JPS5970624A - トランス，トランス−４−アルキル−４′−アルキルビシクロヘキサン類 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気光学的表示材料として有用な新規の液晶化
合物に関する。

現在表示素子として広く用いられているのはネマチック
液晶である。これら表示の方法を原理方式で大別すると
ＴＮ型（ねじれネマチック型）、ＤＳ型（動的散乱型）
、ＤＡＰ型（電界制御複屈折型）、ＰＣ型（コレステリ
ック−ネマチック相転移型）、二色性色素を用いたＧ　
、Ｈ型（ゲスト・ホスト型）などが代表的なものである
。

スメクチック液晶はこれ迄実用上広く用いられる事はな
かったが、ネマチック液晶との相容性次第ではネマチッ
ク液晶に添加しその特性を向上させる事が出来、更に近
年ＬＬ熱書き込み方式のマトリックス表示によシ大容量
の情報が表示可能となり実用化が急がれており、又ＴＮ
型よりも早い応答性能を有する表示方法の開発も盛んに
なっている。これら表示素子に使用される液晶材料は現
在の所単独の化合物ではその諸特性即ち、液晶温度範囲
、動作電圧、応答性能笠で実質的な便用に耐えるものは
なく、数ａ＋類、場合によってケ↓２０種類程度の液晶
化合物を混合して実用に耐えるものを得ているのが現状
である。

特に最近は液晶表示素子ＩＪ：　Ｉｆ１ｉ！ｉＩＩ車等
にも使用される様になり、より広い温度範囲で使用でき
るもの、又低温での応答速度の早いものが求められて来
でいる。この様な液晶組成物を構成するためには、その
成分として高温液晶化合物（液晶温度範囲の上限が高い
もの）と低粘度の液晶化合物が不可欠である。しかし通
常、前者の高温液晶化合物は本質的に粘度が高く、又、
これ迄後者の低粘度液晶化合物をして知ら扛ている化合
物例えばＲ（億−Ｇ−ＯＲ’やＲ−８−ＣＯＯ＠−Ｒ′
等の化合物は充分に粘度が低くなく、且つ低温での応答
速度も充分ではないため、更に低粘度で低温特性のすぐ
れた液晶化合物が望゛まれていた１゜ 本発明はこの様な要望にこたえる、実用性に優れた、粘
度の極めて低い、又低温！［、を性にＩＭれた液晶化合
物を提供するものである。

即ち本発明は一般式 ％式％（１） （上式中に於いて■ｔ、ｌ　Ｒ２は炭素数１〜８のアル
キル基を示す） で表わされるトランス、トランス−４−アルキル−４′
−アルキルビシクロヘキリーン類である。

本発明の（１）式の化合物は後述する様に非常に低粘度
で安定性にすぐれた新ノ、Ｉツな液晶化合物である。こ
の化合物は単独では実用的に使用しにくいが、他の液晶
化合′吻との相溶性にすぐれているので例えばビフェニ
ル系、エステル系、アズキ’ｉ系＋シクロヘキサンカル
ボン酸エステル系、フェニルピリミジン系、フェニルシ
クロヘキザン系、フェニルメタジオキサン系などの液晶
と混合して使用することが出来る。本発明の（１）式の
化合物は△ｎ、即ちノｕ（折率の異方性が０．０４〜０
．０５　Ｊ％度と小さいため視界角は広くなり更に応答
性能、特に急峻性（電圧立上り特性が鋭いこと）が良好
で躯動電７’Ｈの温度依存性の小さいことから、高時分
割胆動用の液晶組成物の構成成分としても有用なもので
ある。

本発明の（ｒ）式の化合〆吻は次の様な上程によシ製造
する小が出来る。

Ｒ７顆バ酬ｃｏｏｎ　　　　（ＩＩ） Ｒ＋ｈＣＯＯＣ，Ｈ，：＋　　　（Ｉｌｌ）ａ、−（ｉ
ｉｃＨ２ｏｒ−ｔ　　　　（ＩＶ）Ｒ，％　ＣＨ２Ｂｒ
　　　　（Ｖ） 即ち、まず公知の出発物質であるトランス−４−（）ラ
ンス−４′−アルキルシクロヘキシル）シクロヘキザン
カルボン酸（Ｉｔ）をメチルアルコール中で少量の硫酸
と加熱還流することにより化合物０１１）を得る。次に
化合物（Ｉｌｌ）を水素化リチウムアルミニウム（Ｌｉ
　Ａｔ）Ｉ４）　％９の還元剤により、１′硅元して化
合物（ＩＶ）を得る。この化合物α）に臭化水素酸と濃
硫酸を反応させると化合物（Ｖ）が得られる。

次いでＲ２がＣ２Ｊ（５以」二のアルキル基の場合は化
合物（Ｖ）とアルキルリチウムと反応させることにン より目的物である化合物（１）が？Ｕられ、又Ｒ２がＣ
Ｈｌの場合１．１、パラジウム又ｉ１、白金系触媒存在
下、水素により脱ハロゲンすると化合物（１）が得られ
る。

又Ｒ２がＣ２Ｔ１．ｓ以」二の用台は次の様な方法によ
って得ることもできる。トランス−４−アルキル−１−
フェニルシクロヘキザンを出Ｍ／ｉＸ料とし、これに無
水塩化アルミニウム等のルイス酸を触媒とし、二硫化炭
素中で酸塩化物を作用さぜ、トランス−４−アルキル−
１−（４’−アルカメイルフェニル）シクロヘキザンヲ
得ル。次にジエチレングリコールを溶々ＩＬとし、水酸
化カリウム、抱水ヒドラジンヒトラードとの反応によリ
ドランス−４−アルキル（４′−アルキルフェニル）シ
クロヘキザンを得る。これにエタノール溶媒中で白金系
触媒を用い温度２００　”Ｃで水素を添加することによ
り目的である化合物（１）を合成するととも出来る。こ
７″Ｌ金化を式で示すと次の如く乃、る。

Ｒ１→■◎ Ｒ，−１５侭僚−ＣＪＩ２１也 （Ｒｔよ炭素数１〜７のアルキル基を示す）以下実施例
によシ本発明の化合物の製造法及び性質、更に液晶材料
としての使用法につき更に詳細に説明する。

実施例１ 〔トランス、トランス−４−プロピル−・４′−メチル
ビシクロヘキサンの＃（！ｆｆ１）第１段階 ５００　ｖｔｌ三ロフロフラスコランス−（トランス−
４’−７’ロピルシクロヘキシル）シクロヘキサンカル
ボン酸６８．２ｆ（０，２７０モル）とメチルアルコー
ル２００＊ｔ、ｏ溝イ流を俊１４＊／金入れマントルヒ
ーターにて加熱し４時間粱流する。

冷却し７、水２００　ｙｔｔｌとへブタン１００ｔｐｔ
ｔｋ加え分液漏斗に移し、有４６　ｈｌｉを水洗する。

ヘゲタンを減圧下で留去し粗製物をエチルアルコール５
０ｗｈｌＣ溶解し再結晶する。これを炉別し、乾ツ、°
■スルトドランス−４−（トランス−４’−フロビルシ
クロヘキシル）シクロヘキザンヵルボン酸メチルエステ
ル（ｐＪ）６５ｆをイける。この物の融点（ｃ　−Ｎ点
）は３４．２°ｃで透明点（Ｎ−Ｉ点）ｔよ６２，８°
Ｃであった。

第２段階 水素化アルミニウムリチウム７、　Ｏｆ　（０，１８８
モル）に乾燥したテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）４４０
Ｍ／を加え激しく１°１を拌したところへ、化合物（１
１１）６５　ｆ　（０，，２４４モル）ｉＴＨＦ６５ｔ
ｒｔｉＫ溶解した溶液を反応温度２０°Ｃ以下に保ちな
がら滴下する。滴下終了後５５°Ｃまで加温１〜で、２
時間反応させ冷却する。次に酢酸エチル１３屑ｔと水１
００　ｍｌを加えたのち、１８　’ｉ’ｏの硫酸水４０
０　ｙｒｒｌを加えると有１槻ノ會と水層に分ｉ’４１
＃される。

ヘプタン２００ｍ１”ｋ加え分液翻ｉ斗に移し水５００
ηｔで水洗したのち２％炭酸水素ナトリウム水溶液５０
０　ｍｌで洗浄し、史に水層が中性になる壕で水洗する
。ヘプタン、ＴＨＦ等を減圧下で留去し残留物全エチル
アルコール１００　Ｍｌから再結晶し、戸別、乾燥する
と化合物ＱＶ）４９．８ｙが得られる。この物の融点は
１２５．８〜１２６．９°Ｃであった。

第３段階 ５００　ｙｔｔ三ロフロフラスコ化水素酸（ブロム水素
含罎４７％）５７ｗｌを入れ水浴で冷却し攪拌したとと
ろへ濃硫酸６．８　ｗｌをゆっくり加える。

更に化合物（ＩＶ）２６．２１／　（０，１１モル）を
加え、マントルヒーターで加熱しｊ“・■流せしめ還流
を７時間保つ。冷却しトルエン５０　ｗｔを加え、分液
漏斗に移し有機層を水洗し中性とする。トルエンを減圧
下で留去［２残留物を酢酸エチル８０ｔｒｌに溶解し再
結晶する１、これを１戸別し乾燥すると化合物（■）２
８．５ｙが得られる１、この物の融点シ１：ン ４２．３〜４４．１°ｃ″ｃある。

第４段階 １００＾・を三つロフラスコに化合物（ｖ）　３．　ｔ
　ｙ（Ｑ、０１　モＪＩ／）　、　工ｆルフルコ−Ａ／
１５ｍｌ／、酢酸エチル１５πｔ、　５％Ｉ）ｄ〜カー
ボン粉末８９゜酸化マグネシウム３ｇを入れ、水素置換
を３回行い水素を吸収さぜる。反応温度は室温（２５’
Ｃ）で水素吸収１１１は、２５０ｍ１で飽和状態となる
。飽和状態を１時間保ったのち水素ガスの吸収を止め、
吸引７濾過で５％Ｉ’ｄ−カーボン粉末。

酸化マグネシウムを取り除き、θ１液の有機物を減圧下
で留去１−７たのち、減圧にり貿し沸点が１０２°Ｃ〜
１０５°Ｃ／　２　ｍＭＩＩｇ　ノ留分を集めると目的
のトランス、トランス−４−プロピル−４′−メチルビ
シクロヘキサンが１．２ｆイｑられた。

この物ノＣ　−　Ｓ点は４°ｃ．ｓ　Ｉ点は２４．５°
Ｃであった。又、この物の元素分析値ｔよ次の如く計算
値とよく−致している１゜ 実（［（す値（％）　　苦１算値（％）　　（Ｃ＋ｅＨ
ｈ。とじて）Ｃ８６，３７８６，４０ Ｈ’　　１Ｂ、５８　　　１８．６０ 実施例 〔トランス、トランス−４−プロピル−４７−ペンチル
ビシクロヘキサンの製造〕 実施例１の第８段１’ｉ−１でイ（Ｊられたトランス、
トランス−４−プロピル−４′−ブロモメチルビシクロ
ヘキサンＩＭ’（０，０１７モル〕を乾燥９素Ｗ　ＩＬ
ｌ気下１００　ｙｔｔ三っロフラスコに入れ、無水：ｒ
−−ｆ　ル１５　＊ｔ’ｅ加、ｆ−２０’Ｃｆｌｓ２Ｔ
Ｉ’　（、テｆ６Ｐｆｆｆる。ここへ１．６７　Ｎのｎ
−ブチルリチウムのヘキサン溶ｆＸ　ｌ　５．９　ｗｌ
　′ｆ！：Ｗｉ　ｒｍ　２０〜２５　’Ｃに保ちながら
約５分で滴−ドした。滴丁後に水浴上で還流し１時間を
保つ。冷却し水５　Ｍｅ　、　６　Ｎ−Ｊ（Ｃ４水１０
ｍ１を加え分岐ｖ１６斗に移し、トルエン８０ｔｔｔｌ
火・加える１、有機層を中性となるまで水洗−する。

溶媒を減圧Ｆで留去し残留物を酢酸エチル２胛ｔに溶解
し冷凍庫（−１０℃）で再結晶しｆｒ過する。結蒔を乾
燥すると０．２ｙが得られた。この、） 物のＣ−８点は３０５′（：、Ｓ−、Ｔ点ｉｌＪ：　９
７．２°Ｃであった。父、この物の元素分析値Ｑよ次の
如く） ａ日令値とよく一致している。

笑ｊ用ｆｉｉ　（％）　　Ｗｌ’Ｊ７ｎｌ’１．’（％
）　　（ＣｚｏＴＩ＊ａトシテ）Ｃ８Ｇ、２２　　　８
６．２５ Ｈ１８，２８１３，８０ 実施例８ 実施例１と同様にしてトランス、トランス−４−ペンチ
ルー４′−メチルビニルシクロヘキサンを製造した。そ
のＣ−８点Ｃ１、■２．８°Ｃ，Ｓ−Ｉ点は４４．３°
Ｃであった。

実施例４（使用例） ＣｚｋＪ７メ復沖Ｃ軒ＣＮ　　　　２５．０部（重ｂＪ
：、以下同じ）ＣｓＨｏメ僚（ＹｃＮ　　ａａ、ｓ部 Ｃ＞４１＋５（■（ンＣＮ　　　２５．０部からなる液
晶組成物のネマチック液晶温度範囲（ＭＲ）は−３〜５
２．５°Ｃｌ２Ｏ°Ｃに於ける粘度η２ｏ乞１：２８ｃ
ｐ、誘電皐異方性△εは１１．８（Ｃ７＝　Ｉ　ｂ、　
２　、ε土＝４．９）でこれケセル厚１０μノア１のＴ
Ｎセルに封入したもののしきい電圧（ｆよ１．５　Ｖ　
、飽和電圧は２．２Ｖであった。

この液晶組成物に本発明の化合物の１つである実施例１
のＣ・→ｒｔ７×僚（トＣＨ３を１６．７部加えた液晶
組成物のＭＲは−２０〜４２．５°（：と低温側に広が
シ、η２ｏは１８　ｃｐと低くなυ、△εは８．２（ε
／−１２，８，ε土＝　４．、　Ｇ　）で、これを前記
と同じＴＮセルに封入したもののし、きい電圧は１．４
５Ｖ、飽和電圧は１．９６Ｖといずれも低下していた。

以上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式 ％式％） （上式中に於いてＲｔ　＋　Ｒ２１’Ｊ、炭素数１〜８
   のアルキル基を示す） で表わされるトランス、トランス−４−アルキル−４’
   −フルキルビシクロヘキサン類。
2. （２）一般式 ％式％（２ （上式中に於いてＲ＋、＆は炭素数１〜８のアルキル基
   を示す） で表わされるトランス、トランス−４−アルキル−４’
   −フルキルビシクロヘキサン類少くとも１種含有するこ
   とを特徴とする液晶組成物。