JPH06239802A

JPH06239802A - 新規化合物及びその製造方法、液晶組成物並びに液晶素子

Info

Publication number: JPH06239802A
Application number: JP5046113A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Nohira; 博之野平; Akira Sakaigawa; 亮境川
Original assignee: Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Priority date: 1993-02-12
Filing date: 1993-02-12
Publication date: 1994-08-30

Abstract

(57)【要約】【目的】カイラルにチルトされたスメクチック液晶相
の成分として好適に用いられ、他の低分子又は高分子の
液晶化合物と配合することによって、高い自発分極、高
速応答性を示す新規化合物を提供する。この新規化合物
を含有する液晶組成物及びこれを用いた液晶素子を提供
する。【構成】下記一般式で表わされる新規化合物。【化１】（式中、ｍは１〜２０の整数、ｎは１〜２０の整数を示
す。）下記一般式で表される４−（１，１−ジヒドロペルフル
オロアルキルオキシ）フェノールと下記一般式で表され
る４−（２−フルオロアルキルオキシ）安息香酸とをエ
ステル結合させる新規化合物の製造方法。【化２】（式中、ｍは１〜２０の整数、ｎは１〜２０の整数を示
す。）スメクチック液晶化合物と上記新規化合物とを含有する
液晶組成物及び液晶材料としてこの液晶組成物を使用し
た液晶素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶組成物の材料とし
て好適に用いられる新規化合物及びその製造方法、この
新規化合物を配合した液晶組成物並びにこの液晶組成物
を液晶材料として使用した光プリンターヘッド、液晶表
示素子、光フーリエ変換素子、ライトバルブ等に好適に
用いられる液晶素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】フッ素置換不斉骨格を持つ分子に、ペル
フルオロアルキル基を導入した化合物については既に知
られており、カイラルにチルトされたスメクチック液晶
相の成分として好適であるとされている（特表平２−５
０３８０３号公報）。

【０００３】しかしながら、この化合物を配合したカイ
ラルスメクチック液晶組成物は自発分極値、高速応答性
の点で十分な特性を有しているとはいえない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明はカイラルにチ
ルトされたスメクチック液晶相の成分として好適に用い
られ、他の低分子又は高分子の液晶化合物と配合するこ
とによって、それら液晶組成物の示す液晶相の液晶特性
を改良し、高い自発分極、高速応答性などを賦与するこ
とができる新規化合物を提供することを目的とする。

【０００５】本発明はまた上記新規化合物を製造する新
規な製造方法を提供することを目的とする。

【０００６】本発明はまた上記新規化合物を含有する液
晶組成物であって、液晶特性の改良された液晶組成物を
提供することを目的とする。

【０００７】本発明はまた上記液晶組成物を使用した液
晶素子を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題が解決するための手段】すなわち、本発明は下記
一般式で表わされる新規化合物を提供するものである。

【０００９】

【化４】（式中、ｍは１〜２０の整数、ｎは１〜２０の整数を示
す。）本発明の新規化合物は、その少なくとも１種を低分子又
は高分子の液晶化合物あるいはそれらの液晶組成物に配
合することにより自発分極値、高速応答性等の液晶特性
を改良することができる。例えば、スメクチックＣ液晶
（Ｓ_C液晶）化合物又は組成物あるいはカイラルスメク
チックＣ液晶（Ｓ_C ^*液晶）化合物又は組成物に配合する
と、新規化合物の低粘性により、応答速度の速いＳ_C ^*液
晶組成物を得ることができる。

【００１０】本発明の新規化合物は、例えば下記一般式
で表される下記一般式で表される４−（１，１−ジヒド
ロペルフルオロアルキルオキシ）フェノールと下記一般
式で表される４−（２−フルオロアルキルオキシ）安息
香酸とをエステル結合させることにより製造することが
できる。

【００１１】

【化５】（式中、ｍは１〜２０の整数、ｎは１〜２０の整数を示
す。）本発明の新規化合物の合成法を４−（２−フルオロオク
チルオキシ）安息香酸４−（１，１−ジヒドロパーフル
オロオクチルオキシ）フェニルを例にとって説明する。

【００１２】

【化６】ヨウ化銅の存在下、光学活性エピクロルヒドリンとｎ−
ペンチルマグネシウムブロマイドを反応させ、塩基で処
理した後、フッ化水素−ピリジン錯体と反応させると上
記光学活性２−フルオロオクタノール（ｉ）が得られ
る。

【００１３】

【化７】光学活性２−フルオロオクタノール（ｉ）とｐ−トルエ
ンスルホン酸クロリドとを反応させると上記光学活性２
−フルオロオクチルｐ−トルエンスルホネート（ｉ
ｉ）が得られる。

【００１４】

【化８】４−ヒドロキシ安息香酸エチルと光学活性２−フルオロ
オクチルｐ−トルエンスルホネート（ｉｉ）をジメチ
ルスルホキシド溶媒中、水素化ナトリウムの存在下で加
熱して反応させた後、エタノール溶媒中、水酸化カリウ
ム水溶液を加え、加熱反応させると上記４−（２−フル
オロオクチルオキシ）安息香酸（ｉｉｉ）が得られる。

【００１５】

【化９】１，１−ジヒドロパーフルオロオクタノールと無水トリ
フルオロスルホン酸をトリエチルアミン存在下、ジクロ
ロメタン溶媒中で反応させた後、ジメトキシエタン溶媒
中、水素化ナトリウム存在下、４−ベンジルオキシフェ
ノールと反応させる。次に、エタノール中、パラジウム
−炭素存在下で水素と反応させると、上記４−（１，１
−ジヒドロパーフルオロオクチルオキシ）フェノール
（ｉｖ）が得られる。

【００１６】

【化１０】４−（２−フルオロオクチルオキシ）安息香酸（ｉｖ）
と塩化チオニルを加熱反応後、トリエチレンジアミン−
テトラヒドロフラン溶液中、４−（１，１−ジヒドロキ
シパーフルオロオクチルオキシ）フェノール（ｉｖ）を
加え、加熱反応させると、上記４−（２−フルオロオク
チルオキシ）安息香酸４−（１，１−ジヒドロパーフル
オロオクチルオキシ）フェニル（ｖ）が得られる。

【００１７】次に、本発明の液晶組成物はスメクチック
液晶化合物に本発明の新規化合物を少なくとも１種配合
したものである。スメクチック液晶化合物としては特に
限定されず、また、液晶化合物は低分子又は高分子液晶
化合物のいずれでもよい。特に、Ｓ_C液晶化合物、Ｓ_C ^*
液晶化合物に本発明の新規化合物を配合することによ
り、応答速度の速い液晶組成物が得られる。

【００１８】本発明の液晶組成物において、スメクチッ
ク液晶化合物としては、液晶材料として用いられている
各種のスメクチック液晶化合物を用いることができる。
好ましくは、下記式で表わされる化合物が１種又は混合
されて用いられる。

【００１９】

【化１１】（式中、Ｒ¹は炭素数８〜１０のアルキル基、Ｒ²は炭素
数６〜１１のアルキル基、ＸはＯ又はＯＣＯを示す。）このようなスメクチック液晶化合物の具体例としては、
下記に示すようなピリミジン化合物が挙げられる。

【００２０】

【化１２】液晶組成物中の新規化合物の含有割合はスメクチック液
晶化合物と新規化合物の種類により一義的には定められ
ず、適宜定められるが、スメクチック液晶化合物に対す
る新規化合物の割合を０．０１〜１００重量％とするこ
とが好ましい。特に上記ピリミジン化合物と化合物
（ｖ）との組み合わせの場合には、化合物（ｖ）を２〜
９９重量％添加することが好ましい。

【００２１】本発明の液晶組成物は応答性に優れ、液晶
表示素子のカラー化に必要な応答速度を有している。

【００２２】本発明の液晶組成物を液晶材料として使用
した液晶素子は前記液晶組成物の特異な特性に基づく優
れた特性を有している。

【００２３】本発明の液晶素子は、液晶材料として本発
明の上記液晶組成物を用いている限り、その構造を限定
されるものではないが、通常は、本発明の液晶組成物を
含有する液晶材料を２枚の相対する電極付基板間に狭持
してなる構造を有する。また、必要に応じ、電極付基板
の電極層と液晶材料層との間に、ラビング層などの配向
層が設けられていてもよい。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例及びその比較例によっ
て本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの
実施例に限定されるものではない。

【００２５】実施例１４−（２−フルオロオクチルオキシ）安息香酸の合成

【００２６】

【化１３】蛇管冷却管を取り付けた３０ｍｌのスリ付きナスフラス
コに４−ヒドロキシ安息香酸エチル０．６６ｇ（３．９
９ミリモル）と乾燥ジメチルホルムアミド２ｍｌを入
れ、さらに６０％水素化ナトリウム０．１７ｇを加え、
よく撹拌した。ここに光学活性２−フルオロオクチル
ｐ−トルエンスルホネート１．２１ｇ（４．０３ミリモ
ル）及び乾燥ジメチルホルムアミド２ｍｌを加え、１３
０℃で６時間加熱した。反応終了後、水１０ｍｌを加え
ジエチルエーテルで抽出した。溶媒を減圧留去し、これ
に水酸化カリウム０．５５ｇを水２ｍｌに溶解したも
の、及び９５％エタノールを加え、３時間加熱還流し
た。反応終了後、水１０ｍｌを加えジエチルエーテルで
抽出し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を減圧
留去し、酢酸エチルからの再結晶により４−（２−フル
オロオクチルオキシ）安息香酸を収量０．５６ｇ、収率
５２．７％で得た。

【００２７】４−（２−フルオロオクチルオキシ）安息
香酸４−（１，１−ジヒドロパーフルオロオクチルオ
キシ）フェニルの合成

【００２８】

【化１４】蛇管冷却管を取り付けた３０ｍｌのスリ付きナスフラス
コに４−（２−フルオロオクチルオキシ）安息香酸０．
０８ｇ（０．３０ミリモル）と塩化チオニル２ｍｌを加
え、９０℃で１．５時間加熱した。反応終了後、ベンゼ
ンと共沸させることにより塩化チオニルを除去した。こ
こに乾燥ベンゼン２ｍｌ、４−（１，１−ジヒドロパー
フルオロオクチルオキシ）フェノール０．１５ｇ（０．
３１ミリモル）及び水酸化カリウムで乾燥したトリエチ
レンジアミン０．０６ｇ（０．５５ミリモル）の乾燥テ
トラヒドロフラン溶液を加えた。室温で３０分攪拌し、
７０℃で５時間加熱した。反応終了後、１Ｍ塩酸２ｍ
ｌ、水１０ｍｌを加え、ジエチルエーテルで抽出し、無
水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を減圧留去し、薄層
クロマトグラフィーにより精製した（展開溶媒ヘキサ
ン：酢酸エチル＝１０：１）。さらにヘキサン／９５％
エタノールから再結晶し、４−（２−フルオロオクチル
オキシ）安息香酸４−（１，１−ジヒドロパーフルオロ
オクチルオキシ）フェニルを収量０．０７ｇ、収率３
１．５％で得た。

【００２９】比旋光度［α］²⁶ _Hg＝＋３．８３°（ｃ
１．６２，ＣＨＣｌ₃）得られた化合物の同定は¹Ｈ−ＮＭＲ、¹³Ｃ−ＮＭＲ、
ＩＲ、ＭＳ（ＥＩ）スペクトル分析により行い、目的の
化合物であることを確認した。

【００３０】¹Ｈ−ＮＭＲスペクトル分析結果

【００３１】

【化１５】 δ（ｐｐｍ）、ピークの多重度、カップリング定数０．９０ｔＪ_a-b＝７．０Ｈｚ３Ｈ^a １．２５〜１．９５ｍ８Ｈ^b，Ｈ^c，Ｈ^d ４．１５ｍＨ^f，Ｈ^g ４．５ｔＪ_l-F＝１２．８Ｈｚ２Ｈ^l ４．７〜５．０ｍＪ_e-F＝４９ＨｚＨ^e ^{７．０ｄ，ｄＪ} k-j^{＝9.0Ｈｚ，Ｊ}h-i^{＝9.0Ｈｚ２Ｈh}，２Ｈ^k ７．２ｄＪ_j-k＝９．０Ｈｚ２Ｈ^j ８．１ｄＪ_i-h＝９．０Ｈｚ２Ｈⁱ

【００３２】ＩＲスペクトル分析結果１１３０〜１３３０ｃｍ^-1：Ｃ−Ｆ１７１１ｃｍ^-1：Ｃ＝Ｏ

【００３３】上記で合成した化合物の相転移挙動は下記
の通りである。

【００３４】［Ｃｒｙ：結晶相、S_C ^*：カイラルスメクチックＣ相、
Ｓ_Ａ：スメクチックＡ相、Ｉｓｏ：等方相、］この化合物の物理的特性を表１に示す。

【００３５】

【表１】Ｐｓとτはセル厚１８μｍのセルを作製し、±３６Ｖの
電圧をかけて測定した。また、この化合物を用いてセル
厚１．３μｍの液晶素子を作製し、温度を変化させて光
学応答時間（μｓｅｃ）を測定した。光学応答時間は透
過光強度が１０％から９０％まで変化する時間（τ
_10-90）とした。θはスイッチング時の透過光変化より
測定、Δｎはセナルモン法により測定した。

【００３６】スメクチックホスト液晶化合物として下記
に示す化合物を下記の割合に配合したホスト液晶組成物
を調製した。

【００３７】

【化１６】このホスト液晶組成物の相転移挙動及びチルト角θを次
に示す。

【００３８】１３．５６４７２８０Ｃｒｙ←−→Ｓ_Ｃ←−→Ｓ_Ａ←−→Ｎ←−→Ｉｓｏ（℃）２６４７２８０．５チルト角θは最大２０゜（３０℃）である。［Ｓ_C：ス
メクチックＣ相、Ｓ_A：スメクチックＡ相、Ｎ：ネマチ
ック相］

【００３９】上記ホスト液晶組成物に対して前記の方法
で合成した化合物（ｖ）を表１に示す割合で添加して組
成物とした。この液晶組成物を用いてセル厚１．３μｍ
の液晶素子を作製し、温度を変化させて光学応答時間
（μｓｅｃ）を測定した。光学応答時間は透過光強度が
１０％から９０％まで変化する時間（τ_10-90）とし
た。測定は６７０ｎｍ半導体レーザーを光源しとして、
フォトマルチプライヤーで検出し、デジタルオシロスコ
ープで観察した。印加電圧は±１０Ｖ、２０Ｈｚ矩形波
とした。光学応答時間の測定結果を表２に示す。図１に
表１のτ_10-90を温度（Ｔｃ−Ｔ）に対してプロットし
たグラフを示す。

【００４０】

【表２】

【００４１】

【発明の効果】本発明により、他の液晶化合物と配合す
ることによって高い自発分極、高速応答性を示す新規化
合物が得られた。また、この新規化合物の新規な製造方
法を提供することができた。また、本発明の液晶組成物
及び液晶素子は本発明の新規化合物の特異な性質に基づ
く優れた特性を有している。

【図面の簡単な説明】図１は本発明の液晶化合物の温度と光学応答時間の関係
を示すグラフである。

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【手続補正書】

【提出日】平成５年７月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶化合物の温度と光学応答時間の関
係を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記一般式で表わされる新規化合物。【化１】（式中、ｍは１〜２０の整数、ｎは１〜２０の整数を示
す。）
【請求項２】下記一般式で表わされる新規化合物。【化２】
【請求項３】下記一般式で表される４−（１，１−ジ
ヒドロペルフルオロアルキルオキシ）フェノールと下記
一般式で表される４−（２−フルオロアルキルオキシ）
安息香酸とをエステル結合させることを特徴とする請求
項１記載の新規化合物の製造方法。【化３】（式中、ｍは１〜２０の整数、ｎは１〜２０の整数を示
す。）
【請求項４】スメクチック液晶化合物と請求項１又は
２記載の化合物とを含有することを特徴とする液晶組成
物。
【請求項５】液晶材料として請求項４記載の液晶組成
物を使用したことを特徴とする液晶素子。