JPH0678280B2 - Ferroelectric compound and liquid crystal composition - Google Patents

Ferroelectric compound and liquid crystal composition

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JPH0678280B2
JPH0678280B2 JP60090676A JP9067685A JPH0678280B2 JP H0678280 B2 JPH0678280 B2 JP H0678280B2 JP 60090676 A JP60090676 A JP 60090676A JP 9067685 A JP9067685 A JP 9067685A JP H0678280 B2 JPH0678280 B2 JP H0678280B2
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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
料に関する。
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. In addition, the present invention relates to a liquid crystal material having applicability to a liquid crystal display device having excellent responsiveness and memory property.

<従来の技術> 液晶表示素子は、その低電圧作動性、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 operability, low power consumption, thin display capability, and light receiving type that prevent eye strain, so they are widely used as various display elements. Is used for.

現在のところ、表示方式としては、ツイスティッド・ネ
マチック(TN)型と呼ばれる、ネマチック液晶を材料と
して用いるものが最も一般的である。しかし、このTN型
表示素子においては、他の発光型の表示素子(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
(DS)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, the most common display method is a twisted nematic (TN) type, which uses a nematic liquid crystal as a material. However, this TN type display element has a drawback that the response is very slow compared to other light emitting type display elements (CRT etc.),
It was subject to various application restrictions. In addition to the TN type, R & D on liquid crystal display types includes guest-host (GH) type, dynamic scattering (DS) type, birefringence control (ECB) type, phase transition (PC) type and thermal effect type. Although each of them has its own characteristics, it was hard to say that all of them were significantly improved in responsiveness as compared with 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.Phy
sique 36 L-69(1975))、これを利用した表示素子
は、従来液晶に比べて約100倍以上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 goal (RBMayer et al., J. Phy.
sique 36 L-69 (1975)), a display device using this has a high-speed response that is about 100 times or more that of conventional liquid crystals, and can be used for moving images such as televisions and high-speed optical shutters. It can be expected to be applied to display devices in various fields.

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。
The ferroelectric liquid crystal belongs to the tilt type chiral smectic phase as the liquid crystal phase, and 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.

代表的なものとして、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
略称される)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。
As a typical example, a series of Schiff base-based compounds such as (S) -2-methylbutyl p-decyloxybenzylidene aminocinnamate (abbreviated as DOBAMBC), which is known as the first synthesized ferroelectric liquid crystal, is used. Liquid crystals can be mentioned, but all of them are not suitable for practical use because they have drawbacks in chemical stability against water and light.

(1)P.Keller et al.,J.de Physique 37 C3(1976);
2)idem.Acad.Sc.Paris 282 C639(1976);3)B.I.Ostr
ouskii et al.,Ferroelectrics 24 309 (1980);4)K.
Yoshino et al.,Japanese J.of Appl.Physics 23 L175
(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 Crystals & Ord
ered Fluids Vol.4P1〜;2)J.W.Goodby,T.M.Leslie,Mo
l.Cryst.Liq.Cryst.110 175 1984) <発明が解決しようとする問題点> しかし、これらはカイラルスメクチ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。
(1) P. Keller et al., J. de Physique 37 C3 (1976);
2) idem.Acad.Sc.Paris 282 C639 (1976); 3) BIOstr
ouskii et al., Ferroelectrics 24 309 (1980); 4) K.
Yoshino et al., Japanese J. of Appl. Physics 23 L175
(1984); 5) Isogai et al. JP-A-59-98051) Some chemically stable chiral smectic liquid crystals have already been reported by Goodby et al. (1) JWGoodby et al., Liquid Crystals & Ord
ered Fluids Vol.4P1〜; 2) JWGoodby, TMLeslie, Mo
l.Cryst.Liq.Cryst.110 175 1984) <Problems to be solved by the invention> However, in these cases, the appearance of the chiral smectic phase is in the high temperature region, or is monotropic even in the low temperature region. However, the process of introducing the chiral group is complicated, and the spontaneous polarization is not sufficiently large, so that it cannot be said to be satisfactory in any case.

本発明が解決しようとする課題は、光及び化学的安定性
に優れた液晶化合物としてはエステル系化合物に着目
し、単独もしくは配合により、室温付近で強誘導性を有
する液晶相、特にカイラルスメクチックC相をとりうる
新規な液晶化合物を提供し、更にこのような化合物を含
有し、室温作動が可能な特に強誘電性の液晶組成物を提
供するものである。
The problem to be solved by the present invention focuses on an ester compound as a liquid crystal compound excellent in light and chemical stability, and a liquid crystal phase having strong induction at around room temperature, particularly a chiral smectic C, by itself or in combination. The present invention provides a novel liquid crystal compound capable of taking a phase, and further provides a particularly ferroelectric liquid crystal composition containing such a compound and capable of operating at room temperature.

<問題を解決するための手段> 本発明は、上記課題を解決するために、一般式(I)
(以下、本発明化合物または化合物Iと称する) (式中、Rは炭素原子数1〜20のアルキル基またはアル
コキシル基を表わすが、好ましくは炭素原子数8〜16の
直鎖状アルキル基を表わし、Xはフッ素原子または塩素
原子を表わし、nは0または1を表わし、Xがフッ素原
子の場合、環Yは を表わし、Xが塩素原子の場合、環Yは を表わし、Rは光学活性基を表わすが、(S)−2−
メチルブチル基、光学活性な1−メチルプロピル、31−
メチルヘプチル基及び2−クロロプロピル基から成る群
から選ばれる基であることが好ましく、特に、nが1で
ある場合には、(S)−2−メチルブチル基であること
が好ましい。) で表わされる強誘電性化合物を提供する。
<Means for Solving Problems> In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides general formula (I)
(Hereinafter, referred to as compound of the present invention or compound I) (In the formula, R represents an alkyl group or an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, preferably a linear alkyl group having 8 to 16 carbon atoms, X represents a fluorine atom or a chlorine atom, and n Represents 0 or 1, and when X is a fluorine atom, the ring Y is And when X is a chlorine atom, the ring Y is And R * represents an optically active group, but (S) -2-
Methylbutyl group, optically active 1-methylpropyl, 31-
It is preferably a group selected from the group consisting of a methylheptyl group and a 2-chloropropyl group, and in particular, when n is 1, it is preferably a (S) -2-methylbutyl group. ) A ferroelectric compound represented by

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、
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相を有
さないものも存在するが、これらは化合物I間での配
合、あるいは他のカイラルスメクチック液晶化合物との
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
スメクック相の温度域を降下させることができる。
Ferroelectricity of liquid crystal is the chiral smectic phase (SC * , SF * , SG * , SH * , SI * , SJ * , etc.) in which the liquid crystal is tilted.
It appears when taking SK * ), but in compound I,
Of the chiral smectic phases, many are capable of taking the most practical SC * phase in a relatively wide temperature range,
In addition, some of the compounds I have only the SA phase and do not have the chiral smectic phase, or some have no liquid crystal phase by themselves, but these are compounded between the compounds I or other chiral smectic phases. It can be used as a liquid crystal composition capable of exhibiting ferroelectricity by blending with a liquid crystal compound. 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, which is linked to the molecular end by an ester bond to satisfy the condition, so that introduction thereof is easy.

カイラルスメク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
の近傍に大きな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−ハロゲン結合を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 a chiral smectic liquid crystal to have a high-speed response as a ferroelectric liquid crystal, it must have a large spontaneous polarization (Ps). Compound I has a carbonyl group which is a large permanent dipole in the vicinity of its asymmetric carbon in the molecule, and further, depending on the optically active alcohol used,
It also has a C—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、本発明の液晶組成物は複数の化合物
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種含有するものであって、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 of the present invention comprises a plurality of compounds I, or contains at least one compound I as a compounding component thereof. , Has liquid crystallinity.

次に、化合物Iの製法について述べる。化合物Iは、一
般式(II) (式中、R及びXは一般式(1)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、環Y及びRは一般式(I)と同じ意味を
表わす。) で表わされる光学活性のフェノール誘導体(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。
Next, a method for producing compound I will be described. Compound I has the general formula (II) (In the formula, R and X have the same meanings as in the general formula (1).) An acid chloride represented by the following (hereinafter referred to as acid chloride II)
And the general formula (III) (In the formula, n, ring Y and R * have the same meanings as in the general formula (I).) An optically active phenol derivative represented by the formula (hereinafter referred to as phenol derivative III) and a base substance such as pyridine are present. It can be easily obtained by reacting below.

酸塩化物IIは、一般式(IV) (式中、R及び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) (Wherein R and X have the same meanings as in the general 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、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言い難い。そこで、カルボン
酸IVを塩化チオニルを用いて酸塩化物IIとした後、過剰
の塩化チオニルを減圧下留去し、そのまま単離精製する
ことなく、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、反応させるのが実際的であること
が多い。
This acid chloride II is easily hydrolyzed and is not very suitable for long-term storage. Therefore, the carboxylic acid IV was converted to the acid chloride II using thionyl chloride, the excess thionyl chloride was distilled off under reduced pressure, and the phenol derivative III was directly dissolved in a solvent such as pyridine without isolation and purification. In addition, it is often practical to react.

カルボン酸IVは、ハロゲン置換されていない4′−アル
キルビフェニル−4−カルボン酸、あるいは4′−アル
コキシビフェニル−4−カルボン酸を、N−クロロこは
く酸イミド(NCS)、臭素、過ヨウ素酸−ヨウ素等を用
いて直接ハロゲン化するか、またはニトロ化した後、還
元により3′−アミノ−4′−アルキルビフェニル−4
−カルボン酸あるいは3′−アミノ−4′−アルコキシ
ビフェニル−4−カルボン酸とし、これからサンドマイ
ヤー反応によって得ることができる。特にフッ素原子を
導入する場合は後者の反応により導入される。
Carboxylic acid IV is 4'-alkylbiphenyl-4-carboxylic acid which is not substituted with halogen, or 4'-alkoxybiphenyl-4-carboxylic acid, and N-chlorosuccinimide (NCS), bromine, periodic acid- After direct halogenation with iodine or the like, or nitration, 3'-amino-4'-alkylbiphenyl-4 is obtained by reduction.
-Carboxylic acid or 3'-amino-4'-alkoxybiphenyl-4-carboxylic acid, which can be obtained by the Sandmeyer reaction. Especially when a fluorine atom is introduced, it is introduced by the latter reaction.

またこれとは別に、フッ素原子を導入する場合には、1
−アルキル−4−ブロモ−2−フルオロベンゼン、ある
いは1−アルコキシ−4−ブロモ−2−フルオロベンゼ
ンをグリニャール化合物とし、塩化パラジウム(II)等
の触媒存在下にヨードベンゼンと反応させて、3−フル
オロ−4−アルキルビフェニル、あるいは3−フルオロ
−4−アルコキシビフェニルとし、更に常法によりアセ
チル化し、次亜塩素酸ナトリウムで酸化して得ることも
できる。
In addition to this, when introducing a fluorine atom, 1
-Alkyl-4-bromo-2-fluorobenzene or 1-alkoxy-4-bromo-2-fluorobenzene was used as a Grignard compound and reacted with iodobenzene in the presence of a catalyst such as palladium (II) chloride to give 3- It can also be obtained by preparing fluoro-4-alkylbiphenyl or 3-fluoro-4-alkoxybiphenyl, acetylating it by a conventional method, and oxidizing it with sodium hypochlorite.

一方、フェノール誘導体IIIは、n=0の場合、光学活
性アルコールであり、n=1の場合は、光学活性なフェ
ノール誘導体である。
On the other hand, the phenol derivative III is an optically active alcohol when n = 0 and an optically active phenol derivative when n = 1.

光学活性なフェノール誘導体は、一般式(V) (式中、環Yは一般式(I)におけると同じ意味を表わ
す)で表わされる対応する4−ヒドロキシ安息香酸ある
いはその誘導体Vと光学活性アルコールとを、酸触媒存
在下で脱水縮合させることにより、容易に得ることがで
きる。また、このとき反応させる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級の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、ヒドロキシ安息香酸V
の水酸基を保護した後、酸塩化物とし、光学活性なアル
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、光学活性なアルコールがこのような2級アルコール
である場合、本発明の化合物I(n=1)を得るために
は、むしろ次のような方法が好ましい。
The optically active phenol derivative has the general formula (V) (Wherein ring Y has the same meaning as in general formula (I)), the corresponding 4-hydroxybenzoic acid or its derivative V and an optically active alcohol are dehydrated and condensed in the presence of an acid catalyst. , Can be easily obtained. Further, when the optically active alcohol to be reacted at this time is a secondary alcohol such as (S) -2-butanol or (S) -2-octanol, and the hydroxyl group is directly bonded to the asymmetric carbon. Is hydroxybenzoic acid V
It can be obtained by protecting the hydroxyl group of 1, then converting to an acid chloride and reacting with an optically active alcohol. However, when the optically active alcohol is such a secondary alcohol, the following method is preferable in order to obtain the compound I (n = 1) of the present invention.

即ち、酸塩化物IIと、一般式(VI) (式中、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4−ヒドロキシベンズアルデヒド誘導体VI
とを反応させ、一般式(VII) (式中、R、X及び環Yは一般式Iにおけると同じ意味
を表わす)で表わされるベンズ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
塩素化物とした後に、光学活性アルコールと反応させる
ことにより、化合物I(n=1)を得ることができる。
That is, acid chloride II and general formula (VI) (In the formula, ring Y has the same meaning as in formula I)
4-hydroxybenzaldehyde derivative VI
To react with the general formula (VII) (Wherein R, X and ring Y have the same meanings as in the general formula I), a benzaldehyde derivative is obtained, which is then oxidized to a carboxylic acid and further chlorinated to give an acid chloride. , Compound I (n = 1) can be obtained by reacting with an optically active alcohol.

この方法は、もちろん光学活性1級アルコールの場合に
も同様に用いることができる。しかし、工程が長く煩雑
であるため、前述の方法が望ましい。
This method can be similarly used in the case of an optically active primary alcohol. However, since the process is long and complicated, the above method is preferable.

さて、得られた強誘電性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〜20μ
m)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。
Now, the obtained ferroelectric compound or liquid crystal composition is
Uniform thickness (1μm to 20μ) between two transparent electrode plates
By using the thin film of m), it can be used as a liquid crystal display cell. 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
場または磁場を印加するか、あるいは温度勾配をもたせ
るかした状態に置いて、液晶組成物を等方性液体相から
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とる温度
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、次いでカイラル
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 liquid crystal composition is gradually cooled from the isotropic liquid phase to the liquid crystal phase by subjecting the cell surface to an alignment treatment, applying an electric field or magnetic field, or placing a temperature gradient. Then, a uniformly oriented monodomain is obtained. 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 a liquid crystal composition, is To obtain a monodomain that is also uniformly oriented by aligning by the same alignment means as in nematic liquid crystal (eg surface treatment such as rubbing, application of electric field or magnetic field), and then cooling to a chiral smectic phase. You can

化合物Iあるいは化合物Iを含有する液晶組成物におい
ても、全く同様な方法で均一に配向したモノドメインの
セルを得ることができる。
Even in the case of compound I or a liquid crystal composition containing compound I, a uniformly aligned monodomain cell can be obtained in exactly the same manner.

<実施例> 以下に実施例をあげて本発明を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 specifically described with reference to Examples, but of course, the gist and scope of the present invention are not limited to these Examples.

(実施例1) の化合物の合成 (式中、2MBは(S)−2−メチルブチル基を表わ
す。) 3′−クロロ−4′−オクチルオキシビフェニル−4−
カルボン酸2.50g(6.9ミリモル)と塩化チオニル15ml及
びピリジン1.0mlを加熱撹拌し、2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1.60g(7.0ミリモル)をピリジン12mlに
溶解して加えた。40℃〜50℃で1時間撹拌した後放冷
し、酢酸エチル200mlと10%塩酸水100mlを加えた。
(Example 1) (2MB represents a (S) -2-methylbutyl group) 3'-chloro-4'-octyloxybiphenyl-4-
2.50 g (6.9 mmol) of carboxylic acid, 15 ml of thionyl chloride and 1.0 ml of pyridine were heated and stirred, and refluxed for 2 hours. Excess thionyl chloride was distilled off under reduced pressure, to which 3-
Fluoro-4-hydroxybenzoic acid (S) -2-methylbutyl ester (1.60 g, 7.0 mmol) was dissolved in 12 ml of pyridine and added. After stirring at 40 ° C to 50 ° C for 1 hour, the mixture was allowed to cool and 200 ml of ethyl acetate and 100 ml of 10% hydrochloric acid water were added.

有機層を分離し、これを飽和炭酸水素ナトリウム水、
水、飽和食塩水で洗浄し、芒硝を加え乾燥した。溶媒を
留去し、粗結晶4.0g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)、2−フルオロ−4−[(S)−
2−メチルブトキシカルボニル]フェニル−3′−クロ
ロ−4′−オクチルオキシビフェニル−4−カルボキシ
レートの白色結晶3.6gを得た。(収率92%) 構造の確認は、核磁気共鳴スペクトル(NMR)、質量ス
ペクトル(MS)によって行なった。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 organic layer was separated, and this was washed with saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution,
The extract was washed with water and saturated saline, added with Glauber's salt, and dried. The solvent was distilled off to obtain 4.0 g of crude crystals. Purification by silica gel column chromatography (developing solvent: n-hexane-ethyl acetate mixed system), 2-fluoro-4-[(S)-
3.6 g of white crystals of 2-methylbutoxycarbonyl] phenyl-3'-chloro-4'-octyloxybiphenyl-4-carboxylate were obtained. (Yield 92%) The structure was confirmed by nuclear magnetic resonance spectrum (NMR) and mass spectrum (MS). The transition point was measured by using a polarization microscope and a differential scanning calorimeter (DSC) together.

NMR:δ6.9〜8.3(多重線、10H、aromatic) δ4.06(3重線、 δ4.18(2重の2重線、‐COO-CH2-) δ1.7〜2.0(多重線、3H) δ1.2〜1.6(多重線、12H) δ0.8〜1.1(多重線、9H、−CH3) MS:586、588(強度比3:1P+) 相転移温度は、等方性液体よりカイラルネマチック相
(N相)への転移温度114℃、N相よりSA相への転
移温度106℃、SA相よりSC相への転移温度71℃であ
り、融点は42.5℃であった。
NMR: δ6.9 to 8.3 (multiline, 10H, aromatic) δ4.06 (triplet, δ 4.18 (double double line, -COO-CH 2- ) δ 1.7 ~ 2.0 (multiple line, 3H) δ 1.2 ~ 1.6 (multiple line, 12H) δ 0.8 ~ 1.1 (multiple line, 9H , -CH 3 ) MS: 586, 588 (strength ratio 3: 1P + ) Phase transition temperature is 114 ° C from isotropic liquid to chiral nematic phase (N * phase), SA phase from N * phase Of the SA phase to SC * phase was 71 ° C, and the melting point was 42.5 ° C.

次いで、前記3′−クロロ−4′−オクチルオキシビフ
ェニル−4−カルボン酸に代えて、側鎖の炭素原子数が
1〜20の3′−クロロ−4−アルコキシビフェニル−4
−カルボン酸、3′−クロロ−4′−アルキルビフェニ
ル−4−カルボン酸、3′−フルオロ−4−アルコキシ
ビフェニル−4−カルボン酸、3′−フルオロ−4′−
アルキルビフェニル−4−カルボン酸を用い、また3−
フルオロ−4−ヒドロキシ安息香酸(S)−2−メチル
ブチルエステルに代えて、光学活性な(S)−2−メチ
ルブタノール、(S)−3−メチルペンタノール、
(S)−4−メチルヘキサノール、(S)−5−メチル
ヘプタノール、(S)−2−ブタノール、(S)−2−
ペンタノール、(S)−2−ヘキサノール、(S)−2
−ヘプタノール、(S)−2−オクタノール、(S)−
2−ノナノール、(S)−2−デカノール、(R)−2
−クロロプロパノール等の光学活性アルコール及び4−
ヒドロキシ安息香酸の上記光学活性アルコールエステ
ル、3−フルオロ−4−ヒドロキシ安息香酸の上記光学
活性アルコールエステル、2−フルオロ−4−ヒドロキ
シ安息香酸の上記光学活性アルコールエステル、2−ク
ロロ−4−ヒドロキシ安息香酸の上記光学活性アルコー
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。
Then, in place of the 3'-chloro-4'-octyloxybiphenyl-4-carboxylic acid, 3'-chloro-4-alkoxybiphenyl-4 having 1 to 20 carbon atoms in the side chain.
-Carboxylic acid, 3'-chloro-4'-alkylbiphenyl-4-carboxylic acid, 3'-fluoro-4-alkoxybiphenyl-4-carboxylic acid, 3'-fluoro-4'-
Alkyl biphenyl-4-carboxylic acid is used, and 3-
Instead of fluoro-4-hydroxybenzoic acid (S) -2-methylbutyl ester, optically active (S) -2-methylbutanol, (S) -3-methylpentanol,
(S) -4-methylhexanol, (S) -5-methylheptanol, (S) -2-butanol, (S) -2-
Pentanol, (S) -2-hexanol, (S) -2
-Heptanol, (S) -2-octanol, (S)-
2-nonanol, (S) -2-decanol, (R) -2
-Optically active alcohol such as chloropropanol and 4-
The optically active alcohol ester of hydroxybenzoic acid, the optically active alcohol ester of 3-fluoro-4-hydroxybenzoic acid, the optically active alcohol ester of 2-fluoro-4-hydroxybenzoic acid, and 2-chloro-4-hydroxybenzoic acid. The same reaction was carried out using the above-mentioned optically active alcoholic ester of an acid and the corresponding compound I was obtained.

そのうちの代表的なものの相転移点は次表に示す通りで
ある。
The phase transition points of typical ones are shown in the following table.

(実施例2)液晶組成物の調製 実施例1で得られた2−フルオロ−4−[(S)−2−
メチルブトキシカルボニル]フェニル−3′−クロロ−
4′−オクチルオキシビフェニル−4−カルボキシレー
ト6部に、3−フルオロ−4−[(S)−2−メチルブ
トキシカルボニル]ベンゾイル−4−ドデシルオキシベ
ンゾエート1部を配合し、液晶組成物を調製した。この
液晶組成物のN相−I相転移点、SA相−N相転移点
はそれぞれ109.5℃、102℃とあまり低下しなかったが、
SA相−SC相転移点は59.5℃に低下し、SC相−結晶相
転移点は室温以下であった。これによって室温付近でSC
相を示す液晶組成物が得られた。
(Example 2) Preparation of liquid crystal composition 2-fluoro-4-[(S) -2- obtained in Example 1
Methylbutoxycarbonyl] phenyl-3′-chloro-
A liquid crystal composition was prepared by mixing 6 parts of 4′-octyloxybiphenyl-4-carboxylate with 1 part of 3-fluoro-4-[(S) -2-methylbutoxycarbonyl] benzoyl-4-dodecyloxybenzoate. did. The N * phase-I phase transition point and the SA phase-N * phase transition point of this liquid crystal composition were 109.5 ° C. and 102 ° C., respectively, which did not decrease so much.
The SA phase-SC * phase transition point decreased to 59.5 ° C, and the SC * phase-crystal phase transition point was below room temperature. As a result, the SC
* Liquid crystal composition showing a phase is obtained.

(実施例3)液晶表示素子の作製 厚さ4μmのスペーサーを介した2枚のラビングによる
表面処理を施したガラス透明電極板間に、120℃に加熱
して等方性液体相とした実施例1で得られた2−フルオ
ロ−4−[(S)−2−メチルブトキシカルボニル]フ
ェニル−3′−クロロ−4′−オクチルオキシビフェニ
ル−4−カルボキシレートを充填し、薄膜セルを作製し
た。
(Example 3) Production of liquid crystal display device Example in which an isotropic liquid phase was obtained by heating to 120 ° C between two glass transparent electrode plates which had been surface-treated by rubbing through a spacer having a thickness of 4 µm. 2-Fluoro-4-[(S) -2-methylbutoxycarbonyl] phenyl-3'-chloro-4'-octyloxybiphenyl-4-carboxylate obtained in 1 was filled to prepare a thin film cell.

電場をかけながら110℃まで徐冷し、カイラルネマチッ
ク相を配向させた。
The chiral nematic phase was oriented by slowly cooling to 110 ° C while applying an electric field.

更に100℃まで徐冷したところ、均一に配向したスメク
チックA相のモノドメインを得た。このセルを60℃まで
冷却するとSC相となり、これに5V、0.1KHzの矩形波を
印加し、ホトマルチプライヤーで光スイッチング動作を
検出したところ、その応答速度は100μ秒以下であっ
た。
When further slowly cooled to 100 ° C., a uniformly oriented smectic A phase monodomain was obtained. When this cell was cooled to 60 ℃, it became SC * phase. When a rectangular wave of 5V, 0.1KHz was applied to this cell, and the optical switching operation was detected by the photomultiplier, the response speed was 100 µsec or less.

これにより応答速度の速い液晶表示素子が得られた。As a result, a liquid crystal display device having a fast response speed was obtained.

<発明の効果> 本発明の化合物Iは、従来、強誘電性液晶化合物として
知られているDOBAMBCに比して、実施例にも示されてい
るよいに、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> The compound I of the present invention can be easily produced industrially, as shown in the examples, as compared with DOBAMBC conventionally known as a ferroelectric liquid crystal compound. It can be produced, is colorless in itself, is excellent in chemical stability against light, water and the like, and at the lower temperature region, exhibits a chiral smectic C phase.

しかも本発明の液晶組成物においては、単一化合物と比
べ、一般の液晶組成物と同様に液晶温度範囲の低下が認
められ、室温での利用が可能である。
Moreover, in the liquid crystal composition of the present invention, a decrease in the liquid crystal temperature range is recognized as in a general liquid crystal composition as compared with a single compound, and the liquid crystal composition can be used at room temperature.

更に、本発明の液晶組成物は、応答速度がネマチック液
晶の100倍以上と極めて大きい。
Furthermore, the response speed of the liquid crystal composition of the present invention is 100 times or more that of a nematic liquid crystal, which is extremely high.

したがって、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 the display optical switching element.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−122250(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) References JP-A-61-122250 (JP, A)

Claims (9)

【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のアルキル基またはアル
コキシル基を表わし、Xはフッ素原子または塩素原子を
表わし、nは0または1を表わし、Xがフッ素原子の場
合、環Yは を表わし、Xが塩素原子の場合、環Yは を表わし、Rは光学活性基を表わす。) で表わされる強誘電性化合物。
1. A general formula (I) (In the formula, R represents an alkyl group or an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, X represents a fluorine atom or a chlorine atom, n represents 0 or 1, and when X is a fluorine atom, the ring Y is And when X is a chlorine atom, the ring Y is And R * represents an optically active group. ) A ferroelectric compound represented by.
【請求項2】Rが炭素原子数8〜16の直鎖状アルコキシ
ル基である特許請求の範囲第1項記載の強誘電性化合
物。
2. The ferroelectric compound according to claim 1, wherein R is a linear alkoxyl group having 8 to 16 carbon atoms.
【請求項3】nが0である特許請求の範囲第2項記載の
強誘電性化合物。
3. The ferroelectric compound according to claim 2, wherein n is 0.
【請求項4】nが1であり、Xがフッ素原子である特許
請求の範囲第2項記載の強誘電性化合物。
4. The ferroelectric compound according to claim 2, wherein n is 1 and X is a fluorine atom.
【請求項5】nが1であり、Xが塩素原子である特許請
求の範囲第2項記載の強誘電性化合物。
5. The ferroelectric compound according to claim 2, wherein n is 1 and X is a chlorine atom.
【請求項6】Rが(S)−2−メチルブチル基である
特許請求の範囲第3、4または5項記載の強誘電性化合
物。
6. The ferroelectric compound according to claim 3, 4 or 5, wherein R * is (S) -2-methylbutyl group.
【請求項7】Rが光学活性な1−メチルプロピル基、
1−メチルプロピル基及び2−クロロプロピル基から成
る群から選ばれる基である特許請求の範囲第3項記載の
強誘電性化合物。
7. An optically active 1-methylpropyl group, wherein R * is
The ferroelectric compound according to claim 3, which is a group selected from the group consisting of a 1-methylpropyl group and a 2-chloropropyl group.
【請求項8】一般式(I) (式中、Rは炭素原子数1〜20のアルキル基またはアル
コキシル基を表わし、Xはフッ素原子または塩素原子を
表わし、nは0または1を表わし、Xがフッ素原子の場
合、環Yは を表わし、Xが塩素原子の場合、環Yは を表わし、Rは光学活性基を表わす。) で表わされる強誘電性化合物を含有する液晶組成物。
8. General formula (I) (In the formula, R represents an alkyl group or an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, X represents a fluorine atom or a chlorine atom, n represents 0 or 1, and when X is a fluorine atom, the ring Y is And when X is a chlorine atom, the ring Y is And R * represents an optically active group. ) A liquid crystal composition containing a ferroelectric compound represented by:
【請求項9】カイラルスメクチック相を示す特許請求の
範囲第8項記載の液晶組成物。
9. The liquid crystal composition according to claim 8, which exhibits a chiral smectic phase.
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