JPH07118202A - 新規な3−メチルアジピン酸ジエステル化合物及びこれを含む液晶組成物並びにこの化合物の製造方法 - Google Patents

新規な3−メチルアジピン酸ジエステル化合物及びこれを含む液晶組成物並びにこの化合物の製造方法

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JPH07118202A
JPH07118202A JP5284187A JP28418793A JPH07118202A JP H07118202 A JPH07118202 A JP H07118202A JP 5284187 A JP5284187 A JP 5284187A JP 28418793 A JP28418793 A JP 28418793A JP H07118202 A JPH07118202 A JP H07118202A
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JP
Japan
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compound
liquid crystal
phase
methyladipic acid
formula
Prior art date
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Application number
JP5284187A
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English (en)
Inventor
Atsushi Yoshizawa
篤 吉沢
Isa Nishiyama
伊佐 西山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eneos Corp
Original Assignee
Japan Energy Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【構成】下記一般式 (式中、Aはそれぞれに-COO-、-OCO-、-O-、または単
結合を示し、nはそれぞれに0または1、Rはそれぞれ
に炭素数1〜18個のアルキル基またはシアノ基を示
す)で表される新規な3-メチルアジピン酸ジエステル
化合物で、特には、上記化合物のメチル基とメチレン基
の結合しているメチン炭素上に不斉中心を持つその光学
活性体、および前記化合物またはその光学活性体を含有
させたことからなる液晶組成物。 【効果】これらの化合物を強誘電性液晶組成物に少量添
加することによって、自発分極等、他の物理定数に影響
を与えることなく、Ch相またはSC*相のらせんピッチを
調整できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規な3-メチルアジ
ピン酸ジエステル化合物及びこれを含む液晶組成物並び
にこの化合物の製造方法に関する。この3-メチルアジ
ピン酸ジエステル化合物は、安定なサーモトロピックな
液晶状態をとり、例えば、液晶テレビ等のディスプレイ
用、光プリンターヘッド、ライトバルブ等のオプトエレ
クトロニクス関連素子を構成する液晶材料として、極め
て有用である。
【0002】
【従来の技術】近年、強誘電性液晶の光スイッチング現
象を利用した表示素子が、クラーク(N. A. Clark)とラ
ガーウァール(S. T. Lagerwall)により提案された〔ア
プライドフィジックス レター(Applied Phys. Let
t.),36,899頁 (1980)〕。この強誘電性液晶を利用し
た素子は双安定性を有し、しかも、従来のTN型あるい
はSTN型と呼ばれる表示方式の液晶素子に比べて光学
的な応答がμsecのオーダーと速いという優れた特徴を
有している。
【0003】これらの強誘電性液晶材料を実際の素子材
料として用いるためには、いくつかの物性及び特性が要
求される。その中でも基本的なものとしては、室温を含
む広い温度範囲でキラルスメクチックC(SC*)相を示す
こと、高速応答をすることが挙げられる。この他にも強
誘電性液晶材料には数多くの物性及び特性が要求される
が、現在、これらの物性及び特性の要求を、単一の化合
物で満たすことはできない。このため、幾つかの化合物
を混合した強誘電性液晶組成物を用いる必要がある。
【0004】強誘電性液晶組成物を得るためには、必ず
しも強誘電性液晶化合物だけを混合する必要はない。非
キラル化合物であってスメクチックC(SC)相を示す、単
一かあるいは複数の化合物の液晶組成物(ベース液晶)に
対し、光学活性な化合物を添加すれば、強誘電性液晶組
成物を得ることができる。
【0005】ここで、キラルスメクチックCの状態にお
いて良好なコントラストを得るためには、液体-コレス
テリック(Ch)相-スメクチックA(SA)相-SC*相という相
系列をとり、かつCh相、SC*相のらせんピッチが長いこ
とが好ましい。
【0006】また、応答速度の速い液晶組成物を得るに
は、自発分極(Ps)を大きくしなければならない。
【0007】このため、ベース液晶に対して加える光学
活性化合物は、自発分極が大きく、しかもピッチの長い
ものが好ましい。しかし、通常は、大きな自発分極を発
現させる分子構造のものは、同時に短いらせんピッチを
発現させる。従って、光学活性化合物を添加して応答速
度を速く、すなわち、自発分極を大きくすればするほ
ど、Ch相、SC*相のらせんピッチが短くなり、コントラ
ストが低下することになる。
【0008】ところで、らせんピッチには左向きと右向
きがあり、また自発分極にも+向きと−向きがある。ら
せんピッチの長さを長くするためにはこのらせんピッチ
の向きの逆のものを添加すれば良い。しかし、このらせ
んピッチの向きと自発分極の向きは化合物にほぼ共通な
もので、一方の向きが逆になった化合物を作ることは困
難である。したがって、らせんピッチを長くするため
に、らせんピッチが逆向きの化合物を添加すると自発分
極が打ち消されて弱くなる。
【0009】尚、らせんピッチが短い方がねじり力は強
く、逆向きのらせんピッチに添加してらせんピッチを長
くするためには、らせんピッチが短い方が添加量を少な
くできる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らはかかる現
状において鋭意研究を進めた結果、特定の構造を有する
化合物はらせんピッチのねじり力は強いが自発分極が極
めて弱く、これを強誘電性液晶組成物に少量添加する
と、自発分極等、他の物理定数に影響を与えることな
く、Ch相またはSC*相のらせんピッチが調整できること
を見出した。
【0011】本発明はかかる知見に基づきなされたもの
で、本発明の目的は、強誘電性液晶組成物に少量添加す
ることによって、自発分極等、他の物理定数に影響を与
えることなく、Ch相またはSC*相のらせんピッチを調整
できる新規な3-メチルアジピン酸ジエステル化合物及
びこれを含む液晶組成物並びにこの化合物の製造方法を
提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、下記一般式化
【化3】 (式中、Aはそれぞれに-COO-、-OCO-、-O-、または単
結合を示し、nはそれぞれに0または1、Rはそれぞれ
に炭素数1〜18個のアルキル基またはシアノ基を示
す)で表される新規な3-メチルアジピン酸ジエステル
化合物で、特には、上記化合物のメチル基とメチレン基
の結合しているメチン炭素上に不斉中心を持つその光学
活性体、および前記化合物またはその光学活性体を含有
させたことからなる液晶組成物、並びに下記一般式化4
【化4】 (式中、A、n、Rは前記と同じ)で表されるヒドロキ
シフェニル化合物を3-メチルアジピン酸、特にはメチ
ル基とメチレン基の結合しているメチン炭素上に不斉中
心を持つ光学活性な3-メチルアジピン酸とジエステル
化させることからなる新規な3-メチルアジピン酸ジエ
ステル化合物の製造方法である。
【0013】上記一般式化3の化合物は、N相またはSC
相をとる液晶に少量添加することにより、これらの相に
非常に短い、すなわちねじり力の強いらせんピッチが誘
起される。
【0014】なお、上記一般式化3のRがアルキル基の
場合のその炭素数は液晶をとる領域の温度範囲に若干影
響を与えるが特に制限されない。しかし、原料の入手の
し易さ等から炭素数1〜18のアルキル基のものを用い
ると良い。
【0015】上記一般式化3で表される化合物のうち、
代表的な化合物についてその理化学的性質を示す。
【0016】(R)-3-メチルアジピン酸ビス〔4-(4-オ
クチルフェニルカルボニルオキシ)フェニル〕エステル 1 HNMR(300MHz,CDCl3)δppm:8.08(4H,d)、7.30(4H,
d)、7.21(4H,d)、7.13(4H,d)、2.60-2.72(7H,m)、2.44-
2.51(1H,m)、2.17-2.29(1H,m)、1.90-2.01(1H,m)、1.72
-1.82(1H,m)、1.60-1.67(4H,m)、1.27-1.31(20H,m)、1.
14(3H,d)、0.88(6H,t) IR(KBr)cm-1:2950、2920、2850、1730、1635、1495(R)-3-メチルアジピン酸ビス(4-シアノビフェニル)エ
ステル 1 HNMR(300MHz,CDCl3)δppm:7.71(4H,d)、7.64(4H,
d)、7.58(4H,d)、7.21(4H,d)、2.61-2.71(3H,m)、2.48-
2.55(1H,m)、2.23-2.29(1H,m)、1.93-2.02(1H,m)、1.75
-1.85(1H,m)、1.16(3H,d) IR(KBr)cm-1:2950、2410、1740、1600、1490(R)-3-メチルアジピン酸ビス(4-オクチルオキシフェ
ニル)エステル 1 HNMR(270MHz,CDCl3)δppm:6.98(4H,d)、6.86(4H,
d)、3.92(4H,t)、2.55-2.63(3H,m)、2.38-2.49(1H,m)、
2.18-2.29(1H,m)、1.80-1.98(1H,m)、1.73-1.82(5H,
m)、1.27-1.50(20H,m)、1.11(3H,d)、0.89(6H,t) IR(KBr)cm-1:2940、2930、2850、1745、1505
【0017】上記一般式化3で示される化合物は、上記
一般式化4で示される化合物、例えば、4-ヒドロキシ
フェニル 4-アルキル安息香酸エステル、4-ヒドロキ
シフェニル 4-シアノ安息香酸エステル、4-アルキル-
4'-ヒドロキシビフェニル、4-シアノ-4'-ヒドロキシ
ビフェニル、4-アルコキシフェノール、4-ヒドロキシ
フェニル 4-アルキルオキシ安息香酸エステル、4-ア
ルキルオキシ-4'-ヒドロキシビフェニル、4-シアノフ
ェノール、4-アルキルフェノール等と3-メチルアジピ
ン酸とをエステル化することによって得ることができ
る。このエステル化反応にはジシクロヘキシルカルボジ
イミドのような脱水縮合剤を用いると良く、また、3-
メチルアジピン酸を酸ハロゲン化物とした後、塩基性条
件下で反応させても良い。
【0018】上記一般式化3の化合物は、これ自体でサ
ーモトロピックに安定な液晶状態をとり、液晶表示材料
として使用できるが、この化合物の光学活性体は、ベー
ス液晶の添加剤、すなわちキラルドーパントとして用い
ることにより、らせんピッチ調整剤として使用できる。
この場合、ベース液晶のらせんピッチの巻の方向及び強
さにもよるが、ベース液晶に対して1〜20重量%の範
囲で適宜添加すると良い。
【0019】
【発明の効果】本発明の3-メチルアジピン酸ジエステ
ル化合物は、強誘電性液晶組成物に少量添加することに
よって、自発分極等、他の物理定数に影響を与えること
なく、Ch相またはSC*相のらせんピッチを調整できると
いう格別の効果を奏し、これを含む液晶組成物によっ
て、応答速度が速く、しかもコントラストの良好な光学
素子を製造でき、この化合物の製造方法によって前記化
合物を簡便に得ることができるという効果を奏する。
【0020】
【実施例】
(実施例1)(R)-3-メチルアジピン酸ビス〔4-(4-
オクチルフェニルカルボニルオキシ)フェニル〕エステ
化合物の合成 4-ヒドロキシフェニル 4-オクチル安息香酸エステル
1.22g(4mmol)を塩化メチレン30mlに溶解し、これ
に、(R)-(+)-3-メチルアジピン酸320g(2mmol)、
4-ジメチルアミノピリジン50mg及びジシクロヘキシ
ルカルボジイミド890mg(4.3mmol)を加え、室温
で、一晩撹拌した。得られた反応混合物から固体を濾別
し、濾液を濃縮した。得られた固体をエタノールで洗浄
した後、塩化メチレンを溶媒としてシリカゲルカラムク
ロマトグラフィーで分離した。これをエタノールから再
結晶し、白色固体の前述した理化学的性質を有する(R)
-3-メチルアジピン酸ビス〔4-(4-オクチルフェニル
カルボニルオキシ)フェニル〕エステル1.01g(収率6
9%)を得た。
【0021】物性測定 上記化合物について降温時における相転移温度を測定し
た結果、液体から136℃でコレステリック相(Ch相)に
なり、113℃でキラルスメクチックC相(SC*相)とな
り、109℃で、さらに高次のスメクチック相へ転移し
た後、108℃で結晶化した。昇温時は固体から113
℃で、Ch相になり、137℃で液体となった。
【0022】また、三角波法(K. Miyasato et al., Jp
n. J. Appl. Phys., 1983, 22, L661)により自発分極を
測定した結果、測定下限以下であった。この結果から、
上記本発明の化合物の自発分極は非常に小さく、強誘電
性液晶組成物に添加しても、自発分極等、他の物理定数
に影響を与えることないことがわかる。らせんピッチの測定 4-n-ヘキシル-4'-シアノビフェニルからなるネマチ
ック液晶に上記化合物を2重量%添加し、ケーノウェッ
ジ法(R. Cano., Bull. fr. Mineral. Cristall., 1968,
61, 20 )で測定した。この結果、Ch相に13μmのピッ
チを誘起していることがわかった。
【0023】また、非キラルのフェニルピリミジン系か
らなるSC相をとる液晶組成物に上記化合物を1重量%添
加し、これを300μmのセル厚からなるガラスセルに
注入して、ガラス基板と平行に配向させ、ピッチに対応
する線幅を光学顕微鏡により直接測定した。この結果、
15μmのピッチが観測できた。
【0024】以上の結果から、上記本発明の化合物は、
少量の添加で、Ch相及びSC*相に短く、ねじり力の強い
らせんピッチが誘起することが分かる。
【0025】(実施例2)(R)-3-メチルアジピン酸 ビス(4-シアノビフェニル)
エステル 実施例1と同様な方法で、(R)-3-メチルアジピン酸と
4-シアノ-4-ヒドロキシビフェニルをエステル化する
ことにより、(R)-3-メチルアジピン酸 ビス(4-シア
ノビフェニル)エステルを合成した。
【0026】この化合物について、降温時の相転移温度
を測定した結果、211℃で液体からCh相になり、13
8℃で固体となった。また、昇温時の相転移温度は、1
63℃で固体からCh相になり、210℃で液体となっ
た。
【0027】一方、実施例1と同様にしてらせんピッチ
を測定した結果、Ch相については7μmのらせんピッチ
が誘起されたが、SC*相ではらせんピッチが検出されな
かった。
【0028】この化合物は、少量の添加で、Ch相に短
く、ねじり力の強いらせんピッチが誘起し、Ch相のらせ
んピッチの調整に使用しうることがわかる。
【0029】(実施例3)(R)-3-メチルアジピン酸
ビス(4-オクチルフェニル)エステル 実施例1と同様な方法で、(R)-3-メチルアジピン酸と
4-オクチルフェノールをエステル化することにより、
(R)-3-メチルアジピン酸 ビス(4-オクチルフェニル)
エステルを合成した。
【0030】この化合物について、降温時の相転移温度
を測定した結果、55℃で液体から固体となリ、また、
昇温時は、57℃で固体から液体となった。
【0031】一方、実施例1と同様にしてらせんピッチ
を測定した結果、Ch相については16μmのらせんピッ
チが、SC相をとる液晶組成物に対して5重量%添加で、
17μmのらせんピッチが誘起された。
【0032】この化合物は、少量の添加で、Ch相及びSC
*相に短く、ねじり力の強いらせんピッチが誘起し、ら
せんピッチの調整に使用しうることがわかる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C07C 261/02 C09K 19/20 9279−4H

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式化1 【化1】 (式中、Aはそれぞれに-COO-、-OCO-、-O-、または単
    結合を示し、nはそれぞれに0または1、Rはそれぞれ
    に炭素数1〜18個のアルキル基またはシアノ基を示
    す)で表される新規な3-メチルアジピン酸ジエステル
    化合物。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の化合物がメチル基とメ
    チレン基の結合しているメチン炭素上に不斉中心を持つ
    ことを特徴とする新規な3-メチルアジピン酸ジエステ
    ル化合物の光学活性体。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の3-メチルア
    ジピン酸ジエステル化合物またはその光学活性体を含有
    させたことを特徴とする液晶組成物。
  4. 【請求項4】 下記一般式化2 【化2】 (式中、Aはそれぞれに-COO-、-OCO-、-O-、または単
    結合を示し、nはそれぞれに0または1、Rはそれぞれ
    に炭素数1〜18個のアルキル基またはシアノ基を示
    す)で表されるヒドロキシフェニル化合物を3-メチル
    アジピン酸とジエステル化させることを特徴とする新規
    な3-メチルアジピン酸ジエステル化合物の製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の3-メチルアジピン酸
    としてメチル基とメチレン基の結合しているメチン炭素
    上に不斉中心を持つ光学活性な3-メチルアジピン酸を
    用いることを特徴とする新規な3-メチルアジピン酸ジ
    エステル化合物の光学活性体の製造方法。
JP5284187A 1993-10-20 1993-10-20 新規な3−メチルアジピン酸ジエステル化合物及びこれを含む液晶組成物並びにこの化合物の製造方法 Pending JPH07118202A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6911238B2 (en) 2002-02-27 2005-06-28 Fuji Photo Film Co., Ltd. Liquid crystal compositions, polarization selective membranes and liquid crystal displays
JP2015044794A (ja) * 2013-07-30 2015-03-12 株式会社半導体エネルギー研究所 有機化合物、液晶組成物、液晶素子及び液晶表示装置。

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6911238B2 (en) 2002-02-27 2005-06-28 Fuji Photo Film Co., Ltd. Liquid crystal compositions, polarization selective membranes and liquid crystal displays
JP2015044794A (ja) * 2013-07-30 2015-03-12 株式会社半導体エネルギー研究所 有機化合物、液晶組成物、液晶素子及び液晶表示装置。

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