JPH05213827A - Terphenyl compound and chiral smectic liquid crystal composition using the same - Google Patents

Terphenyl compound and chiral smectic liquid crystal composition using the same

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JPH05213827A
JPH05213827A JP5692792A JP5692792A JPH05213827A JP H05213827 A JPH05213827 A JP H05213827A JP 5692792 A JP5692792 A JP 5692792A JP 5692792 A JP5692792 A JP 5692792A JP H05213827 A JPH05213827 A JP H05213827A
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JP
Japan
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liquid crystal
reaction
compound
formula
chemical
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JP5692792A
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Yukihiro Fukushima
幸裕 福島
Mitsue Babasaki
三枝 馬場崎
Yukio Horikawa
幸雄 堀川
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Kanebo Ltd
Original Assignee
Kanebo Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide an optically active compound having very large spontaneous polarization, useful as a component for chiral smectic liquid crystal compositions for liquid crystal image display of excellent responsiveness. CONSTITUTION:The objective compound of formula I (R<1>* and R<2>* are each 4-20C optically active group), e.g. a S-(+)-1-methylheptyl[3-hydroxy-4''-(S-(+)-1- methylheptyloxycarbonyl)-3-hydroxy]-p-terphenyl-4-carboxylate. The compound of the formula I can be obtained by coupling reaction between (A) an aromatic halide of formula II produced from p-dibromobenzene and 4-aminosalicylic acid as starting materials and (B) an aromatic trialkyltin compound of formula III using a transition metal catalyst. Using compositions containing the compound of the formula I, light switches or light shutters with operational display of high image quality and quick responsiveness can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、画像表示の応答性に優
れた新規光学活性化合物及び、それを含む応答性に優れ
た液晶画像表示用のカイラルスメクチック液晶組成物に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel optically active compound having excellent responsiveness for image display, and a chiral smectic liquid crystal composition for liquid crystal image display having excellent responsiveness containing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】情報化社会の進展に伴って、パーソナル
コンピュータやワードプロセッサなどの情報機器のディ
スプレイデバイスが広く利用されている。なかでも液晶
ディスプレイは、薄型平面軽量低電圧駆動低消
費電力などの長所に加えて、フォーカスのずれがなく鮮
明であり、しかもそれ自体発光しない受光型であるた
め、屋外のような明るい場所でも見やすい等の利点があ
り、ディスプレイデバイスの代表的地位を占めつつあ
る。しかし現在使用されている液晶ディスプレイの表示
方式である、TN(ツイステッド−ネマチック)型で
は、原理的に応答速度が遅い、あるいはメモリー性がな
い等の欠点があるため、高画質の動作表示が得にくく、
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
の応用は難しい。そのためTN型表示方式に代わる新し
い液晶表示方式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.Cla
rkら;Applied Phys.Lett. 8
6,899(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。)を利用し、自発分極と印加電圧との
相互作用によりTN型表示方式の1000倍もの高速応
答性が可能で、かつ電源を切っても表示の記憶が得られ
る特長を有する為、強誘電性液晶化合物の開発が活発に
進められている。
2. Description of the Related Art With the progress of information society, display devices of information equipment such as personal computers and word processors are widely used. Among them, the liquid crystal display is a thin, flat, lightweight, low-voltage drive, low power consumption, and other advantages. In addition, it is clear without any focus shift, and it is a light-receiving type that does not emit light itself, so it is easy to see in bright places such as outdoors. It has advantages such as above, and is occupying a typical position of display devices. However, the TN (Twisted-nematic) type, which is the display method of the liquid crystal display currently used, has a drawback that the response speed is slow in principle or there is no memory property, so that a high-quality operation display can be obtained. Difficult,
It is difficult to apply it to optical communication and optical shutter devices that require high-speed response. Therefore, various new liquid crystal display methods have been tried in place of the TN type display method, and one of them is a display method using a ferroelectric liquid crystal (NA Cla.
rk et al .; Applied Phys. Lett. 8
6,899 (1980)). This method is a ferroelectric liquid crystal chiral smectic C phase (hereinafter abbreviated to Sc * phase.) Or chiral smectic H phase (hereinafter, S H
* Abbreviated as phase. ), It is possible to achieve a 1000 times faster response than the TN type display system due to the interaction between the spontaneous polarization and the applied voltage, and the display memory can be obtained even when the power is turned off. Liquid crystal compounds are being actively developed.

【0003】ところで、強誘電性液晶の応答時間τは、
近似的に[2]式で τ=η/Ps×E ………[2] (式中ηは粘度、Psは自発分極、Eは電界強度を表
す。)与えられる。従って、電界強度が一定ならば自発
分極が大きい程、高速応答性が得られる。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り、
できるだけ大きな双極子を持つ分子構造が望ましい。そ
こで、自発分極を大きくするために、大きな双極子を持
つ置換基を不斉中心の近傍に複数個導入する方法が数多
く試みられているが、それらのSc* 化合物は粘度が大
きく、しかも複数の双極子が立体的要因から互いに逆方
向を向き、その効果を相殺してしまう等の理由から、実
質的に大きな自発分極を有し、高速応答性に優れた強誘
電性液晶化合物は得られていないのが現状である。
By the way, the response time τ of the ferroelectric liquid crystal is
Approximately τ = η / Ps × E ... [2] (where η is viscosity, Ps is spontaneous polarization, and E is electric field strength) is given by the equation [2]. Therefore, if the electric field strength is constant, the larger the spontaneous polarization is, the faster the response is. Generally, it is the dipole in the minor axis direction of the molecule that contributes to spontaneous polarization.
A molecular structure with as large a dipole as possible is desirable. Therefore, in order to increase the spontaneous polarization, many methods of introducing a plurality of substituents having a large dipole in the vicinity of the asymmetric center have been tried, but those Sc * compounds have a large viscosity and Ferroelectric liquid crystal compounds that have a substantially large spontaneous polarization and are excellent in high-speed response have been obtained because, for example, the dipoles face in opposite directions due to steric factors and cancel out the effects. The current situation is that there are none.

【0004】[0004]

【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、かつ高速応答性に優れた
液晶表示素子用の光学活性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。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having a large spontaneous polarization and an excellent high-speed response. The present invention provides an optically active compound and a chiral smectic liquid crystal composition containing the same.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上述の目的は、下記一般
式[1]にて示される光学活性化合物及びそれを2モル
%以上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。
The above-mentioned object is achieved by an optically active compound represented by the following general formula [1] and a chiral smectic liquid crystal composition containing 2 mol% or more thereof.

【化2】 (ただし式中R1 * 及びR2 * は、炭素数4〜20を有
する光学活性基を示す。nは1または2の整数を表
す。)次に本発明を詳細に説明する。
[Chemical 2] (In the formula, R 1 * and R 2 * represent an optically active group having 4 to 20 carbon atoms. N represents an integer of 1 or 2.) Next, the present invention will be described in detail.

【0006】本発明の光学活性化合物は、前記一般式
[1]で表されるものでありR1 * 及びR2 * は共に、
炭素数4〜20を有する光学活性基であるが、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または炭素を一つ
介して結合し、さらにその絶対配置は互いに逆であると
自発分極が打ち消されて小さくなるので、同一であるこ
とが好ましい。更に不斉炭素を除く部分は直鎖状である
方が好ましい。望ましい光学活性基としては、例えば次
のような構造が挙げられる。
The optically active compound of the present invention is represented by the above general formula [1], and R 1 * and R 2 * are both
Although it is an optically active group having 4 to 20 carbon atoms, an alkyl group having 5 to 16 carbon atoms is preferable from the orientation of liquid crystal molecules,
The positions of the asymmetric carbons are preferably the same because they are bonded to the ester group directly or via one carbon, and if their absolute configurations are opposite to each other, spontaneous polarization is canceled and the size becomes smaller. Further, the portion excluding the asymmetric carbon is preferably linear. Examples of desirable optically active groups include the following structures.

【0007】[0007]

【化3】 [Chemical 3]

【化4】 [Chemical 4]

【化5】 [Chemical 5]

【化6】 [Chemical 6]

【化7】 [Chemical 7]

【化8】 [Chemical 8]

【化9】 [Chemical 9]

【化10】 [Chemical 10]

【化11】 [Chemical 11]

【化12】 [Chemical 12]

【0008】本発明の化合物は、一般式[1]からも明
らかなように、2つの光学活性部の近傍に大きな双極子
のカルボニル基を持つ。しかもその双方のオルソ位に水
酸基を導入することにより、自発分極を誘起する双極子
の数を増すと共に、更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。そのため、それらを含有するカイラル
スメクチック液晶組成物により、きわめて大きな自発分
極と高速応答性を特長とする液晶素子を作製できる。本
発明の光学活性化合物は、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によ
り達成される。
As is clear from the general formula [1], the compound of the present invention has a large dipole carbonyl group in the vicinity of two optically active moieties. Moreover, by introducing hydroxyl groups at both ortho positions, the number of dipoles that induce spontaneous polarization is increased, and further, due to intramolecular hydrogen bonding between the hydroxyl group and the carbonyl group, those dipoles are fixed in the same direction. Have a structure. Therefore, a chiral smectic liquid crystal composition containing them makes it possible to fabricate a liquid crystal element characterized by extremely large spontaneous polarization and high-speed response. The optically active compound of the present invention may be produced by appropriately combining conventionally known methods, and is achieved, for example, by the following synthetic route.

【0009】[0009]

【化13】 [Chemical 13]

【0010】すなわち、a)パラジブロモベンゼン、又
は4,4′−ジブロモビフェニルかパラブロモフェニル
ボロン酸又は4′−ブロモビフェニル−4−ボロン酸へ
の変換、b)4−アミノサリチル酸のアミノ基のヨウ素
変換、c),d)4−ヨードサリチル酸と光学活性アル
コールとのエステル化、e)芳香族ハロゲンのトリアル
キルスズ置換、f)芳香族ハロゲン化合物と芳香族ボロ
ン酸のカップリング反応、g)芳香族トリアルキルスズ
化合物と芳香族ハロゲン化物のカップリング反応の7段
階からなる。
That is, a) conversion of paradibromobenzene, or 4,4'-dibromobiphenyl to parabromophenylboronic acid or 4'-bromobiphenyl-4-boronic acid, b) conversion of the amino group of 4-aminosalicylic acid. Iodine conversion, c), d) esterification of 4-iodosalicylic acid with optically active alcohol, e) trialkyltin substitution of aromatic halogen, f) coupling reaction of aromatic halogen compound with aromatic boronic acid, g) It consists of 7 steps of a coupling reaction of an aromatic trialkyl tin compound and an aromatic halide.

【0011】まずa)の反応では、パラジブロモベンゼ
ン、又は4,4′−ジブロモビフェニルから、有機金属
化合物を合成する。一般に有機金属化合物の金属として
は、マグネシウム、銅、亜鉛、リチウム、ホウ素、ス
ズ、アルミニウム等が用いられるが本発明の有機金属化
合物については、芳香環にハロゲン原子を2個有し、一
方のみを金属に変換したのち、他の芳香族ハロゲン化合
物と選択的にカップリング反応を行うため、ホウ素また
はスズ金属が好ましく更に、反応条件や安定性、反応収
率等の点からホウ素が特に好ましい。使用する金属試薬
は、トリアルコキシボランが好ましく、まず等モルのア
ルキルリチウムによりハロゲン−リチウム交換反応を行
った後、引き続きトリアルコキシボランを反応させ、パ
ラブロモフェニルボロン酸又は4′−ジブロモビフェ
4′−ブロモビフェニル−4−ボロン酸とする。トリア
ルコキシボランの使用量は、1.0〜3.0倍モルであ
り、反応収率から2.0〜3.0倍モルがより好まし
い。反応溶媒は充分に脱水したジエチルエーテルまたは
テトラヒドロフランを使用する。まず、ハロゲン−リチ
ウム交換反応は−90〜−50℃の反応温度で、0.2
〜3.0時間で達成される。次にリチウムからボロン酸
への交換反応は、最初は−90〜−50℃で行い、徐々
に室温まで昇温する方法が好ましく、その反応時間は5
〜24時間が好ましい。
First, in the reaction a), an organometallic compound is synthesized from paradibromobenzene or 4,4'-dibromobiphenyl. In general, magnesium, copper, zinc, lithium, boron, tin, aluminum and the like are used as the metal of the organometallic compound, but the organometallic compound of the present invention has two halogen atoms in the aromatic ring and only one of them is used. After being converted into a metal, a boron or tin metal is preferable because it selectively undergoes a coupling reaction with other aromatic halogen compounds, and boron is particularly preferable in terms of reaction conditions, stability, reaction yield, and the like. The metal reagent used is preferably trialkoxyborane. First, a halogen-lithium exchange reaction is performed with an equimolar amount of alkyllithium, and then trialkoxyborane is reacted to give para-bromophenylboronic acid or 4'-dibromobiphe 4'-. Bromobiphenyl-4-boronic acid. The amount of trialkoxyborane used is 1.0 to 3.0 times mol, and more preferably 2.0 to 3.0 times mol from the reaction yield. As the reaction solvent, fully dehydrated diethyl ether or tetrahydrofuran is used. First, the halogen-lithium exchange reaction is performed at a reaction temperature of −90 to −50 ° C. for 0.2
Achieved in ~ 3.0 hours. Next, it is preferable that the exchange reaction from lithium to boronic acid is first carried out at -90 to -50 ° C and the temperature is gradually raised to room temperature, and the reaction time is 5
~ 24 hours are preferred.

【0012】次にb)の反応は、4−アミノサリチル酸
のアミノ基をジアゾニウム塩とした後、ヨウ素に変換す
る。まず反応溶媒は50%硫酸水溶液を使用し、4−ア
ミノサリチル酸を溶解した後、亜硝酸ナトリウム水溶液
によりジアゾニウム塩とする。加える亜硝酸ナトリウム
は、4−アミノサリチル酸に対して等モル倍で良く、反
応温度は0〜5℃、反応時間は1〜3時間で達成され
る。次にジアゾニウム塩をヨウ素に変換するには、一般
にはヨウ化銅(I)ヨウ化カリウム、ヨウ化ナトリウム
などを用いるが、本発明の場合、反応収率、溶解性等の
条件からヨウ化カリウムが好ましく、その使用量は1.
5〜3.0倍モルが好ましい。反応は、水溶液中で行
い、反応温度は室温下、反応時間は1〜3時間が好まし
い。
Next, in the reaction of b), the amino group of 4-aminosalicylic acid is converted to a diazonium salt and then converted to iodine. First, a 50% aqueous sulfuric acid solution is used as a reaction solvent, 4-aminosalicylic acid is dissolved, and then a diazonium salt is formed with an aqueous sodium nitrite solution. Sodium nitrite to be added may be equimolar to 4-aminosalicylic acid, the reaction temperature is 0 to 5 ° C., and the reaction time is 1 to 3 hours. Next, in order to convert the diazonium salt into iodine, copper (I) iodide potassium iodide, sodium iodide, etc. are generally used. In the case of the present invention, potassium iodide is used in consideration of reaction yield, solubility and the like. Is preferred, and the amount used is 1.
It is preferably 5 to 3.0 times mol. The reaction is carried out in an aqueous solution, the reaction temperature is preferably room temperature, and the reaction time is preferably 1 to 3 hours.

【0013】次に、c)とd)の反応は、4−ヨウドサ
リチル酸と光学活性アルコールとのエステル化反応であ
り、合成方法としては、酸触媒による脱水反応、ジシク
ロヘキシルカルボジイミドなどの脱水縮合剤を用いる反
応、芳香族カルボン酸を塩化チオニルにより酸クロライ
ドに変換したのちエステル化する方法などが挙げられる
が、なかでも反応装置、操作等の簡便性と反応収率の点
で、脱水縮合剤を用いる方法が好ましい。脱水縮合剤の
使用量は、芳香族カルボン酸及び光学活性アルコールに
対して、等量が好ましく、更に0.1倍モル程度のジメ
チルアミノピリジン、あるいは4−ピロリジノピリジン
を活性化触媒として加えることがより好ましい。反応溶
媒は、充分に脱水したジエチルエーテルまたはテトラヒ
ドロフランが好ましく、基質に対する溶解性と反応性か
らテトラヒドロフランがより好ましい。ただし、芳香族
カルボン酸が2位に水酸基を有し、同一分子間でのエス
テル化反応も進行するため、試薬の添加方法としてはま
ず光学活性アルコールと脱水縮合剤及び活性化触媒を反
応溶媒に溶解し、最後に同じ溶媒に溶解した、4−ヨウ
ドサリチル酸をゆっくり滴下する方法が好ましい。反応
温度は室温下で、反応時間は使用する光学活性アルコー
ルによって異なるが、1〜24時間で達成される。
Next, the reaction of c) and d) is an esterification reaction of 4-iodosalicylic acid with an optically active alcohol. As a synthetic method, a dehydration reaction with an acid catalyst or a dehydration condensation agent such as dicyclohexylcarbodiimide is used. Examples thereof include a reaction used and a method of converting an aromatic carboxylic acid to an acid chloride with thionyl chloride and then esterifying. Among them, a dehydration condensing agent is used from the viewpoint of simplicity of reaction apparatus, operation, etc. and reaction yield. The method is preferred. The amount of the dehydration-condensation agent used is preferably the same as that of the aromatic carboxylic acid and the optically active alcohol, and 0.1 mol of dimethylaminopyridine or 4-pyrrolidinopyridine should be added as an activation catalyst. Is more preferable. The reaction solvent is preferably fully dehydrated diethyl ether or tetrahydrofuran, and more preferably tetrahydrofuran because of its solubility and reactivity with respect to the substrate. However, since the aromatic carboxylic acid has a hydroxyl group at the 2-position and the esterification reaction between the same molecules also progresses, the method for adding the reagent is first to use an optically active alcohol, a dehydration condensation agent, and an activation catalyst as reaction solvents. A method in which 4-iodosalicylic acid, which is dissolved and finally dissolved in the same solvent, is slowly added dropwise is preferable. The reaction temperature is room temperature, and the reaction time varies depending on the optically active alcohol used, but is achieved in 1 to 24 hours.

【0014】次にe)の反応ではd)で得られた芳香族
ハロゲン化物から有機金属化合物を合成する。使用する
有機金属化合物は芳香族ハロゲン化物とのカップリング
反応をする為、ホウ素またはスズ化合物が好ましい。な
かでも置換基にカルボン酸エステルを有するため、芳香
族ハロゲンの臭素またはヨウ素にのみ選択的に反応する
スズが最も好ましい。使用する金属試薬は、ヘキサアル
キルスズが好適に用いられ、その使用量は芳香族カルボ
ン酸エステルに対して、1.0〜8.0倍モルである
が、反応収率から1.5〜3.5倍モルがよい。反応に
は、2価又は0価のPd触媒を用いるのが好ましく、な
かでも反応時間、反応収率等の条件から0価のPd触媒
であるテトラキス(トリフェニルフォスフィン)パラジ
ウムが更に好ましい。その使用量は0.01〜0.1倍
モルでよい。反応溶媒は充分に脱水したトルエンなどの
芳香族溶媒を使用し、70〜100℃好ましくは80〜
100℃の反応温度で行い、反応時間は2〜6時間が好
ましい。
Next, in the reaction of e), an organometallic compound is synthesized from the aromatic halide obtained in d). The organometallic compound used is preferably a boron or tin compound because it undergoes a coupling reaction with an aromatic halide. Among them, tin is most preferable because it has a carboxylic acid ester as a substituent and therefore selectively reacts only with bromine or iodine of the aromatic halogen. As the metal reagent used, hexaalkyltin is preferably used, and the amount used is 1.0 to 8.0 times the mol of the aromatic carboxylic acid ester, but 1.5 to 3 times from the reaction yield. A mole of 5 times is preferable. For the reaction, it is preferable to use a divalent or zero-valent Pd catalyst, and among them, tetrakis (triphenylphosphine) palladium, which is a zero-valent Pd catalyst, is more preferable from the conditions such as reaction time and reaction yield. The amount used may be 0.01 to 0.1 times mol. As the reaction solvent, an aromatic solvent such as sufficiently dehydrated toluene is used, and the temperature is 70 to 100 ° C., preferably 80 to 100 ° C.
The reaction is carried out at a reaction temperature of 100 ° C., and the reaction time is preferably 2 to 6 hours.

【0015】次にf)の反応は、a)で得られた芳香族
ボロン酸とc)で得られた芳香族ハロゲン化物との遷移
金属触媒によるカップリング反応である。ボロン酸との
カップリング反応に用いるハロゲン化物は、臭素あるい
はヨウ素化物であるがボロン酸がパラ位に臭素を有する
為、芳香族ハロゲン化物は、より反応性の高いヨウ化物
の方が好ましい。反応に使用する触媒はe)と同様のも
のが使用できる。反応は、塩基存在下のベンゼン、トル
エンなどの芳香族溶媒中で行い、更に基質に対する溶解
性からエタノールを少量加えることが好ましい。ベンゼ
ンに対するエタノールの混合比は、ベンゼン/エタノー
ル=20/1〜10/1が好ましい。また加える塩基水
溶液は、炭酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、水酸化ナト
リウム等がよく、なかでも反応収率から炭酸ナトリウム
が最も好ましい。またその添加量は、2.0〜3.0倍
モルが好ましい。反応は、還流下で行い、反応時間は1
〜10時間、更に好ましくは8〜10時間である。
Next, the reaction f) is a transition metal-catalyzed coupling reaction between the aromatic boronic acid obtained in a) and the aromatic halide obtained in c). The halide used for the coupling reaction with the boronic acid is bromine or iodide, but since the boronic acid has bromine in the para position, the aromatic halide is preferably iodide, which has higher reactivity. The catalyst used in the reaction may be the same as in e). The reaction is preferably carried out in an aromatic solvent such as benzene and toluene in the presence of a base, and a small amount of ethanol is preferably added in view of solubility in the substrate. The mixing ratio of ethanol to benzene is preferably benzene / ethanol = 20/1 to 10/1. Further, the basic aqueous solution to be added is preferably sodium carbonate, sodium acetate, sodium hydroxide, etc. Among them, sodium carbonate is most preferable from the reaction yield. The addition amount thereof is preferably 2.0 to 3.0 times mol. The reaction is carried out under reflux and the reaction time is 1
-10 hours, more preferably 8-10 hours.

【0016】最後にg)の反応は、Finally, the reaction of g) is

〔9〕で示される芳
香族トリアルキルスズと〔10〕式で示される芳香族ハ
ロゲン化物とのカップリング反応であり、遷移金属触媒
を用いることにより達成される。使用する触媒は、2価
または0価のPd触媒あるいは、2価のNi触媒が好ま
しく、なかでも反応時間、反応収率等の条件から2価の
Pd触媒であるジクロロビス(トリフェニルフォスフィ
ン)パラジウムが最も好ましく、その使用量は0.01
〜0.1倍モルでよい。反応溶媒は、充分に脱水したテ
トラヒドロフランあるいは、テトラヒドロフランとヘキ
サメチルリン酸トリアミドの脱水混合溶媒が好ましい。
反応は還流下で行い、反応時間は1〜24時間、より好
ましくは20〜24時間である。a)〜g)の反応で得
られた生成物の分離は通常用いられる、抽出法、蒸留
法、再結晶法、クロマトグラフィー法等を適宜選定する
ことにより容易に行うことができる。本発明の化合物
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することができるが、例
えば次のような液晶化合物が挙げられる。
It is a coupling reaction between an aromatic trialkyl tin represented by [9] and an aromatic halide represented by the formula [10], and is achieved by using a transition metal catalyst. The catalyst used is preferably a divalent or zero-valent Pd catalyst or a divalent Ni catalyst. Among them, dichlorobis (triphenylphosphine) palladium, which is a divalent Pd catalyst, is selected depending on conditions such as reaction time and reaction yield. Is most preferable, and the amount used is 0.01
It may be up to 0.1 times by mole. The reaction solvent is preferably sufficiently dehydrated tetrahydrofuran or a dehydrated mixed solvent of tetrahydrofuran and hexamethylphosphoric triamide.
The reaction is carried out under reflux, and the reaction time is 1 to 24 hours, more preferably 20 to 24 hours. The products obtained by the reactions a) to g) can be easily separated by appropriately selecting an extraction method, a distillation method, a recrystallization method, a chromatography method or the like which is usually used. The compound of the present invention can be used alone or in combination with another liquid crystal compound exhibiting a smectic C phase to form a chiral smectic liquid crystal composition. As the liquid crystal compound to be mixed, any liquid crystal compound having a smectic C phase can be used, and examples thereof include the following liquid crystal compounds.

【0017】[0017]

【化14】 [Chemical 14]

【化15】 [Chemical 15]

【化16】 [Chemical 16]

【化17】 [Chemical 17]

【化18】 [Chemical 18]

【化19】 [Chemical 19]

【化20】 [Chemical 20]

【化21】 [Chemical 21]

【化22】 [Chemical formula 22]

【化23】 [Chemical formula 23]

【化24】 [Chemical formula 24]

【化25】 [Chemical 25]

【化26】 [Chemical formula 26]

【化27】 [Chemical 27]

【化28】 [Chemical 28]

【化29】 [Chemical 29]

【化30】 [Chemical 30]

【化31】 (ただし、Rはアルキル基を示し、カッコ内の酸素原子
はあっても無くても良い。)
[Chemical 31] (However, R represents an alkyl group, and the oxygen atom in the parenthesis may or may not be present.)

【0018】本発明の化合物の配合量は3モル%以上、
好ましくは5モル%以上であり、また混合する液晶化合
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。
The compounding amount of the compound of the present invention is 3 mol% or more,
It is preferably 5 mol% or more, and the liquid crystal compound to be mixed may be one kind or plural kinds, and may be appropriately selected according to the purpose. The chiral smectic liquid crystal composition of the present invention can be formed into a display device by a conventionally known method.

【0019】[0019]

【発明の効果】本発明の光学活性化合物およびそれを用
いたカイラルスメクチック液晶組成物は、きわめて大き
な自発分極を有し、しかも応答速度が従来のTN型表示
法の数100倍と大きく、それを用いることにより、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、実施例により本発明を具
体的に説明する。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The optically active compound of the present invention and the chiral smectic liquid crystal composition using the same have extremely large spontaneous polarization, and have a response speed as large as several hundred times that of the conventional TN type display method. By using it, an operation display with high image quality and an optical switch or optical shutter with high-speed response can be obtained. Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.

【0020】実施例1 S−(+)−1−メチルヘプチル−〔3″−ヒドロキシ
−4″−(S−(+)−1−メチルヘプチルオキシカル
ボニル)−3−ヒドロキシ〕−パラターフェニル−4−
カルボキシレートの製造
Example 1 S-(+)-1-methylheptyl- [3 "-hydroxy-4"-(S-(+)-1-methylheptyloxycarbonyl) -3-hydroxy] -paraterphenyl- 4-
Carboxylate production

【化32】 A)パラブロモフェニルボロン酸の製造 パラジブロモベンゼン7.5g(31.8ミリモル)を
乾燥テトラヒドロフラン95mlに溶解し、−78℃下で
n−ブチルリチウムヘキサン溶液19.9ml(31.8
ミリモル)を30分で滴下後、更に1時間攪拌した。次
にトリメトキシボラン9.9g(95.4ミリモル)と
乾燥テトラヒドロフラン20mlの混合溶液を滴下した
後、徐々に温度を室温まで上げ15時間攪拌した。反応
終了後、酢酸エチル200mlで抽出し、さらに中性にな
るまで水洗した後溶媒を留去し、ヘキサン溶液より再結
晶した結果、下記の化合物3.7g(18.4ミリモ
ル)を得た。(収率58%)
[Chemical 32] A) Preparation of para-bromophenylboronic acid 7.5 g (31.8 mmol) of para-dibromobenzene was dissolved in 95 ml of dry tetrahydrofuran, and 19.9 ml (31.8 ml) of n-butyllithium hexane solution was dissolved at -78 ° C.
(Mmol) was added dropwise over 30 minutes, and the mixture was further stirred for 1 hour. Next, a mixed solution of 9.9 g (95.4 mmol) of trimethoxyborane and 20 ml of dry tetrahydrofuran was added dropwise, the temperature was gradually raised to room temperature, and the mixture was stirred for 15 hours. After the completion of the reaction, the reaction mixture was extracted with 200 ml of ethyl acetate, washed with water until it became neutral, the solvent was distilled off, and recrystallized from a hexane solution. As a result, 3.7 g (18.4 mmol) of the following compound was obtained. (Yield 58%)

【化33】 [Chemical 33]

【0021】B)4−ヨウドサリチル酸−(+)−1−
メチルヘプチルエステルの製造 4−アミノサリチル酸10.0g(65.0ミリモル)
を50%硫酸水溶液130mlに溶解し、0℃下で亜硝酸
ナトリウム4.3g(65.0ミリモル)の水溶液40
mlを滴下し、ジアゾニウム塩水溶液を調製した。そのジ
アゾニウム塩水溶液を、ヨウ化カリウム30.5g(1
84.0ミリモル)の水溶液150mlに滴下し、更に室
温下で3時間攪拌した。反応終了後、酢酸エチル500
mlで抽出し、次にチオ硫酸ナトリウム飽和水溶液で洗浄
した後、更に中性になるまで酢酸エチル層を水洗した。
溶媒留去後、得られた粗生成物をメタノール水溶液で再
結晶法により精製し、下記の化合物11.95g(4
5.0ミリモル)を得た。(収率69%)
B) 4-iodosalicylic acid-(+)-1-
Preparation of methylheptyl ester 4-aminosalicylic acid 10.0 g (65.0 mmol)
Was dissolved in 130 ml of 50% sulfuric acid aqueous solution, and at 0 ° C., an aqueous solution of sodium nitrite 4.3 g (65.0 mmol) 40
ml was added dropwise to prepare a diazonium salt aqueous solution. The diazonium salt aqueous solution was added with 30.5 g (1
(84.0 mmol) was added dropwise to 150 ml of an aqueous solution, and the mixture was further stirred at room temperature for 3 hours. After completion of the reaction, ethyl acetate 500
After extraction with ml, and washing with a saturated aqueous solution of sodium thiosulfate, the ethyl acetate layer was washed with water until it became neutral.
After distilling off the solvent, the obtained crude product was purified by a recrystallization method with an aqueous methanol solution to give 11.95 g (4
5.0 mmol) was obtained. (Yield 69%)

【化34】 次に、S−(+)−2−オクタノール0.74g(5.
7ミリモル)、ジシクロヘキシルカルボジイミド1.1
7g(5.7ミリモル)及び、4−ピロリジノピリジ
0.09g(0.57ミリモル)の乾燥テトラヒドロフ
ラン溶液35mlを調製し、そこに上記で合成した4−ア
ミノサリチル酸1.5g(5.7ミリモル)の乾燥テト
ラヒドロフラン溶液15mlをゆっくり滴下し、室温下で
一夜攪拌した。反応終了後、テトラヒドロフラン不溶物
をセライトろ過し、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
の化合物1.55g(4.1ミリモル)を得た。(収率
73%)
[Chemical 34] Next, 0.74 g of S-(+)-2-octanol (5.
7 mmol), dicyclohexylcarbodiimide 1.1
35 g of a dry tetrahydrofuran solution containing 7 g (5.7 mmol) and 0.09 g (0.57 mmol) of 4-pyrrolidinopyridi was prepared, and 1.5 g (5.7 mmol) of 4-aminosalicylic acid synthesized above was prepared therein. 15 ml of a dry tetrahydrofuran solution was slowly added dropwise, and the mixture was stirred overnight at room temperature. After completion of the reaction, tetrahydrofuran-insoluble matter was filtered through Celite, and the solvent was distilled off to obtain a crude product which was purified by silica gel column chromatography to obtain 1.55 g (4.1 mmol) of the following compound. (Yield 73%)

【化35】 [Chemical 35]

【0022】C)4−トリブチルスズサリチル酸S−
(+)−1−メチルヘプチルエステルの製造 B)で合成した4−ヨウドサリチル酸S−(+)−1−
メチルヘプチルエステル2.0g(5.3ミリモル)を
乾燥したトルエン40mlに溶解し、ヘキサブチルジチン
9.3g(15.9ミリモル)及びテトラキス(トリフ
ェニルフォスフィン)パラジウム0.07g(0.05
ミリモル)を加え、90℃下で6時間加熱攪拌した。反
応終了後、フッ化カリウム飽和水溶液100mlを加え、
酢酸エチル200mlで抽出した。この酢酸エチル層を中
性になるまで水洗した後、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2.32g(4.0ミリモル)を得
た。(収率81%)
C) 4-Tributyltin salicylic acid S-
Preparation of (+)-1-methylheptyl ester 4-iodosalicylic acid S-(+)-1- synthesized in B)
2.0 g (5.3 mmol) of methyl heptyl ester was dissolved in 40 ml of dry toluene, and 9.3 g (15.9 mmol) of hexabutylditin and 0.07 g (0.05) of tetrakis (triphenylphosphine) palladium.
Was added and the mixture was heated with stirring at 90 ° C. for 6 hours. After completion of the reaction, add 100 ml of a saturated aqueous solution of potassium fluoride,
It was extracted with 200 ml of ethyl acetate. The ethyl acetate layer was washed with water until it became neutral, and then the solvent was distilled off. The obtained crude product was purified by silica gel column chromatography to obtain 2.32 g (4.0 mmol) of the following compound. (Yield 81%)

【化36】 [Chemical 36]

【0023】D)4′−ブロモフェニル−4−サリチル
酸S−(+)−1−メチルヘプチルエステルの製造 B)で合成したパラヨウドサリチル酸S−(+)−1−
メチルヘキシルエステル1.65g(4.4ミリモル)
と、A)で合成したパラブロモフェニルボロン酸0.9
g(4.4ミリモル)をベンゼン60mlとエチルアルコ
ール6mlの混合溶媒に溶解し、炭酸ナトリウム1.27
g(12.0ミリモル)の水溶液60ml及び、テトラキ
ス(トリフェニルフォスフィン)パラジウム0.16g
(0.13ミリモル)を加え、還流下で10時間加熱攪
拌した。反応終了後、酢酸エチル200mlで抽出し、更
に中性になるまで水洗した後、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1.59g(3.9ミリモル)
を得た。(収率89%)
D) Preparation of 4'-bromophenyl-4-salicylic acid S-(+)-1-methylheptyl ester Para-iodosalicylic acid S-(+)-1- synthesized in B).
Methylhexyl ester 1.65 g (4.4 mmol)
And para-bromophenylboronic acid 0.9 synthesized in A)
g (4.4 mmol) was dissolved in a mixed solvent of 60 ml of benzene and 6 ml of ethyl alcohol to give 1.27 of sodium carbonate.
60 ml of an aqueous solution of g (12.0 mmol) and 0.16 g of tetrakis (triphenylphosphine) palladium
(0.13 mmol) was added, and the mixture was heated with stirring under reflux for 10 hours. After completion of the reaction, the mixture was extracted with 200 ml of ethyl acetate, washed with water until it became neutral, and the solvent was distilled off. The obtained crude product was purified by silica gel column chromatography to give 1.59 g (3.9 mmol) of the following compound.
Got (Yield 89%)

【化37】 [Chemical 37]

【0024】E)S−(+)−1−メチルヘプチル−
〔3″−ヒドロキシ−4″−(S−(+)−1−メチル
ヘプチルオキシカルボニル)−3−ヒドロキシ〕−パラ
ターフェニル−4−カルボキシレートの製造 4−トリブチルスズサリチル酸S−(+)−1−メチル
ヘプチルエステルと4′−ブロモフェニル−4−サリチ
ル酸S−(+)−1−メチルヘプチルエステルのカップ
リング反応 C)で合成した4−トリブチルスズサリチル酸S−
(+)−1−メチルヘプチルエステル0.65g(1.
2ミリモル)と、D)で合成した4′−ブロモフェニル
−4−サリチル酸S−(+)−1−メチルヘプチルエス
テル0.49g(1.2ミリモル)を、乾燥テトラヒド
ロフラン20mlと乾燥ヘキサメチルリン酸トリアミド5
mlの混合溶媒に溶解し、ビス(トリフェニルフォスフィ
ン)パラジウムクロライド0.09g(0.12ミリモ
ル)を加えて、還流下で一夜加熱攪拌した。反応終了
後、フッ化カリウム飽和水溶液100mlを加え、酢酸エ
チル200mlで抽出し、更に中性になるまで水洗したの
ち溶媒を留去した。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、液体の下記最終
化合物0.27g(0.5ミリモル)を得た。(収率3
9%)
E) S-(+)-1-methylheptyl-
Preparation of [3 ″ -hydroxy-4 ″-(S-(+)-1-methylheptyloxycarbonyl) -3-hydroxy] -paraterphenyl-4-carboxylate 4-Tributyltinsalicylic acid S-(+)-1 -Methylheptyl ester and 4'-bromophenyl-4-salicylic acid S-(+)-1-Methylheptyl ester coupling reaction 4-tributyltin salicylic acid S- synthesized by C)
0.65 g of (+)-1-methylheptyl ester (1.
2 mmol) and 0.49 g (1.2 mmol) of 4'-bromophenyl-4-salicylic acid S-(+)-1-methylheptyl ester synthesized in D) were added to 20 ml of dry tetrahydrofuran and dry hexamethylphosphoric acid. Triamide 5
The mixture was dissolved in a mixed solvent (ml), bis (triphenylphosphine) palladium chloride (0.09 g, 0.12 mmol) was added, and the mixture was heated with stirring under reflux overnight. After the reaction was completed, 100 ml of a saturated aqueous solution of potassium fluoride was added, the mixture was extracted with 200 ml of ethyl acetate, washed with water until it became neutral, and the solvent was distilled off. The obtained crude product was purified by silica gel column chromatography to obtain 0.27 g (0.5 mmol) of the following final compound as a liquid. (Yield 3
9%)

【化38】 [Chemical 38]

【0025】分析値: i) 1H−NMR(プロトン核磁気共鳴スペクトル C
DCl3 ) δ(ppm) 0.8〜1.85(m 32H)5.2
(m 2H) 7.1〜8.0(m 10H)11.1 (s 2H) ii) IR(赤外吸収スペクトル) ν(cm-1) 3247,1690 iii) MS(マススペクトル) m/e 558(M+ )
Analytical values: i) 1 H-NMR (proton nuclear magnetic resonance spectrum C
DCl 3 ) δ (ppm) 0.8-1.85 (m 32H) 5.2
(M 2H) 7.1 to 8.0 (m 10H) 11.1 (s 2H) ii) IR (infrared absorption spectrum) ν (cm −1 ) 3247, 1690 iii) MS (mass spectrum) m / e 558 (M + )

【0026】実施例2 上記の実施例1で得た光学活性化合物を、下記〔化4
7〕式に示すラセミ状の液晶化合物に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。
Example 2 The optically active compound obtained in Example 1 above was converted into
[7] A chiral smectic liquid crystal composition was manufactured by mixing 10% by mol of the racemic liquid crystal compound represented by the formula.

【化39】 そして、それらの液晶組成物をそれぞれポリイミド−ラ
ビング処理を施したセルに注入し、電界強度4V/μm
の矩形波電圧を印加時のSc* 相での自発分極(Ps)
及び応答時間(τ)を測定した。それぞれの液晶組成物
の物性値は表1に示す。
[Chemical Formula 39] Then, each of these liquid crystal compositions was injected into a polyimide-rubbed cell, and the electric field strength was 4 V / μm.
Polarization (Ps) in the Sc * phase when applying the rectangular wave voltage of
And the response time (τ) were measured. The physical property values of each liquid crystal composition are shown in Table 1.

【化40】 [Chemical 40]

【表1】 [Table 1]

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一般式[1] 【化1】 (式中R1*及びR2*は炭素数4〜20を有する光学活性
基を示す。nは0から2の整数を表す。)で示される光
学活性化合物。
1. A general formula [1] (In the formula, R 1 * and R 2 * represent an optically active group having 4 to 20 carbon atoms, and n represents an integer of 0 to 2.).
【請求項2】 前項の一般式[1]で示される化合物を
2モル%以上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。
2. A chiral smectic liquid crystal composition containing 2 mol% or more of the compound represented by the above general formula [1].
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