JPH0517406A - 含フツ素液晶化合物及びそれを用いたカイラルスメクチツク液晶組成物 - Google Patents

含フツ素液晶化合物及びそれを用いたカイラルスメクチツク液晶組成物

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JPH0517406A
JPH0517406A JP3189294A JP18929491A JPH0517406A JP H0517406 A JPH0517406 A JP H0517406A JP 3189294 A JP3189294 A JP 3189294A JP 18929491 A JP18929491 A JP 18929491A JP H0517406 A JPH0517406 A JP H0517406A
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JP
Japan
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formula
compound
liquid crystal
chemical
mol
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JP3189294A
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Yukihiro Fukushima
幸裕 福島
Atsushi Ishikawa
篤 石川
Yukio Horikawa
幸雄 堀川
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Kanebo Ltd
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Kanebo Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/55Design of synthesis routes, e.g. reducing the use of auxiliary or protecting groups

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Liquid Crystal Substances (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 下記式[1] 【化1】 (式中Rは炭素数3〜20の直鎖状アルキル基であり、
* は光学活性部位を有する炭素数4〜20のアルキル
基、そしてXはフッ素あるいは水素原子を表わす。)で
示される化合物。 【効果】 本発明の液晶化合物及びそれを用いたカイラ
ルスメクチック液晶組成物は大きな自発分極を有し、そ
れを用いて高画質の動作表示、高速応答性の光スイッチ
や光シャッターを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は液晶性化合物およびこの
液晶性化合物を含む液晶性組成物に係り、特に表示材料
としての応答性に優れた強誘電性の液晶性化合物及びこ
の液晶性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、その低電圧動作性と低電力消費と
いうメリットから液晶表示装置が幅広い分野で利用され
ているが、その表示方式は主にTN(ツイステッド、ネ
マチック)型が採用されている。しかし、この方式では
原理的に表示の応答速度が遅いあるいは、メモリー性が
ない等の欠点がある為、高速の応答が必要とされる光通
信や光シャッター素子への応答は難しく、又高画質の動
作表示が得にくい。
【0003】その為、TN型表示素子に代わる新しい液
晶表示法が種々試みられているが、その一つに強誘電性
液晶を利用する表示方式がある(N.A.Clark
ら;Applied Phys.Lett,86,89
9(1980))。この方式は強誘電性液晶のカイラル
スメクチックC相(以下、SC * 相と略称する)あるい
はカイラルスメクチックH相(以下、SH * 相と略称す
る)を利用するもので、自発分極と印加電圧の相互作用
により、TN型の1000倍もの高速応答性が可能とな
る為、強誘電性液晶化合物の改良が活発に進められてい
る。
【0004】ところで、強誘電性液晶の応答速度τは、
近似的に[2]式 (式中、ηは粘度、PS は自発分極、又Eは電界強度を
表わす)で与えられる。従って、高速応答性を実現する
には、低粘度でかつ大きな自発分極を有する分子構造が
望ましい。
【0005】一般的に自発分極に寄与するのは、分子の
短軸方向の双極子である為、自発分極を大きくする試み
として、不斉中心の近傍に大きな双極子を持つ置換基を
複数個導入する方法がこれまで数多く報告されている
が、立体的要因から複数の双極子を同一方向にそろえる
のが困難であり、更に双極子を増やすと粘度が著しく大
きくなる等の問題がある為、実質的に高速応答性を有す
る強誘電性液晶化合物は殆ど得られていないのが、現状
である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑み、なされたものであって、その目的とすると
ころは、大きな自発分極を有し、しかも高速応答性に優
れた液晶表示素子用の液晶化合物及びそれを含有するカ
イラルスメクチック液晶組成物を提供するにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述の目的は、下記一般
式[1]にて示される液晶化合物及びそれを含有してな
るカイラルスメクチック液晶組成物により達成される。
【化2】 ……[1] (式中Rは炭素数3〜20の直鎖状アルキル基であり、
* は光学活性部位を有する炭素数4〜20のアルキル
基、そしてXはフッ素あるいは水素原子を表わす)次に
本発明を詳しく説明する。
【0008】本発明の液晶化合物は前記一般式[1]で
表わされるものであり、Rは炭素数3〜20の直鎖状ア
ルキル基であるが、液晶分子の配向性から炭素数4〜1
6の直鎖状アルキル基が好ましい。R* は光学活性部位
を有する炭素数4〜20のアルキル基であるが、Rと同
様液晶分子の配向性から炭素数5〜16のアルキル基が
好ましく、又、不斉炭素の位置はエステル基に直接又は
炭素を一つ介して結合しているのが好ましい。更に不斉
炭素を除く部分は直鎖状である方が望ましい。
【0009】本発明の化合物は一般式[1]からも解か
るように、大きな双極子を持つカルボニル基に対して、
そのオルソ位に水酸基を導入する事により、自発分極を
誘起する双極子の数を増すと共に水酸基とカルボニル基
の分子内水素結合により、それらの双極子を同一方向に
固定化した構造を有する。更に液晶骨格部に複数のフッ
素原子を導入することにより、低粘度化と大きな分子間
相互作用による配向性の向上が得られ、それを含有する
カイラルスメクチック液晶組成物により、大きな自発分
極と高速応答性を特徴とする液晶素子を作製することが
できる。
【0010】本発明の液晶化合物は、従来公知の方法を
適宜組み合わせて製造すれば良く、例えば次のような合
成経路が挙げられる。
【化3】 (II)
【化4】 (III)
【化5】 (IV)
【化6】 (V)
【化7】 (VI)
【化8】 (VII)
【化9】 (VIII)
【化10】 (I)
【0011】具体的には、2,3−ジフルオロフェノー
ル(又は2,3,5,6−テトラフルオロフェノール)
をナトリウムエトキシドのような強塩基の存在下で、ア
ルキルハライドにより、1−アルコキシ−2,3−ジフ
ルオロベンゼン(1−アルコキシ−2,3,5,6−テ
トラフルオロベンゼン)とし、アルキルリチウムにより
4位をリチウム化したのち、ホウ酸トリエステルを用い
て(IV)のホウ酸化合物を得る。次に遷移金属触媒によ
り4ヨウド安息香酸ベンジルエステルとカップリングし
た後、ケン化して保護基のベンジル基を除き、4−アル
コキシ−2,3−ジフルオロ−4′−ビフェニルカルボ
ン酸(4−アルコキシ−2,3,5,6−テトラフルオ
ロ−4′−ビフェニルカルボン酸)とする。そして、
2,4−ジヒドロキシ安息香酸と光学活性アルコールと
のエステル化物を前述の4−アルコキシ−2,3−ジフ
ルオロ−4′−ビフェニルカルボン酸(4−アルコキシ
−2,3,5,6−テトラフルオロ−4′−ビフェニル
カルボン酸)とエステル化し、本発明の液晶化合物を得
る。
【0012】本発明の液晶化合物は単独あるいは他のス
メクチックC相を示す液晶化合物と混合してカイラルス
メクチック液晶組成物にできる。混合する液晶化合物は
スメクチックC相を有するものならば、何れのものでも
使用できるが、例えば、次のような液晶化合物が挙げら
れる。
【0013】
【化11】
【化12】
【化13】
【化14】
【化15】
【化16】
【化17】
【化18】
【化19】
【化20】
【化21】
【化22】
【化23】
【化24】
【化25】
【化26】
【化27】
【化28】
【化29】
【0014】本発明の液晶化合物の配合量は好ましくは
3モル%以上、更に好ましくは5モル%以上であり、又
混合する液晶化合物は一種でもあるいは複数種でもよ
く、目的に応じて適宜選定すれば良い。本発明のカイラ
ルスメクチック液晶組成物は、従来公知の方法で表示素
子にできる。
【0015】
【発明の効果】以上のように、本発明の液晶化合物及び
それを用いたカイラルスメクチック液晶組成物は、大き
な自発分極を有し、それを用いて高画質の動作表示、高
速応答性の光スイッチや光シャッターを得ることができ
る。以下に実施例により本発明を具体的に説明する。
【0016】
【実施例1】
【化30】 の製造 A)4−ヘキシルオキシ−2,3−ジフルオロ−4′−
ビフェニルカルボン酸の製造 ナトリウム0.97g(0.042モル)を乾燥エタノ
ール70mlに溶解したものに2,3−ジフルオロフェ
ノール5.0g(0.038モル)を加え、完全に溶解
した後、臭化ヘキサン6.34g(0.038モル)と
乾燥エタノール30mlの混合溶液を滴加した。滴加終
了後、還流下で6時間加熱攪拌した後、冷却し酢酸エチ
ルで抽出、水洗、乾燥を行い溶媒を留去した。得られた
粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより
精製し、下記の化合物4.32g(0.020モル)を
得た。
【化31】 (収率53%)
【0017】この化合物2.5g(0.012モル)を
乾燥テトラヒドロフラン15mlに溶解し、−78℃下
でn−ブチルリチウム7.3ml(0.012モル)を
滴加後、更に2.5時間攪拌した。そしてイソプロピル
オキシボラン4.40g(0.024モル)と乾燥テト
ラヒドロフラン10mlの混合溶液を加えた後、徐々に
温度を室温まで上げ24時間攪拌、更に10%塩酸1
0.7mlを加えて1時間攪拌した。反応終了後、酢酸
エチル抽出、水洗、乾燥後、溶媒を留去し、下記の化合
物2.87g(0.011モル)を得た。
【化32】 (収率93%)
【0018】この化合物1.47g(0.006モル)
とパラヨード安息香酸ベンジルエステル1.93g
(0.006モル)をベンゼン70mlとエチルアルコ
ール3.6mlの混合溶媒に溶解し、炭酸ナトリウム
1.54g(0.015モル)の水溶液7.1ml及び
テトラキス(トリフェニルフォスフィン)パラジウム
0.198g(3モル%)を加え還流下で6時間加熱攪
拌した。冷却後、30%過酸化水素0.4mlを加え1
時間攪拌した後、酢酸エチルで抽出した。その抽出液を
水洗、乾燥し、溶媒留去後シリカゲルカラムクロマトグ
ラフィーにより精製し、下記の化合物1.79g(0.
004モル)を得た。
【化33】 (収率74%)
【0019】この化合物1.79g(0.004モル)
にエチルアルコール20mlを加え、加熱溶解した後、
水酸化カリウム0.4g(0.007モル)の水溶液2
mlを加え還流下で3時間加熱攪拌した。冷却後、10
%塩酸30mlを加え、析出する結晶を濾過し、水洗
後、真空デシケータで乾燥して下記の目的物1.35g
(0.004gモル)を得た。
【化34】 (収率96%)
【0020】B)2,4−ジヒドロキシ安息香酸−(R
−1−メチルヘプチルオキシ)エステルの製造 2,4−ジヒドロキシ安息香酸1.2g(0.008モ
ル)及び(R)−(−)−2−デカノール4.0g
(0.031モル)を乾燥ジエチルエーテル50mlに
溶解し、更に4−ピロリジノピリジン0.12g(0.
001モル)及びジシクロヘキシルカルボジイミド
(0.008モル)を加えて一夜攪拌した。反応終了
後、ジエチルエーテル不溶物をセライト濾過し、溶媒留
去して得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグ
ラフィーにより精製し、下記の目的物1.20g(0.
005モル)を得た。
【化35】 (収率57.9%)
【0021】C)4−ヘキシルオキシ−2,3−ジフル
オロ−4′−ビフェニルカルボン酸4−(2−ヒドロキ
シ−R−1−メチルヘプチルオキシカルボニルフェニ
ル)エステルの製造 A)で合成した4−ヘキシルオキシ−2,3−ジフルオ
ロ−4′−ビフェニルカルボン酸2.3g(0.007
モル)に過剰量の塩化チオニルを加え、3時間還流下で
加熱攪拌した後、過剰の塩化チオニルを減圧留去した。
得られた化合物に、B)で合成した2,4−ジヒドロキ
シ安息香酸−(R−1−メチルペプチルオキシ)エステ
ル1.75g(0.007モル)の乾燥ピリジン溶液3
0mlを加え、更に2時間還流下で加熱攪拌した。冷却
後、10%塩酸200mlを加え、酸性化で酢酸エチル
抽出、水洗,乾燥した。溶媒留去後、粗生成物をシリカ
ゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、下記の最
終化合物1.30g(0.002モル)を得た。
【化36】 (収率32.4%)
【0022】分析値: i) 1H−NMR(プロトン核磁気共鳴スペクトル C
DCl3 ) δppm 0.8〜1.9(m 27H) 4.1(t.2H)
5.2(m 1H) 6.8〜8.3(m 9H)1
1.5(s 1H) ii) IR(赤外吸収スペクトル) VC=0,1734,1659cm-1,νOH3442c
-1 iii) MS(マススペクトル) m/e 582(M+
【0023】
【実施例2】 (使用例1) 上記で得た液晶化合物を下記(IX)式に示すラセミ体化合
物に10モル%混合して、カイラルスメクチック液晶組
成物を製造した。
【化37】 (IX) (IX)式化合物のSC 相の温度範囲は122〜93℃であ
るが、本発明のカイラルSC 相の温度範囲は104〜7
5℃であり、SC 相の安定化効果が認められた。更にこ
の液晶組成物をポリイミドによるラビング配向処理を施
し、透明電極を備えたセルに注入し、直交ニコル状態に
配置した2枚の偏光子内で0.1Hz,20Vの直流矩
形液を印加した所、明瞭なスイッチング動作が観察さ
れ、自発分極RS =17.6nc/cm2 (83.5
℃)、応答速度τ=112マイクロ秒と大きな自発分極
を持ち高速応答の液晶表示素子が得られた。
【0024】
【実施例3】 (使用例2) 実施例2と同様に、本発明の液晶化合物を下記(X)式
に示すラセミ体化合物に10モル%混合したカイラルス
メクチック液晶組成物
【化38】 (X)においては、136〜63℃の広い温度範囲がカ
イラルSC 相を示し、実施例2と同様なセルによる測定
では、自発分極PS =25.9nc/cm2 (96.0
℃)、応答速度τ=129マイクロ秒であった。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記式[1] 【化1】 ……[1] (式中Rは炭素数3〜20の直鎖状アルキル基であり、
    * は光学活性部位を有する炭素数4〜20のアルキル
    基、そしてXはフッ素あるいは水素原子を表わす)で示
    される化合物。
  2. 【請求項2】 前項の一般式[1]で示される化合物を
    含有することを特徴とするカイラルスメクチック液晶組
    成物。
JP3189294A 1991-07-02 1991-07-02 含フツ素液晶化合物及びそれを用いたカイラルスメクチツク液晶組成物 Pending JPH0517406A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6259179B1 (en) 1998-11-13 2001-07-10 Nsk Ltd. Magnetic bearing system

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6259179B1 (en) 1998-11-13 2001-07-10 Nsk Ltd. Magnetic bearing system

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