JPH0469364A - 強誘電性液晶化合物 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は表示素子又は電気光学素子に用いられる強誘電
性液晶化合物に関するものである。

〔従宋の技術〕

時計や電卓などの画像表示素子に用いられる液晶はＴＮ
型方式をとるネマティック液晶が主である。

しかしこのネマティック液晶を用いた表示装置は他の表
示素子と比べて応答速度が遅くまた視野角も狭いので光
シヤツターや光プリンターヘット、光通信、大画面デイ
スプレィなど高速応答を必要とするものへの応用には適
しているとは言えない。

そこで低消費電力化、軽量化、薄型化など液晶の特長が
期待される分野ではネマティック液晶にかわってカイラ
ルスメクティノクＣ（Ｓｃ”）相を利用する強誘電性液
晶が注目されてきている。二の強誘電性液晶として用い
られる材料は不斉炭素原子を持つため液晶自身が自発分
極を有する。そのため高速応答が得られ、さらにメモリ
ー性のある双安定状態や視野角特性が得られることから
大画面デイスプレィや光学素子への応用が検討されてき
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、単一物質において室温域を含む広い温度
範囲でカイラルスメクティックＣ（Ｓｃ’）相を有し、
同時に大きな自発分極（以下Ｐｓと略称する）、螺旋ピ
ッチ、チルト角を持つ液晶化合物はまだ発表されていな
いのが現状である。従ってこれらの諸条件を少しでも満
たすには複数の液晶化合物を混合することが必要となっ
てくる。高速応答の強誘電性液晶材料を調整する方法と
して、■Ｓｃ”相を有する各種強誘電性液晶の混合によ
り調整する方法■非カイラルなＳｃ相を示す母体混合液
晶にカイラルなドーパントを添加して調整する方法が一
般的である。■の方法の長所はＰｓの値を大きくするこ
とが容易な点であるが、反面混合に際しＰｓの符号や螺
旋の向きなどを考慮しなければならない。さらに各成分
液晶が不斉炭素のための分枝を持つため粘性が大きくな
る傾向もある。

■の方法の長所は混合に際し非カイラルＳｃ液晶なので
Ｐｓの符号や螺旋の向きを考慮する必要はなく、粘性も
小さくすることができるが、　Ｐｓの値を大きくするこ
とは難しい。

■の方法で調整するにあたって、たとえば、従来の直鎖
アルキル基を持っ二環性液晶化合物を使用した場合は、
Ｓｃ”相の温度範囲が狭く、しがも降温時にのみＳｃ”
相が現われるモノトロピック転移の場合が多いので実用
的とは言えない。また従来の二環性強誘電性液晶化合物
はＳｃ”相が室温よりもかなり高い場合が多くしかも高
次のスメクティック相を現わすこともしばしばある。

本発明は室温域のみならず室温以下をも含む広い範囲で
Ｓｃ”相をとり、かつ大きなＰｓを持つ強誘電性液晶化
合物を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは香料原料として容易に入手できるラセミ体
の３，７−ジメチル−６−オクテノール（以下シトロネ
ロールと略称する）から得られる特定な化合物が上記目
的に適合することを見い呂し本発明を完成するに至った
。

すなわち、本発明によれば、 一般式 （式中、Ｘはハロゲン原子、低級アルコキシ基、ニトリ
ル基、ニトロ基又はアミノ基を、Ｑは０又は１、ｍは１
又は２を表わし、またＱ十ｍ＝２ないし３である。

チルブチル基、■−メチルヘプチル基のような光学活性
基を表わす。） で表わされる強誘電性液晶化合物が提供される。

本発明者らは先に下記−散大 （式中、Ｑ、ｍは１又は２を表わし、またＲ＋ｍ＝２な
いし３である。

Ｘは一〇−〇−又は−〇−を表わす。２＊は２−メチル
ブチル基、１−メチルヘプチル基などの光学活性基を示
す。） で示される強誘電性液晶化合物を提案した（特願平１−
２９０９０２号、特願平１−３３００２９号）。

かかる液晶化合物は一部室温域を含む広い範囲にＳｃ”
相を持ち、しかも粘度が低く、また自発分極が大きいた
めに応答速度の高められた液晶表示素子を与えるといっ
た多くの利点を有するものであるが、前記構造のものに
おいて、非置換芳香族カルボン酸部を特定な核置換芳香
族カルボン酸部に置換した化合物は、室温域はもとより
たとえば０℃〜４０℃という室温以下をも含む広範囲に
亘ってＳｃ”を有すると共に前記構造式の化合物にみら
れる利点をそのまま保有することが知見された。

従って、本発明に係る強誘電性液晶化合物は、その分子
中にシトロネロル基と核置換芳香族基及び光学活性基を
有することを特徴とするものである。

かかる構造を有することから、本発明に係る強誘電性液
晶化合物は、従来既知の化合物に比べ融点が降下し、Ｓ
ｃ”相の相転移温度も室温付近に降下し、しかも室温域
のみならず室温以下をも含む広範囲に亘ってＳｃ”相が
存在するので実用面からみて極めて好適な化合物といえ
る。

本発明で得られる一般式（１）の化合物の具体例として
は次のような化合物が挙げられるが、もちろん本発明は
これらのものに限定されるわけではない。

（９）　　Ｃ１ｌ、：活・（（ＣＨ，ルミｎ乏鉗′°、
γ口）−り・・・二。５、°”°°°”で”°°”２）
、ＣＨ，（ｃ”パρく沿°“２３８、一般式 特に、この中でも化合物Ｎ（１（１）、ＮＱ（２）、Ｎ
ｎ（４）、ＮＱ（７）等の化合物は一り℃〜４０”Ｃの
低温領域下においても、明瞭な相転移を示し、しかもＳ
ｃ”相を広い範囲で持つので前述の■の方法で液晶混合
物を調整するのに有効な化合物である。

前記一般式（１）で表わされる化合物は、たとえば （式中、Ｘ、　Ｑは前記と同様である。）で表わされる
カルホン酸誘導体と、 一般式 ％式％ （式中、ｍ、Ｙ、Ｚ”は前記と同様である。）で表わさ
れるフェノール誘導体を塩化メチレンやテトラヒドロフ
ランなどの溶媒に溶解し、Ｎ、Ｎ’ジシクロへキシルカ
ルボジイミドと塩基触媒を縮合剤として用いる通常のり
、Ｃ，Ｃ法によって反応させ、得られる化合物をシリカ
ゲルカラムクロマトグラフィー及び再結晶等の精製法で
精製することによって容易に得ることができる。

前記一般式（ＩＩ）で示されるカルボン酸誘導体はたと
えば以下のようにして合成される。

まず、シトロネロールとピリジンを混合し、冷却後Ｐ−
）−ルエンスルホニルクロライドを加え、シトロネリル
ーρ−トルエンスルホネートを合成する。

次に１−クロロ−Ｐ−ヒドロキシ安息香酸と水酸化ナト
リウムをエタノール中に溶解し、先に得られたシトロネ
リルーＰ〜トルエンスルホネートを加えて還流すればｍ
−クロロ−ｐ−シトロネリルオキシ安息香酸が得られる
。また同様に３′−クロロ−４′−ヒドロキシ−ビフェ
ニル−４−カルボン酸を用いることで３′−クロロ−４
′−シトロネリルオキシービフェニル−４−カルボン酸
を得ることができる。

また、前記−散大（ＩＩＩ）で示されるフェノール誘導
体はたとえば以下のようにして製造される。

まず、（Ｓ）−１−メチルヘプタツールとピリジンと混
合し、冷却後Ｐ−）−ルエンスルホニルクロライドを加
え、（Ｓ）−１−メチルへブチル−Ｐ−トルエンスルホ
ネートを合成する。次にヒドロキノン−モノベンジルエ
ーテルと水酸化カリウムをエタノール中に溶解し、先に
得られた（Ｓ）−１−メチルへブチル−Ｐトルエンスル
ホネートを加えて加熱すればρ−ベンジルオキシー（Ｒ
）−１−メチルへブチルオキシ−ベンゼンが得られる。

ついで、これを酢酸エチルー二タノール混合溶媒中に溶
解し、５石−パラジウムカーボンで常圧上水素添加する
とｐ−（Ｒ）−１−メチルへブチルオキシ−フェノール
が得られる。また同様に４′−ムシジルオキシ−４−ヒ
ドロキシ−ビフェニルを用いることで４’−（（Ｒ）−
１−メチルへブチルオキシ〕４−ヒドロキシービフェニ
ルが得られる。また、（Ｒ）１−メチルヘプタツールを
用いた場合には、Ｐ−（Ｓ）１−メチルへブチルオキシ
フェノールなどの（Ｓ）体の誘導体が合成される。

なお、（Ｒ）−１−メチルへブチル−Ｐ−ヒドロキシベ
ンゾエートは、まずｐ−ベンジルオキシ安息香酸を塩化
チオニルとともに還流してＰ−ベンジルオキシ安息香酸
クロライドを合成し、ここへ（Ｒ）−１−メチルヘプタ
ツールとピリジンを加えてエステル体（Ｒ）Ｉ−メチル
へブチル−Ｐ−ヘンシルオキシベンゾエートを得る。こ
れを前述同様５Ｉ−パラジウムカーボンで常圧上水素添
加することで（Ｒ）−１−メチルへブチル−Ｐ−ヒドロ
キシベンゾエートが得られる。同様に４′−ヘンシルオ
キシビフェニル−４−カルボン酸を用いることで４−（
（Ｒ）−１−メチルへブチル−４′−ヒドロキシビフェ
ニル〕−カルボキシレートが得られる。（Ｓ）一体の１
−メチルヘプタツールを用いることで（Ｓ）−１−メチ
ルへブチル−ｐ−ヒドロキシベンゾエートなど（Ｓ）一
体の誘導体が合成される。

〔発明の効果〕

本発明の強誘電性液晶化合物は室温域のみならず室温以
下をも含む広い範囲にＳｃ”相を持ち、しかも粘度が低
く、また自発分極が大きいために応答速度の高められた
液晶表子素子を与えるといった多くの利点を有するもの
である。

〔実施例〕

以下に代表的な実施例をいくつか示し本発明を更に具体
的に説明する。なお、相転移温度は示差走査熱量計（Ｄ
、Ｓ、Ｃ）及び偏光顕微鏡によるテクスチュアＩＮ察に
より求めた。

実施例１ ４’−（Ｓ）−１−メチルへブチルオキシビフェニル−
４−イルーＩ−クロロ−ｐ−シトロネリルオキシベンゾ
エートの合成 シトロネロール４６．９ｇ（０，３０（１モル）とピリ
ジン９４．９ｇ（１，２０モル）の混合物を撹拌しなが
らｏ’ｃまで冷却する。この中にρ−トルエンスルホニ
ルクロライド６２．９ｇ（０，３３０モル）を内温かｌ
ＯｏＣを越えないように数回に分けて加えた。その後、
約５°Ｃで３時間反応を続け、反応終了後、混合物を６
八−塩酸水溶液に投入する。エーテルで抽出し水洗、乾
燥を行なった後、エーテルを留去すると８９．０ｇのシ
トロ不すルーρ−トルエンスルホネートを得た。

つぎに、ｍ−クロロ−Ｐ−ヒドロキシ安息香１１７．３
ｇ（０，１００モル）、水酸化ナトリウム８．０ｇ（０
，２００モル）をエタノール４００ｄ、水４０−に加温
溶解する。溶解後、シトロネリルーＰ−トルエンスルホ
ネート３４゜１ｇ（０，１１０モル）を滴下し１２時間
還流する。反応混合物に１０％−水酸化ナトリウム水溶
液１００−を加え、さらに４時間還流し加水分解を行な
う。冷却後６Ｎ塩酸水溶液で酸性化した後、メタノール
、水で再結晶を行なうと１５．５ｇの１−クロロ−ｐ−
シトロネリルオキシ安息香酸が得られる。次にｍ−クロ
ロ−Ｐ−シトロネリルオキシ安息香酸２．２ｇ（０，０
０７０モル）、４′［（Ｓ）−１−メチルへブチルオキ
シ］−４−ヒトロキシビフェニル２．１ｇ（０゜００７
０モル）、４−ジメチルアミノピリジン０．１７ｇ（０
，００１４モル）を塩化メチレン１００−に溶解する。

溶解後、Ｎ、Ｎ′−ジシクロへキシルカルボジイミド１
．４ｇ（０，００７０モル）を加え、−昼夜室温で反応
させる。反応完了後、析出してきたＮ、Ｎ’−ジシクロ
ヘキシル尿素を日別し、１０％−酢酸水溶液及び水で洗
浄後、乾燥する。塩化メチレンを留去した後、シリカゲ
ルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒クロロホルム、
四塩化炭素）で精製する。

メタノール、クロロホルムから再結晶すると１６０ｇの
４’−（Ｓ）−１−メチルへブチルオキシビフェニル−
４イル−ｍ−クロロ−ρ−シトロネリルオキシベンゾエ
ートが得られた。

実施例２ Ｐ−（Ｓ）−１−メチルへブチルオキシフェニル−３′
−クロロ−４′−シトロネリルオキシビフェニル−４−
カルボキシレートの合成 実施例１と同様にして３′−クロロ−４′−シトロネリ
ルオキシビフェニル−４−カルボン酸を合成した。

ついでこのものをρ−（Ｓ）−１−メチルへブチルオキ
シフェノールとり、Ｃ，Ｃ法によりエステル化した。得
られた化合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー及
び再結晶法で精製してのＰ−（Ｓ）−１−メチルへブチ
ルオキシフェニル−３′−クロロ−４′−シトロネリル
オキビフェニル〕−カルボキシレートを得た。

実施例３〜実施例１３ 実施例１と同様にして一般式（ＩＩ）で表わされるカル
ボン酸誘導体と一般式（ＩＩＩ）で表わされるフェノー
ル誘導体とをＯ，Ｃ，Ｃ法によりエステル化し、それぞ
れ対応するエステルを得た。以下、使用したカルボン酸
、フェノール及び生成したエステルの構造式を実施例１
、実施例２と併せて表−１に、また、生成物の相転移温
度を表−２に示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （式中、Ｘはハロゲン原子、低級アルコキシ基、ニトリ
   ル基、ニトロ基又はアミノ基を、ｌは０又は１、ｍは１
   又は２を表わし、またｌ＋ｍ＝２ないし３である。 Ｙは単結合、−Ｏ−、▲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▼を、Ｚは２−メチルブチル基、１
   −メチルヘプチル基のような光学活性基を表わす。） で表わされる強誘電性液晶化合物。