JPH0629224B2 - Liquid crystal compound and liquid crystal composition - Google Patents

Liquid crystal compound and liquid crystal composition

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JPH0629224B2
JPH0629224B2 JP8168885A JP8168885A JPH0629224B2 JP H0629224 B2 JPH0629224 B2 JP H0629224B2 JP 8168885 A JP8168885 A JP 8168885A JP 8168885 A JP8168885 A JP 8168885A JP H0629224 B2 JPH0629224 B2 JP H0629224B2
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宣 藤沢
義 荒井
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KAWAMURA RIKAGAKU KENKYUSHO
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、液晶性化合物及び液晶組成物に関するもの
で、特に強誘電性を有する液晶材料を提供するものであ
り、従来の液晶材料と比較して、特に応答性、メモリー
性に優れた液晶表示素子への利用可能性を有する液晶材
料を提供するものである。
The present invention relates to a liquid crystal compound and a liquid crystal composition, and particularly to a liquid crystal material having ferroelectricity, which is compared with a conventional liquid crystal material. Then, the present invention provides a liquid crystal material which is particularly applicable to a liquid crystal display device having excellent responsiveness and memory property.

<従来の技術> 液晶表示素子は、その低電圧動作、低消費電力性、薄型
表示が可能なこと、受光型で目が疲れないことなどの優
れた特徴を有するため、各種表示素子として広範囲に用
いられている。
<Prior Art> Liquid crystal display elements have excellent characteristics such as low-voltage operation, low power consumption, thin display capability, and light-receiving type that do not cause eye strain. It is used.

現在のところ、表示方式としては、Twisted Nematic
(TN)型と呼ばれる、ネマチック液晶を材料として用
いるものが一般的である。しかし、このTN型表示素子
においては、他の受光型の表示素子(CRTなど)と比
較すると応答が非常に遅いという欠点があり、種々の応
用上の制約をうけていた。液晶表示方式としては、TN
型以外にも、ゲスト−ホスト(GH)型、動的散乱(D
S)型、複屈折制御(ECB)型、相転移(PC)型、
熱効果型等が研究開発されており、それぞれ特徴を有し
ているが、その応答性においては、いずれもTN型に比
べて大きく改善されたとは言い難かった。このため、応
答性に優れた新しい液晶表示方式の開発が試みられてき
た。
At present, as a display method, Twisted Nematic
A nematic liquid crystal called (TN) type is generally used as a material. However, this TN type display element has a drawback that its response is very slow as compared with other light receiving type display elements (CRT and the like), and has been restricted in various applications. As a liquid crystal display system, TN
Type, guest-host (GH) type, dynamic scattering (D
S) type, birefringence control (ECB) type, phase transition (PC) type,
Although the thermal effect type and the like have been researched and developed, and each has its own characteristics, it was hard to say that the responsiveness was greatly improved compared to the TN type. Therefore, development of a new liquid crystal display system having excellent responsiveness has been attempted.

強誘電性液晶は、この目的に沿ったものとして、最近に
なって発表されたものであり、(R.B.Mayer et al.,J.P
hysique 36 L69(1975)及びN.A.Clark et al.,Appl.Phy
s.Lett.,36 P899(1980))これを利用した表示素子は、
従来液晶に比べて約100倍程度という高速応答が得ら
れ、テレビ等の動画像や高速光シャッター等をはじめと
する、多方面の表示素子への応用が期待できるものであ
る。
Ferroelectric liquid crystals have recently been published to meet this purpose (RBMayer et al., JP
hysique 36 L69 (1975) and NAClark et al., Appl.Phy
s.Lett., 36 P899 (1980)) A display device using this is
A high-speed response of about 100 times that of a conventional liquid crystal is obtained, and it can be expected to be applied to display devices in various fields such as moving images of televisions and high-speed optical shutters.

強誘電性液晶は、液晶相としては、チルト系のカイラル
スメクチック相に属するものであり、特に、カイラルス
メクチックC(SC)相が、実用的に望ましいもので
ある。
Ferroelectric liquid crystals belong to the tilt type chiral smectic phase as the liquid crystal phase, and in particular, the chiral smectic C (SC * ) phase is practically desirable.

カイラルスメクチックC相を示す液晶化合物は、これま
でにも検討されてきており、既にいくつかが知られてい
る。
Liquid crystal compounds exhibiting a chiral smectic C phase have been studied so far, and some of them are already known.

代表的なものてして、初めて合成された強誘電性液晶と
して知られている、(S)−2−メチルブチル−p−デ
シルオキシベンジリデンアミノシンナメート(DOBAMBC
と省略される)などの一連のシッフ塩基系の液晶があげ
られるが、これはいずれも水、光等に対する化学的安定
性の面で難点があり、実用に適したものではなかった。
(1)P.Kelleretal J.de Physique 37 C3(1976); 2)idem Acad Sc.Paris 282 C639(1976); 3)B.I.Ostrouskiietal Ferroelectrics 24 309(1980); 4)K.Yoshino et al Japanese J.of Appl.Physics23 L17
5(1984); 5)磯貝ら 特開昭59-98051号公報) 化学的に安定なカイラルスメクチック液晶として、エス
テル系のものが、既にGoodbyらにより若干報告されてい
る(1)J.W-Goodby et al Liquid Crystal & Ordered Fl
uids Vo14.P1〜; 2)J.W-Goodby T.M.Leslie,Mol.Cryst.Liq.Cryst.110 17
5 1984) しかし、これらはカイラルスメチクック相の出現が高温
域であるか、あるいは低温域であってもモノトロピック
であったりし、またカイラル基の導入工程が煩雑であっ
たり、自発分極が充分大きくなかったりし、いずれにし
ても満足のいくものとは言えなかった。
(S) -2-methylbutyl-p-decyloxybenzylidene aminocinnamate (DOBAMBC), which is known as a ferroelectric liquid crystal synthesized for the first time as a typical example.
There is a series of Schiff base type liquid crystals such as, but these are all not suitable for practical use due to their difficulty in chemical stability against water and light.
(1) P.Kelleretal J.de Physique 37 C3 (1976); 2) idem Acad Sc.Paris 282 C639 (1976); 3) BIOstrouskiietal Ferroelectrics 24 309 (1980); 4) K.Yoshino et al Japanese J.of Appl.Physics23 L17
5 (1984); 5) Isogai et al. JP-A-59-98051) As a chemically stable chiral smectic liquid crystal, an ester type has already been reported by Goodby et al. (1) JW-Goodby et al Liquid Crystal & Ordered Fl
uids Vo14.P1〜; 2) JW-Goodby TMLeslie, Mol.Cryst.Liq.Cryst.110 17
5 1984) However, the appearance of the chiral smectic phase is high temperature or monotropic even at low temperature, the process of introducing the chiral group is complicated, and spontaneous polarization is not observed. It wasn't big enough, and I couldn't say it was satisfactory anyway.

<発明が解決しようとする課題> 本発明者らは、光及び化学的安定性に優れた液晶化合物
としてエステル系化合物に着目し、単独もしくは配合に
より、室温付近でカイラルスメクチックC相をとりうる
新規の液晶化合物が得られないものかと鋭意検討し、本
発明に至ったものである。
<Problems to be Solved by the Invention> The present inventors have focused on an ester compound as a liquid crystal compound excellent in light and chemical stability, and a novel compound capable of taking a chiral smectic C phase near room temperature by itself or in combination. The inventors of the present invention have made earnest studies as to whether or not the liquid crystal compound (1) can be obtained.

即ち、本発明は、光及び化学的安定性に優れ、かつ無色
で室温作動の可能な新規な強誘電性液晶化合物、及びこ
れを含有する液晶組成物を提供しようとするものであ
る。
That is, the present invention intends to provide a novel ferroelectric liquid crystal compound which is excellent in light and chemical stability and is colorless and capable of operating at room temperature, and a liquid crystal composition containing the same.

<問題を解決するための手段> 本発明は上記問題を解決するために、一般式(I)(以
下、本発明の化合物又は化合物Iと称する) (式中、Rは炭素原子数1〜20のアルキル基又はアル
コキシ基を表わすが、好ましくは炭素原子数8〜14の
直鎖状アルコキシ基を表わし、nは0又は1の整数を表
わし、環Xはフッ素原子又は塩素原子によって置換され
た1,4−フェニレン基を表わし、環Yは1,4−フェ
ニレン基又はフッ素置換された1,4−フェニレン基を
表わすが、n=1の場合、環Yは1,4−フェニレン基
であることが好ましく、R*は光学活性なアルキル基を
あらわすが、好ましくは2又は3−メチルブチル基又は
1−メチルアルキル基を表わし、特に、2−メチルブチ
ル基、3−メチルブチル基、1−メチルプロピル基及び
1−メチルヘプチル基から成る群から選ばれる基である
ことが好ましい。) で表わされる化合物及びこの化合物を含有する液晶組成
物を提供する。
<Means for Solving Problems> In order to solve the above problems, the present invention provides a compound represented by formula (I) (hereinafter, referred to as a compound of the present invention or compound I). (In the formula, R represents an alkyl group or an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, preferably a linear alkoxy group having 8 to 14 carbon atoms, n represents an integer of 0 or 1, and a ring X represents a 1,4-phenylene group substituted by a fluorine atom or a chlorine atom, and ring Y represents a 1,4-phenylene group or a 1,4-phenylene group substituted by a fluorine atom, and when n = 1, Ring Y is preferably a 1,4-phenylene group, R * represents an optically active alkyl group, preferably a 2 or 3-methylbutyl group or a 1-methylalkyl group, and particularly a 2-methylbutyl group. , A group selected from the group consisting of a 3-methylbutyl group, a 1-methylpropyl group and a 1-methylheptyl group.) And a liquid crystal group containing this compound. To provide things.

液晶における強誘電性は、液晶がチルト系のカイラルス
メクチック相(SC*、SF*、SG*、SH*、SI*
SJ*、SK*)をとるときに出現するが、化合物Iにお
いては、カイラルスメクチック相のうち、最も実用的と
されているSC*相を比較的広い温度範囲でとりうるも
のが多い。
Ferroelectricity of liquid crystal is the chiral smectic phase (SC * , SF * , SG * , SH * , SI *) of the liquid crystal tilt system.
It appears when SJ * , SK * ) is taken, but in compound I, among the chiral smectic phases, most of the most practical SC * phases can take a relatively wide temperature range.

また、化合物Iの中には、SA相のみをとってカイラル
スメクチック相をとらないもの、あるいは単独では液晶
性を有さないものも存在するが、これらは複数の化合物
Iの配合、あるいは他のカイラルスメクチック液晶化合
物等との配合等により、強誘電性を示し得る液晶組成物
として用いることができる。その場合、高温域にあった
カイラルスメクチック相の温度域を降下させることがで
きる。
Further, among the compound I, there are some which take only the SA phase and do not take the chiral smectic phase, and some which do not have the liquid crystal property by themselves, but these are compounded by a plurality of compounds I or other compounds. By blending with a chiral smectic liquid crystal compound or the like, it can be used as a liquid crystal composition capable of exhibiting ferroelectricity. In that case, the temperature range of the chiral smectic phase that was in the high temperature range can be lowered.

液晶がカイラルスメクチック相をとるためには分子が不
斉であり、光学活性であることが必要であり、そのため
に一般には液晶分子中に光学活性な基を置換基として導
入することがなされている。化合物Iにおいては光学活
性なアルコールを用い、エステル結合によって分子端に
連結させてその条件を満たしており、その導入は容易で
ある。
In order for a liquid crystal to have a chiral smectic phase, the molecule needs to be asymmetric and optically active. Therefore, generally, an optically active group is introduced into a liquid crystal molecule as a substituent. . In Compound I, an optically active alcohol is used, and the condition is satisfied by connecting it to the molecular end by an ester bond, and its introduction is easy.

カイラルスメクチック液晶が強誘電性液晶として高速の
応答性を有するためには、大きな自発分極(Ps)を有
する必要がある。化合物Iにおいては、分子内でその不
斉炭素の近傍に永久双極子であるカルボニル基を有して
おり、更に用いる光学活性なアルコールによっては、C
−O結合やC−ハロゲン結合も不斉炭素に隣接して有し
ており、大きな自発分極を有することができる。
In order for the chiral smectic liquid crystal to have a high-speed response as a ferroelectric liquid crystal, it is necessary to have a large spontaneous polarization (Ps). Compound I has a carbonyl group which is a permanent dipole in the vicinity of its asymmetric carbon in the molecule, and C may be C depending on the optically active alcohol used.
It also has a —O bond and a C-halogen bond adjacent to the asymmetric carbon and can have a large spontaneous polarization.

化合物Iはその分子骨格中に熱や光、水分等に不安定な
化学結合を全く有しておらず、化学的に充分安定であ
り、その面でも実用に耐え得るものである。
Compound I has no chemical bond unstable to heat, light, moisture, etc. in its molecular skeleton, is chemically sufficiently stable, and is practically usable in that respect.

前述のとおり、化合物Iは単独あるいは液晶組成物とし
て用いられるが、本発明で言うところの液晶組成物とは
複数の化合物Iよりなるか、あるいはその配合成分とし
て化合物Iを少なくとも1種含むものであって、液晶性
を有するものである。
As described above, the compound I is used alone or as a liquid crystal composition, but the liquid crystal composition in the present invention is composed of a plurality of compounds I or contains at least one compound I as a compounding component thereof. Therefore, it has liquid crystallinity.

化合物Iの化合物は、例えば、以下のようにして製造す
ることができる。
The compound of compound I can be produced, for example, as follows.

化合物Iは一般式II (式中、R及び環Xは一般式(I)と同じ意味を表わ
す。) で表わされる酸塩化物(以下、酸塩化物IIと称する。)
と、一般式III (式中、n及び環Yは一般式(I)におけると同じ意味
を表わす。) で表わされる光学活性なフェノール誘導体(以下、フェ
ノール誘導体IIIと称する)とを、ピリジン等の塩基性
物質存在下に反応させることにより容易に得ることがで
きる。
Compound I has the general formula II (In the formula, R and ring X have the same meanings as in general formula (I).) An acid chloride represented by the following formula (hereinafter referred to as acid chloride II).
And the general formula III (Wherein n and ring Y have the same meanings as in formula (I)) and an optically active phenol derivative (hereinafter referred to as phenol derivative III) in the presence of a basic substance such as pyridine. It can be easily obtained by reacting with.

酸塩化物IIは、一般式IV (式中、R及び環Xは一般式IIと同じ意味を表わす。) で表わされる安息香酸誘導体(以下、カルボン酸IVと称
する。) と塩化チオニル等の塩素化剤とを反応させることにより
容易に得ることができる。この時、溶剤あるいは塩基性
物質(ピリジンあるいはDMFなど)の存在下に行って
もよい。
The acid chloride II has the general formula IV (In the formula, R and ring X have the same meanings as in formula II.) Easily by reacting a benzoic acid derivative (hereinafter referred to as carboxylic acid IV) with a chlorinating agent such as thionyl chloride. Can be obtained. At this time, it may be carried out in the presence of a solvent or a basic substance (pyridine, DMF, etc.).

この酸塩化物IIは、蒸留等により精製を行なうことによ
り保存することはできるが、加水分解をうけやすく、長
期の保存にはあまり適したものとはいい難い。そこでカ
ルボン酸IVを塩化チオニル等を用いて酸塩化物IIとして
後、単離精製を行わず、過剰の塩化チオニルを減圧下留
去した後、直接、フェノール誘導体IIIをピリジン等の
溶剤に溶かして加え、反応させるのが好都合であること
が多い。
This acid chloride II can be stored by purification by distillation or the like, but it is easily hydrolyzed, and it is difficult to say that it is very suitable for long-term storage. Therefore, after converting the carboxylic acid IV to the acid chloride II using thionyl chloride or the like, without isolation and purification, the excess thionyl chloride was distilled off under reduced pressure, and the phenol derivative III was directly dissolved in a solvent such as pyridine. In addition, it is often convenient to react.

また、化合物Iは、カルボン酸IVとフェノール誘導体II
Iと塩化メチレン等の溶剤中、N,N−ジメチルアミノ
ピリジン、4−ピロリジノピリジン等の触媒の存在下、
ジシクロヘキシルカルボジイミド等の脱水縮合剤を用い
て直接得ることができる。
The compound I is a carboxylic acid IV and a phenol derivative II.
In a solvent such as I and methylene chloride in the presence of a catalyst such as N, N-dimethylaminopyridine and 4-pyrrolidinopyridine,
It can be directly obtained by using a dehydration condensing agent such as dicyclohexylcarbodiimide.

カルボン酸IVは、環Xの種類、Rがアルキル基かアルコ
キシ基かによりその製法は多彩である。数例をあげる
と、3−クロロ−4−アルコキシ安息香酸は、市販の3
−クロロ−4−ヒドロキシ安息香酸を塩基性条件下でア
ルキルハライドと反応させるか、あるいは4−アルコキ
シ安息香酸をNークロロこはく酸イミド等の塩素化剤で
直接塩素化して得ることができ、2−フルオロ−4−ア
ルコキシ安息香酸は、3−フルオロ−4−シアノフェノ
ールをアルカリ加水分解して得られる2−フルオロ−4
−ヒドロキシ安息香酸のアルキル化により得ることがで
きる。3−クロロ−4−アルキル安息香酸は、4−アル
キル安息香酸を直接塩素化させるか、ニトロ化して4−
アルキル−3−ニトロ安息香酸とし、還元により4−ア
ルキル−3−アミノ安息香酸とした後、サンドマイヤー
反応により塩素化して得ることができる。同様にして、
3−フルオロ−4−アルキル安息香酸も得ることができ
る。2−フルオロ−4−アルキル安息香酸は、m−フル
オロブロモベンゼンをグリニャール化合物とした後、ア
ルキル化して、3−フルオロアルキルベンゼンとして、
これを塩化アルミニウム存在下、塩化アセチルと反応さ
せて、2−フルオロ−4−アルキルアセトフェノンと
し、次亜塩素酸ナトリウムなどでそのアセチル基をカル
ボン酸にかえて得ることができる。これ以外のカルボン
酸IVも、ほぼ同様の方法により容易に得ることができ
る。
The carboxylic acid IV has various production methods depending on the kind of the ring X and whether R is an alkyl group or an alkoxy group. To give a few examples, 3-chloro-4-alkoxybenzoic acid is commercially available
2-chloro-4-hydroxybenzoic acid can be obtained by reacting it with an alkyl halide under basic conditions, or by directly chlorinating 4-alkoxybenzoic acid with a chlorinating agent such as N-chlorosuccinimide. Fluoro-4-alkoxybenzoic acid is 2-fluoro-4 obtained by alkaline hydrolysis of 3-fluoro-4-cyanophenol.
It can be obtained by alkylation of hydroxybenzoic acid. 3-Chloro-4-alkylbenzoic acid is obtained by directly chlorinating 4-alkylbenzoic acid or nitrating 4-alkyl-4-benzoic acid.
It can be obtained by alkyl-4-nitrobenzoic acid, 4-alkyl-3-aminobenzoic acid by reduction, and chlorination by Sandmeyer reaction. Similarly,
3-Fluoro-4-alkylbenzoic acid can also be obtained. 2-Fluoro-4-alkylbenzoic acid is obtained by converting m-fluorobromobenzene into a Grignard compound and then alkylating it to give 3-fluoroalkylbenzene.
This can be reacted with acetyl chloride in the presence of aluminum chloride to give 2-fluoro-4-alkylacetophenone, which can be obtained by replacing the acetyl group with carboxylic acid with sodium hypochlorite or the like. Other carboxylic acids IV can be easily obtained by almost the same method.

フェノール誘導体IIIは、n=0の場合、4−ヒドロキ
シ安息香酸の光学活性アルコールエステル及びハロゲン
置換体であり、n=1の場合は、4′−ヒドロキシフェ
ニル−4−カルボン酸の光学活性アルコールエステルで
ある。
The phenol derivative III is an optically active alcohol ester of 4-hydroxybenzoic acid and a halogen-substituted product when n = 0, and an optically active alcohol ester of 4′-hydroxyphenyl-4-carboxylic acid when n = 1. Is.

これらは対応するヒドロキシカルボン酸、即ち、一般式
(式中、n及び環Yは一般式IIIと同じ意味を表わす) で表わされるヒドロキシカルボン酸Vと光学活性アルコ
ール(R*−OH)とを、触媒存在下に脱水縮合させる
ことにより容易に得ることができ、また光学活性アルコ
ールが(S)−2−ブタノール、(S)−2−オクタノ
ールのように、2級アルコールであって、かつ水酸基が
不斉炭素に直接結合している場合には、ヒドロキシカル
ボン酸Vの水酸基を保護した後、酸塩化物とし、しかる
後、光学活性アルコールと反応させることにより得るこ
とができる。しかし、このような2級アルコールを用い
て化合物Iを得るためには、むしろ酸塩化物IIと、一般
式VI (式中、n及び環Yは一般式IIIと同じ意味を表わ
す。) で表わされるアルデヒド誘導体とを反応させ、一般式VI
I (式中、R、環X、n及び環Yは一般式(I)における
と同じ意味を表わす。) で表されるアルデヒド誘導体を得た後、これを酸化して
カルボン酸とし、更に塩素化して酸塩化物とし、これを
光学活性アルコールと反応させる方法を用いるのが好ま
しい。
These are the corresponding hydroxycarboxylic acids, ie the general formula V (Wherein n and ring Y have the same meanings as in formula III), and easily obtained by dehydration condensation of hydroxycarboxylic acid V represented by the formula and optically active alcohol (R * -OH) in the presence of a catalyst. When the optically active alcohol is a secondary alcohol such as (S) -2-butanol or (S) -2-octanol and the hydroxyl group is directly bonded to the asymmetric carbon, It can be obtained by protecting the hydroxy group of hydroxycarboxylic acid V, converting it into an acid chloride, and then reacting it with an optically active alcohol. However, in order to obtain the compound I using such a secondary alcohol, the acid chloride II and the general formula VI are rather used. (In the formula, n and ring Y have the same meanings as in general formula III.)
I (In the formula, R, ring X, n and ring Y have the same meanings as in formula (I).) After obtaining an aldehyde derivative, it is oxidized to a carboxylic acid and further chlorinated. It is preferable to use a method in which the acid chloride is converted to an acid chloride, and this is reacted with an optically active alcohol.

この方法は、もちろん1級の光学活性アルコールの場合
にも用いることができるが、その場合には前述の方法に
比べ、工程が長く煩雑である。
This method can of course be used in the case of a primary optically active alcohol, but in that case, the process is long and complicated as compared with the above-mentioned method.

得られた液晶化合物あるいは液晶組成物は、2枚の透明
な電極板の間に均一な厚さ(1μm〜20μm)の薄膜
とすることにより、液晶表示セルとして使用することが
できる。セル内では液晶分子は電極面に平行な、いわゆ
るホモジニアスの、かつ向きの均一な配向をとる必要が
ある。
The obtained liquid crystal compound or liquid crystal composition can be used as a liquid crystal display cell by forming a thin film having a uniform thickness (1 μm to 20 μm) between two transparent electrode plates. In the cell, the liquid crystal molecules need to have a so-called homogeneous and uniform orientation parallel to the electrode surface.

このために、セル表面に配向処理を施すか、あるいは電
場又は磁場を印加するか、あるいは温度勾配をもたせる
かした状態において、等方性液体相から液晶相まで徐々
に冷却して、均一に配向したモノドメインを得る方法が
とられている。また、化合物Iの一部にみられるよう
に、スメクチック相と等方性液体相との間に、カイラル
ネマチック相を有する化合物、あるいは液晶組成物にお
いては、カイラルネマチック相を示す温度域において、
通常のネマチック液晶におけるものと全く同様の配向手
段(例えば、ラビング等の表面処理、電場や磁場の印加
など)によって配向させ、これをカイラルスメクチック
相まで冷却することにより、やはり均一に配向したモノ
ドメインを得ることができる。
For this purpose, the cell surface is subjected to an alignment treatment, an electric field or a magnetic field is applied, or a temperature gradient is applied, and the isotropic liquid phase to the liquid crystal phase is gradually cooled to achieve uniform alignment. The method of obtaining the mono domain is taken. Further, as seen in a part of the compound I, a compound having a chiral nematic phase between a smectic phase and an isotropic liquid phase, or in a liquid crystal composition, in the temperature range showing the chiral nematic phase,
Alignment is performed by the same alignment means as in ordinary nematic liquid crystals (eg, surface treatment such as rubbing, application of electric field or magnetic field), and this is cooled to the chiral smectic phase, so that the monodomain is also uniformly aligned. Can be obtained.

<実施例> 以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する
が、勿論、本発明の主旨と適用範囲はこれらの実施例に
よって限定されるものではない。
<Examples> Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the gist and the scope of application of the present invention are not limited to these Examples.

(実施例1) の合成 (上記中、2MBは2−メチルブチル基を表わす) 3−フルオロ−4−テトラデシルオキシ安息香酸2.4g
(6.8ミリモル)と塩化チオニル10ml及びピリジン0.5g
を加熱攪拌し、1時間還流を行なった。過剰の塩化チオ
ニルを減圧下に留去し、これに4′−ヒドロキシビフェ
ニル−4−カルボン酸−(S)−2−メチルブチルエス
テル2.1g(6.8ミリモル)をピリジン10mlに溶解して加
えた。これを40〜50℃に加熱して1時間攪拌を続けた。
放冷後、200mlの酢酸エチル及び100mlの10%塩酸水を加
え、攪拌し有機層を分離して、水及び飽和食塩水で洗浄
を行なった。ボウ硝を加え、乾燥を行なった後、溶媒を
留去して粗結晶4.6gを得た。シリカゲルカラムクロマト
グラフィーにより精製を行ない(展開溶媒;n−ヘキサ
ン−酢酸エチル混合系)、(S)−2−メチルブチル−
4′−(3−フルオロ−4−テトラデシルオキシベンゾ
イルオキシ)ビフェニル−4−カルボキシレート3.15g
(収率75%)を得た。
(Example 1) Synthesis (in the above, 2MB represents a 2-methylbutyl group) 3-fluoro-4-tetradecyloxybenzoic acid 2.4 g
(6.8 mmol) with thionyl chloride 10 ml and pyridine 0.5 g
Was heated and stirred, and refluxed for 1 hour. Excess thionyl chloride was distilled off under reduced pressure, and 2.1 g (6.8 mmol) of 4'-hydroxybiphenyl-4-carboxylic acid- (S) -2-methylbutyl ester dissolved in 10 ml of pyridine was added thereto. This was heated to 40-50 ° C and stirring was continued for 1 hour.
After cooling, 200 ml of ethyl acetate and 100 ml of 10% hydrochloric acid water were added, and the mixture was stirred, the organic layer was separated, and washed with water and saturated brine. Glauber's salt was added and dried, and then the solvent was distilled off to obtain 4.6 g of crude crystals. Purification by silica gel column chromatography (developing solvent; n-hexane-ethyl acetate mixed system), (S) -2-methylbutyl-
3.15 g of 4 '-(3-fluoro-4-tetradecyloxybenzoyloxy) biphenyl-4-carboxylate
(Yield 75%) was obtained.

構造の確認は核磁気共鳴スペクトル(NMR)、赤外吸
収スペクトル(IR)及びマススペクトル(MS)等に
よって行った。転移点の測定は、偏光顕微鏡及び示差走
査熱量計(DSC)を併用して行なった。
The structure was confirmed by nuclear magnetic resonance spectrum (NMR), infrared absorption spectrum (IR), mass spectrum (MS) and the like. The transition point was measured by using a polarization microscope and a differential scanning calorimeter (DSC) together.

NMR:δ6.8〜8.1(多重線、11H、aromatic) δ3.9〜4.2(多重線、4H、−O−CH2−) δ1.6〜2.1(多重線、3H) δ1.2〜1.5(多重線、24H) δ0.8〜1.1(多重線、9H、−CH3) IR:1730,1720,1620,1240,1200,1120,935,86
0,770,755(cm-1) MS:618(P+) また、相転移温度は等方性液体(Iと略す)よりSA相
への転移温度145.5℃、SA相よりSC*相への転移温度
107.3℃、SC*相より他のスメクチック相(Smと略
す)への転移温度48℃(モノトロピック)であり、融点
は52℃であった。
NMR: δ6.8~8.1 (multiplet, 11H, aromatic) δ3.9~4.2 (multiplet, 4H, -O-CH 2 - ) δ1.6~2.1 ( multiplet, 3H) δ1.2~1.5 ( multiplet, 24H) δ0.8~1.1 (multiplet, 9H, -CH 3) IR: 1730,1720,1620,1240,1200,1120,935,86
0,770,755 (cm -1 ) MS: 618 (P + ) In addition, the phase transition temperature from the isotropic liquid (abbreviated as I) to the SA phase is 145.5 ° C, and from the SA phase to the SC * phase. Transition temperature
The temperature was 107.3 ° C, the transition temperature from the SC * phase to another smectic phase (abbreviated as Sm) was 48 ° C (monotropic), and the melting point was 52 ° C.

次いで、前記3−フルオロ−4−テトラデシルオキシ安
息香酸にかえてアルキル側鎖の炭素原子数が1〜20の
3−フルオロ−4−アルコキシ安息香酸、3−フルオロ
−4−アルキル安息香酸、2−フルオロ−4−アルコキ
シ安息香酸、2−フルオロ−4−アルキル安息香酸、3
−クロロ−4−アルコキシ安息香酸、3−クロロ−4−
アルキル安息香酸、2−クロロ−4−アルコキシ安息香
酸、2−クロロ−4−アルキル安息香酸等を用い、ま
た、4′−ヒドロキシビフェニル−4−カルボン酸−
(S)−2−メチルブチルエステルにかえて、4−ヒド
ロキシ安息香酸−(S)−2−メチルブチルエステル、
3−クロロ−4−ヒドロキシ安息香酸−(S)−2−メ
チルブチルエステル、2−クロロ−4−ヒドロキシ安息
香酸−(S)−2−メチルブチルエステル、3−フルオ
ロ−4−ヒドロキシ安息香酸−(S)−2−メチルブチ
ルエステル、2−フルオロ−4−ヒドロキシ安息香酸−
(S)−2−メチルブチルエステル等を用いて、同様に
反応を行ない、それぞれ対応する化合物Iを得た。その
うち、代表的なものの相転移点を次頁の第1表に示す。
Then, 3-fluoro-4-tetradecyloxybenzoic acid is replaced with 3-fluoro-4-alkoxybenzoic acid having 1 to 20 carbon atoms in the alkyl side chain, 3-fluoro-4-alkylbenzoic acid, 2 -Fluoro-4-alkoxybenzoic acid, 2-fluoro-4-alkylbenzoic acid, 3
-Chloro-4-alkoxybenzoic acid, 3-chloro-4-
Alkylbenzoic acid, 2-chloro-4-alkoxybenzoic acid, 2-chloro-4-alkylbenzoic acid, etc. are used, and 4'-hydroxybiphenyl-4-carboxylic acid-
Instead of (S) -2-methylbutyl ester, 4-hydroxybenzoic acid- (S) -2-methylbutyl ester,
3-chloro-4-hydroxybenzoic acid- (S) -2-methylbutyl ester, 2-chloro-4-hydroxybenzoic acid- (S) -2-methylbutyl ester, 3-fluoro-4-hydroxybenzoic acid- (S) -2-Methylbutyl ester, 2-fluoro-4-hydroxybenzoic acid-
The same reaction was carried out using (S) -2-methylbutyl ester and the like to obtain the corresponding compound I. The phase transition points of typical ones are shown in Table 1 on the next page.

表中、2MBは(S)−2−メチルブチル基、3MPは
(S)−3−メチルペンチル基、1MPは光学活性な1
−メチルプロピル基、1MHは光学活性な1−メチルヘ
プチル基を表わし、環X及び環YにおけるA〜Eは、A
Bは Cは Dは Eは を表わし、 Cは結晶相、Iは等方性液体相、N*はカイラルネマチ
ック相、SAはスメクチックA相、SC*はカイラルス
メクチックC相、Smはより高次のスメクチック相をそ
れぞれ表わす。また、*は結晶化しないため、その融点
が不明であることを表わす。また、 ・はその相が存在すること、−は存在しないことを表わ
し、・の右の数字はその相から次の高温の相への転移温
度を示す。()内は、その相がモノトロピックであるこ
とを示す。C相の右の数値は化合物Iの融点でもある。
In the table, 2MB is (S) -2-methylbutyl group, 3MP is (S) -3-methylpentyl group, 1MP is optically active 1
-Methylpropyl group, 1MH represents an optically active 1-methylheptyl group, and A to E in ring X and ring Y are A
Is B is C is D is E is Where C is a crystalline phase, I is an isotropic liquid phase, N * is a chiral nematic phase, SA is a smectic A phase, SC * is a chiral smectic C phase, and Sm is a higher order smectic phase. Further, * indicates that the melting point is unknown because it does not crystallize. Also, -indicates that the phase exists, -indicates that it does not exist, and the number on the right side of-indicates the transition temperature from that phase to the next high-temperature phase. () Indicates that the phase is monotropic. The value to the right of phase C is also the melting point of compound I.

(実施例2) 実施例1で得られた4′−(3−フルオロ−4−テトラ
デシルオキシベンゾイルオキシ)ビフェニル−4−カル
ボキシレート80部に、3−フルオロ−4−((S)−2
−メチルブチルオキシカルボニル)フェニル−4−ドデ
シルオキシベンゾエート20部を配合し、液晶組成物を調
製した。
(Example 2) To 80 parts of 4 '-(3-fluoro-4-tetradecyloxybenzoyloxy) biphenyl-4-carboxylate obtained in Example 1 was added 3-fluoro-4-((S) -2.
20 parts of (methylbutyloxycarbonyl) phenyl-4-dodecyloxybenzoate were mixed to prepare a liquid crystal composition.

SA−SC*転移層は61℃に低下し、更に冷却時室温付
近までに安定にSC*相を示した。
The SA-SC * transition layer dropped to 61 ° C., and when cooled, showed a stable SC * phase up to around room temperature.

(実施例3)液晶表示素子の作製 厚さ7μmのスペーサーを介した2枚のガラス透明電極
間に、実施例1で得られた(S)−2−メチルブチル−
4′−(3−フルオロ−4−テトラデシルオキシベンゾ
イルオキシ)ビフェニル−4−カルボキシレートを148
℃に加熱して、等方性液体として充填し、薄膜セルを作
製した。
(Example 3) Production of liquid crystal display element The (S) -2-methylbutyl-obtained in Example 1 was sandwiched between two glass transparent electrodes via a spacer having a thickness of 7 µm.
4 '-(3-Fluoro-4-tetradecyloxybenzoyloxy) biphenyl-4-carboxylate was added to 148
It was heated to ℃ and filled as an isotropic liquid to prepare a thin film cell.

ゆるやかな温度勾配をかけて徐冷(1分間に0.2〜0.3
℃)を行ない、SA相を配向させ、均一なモノドメイン
を得た。
Slow cooling with a gentle temperature gradient (0.2 to 0.3 per minute)
(° C.) to orient the SA phase to obtain a uniform monodomain.

本セルをSC*相まで冷却し、約60℃で電場(5Vp-p、
0.1KHzの矩形波)を印加したところ、明瞭なスイッチン
グ動作が確認された。
This cell is cooled to SC * phase, and electric field (5Vp-p,
When a rectangular wave of 0.1 KHz) was applied, a clear switching operation was confirmed.

更に、120Vp-p、800KHzの矩形波を印加し、フォトマル
チプレイヤーで光スイチッング動作を検出したところ、
その応答速度は100μ秒以下であった。
Furthermore, when a rectangular wave of 120 Vp-p, 800 KHz is applied and the optical switching operation is detected by Photo Multiplayer,
The response speed was 100 μsec or less.

<発明の効果> 本発明の一般式(I)の化合物は、従来、強誘電性液晶
化合物として知られているDOBAMBCに比べて、上述の実
施例にも示されているように、工業的に容易に製造する
ことができ、それ自体無色であり、光、水等に対する化
学的安定性に優れるとともに、より低温域でカイラルス
メクチックC相を出現する。
<Effects of the Invention> Compared with DOBAMBC, which is conventionally known as a ferroelectric liquid crystal compound, the compound of the general formula (I) of the present invention is industrially used as shown in the above-mentioned Examples. It can be easily produced, is colorless in itself, is excellent in chemical stability to light, water, etc., and also exhibits a chiral smectic C phase in a lower temperature range.

しかも、本発明の液晶組成物においては、一般の液晶組
成物と同様に、単一化合物に比べて、液晶温度範囲の低
下が認められ、室温での利用の可能性も見込まれる。
Moreover, in the liquid crystal composition of the present invention, as in the case of a general liquid crystal composition, the liquid crystal temperature range is lower than that of a single compound, and it is expected that the liquid crystal composition can be used at room temperature.

更に、本発明の液晶化合物及び液晶組成物は従来の強誘
電性液晶と同様に応答速度がネマチック液晶の100倍
程度と極めて大きい。
Further, the liquid crystal compound and the liquid crystal composition of the present invention have an extremely large response speed of about 100 times that of the nematic liquid crystal, as in the conventional ferroelectric liquid crystal.

従って、表示用光スイッチング素子の構成材料として極
めて有用である。
Therefore, it is extremely useful as a constituent material of a display optical switching element.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一般式(I) (式中、Rは炭素原子数1〜20のアルキル基又はアル
コキシル基を表わし、nは0又は1の整数を表わし、環
Xはフッ素原子又は塩素原子によって置換された1,4
−フェニレン基を表わし、環Yは1,4−フェニレン基
又はフッ素置換された1,4−フェニレン基を表わし、
*は光学活性なアルキル基を表わす。) で表わされる液晶性化合物。
1. A general formula (I) (In the formula, R represents an alkyl group or an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, n represents an integer of 0 or 1, and the ring X is 1,4 substituted with a fluorine atom or a chlorine atom.
Represents a phenylene group, ring Y represents a 1,4-phenylene group or a fluorine-substituted 1,4-phenylene group,
R * represents an optically active alkyl group. ) A liquid crystal compound represented by:
【請求項2】n=1であり、環Yが1,4−フェニレン
基である特許請求の範囲第1項記載の化合物。
2. The compound according to claim 1, wherein n = 1 and the ring Y is a 1,4-phenylene group.
【請求項3】n=0である特許請求の範囲第1項記載の
化合物。
3. The compound according to claim 1, wherein n = 0.
【請求項4】R*が光学活性な1−メチルアルキル基で
ある特許請求の範囲第2項又は第3項記載の化合物。
4. The compound according to claim 2 or 3, wherein R * is an optically active 1-methylalkyl group.
【請求項5】R*が、2−メチルブチル基、3−メチル
ブチル基、1−メチルプロピル基及び1−メチルヘプチ
ル基から成る群から選ばれる基である特許請求の範囲第
2項又は第3項記載の化合物。
5. The compound according to claim 2 or 3, wherein R * is a group selected from the group consisting of a 2-methylbutyl group, a 3-methylbutyl group, a 1-methylpropyl group and a 1-methylheptyl group. The described compound.
【請求項6】一般式(I) (式中、Rは炭素原子数1〜20のアルキル基又はアル
コキシル基を表わし、nは0又は1の整数を表わし、環
Xはフッ素原子又は塩素原子によって置換された1,4
−フェニレン基を表わし、環Yは1,4−フェニレン基
又はフッ素置換された1,4−フェニレン基を表わし、
*は光学活性なアルキル基を表わす。) で表わされる化合物を含有する液晶組成物。
6. General formula (I) (In the formula, R represents an alkyl group or an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, n represents an integer of 0 or 1, and the ring X is 1,4 substituted with a fluorine atom or a chlorine atom.
Represents a phenylene group, ring Y represents a 1,4-phenylene group or a fluorine-substituted 1,4-phenylene group,
R * represents an optically active alkyl group. ) A liquid crystal composition containing a compound represented by:
【請求項7】カイラルスメクチックC相を示す特許請求
の範囲第6項記載の液晶組成物。
7. The liquid crystal composition according to claim 6, which exhibits a chiral smectic C phase.
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