸発残留物をジクロロメタンに溶解し、シリカゲルに吸着 させ、そしてカラムクロマトグラフィー（シリカゲル／石油エーテル、４０〜８ ０℃）によって精製する。イソプロピルアルコールでの再結晶化によって、４− （２−フルオロ−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）フェニル）ト リフルオロトルエン、Ｃ７８，７Ｎ　（７４，２）　、Δε＝１４．９、η（２ ０℃）＝３７１Ｉ１２／秒を得る。

え１医ユニまユ 以下の化合物を実施例１と同様に製造する。

（３）４−（４−メチルフェニル）トリフルオロトルエン （４）　４−（４−エチルフェニル）トリフルオロトルエン （５）４−（４−ｎ−ブチルフェニル）トリフルオロトルエン （６）４−（４−ｎ−ペンチルフェニル）トリフルオロトルエン （７）４−（４−ｎ−ヘキシルフェニル）トリフルオロトルエン （８）　４−（４−ｎ−へ１チルフエニル）トリフルオロトルエン （９）４−（４−ｎ−オクチルフェニル）トリフルオロトルエン （ｉｏ）　４−（４−ｎ−ノニルフェニル）トリフルオロトルエン （Ｈ）４−（４−ｎ−デシルフェニル）トリフルオロトルエン （１２）　４−（４−ｎ−ウンデシルフェニル）トリフルオロトルエン （１３）４（４−ｎ−ドデシルフェニル）トリフルオロトルエン （１４）　４−（２−フルオロ−４−メチルフェニル）トリフルオロトルエン （１５）　４−（２−フルオロ−４−エチルフェニル）トリフルオロトルエン （１６）　４−＜２−フルオロ−４−ｎ−プロピルフェニル）トリフルオロトル エン （１７）　４−（２−フルオロ−４−ｎ−ブチルフェニル）トリフルオロトルエ ン （１８）　４−（２−フルオロ−４−ｎ−ペンチルフェニル）トリフルオロトル エン、Ｍ、　１１．５９℃、△ε＝１６．１、η（１９）　４　（２−フルオロ −４−ｎ−へキシルフェニル）トリフルオロトルエン ＜２０１　４−＜２−フルオロ−４−ｎ−へブチルフェニル）トリフルオロトル エン ＜２１）　４−（２−フルオロ−４−ｎ−オクチルフェニル）トリフルオロトル エン （２２）　４−（２−フルオロ−４−ｎ−ノニルフェニル）トリフルオロトルエ ン （２３）　４−１２−フルオロ−４−ｎ−デシルフェニル）トリフルオロトルエ ン （２４）　４−（２−フルオロ−４−ｎ−ウンデシルフェニル）トリフルオロト ルエン ＜２５）　４−（２−フルオロ−４−ｎ−ドデシルフェニル）トリフルオロトル エン （２６）　４−（２−フルオロ−４−（トランス−４−メチルシクロヘキシル） −フェニル）トリフルオロトルエン（２７）　４−＜２−フルオロ−４−（トラ ンス−４−エチルシクロヘキシル）−フェニル）トリフルオロトルエン（２８） 　４−（２−フルオロ−４−（トランス−４−ｎ−プロピルシクロヘキシル）− フェニル）トリフルオロトルエン （２９）　４−（２−フルオロ−４−（トランス−４−ｎ−ブチルシクロヘキシ ル）−フェニル）トリフルオロトルエン ＜３０）　４−（２−フルオロ−４−（トランス−４−ｎ−へ−！ｌ−シルシク ロヘキシル）−フェニル）トリフルオロトルエン （３１）　４−（２−フルオロ−４−（トランス−４−ｎ−へブチルシクロヘキ シル）−フェニル）トリフルオロトルエン （３２）　４−（２−フルオロ−４−（トランス−４−ｎ−オクチルシクロヘキ シル）−フェニル）トリフルオロトｌレニン （３３）　４−＜２−フルオロ−４−（トランス−４−ｎ−ノニルシクロヘキシ ル）−フェニル）トリフルオロトルエン （３４）　４−（２−−フル４０−４−　（トランス−４−・ｎ−デシルシクロ ヘキシル）−フェニル）１−リフルオロトルエン （３５）　４−＜２−フルオ０４（トランス−４−ｒｉ−ウンデシルシクロヘキ シル）−フエ二“ル）ト・リフルオロトルエン （３ｅ）　４−＜２−フルオロ−４−（）ランス−４−ｎ−ドデシルシクロへ吉 シル）−フェニル））・リフルオロトルエン ＜３７）　４−（４′−プロピルビフェニル・−３−フルオロ−４−イル）１− リフルオロトルエン（３８）　４−＜４′−ペンチルビフェニル〜・３−フルオ ロ−４−−−イル）トリフルオロトルエン（３９）　４−［ｐ−トランス−・１ −プロピルシクロヘキシル）−エチルーフェニルコトリフルオロトルエン（４０ ）　４−ＵＰ−１−ランス−４−・ペンチルシクロヘキシ、ル）−エチル・−フ エニノ１コトリフルオロｌ−ルエン国際調査報告 国際調査報告

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．式Ｉ ▲数式、化学式、表等があります▼Ｉ （ｎは１〜１２であり、およびＱ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▼，▲数 式、化学式、表等があります▼，▲数式、化学式、表等があります▼または▲数 式、化学式、表等があります▼ である）のトリフルオロトルエン化合物類。
2. ２．液晶媒体成分としての式Ｉの化合物類の使用。
3. ３．少なくとも１種の式Ｉの化合物を含んでいることを特徴とする少なくとも２ 種の液晶成分を有する液晶媒体。
4. ４．請求項３記載の液晶媒体を含んでいることを特徴とする液晶ディスプレイ要 素。
5. ５．請求項３記載の液晶媒体を誘電体として含んでいることを特徴とする電気光 学的ディスプレイ素子。