JPH05507725A - 異方性有機化合物 - Google Patents

異方性有機化合物

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JPH05507725A
JPH05507725A JP92505577A JP50557792A JPH05507725A JP H05507725 A JPH05507725 A JP H05507725A JP 92505577 A JP92505577 A JP 92505577A JP 50557792 A JP50557792 A JP 50557792A JP H05507725 A JPH05507725 A JP H05507725A
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マクドネル,ダミアン・ジエラルド
レインズ,エドワード・ピーター
デイ,サリー・エリザベス
ハリソン,ケネス・ジヨン
ハード,マイケル
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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】 異方性有機化合物 本発明はシアノ、インチオシアナトまたはチオシアナート基を含有し、液晶特性 を持つ及び/または液晶物質の成分として使用するのに適した化合物に係る。本 発明はこのような化合物の液晶物質への使用にも係る。
液晶物質及び液晶デバイスはネマチツク及びコレステリック(NまたはN )ま たはスメクチック(S)相の電気光学特性を利用するものであり、特に有用なス メクチック相はキラルスメクチックC(Sc)またはスメクチックAである。
Sc’相は数ミリ秒またはさらには数マイクロ秒でさえ切り替えられるために、 強誘電性Sc”相を示す液晶物質は迅速に切り替えるディスプレー例えばテレビ またはVDUスクリーンに有用である。Sc’スイッチングの原理については、 特に、App Pbys LeN 36 (198G)、p899にN A C 1s+k及びS 丁LsgerwIllが述べている。
SA液晶相を示す物質は電気臨床効果を使用するディスプレーデバイスに使用で きる。
ディスプレー及び他の光学デバイス例えばデジタル計算機、時計、メータ及び英 数字式ラップトツブコンピュータに電気光学効果を示す液晶物質を使用すること は現在よ(知られている。
しかし、公知の液晶物質は全ての点において理想的ではなく、現在、当業界では それらの特性を改良するための研究が数多く進められている。
液晶物質は通常特定の混合組成物からなり、改良された複数の特性を有する新規 な混合物を形成することにより改良された物質が得られることが多い。
液晶混合物の組成は一般に、混合物が所望の特性を示すように選択される。この ような特性には特に次のものが包含される=(1)室温(20℃)を含む、でき るだけ広い液晶温度域;(2)できるだけ低い融点(固体から液晶への転移温度 );(3)できるだけ高い透明点(液晶から等方性液体への転移温度); (4)ディスプレーの電圧を最小にするために、できるだけ大きな(適切な)正 または負の誘電異方性(分子軸に平行に測定した誘電率が分子軸に垂直に測定し た誘電率より小さい);(5)ディスプレーのスイッチング速度を最少にするた めに、できるだけ低い粘度; (6)温度による変化ができるだけ少ない電気光学応答。
(7)良好な化学的及び光化学的安定性。
特定の用途に特に有用なその他の特性の例には次のものが包含される: (8)良好なマルチプレックス能; (9)周波数で誘電異方性を切り替える能力;(10)選択した大きさの複屈折 性; (11)特定のデバイス要件に合致させうる比弾性係数:(12)ある種の用途 では高い電気抵抗。
液晶物質は一般に、個々にまたは一緒になって液晶相を示す化合物の混合物であ る。このような化合物及び物質では多(の所望特性がめられている。これらの中 には、化学的安定性、好ましくは室温を含む広い温度域にわたり適当な液晶相の 存続が挙げられ、デバイスによっては高い複屈折性(△n)がめられる。
ネマチック物質として広く用いられる種類の化合物はアルキル及びアルコキシシ アノビフェニル及びターフェニル:[式中、Rはアルキルまたはアルコキシであ る]である。これらは有用な液晶化合物であるが、用途によっては複屈折性のよ り高いものが望ましい。
本発明の目的は、これらの望ましい特性の少なくとも一部、特に高い複屈折性を 有する化合物及び物質を提供することである。
本発明によると、式I: [式中、A、D及びGは独立してフェニル、チオフェン、水添フェニル、塩素化 フェニル及びフッ素化フェニルから選択し、B及びEは独立して一重結合CミC ,C=C5Coo、アゾキシ及びジアゾから選択し、k及びmはm+nが1また は2となるように独立して1または0であり、R及びR2は独立してR%RO、 アルキニル、チオアルキル、水素、CN、NC3及びSCNから選択し; 但し、R及びR2の少なくとも1つはCN、NC5及び【 SCNから選択し、A、D及びGの少なくとも1つはフェニルであり: またR 及びR2の少なくとも1つが独立してCNとして選択■ されかつA、DまたはGの1つがチオフェンではない場合、及びmが0であり、 A及びDがフェニルであり、Bが一重結合でありかつR及びR2の1つだけがN C3である場合を除くコ■ の液晶化合物が提供される。
構造及び他の好適性について、特に液晶物質に使用するための所望の液晶特性、 とりわけ高い複屈折性に基づいて下記に示す。
R及びR2の1つをR,RO,アルキニル及びチオアルキルから選択するときに は、R及びR2は好ましくはCl−15、より好ましくはC1−5である。
本発明の別の面によると、等方性相の液晶物質の転移前特性を利用するデバイス に使用するのに適した、一般式■:R−J−(X) k−Y−R4式■ [式中、J及びYは独立してフェニル、チオフェン、水添フェニル、塩素化フェ ニル及びフッ素化フェニルから選択し、XはCミc、c=cScoo、アゾキシ 及びジアゾから選択し、kは1またはOであり、R及びR4は独立してRSRO ,アルキニル、チオアルキル、水素、CN1NC3及びSCNから選択する]の 化合物が提供される。
このような特性は一般に、光学カー効果デバイスのようなデバイスに使用できる 。このようなデバイスは光シャッタまたは光変調器として使用されることが多く 、媒質の複屈折性(△n)が印加される電場の二乗に比例するということに基づ いている。このような効果はよく二次電気光学効果と呼ばれ、縮退4混合を使用 して研究できる( P MaddeIlら、IEEE Iof Qu++llu m εl!clroIlie+ QE22 N6 8 1986 年 8月 p 1287) 。
式Iの全般的に好ましい構造を下記に示す:[式中、R^はアルキル、アルコキ シ、アルキニル及びチオアルキルから選択し、Yは水素及びフッ素から選択する ]。
式■の全般的に好ましい構造を下記に示す:スゲン処理により実施できる。この ような結合に好適な条件は[式中、Rはアルキル、アルコキシ、アルキニル及び チオアルキルから選択し、Yは水素及びフッ素から選択する]。
式!及び■の化合物は当業者に明かな種々の経路で製造できる。RIがNC3で ある式!及び■の化合物の好ましい経路は、パラジウム触媒(例えばテトラキス (トリフェニルホスフィン)パラジウム(0))を介して、適当なホウ素酸と1 −プロモーニトロベンゼンを結合させて、適当なニトロフェニルを得ることから なる。ニトロフェニルからイソチオシアナトフェニルへの変換は、フェニルアミ ンへの水素添加及びそれに続くチオホ鮮す1.<は一本発明の混合物は、1つ以 上の式1の化合物によく知られている。RtがCNである式I及び■の化合物の 典型的な製造経路には、一般にパラジウム触媒を介する、適当なホウ素酸と4− ブロモニトロベンジルとの結合を含んでいる。
結合基Xを含ませることは、所望の末端置換基を含むための適当なホウ素酸の製 法として、当業者にはよく知られている。
フェニル環がフッ素、塩素または水素で置換されている対応の化合物を製造する ためには、対応の置換された出発化合物を使用する。上記の結合反応は一般にこ れらの置換基には影響されない。
本発明の別な面は、少なくとも1つが式Tの化合物である少なくとも2つの成分 を含有する液晶物質である。式■の化合物特に上記の好ましい化合物は、液晶物 質の非常に有用な成分となる所望特性を数多く有しており、特に高い複屈折性を 有している。
液晶物質の他の成分として好適な化合物は当業者に明らかであり、その物質の意 図する用途に対して物質に必要とされる特性、例えば誘電異方性、複屈折性、作 動温度域等に依存する。
いくつかの型の好適物質について下記に簡単に述べる。
加えて、1つ以上の式■: [式中、RBはアルキル、チオアルキル、またはアルコキシであり、好ましくは 1−8個の炭素原子を有し、好ましくは直鎖であり、dは1またはOである]の 化合物も含有する。このような物質は英国特許1433130及び英国特許出願 No。
90/19268.5の主題に含まれている。液晶物質は例えばEP−A−01 322377に記載のような正の誘電異方性を持つ他の液晶化合物を含むことが できる。
本発明混合物は式■: [式中、R1は一般にCN、アルキル、アルコキシ等である]のような−殻構造 を有するフェニルアミンのような物質も含むことができる。
物質は、択一的にまたは追加で、誘電異方性の低い液晶化合物、または熱発色性 であってよいコレステリック混合物を含むことができる。このような化合物の例 の一部はEP−A−0132377に記載されている。
物質は、択一的にまたは追加で、例えばネマチック相から等方性相への(N−1 )転移温度を上昇させるために、透明点の高い液晶化合物を含むことができる。
このような化合物の例の一部はEP−A−0132377に記載・されている。
本発明のこの面の物質がコレステリックまたはキラルネマチック相を示すように するためには、物質が不斉炭素を含有する化合物を少なくとも1つ含まなければ ならない。これは式Iのキラル化合物、例えば、S (+)4− (2−メチル ブチル)−4′−シアノビフェニルまたはS (+)4− (2−メチルブトキ シ)−4′ −シアノビフェニルであってよい。
物質には1つ以上の多色性色素、例えばEP−A−823008917に記載の 色素を含むことができる。
本発明の物質に使用するこれらの成分の割合は目的とする用途によって変化し、 2つ以上の式Iの化合物を含む物質が有用である。物質に式Iの化合物を2つ以 上含有する場合、はぼ共融混合物の割合でよい。
本発明の物質は任意公知の形の液晶ディスプレーデバイス例えばねじれネマチッ クデバイス、フレデリクス効果デバイス、コレステリックメモリモードデバイス 、コレステリックからネマチックへの相変化効果デバイス、動的散乱効果デバイ ス、または超ねじれ効果デバイスに使用できる。このようなデバイスの作成及び 操作方法、並びにそれに使用するのに適した液晶物質の特性はこの分野でよく知 られている。一般に、電気光学ディスプレーデバイスは液晶物質を挟みうる2枚 の基板からなる。
基板の少なくとも1枚は光学的に透明であり、両方が好ましくは相対した面が透 明な物質からできているアドレス可能な電極を有している。電極を介して液晶物 質層に電場をかけることにより、電気光学効果が得られ、これは直接または好ま しくは1枚以上の偏光フィルターを介して見ることができる。
本発明の別の面は、混合物が等方性相の液晶混合物の転移前特性を利用するデバ イスに使用するのに適していること、及び混合物が少なくとも1つの式■の化合 物を含有していることを特徴とする、化合物の混合物である物質である。このよ うな物質は式■の化合物及び/または式■の化合物も含む。
式■の化合物及び式■の化合物を含む物質は、光学カー効果を使用するデバイス に使用することができる。一般に、光学カー効果デバイスは2つの電極を含むガ ラスセルからなり、このガラスセルには極性の液体が充填されている。このデバ イスはカーセルと呼ばれることが多い。カーセルは、カーセルにかける電場に対 して±45°の透過軸を持つ2枚の交差偏光板の間に置くことができる。カーセ ルにO電圧をかけると、光は透過せず、セルは閉じたシャブタとして機能する。
変調電圧をかけると、電場が生じ、カーセルは可変波板として機能するようにな り、カーセルをかけた電場に比例して開くことのできるシャッタとして操作する ことになる。
本発明のネマチック物質は複屈折性が高いためECB効果デバイスへの使用に特 に適している。本発明のネマチック物質は、透明なポリマーマトリックスに液晶 物質の小さな液滴が分散しているポリマー分散液晶(P D L C)物質に使 用するのに適している。
ここで、添付図面を参照して本発明の非限定実施例を示す。
添付図面中、第1図から第9図は式I及び式■の例示化合物の合成経路を図式的 に示したものであり、第10図及び第11図は本発明の液晶デバイス及び本発明 のカーセルを図示したちのである。
の製造 第1図を参照すると、次の合成経路を使用して実施fill 1が実施できるこ とが判る。
ステップ1.1 3−フルオロアセトアニリド氷酢酸(30ml)中の無水酢酸 (30,30g。
0.297mol)の溶液を撹拌した3−フルオロアニリン(30,0g10. 27mo l)l:加える。得られた撹拌混合物を20分間加熱還流し、冷水( 500ml)に注ぐ。生成物をエーテルで2回抽出し、エーテル抽出物を合わせ て、水で洗い、MgSO4で脱水する。溶媒を真空下で除去し、残渣を酢酸水溶 液から再結晶させると、無色の結晶が28.90g(70%)得られる。
ステップ1.2 4−ブロモ−3−フルオロアセトアニリド室温で、無水ジクロ ロメタン中の化合物1.1 (13,50g、0.0813mo+)の撹拌溶液 にN−ブロモサクシンイミド(15,73g、0.088mo l)を一度で加 える。撹拌混合物を5時間加熱還流しくglc分析で反応が完了し、1つの生成 物ピークだけが存在することが示される)、冷却し、大量の水で洗う。水性抽出 物をジクロロメタンで洗い、有機抽出物を合わせて、水で洗い、MgSO4で脱 水する。溶媒を真空下で除去すると、淡いオレンジ色の固体が得られ、次に、別 の試料をヘキサン/ジメトキシエタン(99:1)から再結晶させると、無色の 結晶20. 40 g (100%)得られる。
ステップ1.3 4−ブロモ−3−フルオロアニリンエタノール(50ml)中 の化合物1.2 (19,75g。
0.085mol)の撹拌、還流溶液に、36%の塩酸(25ml)を滴加する 。溶液を2時間加熱還流しくglcで反応の完了が明らかとなる)、冷却し、次 に水を加える。混合物を蒸留して、エタノール及び酢酸エチルを除去し、残渣を 5%水酸化ナトリウムに加え、生成物をジクロロメタンで2回抽出する。
有機相を合わせ、水で洗い、MgSO4で脱水する。溶媒を真空下で除去すると 淡黄褐色の固体が15.95g (99%)得られる。
ステップ1.4 1−ブロモ−2−フルオロ−4−イオドベ化合物1.3 (1 3,68g、0.072mol)及び36%塩酸(110ml)の撹拌混合物を 緩和に温めて溶液を得、次に一5℃に冷却し、−5℃に維持しながら、亜硝酸ナ トリウム(5,47g、0.079mol)の水溶液を滴加する。混合物を0℃ で30分間撹拌し、次にシクロヘキサン(100ml)を加えてから、ヨウ化カ リウム(43,5g、0.26mo I)の水溶液を0−5℃で滴加する。混合 物を2−3時間、室温で撹拌し、生成物をエーテルで2回抽出する。有機抽出物 を合わせ、メタ亜硫酸水素ナトリウム、10%水酸化ナトリウム、水で洗い、M gSO4で脱水する。溶媒を真空下で除去すると、オフホワイトの固体が35. 0g (87%)得られる。
量:ペント−1−イン(4,02g50.059mo I) 、n−ブチルリチ ウム(6,OQml、ヘキサン中10.0M。
0.060mol)、塩化亜鉛(8,16g、0.060mo l)、化合物1 .4 (15,5g、0.051mo+)、テトラキス(トリフェニルホスフィ ン)パラジウム(0)(2,95g、2.55mol)。
この実験手順は亜鉛結合反応である。乾燥した窒素下で、撹拌し、(−5℃から 0℃に)冷却した無水THF中のベント−1−インの溶液にn−ブチルリチウム 溶液を滴加する。この混合物を10分間撹拌し、次に、約−5℃から0℃で、無 水THF中の塩化亜鉛(無水)の溶液を滴加する。混合物を室温で15分間撹拌 し、無水THF中の化合物1.2の溶液を一5℃から0℃で加えた後、テトラキ ス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)を加える。混合物を22時間加 熱還流する(glc分析から反応の完了が明らかとなる)。未精製生成物を蒸留 すると無色の液体がIL 31g (92%)得られる。
エタノール(150ml)中の化合物1.5 (10,95g。
0.045mol)及び酸化白金(IV)(0,25g)の撹拌混合物を、室温 、大気圧下で、8時間水素添加する(glc分析で反応の完了が示される)。触 媒を濾過して除去し、溶媒を真空下で除去すると、淡いオレンジ色の固体10. 58g(98%)が得られる。
量:化合物1.6 (9,92g10.040mol)、n−ブチルリチウム( 4,00m1、ヘキサン中10.0M。
0.040mol)、ホウ酸トリメチル(8,35g。
0.080mo+)。
この実験手順はホウ葉酸製造の標準法であり、褐色の固体が得られる。収量は8 .28g (99%)である。
量:1−ブロモ−4−二トロベンゼン(2,15g。
0.0106mo +) 、化合物1.7 (2,88g。
0.0128moり、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0) (0,38g、0.33mol)。
この実験手順は硝化であり、未精製生成物をカラムクロマトグラフィー[シリカ ゲル/石油留分(沸点40−60℃)−ジクロロメタン、3+1]で精製すると 、淡黄色のゲルが2.95g (97%)得られる。
ステップ1.9 4’ −アミノ−2−フルオロ−4−ペンチエタノール(10 0ml)中の化合物1.8 (2,80g。
9.76mol)及び5%炭担持パラジウム(1,50g)の撹拌混合物を、室 温、大気圧下で、8時間水素添加する(g I c分析で反応の完了が明らかと なる)。触媒を濾過して除去し、溶媒を真空下で除去すると、淡いオレンジ色の 固体が15.35g (95%)得られる。
水、炭酸カルシウム(1,28g、0.013mo I) 、クロロホルム及び チオホスゲン(117g、0.010mol)の撹拌し、0℃に冷却した混合物 に、クロロホルム中の化合物1 9 (2,l1g、8.21mol)の溶液を 加える。混合物を35℃に1時間半加熱し、水に注ぐ。水性層をジクロロメタン で洗い、有機抽出物を合わせて、1%塩酸で洗い、MgSO4で脱水する。溶媒 を真空下で除去し、未精製生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル/ジ クロロメタン)で精製すると、オフホワイト色の固体が得られ、次にこれをエタ ノール−酢酸エチル(1: 1)から結晶させると、無色の結晶1.36g ( 55%)が得られる。
の製造 第2図を参照すると、次の合成経路を使用して実施例2が実施できることが判る 。
ステップ2.1 2−ベント−1−イニルチオフェン乾燥窒素下で、無水THF 中のベント−1−イン(6,80g、0.10mo l)の撹拌、冷却(−5か ら0℃)した溶液に、n−ブチルリチウム(10,0m l、ヘキサン中10、 OM、0.10mo+)を滴加する。この混合物を10分間撹拌し、次に、2− ブロモチオフェン(16,00g、0.098mo I)に、−5℃から0℃の 温度で無水THF中の無水塩化亜鉛(13,63g、0.10mol)の溶液を 滴加し、次にテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(3,4 0g、2.94mol)を加える。混合物を室温チー晩撹拌しくglc分析で反 応が完了したことが明らかとなる)、10%塩酸に注ぐ。生成物をエーテルで2 回抽出し、エーテル抽出物を合わせ、炭酸水素ナトリウム水溶液で洗(1、Mg 5Oで脱水する。溶媒を真空下で除去し、次に生成物を濾過し、蒸留すると、無 色の液体12.96g (88%)が得この実験手順は、化合物2.1 (10 ,OOg、0.067mol)、n−ブチルリチウム(6,80m1.ヘキサン 中10.0M、0.068mo I)及びホウ酸トリメチル(14,20g、0 .137moりを使用する標準的なホウ素酸の製法である。褐色の固体12.0 0g (93%)が得らこれは化合物2.2 (1,85g、9.54mo + ) 、4−ベンゾニトリル(1,45g、7.97mo I)及びテトラキス( トリフェニルホスフィン)ツクラジウム(0)(0,30g。
0.26mo+)を溶媒としての1,2−ジメトキシメタン(35ml)及び2 M炭酸ナトリウム(35ml)と共に使用する標準的結合反応である。未精製生 成物をカラムクロマトグラフィー[シリカゲル/石油留分(沸点40−60℃) −ジクロロメタン、2・1]で精製し、室温、大気圧下で、5%炭担持パラジウ ム触媒の存在下、エタノール(100ml)中で水素添加する。触媒を濾過して 除去し、溶媒を真空下で除去し、残渣をカラムクロマトグラフィー[シリカゲル /石油留分(沸点40−60℃)−ジクロロメタン、2:1]で精製すると、無 色の油が得られ、これを次に蒸留すると[0,55mmH,、g。
Kagel+oh+ 150℃(最大)]、無色の油が得られ、これを冷却して 結晶化する。収量は1.45g (71%)である。
実施例3 の製造 第3図を参照すると、次の合成経路を使用して実施例3が実施できることが判る 。
ステップ3.1 2−(4−ニトロフェニル)−5−ベント量:1−ブロモ−4 −二トロベンゼン(2,35g。
0.012mo l) 、化合物2.2 (2,75g、0.014m01)、 テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0,42g、0.3 6mo l)。
この実験手順は標準的な硝化であり、未精製生成物をカラムクロマトグラフィー [シリカゲル/石油留分(沸点40−60℃)−ジクロロメタン、3:1]で精 製すると、淡黄色のゲルが2.64g (81%)得られる。
この手順は上記ステップ1.9に例示した標準的な水素添加であり、化合物3. 1 (2,42g、8.93mol)及び5%炭担持パラジウム(2,OOg) を使用する。淡黄色の固体が2.13g (97%)得られる。
水、炭酸カルシウム(1,26g、0.0126mol)、クロロホルム及びチ オホスゲン(116g、0.010mo りの撹拌し、0℃に冷却した混合物に 、クロロホルム中の化合物3.2 (1,98g、8.08mol)の溶液を加 える。混合物を2時間、40℃に加熱し、次に水に注ぐ。生成物をジクロロメタ ンで抽出し、有機抽出物を合わせて、10%塩酸で洗い、MgSO4で脱水する 。溶媒を真空下で除去し、未精製生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲ ル/ジクロロメタン)で精製すると、オフホワイト色の固体が得られ、次にこれ をエタノールから結晶させると、無色の結晶1.63g(70%)が得られる。
第4図を参照すると、次の合成経路を使用して実施例4が実施できることが判る 。
ステップ4.1 3−クロロ−4−イオドトルエン2−クロロメチルアニリン( 25,00,0,177mol)及び36%塩酸の撹拌混合物を緩和に温めて溶 液を得、次に一5℃に冷却し、−5℃に維持しながら、亜硝酸ナトリウム(13 ,45g、0.195mol)の水溶液を滴加する。
混合物を0℃で30分間撹拌し、次にシクロヘキサン(100ml)を加えてか ら、ヨウ化カリウム(58,77g。
0.354mol)の水溶液を0−5℃で滴加する。混合物を(便宜上−晩)室 温で撹拌し、生成物をエーテルで2回抽出する。有機抽出物を合わせ、メタ亜硫 酸水素ナトリウム、10%水酸化ナトリウム、水で洗い、MgSO4で脱水する 。溶媒を真空下で除去すると、オフホワイト色の固体が35.0g(87%)得 られる。
ステップ4.2 2−クロロ−4−メチルフェニルホウ素酸この実験手順は、化 合物4.1 (18,50g、0.073mol)、n−ブチルリチウム(7, 50m1.ヘキサン中10.0M、0.075mo +)及びホウ酸トリメチル (15,20g、0.146mo+)を使用する標準的なホウ葉酸製造法である 。未精製生成物を10%水酸化カリウム溶液で抽出し、次にエーテルで洗う。分 離した水性抽出物を36%塩酸で酸性化し、生成物をエーテルで2回抽出する。
エーテル抽出物を合わせ、水で洗い、Mg5O4で脱水する。溶媒を真空下で脱 水すると、無色の固体4.86g (39%)が得られる。
量:1−ブロモ−4−二トロベンゼン(2,45g。
0.012mol)、化合物4.2 (2,25g、0.013m o I )  、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0,42g、0 .36mol)。
この実験手順は標準的な硝化であり、未精製生成物をカラムクロマトグラフィー [シリカゲル/石油留分(沸点40−60℃)−ジクロロメタン、5:1]で精 製すると、非常に淡い黄色の固体が2.95g (99%)得られる。
この手順は、化合物4.3 (2,91g、 0.012m01)、酸化白金( N)(0,15g)、酢酸エチル(60ml)及びエタノール(60m l)を 使用する、ステップ1.9及び3.2に例示した標準的な水素添加である。この 手順の収量は2.60g (100%)である。
ステップ4.5 2−クロロ−4′−イソチオシアナナトーこれはステップ3゜ 3に記載の標準法であり、化合物4.4(2,41g、O,Ollmo l)  、チオホスゲン(1,59g、0.014mol)及び炭酸カルシウム(173 g。
0.017mo+)を使用する。未精製生成物をカラムクロマトグラフィー(シ リカゲル/ジクロロメタン)で精製すると、オフホワイト色の固体が得られ、こ れをエタノールから結晶させると、無色の結晶2.Log (74%)が得られ る。
の製造 第5図を参照すると、次の合成経路を使用して実施例5が実施できることが判る 。
ステップ5.1 4−ブロモ−2,5−ジフルオロアニリン乾燥窒素下で、無水 ジクロロメタン中の2.5−ジフルオロアニリン(20,00g10.155m ol)の撹拌、冷却(−10から0℃)溶液に、N−プロモサクシンイミド(2 8,50g、0.160mo りを少しずつ1時間半かけて加える。この混合物 を0℃で2時間撹拌しくglc分析で反応の完了が明らかになる)、次に赤色の 溶液を大量の水で2回洗い、MgSO4で脱水する。溶媒を真空下で除去すると 赤色の固体が32.19g (100%)得られる。
量:化合物5. 1(19,00g50.091mol)、亜硝酸ナトリウム( 7,22g、0.105mo +) 、mlつ化カリウム(30,25g、0. 182mol)。
この手順はステップ1,4について記載した通りに実施し、23.74g (8 2%)の固体が得られる。
量:ベント−1−イン(4,90g、0.059mo l) 、n−ブチルリチ ウム(7,20m1、ヘキサン中10.0M。
0.072mo り 、塩化亜鉛(9,80g、0.072m o I ) 、 化合物5.2 (20,0g、0.063mo+)、テトラキス(トリフェニル ホスフィン)パラジウム(0)(1,Log、0.95mol)。
実験手順はステップ1.5に記載の通りであり、13.58g(83%)が得ら れる。
量:化合物5.3(12,8QgS0.049mo I) 、酸化白金(JT) (0,20g) 、エタノール(150ml)。
これはステップ1.6に上記した実験手順であり、12.60g (98%)が 得られる。
量:化合物5.4 (11,90g、0.045mo+) 、n−ブチルリチウ ム(4,50m1、ヘキサン中10.0M。
0.045mo+)、ホウ酸トリメチル(9,40g。
0.090mo+)。
この実験手順は標準的なホウ酸製造法であり、褐色の固体が得られる。収量は7 .76g (77%)である。
ステップ5.6 4’−シアノ−2,5−ジフルオロ−4−量:4−ブロモニト ロベンジル(0,96g15.27mo l) 、化合物5.5 (1−38g 、6−05mol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0) (0,19g、0.16mo l)。
この実験手順はステップ2.3に上記した通りである。
の製造 第6図を参照すると、次の合成経路を使用して実施例6が実施できることが判る 。
適当なホウ素酸はステップ5.1−5.5に上記した手順で製造する。
量:1−ブロモ−4−二トロベンゼン(1,25g、6.19mo l) 、化 合物5.54 (1,55g、6.80mol)、テトラキス(トリフェニルホ スフィン)パラジウム(0)(0,22g、0.19mo +)。
この実験手順は標準的な硝化であり、未精製生成物をカラムクロマトグラフィー [シリカゲル/石油留分(沸点40−60℃)−ジクロロメタン、5:11で精 製すると、淡黄色の油が1.88g (100%)得られる。
量:化合物6.1 (1,75g、5.74mo +) 、5%Pd/C(1, 30g) 、エタノール(150ml)。
これはステップ1.9に例示されているような標準的な水素添加手順であり、収 量は1.57g (99%)である。
量:化合物6.2 (1,47g、5.35mo I) 、チオホスゲン(0, 78g、6.78mo り 、炭酸カルシウム(0,87g18.70mo I )。
この実験手順はステップ1.10に記載したような手順であり、無色の結晶0. 80g (47%)が得られる。
の製造 東7図を参照すると、次の合成経路を使用して実施例7が製造できることが判る 。
量:4−ペンチルフェニルエチン(2,18g10.0127mo l) 、n −ブチルリチウム(5,10m11ヘキサン中2.5M、0.0127mol)  、塩化亜鉛(1,74glo、0128mol)、4−イオドアニリン(2, 5g。
0、Ollmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0) (0,38g、0.33mo I)。
この実験手順はステップ1.5に上記した塩化亜鉛結合反応である。
ステップ7.2 1−(4−イソチオシアナトフェニル)−2−(4−ペンチル フェニル)エチレン量:化合物7.1.(2,38g、9.05mo I) 、 チオホスゲン(2,38g、9.08mol)、炭酸カルシウム(1,45g、 0.015mol)。
この実験手順はステップ1.10に記載した通りであり、無色の結晶2.23g (81%)が得られる。
の製造 東8図を参照すると、次のようになるニステップ8.1 1−ブロモ−4−チオ エチルフェニル室温で、ナトリウムエトキシド(よく脱水したエタノール100 m1中の金属ナトリウム3.45g)中の4−ブロモベンゼンチオール(27, 57g、0.146mol)の撹拌溶液にブロモエタン(70,15g、0.6 44mo l)を加えた。溶液を2時間、80℃に加熱しくglc分析で反応完 了が明らかとなる)、臭化ナトリウムを濾過して除去した。溶媒を真空下で除去 し、残渣を蒸留すると無色の液体が得られた。
収量29.40g (93%)、沸点20mmHgで136一−78℃、乾燥窒 素下で、無水THF (120ml)中のステップ8.1の化合物(10,02 g、0.046mo 1)の撹拌、冷却(−78℃)溶液にブチルリチウム(5 ,1ml。
ヘキサン中LO,OM、0.051mol)を滴加した。反応混合物をこれらの 条件にさらに30分間おき(glc分析から反応の完了が明らかとなる)、予め 冷却した無水THF中のホウ酸トリメチル(10,40g、0.10mo l) の溶液を一78℃で滴加した。反応混合物を室温に温め(−晩)、塩酸(100 ml、10%)と共に1時間撹拌してから、生成物をエーテル(2x200ml )で抽出し、水で洗い、MgSO4で脱水した。溶媒を真空下で除去すると、白 色の固体が得られ、これは精製せずに次のステップに使用した。
収量17.29g (95%)、融点88−90℃。
ステップ8.3 4−チオエチル−4′−二トロビフエビル乾燥窒素下で、ジメ トキシエタン(50ml)中のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウ ム(0)(1,73g、0.001mo +) 、ステップ8.2 (7,81 g。
0.042mo I) 、及び炭酸ナトリウム水溶液(43ml。
2.0M、0.09mol)の急速に撹拌した混合物に、1−ブロモ−4−ニト ロベンゼン(7,56g、00.37mol)を一度に加えた。反応混合物を一 晩還流しくtlc及びglc分析で反応の完了が明らかとなった)、生成物をエ ーテル(2X200ml)で抽出し、エーテル溶液を合わせて、塩化ナトリウム 飽和溶液(300ml)で洗い、MgSO4で脱水した。
溶媒を真空下で除去し、生成物をカラムクロマトグラフィー[シリカゲル/石油 留分(沸点40−60℃)−ジクロロメタン、5:1]で精製し、エタノールか ら再結晶させると、淡黄色の固体が得られ、これを真空下、P2O5で脱水した 。
収量6.51g (60%)、融点86.2−86.4℃。
ステップ8.4 4′−アミノ−4−チオエチルビフェニルエタノール(30m l)及びテトラヒドロフラン(30ml)中のステップ8.3 (5,16g− 0,020mol)及び炭担持パラジウム(5%、L、967g)の撹拌溶液を 水素下で一晩撹拌した。rHr目o tape+eelJで濾過して触媒を除去 し、溶媒を真空下で除去すると、紫色の固体が得られ、これは精製せずに次のス テップで使用した。
収量4.61g (100%)。
0−5℃で、水(40ml)及びりooホルム(20m l )中の炭酸カルシ ウム(2,59g、0.026mo l)及びチオホスゲン(2,30g、0. 020mol)の撹拌、冷却(0−5℃)溶液に、クロロホルム(75m l) 中のステップ8.4 (4,61g、0.020mo 1)の溶液を加えた。混 合物を35℃で1時間加熱しくglc及びtlc分析から反応の完了が明らかと なった)、水(50ml)に注いだ。有機層を塩酸(1%、100m1)で洗い 、MgSO4で脱水した。
化合物をカラムクロマトグラフィー[シリカゲル/石油留分(沸点40−60℃ )−ジクロロメタン、5:1]で精製し、再結晶させると、白色の固体が0.5 7g(収率22%)得られ、これを真空下、Ca CO3で脱水すると、hpl cで純度〉99%であることが示された。
実施例9 製造 119図を参照すると、次のようになるニステップ9.1 2−ブロモチオフェ ンクロロホルム(80ml)と氷酢酸(80ml)の混合物中のチオフェン(3 1,88g、0.380mo+)及びN−プロモサクシンイミド(64,00g 10.360mo I)の溶液を撹拌しながら30分間加熱還流した(定期的な glc分析から、2.5−ジブロモチオフェンの形成は最小限であって、反応が 完了したことが判った)。反応混合物を水で希釈し、ジクロロメタン(100m l)で2回洗った。有機抽出物を合わせ、水(300ml)、水酸化カリウム( 5%、300m1)で順次洗い、M g S O4で脱水した。溶媒を真空下で 除去し、残渣を蒸留すると、無色の液体が得られた。
収量24.34g (42%)。
ステップ9.2 2−ブロモ−5−二トロチオフエン冷却しく0℃)、急速に撹 拌した無水酢酸(50ml)中のステップ5.1の化合物(24,77g、0. 152mof)の溶液に、0℃の無水酢酸(50ml)中の硝酸(24,00g 、1.42sp gr、0.381mol)を滴加した。添加終了後、30分間 撹拌を続け、混合物を一晩冷所におtまた。
混合物を氷水(400ml)に注ぎ、沈澱を濾過して除去し、エーテル(2×2 00m1)に溶解し、酸がなくなるまで水で洗った。溶媒を真空下で除去し、残 渣をカラムクロマトグラフィー[シリカゲル/石油留分(沸点40−60℃)− ジクロロメタン、5:1Fで精製し、エタノール/ジメトキシエタン(100: 1)から再結晶させると、淡黄色の固体が得られ、コレラ真空下、P 20 s  テ脱水すルト、20.89g (66%)が得られた。
量=4−ブトキシー1−フェニルホウ素酸(3,38g。
0.017mol)、ステップ9.2の化合物(3,31g。
0.16mo I)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0) (0,910g、O,OOlmol)、炭酸ナトリウム(15,8m l、2. 0M、0.03mo +)。
実験手順は上記ステップ8.3に示したように実施する。生成物をカラムクロマ トグラフィー[シリカゲル/石油留分(沸点40−60℃)−ジクロロメタン、 3:1Fで精製し、エタノールから再結晶させると、淡黄色の固体4.57g( 収率94%)が得られ、これを真空下、P2O5で脱水した。
量ニステップ9.3の化合物(2,98g、0.011mo l) 、炭担持パ ラジウム(5%、1.97g)。
実験手順は上記8,4の化合物の製造について示したように実施し、紫色の固体 が得られ、これは精製せずに次のステップに使用できる。収量2.72g (1 00%)。
量・ステップ9.4の化合物(2,72g、0.011mo I) 、チオホス ゲン(2,07g、0.018mo +)、炭酸カルシウム(2,20g、0. 022mo l)。
実験手法及び手順は上記8.5に示す通りである。次に、生成物をカラムクロマ トグラフィー[シリカゲル/石油留分(沸点40−60℃)−ジクロロメタン、 5:1]で精製し、ヘキサンから再結晶させると、白色の固体が得られ、これを 真空下、Ca CO3で脱水した。収量2.OOg (63%)。
式!及び式■の化合物について結晶(K)、ネマチック(N)、スメクチックB (S、)及び等方性(I)の間の液晶転移温度を下記の表1に示す。表には4− シアノ−(4′−ペンチル)−1−フェニルシクロヘキサン(5PCH)と比較 した偏光率の異方性(△a)及び化合物の複屈折性(△n)も示す。[コは仮想 相転移を示す。
表1 表 1(つづき) 表 1(つづき) 表 1(つづき) △nの測定値は25℃に対して正規化し、Abbe屈折計を使用し、非極性共晶 ネマチックホスト、一般に例え(f[式中、R及びR′はアルキルである]中3 重量%の測定すべき化合物を使用して測定を実施した。
第10図。液晶セルは、表面に例えば酸化インジウムスズの伝導層3を持つガラ ススライド2と表面に透明な伝導層5を持つガラススライド4に挟まれた、式I の化合物を含む混合物である液晶材料の層1からなる。層3及び5を有するスラ イド2及び4は各々ポリイミド層のフィルム6及び7で被覆されている。セルを 構築する前に、フィルム6及び7を柔らかい布で所与の方向に擦る。擦る方向は セルの構成に平行になるようにする。例えばポリメチルメタアクリレートのスペ ーサ8によりスライド2と4が必要な距離例えば5ミクロン離されている。液晶 物質1は、真空下で、公知の方法で、スライド2及び4とスペーサの間の空間に 充填し、スペーサ8で密封することにより導入する。
偏光板9はその偏光軸がフィルム6及び7の擦る方向に平行になるようにし、分 析板(交差偏光板)10はその偏光軸が擦る方向に直角になるようにする。層3 及び5を接触させてセルに電圧をかけると、セルにスイッチが入る。
第10図に示すセルの構成に基づ((図示していない)別なデバイスでは、層3 及び5に、公知の方法、例えばフォトエツチングまたはマスクを介した蒸着によ り選択的にエツチングし、例えば、1つ以上のディスプレーシンボル、例えばデ ィスプレーに通常見られるような文字、数字、単語またはグラフ等を与えること もできる。それにより、電極部分を種々の方法でアドレスすることができ、これ にはマルチプレックスも含む。
第11図はカーセル20を表す。カーセルは、2つの電極22及び23を持つガ ラスセル21からなり、これには式■の化合物のような極性の等方性媒質または 少なくとも1つの式■の化合物を含む混合物からなる物質を充填することができ る。
セル20は交差線型偏光板24と25の間に置くことができる。
これらの偏光板の透過軸はかけた電場に対して±45°となるようにする。電極 22及び23にO電圧をかけると、セル20は閉鎖シャッタとして作用する。電 源26から変調電場をかけると、電場が生じ、セル20は可変波板として作用し 、従って電場に比例して開く可変間ロシジッターとして作動する。
FIG、2 FIG、3 FIG、4 FIG、5 FIG、6 FIG、7 FIG、8 FIG、9 要 約 本発明は式(I)[式中、A、D及びGは独立してフェニル、チオフェン、水添 フェニル、塩素化フェニル及びフッ素化フェニルから選択し、B及びEは独立し て一重結合CミC5C=C。
COO,アゾキシ及びジアゾから選択し、k及びmはm+nが1または2となる ように独立して1またはOであり、R1及びR2は独立してR,RO,アルキニ ル、チオアルキル、水素、CN、NC3及びSCNから選択し;但し、R及びR 2の少なくとも1つはCN5NC3及びSCNから選択し、A、D及びGの少な くとも1つはフェニルであり:R及びR2の少なくとも1つが独立してCNとし て選択しかつAlDまたはGの1つがチオフェンではない場合、及びmがOであ り、A及びDがフェニルであり、Bが一重結合でありかつR及びR2の1つだけ がNC3である場合は除く]の液晶化合物について述べている。本発明はまた、 等方性相の液晶物質の転移前特性を利用するデバイスに使用するのに適した、一 般式(■)[式中、J及びYは独立してフェニル、チオフェン、水添フェニル、 塩素化フェニル及びフッ素化フェニルから選択し、XはC=C。
c=c、coo、アゾキシ及びジアゾから選択し、kは1または0であり、R及 びR4は独立してR,RO,アルキニル、チオアルキル、水素、CN1NC3及 びSCNから選択し;但し、R3及びR4の少なくとも1つはCN、NC3及び SCNから選択し、A及びDの少なくとも1つはフェニルである]の化合物につ いても述べている。
国際調査報告

Claims (57)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.式I: ▲数式、化学式、表等があります▼式I[式中、A、D及びGは独立してフェニ ル、チオフェン、水添フェニル、塩素化フェニル及びフッ素化フェニルから選択 し、B及びEは独立して一重結合C≡C、C=C、COO、アゾキシ及びジアゾ から選択し、n及びmはm+nが1または2となるように独立して1または0で あり、R1及びR2は独立してR、RO、アルキニル、チオアルキル、水素、C N、NCS及びSCNから選択し; 但し、R1及びR2の少なくとも1つはCN、NCS及びSCNから選択し、A 、D及びGの少なくとも1つはフェニルであり; R1及びR2の少なくとも1つが独立してCNとして選択しかつA、DまたはG の1つがチオフェンではない場合、及びmが0であり、A及びDがフェニルであ り、Bが一重結合でありかつR1及びR2の1つだけがNCSである場合は除く ]を有する液晶化合物。
  2. 2.mが0である請求項1の化合物。
  3. 3.R2をアルキル、アルコキシ、アルキニル及びチオアルキルから選択する請 求項1の化合物。
  4. 4.C1−15を有する請求項3の化合物。
  5. 5.A、D及びGの1つがチオフェンである請求項4の化合物。
  6. 6.mが0である請求項5の化合物。
  7. 7.式: ▲数式、化学式、表等があります▼ を有する請求項6の化合物。
  8. 8.BがC≡Cである請求項7の化合物。
  9. 9.R1がNCSである請求項8の化合物。
  10. 10.Dがチオフェンである請求項9の化合物。
  11. 11.R2がアルキニルである請求項8の化合物。
  12. 12.R2がアルキニルである請求項9の化合物。
  13. 13.R1がCNである請求項8の化合物。
  14. 14.R2がアルキニルである請求項13の化合物。
  15. 15.R1がNCSであり、Bが一重結合である請求項7の化合物。
  16. 16.R2がアルキニルである請求項15の化合物。
  17. 17.R1がCNであり、Bが一重結合である請求項7の化合物。
  18. 18.R2がアルキニルである請求項17の化合物。
  19. 19.式: ▲数式、化学式、表等があります▼ を有する請求項4の化合物。
  20. 20.R1がNCSである請求項19の化合物。
  21. 21.BがC≡Cである請求項20の化合物。
  22. 22.Bが一重結合である請求項20の化合物。
  23. 23.R2がアルキニルである請求項20の化合物。
  24. 24.化合物の混合物であり、化合物の少なくとも1つが請求項1の化合物であ る液晶物質。
  25. 25.化合物の混合物であり、化合物の少なくとも1つが請求項1から23のい ずれかの化合物である液晶物質。
  26. 26.さらに、式: ▲数式、化学式、表等があります▼ [式中、RBはアルキル、チオアルキル、またはアルコキシであり、好ましくは 炭素原子を1−8個有し、好ましくは直鎖であり、dは1または0である]の化 合物を少なくとも1つ含むことを特徴とする請求項24の液晶物質。
  27. 27.さらに、式: ▲数式、化学式、表等があります▼ [R1はCN、アルキル及びアルコキシから選択する]の化合物を少なくとも1 つ含むことを特徴とする請求項24の液晶物質。
  28. 28.請求項24の液晶物質を使用する液晶デバイス。
  29. 29.請求項25の液晶物質を使用する液晶デバイス。
  30. 30.等方性相の液晶物質の転移前特性を利用するデバイスに使用するのに適し た、一般式II: R3−J−(X)k−Y−R4式II [式中、J及びYは独立してフェニル、チオフェン、水添フェニル、塩素化フェ ニル及びフッ素化フェニルから選択し、XはC=C、C=C、COO、アゾキシ 及びジアゾから選択し、kは1または0であり、R3及びR4は独立してR、R O、アルキニル、チオアルキル、水素、CN、NCS及びSCNから選択し; 但し、R3及びR4の少なくとも1つはCN、NCS及びSCNから選択し、A 及びDの少なくとも1つはフェニルである]の化合物。
  31. 31.R2をアルキル、アルコキシ、アルキニル及びチオアルキルから選択する 請求項30の化合物。
  32. 32.C1−15を有する請求項31の化合物。
  33. 33.A及びDの1つがチオフェンである請求項32の化合物。
  34. 34.式: ▲数式、化学式、表等があります▼ を有する請求項33の化合物。
  35. 35.XがC≡Cである請求項34の化合物。
  36. 36.R3がNCSである請求項35の化合物。
  37. 37.Yがチオフェンである請求項36の化合物。
  38. 38.R4がアルキニルである請求項35の化合物。
  39. 39.R4がアルキニルである請求項36の化合物。
  40. 40.R3がCNである請求項36の化合物。
  41. 41.R4がアルキニルである請求項40の化合物。
  42. 42.R3がNCSであり、Xが一重結合である請求項34の化合物。
  43. 43.R4がアルキニルである請求項42の化合物。
  44. 44.R3がCNであり、Xが一重結合である請求項34の化合物。
  45. 45.R3がアルキニルである請求項44の化合物。
  46. 46.式 ▲数式、化学式、表等があります▼ を有する請求項32の化合物。
  47. 47.R3がNCSである請求項46の化合物。
  48. 48.XがC≡Cである請求項47の化合物。
  49. 49.Xが一重結合である請求項47の化合物。
  50. 50.R3がアルキニルである請求項47の化合物。
  51. 51.R3がCNである請求項46の化合物。
  52. 52.化合物の混合物であり、化合物の少なくとも1つが請求項30の化合物で ある液晶物質。
  53. 53.化合物の混合物であり、化合物の少なくとも1つが請求項30から51の いずれかの化合物である液晶物質。
  54. 54.さらに、式: ▲数式、化学式、表等があります▼ [式中、RBはアルキル、チオアルキル、またはアルコキシであり、好ましくは 炭素原子を1−8個有し、好ましくは直鎖であり、dは1または0である]の化 合物を少なくとも1つ含むことを特徴とする請求項52の液晶物質。
  55. 55.さらに、式: ▲数式、化学式、表等があります▼ [R1はCN、アルキル及びアルコキシから選択する]の化合物を少なくとも1 つ含むことを特徴とする請求項52の液晶物質。
  56. 56.請求項52の液晶物質を使用する液晶デバイス。
  57. 57.請求項53の液晶物質を使用する液晶デバイス。
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