JPH0823015B2 - 液晶材料 - Google Patents

液晶材料

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JPH0823015B2
JPH0823015B2 JP12704387A JP12704387A JPH0823015B2 JP H0823015 B2 JPH0823015 B2 JP H0823015B2 JP 12704387 A JP12704387 A JP 12704387A JP 12704387 A JP12704387 A JP 12704387A JP H0823015 B2 JPH0823015 B2 JP H0823015B2
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liquid crystal
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crystal material
ester
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孝毅 高頭
一之 春原
正典 坂本
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は新規な液晶材料に関し、特にキラルスメクチ
ックC相を有する強誘電性液晶として用いられるもので
ある。
(従来の技術) 液晶は、従来より小型フラットパネルディスプレーの
本命として電卓、時計等に広く用いられている。また、
最近では自動車用ディスプレー、パーソナルコンピュー
タ用ディスプレーとしても用いられている。更に、小型
液晶テレビのような動画用ディスプレーにも応用され始
めている。
ところで、従来、電卓、時計等に用いられている液晶
としてはツイストネマチック液晶が知られている。しか
しながら、この液晶を用いた表示方式では応答速度が不
充分であることや、クロストークが発生する等の問題が
あった。このため、この液晶は動画用の大画面ディスプ
レー等、速い応答速度が要求されるものへの応用は困難
であった。
こうした問題を解決するために、thin film transist
or(TFT)を用いたアクティブマトリックスのような方
式も開発されているが、製造コストが高い等の問題があ
った。
こうしたことから、ツイストネマチック液晶を用いた
表示方式に代るものとして、強誘電性液晶による表示方
式が注目されている。この方式は、1975年にR.B.Mayer
らにより発表されたもので、従来の方式に比べて応答速
度が速いこと、メモリ効果を持つこと等の特長を有して
いる。この強誘電性液晶は、液晶形態がキラルスメクチ
ックC相をとるものである。こうした強誘電性液晶とな
り得る材料としては、従来より多数のものが知られてい
る。
しかしながら、従来の強誘電性液晶材料は空気中の水
分や光等に対して不安定であり、しかもキラルスメクチ
ックC相をとる温度範囲が狭く、使用上の制約が大きい
という問題があった。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は上記問題点を解決するためになされたもので
あり、キラルスメクチックC相の温度範囲を拡大でき、
かつ熱力学的な安定性の優れた液晶材料を提供すること
を目的とするものである。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段及び作用) 本発明の液晶材料は、一般式 もしくは で表わされる光学活性7−アルコキシ−2−フルオレン
カルボン酸4−アルコキシフェニルエステル又は一般式 もしくは にて表わされる7−アルコキシフルオレノン−2−カル
ボン酸エステル [ただし、式(A)〜(D)中のRはアルキル基、R
は不整炭素原子を有する光学活性基を示す] からなるものである。
本発明の液晶材料は、一般式(A)〜(D)で表わさ
れる7−アルコキシ−2−フルオレンカルボン酸4−ア
ルコキシフェニルエステル又は7−アルコキシフルオレ
ノン−2−カルボン酸エステルを2種以上混合するか、
又はこれらとキラルスメクチックC相を示す他の化合物
とを混合したものでもよい。
上記一般式(A)〜(D)中のRとしては、キラルス
メクチックC相の温度範囲を拡大する観点から、炭素数
3〜18の直鎖アルキル基を選定されるが、炭素数4〜14
の直鎖状アルキル基を選定することがより好ましい。
上記の一般式(A)〜(D)中のRとしては、キラ
ルスメクチックC相の温度範囲を拡大する観点から、下
記一般式 [ただし、一般式(E)中のR1〜R3はアルキル基、ハロ
ゲン基、シアノ基、トリフルオロアルキル基、水素原子
のいずれかであり、R1≠R2、R2≠R3、R3≠R1を満足し、
nは0〜15の整数(好ましくは0〜8の整数)を示す] にて表わされる不整炭素原子を有するアルキル基を用い
ることが望ましい。これらのうちでも、2−メチルブチ
ル基、2−オクチル基を用いることがより好ましい。
本発明の液晶材料となる光学活性7−アルコキシ−2
−フルオレンカルボン酸4−アルコキシフェニルエステ
ル又は光学活性7−アルコキシフルオレノン−2−カル
ボン酸エステルは、以下に示す反応に従って製造するこ
とができる。
まず、市販のフルオレンから、例えばOrg.Synth.,193
3,13,74に開示されている3段階の反応を経て、7−ヒ
ドロキシフルオレン(I)を合成する。次に、C.H.Coak
等,J.Org,Chem.,1954,19,626に開示された方法に従い、
(I)〜(II)までの反応を行なう。更に、G.W.Gray
等,J,Chem.Soc.,1957,3228に開示された方法に従い、
(II)〜(III)までの反応を行なう。
一方、光学活性アルコールをピリジン中でp−トルエ
ンスルホン酸クロリドと反応させ、光学活性アルコール
のp−トルエンスルホン酸塩とした後、ヒドロキノンと
反応させて、光学活性アルコールのヒドロキノンエステ
ル(IV)を合成する。
次いで、上記(III)を塩化チオニルにより酸塩化物
とした後、ピリジン中で上記(IV)と反応させることに
より、光学活性7−アルコキシ−2−フルオレンカルボ
ン酸4−アルコキシフェニルエステル(A)を製造す
る。
なお、一般式(B)で表わされる光学活性7−アルコ
キシ−2−フルオレンカルボン酸4−アルコキシフェニ
ルエステルは、上記方法中、R−BrをR−Brとし、R
−OHをROHとする以外は全く同じ方法で製造すること
ができる。
また、上記(III)を酢酸中、重クロム酸ナトリウム
又は重クロム酸アンモニウムで酸化して7−アルコキシ
ルフルオレノン−2−カルボン酸(V)とし、塩化チオ
ニルにより酸塩化物とした後、ピリジン中で光学活性ア
ルコールと反応させることにより、光学活性7−アルコ
キシフルオレノン−2−カルボン酸エステル(C)を製
造する。
なお、一般式(D)で表わされる光学活性7−アルコ
キシフルオレノン−2−カルボン酸エステルは、上記方
法中、R−BrをR−Brとし、R−OHをROHとする以
外は全く同じ方法で製造することができる。
本発明の液晶材料を構成する、一般式(A)〜(D)
で表わされる光学活性7−アルコキシ−2−フルオレン
カルボン酸4−アルコキシフェニルエステル又は光学活
性7−アルコキシフルオレノン−2−カルボン酸エステ
ルは、キラルスメクチックC相の温度範囲が広く、かつ
熱力学的な安定性が優れているので、特にこれらの2種
以上を混合するか、又はこれらとキラルスメクチックC
相を示す他の化合物とを混合することにより、使用の制
約の少ないディスプレー等を提供できる。
(実施例) 以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
合成例1 まず、公知の方法により、7−オクチルオキシフルオ
レン−2−カルボン酸を合成した。この7−オクチルオ
キシフルオレン−2−カルボン酸33.8g(0.1mol)と、
塩化チオニル60mlとを撹拌しながら5時間還流させた。
次に、過剰の塩化チオニルを留去した後、残留物をn−
ヘキサン中で再結晶化して、27.8g(収率78%)の白色
結晶(酸塩化物)を得た。
一方、(−)−2−メチル−1−ブタノールのp−ト
ルエンスルホン酸エステルと、ヒドロキノンとの反応に
より、光学活性2−メチルブチロキシフェノールを合成
した。
つづいて、上記酸塩化物20g(0.056mol)を80mlのピ
リジンに溶解した溶液に、光学活性2−メチルブチロキ
シフェノール10.8g(0.06mol)を10mlのピリジンに溶解
した溶液を10分間かけて滴下した後、撹拌しながら、油
浴を用いて90℃で4時間加熱した。次いで、このピリジ
ン溶液を室温まで冷却した後、500mlのイオン交換水中
に注いで生成物を沈殿させ、この沈殿物をろ取した。得
られた生成物を、500gの10%含水シリカゲルとトルエン
とを充填したカラムを用い、トルエンを溶出溶媒として
カラム精製を行なった。更に、得られた粗精製物をエタ
ノールにより2回再結晶化して白色針状晶15.4g(収率5
5%)を得た。
得られた白色針状晶を重クロロホルムに溶解し、NMR
スペクトルを測定した。また、白色針状晶の元素分析を
行なったところ、C:79.5、H:8.1、O:12.6(計算値C:79.
20、H:8.00、O:12.80)であった。
これらNMRスペクトル及び元素分析の結果から、この
白色針状晶は、一般式(A)のRとしてC8H17が、R
として、 が、それぞれ導入された7−オクチルオキシフルオレン
−2−カルボン酸4−(2−メチルブチロキシ)フェニ
ルエステルであることが確認された。
合成例2〜5 7−ヘプチルオキシフルオレン−2−カルボン酸、7
−ノニルオキシフルオレン−2−カルボン酸、7−デシ
ルオキシフルオレン−2−カルボン酸、7−ウンデシル
オキシフルオレン−2−カルボン酸をそれぞれ0.1mol用
意し、合成例1と同様な反応を行ない、7−ヘプチルオ
キシフルオレン−2−カルボン酸4−(2−メチルブチ
ロキシ)フェニルエステル、7−ノニルオキシフルオレ
ン−2−カルボン酸4−(2−メチルブチロキシ)フェ
ニルエステル、7−デシルオキシフルオレン−2−カル
ボン酸4−(2−メチルブチロキシ)フェニルエステ
ル、7−ウンデシルオキシフルオレン−2−カルボン酸
4−(2−メチルブチロキシ)フェニルエステルを合成
した。これらの化合物は、NMRスペクトル及び元素分析
の結果から、一般式(A)で表わされる構造であること
が確認された。
実施例1、2 上記合成例1〜5で合成された5種の液晶材料のう
ち、それぞれ第1表に示し3種の液晶材料を第1表に示
す混合比で混合し、得られた混合物のC→SmC、SmC
→SmA、SmA→Iの各相転移温度を測定した。その結果を
第1表に併記する。
合成例6 まず、公知の方法により、7−オクチルオキシフルオ
レン−2−カルボン酸を合成した。この7−オクチルオ
キシフルオレン−2−カルボン酸4.00g(0.0118mol)を
1の酢酸に溶解し、これに20.0gの重クロム酸ナトリ
ウムを加えた。この溶液を3時間加熱還流した後、室温
まで冷却した。析出してきた沈殿をろ取し、酢酸で2
回、キシレンで2回再結晶化して、1.99g(収率48%)
の黄白色結晶を得た。
この結晶のIRスペクトル及びNMRスペクトルを測定し
たところ、7−オクチルオキシフルオレノン−2−カル
ボン酸であることが確認された。
次に、上記のようにして得られた7−オクチルオキシ
フルオレノン−2−カルボン酸1.76g(0.005mol)と塩
化チオニル10mlとを撹拌しながら1時間還流させた。つ
づいて、過剰の塩化チオニルを留去した後、n−ヘキサ
ンにより再結晶化して、1.76g(収率75%)の黄白色結
晶(酸塩化物)を得た。
つづいて、上記酸塩化物1.39g(3.76×10-3mol)を10
mlのピリジンに溶解した溶液に、(−)−2−メチル−
1−ブタノール0.436g(5.26×10-3mol)を5mlのピリジ
ンに溶解した溶液を5分間かけて滴下した後、撹拌しな
がら、油浴を用いて90℃で4時間加熱した。このピリジ
ン溶液を室温まで冷却した後、500mlのイオン交換水中
に注いで生成物を沈殿させ、この沈殿物をろ取した。得
られた生成物をエタノールにより2回再結晶化して黄白
色結晶1.78g(4.20×10-3mol)を得た。
得られた黄白色結晶について、NMRスペクトル及びIR
スペクトルを測定した。また、この結晶の元素分析を行
なったところ、C:79.6、H:8.1、O:12.0(計算値C:79.8
0、H:8.37、O:11.82)であった。
これらNMRスペクトル、IRスペクトル及び元素分析の
結果から、この黄白色結晶は、一般式(C)のRとして
C8H17が、Rとして が、それぞれ導入された7−オクチルオキシフルオレノ
ン−2−カルボン酸−2−メチルブチルエステルである
ことが確認された。
合成例7〜10 7−ヘプチルオキシフルオレン−2−カルボン酸、7
−ノニルオキシフルオレン−2−カルボン酸、7−デシ
ルオキシフルオレン−2−カルボン酸、7−ウンデシル
オキシフルオレン−2−カルボン酸をそれぞれ0.1mol用
意し、合成例6と同様な反応を行ない、7−ヘプチルオ
キシフルオレノン−2−カルボン酸−2−メチルブチル
エステル、7−ノニルオキシフルオレノン−2−カルボ
ン酸−2−メチルブチルエステル、7−デシルオキシフ
ルオレノン−2−カルボン酸−2−メチルブチルエステ
ル、7−ウンデシルオキシフルオレノン−2−カルボン
酸−2−メチルブチルエステルを合成した。これらの化
合物は、NMRスペクトル及び元素分析の結果から、一般
式(C)で表わされる構造であることが確認された。
実施例3〜7 上記合成例6〜10で合成された5種の液晶材料のう
ち、それぞれ第2表に示す3種の液晶材料を第2表に示
す混合比で混合し、得られた混合物のC→SmC、SmC
→SmA、SmA→Iの各相転移温度を測定した。その結果を
第2表に併記する。
[発明の効果] 以上詳述したように本発明の液晶材料によれば、キラ
ルスメクチックC相の温度範囲が広く、かつ安定性が優
れているので、使用上の制約の少ないディスプレー等を
提供できる等顕著な効果を奏するものである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式 もしくは にて表わされる光学活性7−アルコキシ−2−フルオレ
    ンカルボン酸4−アルコキシフェニルエステル又は一般
    もしくは にて表わされる7−アルコキシフルオレノン−2−カル
    ボン酸エステル [ただし、式(A)〜(D)中のRはアルキル基、R
    は不整炭素原子を有する光学活性基を示す] からなる液晶材料。
  2. 【請求項2】一般式(A)〜(D)中のRが炭素数3〜
    18の直鎖アルキル基であることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の液晶材料。
  3. 【請求項3】一般式(A)〜(D)中のRが光学活性
    な2−メチルブチル基であることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の液晶材料。
  4. 【請求項4】一般式(A)〜(D)中のRが光学活性
    な2−オクチル基であることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の液晶材料。
JP12704387A 1987-05-26 1987-05-26 液晶材料 Expired - Lifetime JPH0823015B2 (ja)

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