JPH0699370B2 - ニトロ基を有する化合物および液晶組成物 - Google Patents
ニトロ基を有する化合物および液晶組成物Info
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- JPH0699370B2 JPH0699370B2 JP60071629A JP7162985A JPH0699370B2 JP H0699370 B2 JPH0699370 B2 JP H0699370B2 JP 60071629 A JP60071629 A JP 60071629A JP 7162985 A JP7162985 A JP 7162985A JP H0699370 B2 JPH0699370 B2 JP H0699370B2
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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、各種電子機器における表示装置、光学装置、
各種センサーその他に利用し得る液晶化合物および液晶
組成物に関するもので、特に強誘電性を示す液晶材料を
提供するものであり、従来の液晶材料に比して、とりわ
け、応答速度の速い液晶表示素子への利用価値を有する
液晶材料を提供するものである。
各種センサーその他に利用し得る液晶化合物および液晶
組成物に関するもので、特に強誘電性を示す液晶材料を
提供するものであり、従来の液晶材料に比して、とりわ
け、応答速度の速い液晶表示素子への利用価値を有する
液晶材料を提供するものである。
〈従来技術〉 液晶表示素子は、その低電圧作動性、低電力消費、薄型
表示が可能なこと、受光型で目が疲れないことといった
多くのすぐれた特徴を有するため、現在では、広範囲の
表示用として数多く使用されている。現在のところ、そ
の表示方式としては、一般的に主としてTwisted Nemati
c（TN）型と呼ばれる、ネマチック液晶を材料として使
用したものが用いられている。しかし、このTN型表示素
子では、他の受光型の表示素子（例えばCRTなど）と比
較して、応答が非常に遅いという欠点があり、動画像に
は適さない等の応用上の制約をうけていた。液晶表示方
式としては、TN型の他にも、ゲスト−ホスト（GH）型、
動的散乱（DS）型、複屈折制御（ECB）型、相転移（P
C）型、熱効果型等が開発されており、いずれも個々に
特徴を有するものの、応答性においては、TN型と大きな
差はみられない。このため応答速度のすぐれた新しい液
晶表示方式の開発が、多方面で試みられてきた。
表示が可能なこと、受光型で目が疲れないことといった
多くのすぐれた特徴を有するため、現在では、広範囲の
表示用として数多く使用されている。現在のところ、そ
の表示方式としては、一般的に主としてTwisted Nemati
c（TN）型と呼ばれる、ネマチック液晶を材料として使
用したものが用いられている。しかし、このTN型表示素
子では、他の受光型の表示素子（例えばCRTなど）と比
較して、応答が非常に遅いという欠点があり、動画像に
は適さない等の応用上の制約をうけていた。液晶表示方
式としては、TN型の他にも、ゲスト−ホスト（GH）型、
動的散乱（DS）型、複屈折制御（ECB）型、相転移（P
C）型、熱効果型等が開発されており、いずれも個々に
特徴を有するものの、応答性においては、TN型と大きな
差はみられない。このため応答速度のすぐれた新しい液
晶表示方式の開発が、多方面で試みられてきた。
強誘電性液晶は、1975年にフランスのR.B.Meyer等によ
り、初めて発表されたものであるが（R.B.Meyer et al.
J.Physique36Ｌ−69 1975）、液晶の有する強誘電性の
ため、これを利用した表示素子は、応答速度において、
従来の液晶の1000倍程度と非常に高速であり、かつ双安
定性によるメモリー効果を同時に有するというすぐれた
特徴を有している。それゆえ、テレビ画面等の動画像へ
の利用や高速光シャッター、プリンター等への利用をは
じめとして、表示素子として多方面への応用が期待でき
るものである。
り、初めて発表されたものであるが（R.B.Meyer et al.
J.Physique36Ｌ−69 1975）、液晶の有する強誘電性の
ため、これを利用した表示素子は、応答速度において、
従来の液晶の1000倍程度と非常に高速であり、かつ双安
定性によるメモリー効果を同時に有するというすぐれた
特徴を有している。それゆえ、テレビ画面等の動画像へ
の利用や高速光シャッター、プリンター等への利用をは
じめとして、表示素子として多方面への応用が期待でき
るものである。
強誘電性を示す液晶は、その液晶相としては、ティルト
系のカイラルスメクチック相、即ち、カイラルスメクチ
ックＣ（SmC*）相、カイラルスメクチックＦ（SmF*）
相、カイラルスメクチックＧ（SmG*）相、カイラルスメ
クチックＨ（SmH*）相、カイラルスメクチックＩ（Sm
I*）相、カイラルスメクチックＪ（SmJ*）相、カイラル
スメクチックＫ（SmK*）相に属するものである。これら
のうちいくつかの相について高速応答性などが実験的に
確認されているが、現在のところ、実用的な意味では、
カイラルスメクチックＣ（SmC*）相が最も好ましいとさ
れている。
系のカイラルスメクチック相、即ち、カイラルスメクチ
ックＣ（SmC*）相、カイラルスメクチックＦ（SmF*）
相、カイラルスメクチックＧ（SmG*）相、カイラルスメ
クチックＨ（SmH*）相、カイラルスメクチックＩ（Sm
I*）相、カイラルスメクチックＪ（SmJ*）相、カイラル
スメクチックＫ（SmK*）相に属するものである。これら
のうちいくつかの相について高速応答性などが実験的に
確認されているが、現在のところ、実用的な意味では、
カイラルスメクチックＣ（SmC*）相が最も好ましいとさ
れている。
カイラルスメクチックＣ（SmC*）相を示す液晶化合物は
既にいくつか知られている。代表的なものとしては強誘
電性液晶として初めて合成された（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と略される）をはじめとする一連のシッフ塩
基系液晶である。
既にいくつか知られている。代表的なものとしては強誘
電性液晶として初めて合成された（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と略される）をはじめとする一連のシッフ塩
基系液晶である。
（１）P.Keller et al.J.de Physique37C3（1976）;2）
idem.Acad.Sc.Paris282C639（1976）;3）B.I.Ostrouski
i et al.Ferroelectrics24409（1980）;4）K.Yoshino e
t al.Japenese J.of Appl.Physics23L175（1984）;5）
磯貝ら、特開昭59-98051）しかし、これらはいずれも
水、光等に対する化学的安定性の面で難点があり、実用
に適したものとは言い難い。
idem.Acad.Sc.Paris282C639（1976）;3）B.I.Ostrouski
i et al.Ferroelectrics24409（1980）;4）K.Yoshino e
t al.Japenese J.of Appl.Physics23L175（1984）;5）
磯貝ら、特開昭59-98051）しかし、これらはいずれも
水、光等に対する化学的安定性の面で難点があり、実用
に適したものとは言い難い。
アゾキシ系液晶においてもいくつか知られているが、
（P.Keller et al.Ann.Phys.3139（1978））液晶温度範
囲が高く、また強い着色性のため、実用には適さない。
（P.Keller et al.Ann.Phys.3139（1978））液晶温度範
囲が高く、また強い着色性のため、実用には適さない。
また、エステル系のカイラルスメクチック液晶は、既に
goodbyらによる若干の報告例（Goodby et al.Liquid Cr
ystals ＆ Ordered.Fluids Vo14.P1〜）があるが、カイ
ラルスメクチック相の出現の温度範囲が狭いか、モノト
ロピックであるか、あるいは室温付近よりも高温域にあ
るものが多く、またカイラル基の導入工程が煩雑である
など、満足のいくものとは言えなかった。
goodbyらによる若干の報告例（Goodby et al.Liquid Cr
ystals ＆ Ordered.Fluids Vo14.P1〜）があるが、カイ
ラルスメクチック相の出現の温度範囲が狭いか、モノト
ロピックであるか、あるいは室温付近よりも高温域にあ
るものが多く、またカイラル基の導入工程が煩雑である
など、満足のいくものとは言えなかった。
〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明者らは、液晶化合物として、特にエステル系化合
物が、化学的安定性、光安定性にすぐれている点に着目
し、室温付近でカイラルスメクチック相（特にカイラル
スメクチックＣ相）をと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。
物が、化学的安定性、光安定性にすぐれている点に着目
し、室温付近でカイラルスメクチック相（特にカイラル
スメクチックＣ相）をと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。
即ち、本発明は、光及び化学的安定性にすぐれ、かつ、
室温動作の可能な新規の強誘電性化合物、及び組成物、
及び、組成物の配合成分としての液晶化合物を提供しよ
うというものである。
室温動作の可能な新規の強誘電性化合物、及び組成物、
及び、組成物の配合成分としての液晶化合物を提供しよ
うというものである。
〈問題を解決するための手段〉 本発明における化合物は次の一般式Ｉで示されることを
特徴としている。
特徴としている。
（式中、Ｒは炭素原子数１〜20のアルキル基またはアル
コキシ基をあらわし、ｌ、ｍ及びｎは各々独立的に、０
または１を表わすが、ｌ＋ｍ＋ｎ≧１であり、 は1,4−フェニレン基またはハロゲン置換された1,4−フ
ェニレン基をあらわし、R*は光学活性なアルキル基をあ
らわす。） 液晶における強誘電性は、液晶がティルト系のカイラル
スメクチック相をとる場合にあらわれるが、本化合物
（一般式Ｉで示される化合物Ｉを意味し、以下同様とす
る）においては、そのうち最も実用的とされているカイ
ラルスメクチックＣ（SmC*）相を広い温度範囲でとりう
るものが多い。例えば、４−（（Ｓ）−２−メチルブチ
ルオキシカルボニル）フェニル３′−ニトロ−４′−ｎ
−テトラデシルオキシビフェニル−４−カルボキシレー
トの如きは、エナンチオトロピックで45〜85℃という室
温に近い温度域で、SmC*相をとりうる液晶化合物であり
うる。化合物Ｉの中には、単独では強誘電性を示すよう
なティルト系カイラルスメクチック相をとらないもの、
あるいは液晶相すら有さないものも存在するが、これら
は化合物Ｉ中、もしくは他のSmC*相（または他のティル
ト系カイラルスメクチック相）を有する液晶化合物と配
合することにより、容易に強誘電性を示しうる液晶組成
物として用いることができるものである。その場合、本
化合物Ｉを配合することにより、液晶組成物のカイラル
スメクチックＣ相の温度範囲は大きく拡大し、特に高温
側へ拡大するよりも、低温側へ拡大する効果が大きい。
これは、化合物のＩの特に２環性の化合物（即ち一般式
Ｉにおいてｌ＋ｍ＋ｎ＝１の場合）についていえること
が多い。
コキシ基をあらわし、ｌ、ｍ及びｎは各々独立的に、０
または１を表わすが、ｌ＋ｍ＋ｎ≧１であり、 は1,4−フェニレン基またはハロゲン置換された1,4−フ
ェニレン基をあらわし、R*は光学活性なアルキル基をあ
らわす。） 液晶における強誘電性は、液晶がティルト系のカイラル
スメクチック相をとる場合にあらわれるが、本化合物
（一般式Ｉで示される化合物Ｉを意味し、以下同様とす
る）においては、そのうち最も実用的とされているカイ
ラルスメクチックＣ（SmC*）相を広い温度範囲でとりう
るものが多い。例えば、４−（（Ｓ）−２−メチルブチ
ルオキシカルボニル）フェニル３′−ニトロ−４′−ｎ
−テトラデシルオキシビフェニル−４−カルボキシレー
トの如きは、エナンチオトロピックで45〜85℃という室
温に近い温度域で、SmC*相をとりうる液晶化合物であり
うる。化合物Ｉの中には、単独では強誘電性を示すよう
なティルト系カイラルスメクチック相をとらないもの、
あるいは液晶相すら有さないものも存在するが、これら
は化合物Ｉ中、もしくは他のSmC*相（または他のティル
ト系カイラルスメクチック相）を有する液晶化合物と配
合することにより、容易に強誘電性を示しうる液晶組成
物として用いることができるものである。その場合、本
化合物Ｉを配合することにより、液晶組成物のカイラル
スメクチックＣ相の温度範囲は大きく拡大し、特に高温
側へ拡大するよりも、低温側へ拡大する効果が大きい。
これは、化合物のＩの特に２環性の化合物（即ち一般式
Ｉにおいてｌ＋ｍ＋ｎ＝１の場合）についていえること
が多い。
一般式Ｉにおいて、ｌ＋ｍ＋ｎ＝３の場合、化合物Ｉは
４環性となる。この場合、液晶性は同様に有するが、そ
の温度範囲は高温域になり、室温では結晶相であって、
単独での使用はできない。しかし、高い透明点を有する
ため、配合物として液晶組成物の温度範囲を特に高温域
に拡大するのに有効に利用することができる。
４環性となる。この場合、液晶性は同様に有するが、そ
の温度範囲は高温域になり、室温では結晶相であって、
単独での使用はできない。しかし、高い透明点を有する
ため、配合物として液晶組成物の温度範囲を特に高温域
に拡大するのに有効に利用することができる。
化合物Ｉにおいては、３環性の場合が、その液晶相、液
晶温度範囲等について好ましい。最も好ましいのはｌ＝
１、ｍ＝０、ｎ＝１の場合であって、この場合、広い温
度範囲にわたってSmC*相を有する化合物を得ることがで
きる。
晶温度範囲等について好ましい。最も好ましいのはｌ＝
１、ｍ＝０、ｎ＝１の場合であって、この場合、広い温
度範囲にわたってSmC*相を有する化合物を得ることがで
きる。
前述のように液晶分子がカイラルスメクチック相を示す
ためには分子が不斉であって、光学活性であることが必
要である。そのために、一般に、不斉炭素原子を有する
光学活性アルキル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、特にｍ＝１、ｎ＝０以
外の場合には、例えば（Ｓ）−２−メチルブタノールや
（Ｒ）−２−オクタノール等の光学活性アルコールをエ
ステル結合により分子片端に連結させることによりその
条件を満たすことができ、しかもその導入は非常に容易
である。強誘電性液晶は、実用的には大きな自発分極性
を有する必要があるが、この場合には、その不斉炭素の
近傍に大きな永久双極子であるＣ＝Ｏ結合を有し、そ
の点で有利である。
ためには分子が不斉であって、光学活性であることが必
要である。そのために、一般に、不斉炭素原子を有する
光学活性アルキル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、特にｍ＝１、ｎ＝０以
外の場合には、例えば（Ｓ）−２−メチルブタノールや
（Ｒ）−２−オクタノール等の光学活性アルコールをエ
ステル結合により分子片端に連結させることによりその
条件を満たすことができ、しかもその導入は非常に容易
である。強誘電性液晶は、実用的には大きな自発分極性
を有する必要があるが、この場合には、その不斉炭素の
近傍に大きな永久双極子であるＣ＝Ｏ結合を有し、そ
の点で有利である。
本発明でいう液晶組成物とは、化合物Ｉに属する複数種
の化合物よりなるか、また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
ことを特徴とする。
の化合物よりなるか、また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
ことを特徴とする。
次に化合物Ｉの製造法について述べる。本化合物の合成
法としては、一般式II （式中、Ｒ及びｌは一般式Ｉにおけると同じ意味を表わ
す。）で示される酸塩化物（以下、酸塩化物IIという）
と、一般式III （式中、ｍ及びｎは各々独立的に、０又は１を表わす
が、同時に０を表わすことはなく、環Ｘは1,4−フェニ
レン基又はハロゲン置換された1,4−フェニレン基を表
わし、R*は、光学活性アルキル基を表わす。）で示され
るヒドロキシ化合物（以下、ヒドロキシ化合物またはフ
ェノール誘導体IIIという）とを有機溶媒中で反応させ
るのが一般的であり、高収率で化合物Ｉを得ることがで
きる。
法としては、一般式II （式中、Ｒ及びｌは一般式Ｉにおけると同じ意味を表わ
す。）で示される酸塩化物（以下、酸塩化物IIという）
と、一般式III （式中、ｍ及びｎは各々独立的に、０又は１を表わす
が、同時に０を表わすことはなく、環Ｘは1,4−フェニ
レン基又はハロゲン置換された1,4−フェニレン基を表
わし、R*は、光学活性アルキル基を表わす。）で示され
るヒドロキシ化合物（以下、ヒドロキシ化合物またはフ
ェノール誘導体IIIという）とを有機溶媒中で反応させ
るのが一般的であり、高収率で化合物Ｉを得ることがで
きる。
酸塩化物IIは精製が容易ではなく、かつ湿気で分解する
ため、保存には適したものではない。そこで実用的には
一般式IV （式中、Ｒ、ｌは酸塩化物IIと同じ。）であらわされる
カルボン酸（以下、カルボン酸IVという）を塩化チオニ
ル等の塩素化剤と反応させて酸塩化物IIとし、単離、精
製することなく、塩素化剤のみを除去した状態でヒドロ
キシ化合物IIIを加えて反応させ、化合物Ｉを合成する
のが適した方法である。
ため、保存には適したものではない。そこで実用的には
一般式IV （式中、Ｒ、ｌは酸塩化物IIと同じ。）であらわされる
カルボン酸（以下、カルボン酸IVという）を塩化チオニ
ル等の塩素化剤と反応させて酸塩化物IIとし、単離、精
製することなく、塩素化剤のみを除去した状態でヒドロ
キシ化合物IIIを加えて反応させ、化合物Ｉを合成する
のが適した方法である。
また、化合物Ｉは、ある場合には、カルボン酸IVとヒド
ロキシ化合物IIIより直接得ることもできる。即ち、カ
ルボン酸IVにおいてｌ＝０の場合には、フェノール誘導
体IIIと有機溶媒中で塩基性触媒存在下、ジシクロヘキ
シルカルボジイミド（DCC）等の脱水剤によって脱水縮
合せしめエステル化により化合物Ｉを得ることができ
る。
ロキシ化合物IIIより直接得ることもできる。即ち、カ
ルボン酸IVにおいてｌ＝０の場合には、フェノール誘導
体IIIと有機溶媒中で塩基性触媒存在下、ジシクロヘキ
シルカルボジイミド（DCC）等の脱水剤によって脱水縮
合せしめエステル化により化合物Ｉを得ることができ
る。
原料となるカルボン酸IVは、ｌ＝０の場合には４−ｎ−
アルキル（またはアルコキシ）−３−ニトロ安息香酸で
あり、ｌ＝１の場合には４′−ｎ−アルキル（またはア
ルコキシ）−３′−ニトロビフェニル−４−カルボン酸
である。これらはいずれも対応するカルボン酸の一般式
Ｖ （式中Ｒ、ｌはカルボン酸IVと同じである）の直接ニト
ロ化により、一般式IVを容易に得ることができる。また
Ｒがアルコキシの場合は、一般式VI （式中ｌは０または１である）であらわされるヒドロキ
シカルボン酸をニトロ化した後、ヒドロキシ基のアルキ
ル化により得ることもできる。ニトロ化は酢酸等の溶媒
中、発煙硝酸や濃硝酸と反応させることにより容易に進
行するが、Ｒがアルコキシの場合はジニトロ化を防ぐた
め、あまり強い条件は好ましくなく、逆にＲがアルキル
の場合は強い条件が必要である。
アルキル（またはアルコキシ）−３−ニトロ安息香酸で
あり、ｌ＝１の場合には４′−ｎ−アルキル（またはア
ルコキシ）−３′−ニトロビフェニル−４−カルボン酸
である。これらはいずれも対応するカルボン酸の一般式
Ｖ （式中Ｒ、ｌはカルボン酸IVと同じである）の直接ニト
ロ化により、一般式IVを容易に得ることができる。また
Ｒがアルコキシの場合は、一般式VI （式中ｌは０または１である）であらわされるヒドロキ
シカルボン酸をニトロ化した後、ヒドロキシ基のアルキ
ル化により得ることもできる。ニトロ化は酢酸等の溶媒
中、発煙硝酸や濃硝酸と反応させることにより容易に進
行するが、Ｒがアルコキシの場合はジニトロ化を防ぐた
め、あまり強い条件は好ましくなく、逆にＲがアルキル
の場合は強い条件が必要である。
他の原料となるヒドロキシ化合物IIIは、ｍ＝ｎ＝０の
場合には光学活性アルコールR*OH（R*は化合物Ｉと同
じ）であり、（Ｓ）−２−メチルブタノールや（Ｒ）−
２−オクタノールなど市販のものをそのまま利用するこ
ともできる。
場合には光学活性アルコールR*OH（R*は化合物Ｉと同
じ）であり、（Ｓ）−２−メチルブタノールや（Ｒ）−
２−オクタノールなど市販のものをそのまま利用するこ
ともできる。
ｍ＝１、ｎ＝０の場合には光学活性基に置換されたフェ
ノールであり、例えば市販の（Ｓ）−２−メチルブチル
ベンゼンより容易に得ることのできる。また、４−
（（Ｓ）−２−メチルブチル）フェノール等を用いるこ
ともできる。ｍ＝０、ｎ＝１、および、ｍ＝１、ｎ＝１
の場合は、４−ヒドロキシ安息香酸、４′−ヒドロキシ
ビフェニル−４−カルボン酸あるいはそれらのハロゲン
置換体と光学活性アルコールとのエステルであって、こ
れらの通常のエステル化反応により得られるものであ
る。
ノールであり、例えば市販の（Ｓ）−２−メチルブチル
ベンゼンより容易に得ることのできる。また、４−
（（Ｓ）−２−メチルブチル）フェノール等を用いるこ
ともできる。ｍ＝０、ｎ＝１、および、ｍ＝１、ｎ＝１
の場合は、４−ヒドロキシ安息香酸、４′−ヒドロキシ
ビフェニル−４−カルボン酸あるいはそれらのハロゲン
置換体と光学活性アルコールとのエステルであって、こ
れらの通常のエステル化反応により得られるものであ
る。
得られた液晶化合物、あるいは組成物は、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。このた
めにセルの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
られており、本化合物を用いたセルにおいても同様な方
法で、モノドメインとし、表示用素子として用いること
ができる。
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。このた
めにセルの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
られており、本化合物を用いたセルにおいても同様な方
法で、モノドメインとし、表示用素子として用いること
ができる。
〈発明の効果〉 本発明は以上の如きものであるが、従来強誘電性液晶化
合物として知られているDOBAMBCのSmC*相の温度範囲が7
6〜95℃とわずか19度にすぎないのに対して、本発明の
化合物Ｉは後述する実施例にも示される如く、SmC*相の
温度範囲が広く、しかもより低温側に拡大し、かつ化学
的安定性においてもまさっている。しかも本発明の組成
物においては、液晶温度範囲の低下が単一化合物に比べ
てより顕著になり、室温での利用も充分可能である。更
に、本発明の液晶化合物および液晶組成物は、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
倍程度と極めて高い。従って表示用光スイッチング素子
として極めて有望である。
合物として知られているDOBAMBCのSmC*相の温度範囲が7
6〜95℃とわずか19度にすぎないのに対して、本発明の
化合物Ｉは後述する実施例にも示される如く、SmC*相の
温度範囲が広く、しかもより低温側に拡大し、かつ化学
的安定性においてもまさっている。しかも本発明の組成
物においては、液晶温度範囲の低下が単一化合物に比べ
てより顕著になり、室温での利用も充分可能である。更
に、本発明の液晶化合物および液晶組成物は、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
倍程度と極めて高い。従って表示用光スイッチング素子
として極めて有望である。
〈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。
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。
実施例１ 〈４−（（Ｓ）−２−メチルブチルオキシカルボニル）
フェニル３′−ニトロ−４′−テトラデシルオキシビフ
ェニル４−カルボキシレートの合成と物性〉 4.55g（10.0mmol）の３′−ニトロ−４′−テトラデシ
ルオキシビフェニル−４−カルボン酸を15mlの塩化チオ
ニル及び0.5mlのピリジン中で１時間加熱攪拌し還流さ
せた。減圧下、過剰の塩化チオニルを完全に留去し、油
状の３′−ニトロ−４′−テトラデシルオキシビフェニ
ル−４−カルボン酸塩化物を得た。この酸塩化物に
（Ｓ）−２−メチルブチル−４−ヒドロキシベンゾエー
ト2.08g（10.0mmol）の15mlピリジン溶液を加え、50〜6
0℃で２時間攪拌し反応させた。室温まで放冷した後、1
00mlの酢酸エチルと、５％塩酸水を加えてよく攪拌した
後、水層を除去し、さらに有機層を洗液が中性になるま
で水で洗浄した。無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、溶
媒を留去して得られた粗液晶をエタノールから再結晶を
行い、目的の４−（（Ｓ）−２−メチルブチルオキシカ
ルボニル）フェニル３′−ニトロ−４′−テトラデシル
オキシビフェニル４−カルボキシレート5.48gを得た。
（収率85％） 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）等により
行った。転移点の測定は、偏光顕微鏡及びDSCを供用し
て行った。
フェニル３′−ニトロ−４′−テトラデシルオキシビフ
ェニル４−カルボキシレートの合成と物性〉 4.55g（10.0mmol）の３′−ニトロ−４′−テトラデシ
ルオキシビフェニル−４−カルボン酸を15mlの塩化チオ
ニル及び0.5mlのピリジン中で１時間加熱攪拌し還流さ
せた。減圧下、過剰の塩化チオニルを完全に留去し、油
状の３′−ニトロ−４′−テトラデシルオキシビフェニ
ル−４−カルボン酸塩化物を得た。この酸塩化物に
（Ｓ）−２−メチルブチル−４−ヒドロキシベンゾエー
ト2.08g（10.0mmol）の15mlピリジン溶液を加え、50〜6
0℃で２時間攪拌し反応させた。室温まで放冷した後、1
00mlの酢酸エチルと、５％塩酸水を加えてよく攪拌した
後、水層を除去し、さらに有機層を洗液が中性になるま
で水で洗浄した。無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、溶
媒を留去して得られた粗液晶をエタノールから再結晶を
行い、目的の４−（（Ｓ）−２−メチルブチルオキシカ
ルボニル）フェニル３′−ニトロ−４′−テトラデシル
オキシビフェニル４−カルボキシレート5.48gを得た。
（収率85％） 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）等により
行った。転移点の測定は、偏光顕微鏡及びDSCを供用し
て行った。
NMR:δ7.1〜8.4（多重線、11H、aromatic）、δ4.05〜
4.3（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:1740,1710,1610,1545,1270,1215,1080,770,700（cm
-1） MS m/e＝645（P+） 転移点:Iso（等方性液体）−SmA 145、−SmA−SmC* 85.
0、SmC*−Cry（結晶） 41.5（℃、以下同じ） 次いで前記３′−ニトロ−４′−テトラデシルオキシビ
フェニル−４−カルボン酸に換えてアルキル側鎖の炭素
数１〜20の、３′−ニトロ−４′−アルコキシビフェニ
ル−４−カルボン酸、３′−ニトロ−４′−アルキルビ
フェニル−４−カルボン酸、３−ニトロ−４−アルコキ
シ安息香酸、３−ニトロ−４−アルキル安息香酸を用
い、また（Ｓ）−２−メチルブチル４−ヒドロキシベン
ゾエートに換えて、４′−ヒドロキシビフェニル−４−
カルボン酸の光学活性アルコールエステル、４−ヒドロ
キシ安息香酸の光学活性アルコールエステル、４位が光
学活性基に置換されたフェノール、光学活性アルコー
ル、及びそのハロゲン置換体を用い、同様に反応させる
ことにより、それぞれ対応する化合物Ｉが得られた。そ
れらのうち主な化合物について転移温度を表い示すと以
下のようである。（表中R*として、2MB*、1MH*、1MP*は
それぞれ光学活性な２−メチルブチル基、１−メチルヘ
プチル基、１−メチルプロピル基を表わし、Cryは結晶
相を表わし、SmC*はカイラルスメクチックＣ相、SmAは
スメクチックＡ相、Isoは等方性液体相を表わし、環Ｘ
におけるＡは1,4−フェニレン基を表わし、 ＊は結晶化しなかったことを表わし、・はその相が存在
すること、−は存在しないことをあらわし、・の右の数
字はその相からより高温部の相への転移温度をあらわ
す。また（ ）内の数字は冷却時のみにその相があらわ
れるモノトロピックであることをあらわす。Sm*はより
結晶相に近い他のカイラルスメクチック相をあらわして
いる。） 実施例２ 実施例１で得られた４−（（Ｓ）−２−メチルブチルオ
キシカルボニル）フェニル３′−ニトロ−４′−テトラ
デシルオキシビフェニル４−カルボキシレート11部に、
４−（（Ｓ）−２−メチルブチルオキシカルボニル）−
３−フルオロフェニル４−ドデシルオキシベンゾエート
２部を配合し、液晶組成物を調製した。
4.3（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:1740,1710,1610,1545,1270,1215,1080,770,700（cm
-1） MS m/e＝645（P+） 転移点:Iso（等方性液体）−SmA 145、−SmA−SmC* 85.
0、SmC*−Cry（結晶） 41.5（℃、以下同じ） 次いで前記３′−ニトロ−４′−テトラデシルオキシビ
フェニル−４−カルボン酸に換えてアルキル側鎖の炭素
数１〜20の、３′−ニトロ−４′−アルコキシビフェニ
ル−４−カルボン酸、３′−ニトロ−４′−アルキルビ
フェニル−４−カルボン酸、３−ニトロ−４−アルコキ
シ安息香酸、３−ニトロ−４−アルキル安息香酸を用
い、また（Ｓ）−２−メチルブチル４−ヒドロキシベン
ゾエートに換えて、４′−ヒドロキシビフェニル−４−
カルボン酸の光学活性アルコールエステル、４−ヒドロ
キシ安息香酸の光学活性アルコールエステル、４位が光
学活性基に置換されたフェノール、光学活性アルコー
ル、及びそのハロゲン置換体を用い、同様に反応させる
ことにより、それぞれ対応する化合物Ｉが得られた。そ
れらのうち主な化合物について転移温度を表い示すと以
下のようである。（表中R*として、2MB*、1MH*、1MP*は
それぞれ光学活性な２−メチルブチル基、１−メチルヘ
プチル基、１−メチルプロピル基を表わし、Cryは結晶
相を表わし、SmC*はカイラルスメクチックＣ相、SmAは
スメクチックＡ相、Isoは等方性液体相を表わし、環Ｘ
におけるＡは1,4−フェニレン基を表わし、 ＊は結晶化しなかったことを表わし、・はその相が存在
すること、−は存在しないことをあらわし、・の右の数
字はその相からより高温部の相への転移温度をあらわ
す。また（ ）内の数字は冷却時のみにその相があらわ
れるモノトロピックであることをあらわす。Sm*はより
結晶相に近い他のカイラルスメクチック相をあらわして
いる。） 実施例２ 実施例１で得られた４−（（Ｓ）−２−メチルブチルオ
キシカルボニル）フェニル３′−ニトロ−４′−テトラ
デシルオキシビフェニル４−カルボキシレート11部に、
４−（（Ｓ）−２−メチルブチルオキシカルボニル）−
３−フルオロフェニル４−ドデシルオキシベンゾエート
２部を配合し、液晶組成物を調製した。
この液晶組成物のSmA→Iso転移点は132〜133℃と大きく
変化しなかったが、SmA→SmC*転移点は36〜37℃と大き
く低下し、SmC*−Cry転移点は氷点下であった。
変化しなかったが、SmA→SmC*転移点は36〜37℃と大き
く低下し、SmC*−Cry転移点は氷点下であった。
これにより、SmC*相の温度範囲が広く、しかも室温を含
む低温側に拡大した液晶組成物が得られたことになる。
む低温側に拡大した液晶組成物が得られたことになる。
実施例３ 実施例１で得られた４−（（Ｓ）−２−メチルブチルオ
キシカルボニル）フェニル３′−ニトロ−４′−テトラ
デシルオキシビフェニル４−カルボキシレートを加熱し
てIsotropic相にした状態で、これを厚さ７μｍのスペ
ーサーを介した２枚のガラス透明電極間に充填し薄膜セ
ルを作成した。温度勾配をかけて徐冷を行い、SmA相を
配向させ均一なモノドメインを得た。本セルをSmC*相ま
で冷却し、約69℃で電場（5V、0.1Hz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。更に
120V、800Hzの矩形波を印加し、フォトマルチプライヤ
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100μsec以下であった。これにより応答速度の速い
液晶表示素子が得られたことになる。同セルを用いて３
角波の電波を印加し、その分極反転電流を測定し、自発
分極を測定したところ2.78nC/cm2であった。これは既存
の強誘電液晶として知られているDOBAMBCの自発分極約3
nC/cm2と同程度の値である。
キシカルボニル）フェニル３′−ニトロ−４′−テトラ
デシルオキシビフェニル４−カルボキシレートを加熱し
てIsotropic相にした状態で、これを厚さ７μｍのスペ
ーサーを介した２枚のガラス透明電極間に充填し薄膜セ
ルを作成した。温度勾配をかけて徐冷を行い、SmA相を
配向させ均一なモノドメインを得た。本セルをSmC*相ま
で冷却し、約69℃で電場（5V、0.1Hz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。更に
120V、800Hzの矩形波を印加し、フォトマルチプライヤ
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100μsec以下であった。これにより応答速度の速い
液晶表示素子が得られたことになる。同セルを用いて３
角波の電波を印加し、その分極反転電流を測定し、自発
分極を測定したところ2.78nC/cm2であった。これは既存
の強誘電液晶として知られているDOBAMBCの自発分極約3
nC/cm2と同程度の値である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−32748（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【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
コキシ基をあらわし、ｌ、ｍ及びｎは各々独立的に、０
または１を表わすが、ｌ＋ｍ＋ｎ≧１であり、 は1,4−フェニレン基またはハロゲン置換された1,4−フ
ェニレン基をあらわし、R*は光学活性なアルキル基をあ
らわす。） で表わされる化合物。 - 【請求項２】R*が、１−メチルアルキル基である特許請
求の範囲第１項記載の化合物。 - 【請求項３】R*が、２−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１項記載の化合物。 - 【請求項４】Ｒが炭素原子数８〜14の直鎖状アルコキシ
基であることを特徴とする特許請求の範囲第２項又は第
３項記載の化合物。 - 【請求項５】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
コキシ基をあらわし、ｌ、ｍ及びｎは各々独立的に、０
または１を表わすが、ｌ＋ｍ＋ｎ≧１であり、 は1,4−フェニレン基またはハロゲン置換された1,4−フ
ェニレン基をあらわし、R*は光学活性なアルキル基をあ
らわす。） で表わされる化合物を含有する液晶組成物。 - 【請求項６】カイラルスメクチック相を示すことを特徴
とする特許請求の範囲第５項記載の液晶組成物。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60071629A JPH0699370B2 (ja) | 1985-04-04 | 1985-04-04 | ニトロ基を有する化合物および液晶組成物 |
| US07/252,926 US4943386A (en) | 1985-01-09 | 1988-10-04 | Liquid crystalline compounds having substituents |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60071629A JPH0699370B2 (ja) | 1985-04-04 | 1985-04-04 | ニトロ基を有する化合物および液晶組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61229844A JPS61229844A (ja) | 1986-10-14 |
| JPH0699370B2 true JPH0699370B2 (ja) | 1994-12-07 |
Family
ID=13466136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60071629A Expired - Lifetime JPH0699370B2 (ja) | 1985-01-09 | 1985-04-04 | ニトロ基を有する化合物および液晶組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0699370B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2285810A (en) * | 1994-01-10 | 1995-07-26 | Secr Defence | Smectic liquid crystal materials for electroclinic or nonlinear optic devices |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6032748A (ja) * | 1983-07-29 | 1985-02-19 | Hitachi Ltd | 液晶性化合物 |
-
1985
- 1985-04-04 JP JP60071629A patent/JPH0699370B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61229844A (ja) | 1986-10-14 |
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