JPH05194416A

JPH05194416A - 光学活性シトロネロール誘導体及びこれを含む液晶組成物

Info

Publication number: JPH05194416A
Application number: JP4005817A
Authority: JP
Inventors: Masato Shimazaki; 正人嶋崎; Kazumori Minami; 一守南
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1992-01-16
Filing date: 1992-01-16
Publication date: 1993-08-03

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】良好な配向性を実現できる強誘電性液晶材料
の成分として有用な新規な光学活性化合物及び液晶組成
物を提供する。【構成】下記一般式（Ｉ）で表される光学活性なシト
ロネロール誘導体及び一般式（Ｉ）の化合物を含有する
ことを特徴とする液晶組成物。一般式（Ｉ）〔式中、Ｒは炭素数１〜２０の置換されていても良い直
鎖又は分岐状のアルキル基を表す。−Ａ−は１，４−ト
ランスシクロヘキシレン基を表し，−Ｂ−は２，５−ピ
リミジニレン基を表す。（Ｃ−１）化合物はその代表的
一例である。＊は光学活性な不斉炭素を表す。〕

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶材料として有用な新
規な化合物及びこれを含む液晶組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子の表示方式として現在広く
実用化されている代表的なものとしてねじれネマチック
（ＴＮ）型がある。しかしながらネマチック液晶相を利
用するこの方式では、ＣＲＴなどの表示方式と比較して
応答速度が遅い、視野角特性に劣る等の問題がありディ
スプレイとしての用途は限定されていた。

【０００３】最近、クラーク及びラガウェルらにより強
誘電性液晶を用いる表示方式が報告されている（特公昭
６３−２２２８７号、米国特許第４３６７９２４号等）
が、これによると強誘電性液晶は高速応答やメモリー性
のある双安定状態を出現させることが可能であり、また
視野角特性も優れるなどの点から次世代の液晶表示素子
として注目を集めている。強誘電性液晶の液晶相のひと
つとして、カイラルスメクチックＣ（以下、Ｓ_C ^*と省
略する。）相がある。表示素子として用いるためには、
幅広いＳ_C ^*相を有し高速応答すること等、多くの特性
が要求されるが単一化合物でこれらを満足するものはな
く、数種の化合物から成る液晶組成物で対応しているの
が現状である。その組成物の構成方法のひとつとして強
誘電性を示さないスメクチックＣ（以下、Ｓ_Cと省略す
る。）相を示す液晶化合物もしくは液晶組成物（以下、
ベース液晶という。）に光学活性化合物を添加する方法
がある（Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．、
８９巻、３２７（１９８２））。

【０００４】一方、強誘電性液晶においては応答速度は
自発分極に比例することが知られており、高速応答化の
ためには自発分極を増加させることが有効である。光学
活性な化合物は強誘電性液晶組成物の成分として使用し
たとき、その組成物の自発分極を発現させる役割を担う
ものであり上記特性を満足する光学活性化合物の開発が
望まれていた。但し，このような光学活性化合物は同時
にキラルネマティック（以下、Ｎ^*と省略する。）相や
Ｓ_C ^*相において螺旋を形成する性質を有している。強
誘電性液晶素子においては配向膜を用いて液晶分子を単
一方向に配向させる必要からＮ^*相及びＳ_C ^*相におけ
る螺旋のピッチは長い方が望ましい。

【０００５】これに対して大きな自発分極を発現させる
のに有効な化合物の中には形成する螺旋のピッチを極度
に短くしてしまうものが多く存在する。そこで，そのよ
うな化合物を使う際には自発分極を減少させることなく
螺旋のピッチを長くするような添加剤（以下，ピッチキ
ャンセル剤と称する。）を加える方法が考えられる。こ
こでピッチキャンセル剤として用いられる化合物は自
発分極を発現させる化合物と同じ方向の自発分極を有す
るか，又は自発分極を発現しないこと，自発分極を発
現させる化合物の形成する螺旋と逆向きの螺旋を形成す
ること，螺旋のピッチが出来る限り短いこと，液晶
組成物の相転移に悪影響を与えないこと等の物性を有す
ることが望ましい。従来このような目的には特開昭６３
−２６７７６３号にて開示されているような光学活性２
−メチルブチル基を有する化合物群が用いられてきた。
しかし，要求される性能を全て満足する化合物はなくさ
らなる開発が望まれていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、液晶組成物
のＮ^*相やＳ_C ^*相における螺旋ピッチを伸長する成分
として有用な新規な化合物及び液晶組成物を提供するこ
とである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題は、下記一般式
（Ｉ）で表される光学活性なシトロネロール誘導体、及
び一般式（Ｉ）の化合物の少なくとも１種類以上を含有
することを特徴とする液晶組成物により解決された。一
般式（Ｉ）

【０００８】

【化２】

【０００９】式中、Ｒは炭素数１〜２０の置換されてい
ても良い直鎖又は分岐状のアルキル基を表す。−Ａ−は
１，４−トランスシクロヘキシレン基を表し，−Ｂ−は
２，５−ピリミジニレン基を表す。＊は光学活性な不斉炭素を表す。

【００１０】さらに一般式（Ｉ）を詳細に説明する。Ｒ
は炭素数１〜２０の置換されていても良い直鎖又は分岐
状のアルキル基を表す。ここで言う置換基とは好ましく
はアルケニル基，フルオロ基，クロロ基，ブロモ基，ア
ルコキシル基，アシル基，アシルオキシ基，アルキルオ
キシカルボニル基，アミノ基，カルバモイル基等があげ
られる。さらにＲは好ましくは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−エイコシル
基，５−メチルヘキシル基，６−メチルヘプチル基，７
−メチルオクチル基，８−メチルノニル基，３，７−ジ
メチルオクチル基，３，７−ジメチル６−オクテニル
基，４−メトキシブチル基，５−メトキシペンチル基，
６−メトキシヘキシル基，７−メトキシヘプチル基，３
─（２，２，２−トリフルオロエトキシ）プロピル基で
ある。

【００１１】この化合物は不斉中心の周囲に大きな双極
子モーメント有する官能基が存在しないことから自発分
極を発現せず，Ｎ^*相やＳ_C ^*相において螺旋のみを形
成する機能を有する。また，シトロネロールは両鏡像体
が入手用意であることから望む任意の方向の螺旋のピッ
チを伸長させることが可能である。また、（Ｉ）式の化
合物の骨格は、例えば以下の様なルートで製造できる。

【００１２】

【化３】

【００１３】即ち、光学活性シトロネロール（１）を常
法に従って，塩基の存在下塩化ｐ−トルエンスルホニル
と反応させてトシル体（２）とする。次いでこの化合物
を塩基の存在下で液晶性母核と成り得るヒドロキシル基
含有化合物と反応させることにより、目的とする光学活
性シトロネロール誘導体（Ｉ）を製造出来る。

【００１４】本発明者らは新規な光学活性化合物の探索
において鋭意研究した結果、（Ｉ）式の化合物をＮ
^*相，並びにＳ_C ^*相を有する液晶組成物に添加するこ
とにより、有効にその螺旋ピッチを伸長することを見出
し、本発明の完成に至った。即ち本発明の化合物は、強
誘電性液晶材料として有用な液晶材料である。

【００１５】本発明の化合物としては、例えば以下の様
な化合物を挙げることができる。

【００１６】

【化４】

【００１７】

【化５】

【００１８】

【化６】

【００１９】また、本発明の一般式（Ｉ）で表される化
合物は、他の液晶化合物と組み合わせる事が可能である
が，例えば以下に示す様な化合物の少なくとも一種類以
上と組み合わせる事により、幅広いＳ_C ^*相を有する強
誘電性液晶組成物を得る事が出来る。

【００２０】この場合、一般式（Ｉ）で表される化合物
は、得られる液晶組成物の１〜２０％重量使用するのが
望ましい。

【００２１】

【化７】

【００２２】

【化８】

【００２３】

【化９】

【００２４】また、一般式（Ｉ）で表される化合物及び
上記化合物との組み合わせから成る液晶組成物は、他の
光学活性化合物と組み合わせることが可能であるが，例
えば以下に示す様な光学活性化合物と組み合わせる事が
可能である。

【００２５】この場合、以下に示す様な光学活性化合物
は、得られる液晶組成物の０．１〜９０重量％使用する
のが望ましい。

【００２６】

【化１０】

【００２７】

【実施例】以下に実施例を示すが本発明はこれに限定さ
れるものではない。実施例１

【００２８】（Ｓ）−２−（トランス−４−ペンチルシ
クロヘキシル）−５−（４−（３，７−ジメチル−６−
オクテニル）フェニル）ピリミジン

【００２９】

【化１１】

【００３０】４−（５−オクチルピリミジン−２−イ
ル）フェノ−ル５００ｍｇ，（Ｓ）−３，７−ジメチル
−６−オクテニルｐ−トルエンスルホナート５６０ｍ
ｇをＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド１０ｍｌに溶解し
た。その後、炭酸カリウム５４０ｍｇを加え１００℃に
加熱して１０時間攪拌した後に反応混合物をリン酸緩衝
液５０ｍｌに注ぎ反応を停止した。この反応混合物に酢
酸エチルを用いて抽出し、食塩水洗浄後、抽出液に硫酸
マグネシウムを加えて乾燥した後に溶媒留去した。残留
物をヘキサン／酢酸エチル（１０／１）混合溶媒を用い
てカラムクロマトグラフィーにより精製し、さらにエタ
ノールにより再結晶することにより目的とする（Ｓ）−
２−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）−５−
（４−（３，７−ジメチル−６−オクテニル）フェニ
ル）ピリミジン（Ｃ−１）を得た。相転移点等方性液体（Ｉｓｏ）−Ｓ_A点 94.8℃ Ｓ_A─Ｓ_B点 60.0℃ Ｓ_B─結晶点 55.0℃

【００３１】¹Ｈ−ＮＭＲ（δ，ＣＤＣｌ₃） 0.90
(t, 3H, J=7Hz), 0.97(t, 3H, J=6Hz),1.03-1.50(m, 14
H), 1.62(s, 3H), 1.70(s, 3H), 1.58-1.73(m, 3H), 1.
80-1.96(m, 3H), 1.96-2.13(m, 3H), 2.83-2.97(m, 1
H), 4.02-4.10(m, 2H), 5.11(t, 1H, J=6Hz), 7.02(d,
2H, J=7Hz), 7.49(d, 2H, J=7Hz), 8.84(s, 2H).

【００３２】実施例２本発明の化合物である実施例１の（Ｓ）−２−（トラン
ス−４−ペンチルシクロヘキシル）−５−（４−（３，
７−ジメチル−６−オクテニル）フェニル）ピリミジン
（Ｃ−１）２重量％と、市販のＺＬＩ−１１３２（チッ
ソ）98重量％から成る液晶組成物を調製し，２５℃にお
けるＮ^*相の螺旋ピッチを測定したところ，右向きの螺
旋を形成しておりそのピッチは10.6μｍであった。

【００３３】実施例３本発明の化合物である実施例１の（Ｓ）−２−（トラン
ス−４−ペンチルシクロヘキシル）−５−（４−（３，
７−ジメチル−６−オクテニル）フェニル）ピリミジン
（Ｃ−１）２重量％と、下記の液晶組成物Ａ98重量％か
ら成る液晶組成物を調製した。この組成物は以下に示す
ような相転移を示し，かつ化合物（Ｃ−１）を添加しな
いものに比べて良好な配向性を示した。相転移点等方性液体（Ｉｓｏ）−Ｎ^* 点 95.9℃ Ｎ^*─Ｓ_A 点 85.3℃ Ｓ_A─Ｓ_C ^*点 66.4℃

【００３４】

【化１２】

【００３５】

【発明の効果】本発明により従来開示されていない新規
な化合物が提供され、該化合物を強誘電性液晶材料と併
せて用いることにより，Ｎ^*相，並びにＳ_C ^*相の螺旋
ピッチの長い配向性に優れた液晶組成物が提供された。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年２月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】一方、強誘電性液晶においては応答速度は
自発分極に比例することが知られており、高速応答化の
ためには自発分極を増加させることが有効である。光学
活性な化合物は強誘電性液晶組成物の成分として使用し
たとき、その組成物の自発分極を発現させる役割を担う
ものであり上記特性を満足する光学活性化合物の開発が
望まれていた。但し，このような光学活性化合物は同時
にキラルネマティック（以下、Ｎ^＊と省略する。）相や
Ｓ_ｃ ^＊相において螺旋を形成する性質をも併せて有して
いる。強誘電性液晶素子においては配向膜を用いて液晶
分子を単一方向に配向させる必要からＮ^＊相及びＳ_ｃ ^＊
相における螺旋のピッチは長い方が望ましい。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】この化合物は不斉中心の周囲に大きな双極
子モーメントを有する官能基が存在しないことから自発
分極を発現せず，Ｎ^＊相やＳ_ｃ ^＊相において螺旋のみを
形成する機能を有する。また，シトロネロールは両鏡像
体が入手容易であることから望む任意の方向の螺旋のピ
ッチを伸長させることが可能である。また、（Ｉ）式の
化合物の骨格は、例えば以下の様なルートで製造でき
る。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】この場合、一般式（Ｉ）で表される化合物
は、得られる液晶組成物の０．１〜２０％重量使用する
のが望ましい。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】（Ｓ）−２−（トランス−４−ペンチルシ
クロヘキシル）−５−（４−（３，７−ジメチル−６−
オクテニルオキシ）フェニル）ピリミジン

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３０】２−（トランス−４−ペンチルシクロヘキ
シル）−５−（４−ヒドロキシフェニル）ピリミジン５
００ｍｇ，（Ｓ）−３，７−ジメチル−６−オクテニル
ｐ−トルエンスルホナート５６０ｍｇをＮ，Ｎ−ジメ
チルホルムアミド１０ｍｌに溶解した。その後、炭酸カ
リウム５４０ｍｇを加え１００℃に加熱して１０時間攪
拌した後に反応混合物をリン酸緩衝液５０ｍｌに注ぎ反
応を停止した。この反応混合物に酢酸エチルを用いて抽
出し、食塩水洗浄後、抽出液に硫酸マグネシウムを加え
て乾燥した後に溶媒留去した。残留物をヘキサン／酢酸
エチル（１０／１）混合溶媒を用いてカラムクロマトグ
ラフィーにより精製し、さらにエタノールにより再結晶
することにより目的とする（Ｓ）−２−（トランス−４
−ペンチルシクロヘキシル）−５−（４−（３，７−ジ
メチル−６−オクテニルオキシ）フェニル）ピリミジン
（Ｃ−１）を得た。相転移点等方性液体（Ｉｓｏ）−Ｓ_Ａ点９４．８℃ Ｓ_Ａ−Ｓ_Ｂ点６０．０℃ Ｓ_Ｂ−結晶点５５．０℃

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】^１Ｈ−ＮＭＲ（δ，ＣＤＣｌ_３）０．９
０（ｔ，３Ｈ，Ｊ＝７Ｈｚ），０．９７（ｄ，３Ｈ，Ｊ
＝６Ｈｚ），１．０３−１．５０（ｍ，１４Ｈ），１．
６２（ｓ，３Ｈ），１．７０（ｓ，３Ｈ），１．５８−
１．７３（ｍ，３Ｈ），１．８０−１．９６（ｍ，３
Ｈ），１．９６−２．１３（ｍ，３Ｈ），２．８３−
２．９７（ｍ，１Ｈ），４．０２−４．１０（ｍ，２
Ｈ），５．１１（ｔ，１Ｈ，Ｊ＝６Ｈｚ），７．０２
（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝７Ｈｚ），７．４９（ｄ，２Ｈ，Ｊ＝
７Ｈｚ），８．８４（ｓ，２Ｈ）．

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３２】実施例２本発明の化合物である実施例１の（Ｓ）−２−（トラン
ス−４−ペンチルシクロヘキシル）−５−（４−（３，
７−ジメチル−６−オクテニルオキシ）フェニル）ピリ
ミジン（Ｃ−１）２重量％と、市販のＺＬＩ−１１３２
（チッソ）９８重量％から成る液晶組成物を調製し，２
５℃におけるＮ^＊相の螺旋ピッチを測定したところ，右
向きの螺旋を形成しておりそのピッチは１０．６μｍで
あった。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３３】実施例３本発明の化合物である実施例１の（Ｓ）−２−（トラン
ス−４−ペンチルシクロヘキシル）−５−（４−（３，
７−ジメチル−６−オクテニルオキシ）フェニル）ピリ
ミジン（Ｃ−１）２重量％と、下記の液晶組成物Ａ９８
重量％から成る液晶組成物を調製した。この組成物は以
下に示すような相転移を示し，かつ化合物（Ｃ−１）を
添加しないものに比べて良好な配向性を示した。相転移点等方性液体（Ｉｓｏ）−Ｎ^＊点９５．９
℃ Ｎ^＊−Ｓ_Ａ点８５．３℃ Ｓ_Ａ−Ｓ_Ｃ ^＊点６６．４℃

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記一般式（Ｉ）で表される光学活性化
合物。一般式（Ｉ）【化１】式中、Ｒは炭素数１〜２０の置換されていても良い直鎖
又は分岐状のアルキル基を表す。−Ａ−は１，４−トラ
ンスシクロヘキシレン基を表し，−Ｂ−は２，５−ピリ
ミジニレン基を表す。＊は光学活性な不斉炭素を表す。
【請求項２】請求項１記載の一般式（Ｉ）の光学活性
な化合物を含有することを特徴とする液晶組成物。