JPS5998051A - 液晶性化合物並びに液晶組成物 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は液晶性化合物と該液晶性化合物を含む液晶組成
物に係シ、特に応答性の優れた強誘電性液晶材料に関す
る。

本明細書において液晶性化合物とは、それ自体では液晶
相を示さずとも液晶組成物の配合成分として有用な物質
をも含むものとする。

〔従来技術〕

現在、一液晶は表示材料として広く用いられているが、
そうした液晶表示素子のほとんどはＴＮ（’ｐｗｉｓｔ
ｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ　）型表示方式（例えば特開昭４
７−１１７３７う公報参照）のものでアシ、液晶材料と
してネマチツク相に属する液晶を用いるものである。こ
のＴＮ型表示方式は受光型のため目が疲れない、消費電
力が極めて少ないといった特長を持つ反面、応答が遅い
、視る角度によっては表示が見えないといった欠点があ
る。最近は、表示装置に対して特に高速応答性が要求さ
れておシ、□とうした要求に答えるべく液晶材料の改良
が試みられてきた。しかし、他の発光型ディースプレィ
（ＥＬ　（エレクトロ・ル薯不ツセンス）、プラズマデ
ィスプレイ等）と比較すると、応答時間にまだ大きな差
が存在する。受光型、低消費電力といった液晶の特長を
生かし、なおかつ発光型ディスプレイに匹敵する応答性
を確保するためにはＴＮ型表示方式に代わる新しい液晶
表示方式の開発が不可欠である。そうした試みの一つに
強誘電性液晶の光スイツチング現象を利用した表示デバ
イス（例えば特開昭５６−１０７２１６号公報あるいは
Ｎ　、Ａ　、Ｃ１ａｒｋ、　Ｓ、ＴＪ、ａｇｅｒＷａｌ
ｌ　：Ａｌ）ｐｌ　、ｐｈｙａ　、Ｌｅｔｔ、。

３６．８９９（１９８０）参照）がある。強誘電性液晶
は′７５年にＲ，Ｂ、ＭｅＹｅｒ等によってその存在が
初めて発表されたもので（Ｒ，、ｆ３１Ｍｅｙｅｒ　ｅ
ｔａＪ、：Ｊ、ｐｈｙｓｉｑｕｅ　３６　、　Ｌ−６９
（１９７５）参照）、結晶構造上からカイラルス・メク
チツクＣ相（Ｓｍ’ｃ”相と略記する）、あるいはカイ
ラルスメクチックＨ相（ＳｍＨ“相と略記する）に属す
る。強誘電性液晶化合物としては、表１に示したものが
知られている（　Ｐｈ、Ｍａｒｔｉｎｏｔ　−Ｌａｇａ
ｒｄｅ　：　Ｊ、ｐｈｙｓｉｑｕｅ。

−１７，０３−１２９（１９７６）参照。

しかし、表１から判るように既存の強誘電性液晶化合物
は強誘電性を示す温度（ＳｍＣ”相あるいはＳｍＨ”に
属する温度範囲）が室温よシ高いものが多く、また、い
ずれの化合物もベンゼン環に付いているビニル結合部が
光によって短時間で容易に異性化を起こし、シス体とな
るため液晶相を示さなくなるといった欠点を持っておシ
、実用的でない。そこで、光安定性の悪いビニル結合部
を排し、かつ強誘電性を示す温度が室温付近となるよう
な分子構造を検討する過程で本発明に至った。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、強誘電性液晶組成物の配合成分とし有
用でかつ光安定性の良い液晶性化合物並びにこの液晶性
化合物を配合成分とする液晶組成物を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明の液晶性化合物は、式（Ｉ）で示される分子構造
を有することを特徴とする。

式（Ｉ）中のＲはアルコキシ基あるいはアルキル基であ
シ、いずれにせよ直鎖２分枝、シクロ項のどれであって
も良い。特に、直鎖上のアルコキシ基（Ｃ−Ｈ２−＋Ｉ
　　ｏ　　）が望ましく、炭素数ｎは１〜１８のものが
望ましい。また、式（Ｉ）中のＲ”は不斉炭素原子を含
む基であシ、特に式（ＩＤあるいは式［相］の構造のも
のが望ましい。

ＣＨ３ −ＣＨ２−”ＣＨＣ２Ｈ５（ＩＤ ＣＨ３ 一”ＣＨＣａＨｌｓ　　　　　　　　　　　　（Ｉ）先
述したように、強誘電性液晶はＳｍＣ”相あ今るいはＳ
ｍＨ”相に属する。これら２つの液晶相の特徴は、液晶
分子が一分子毎の層状に分布しておシ、液晶分子はその
層面に対し傾いて配列し、かつ、傾きの方向が隣シ合う
層で少しずつずれていて全体としてら旋を描いている結
晶構造にある（　　Ｒ，Ｂ　、Ｍｅ’／ｅｒ　：Ｍｏｌ
　　、ＣｒＹＳｔ、Ｌｉｑ、Ｃｒ１Ｓｔ、４０゜３３（
１９７７）参照）。自発分極はこのら旋釉（層面に垂直
な方向）と液晶分子の配列方向（平均的な液晶分子長軸
の方向）とに垂直な方向を向いている。さて、こうした
結晶構造と自発分極を誘起させるためには分子構造に次
の２つの要素が必要であると考えられる。即ち、ら旋構
造を誘起させるためには末端基が不斉炭素原子を含むこ
と１自発分極を誘起させるためには液晶分子の長軸方向
に対しほぼ垂直な方向に永久双極子を有する基を末端基
が有することである。式（Ｉ）の末端基？ −Ｃ−０−Ｒ”は上記の２つの要素を満足するものであ
る。

ところで、液晶性を有するか否かは、当然のととなから
上記末端基が結容する相手の分子構造に依存する。液晶
性物質となる分子構造として、発明者は下記の構造のも
のが有効であることを見出した。

この基を上記末端基と結合させた式（Ｉ）の分子構造と
することによって、本発明の目的を達成するととができ
るのである。なお、ラセミ体の場合は結晶構造上ら旋構
造とならないので強誘電性を示さない。６体または４体
に分離されて初めて強誘電性を示し、実用になる。

次に、本発明の液晶組成物は上記の本＠明の液晶性化合
物を配合成分として成ることを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例によってよシ具体的に説明する。

実施例１ （ （一般式に於てｎ＝１０の物質：Ｐ−ｎ−デシルオキシ
ベンジリデン−Ｐ′〜（２−メチルブチルオキシカルボ
ニル）アニリン）の製造方法で代表させる。

（へ）２−メチルブチルアルコール５１ｇ、ピリジン２
００ｍｔの混合液を氷冷し、Ｐ−ニトロ安息香酸塩化物
を加えて３０分間攪拌した後、沸騰水浴上で５時間加熱
攪拌した。室温に冷して水４００ｍｚとトルエン２００
ｍ１を加えて分液し、油層を６Ｎ塩酸、２Ｎ水酸化ナト
リウム、水で順次洗浄し、減圧蒸留によって沸点１３４
−１３７Ｃ（４謳Ｈｇ　）の黄色油９７．５　、！ｉｌ
を得た。この物質はＰ−ニトロ安息香酸２−メチルブチ
ルエステルである。

このニトロ化合物を２６０　ｍＡのエタノール中で５％
Ｐｄ／’Ｃ恕媒６ｇの存在下に常温常圧で水素還元した
。触媒を炉別し、エタノールを留去して得られる結晶を
ヘプタ７２００ｍＡとペンゼ／１ｏ’ｏｍｚの混合溶媒
より再結晶させ、融点４４−４５Ｃの結晶８５！！を得
た。この物質は（ＯＰ−アミノ安息香酸２−メチルブチ
ルエステルである。

なお、２０％トルエン済液で測定した比旋光度〔α）％
３は＋７．３０であった。

他方の原料であるｐ　−ｎ−デシルオキシベンズアルデ
ヒドは以下の方法で合成した。Ｐ−ヒドロキシベンズア
ルデヒド８４ｇ、エタノール４００田ｔ１水酸化カリク
ム４８，９．臭化ｎ−デシル１７０ｆｉをＲ流下で５時
間加熱攪拌した。次にエタノールを大部分留去し、トル
エンと水を加えて分液し、有機層を２Ｎ水酸化ナトリウ
ム、水で順次洗浄した後、減圧蒸留させて沸点１５７−
１５９Ｃ（３叫Ｈｇ　）の目的物を１２７＆得た。

次に、（ト）Ｐ−アミノ安息香酸２−メチルブチルエス
テル８　ｊｉ　、ｐ　−ｎ　−デシルオキシベンズアル
デヒド１０．ＦＸＰ−トルエンスルホン酸２０ｍｇトト
ルエン１５０ｍｔをディーン・スターク型還流冷却器を
付けて煮沸し、生成する水を除去した。

室温に冷し、２Ｎ水酸化ナトリウム、次に水で洗浄し、
トルエンを減圧留去して得られた残留物をエタノールに
より２回再結晶してｐ　−ｎ−デシルオキシベンジリデ
ン−Ｐ’　−（２〜メチルブチルオキシカルボニル）ア
ニリン１１ｇを得た。

ここで得た物質がｐ　−ｎ−デシルオキシベンジリチン
−Ｐ”−（２−メチルブチルオキシカルボニル）アニリ
ンであることは元素分析、質量スペクトル及び赤外吸収
スペクトルにより確認した。

即ち、本物質の元素分析値（Ｃ；７７．０９％、Ｈ；９
．１８％、Ｎ；３．０８％）はＣ２９Ｈ４１ＮＯ３の分
子量計算値（Ｃ；７７．１３％、Ｈ；９．１５％、Ｎ；
３．１０％）とよく一致し、質量スペクトルではｍ／ｅ
＝４５１に分子イオンピークが現われている。

また、第１図に本物質の赤外吸スペクトルを示したが、
図かち明らかなように１７１０ｃｒｎ−’と１２５５α
−１にエステル結合の吸収が、１６１０Ｃｒｎ−’にシ
ック結合の吸収が現われている。以上の分析結果と原料
化合物との関係から本化合物がｐ　−ｎ−デシルオキシ
ベンジリデン−Ｐ’−（２−メチルブチルオキシカルボ
ニル）アニリンであることが確認された。

上記製造方法に準する方法で合成したｐ　−ｎ　−アル
コキシベンジリデン−Ｐ’−（２−メチルブチルオキシ
カルボニル）アニリンの相転移温度を表２に示す。表中
Ｃは結晶相を、ＳＡはスメクチック人相を、Ｓｃはスメ
クチックカイラルＣ相を、そして■は等方性液体相をそ
れぞれ示し、例えば結晶相からスメクチックＡ相への相
転移はｃ−８＾と記号化する。相転移温度の単位はＣで
ある。相転移温度の説明中で（）内の数値は、加熱時に
は転移せず冷却時のみ相転移するモノトロピックの相転
移温度を示す。

・表２ 表２から判るようにｎ＝４〜１２の化合物はモノトロピ
ックに相転移し、スメクチックカイラルＣ相を示す。こ
の相に於てこれら化合物が強誘電性を示すことを確認し
た。第２図にｎ＝７．８゜１０．１２の化合物の自発分
極の大きさと温度との関係を示した。

次に、本実施例の光安定性について以下の実験を行った
。試料を２φキヤピラリに入れ、ウェザ−メータにより
光を照射した時のスメクチック人相から等方性液体への
相転移温度（ＴｓＡ−ｘ）の変化を調べた。フェザ−メ
ータはスガ試験機製のＷＥ−８ＵＮ−ＤＣ型で、光源は
カーボンアークである。本実施例よりｎ＝＝８のｐ　−
ｎ−オクチルオキシベンジリデン−Ｐ’−（２−メチル
ブチルオキシカルボニル）アニリンを試料とし、参考試
料として表１に示したＰ−デシルオキシベンジリデンＰ
′−アミノ−２−メチルブチルシンナメートを用いた。

測定した’ｒｓＡ−Ｚと光照射時間との関係を表３に示
す 表３ も相転移温度が低下してしまうが本実施例の試料はほと
んど変化が見られず、光に対し安定であることが判る。

で表わされる液晶性化合物の製造方法と物性〉実施例１
に記載の方法で合成した（ト）Ｐ−アミノ安息香酸２−
メチルブチルエステル７９．Ｐ−ｎ−オクチルベンズア
ルデヒド（ｌＸＰ−）ルエンスルホン１１８ｍｇ、！：
ｌ−ルエンｔａｓｍ７を実Ｍ例１と同様ディーン・スタ
ーク型還流冷却器を付けて煮沸し、生成する水を除去し
た。室温に冷し、２Ｎ水酸化ナトリウム、次に水で洗浄
し、トルエンを減圧留去して得られた残留物をエタノー
ルにより２回再結晶してｐ　−ｎ−オクチルベンジＩＪ
　ｆンーＰ’−（２−メチルブチルオキシカルボニル）
アニソ７１０ｇを得た。

ここで得た物質の元素分析値（Ｃ７７９，６１％、Ｈ、
９，１５％、Ｎ、３．４０％）はＣ２７Ｈ３７ＮＯ２の
分子量計算値（Ｃ；７９．５５％、Ｈ；　９．１７％、
Ｎ；３．４４％）と一致し、質量スペクトルの分子イオ
ンビークはｍ／ｅ＝４０７に現われる。赤外吸収スペク
トルには１７１０ｃｒｎ−皿、１２６０ｉ−１にエステ
ル結合の吸収が、１６１０ｃｒ１１−’にシック結合が
現われている。以上の事実と原料化合物との関係から本
化合物がｐ　−ｎ−オクチルベンジリチン−Ｐ’−（２
−メチルブチルオキシカルボニル）アニリンであること
が確認された。

本物質は融点（ｍ、　ｐ、）が１２０であり液晶相は示
さなかった。実施例１との比較から、アルキル基はアル
コキシ基に比べて液晶性が悪いと考えられ、液晶相を期
待するにはアルコキシ基（実施例１）が望ましいと考え
る。

実施例３ で表わされる液晶性化合物の製造方法と物性〉実施例工
に記載した方法に準じて２−オクタノールより合成した
（ト）Ｐ−アミノ安息香酸２−才り−ｙ−ルｘスｙフル
（ｆｎ、ｐ、　７２．５−７３．５　Ｃ）、実施例１に
記載の方法で合成したｐ　−ｎ−アルキルオキシベンズ
アルデヒドを原料とし、目的物であるＰ−ｎ−アルキル
オキシベンジリデン−Ｐ’−（１−メチルへブチルオキ
シカルボニル）アニリンを得た。製造方法は実施例１あ
るいは２と同様である。

得られた物質が目的とする化合物であることは実施例１
及び２′と同様の方法で確認した。例えば、一般式に於
てｎ　＝　４のｐ　−ｎ−ブチルオキシベンジリデン−
Ｐ’−（１−メチルへブチルオキシカルボニル）アニリ
ンの場合、元素分析値（Ｃ，７６，２９％、Ｈ：８．５
９％、Ｎ、３．３８％）はＣ２６Ｈ３５ＮＯ３の分子量
計算値（Ｃ；７６．２３％、Ｈ，８，６３％、Ｎ；３．
４２％）と一致し、質量スペクトルではｍ／ｅ　＝４０
９に分子イオンビークが現われており、また赤外吸収ス
ペクトルに於て１７００　ｃｍ−’　、　　１２６５ｃ
ｍ−１にエステル結合の吸収が、１６２０ｃｍ−’にシ
ック結合の吸収が現われていることから目的とする化合
物であることが確認された。

一般式に於てｎ＝４及び８の物質の相転移温度を表４に
示す。

表４ 以上、実施例２，３に示したように、実施例１の化合物
が単独で強誘電性を示すものであるのに対し、実施例２
．３の化合物は単独では強誘電性を示す液晶相にはなり
にくい。しかし、これらの化合物は既存の強誘電性液晶
化合物に配合させることによって強誘電性を示す、温度
を室温付近まで低くする、あるいは光安定性を良くする
効果があり、配合成分として有用な化合物である。

実施例４〈実施例１にて製造した液晶性化合物を配合成
分とする液晶組成物の特性〉 実施例１で製造した化合物を成分とする液晶組成物を調
整した。表５に液晶組成物の組成、相転移温度を示した
。表５から明らかなよ”う、に、本発明による液晶組成
物Ａは室温付近に安定な（エナンチオトロピックの）強
誘電性スメクチックカイラルＣ相を示す。また、本発明
の液晶性化合物を従来の強誘電性液晶化合物と混合した
液晶組成物Ｂは強誘電性を示す温度範囲が３０Ｃ〜６１
Ｃであり、本発明の液晶性化合物が強誘電性温度範囲を
室温付近まで低下させる効果のあることも判る。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、本発明の液晶性化合物は強誘電
性液晶組成物の配合成分として有用であり、力―り光安
定性が良いことが判る。また、本発明の液晶性化合物を
配合成分とすることにより、光安定性の良好な強誘電性
液晶組成物が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る液晶性化合物の赤外吸
収スペクトル線図であり、第２図は同実施例の液晶性化
合物゛の自発分極の大きさを示す特第２図 ＝＼ 温度（防 第１頁の続き ０発　明　者　古川顕治 横須賀市久里浜１丁目１６番７号 ０発　明　者　寺島兼詞 横浜市金沢区乙軸町１０番３号 の発　明　者　斉藤伸− 横浜市金沢区乙軸町１０番３号 ０出　願　人　東京芝浦電気株式会社 川崎市幸区堀川町７２番地

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　次式で示されることを特徴とする液晶性化合”・
   　　　　　　　　。 （式中、Ｒはアルコキシ基またはアルキル基であり、Ｒ
   ”は不斉炭素原子を含む基である。）２、前記式中のＲ
   ”が ＣＨ３ −ＣＨ２−”ＣＨＣ２ＨＲ 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
   晶性化合物。 ３、前記式中のＲ“が ＣＨ３ −”ＣＨ−Ｃ，Ｈ，。 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
   晶性化合物。 ４、　前記式中のＲがｃ　−Ｈ２−＋Ｉ　　Ｏ（ｎは１
   〜１８の整数である。）であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項または第２項に記載の液晶性化合物。 ５・　次式で示される液晶性化合物を配合成分として成
   ることを特徴とする液晶組成物。 Ｄ、Ｒ”は不斉炭素原子を含む基である。）つ・　前記
   式中のＲ”が であるととを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の液
   晶組成物。 ７・　前記式中のＢがＣ，Ｈ２，、、−０−（ｎは１〜
   １８の整数である。）であることを特徴とする特許請求
   の範囲第５項または第６・項に記載の液晶組成物。