JPH0774308B2 - アントラキノン系化合物及び液晶組成物 - Google Patents

アントラキノン系化合物及び液晶組成物

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JPH0774308B2
JPH0774308B2 JP24360285A JP24360285A JPH0774308B2 JP H0774308 B2 JPH0774308 B2 JP H0774308B2 JP 24360285 A JP24360285 A JP 24360285A JP 24360285 A JP24360285 A JP 24360285A JP H0774308 B2 JPH0774308 B2 JP H0774308B2
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、新規なアントラキノン系化合物及び該化合物
を含有する液晶組成物に関する。
(従来の技術) 従来から、液晶に色素化合物を溶解してなる液晶組成物
を対向する2枚の電極間に介在させ、色素化合物と液晶
とのゲストホスト効果を利用してカラー表示を行うこと
は知られている。この色素化合物として、例えば黄色〜
黄橙色の色相を示すアントラキノン系化合物が液晶組成
物に使用されていることも知られている(特開昭57−73
067号公報、特開昭57−158262号公報)。
ところで、かかる液晶組成物に使用される好ましい色素
化合物としては、特に二色性比が高く、液晶に対する溶
解性も高い等の性質を有することが必要である。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、本発明者らの検討によれば、従来公知の
アントラキノン系化合物は、液晶組成物で使用される好
ましい色素化合物には特に必要なものとして要求される
上記のような性質に関して必ずしも満足できる程度のも
のではない、という問題点のあることが判明した。
本発明は、上記の従来の問題点を解決しうる新規なアン
トラキノン系化合物及び該化合物を含有する液晶組成物
の提供を目的とする。
(問題点を解決するための手段) 本発明者らは、かかる目的を達成すべく更に検討を重ね
た結果、アントラキノン系色素のアントラキノン核の1
位又は5位にフエニルセレノ基を導入することにより高
い二色性比及び液晶に対する良好な溶解性を示し、さら
にかかる色素化合物を使用した液晶組成物によれば良好
なカラー表示を行うことができる、との知見を得て本発
明に到達した。すなわち、本発明は、液晶と一般式
〔I〕 (式中、Xは硫黄原子又はセレン原子を示し、R1はアル
キル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子又
はアルコキシカルボニル基で置換されていてもよいフェ
ニル基を示し、R2はアルキル基、アルコキシ基、ハロゲ
ン原子、−(CH2CH2O)−R3(mは1〜5の整数を示
し、R3はアルキル基を示す)で表される基、−(C=
C)nCOOR4(nは0又は1を示し、R4はシクロアルキル
基又はトランス−4−アルキルシクロヘキシル基を表
す)、シクロアキル基又はトランス−4−アルキルシク
ロヘキシル基で置換されていてもよいフェニル基又はナ
フチル基あるいはアルキル基で置換されていてもよいピ
リジル基若しくはピリミジル基を示す。)で表されるア
ントラキノン系化合物、並びに、該化合物を含有するこ
とを特徴とするゲスト−ホスト型液晶組成物を要旨とす
るものである。
次に、前示一般式〔I〕で表される本発明のアントラキ
ノン系化合物の構造を詳細に説明する。
前示一般式〔I〕において、Xは硫黄原子又はセレン原
子を示し、R1はアルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシ
基、ハロゲン原子又はアルコキシカルボニル基で置換さ
れていてもよいフェニル基を示し、R2はアルキル基、ア
ルコキシ基、ハロゲン原子、−(CH2CH2O)−R3(m
は1〜5の整数を示し、R3はアルキル基を示す)で表さ
れる基、−(C=C)nCOOR4(nは0又は1を示し、R4
はシクロアルキル基又はトランス−4−アルキルシクロ
ヘキシル基を表す)、シクロアキル基又はトランス−4
−アルキルシクロヘキシル基で置換されていてもよいフ
ェニル基又はナフチル基あるいはアルキル基で置換され
ていてもよいピリジル基若しくはピリミジル基を示す。
上記フエニル基に置換する置換基としては、アルキル
基;アルコキシ基;ハロゲン原子;−OCH2CH2OmR3
(mは1〜5の整数を示し、R3はアルキル基を示す。)
で表される基;CH=CHnCOOR4(nは0又は1を示
し、R4はアルキル基、CH2CH2OmR3で表される基、ア
ルキル基で置換されていてもよいフェニル基、シクロア
ルキル基又はトランス−4−アルキルシクロヘキシル基
を示す。)で表される基;アリール基;シクロアルキル
基;トランス−4−アルキルシクロヘキシル基等が挙げ
られる。上記ナフチル基に置換する置換基としては、ア
ルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子
又はカルボン酸エステルの基等が挙げられ、上記ピリジ
ル基若しくはピリミジル基に置換する置換基としては、
アルキル基、アルコキシ基等が挙げられる。
上記のR3、R4、フエニル基、ナフチル基及びピリジル基
若しくはピリミジル基の置換基であるアルキル基として
は、炭素数1〜18等のアルキル基が挙げられ、例えばカ
ルボン酸エステルの基等の置換基を有していてもよい。
上記フエニル基、ナフチル基及びピリジル基若しくはピ
リミジル基の置換基であるアルコキシ基としては炭素数
1〜18等のアルコキシ基が挙げられる。上記フエニル基
及びナフチル基の置換基であるハロゲン原子としては、
フッ素原子、塩素原子、臭素原子等が挙げられる。上記
のナフチル基の置換基であるカルボン酸エステル基とし
ては、カルボン酸メチルエステル基、カルボン酸エチル
エステル基等が挙げられる。また、上記のR4で表される
アルキル基で置換されていてもよいフェニル基として
は、4−アルキル(例えば炭素数1〜13のアルキル)フ
エニル基、4−アルコキシ(例えば炭素数1〜13のアル
コキシ)フエニル基、ビフエニル基、シクロヘキシルフ
エニル基、トランス−4−アルキル(例えば炭素数1〜
13のアルキル)シクロヘキシルフエニル基等が挙げら
れ、シクロアルキル基としては、シクロヘキシル基、シ
クロペンチル基、シクロヘプチル基等が挙げられ、トラ
ンス−4−アルキルシクロヘキシル基としては、トラン
ス−4−アルキル(例えば炭素数1〜13のアルキル)シ
クロヘキシル基等が挙げられる。尚、上記の炭素数3以
上のアルキル基又はアルコキシ基は、直鎖状であっても
分岐鎖状であってもよい。
更に好ましくは、上記のアルキル基としては炭素数1〜
8のアルキル基が挙げられ、上記のアルコキシ基として
は炭素数1〜8のアルコキシ基が挙げられ、また上記の
アルキル基で置換されていてもよいフェニル基としては
炭素数1〜8のアルキル又はアルコキシフエニル基、ビ
フエニル基、シクロヘキシルフエニル基、トランス−4
−アルキル(例えば炭素数1〜8のアルキル)シクロヘ
キシルフエニル基等が挙げられ、上記のシクロアルキル
基としてはシクロヘキシル基が挙げられ、上記のトラン
ス−4−アルキルシクロヘキシル基としてはトランス−
4−アルキル(例えば炭素数1〜8のアルキル)シクロ
ヘキシル基が挙げられる。
前示一般式〔I〕で示されるアントラキノン系化合物
は、例えば下記の反応式: (上式中の一般式〔I〕〜〔III〕におけるX、R1及びR
2は前示一般式〔I〕におけると同一の意義を有す
る。)で示される方法によって合成される。
上記反応式で示される合成方法は、N,N−ジメチルホル
ムアミド、アセトアミド、N−メチルピロリドン等のア
ミド系溶媒又はジメチルスルホキシド、スルホラン等の
溶媒が使用し、酸結合剤、例えば炭酸カリウム、炭酸ナ
トリウム等のアルカリ金属炭酸塩、水酸化ナトリウム、
水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、酢酸カリウ
ム、酢酸ナトリウム等の酢酸塩又はトリエチルアミン等
の有機酸結合剤の存在下、50℃〜200℃好ましくは80℃
〜150℃の温度条件で実施することができる。
本発明の液晶組成物で用いるネマチック液晶としては、
動作温度範囲でネマチック状態を示すものであれば、か
なり広い範囲で選択することができる。また、このよう
なネマチック液晶に後述の旋光性物質を加えることによ
り、コレステリック状態をとらせることができる。ネマ
チック液晶の例としては、下記第1表の1〜3に示され
る物質、あるいはこれらの誘導体が挙げられる。
上記第1表中、R1はアルキル基又はアルコキシ基、Xは
アルキル基、アルコキシ基、ニトロ基、シアノ基又はハ
ロゲン原子を表わす。
第1表の1〜3の液晶はいずれも誘導電異方性が正であ
るが、誘導異方性が負の公知のエステル系、アゾキシ
系、アゾ系、シツフ系、ピリミジン系、ジエステル系あ
るいはビフエニルエステル系の液晶も、誘電異方性が正
の液晶と混合して、全体として正の液晶にして用いるこ
とができる。また、誘電異方性が負の液晶でも、適当な
素子構成及び駆動法を用いればそのまま使用できる。
本発明の液晶組成物で用いるホスト液晶物質としては、
第1表に示した液晶又はそれらの混合物のいずれでもよ
いが、メルク社からZLI−1132という商品名で販売され
ている液晶及びZLI−1565という商品名で販売されてい
る液晶又はBritish Drug House社からE−7という商品
名で販売されている液晶が有用である。
本発明の液相組成物に用いる旋光性物質としては、カイ
ラルネマチック化合物、例えば、2−メチルブチル基、
3−メチルブトキシ基、3−メチルペンチル基、3−メ
チルペントキシ基、4−メチルヘキシル基、4−メチル
ヘキトキシ基などの光学活性基をネマチック液晶に導入
した化合物がある。また、特開昭51−45546号に示すl
−メントール、d−ボルネオール等のアルコール誘導
体、d−シヨウノウ、3−メチルシクロヘキサン等のケ
トン誘導体、d−シトロネラ酸、l−シヨウノウ酸等の
カルボン酸誘導体、d−シトロネラール等のアルデヒド
誘導体、d−リノネン等のアルケン誘導体、その他のア
ミン、アミド、ニトリル誘導体などの光学活性物質を使
用することができる。
本発明の液晶組成物を使用して液晶表示を行うための素
子としては、公知の液晶表示用素子を使用することがで
きる。すなわち、一般に少くとも一方が透明な2枚のガ
ラス基板上に任意のパターンの透明電極を設け、電極面
が対向するように適当なスペーサーを介して、2枚のガ
ラス基板が平行になるように素子を構成したものが用い
られる。この場合、スペーサーにより素子のギヤップが
決められる。素子ギヤップとしては3〜100μm、特に
5〜50μmが実用的見地から好ましい。
(実施例) 以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、
本発明はかかる実施例により限定されるものではない。
なお、二色性を示すオーダー・パラメーターについて簡
単に説明すれば、色素化合物のオーダー・パラメーター
Sは実験的には次式から求められる。
ここでA及びA⊥は、それぞれ液晶の配向方向に対し
て平行および垂直に偏光した光に対する色素の吸光度で
ある。
オーダー・パラメーターSは、具体的にはゲスト・ホス
ト型液晶素子の表示コントラストを示す値であり、この
値が理論上1に近づく程、白ぬけ部分の残色度が減少
し、明るくコントラストの大きい鮮明な表示が可能とな
る。
実施例1 水酸化カリウム100mgを溶解したN−メチルピロリドン
(以下、NMPと略記する。)溶液20ml中にP−t−ブチ
ルチオフエノール300mg及び下記構造式: で示される化合物650mgを添加し、120〜130℃で3時間
撹拌した。降温後、反応液を30%食塩水溶液中へ排出し
た。析出した結晶をろ過乾燥し、シリカゲル(和光純薬
工業株式会社製造;C−200商品名)を相体としかつクロ
ロホルムを分離溶媒とするカラムクロマトグラフィーに
て不純物を分離精製し、下記構造式: で示される化合物540mgを得た。本化合物は222.0〜223.
0℃の融点を示した。
上記で得られた本発明のアントラキノン系化合物(色
素)を前述の混合液晶ZLI−1565(メルク社商品名)に
添加し、70℃以上に加熱して液晶が等一方性液体になっ
た状態でよくかきまぜた後、放置冷却する工程を繰り返
して行い上記化合物(色素)を溶解した。
このようにして調製した本発明の液晶組成物を、透明電
極を有し、液晶と接する面にポリアミド系樹脂を塗布硬
化後ラビングしてホモジニアス配向処理を施した上下2
枚のガラス基板からなる基板間ギヤップ10μmの素子に
封入した。上記配向処理を施した素子内では電圧無印加
のとき上記液晶は、ホモジニアス配向状態をとり、色素
分子もホスト液晶に従って同様の配向をとるものであっ
た。
このようにして作製したゲスト・ホスト素子の吸収スペ
クトルの測定を、液晶分子の配向方向に対して平行に偏
光した光及び垂直に偏光した光の各々を用いて行い、こ
れら各偏光に対する色素の最大吸収波長を求めた。色素
の吸光度を求めるにあたっては、ホスト液晶及びガラス
基板による吸収と、素子の反射損失に関して補正を行っ
た。
また、各偏光に対するA及びA⊥を用い、前述の式 からオーダー・パラメーター(S)の値を算出した。
以上の結果を後記第2表の1のNo.1に示す。
実施例2 水酸化カリウム0.45gを溶解したNMP溶液30ml中にセレノ
フエノール1.14g及び下記構造式: で示される化合物2.0gを添加し、120〜130℃で3時間撹
拌した。降温後、反応液を30%食塩水溶液中へ排出し
た。析出した結晶をろ過乾燥し、シリカゲル(和光純薬
工業株式会社製造;C−200商品名)を担体としかつクロ
ロホルムを分離溶媒とするカラムクロマトグラフィーに
て不純物を分離精製し、下記構造式: で示される化合物260mgを得た。本化合物は259.0〜260.
0℃の融点を示した。
上記で得られた本発明のアントラキノン系化合物(色
素)を前述の混合液晶ZLI−1565(メルク社商品名)に
添加し、実施例1と同様にして溶解した。
このようにして調製した本発明の液晶組成物を用い、実
施例1と同様にして最大吸収波長(λmax)及びオーダ
ー・パラメーター(S)の測定及び算出を行った。
以上の結果を後記第2表の1のNo.2示す。
実施例3 実施例1に準じた方法により、下記第2表の1〜3にお
けるNo.3〜No.31に示す各構造式を有する本発明のアン
トラキノン系化合物(色素)を製造し、単離した。得ら
れた29種の各色素化合物を用い、その他は実施例1と同
様にして、最大吸収波長(λmax)及びオーダー・パラ
メーター(S)の測定及び算出を行った。
以上の結果を下記第2表の1〜3のNo.3〜No.31にまと
めて示す。
(発明の効果) 以上の結果から明らかなように、本発明の黄色〜黄橙色
の色相を示す新規なアントラキノン系化合物は液晶に対
し良好な溶解性示し、これを液晶に溶解して得られる本
発明の液晶組成物は二色性比が高くそのオーダー・パラ
メーター(S)の値は1に近いので、明るくコントラス
トの大きい鮮明なカラー表示が可能である、という工業
的価値ある顕著な効果を奏するものである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式〔I〕 (式中、Xは硫黄原子又はセレン原子を示し、R1はアル
    キル基、アルコキシ基、ハロゲン原子又はアルコキシカ
    ルボニル基で置換されていてもよいフェニル基を示し、
    R2はアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、−OCH2
    CH2O−R3(R3はアルキル基を示す)で表される基、−
    (CH=CH)nCOOR4(nは0又は1を示し、R4はトランス
    −4−アルキルシクロヘキシル基を表す)、シクロヘキ
    シル基で置換されていてもよいフェニル基又はナフチル
    基あるいはアルキル基で置換されていてもよいピリジル
    基若しくはピリミジル基を示す。)で表されるアントラ
    キノン系化合物。
  2. 【請求項2】液晶と一般式〔I〕 (式中、Xは硫黄原子又はセレン原子を示し、R1はアル
    キル基、アルコキシ基、ハロゲン原子又はアルコキシカ
    ルボニル基で置換されていてもよいフェニル基を示し、
    R2はアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、−OCH2
    CH2O−R3(R3はアルキル基を示す)で表される基、−
    (HC=CH)nCOOR4(nは0又は1を示し、R4はトランス
    −4−アルキルシクロヘキシル基を表す)、シクロヘキ
    シル基で置換されていてもよいフェニル基又はナフチル
    基あるいはアルキル基で置換されていてもよいピリジル
    基若しくはピリミジル基を示す。)表されるアントラキ
    ノン系化合物を含有することを特徴とするゲストーホス
    ト型液晶組成物。
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