JPH10109958A - Optically active compound, and antiferroelectric liquid crystal composition containing the same - Google Patents

Optically active compound, and antiferroelectric liquid crystal composition containing the same

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JPH10109958A
JPH10109958A JP26293796A JP26293796A JPH10109958A JP H10109958 A JPH10109958 A JP H10109958A JP 26293796 A JP26293796 A JP 26293796A JP 26293796 A JP26293796 A JP 26293796A JP H10109958 A JPH10109958 A JP H10109958A
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JP
Japan
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liquid crystal
antiferroelectric
phase
antiferroelectric liquid
optically active
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JP26293796A
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Japanese (ja)
Inventor
Hironori Motoyama
裕規 本山
Tomoyuki Yui
知之 油井
Masahiro Kino
正博 城野
Takahiro Matsumoto
隆宏 松本
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Original Assignee
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a new optically active compound useful for an antiferroelectric liquid crystal display element, capable of maintaining an antiferroelectric phase in a wide temperature range and simultaneously developing a smectic A phase when mixed with a antiferroelectric liquid crystal. SOLUTION: This optically active compound is shown by formula I (X and Y are each H or F; (m) is 3-8; (n) is 4-8) such as R-(-)-4-(1- methylheptyloxycrbonyl)phenyl=2-fluoro-4-(3-mehoxypropylcarbonyloxy) benzoate. The example compound is obtained by reac ting 4-(3 methoxypropylcarbonyloxy)-2-fluorobenozic acid with R-(-)-4-hydroxy-1-(1- methylheptyloxycarbonyl)benzene. When the compound of formula I is added, for example, to an antiferroelectric liquid crystal which is shown by formula II (Z is X; R is a 6-12C straight chain alkyl; (r) is 5-8; (s) is an even number of >=2) and has no smectic phase A, the obtained composition develops a smectic phase A.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は新規なフェニルエステル
化合物及びそれを含む新規な反強誘電性液晶組成物、な
らびにそれを用いた液晶表示素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel phenyl ester compound, a novel antiferroelectric liquid crystal composition containing the same, and a liquid crystal display device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶表示素子は、低電圧作動性、低消費
電力性、薄型表示が可能である事等により、現在までに
各種の小型表示素子に利用されてきた。しかし、昨今の
情報、OA関連機器分野、あるいは、テレビ分野への液
晶表示素子の応用、用途拡大に伴って、これまでのCR
T表示素子を上回る表示容量、表示品質を持つ高性能大
型液晶表示素子の要求が、急速に高まってきた。
2. Description of the Related Art Liquid crystal display devices have been used in various small display devices to date because of their low voltage operation, low power consumption, and thin display. However, with the recent information, the application of liquid crystal display elements to the OA related equipment field, or the television field, and the expansion of applications, the CR
The demand for a high-performance large-sized liquid crystal display device having a display capacity and display quality higher than that of a T display device has been rapidly increasing.

【0003】しかしながら、現在のネマチック液晶を使
用する限りにおいては、液晶テレビ用に採用されている
アクテイブマトリックス駆動液晶表示素子でも、製造プ
ロセスの複雑さと歩留りの低さにより、その大型化、低
コスト化は容易ではない。又、単純マトリックス駆動の
STN型液晶表示素子にしても、大容量駆動は必ずしも
容易ではなく、応答時間にも限界があり動画表示は困難
である。更にネマチック液晶を用いた表示素子は、視野
角が狭いということが、大きな問題になってきている。
従って、ネマチック液晶表示素子は、上記の高性能大型
液晶表示素子への要求を、満足するものとはいい難いの
が実状である。
However, as long as the current nematic liquid crystal is used, even an active matrix drive liquid crystal display element used for a liquid crystal television has a large size and a low cost due to the complexity of the manufacturing process and low yield. Is not easy. Even with a simple matrix driven STN type liquid crystal display element, large capacity driving is not always easy, and the response time is limited, making it difficult to display moving images. Further, a narrow viewing angle of a display element using a nematic liquid crystal has become a serious problem.
Therefore, the nematic liquid crystal display element cannot satisfy the demand for the above-mentioned high performance large liquid crystal display element.

【0004】このような状況のなかで、高速液晶表示素
子として注目されているのが、強誘電性液晶を用いた液
晶表示素子である。クラ−クとラガバ−ルにより発表さ
れた、表面安定化型強誘電性液晶(SSFLC) 素子は、その
従来にない速い応答速度と広い視野角を有する事が注目
され、そのスイッチング特性に関しては詳細に検討され
おり、種々の物性定数を最適化するため、多くの強誘電
性液晶が合成されている。しかしながら、しきい値特性
が不十分である、層の構造がシェブロン構造をしている
などからコントラストが不良である、高速応答が実現さ
れていない、配向制御が困難でSSFLC の最大の特徴の1
つである双安定性の実現が容易でない、機械的衝撃に依
って配向が破壊されそれの回復が困難であるなどの問題
があり、実用化にはこれらの問題の克服が必要である。
In such a situation, a liquid crystal display element using a ferroelectric liquid crystal has attracted attention as a high-speed liquid crystal display element. The surface-stabilized ferroelectric liquid crystal (SSFLC) device, announced by Clark and Lagavar, is noted for its unprecedented fast response speed and wide viewing angle, and its switching characteristics are detailed. In order to optimize various physical constants, many ferroelectric liquid crystals have been synthesized. However, the threshold characteristics are insufficient, the layer structure has a chevron structure, the contrast is poor, the high-speed response is not realized, the alignment control is difficult, and one of the biggest features of SSFLC is
However, there are problems such as difficulty in realizing bistability, which is difficult, and difficulty in recovering the orientation due to mechanical shock, and it is necessary to overcome these problems for practical use.

【0005】これとは別に、SSFLC と異なるスイッチン
グ機構の素子の開発も、同時に進められている。反強誘
電相を有する液晶物質(以下、反強誘電性液晶物質と呼
ぶ)の三安定状態間のスイッチングも、これらの新しい
スイッチング機構の1つである(Japanese Journal of A
pplied Physics, Vol.27, pp.L729, (1988))。反強誘電
性液晶素子は、3つの安定な状態を有する。すなわち、
強誘電性液晶素子で見られる、2つのユニフォ−ム状態
(Ur, Ul)と第三状態である。この第三状態が、反強誘電
相であることをChandaniらが報告している(Japanese Jo
urnal of Applied Physics, Vol.28, pp.L1261, (198
9)、Japanese Journal of Applied Physics, Vol.28, p
p.L1265, (1989))。
[0005] Apart from this, the development of elements having a switching mechanism different from that of SSFLC is also proceeding at the same time. Switching between the three stable states of a liquid crystal material having an antiferroelectric phase (hereinafter referred to as an antiferroelectric liquid crystal material) is one of these new switching mechanisms (Japanese Journal of A).
pplied Physics, Vol. 27, pp. L729, (1988)). The antiferroelectric liquid crystal device has three stable states. That is,
Two uniform states seen in ferroelectric liquid crystal devices
(Ur, Ul) and the third state. Chandani et al. Report that this third state is an antiferroelectric phase (Japanese Jo
urnal of Applied Physics, Vol. 28, pp. L1261, (198
9), Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 28, p.
p.L1265, (1989)).

【0006】このような三安定状態間のスイッチング
が、反強誘電性液晶素子の第1の特徴である。反強誘電
性液晶素子の第2の特徴は、印加電圧に対して明確なし
きい値が存在することである。更に、メモリ−性を有し
ており、これが反強誘電性液晶素子の第3の特徴であ
る。これらの優れた特徴を利用することにより、応答速
度が速く、コントラストが良好な液晶表示素子を実現で
きる。又、もう一つの大きな特徴として、層構造が、電
界により容易にスイッチングする事があげられる(Japan
ese Journal of Applied Physics, Vol.28, pp.L119,(1
989)、Japanese Journal of Applied Physics, Vol.29,
pp.L111, (1990)) 。このことにより、欠陥が極めて少
なく、配向の自己修復能力のある液晶表示素子の作製が
可能となり、コントラストに優れた液晶素子を実現でき
る。更に、強誘電性液晶では殆ど不可能である電圧階調
が、反強誘電性液晶では可能であることが実証され、フ
ルカラー化への道が開け、一層反強誘電性液晶の重要性
が増してきている(第4回強誘電性液晶国際会議予稿
集、77頁、(1993)) 。
[0006] Such switching between the three stable states is the first feature of the antiferroelectric liquid crystal device. A second feature of the antiferroelectric liquid crystal element is that there is a clear threshold value for an applied voltage. Further, it has a memory property, which is the third feature of the antiferroelectric liquid crystal element. By utilizing these excellent features, a liquid crystal display device having a high response speed and good contrast can be realized. Another major feature is that the layer structure is easily switched by an electric field (Japan
ese Journal of Applied Physics, Vol.28, pp.L119, (1
989), Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 29,
pp.L111, (1990)). This makes it possible to manufacture a liquid crystal display element having a very small number of defects and a self-healing ability for alignment, and to realize a liquid crystal element having excellent contrast. Furthermore, it has been demonstrated that voltage gradation that is almost impossible with ferroelectric liquid crystal is possible with antiferroelectric liquid crystal, opening the way to full color, and the importance of antiferroelectric liquid crystal is further increasing. (Proceedings of the 4th International Conference on Ferroelectric Liquid Crystals, p. 77, (1993)).

【0007】以上のように、反強誘電性液晶の優位性
は、確かなものになりつつあるが、駆動温度範囲の拡大
と応答速度のより一層の向上、更にはスメクチックA相
が存在する反強誘電性液晶の開発が望まれている。応答
速度に関しては、特に室温以下の低温側で問題が大き
い。低温側、例えば10℃での応答速度は、室温のそれに
比較して10〜20倍も遅くなってしまうのが現状である。
そのため低温側の駆動を円滑にするために、周波数ある
いは駆動電圧を変えたりする手法あるいはヒーターを設
置する方法などが考えられている。しかしながら、周波
数、電圧を変えるにも限界があり周波数、電圧変化で液
晶の特性の低さを十分にカバーするには至っていない。
また、ヒーターを設置した場合は、素子の光透過率が低
下する結果コントラストが低下し表示品位の高い素子は
得られないこととなる。
As described above, the superiority of the antiferroelectric liquid crystal is becoming certain, but the driving temperature range is expanded, the response speed is further improved, and further, the antiferroelectric liquid crystal has a smectic A phase. The development of ferroelectric liquid crystals is desired. Regarding the response speed, there is a problem particularly on the low temperature side below room temperature. At present, the response speed at a low temperature side, for example, at 10 ° C., is 10 to 20 times slower than that at room temperature.
Therefore, in order to facilitate the driving on the low temperature side, a method of changing the frequency or the driving voltage, a method of installing a heater, and the like have been considered. However, there is a limit in changing the frequency and the voltage, and the change in the frequency and the voltage does not sufficiently cover the low characteristic of the liquid crystal.
When a heater is provided, the light transmittance of the element is reduced, resulting in a decrease in contrast and an element having a high display quality cannot be obtained.

【0008】反強誘電性液晶の場合、反強誘電状態から
強誘電状態へ、強誘電状態から反強誘電状態への二つの
スイッチングが存在する。この電圧による二つのスイッ
チング速度、即ち、応答速度が表示素子の表示品質を決
める重要な因子となる。反強誘電状態から強誘電状態へ
の応答速度(;応答速度I)は、例えば、線順次走査する単
純マトリックス駆動に於て、走査線一ライン当りの書き
込み速度となるので、一画面を構成する走査線数を決定
することになり重要である。応答速度Iが速ければ速い
ほど走査線数を増やすことができ、高精細素子の実現が
可能となる。
In the case of an antiferroelectric liquid crystal, there are two switching operations from an antiferroelectric state to a ferroelectric state and from a ferroelectric state to an antiferroelectric state. The two switching speeds by this voltage, ie, the response speed, are important factors that determine the display quality of the display element. Since the response speed from the antiferroelectric state to the ferroelectric state (; response speed I) is, for example, a writing speed per scanning line in a simple matrix drive for line-sequential scanning, one screen is constituted. It is important to determine the number of scanning lines. As the response speed I increases, the number of scanning lines can be increased, and a high-definition element can be realized.

【0009】また、強誘電状態から反強誘電状態への応
答速度(;応答速度II) は、素子の駆動方法の設計により
必要とされる速度は変わる。例えば、オフセット電圧の
設定電圧によって変わるものである。しかし、余りにも
応答速度IIが速い場合は強誘電状態を維持(明或は暗状
態の維持)できず、逆に余りにも遅い場合には強誘電状
態から反強誘電状態への変化(明或は暗状態から暗或は
明状態への書換え)が起こらず、不都合となる。応答速
度IIは、駆動方法を決定した後に最適な値を設定するこ
とになる。以上、高精細素子の実現のためには、応答速
度I が速いことが重要であると同時に温度に対する応答
速度の依存性が小さいことが望ましい。
The required response speed from the ferroelectric state to the antiferroelectric state (; response speed II) varies depending on the design of the element driving method. For example, it changes depending on the set voltage of the offset voltage. However, if the response speed II is too fast, the ferroelectric state cannot be maintained (maintaining the bright or dark state). Conversely, if the response speed II is too slow, the ferroelectric state changes to the antiferroelectric state (bright or dark). Is not rewritten from the dark state to the dark or bright state), which is inconvenient. The response speed II is set to an optimum value after the drive method is determined. As described above, in order to realize a high-definition element, it is important that the response speed I is fast, and it is also desirable that the dependence of the response speed on the temperature be small.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】実用上、反強誘電性液
晶は、上述したように低温側でのより一層の応答速度の
向上と、反強誘電相の温度範囲の拡大ならびにスメクチ
ックA相の存在が必要である。応答速度は、M. Nakagaw
a によれば反強誘電性液晶の場合、液晶分子の回転粘性
に依存することが示されている(Masahiro Nakagawa,Jap
anese Journal ofApplied Physics, 30, 1759 (199
1))。すなわち、粘性が低いほど応答速度は速くなる。
また、温度に対する応答速度の変化を見ると、室温付近
を境にしてそれ以下の温度では指数関数的に応答速度は
低下していく。反強誘電性液晶は、液晶相がスメクチッ
ク相であるが故に粘性が高く、そのために低温側で粘性
が急激に増大しその粘性抵抗のために応答速度が急激に
低下していくものと考えられている。
In practice, the antiferroelectric liquid crystal is capable of improving the response speed at a low temperature, expanding the temperature range of the antiferroelectric phase, and improving the smectic A phase as described above. Requires existence. Response speed was determined by M. Nakagaw
According to a, it is shown that antiferroelectric liquid crystals depend on the rotational viscosity of liquid crystal molecules (Masahiro Nakagawa, Jap.
anese Journal of Applied Physics, 30, 1759 (199
1)). That is, the lower the viscosity, the faster the response speed.
Looking at the change of the response speed with respect to the temperature, the response speed decreases exponentially at a temperature lower than the room temperature and below. The antiferroelectric liquid crystal is considered to have a high viscosity because the liquid crystal phase is a smectic phase, so that the viscosity increases rapidly at the low temperature side and the response speed decreases rapidly due to the viscous resistance. ing.

【0011】この問題の解決のための具体策の一つとし
ては、比較的低粘性の化合物を液晶組成物に添加し、組
成物全体の粘性を低下させ、もって応答速度の改善を計
ろうとする試みが考えられる。この方法が、現在のとこ
ろ最も現実的な解決策になり得ると考えらるが、この方
法は反強誘電相の上限温度を低下させる傾向があり、応
答速度は改善されても反強誘電相の温度範囲の面で問題
が生じて来る。
As a specific measure for solving this problem, a compound having a relatively low viscosity is added to a liquid crystal composition to lower the viscosity of the whole composition and thereby to improve the response speed. Attempts are possible. Although this method seems to be the most realistic solution at present, this method tends to lower the maximum temperature of the antiferroelectric phase, and although the response speed is improved, the antiferroelectric phase is improved. A problem arises in terms of the temperature range.

【0012】一般に、ディスプレーとしての反強誘電性
液晶素子を考えたとき、バックライトにより素子の温度
は少なくとも40℃ぐらいになると考えられる。従って、
正常な素子の駆動のためには反強誘電相の上限温度は、
少なくとも40℃以上必要であり、望ましくは50℃以上必
要である。そして、この上限温度より高温側に、良好な
配向を得るためにスメクチックA相を存在させること
が、実用素子では必要である。また、低温側では、少な
くとも10℃で素子が駆動できることが必要である。従っ
て、反強誘電相の下限温度は少なくとも0℃であること
が必要である。
Generally, when considering an antiferroelectric liquid crystal device as a display, it is considered that the temperature of the device is at least about 40 ° C. due to the backlight. Therefore,
For normal device operation, the upper limit temperature of the antiferroelectric phase is
The temperature must be at least 40 ° C. or higher, preferably 50 ° C. or higher. It is necessary for a practical element that a smectic A phase be present on the higher temperature side than the upper limit temperature in order to obtain good orientation. On the low temperature side, it is necessary that the element can be driven at least at 10 ° C. Therefore, the minimum temperature of the antiferroelectric phase needs to be at least 0 ° C.

【0013】本発明は、上記した様な観点からなされた
ものであり、本発明の新規光学活性化合物を、反強誘電
性液晶に混合したとき、広い温度範囲で反強誘電相を確
保できること、同時に、スメクチックA相を有しない反
強誘電性液晶にこの新規光学活性化合物を混合すること
によってスメクチックA相を発現させることができ、か
つ、低温で非常に高速な反強誘電性液晶組成物を得るこ
とができることを見いだし、本発明を完成したものであ
る。
The present invention has been made in view of the above, and when the novel optically active compound of the present invention is mixed with an antiferroelectric liquid crystal, an antiferroelectric phase can be ensured in a wide temperature range. At the same time, by mixing this novel optically active compound with an antiferroelectric liquid crystal having no smectic A phase, a smectic A phase can be developed, and an antiferroelectric liquid crystal composition having a very high speed at a low temperature can be obtained. It has been found that the present invention can be obtained, and the present invention has been completed.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、下
記一般式(1) で表される光学活性化合物、並びに該光学
活性化合物を下記一般式(2) で表される反強誘電性液晶
に添加してなる反強誘電性液晶組成物である。
That is, the present invention provides an optically active compound represented by the following general formula (1) and an antiferroelectric liquid crystal represented by the following general formula (2). Is an antiferroelectric liquid crystal composition.

【0015】[0015]

【化3】 (式中、mは3〜8の整数、nは4〜8の整数、X, Y,
Z はそれぞれ独立にH原子またはF原子、Rは炭素数6
〜12の直鎖アルキル基、r は5〜8の整数、S は2以上
の偶数である。)
Embedded image (Where m is an integer of 3 to 8, n is an integer of 4 to 8, X, Y,
Z is independently an H atom or an F atom, and R is a carbon atom having 6 carbon atoms.
1212 straight-chain alkyl groups, r is an integer of 5-8, and S is an even number of 2 or more. )

【0016】該一般式(1) で表される光学活性化合物と
しては、nが6である化合物、液晶相がない化合物が好
ましい。また、該一般式(2) で示される反強誘電性液晶
のうち、rが5、nが2であるものが好ましい。また、
該一般式(1) で表される光学活性化合物は組成物の1〜
60モルが好ましい。本発明の反強誘電製液晶組成物は、
実用上、スメクチックA相を有していることが必要であ
る。スメクチックA相がない場合には、著しく配向性が
悪く高いコントラストを得ることは難しい。本発明にお
いては、該一般式(2) で示され、スメクチックA相のな
い反強誘電性液晶に、該一般式(1) で示される光学活性
化合物を添加することによって得られた組成物は、スメ
クチックA相を発現させることができる。
As the optically active compound represented by the general formula (1), a compound in which n is 6 and a compound having no liquid crystal phase are preferable. Further, among the antiferroelectric liquid crystals represented by the general formula (2), those in which r is 5 and n is 2 are preferable. Also,
The optically active compound represented by the general formula (1) is 1 to 3 in the composition.
60 moles are preferred. The antiferroelectric liquid crystal composition of the present invention,
For practical purposes, it is necessary to have a smectic A phase. When there is no smectic A phase, the orientation is remarkably poor and it is difficult to obtain a high contrast. In the present invention, the composition obtained by adding the optically active compound represented by the general formula (1) to an antiferroelectric liquid crystal represented by the general formula (2) and having no smectic A phase is And a smectic A phase can be developed.

【0017】組成物の反強誘電性の温度範囲は、できる
だけ広いことが望ましい。実用的には、反強誘電相の下
限温度が 0℃以下、上限温度が40℃以上であり、該反強
誘電相より高温側に少なくともスメクチックA相を有す
ることが望ましい。そして、本発明で得られた反強誘電
性液晶組成物は、1対の電極基板間に配置し、広い温度
範囲で好適に駆動できる反強誘電性液晶表示素子とする
ことができる。
It is desirable that the temperature range of the antiferroelectricity of the composition be as wide as possible. Practically, the lower limit temperature of the antiferroelectric phase is 0 ° C. or lower and the upper limit temperature is 40 ° C. or higher, and it is desirable to have at least the smectic A phase on the higher temperature side than the antiferroelectric phase. Then, the antiferroelectric liquid crystal composition obtained by the present invention can be disposed between a pair of electrode substrates to provide an antiferroelectric liquid crystal display element that can be suitably driven in a wide temperature range.

【0018】本発明において用いる一般式(2) で示され
る反強誘電性液晶は、既に本発明者らが示した方法によ
って簡便に製造することができる(特開平4-198155
号)。一般式(2) において、 r=5, s=2 の場合につい
て、次に示した。 (イ) AcO-Ph(Z)-COOH + SOCl2 → AcO-Ph(Z)-COCl (ロ) (イ) + HOC*H(CF3)(CH2)5OC2H5 → AcO-Ph(Z)-COOC*H(CF3)(CH2)5OC2H5 (ハ) (ロ) + Ph-CH2NH2 → HO-Ph(Z)-COOC*H(CF3)(CH2)5OC2H5 (ニ) RO-Ph-Ph-COOH + SOCl2 → RO-Ph-Ph-COCl (ホ) (ロ) + (ニ) → 反強誘電性液晶
The antiferroelectric liquid crystal represented by the general formula (2) used in the present invention can be easily produced by the method shown by the present inventors (Japanese Patent Laid-Open No. 4-198155).
issue). The following shows the case where r = 5 and s = 2 in the general formula (2). (B) AcO-Ph (Z) -COOH + SOCl 2 → AcO-Ph (Z) -COCl (b) (b) + HOC * H (CF 3 ) (CH 2 ) 5 OC 2 H 5 → AcO-Ph (Z) -COOC * H (CF 3 ) (CH 2 ) 5 OC 2 H 5 (c) (b) + Ph-CH 2 NH 2 → HO-Ph (Z) -COOC * H (CF 3 ) (CH 2 ) 5 OC 2 H 5 (d) RO-Ph-Ph-COOH + SOCl 2 → RO-Ph-Ph-COCl (e) (b) + (d) → antiferroelectric liquid crystal

【0019】上記製造法について、以下に簡単に説明す
る。(イ)はフッ素置換あるいは無置換のp-アセトキシ安
息香酸の塩化チオニルによる塩素化反応である。(ロ)は
塩素化物(イ) と光学活性アルコールとの反応によるエス
テル化である。(ハ)は (ロ)のエステルの脱アセチル化で
ある。(ニ)はアルキルオキシビフェニルカルボン酸の塩
素化反応である。(ホ)は塩素化物(ニ) とフェノール(ハ)
との反応による液晶の生成である。
The above manufacturing method will be briefly described below. (A) is a chlorination reaction of fluorine-substituted or unsubstituted p-acetoxybenzoic acid with thionyl chloride. (B) is esterification by the reaction between the chlorinated product (a) and the optically active alcohol. (C) is the deacetylation of the ester of (b). (D) is a chlorination reaction of alkyloxybiphenylcarboxylic acid. (E) is chlorinated (d) and phenol (c)
And the formation of liquid crystal by the reaction with

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明は、新規な光学活性化合物と反強
誘電性液晶組成物を提供する事ができるものである。そ
して、本発明により提供された新規な反強誘電性液晶組
成物は、広い温度範囲で反強誘電相を有しかつ高速応答
を示し、そのため表示品質の高い反強誘電性液晶表示素
子を実現できる。
According to the present invention, a novel optically active compound and an antiferroelectric liquid crystal composition can be provided. The novel antiferroelectric liquid crystal composition provided by the present invention has an antiferroelectric phase over a wide temperature range and exhibits a high-speed response, thereby realizing an antiferroelectric liquid crystal display device with high display quality. it can.

【0021】[0021]

【実施例】次に実施例及び比較例を掲げて本発明を更に
具体的に説明するが、本発明はもちろんこれに限定され
るものではない。 実施例1 (式(1) : m=3, X=F, Y=H, n=6 (E
1)) R-(-)-4-(1-メチル−ヘプチルオキシカルボニル)フェ
ニル=2-フルオロ-4-(3-メトキシプロピルカルボニルオ
キシ)ベンゾエートの製造。
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples, but the present invention is of course not limited thereto. Example 1 (Equation (1): m = 3, X = F, Y = H, n = 6 (E
1)) Production of R-(-)-4- (1-methyl-heptyloxycarbonyl) phenyl = 2-fluoro-4- (3-methoxypropylcarbonyloxy) benzoate.

【0022】(1) 4-(3-メトキシプロピルカルボニルオ
キシ)-2-フルオロ安息香酸の製造。 4-ヒドロキシ−2-フルオロ安息香酸の 15.6g(0.1モル)
をジクロロメタン 140ml(ミリリットル)に溶解した。そこに、
トリエチルアミン 16ml 、4-メトキシ酪酸クロライド 1
5.0g (0.11モル) 及びジメチアミノピリジン 0.97g (0.
0079モル)を順次加え、室温で1昼夜攪拌した。これ
に、10%塩酸 50ml を加え、エーテル 100mlで3回抽出
した。有機層を食塩水 100mlで3回洗浄した後、無水硫
酸ナトリウムで乾燥した。溶媒留去後、ヘキサン 400ml
で洗浄し、目的物を 21.8g (収率80%)得た。
(1) Production of 4- (3-methoxypropylcarbonyloxy) -2-fluorobenzoic acid. 15.6 g (0.1 mol) of 4-hydroxy-2-fluorobenzoic acid
Was dissolved in 140 ml (milliliter) of dichloromethane. there,
Triethylamine 16ml, 4-methoxybutyric acid chloride 1
5.0 g (0.11 mol) and 0.97 g (0.
0079 mol), and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours. 50 ml of 10% hydrochloric acid was added thereto, and the mixture was extracted three times with 100 ml of ether. The organic layer was washed three times with 100 ml of a saline solution and dried over anhydrous sodium sulfate. After evaporating the solvent, 400 ml of hexane
Then, 21.8 g (yield 80%) of the desired product was obtained.

【0023】(2) R-(-)-4-アセトキシ-1-(1-メチルヘプ
チルオキシカルボニル)ベンゼンの製造。 4-アセトキシ安息香酸 10.8g (0.06モル) に、塩化チオ
ニル 60ml を加え還流下で7時間反応させた。次に過剰
の塩化チオニルを留去してから、ピリジン 100ml、R-
(-)-2-オクタノール 5.24g (0.0402モル)を滴下した。
滴下後、1昼夜室温で攪拌し、その後、エーテル 200ml
で希釈して、有機層を希塩酸、1N水酸化ナトリウム水溶
液、水の順で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶
媒を留去して粗製の目的物をヘキサン/酢酸エチルを溶
媒とするシリカゲルカラムクロマトで精製して目的物 1
0.6g(収率90%)を得た。
(2) Production of R-(-)-4-acetoxy-1- (1-methylheptyloxycarbonyl) benzene. To 10.8 g (0.06 mol) of 4-acetoxybenzoic acid, 60 ml of thionyl chloride was added and reacted under reflux for 7 hours. Next, excess thionyl chloride was distilled off, and then 100 ml of pyridine and R-
5.24 g (0.0402 mol) of (-)-2-octanol was added dropwise.
After the dropwise addition, the mixture was stirred at room temperature for one day and night.
The organic layer was washed with diluted hydrochloric acid, a 1N aqueous solution of sodium hydroxide and water in that order, and dried over magnesium sulfate. The solvent is distilled off, and the crude target product is purified by silica gel column chromatography using hexane / ethyl acetate as a solvent to obtain the target product 1
0.6 g (90% yield) was obtained.

【0024】(3) R-(-)-4-ヒドロキシ-1-(1-メチルヘプ
チルオキシカルボニル)ベンゼンの製造。 上記(2) で得た化合物 10.6g (0.0361モル) を、エタノ
ール 250mlに溶解させて、ベンジルアミン 7.74g (0.07
72モル)を滴下した。更に、室温で1昼夜攪拌した後、
エーテル 300mlで希釈して、希塩酸、水の順で洗浄し、
硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去してから、シ
リカゲルカラムクロマトグラフィーで単離精製し、目的
物 8.9g(0.0356モル、収率98%)を得た。
(3) Production of R-(-)-4-hydroxy-1- (1-methylheptyloxycarbonyl) benzene 10.6 g (0.0361 mol) of the compound obtained in the above (2) was dissolved in 250 ml of ethanol, and 7.74 g (0.07 mol) of benzylamine was dissolved.
72 mol) was added dropwise. Furthermore, after stirring at room temperature for 24 hours,
Dilute with 300 ml of ether, wash with diluted hydrochloric acid and water in that order,
Dried over magnesium sulfate. After evaporating the solvent, the residue was isolated and purified by silica gel column chromatography to obtain 8.9 g (0.0356 mol, 98% yield) of the desired product.

【0025】(4) R-(-)-4-(1-メチル−ヘプチルオキシ
カルボニル)フェニル=2-フルオロ-4-(3-メトキシプロ
ピルカルボニルオキシ)ベンゾエートの製造。 上記(1) で得た化合物 3.1ミリモルに、塩化チオニル 1
5ml を加え、5時間加熱還流した。過剰の塩化チオニル
を留去した後、ピリジン 2ml、上記(3) で得た化合物
2.12 ミリモルを加え、室温で10時間反応させた。反応
終了後、エーテル300mlで希釈し、希塩酸、1N炭酸ナト
リウム水溶液、水の順で洗浄して、有機層を硫酸マグネ
シウムで乾燥した。次に、溶媒を留去してから、シリカ
ゲルクロマトグラフィーで単離し、目的物を 0.71g(1.6
ミリモル、収率75%)得た。得られた目的物の1H-NMRデ
ーターを表1にその式を化 に示した。
(4) Preparation of R-(-)-4- (1-methyl-heptyloxycarbonyl) phenyl = 2-fluoro-4- (3-methoxypropylcarbonyloxy) benzoate 3.1 mmol of the compound obtained in the above (1) was added to thionyl chloride 1
5 ml was added, and the mixture was heated under reflux for 5 hours. After distilling off excess thionyl chloride, 2 ml of pyridine was added to the compound obtained in (3) above.
2.12 mmol was added and reacted at room temperature for 10 hours. After completion of the reaction, the mixture was diluted with 300 ml of ether, washed with diluted hydrochloric acid, a 1N aqueous solution of sodium carbonate and water in this order, and the organic layer was dried over magnesium sulfate. Next, the solvent was distilled off, and the residue was isolated by silica gel chromatography.
Mmol, yield 75%). The 1H-NMR data of the obtained target product is shown in Table 1 and the formula is shown in the chemical formula.

【0026】実施例2 (式(1) : m=6, X=F, Y=
H, n=6 (E2)) R-(-)-4-(1-メチル−ヘプチルオキシカルボニル)フェ
ニル=2-フルオロ-4-(6-メトキシヘキシルカルボニルオ
キシ)ベンゾエートの製造。 実施例1におけて、4-メトキシ酪酸クロライドの代わり
に、7-メトキシヘプタン酸を用いた以外は、実施例1と
全く同様にして目的物を得た。得られた目的物の1H-NMR
データーを表1にその式を化4に示した。
Embodiment 2 (Equation (1): m = 6, X = F, Y =
H, n = 6 (E2)) Production of R-(-)-4- (1-methyl-heptyloxycarbonyl) phenyl = 2-fluoro-4- (6-methoxyhexylcarbonyloxy) benzoate. The desired product was obtained in exactly the same manner as in Example 1 except that 7-methoxyheptanoic acid was used instead of 4-methoxybutyric acid chloride. 1H-NMR of the target compound obtained
The data is shown in Table 1 and the formula is shown in Chemical Formula 4.

【0027】実施例3、4 下記に示した反強誘電性液晶(2A)に、実施例1で得た光
学活性化合物(E1)を20モル%、実施例2で得た光学活性
化合物(E2)を30モル%添加し、反強誘電性液晶組成物を
調製した。 2A : C9H19O-Ph-Ph-COO-Ph(3F)-COO-C*H(CF3)(CH2)5
OC2H5 式中のPhは1,4-フェニレン基、Ph(3F)は3-位にフッ素置
換した1,4-フェニレン基、C*は不斉炭素である。
Examples 3 and 4 In the following antiferroelectric liquid crystal (2A), 20 mol% of the optically active compound (E1) obtained in Example 1 and the optically active compound (E2) obtained in Example 2 were added. ) Was added at 30 mol% to prepare an antiferroelectric liquid crystal composition. 2A: C 9 H 19 O-Ph-Ph-COO-Ph (3F) -COO-C * H (CF 3 ) (CH 2 ) 5
In the OC 2 H 5 formula, Ph is a 1,4-phenylene group, Ph (3F) is a 1,4-phenylene group substituted with fluorine at the 3-position, and C * is an asymmetric carbon.

【0028】得られた組成物の相系列、応答速度などを
測定した結果を表2に示した。相系列は、テクスチャー
観察及び DSC測定により決定した。また、応答速度は次
のようにして測定した。ラビング処理したポリイミド薄
膜を有する ITO電極付の液晶セル(セル厚 1.8μm)
に、組成物を等方相の状態で充填した。このセルを、毎
分1℃で徐冷して、スメクチックA相で液晶を配向させ
た。セルを直交する偏光板間に液晶の層方向がアナライ
ザーまたはポーラライザーと平行になるように設置し
た。液晶セルに、周波数 10 Hz、50 Vのステップ電圧を
印加して、透過光変化が 10 から 90 %に変化するに要
する時間を応答時間と定義して、応答速度を測定した。
Table 2 shows the results of measurement of the phase series, response speed, and the like of the obtained composition. The phase sequence was determined by texture observation and DSC measurements. The response speed was measured as follows. Liquid crystal cell with ITO electrode with rubbed polyimide thin film (cell thickness 1.8μm)
Was filled with the composition in an isotropic phase. The cell was gradually cooled at 1 ° C. per minute to align the liquid crystal in the smectic A phase. The cell was placed between orthogonal polarizing plates so that the layer direction of the liquid crystal was parallel to the analyzer or the polarizer. A step voltage of 10 V and a frequency of 50 V was applied to the liquid crystal cell, and the time required for the change in transmitted light to change from 10 to 90% was defined as the response time, and the response speed was measured.

【0029】[0029]

【化4】 Embedded image

【0030】[0030]

【表1】 化学シフト(ppm) 水素原子番号 1 2 3 4 5 6 7 8 実施例1(E1) 3.4 2.6 7.1 7.1 8.2 7.3 8.2 5.2 実施例2(E2) 3.4 2.6 7.1 7.1 8.2 7.3 8.2 5.2 [Table 1] Chemical shift (ppm) hydrogen atom number 1 2 3 4 5 6 7 8 Example 1 (E1) 3.4 2.6 7.1 7.1 8.2 7.3 8.2 5.2 Example 2 (E2) 3.4 2.6 7.1 7.1 8.2 7.3 8.2 5.2

【0031】[0031]

【表2】 相 系 列 応答時間(μ秒) 成分 モル比 実施例3 Cr(<-20)SCA*(48)SA(64)I 69 E1/2A=20/80 実施例4 Cr(<-20)SCA*(60)SA(67)I 67 E2/2A=30/70 液晶 2A Cr(<-50)SCA*(77)SC*(83)I 79 E1 Cr(<-50)I E2 Cr(8)I 上記相系列に於て () 内の数字は転移温度(℃)を示
し、Crは結晶相、SCA*は反強誘電相、SAはスメクチック
A相、SC* はカイラルスメクチックC相(強誘電相)、
Iは等方相を表す。
[Table 2] Phase sequence Response time (μsec) Component Molar ratio Example 3 Cr (<− 20) SCA * (48) SA (64) I 69 E1 / 2A = 20/80 Example 4 Cr (<− 20) SCA * (60) SA (67) I 67 E2 / 2A = 30/70 Liquid crystal 2A Cr (<-50) SCA * (77) SC * (83) I 79 E1 Cr (<-50) I E2 Cr (8) I In the above phase series, the numbers in parentheses indicate the transition temperature (° C), Cr is a crystalline phase, SCA * is an antiferroelectric phase, SA is a smectic A phase, and SC * is a chiral smectic C phase. (Ferroelectric phase),
I represents an isotropic phase.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 隆宏 茨城県つくば市和台22番地 三菱瓦斯化学 株式会社総合研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Takahiro Matsumoto 22nd Wadai, Tsukuba, Ibaraki Pref. Mitsubishi Gas Chemical Company, Ltd.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記一般式(1) で表される光学活性化合
物。 【化1】 (式中、mは3〜8の整数、nは4〜8の整数、X, Yは
H又はF原子である。)
1. An optically active compound represented by the following general formula (1). Embedded image (In the formula, m is an integer of 3 to 8, n is an integer of 4 to 8, and X and Y are H or F atoms.)
【請求項2】 該一般式(1) において、nが6である請
求項1記載の光学活性化合物。
2. The optically active compound according to claim 1, wherein n is 6 in the general formula (1).
【請求項3】 該一般式(1) で表され、液晶相がない請
求項1記載の光学活性化合物。
3. The optically active compound according to claim 1, which is represented by the general formula (1) and has no liquid crystal phase.
【請求項4】 下記一般式(1) で表される光学活性化合
物を下記一般式(2)で表される反強誘電性液晶に添加し
てなる反強誘電性液晶組成物。 【化2】 (式中、mは3〜8の整数、nは4〜8の整数、X, Y,
Z はそれぞれ独立にHまたはF原子、Rは炭素数6〜12
の直鎖アルキル基、r は5〜8の整数、S は2以上の偶
数である。)
4. An antiferroelectric liquid crystal composition obtained by adding an optically active compound represented by the following general formula (1) to an antiferroelectric liquid crystal represented by the following general formula (2). Embedded image (Where m is an integer of 3 to 8, n is an integer of 4 to 8, X, Y,
Z is independently an H or F atom, and R is a carbon atom having 6 to 12 carbon atoms.
, R is an integer of 5 to 8, and S is an even number of 2 or more. )
【請求項5】 該一般式(2) において、rが5、sが2
である請求項4記載の反強誘電性液晶組成物。
5. In the general formula (2), r is 5 and s is 2
5. The antiferroelectric liquid crystal composition according to claim 4, wherein
【請求項6】 該一般式(1) であらわされる光学活性化
合物が、組成物の1〜60モル%である請求項4記載の反
強誘電性液晶組成物。
6. The antiferroelectric liquid crystal composition according to claim 4, wherein the optically active compound represented by the general formula (1) is 1 to 60 mol% of the composition.
【請求項7】 反強誘電相の下限温度が 0℃以下、上限
温度が40℃以上であり、該反強誘電相より高温側に少な
くともスメクチックA相を有する請求項4記載の反強誘
電性液晶組成物。
7. The antiferroelectric phase according to claim 4, wherein the lower limit temperature of the antiferroelectric phase is 0 ° C. or lower and the upper limit temperature is 40 ° C. or higher, and the antiferroelectric phase has at least a smectic A phase on a higher temperature side. Liquid crystal composition.
【請求項8】 請求項1に記載の反強誘電性液晶組成物
を、1対の電極基板間に配置してなることを特徴とする
反強誘電性液晶表示素子。
8. An antiferroelectric liquid crystal display device comprising the antiferroelectric liquid crystal composition according to claim 1 disposed between a pair of electrode substrates.
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