JPH10509726A - コレステリックポリマーネットワーク - Google Patents
コレステリックポリマーネットワークInfo
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、その重合した材料が少なくとも2個の重合可能な官能性基を有する化合物(a)およびキラル重合性化合物(b)の共重合により得られ、(b)がテルペノイド化合物であるコレステリックポリマーネットワークの形態の液晶材料および新規重合性テルペノイド化合物に関する。
Description
【発明の詳細な説明】
コレステリックポリマーネットワーク
本発明はコレステリックポリマーネットワークの形態の液晶材料であって、重
合した材料が少なくとも2個の重合可能な官能性基を有する化合物(a)および
キラル重合性化合物(b)の共重合により得られ、(b)がテルペノイド化合物
であることを特徴とする液晶材料に関する。
ヨーロッパ特許出願EP 451 905には、重合した液晶材料および低分子ネマティ
ック液晶材料からなる異方性ゲルの形態の液晶材料が記載されている。
ヨーロッパ特許出願EP 0 399 279には、テルペノイド誘導体を包含する強誘電
性液晶ポリマーを基材とする消去可能なレーザー読取り型記録素子(erasable,l
aser−readible recording elements)が記載されている。
これらのテルペノイド誘導体の中間相形成性中心構造は長鎖状スペーサーによ
りポリマー基に結合されている。
これらの特許には、コレステリックポリマーネットワークについても、また短
鎖状スペーサーを有する化合物についても何らの示唆もなされていない。
本発明に従い、文頭に記載されている液晶材料が得られ、この材料は、その重
合した材料が少なくとも2個の重合官能性基を有する化合物(a)およびキラル
重合性化合物(b)の共重合により得られ、(b)がテルペノイド化合物である
ことを特徴とするものである。
本発明の好適態様には、下記の態様がある:
a)材料(b)が下記式1で表わされる構造要素を含有する重合性材料である
液晶材料:
式中、Tはテルペノイド基である。
b)材料(b)が下記式Iで表わされるキラル重合性化合物から得られる液晶
材料:
式中、
Tはテルペノイド基であり、
CH2=CH−O−またはHS−CH2−(CH2)m−COO−であり、ここでW
はHまたはClであるか、あるいはC原子1〜5個を有するアルキルであり、そ
してmは1〜7であり、
Pは12個までのC原子を有するアルキレンであり、この基中に存在する1個
のCH2基または隣接していない2個以上のCH2基は−O−により置き換えられ
ていてもよく、
Xは−O−、−S−、−COO−、−OCO−または単結合であり、
MG1は架橋基により結合されていてもよい2個または3個以上の環系を含有
する中間相形成性基または芳香族環系であり、
sは0または1であり、
qは0または1であり、そして
uは0または1である。
c)テルペノイド基がメンチル、ネオメンチル、イソピノカムフェイル、イソ
ロンギホリル、フェンキル、コルベイル、ミルテニル、ノピル、シトロネリル、
ジヒドロシトロネリルから選択される液晶材料。
d)化合物(a)が下記式IIaで表わされるビスアクリレート化合物である
液晶材料:
式中、
RはH、CH3またはClであり、
Aは−O−、−CO−O−、−O−CO−または単結合であり、
nおよびmは0〜20の整数であり、
MG2はMG1について記載の意味を有し、特に下記の基から選択され:
これらの基において、LはCH3、−COCH3、−CN、FまたはClであり
、そしてrは0、1または2である。
e)重合性材料が1個の重合可能な官能性基を有する非キラル化合物、特に下
記式IIIで表わされる化合物の少なくとも1種を含む液晶材料:
式中、P、Xおよびuは式Iについて示されている意味を有し、
R2はR1について記載の意味を有し、
MG3はMG1について記載の意味を有し、そして
R3は15個までのC原子を有するハロゲン化されていてもよいアルキル基で
あり、これらの基中に存在する1個または2個以上のCH2基は、酸素原子が相
互に直接に結合しないものとして、−O−、−S−、−SO−、−OCO−、−
COO−または−O−CO−O−により置き換えられていてもよい。
f)短鎖状スペーサー基を有する少なくとも1種の重合性化合物の共重合によ
り得られる液晶材料。
本発明のもう一つの態様は、式II
式中、P、Xおよびuは式Iについて記載の意味を有し、そして
R4はR1について記載の意味を有する、
で表わされる少なくとも1種の二官能性反応性非キラル化合物および式Iで表わ
される少なくとも1種の一反応性キラル化合物、特に式Iにおいて、R1および
ここでWは前記意味を有する化合物あるいはR1およびR4が式:CH2=CH−
O−で表わされるビニルエーテル基である化合物からなる共重合性先駆材料にあ
る。
g)この本発明の好適態様は、式Iで表わされる少なくとも1種のキラル重合
性化合物および式IIIで表わされる少なくとも2種の非キラル性の少なくとも
重合性の化合物からなり、この式IIIで表わされる化合物の少なくとも1種が
短鎖状スペーサー基を有し、かつまた式IIIで表わされる化合物の1種が長鎖
状スペーサー基を有しており、これによりスメクティック相が抑制されている共
重合性先駆材料にある。
h)式Iで表わされる少なくとも1種のキラル化合物および下記式IVで表わ
される少なくとも1種の非キラル重合性化合物からなる共重合性先駆材料:
式中、P、X、R3およびuは前記意味を有し、
R5はR1について記載の意味を有し、
MG4はMG1について記載の意味を有し、そして
R6はR3について記載の意味を有する。
本発明のもう一つの態様は、式Iにおいて、少なくとも1個の芳香族環がフッ
素により置換されている反応性キラル化合物;式Iにおいて、R1がCH2=CH
−CO2−であり、XがOであり、そしてPが式−(CH2)k−(式中、kは2
〜10の整数である)で表わされる短鎖状スペーサーである反応性キラル化合物
;式I1:
式中、R1、P、Xおよびuは前記意味を有し、そしてwは1、2または3で
ある、
で表わされる反応性キラル化合物;および式I2:
式中、R1、Pおよびuは前記意味を有する、
で表わされる反応性キラル化合物にある。
本発明による組成物は一般に、光開始剤、例えばダロキュア(Darocure)(
登録商標名)またはイルガキュア(Irgacure)(登録商標名)光開始剤を0.
4〜10%、特に1〜5%および抑制剤、例えば4−メトキシフェノールを50
〜500ppm、特に100〜300ppm含有する。
式Iは下記式IaおよびIbで表わされる無環(s=0)のキラル液晶化合物
を包含する:
式Iは下記式IcおよびIdで表わされる1個の環を有する化合物を包含する
:
式Iは下記式Ie〜Ijで表わされる2個の環を有するキラル反応性液晶化合
物:
および下記式Ik〜Iqで表わされる3個の環を有する化合物:
を包含する。
上記各式において、R4、R5、P、XおよびC*は前記意味を有し、Pydは
ピリミジン−2,5−ジイルを表わし、そしてPyrはピリジン−2,5−ジイ
ルを表わす。
Zは−CO−O−、−O−CO−、−CH2O−、−OCH2−、−CH2CH2
−、−C≡C−または単結合を表わす。
式Ia〜Iqで表わされる化合物において、Phe′は下記の1,4−フェニ
レン基を表わす:
式中、X3〜X6は相互に独立して、Hまたはハロゲンまたはメチルを表わす。
式Ia〜Iqで表わされる化合物において、Phe′′は1,4−フェニレン基
を表わし、この基は未置換てあるか、あるいは置換基として1個または2個以上
のCNまたはハロゲンを有しており、そして式Ig〜IjおよびIu〜Iyにお
いて、Nap′はナフタリン−2,6−ジイル基
を表わし、この基は未置換であるか、あるいはX7〜X12のうちの4個までは相
互に独立して、ハロゲンであり、他方その他はHを表わす:
式Ia〜Ijで表わされる化合物は好適である。式Ia〜Ieで表わされる化
合物、特に式Ib、IdおよびIeで表わされる化合物は特に好適である。
式Ia〜Iqで表わされる化合物において、R1はCH2=CW−COO−、
−であり、これらの基において、WはHまたはClであるか、あるいはC原子1
〜5個を有するアルキルであり、そしてmは1〜7である。
好ましくは、R1はビニルエーテル基、アクリレート基、アミノ基またはメル
カプト基であり、特に好ましくは、R1は下記の意味を有する:
上記各式において、alkylはC1〜C3−アルキルを表わし、そしてmは1
〜5である。
式Ia〜Iqで表わされる化合物において、スペーサー型基Pは12個まで、
好ましくは2〜10個、特に2〜6個のC原子を有するアルキレンであり、この
基中に存在する1個のCH2基または隣接していない2個以上のCH2基はまたO
により置き換えられていてもよい。
Pがアルキレンである場合に、Pは直鎖状または分枝鎖状であることができる
。Pは特に好ましくは、エチレン、プロピレン、ブチレン、1−メチル−プロピ
レン、2−メチル−プロピレン、ペンチレン、1−メチル−ブチレン、2−メチ
ル−ブチレン、ヘキシレン、2−エチル−ブチレン、1,3−ジメチル−ブチレ
ン、ヘプチレン、1−メチルヘキシレン、2−メチルヘキシレン、3−メチルヘ
キシレン、4−メチルヘキシレン、5−メチルヘキシレン、6−メチルヘキシレ
ン、オクチレン、3−エチル−ヘキシレン、ノニレン、1−メチル−オクチレン
、2−メチルオクチレン、7−メチルオクチレン、デシレン、ウンデシレン、ド
デシレン、2−メチルウンデシレン、2,7,5−トリメチル−ノニレンまたは
3−プロピルノニレンである。
Pがモノ−またはポリオキサアルキレンである場合に、Pは直鎖状または分枝
鎖状であることができる。特にPは、1−オキサ−エチレン、1−オキサ−プロ
ピレン、2−オキサプロピレン、1−オキサ−ブチレン、2−オキサブチレン、
1,3−ジオキサブチレン、1−オキサ−ペンチレン、2−オキサ−ペンチレン
、3−オキシ−ペンチレン、2−オキサ−3−メチル−ブチレン、1−オキサヘ
キシレン、2−オキサ−ヘキシレン、3−オキサ−ヘキシレン、1,3−ジオキ
サ−ヘキシレン、1,4−ジオキシ−ヘキシレン、1,5−ジオキサ−ヘキシレ
ン、1−オキシ−ヘプチレン、2−オキサ−ヘプチレン、1,3−ジオキサ−ヘ
プチレン、1,4−ジオキサ−ヘプチレン、1,5−ジオキサ−ヘプチレン、1
,6−ジオキサ−ヘプチレン、1,3,5−トリオキサ−ヘプチレン、1−オキ
サ−オクチレン、2−オキサ−オクチレン、3−オキサ−オクチレン、4−オキ
サ−オクチレン、1,3−ジオキサ−オクチレン、1,4−ジオキサ−ノニレン
、1,4−ジオキサ−デシレン、1,4−ジオキサ−ウンデシレンおよび1,3
,5−トリオキサ−ドデシレンである。
短鎖状スペーサーおよび長鎖状スペーサーを有する化合物を含有する本発明の
材料は、減少されたスメクティック相形成傾向を有する。短鎖状スペーサーの用
語は、C原子2〜5個を有するスペーサーを意味し、そして長鎖状スペーサーの
用語は、C原子6〜15個を有するスペーサーを意味する。短鎖状スペーサーは
一般に、長鎖状スペーサーに比較して2〜8個少ないC原子を有する。
Xは−O−、−S−、−COO−、−OCO−または単結合であり、特に−O
−、−COO−、−OCO−または単結合である。Xが−O−、−S−または−
OCO−である場合に、隣接するQのCH2基は−O−により置き換えられない
。
Zは好ましくは、−COO−、−OCO−、−CH2CH2−または単結合であ
り、特に−CO−O−または単結合である。
R3は15個までのC原子を有するアルキル基であることができ、この基は未
置換であるか、あるいは置換基として1個または2個以上のハロゲンを有し、そ
してまたこれらの基中に存在する1個または2個以上のCH2基はそれぞれ相互
に独立して、酸素原子が相互に直接に結合しないものとして、−O−、−S−、
−CO−、−OCO−、−COO−または−O−COO−により置き換えられて
いてもよい。
R3および(または)R6がそれぞれ独立して、アルキル基またはアルコキシ基
である場合に、この基は直鎖状または分枝鎖状であることができる。好ましくは
、この基は直鎖状であり、2個、3個、4個、5個、6個、7個または8個の炭
素原子を有し、従ってこの基は好ましくは、エチル、プロピル、ブチル、ペンチ
ル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペント
キシ、ヘキソキシ、ヘプトキシまたはオクトキシであり、さらにまたメチル、ノ
ニル、デシル、ウンデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、メトキ
シ、ノノキシ、デコキシ、ウンデコキシ、ドデコキシ、トリデコキシまたはテト
ラデコキシであることができる。
R3および(または)R6がそれぞれ独立して、オキサアルキル基である場合に
、この基は好ましくは直鎖状の2−オキサプロピル(=メトキシメチル)、2−
オキサブチル(=エトキシメチル)または3−オキサブチル(=2−メトキシエ
チル)、2−、3−または4−オキサペンチル、2−、3−、4−または5−オ
キサヘキシル、2−、3−、4−、5−または6−オキサヘプチル、2−、3−
、4−、5−、6−または7−オキサオクチル、2−、3−、4−、5−、6−
、7−または8−オキサノニル、2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−ま
たは9−オキサデシルである。
式Iで表わされる化合物は一部が新規であり、そして一部が、例えばEP 0 399
279から公知である。
しかしながら、これらの刊行物は強誘電性液晶ポリマーに関するものである。
これらの刊行物には、重合した材料がネットワークを形成する材料について、あ
るいは二官能性反応性キラル化合物について、あるいはまたキラルビニルエーテ
ル誘導体について何らの示唆もなされていない。
本発明にかかわる化合物は、下記反応経路に従い市販のテルピノール化合物か
ら製造することができる:
本発明によるディスプレイは光に対して透過性であり、以下の記載において基
板と称する2枚の対向するプレートを備えている。これらの基板上には、場合に
より、配向層、例えばラビングしたポリイミドまたはポリアミドの配向層が備え
られており、これにより本発明による液晶材料をこれらの基板間に平行配向させ
ることができる。
液晶材料は、配向層を備えている2枚の基板間に毛細管により充填することが
でき、次いで引き続いて、好ましくは例えばイルガキュア(Irgacure)
(登録商標名)などの光開始剤の存在の下でのUV光の照射により硬化させる。
もう一つの魅力的技法は基板上にLC材料を塗布し、引き続いて硬化させること
からなる。この薄膜は剥離することができ、必要に応じて、別の基板上に配置す
ることができる。
色は下記方程式に従い、コレステリックラセンのピッチ長さに依存する:
θ=垂直入射からの視覚角度
ネマティックホストにキラルドーピンク剤を添加した場合に得られるピッチ長
さはLC分子の偏光能力に依存する。この偏光能力が大きいほど、この能力は得
られるピッチ長さを狭くする(より大きいねじれ力)。従って、非極性ホストを
使用することによって、一定の色を生成させるのに要するキラルドーピング剤の
量を相当して変えることができる。
また、赤外部光を反射する薄膜を形成することができる。
これらの場合に、反射光の周波帯は△λ=△nPにより与えられ、代表的には
△n=0.13〜0.15であり、この反射光はコレステリック相のラセンと同
一の「方向」(sense)で円形に偏光される。前記周波帯の光の50%のみが反
射され、残りは反対のラセン方向で透過される。この透過光は次いで、第一の薄
膜の裏側に配置された反対のラセン方向を有する以外は、同一の第二の薄膜によ
り反射させることができる。この方法で、周波帯の全部を反射させることができ
る。
これらの薄膜は架橋に応じて、柔軟にまたは脆弱にすることができる。脆弱薄
膜は「薄片状にする」ことができ、この薄片は化粧料(ネイルエナメル=nail v
arnish)または自動車塗料に使用するための各種塗料またはインキに「顔料」と
して使用することができる。柔軟薄膜は或る種の光を反射する光学コーティング
、例えば窓上の赤外部コーティングにすることができる。
本発明による新規キラル反応性液晶化合物および組成物は、種々の光学用途お
よび電気光学用途に使用することができるコレステリック薄膜の形成に格別に適
している。
さらにまた、これらは装飾用途に着色薄膜として有用である。
本発明による液晶材料の製造にかかわる以下の例により、本発明をさらに詳細
に説明する。
中間相形成性相は下記の記号で表わす:
K 結晶
N ネマティック
S スメクティック
BP ブルーフェーズ
N* キラルネマティック(コレステリック)例1
反応経路1に示されている順次反応工程により、キラル反応性液晶化合物(1
)を製造する:
反応経路1の工程2において、(+)−メントール1.1モルおよび工程1か
ら得られたベンゾイルクロライド1.1モルをジクロロメタン(DCM)1リッ
トルに溶解し、トリエチルアミン1.1モルを添加し、次いでこの混合物を室温
で3時間撹拌する。工程3において、ベンジル基を還元的に開裂させた後に、工
程4において、このフェノール化合物をエステル化させる。この生成物は、K4
2Iを示す。
同様にして、下記の化合物が得られる:
例2
下記成分からなる混合物を調製し、赤色光を反射するコレステリック層を形成
する:
生成する混合物を光重合させて、充分に重合させ、キラルポリマーネットワー
クを得る。
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.6 識別記号 FI
C08F 20/30 C08F 20/30
C09K 19/38 C09K 19/38
G02F 1/13 500 G02F 1/13 500
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.コレステリックポリマーネットワークの形態の液晶材料であって、その重合 した材料が少なくとも2個の重合可能な官能性基を有する化合物(a)およびキ ラル重合性化合物(b)の共重合により得られ、(b)がテルペノイド化合物で あることを特徴とする液晶材料。 2.材料(b)が下記式1で表わされる構造要素を含有する重合性材料であるこ とを特徴とする、請求項1に記載の液晶材料: 式中、Tはテルペノイド基である。 3.材料(b)が下記式Iで表わされるキラル重合性化合物から得られることを 特徴とする、請求項1または2のいずれかに記載の液晶材料: 式中、 Tはテルペノイド基であり、 CH2=CH−O−またはHS−CH2−(CH2)m−COO−であり、ここで WはHまたはClであるか、あるいはC原子1〜5個を有するアルキルであり、 そしてmは1〜7であり、 Pは12個までのC原子を有するアルキレンであり、この基中に存在する1 個のCH2基または隣接していない2個以上のCH2基は−O−により置き換えら れていてもよく、 Xは−O−、−S−、−COO−、−OCO−または単結合であり、 MG1は架橋基により結合されていてもよい2個または3個以上の環系を含 有する中間相形成性基または芳香族環系であり、 sは0または1であり、 qは0または1であり、そして uは0または1である。 4.テルペノイド基かメンチル、ネオメンチル、イソピノカムフェイル、イソロ ンギホリル、フェンキル、コルベイル、ミルテニル、ノピル、シトロネリル、ジ ヒドロシトロネリルから選択されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか に記載の液晶材料。 5.化合物(a)が下記式IIaで表わされるビスアクリレート化合物であるこ とを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の液晶材料: 式中、 RはH、CH3またはClであり、 Aは−O−、−CO−O−、−O−CO−または単結合であり、 nおよびmは0〜20の整数であり、 MG2はMG1について記載の意味を有し、特に下記の基から選択され: これらの基において、LはCH3、−COCH3、−CN、FまたはClであ り、そしてrは0、1または2である。 6.重合性材料が1個の重合可能な官能性基を有するキラル化合物の少なくとも 1種を含有することを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の液晶材料。 7.1個の重合性基を有する非キラル化合物が下記式IIIで表わされる化合物 であることを特徴とする、請求項6に記載の液晶材料: 式中、P、Xおよびuは式Iについて記載の意味を有し、 R2はR1について記載の意味を有し、 MG3はMG1について記載の意味を有し、そして R3は15個までのC原子を有するハロゲン化されていてもよいアルキル基 であり、これらの基中に存在する1個または2個以上のCH2基は、酸素原子が 相互に直接に結合しないものとして、−O−、−S−、−SO−、−OCO−、 −COO−または−O−CO−O−により置き換えられていてもよい。 8.当該材料が短鎖状スペーサー基を有する少なくとも1種の重合性化合物の共 重合により得られることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の液晶材 料。 9.式II: 式中、P、Xおよびuは式Iについて記載の意味を有し、そして R4はR1について記載の意味を有する、 で表わされる少なくとも1種の二官能性反応性非キラル化合物および式Iで表 わされる少なくとも1種の一反応性キラル化合物からなる共重合性先駆材料。 10.式IIIで表わされる少なくとも1種の二官能性反応性非キラル化合物お よび式Iにおいて、R1およびR4が独立して、式: で表わされるアクリレート基であり、ここでWは請求項3に記載の意味を有する 、化合物である少なくとも1種の反応性キラル化合物からなる、請求項8に記載 の共重合性先駆材料。 11.式IIIで表わされる少なくとも1種の化合物および式Iにおいて、R1 およびR4が、式CH2=CH−O−で表わされるビニルエーテル基である化合物 の少なくとも1種からなる、請求項9に記載の共重合性材料。 12.式Iで表わされる少なくとも1種のキラル重合性化合物および式IIIで 表わされる少なくとも2種の非キラル重合性化合物からなり、この式IIIで表 わされる化合物の1種が短鎖状スペーサー基を有し、かつまた式IIIで表わさ れる化合物の1種が長鎖状スペーサー基を有することを特徴とする、共重合性先 駆材料。 13.式Iで表わされる少なくとも1種のキラル化合物および下記式IVで表わ される少なくとも1種の非キラル重合性化合物からなる共重合性先駆材料: 式中、P、X、R3およびuは前記意味を有し、 R5はR1について記載の意味を有し、 MG4はMG1について記載の意味を有し、そして R6はR2について記載の意味を有する。 14.少なくとも1個の芳香族環がフッ素により置換されている式Iで表わされ る反応性キラル化合物。 15.式Iにおいて、 R1がCH2=CH−CO2−であり、 XがOであり、そして Pが式−(CH2)k−(式中、kは2〜10の整数である)で表わされる短 鎖状スペーサーである反応性キラル化合物。 16.式I1: 式中、R1、P、Xおよびuは前記意味を有し、そしてwは1、2または3 である、 で表わされる反応性キラル化合物。 17.式I2: 式中、R1、Pおよびuは前記意味を有する、 で表わされる反応性キラル化合物。
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