JPH0625097A - トロポン環を含む強誘電性液晶化合物 - Google Patents

トロポン環を含む強誘電性液晶化合物

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JPH0625097A
JPH0625097A JP25417891A JP25417891A JPH0625097A JP H0625097 A JPH0625097 A JP H0625097A JP 25417891 A JP25417891 A JP 25417891A JP 25417891 A JP25417891 A JP 25417891A JP H0625097 A JPH0625097 A JP H0625097A
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JP
Japan
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liquid crystal
compound
ferroelectric liquid
present
compounds
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JP25417891A
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Hitoshi Takeshita
齊 竹下
Akira Mori
章 森
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JNC Corp
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Chisso Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 強誘電性液晶相を単独で発現するトロポン環
を含む化合物を提供する。 【構成】 (Rは炭素数1から18のアルキル基またはアルコキ
シ基、Rは炭素数2から12のアルキル基を示し、*
は不斉炭素原子を示す。)の液晶化合物、この化合物を
少なくとも一種含有する液晶組成物、およびこの液晶組
成物を使用して構成された液晶光スイッチング素子。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子および液
晶光スイッチング素子の分野で有用である液晶化合物お
よび該化合物を含む組成物、ならびにそれを用いた素子
に関する。更に詳しくは、これまで液晶化合物の化学構
造の部分構造としては、ほとんど用いられる事の無かっ
たトロポン環構造を部分構造として有し、かつ光学活性
である液晶化合物、及び該化合物を含む液晶組成物、な
らびにそれを使用した液晶素子に関する。
【0002】
【従来の技術】トロポン誘導体は、これまで多く製造さ
れ、非ベンゼン系芳香族化合物の代表的な化合物とし
て、興味ある研究対象とされてきた。しかし、実際にト
ロポン誘導体が実用的に使用された例はない。一方、液
晶表示素子は、今日著しい発展を遂げつつあり、動作原
理を含めて多種多様な物が提案されている。液晶表示素
子の表示特性は、使用する液晶組成物の特性に大きく依
存し、その原理に適合した特性を有する液晶組成物を使
用する事が肝要である。
【0003】新しい液晶化合物の発明は、新しい液晶表
示素子の動作原理を提供する事でもある。本発明者ら
は、これまでトロポン環を含む液晶化合物を製造し、特
許出願してきた。しかし、これらは光学活性部分を含ま
ない物であったので、当然、強誘電性液晶相を発現する
ことはなかった。この強誘電性液晶を用いた新しい表示
方式においては、応答速度の著しい改善が見込まれてい
る(Clarksら; Applied Phys. lett., 36, 899 (198
0)) 。この表示方式は強誘電性を示すカイラルスメクチ
ックC相(以下、Sc* 相と略称する) 等のカイラルス
メクチック相を利用する物である。強誘電性を示す液晶
相はSc* 相以外には、カイラルスメクチックF、G、
H、I等の相が強誘電性を示す。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】これまでは、トロポン
環を含む化合物においては、強誘電性液晶相を単独で発
現する物は見出されていなかった。従って、本発明は、
強誘電性液晶相を単独で発現するトロポン環を含む新し
い化合物を提供するを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の第一は、一般
式:
【0006】
【化2】
【0007】(但し上式においてR1は炭素数1から18の
アルキル基またはアルコキシ基、R2は炭素数2から12の
アルキル基を示し、*は不斉炭素原子を示す。)で表さ
れる液晶化合物であり、本発明の第2は(I)式で表さ
れる化合物を少なくとも一種含有する液晶組成物であ
り、本発明の第3はその液晶組成物を使用して構成され
た液晶素子である。
【0008】一般式(I)で表される化合物のうち、好
ましいR1としては、炭素数6から15のアルキル基または
アルコキシ基であるが、これらは、メチル分岐あるいは
エチル分岐等を一個以上含んでいる事も可能であり、こ
の場合、アルキル基またはアルコキシ基が光学活性にな
り得る時は光学活性である事も可能である。R1はより好
ましくは、炭素数8〜12の直鎖状のアルキル基またはア
ルコキシ基である。R1が炭素数18を超える物は、製造
上、原料の入手が困難であることと、目的物の液晶の性
質の一つである粘性が増加してしまうので好ましくな
い。
【0009】また、一般式(I)で表される化合物のう
ち、好ましいR2としては、炭素数2から12のアルキル基
であるが、これらは、メチル分岐あるいはエチル分岐等
を一個以上含んでいる事も可能であり、この場合、アル
キル基が光学活性になり得る時は光学活性である事も可
能である。R2のより好ましくは、炭素数5〜10の直鎖状
のアルキル基である。R2が炭素数12を超えるアルキル基
である場合は、製造上、炭素数12を超える物は原料の入
手が困難であることと、更に、光学活性原料が非常に高
価になること、および目的物の液晶の性質の一つである
粘性が増加してしまうので好ましくない。
【0010】液晶組成物については、本発明の化合物の
複数個からのみなる組成物と、本発明の化合物の一種以
上と本発明以外の化合物の一種以上とを組合せてなる組
成物の2つの組成物が可能である。本発明の化合物の複
数個からのみなる組成物の場合は、本発明の化合物のな
かでも、所望する液晶相を広く呈する化合物を複数個混
合する事により、所望の液晶相を広い温度範囲にて呈す
る液晶組成物を構成する事が可能である。
【0011】また、本発明の化合物の一種以上と本発明
以外の化合物の一種以上とを組合せてなる組成物の場合
は、混合する事が出来る本発明以外の化合物は多くあ
る。中でも好適なものは、組成物の粘性を低下させるた
めに、粘性の低い液晶化合物が望ましい。この時、好適
に使用できる本発明の化合物の構成割合は、0.5 %から
80%であり、より好ましくは50%以内である。構成割合
が80%を超えると、添加している液晶化合物の低粘性の
特性が失われるので好ましくない。
【0012】一般式(I)で表される化合物は、以下の
経路にて好適に製造することが可能である。
【0013】
【化3】
【0014】即ち、光学活性2−アルカノール(2)
を、4−ブロモメチル安息香酸(1)を用いて光延エス
テル化法等の手法によりエステル化し、光学活性4−ブ
ロモメチル安息香酸=1−メチルアルキル(3)とし、
これを塩基の存在下、トロポロン(4)を作用させ
(5)とし、これにピリジン等の塩基の存在下、4−置
換安息香酸クロリド(6)を作用させ、目的とする
(I)式の化合物を製造することが出来る。
【0015】次に本発明の代表的な化合物を次表にあげ
る。
【0016】
【表1】
【0017】 表中、Crは結晶相、Sc* はカイラルスメクチックC
相、SA はスメクチックA相、Isoは等方性液体相をそ
れぞれ示す。
【0018】特開昭62-26250号あるいは USP 4729847号
に、本発明のトロポン部分がベンゼン環に置換した化合
物が記載されている。この化合物をそれぞれ対照化合物
A、Bとする。これらの化合物の構造式を次式に示す。
【0019】
【化4】
【0020】これらの対照化合物の相転移温度は次の通
りである。 A Cr 46.9 (SB 36.8)Sc* 67 SA 74.4 Iso B Cr 45.8 SB 49.5 Sc* 68 SA 78.1 Iso この様にしてみると、本発明の化合物は強誘電性液晶の
上限温度が対照化合物に較べて高いことが判る。更に対
照化合物は、強誘電性液晶相の低温側に非強誘電性液晶
相であるSB 相が出現し、実際の利用には制限がある。
しかし、本発明の化合物はSB 等の非強誘電性液晶相の
出現がなく、実際の利用に好適である。
【0021】次表に、本発明の化合物(表1の化合物番
号9)と対照化合物A、Bとの自発分極値の比較を行
う。
【0022】
【表2】 この様に、本発明の化合物は若干ではあるが、対照化合
物よりも大きな自発分極を示す。大きな自発分極は高速
応答につながるため、非常に有利である。
【0023】
【発明の効果】この様に、相転移温度、自発分極の両面
から比較すると本発明の有用性が明らかである。また、
本発明の化合物を非カイラルなSc相を呈する化合物又
は組成物に添加することによって、強誘電性を誘起する
ことが出来る。
【0024】また、本発明の光学活性液晶化合物は光学
活性炭素原子を有しているので、この化合物をネマチッ
ク液晶に添加することによってねじれた構造を誘起する
能力を有する。ねじれた構造を有するネマチック液晶、
即ち、カイラルネマチック液晶は、TN型表示素子のい
わゆるリバースドメインを生成することがないので、本
発明の化合物はリバースドメイン生成の防止剤としても
利用できる。
【0025】
【実施例】以下、実施例によって本発明をより具体的に
説明する。 実施例1 2−(4−ドデシルオキシベンゾイルオキシ)−5−
(4−(1−メチルウンデシルオキシカルボニル)ベン
ジルオキシ)トロポン ((1)式において、R1=C1225O−、R2=C1021
の化合物) の製造 第1段階 4−ブロモメチル安息香酸=1−メチルウンデシルの製
造 4−ブロモメチル安息香酸1.08g、S−(+)−2−ド
デカノール0.47g、トリフェニルホスフィン1.35gをテ
トラヒドロフラン30mlに溶解し、室温下、ここにジエチ
ルアゾジカルボン酸0.8ml のテトラヒドロフラン5ml溶
液を滴下し、15時間攪拌した。減圧下に溶媒を留去し
て、残分を溶離液(ヘキサン:クロロホルム=1:1)
を用いたシリカゲルクロマトグラフィーにて精製し、目
的の4−ブロモメチル安息香酸=1−メチルウンデシル
0.8gを得た。
【0026】第2段階 5−(4−(1−メチルウンデシルオキシカルボニル)
ベンジルオキシ)トロポロン 5−ヒドロキシトロポロン0.19gに、ヘキサメチルホス
ホルトリアミド5mlを加えた。0℃に冷却して、水酸化
ナトリウム0.07gを加え、30分攪拌した。ここに第1段
階で得られた4−ブロモメチル安息香酸=1−メチルウ
ンデシル0.38gを加えて5時間攪拌した。反応液を2規
定塩酸に注ぎ、酢酸エチルを用いて抽出し、有機層を
水、続いて食塩水にて洗浄し硫酸マグネシウムを用いて
乾燥した。乾燥剤をろ過して除き、有機層を濃縮して、
残分を溶離液(クロロホルム:酢酸エチル=20:1)を
用いたシリカゲルクロマトグラフィーにて精製し、目的
の5−(4−(1−メチルウンデシルオキシカルボニ
ル)ベンジルオキシ)トロポロン0.14gを得た。
【0027】第3段階(表題化合物の製造) 第2段階で得た、5−(4−(1−メチルウンデシルオ
キシカルボニル)ベンジルオキシ)トロポロン88mgのピ
リジン5ml溶液に、触媒量の4−N,N−ジメチルアミ
ノピリジン、4−ドデシルオキシ安息香酸クロリド75mg
を加え、室温下で12時間攪拌した。反応液を2規定塩酸
に注ぎ、酢酸エチルを用いて抽出し、有機層を水、続い
て食塩水にて洗浄し、硫酸マグネシウムを用いて乾燥し
た。乾燥剤をろ過して除き、有機層を濃縮して、残分を
溶離液(クロロホルム:酢酸エチル=20:1)を用いた
シリカゲルクロマトグラフィーにて精製し、更にヘキサ
ンと酢酸エチルの混合溶液を用いて再結晶して、目的の
光学活性の2−(4−ドデシルオキシベンゾイルオキ
シ)−5−(4−(1−メチルウンデシルオキシカルボ
ニル)ベンジル)トロポン65mgを得た。
【0028】この化合物の相転移温度は以下の通りであ
った。 Cr 95 Sc* 131 Iso この化合物の元素分析値は以下の通りであった。 C H 計算値 (C46647 として) 75.79 8.85 実測値 75.69 8.88。
【0029】この化合物のH−NMRは以下の通りであ
る。 0.85〜0.90(6H,m), 1.27〜1.47(34H,m), 1.
34(3H,d,J=6.2Hz), 1.55〜1.86(4H,
m), 4.02(2H,t,J=6.6 Hz),5.11(2H,
s), 5.16(1H,six, J=6.2 Hz), 6.30(1
H,br,d,J=9.2 Hz), 6.94(2H,d,J=8.
4 Hz), 7.23(3H,br,s),7.48(2H,d,J=
8.4 Hz), 8.09(2H,d,J=8.4 Hz), 8.11
(2H,d,J=8.8 Hz) 。
【0030】実施例2 本発明の化合物である光学活性2−(4−ドデシルオキ
シベンゾイルオキシ)−5−(4−(1−メチルヘキシ
ルオキシカルボニル)ベンジルオキシ)トロポン(表1
の化合物番号9)の自発分極と傾き角の測定を行った。
【0031】
【表3】
【0032】この表に示す様に、本発明の化合物は大き
な自発分極を示す。 実施例3 ネマチック液晶組成物ZLI−1132(メルク社製)を、
次の条件にて製造したセルに注入した。(セルは、配向
処理剤としてポリビニルアルコールを塗布し、その表面
をラピングして平行配向処理を施した透明電極からな
り、電極間隔10μm である。)これを偏光顕微鏡下に観
察したところ、リバース ツイスト ドメインは生成し
ていた。
【0033】ZLI−1132に、本発明の化合物の化
合物番号9の物を0.1重量部添加して、同様に観察し
たところ、リバース ツイスト ドメインは生成せず、
均一なネマチック相が観測された。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式 【化1】 (但し上式においてR1は炭素数1から18のアルキル基ま
    たはアルコキシ基、R2は炭素数2から12のアルキル基を
    示し、*は不斉炭素原子を示す。)で表される液晶化合
    物。
  2. 【請求項2】 複数種の請求項1の化合物のみを含有す
    る液晶組成物。
  3. 【請求項3】 請求項1の化合物を少なくとも一種含有
    する液晶組成物。
  4. 【請求項4】 請求項1の化合物を含有する液晶組成物
    を使用してなる液晶表示素子。
  5. 【請求項5】 請求項1の化合物を含有する液晶組成物
    を使用してなる液晶光スイッチング素子。
JP25417891A 1991-09-06 1991-09-06 トロポン環を含む強誘電性液晶化合物 Pending JPH0625097A (ja)

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