JPS60204781A - トランス−２−（ｐ−イソチオシアナ−トフエニル）−５−アルキル−ｍ−ジオキサン類 - 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】 本発明は液晶混合物の１成分としての新規な液晶化合物
およびそれを含有する液晶組成物に関する。

液晶表示素子は液晶物質が持つ光学異方性および誘電異
方性を利用したものであシ、その表示様式によってＴＮ
Ｊ（ねじれネマチックＷ）、ＤＳ型（動的散乱型）、ゲ
スト・ホスト型、ＤＡＰ型など各種の方式に分けられ、
それぞれの使用に適する液晶物質の性質は異なる。いず
れの液晶物質も水分、空気、熱、光等に安定であること
が必要であることは共通しておシ、室温を中心として出
来るだけ広い温度範囲で液晶相を示すものがめられてい
る。

しかしながら、現在のところ、単一化合物では液晶温度
範囲、動作電圧、応答性能等の緒特性に優れ、実用にで
きるものはないので、実際には数種の液晶化合物や非液
晶化合物を混合して得られる液晶組成物が使用されてい
る。

すなわち、表示素子に使用される液晶組成物には、前述
した液晶相が実用の温度を含む広い温度範囲で存在する
ことのほかに、粘度が小さいこと、動作のしきい電圧が
低く小電力で駆動できること、動作の応答速度が大きい
ことなどが一般に要求される。

本発明の目的は、液晶物質に添加してその液晶組成物の
要求されているかかる特性を改善できる新規な液晶化合
物を提供することにある。

即ち、本発明の第１は一般式 （但し、上式に於てＲは炭素数１〜１０のアルキル基を
示す。） で表わされる新規な液晶性のトランス−２−（Ｐ−イソ
チオシアナートフェニル）−５−アルキル−ｍ−ジオキ
サン類であシ、本発明の第２は前記（１）式で表わされ
る化合物の少くとも一種を、少くとも１成分として含有
することを特徴とする液晶組成物である。

本発明の化合物（１）は、あまり高くガい温度で融解し
てスメクチック人相（以下ＳＡ相と略記）を生じ、８Ａ
相から等吉相（以下１相と略記）への転移温度はかなり
高い。又正の誘電異方性を有する。正の誘電異方性を有
する汎相は、レーザー等を用いる熱書き込みの原理によ
る液晶表示に利用されることは周知であるが、本発明者
らは特に化合物（Ｉ）がＴＮ型液晶表示用のネマチック
液晶材料の成分としても有効であることに主として注目
した。

化合物（Ｉ）を更に具体的に記せば、トランス−２−（
Ｐ−イソチオシアナートフェニル）−５−メチル−ｍ−
ジオキサン、トランス−２−（Ｐ−インチオシアナート
フェニル）−５−エチル−ｍ−ジオキサン、トランス−
２−（Ｐ−インチオシアナートフェニル）−５−プロピ
ル−ｍ−ジオキサン、トランス−２−（Ｐ−インチオシ
アナートフェニル）−５−ブチル−ｍ−ジオキサン、ト
ランス−２−（ｐ−イソチオシアナートフェニル）−５
−ペンチル−ｍ−ジオキサン、トランス−２−（Ｐ−イ
ンチオシアナートフェニル）−５−へキシル−ｍ　−ジ
オキサン、トランス−２−（Ｆ−インチオシアナートフ
ェニル）−５−ヘプチル−ｍ−ジオキサン、トランス−
（２−Ｐ−インチオシアナートフェニル）−５−オクチ
ル−等−ジオキサン、トランス−（２−ｐ−インチオシ
アナートフェニル）−５−ノニル−ｍ−ジオキサン、ト
ランス−（２−Ｐ−インチオシアナートフェニル）−デ
シル−ｍ−ジオキサンである。

本発明の（１）式の化合物は、他の既知の液晶化合物と
の相溶性がすぐれ、例えば安息香酸フェニルエステル系
、シクロヘキサンカルホソ酸フェニルエステル系、シク
ロヘキサンカルボン酸シクロヘキシルエステル系、シク
ロヘキシルベンゾニトリル系、シクロヘキシルフェニル
系、ヒフェニル系、フェニル−ｍ−ジオキサン系、フェ
ニルピリミジン系、シッフ塩基系、アゾキン系の各液晶
及び本発明者らが先に出願したシクロヘキサンカルボン
酸４−インチオシアナートフェニルエステル系液晶（特
願昭５８−２４８９３４号）、４−’（）ランス−４−
アルキルシクロヘキシル）フェニルイソチオシアナート
系液晶（特願昭５９−５８５号）の１種あるいは２種以
上の混合物と混合して新規な液晶組成物を作るのに有効
である。（Ｉ）式の化合物を誘電異方性が負又は正であ
っても僅かに正である液晶に加えることによってＴＮ方
式による液晶表示に必要な程度の正の誘電異方性を有す
る液晶材料を調製することができ、この場合、化合物（
Ｉ）の実用上の誘電率はε、１（分子長軸方向）２０〜
３０、εよ（分子短軸方向）８〜１３であり、誘電異方
性（Δε−ε、Ｉ−ε工）は１１〜１７と評価される。

又、（１）式の化合物を、誘電異方性が正の液晶と混合
した場合には（１）の実用上の誘電率はε１１２０〜３
０、εエフ−１０であシ、誘電異方性（Δε）は１４〜
２１と評価される。

本発明の（Ｉ）式の化合物を、本化合物と化学構造的に
類縁関係にあるフェニル−ｍ−ジオキサン系ネマチック
液晶の一つである次式（Ｉ［）の化合物（例えば特開昭
５５−８５５８３号）（Ｒはアルキル基を示す。） と比較するとほぼ同一の誘電異方性を有するが、化合物
（Ｉ）は化合物（ＩＩ）に比べてよシ低い粘度を有する
という好ましい特徴を有し、又、屈折率異方性がよシ大
であるという相異点がちる。

本発明の物質は以下の一般式で示す方法によって好適に
製造される。

囚　（Ｂ） （Ｃ）　の） 上記のアミン化合物（Ｄ）よシ化合物（Ｉ）を製造する
工程としては種々の化学的方法を用いることができるが
、例えば実施例１に示す方法（Ｊ、ＣｏＪｏｃｈｉｍｓ
、　Ｃｈｅｍ、　Ｂｅｒ、　１０１　、１７４６　（１
９６Ｂ）の方法）やＪ、Ｂ、　Ｈｏｄｇｋｉｎｓの方法
（Ｊ、　Ｏｒｇ、　Ｃｈｅｍ、。

２９　、３０９８　（１９６４）　）などが一般的なも
のである。

これらの中間体（Ｃ）　、　（Ｄ）及び最終目的物であ
る本発明の（Ｉ）式の化合物の代表例の物性値（相転移
点）を表１に示す。

上表でＣは結晶相、各欄の・はその相の存在を示し、そ
の左の数字はその相から左欄の相への転移点を示す。（
）はモノトロピックであることを示す。

以下実施例によシ本発明の（１）式の化合物につき更に
詳細に説明する。

実施例１ 〔トランス−２−Ｃｐ−インチオンアナートフェニル）
−ｓ−７’チル−ｍ−）オキ’ｒン（（１）式に於てＲ
がＣ４Ｈ，のもの）の製造〕 １）２−ｎ−ブチル−１，３−プロパンジオール１３２
．２９１ｐ−ニトロベンズアルデヒド１５１１、ｐ−）
ルエンスルホン酸０．１Ｆ、）ルエン５００ゴを、ディ
ーン・スターク型還流冷却器を付けて還流加熱し、反応
で生成する水を反応系外へ除去する。反応物を冷却し５
チ炭酸水素す）　ＩＪウム水を加えてアルカリ性とし、
有機層を水洗した。この有機層よシトルエンを減圧留去
し、２５０ＴＬｌのエタノールよ９２回再結晶して６８
ｔのトランス−２−（Ｐ−ニトロフエニ、−）　−５−
ブチル−ｍ−ジオキサンをえた。両回結晶母液ニハトラ
ンス−２−（Ｐ−ニトロフェニル）−５−ブチル−ｍ−
ジオキサンのほかに相当するシス体が含まれているので
、この母液よりエタノールを留去してから水ｘｏｍＪと
トルエン２００ＴＬｌとｐ−トルエンスルホン酸０．１
ｔを加えて再度ディーン・スターク型還流冷却器下に還
流加熱して再結合反応をさせ、上記と同様に取扱い、更
に５０グのトランス−２−ＣＰ−二トロフェニル）−５
−ブチル−ｍ−ジオキサン（（Ｃ）式に相当）を得た。

合計収量１１８ｇＪ、ｍＰ５１．３℃の淡黄色結晶であ
る。

１１）上で得られたトランス−２−（ｐ−ニトロフェニ
ル）−５−ブチル−ｍ−ジオキサン９９１を１８０ゴの
酢酸エチル、９０ｍ１のエタノールに加え、パラジウム
／炭素触媒６２の存在下、常温で水素と反応させ、生成
するアミノ化合物をエタノールより再結晶して６５１の
無色結晶（融点８９．１℃）をえた。これはトランス−
２−（Ｐ−アミノフェニル）−５−ブチル−ｍ−ジオキ
サン（Φ）式に相当）である。

ｌ１１）ジシクロへキシルカルボジイミド５２．６ｆ。

ピリジンｓ１ｍＡ’、二硫化炭素１０２１１Ｌｌよシな
る溶離を一１０℃に冷却し、そこへ上で得たトラン、ｘ
、　−２−（ｐ−アミノフェニル）−５−ブチル−ｍ−
ジオキサン６０ｆを１１０１ｎｌのピリジンに溶解した
溶液を滴加した。この間液温を約−１０℃に保ち、更に
３時間同温度保ったのち２０℃で３時間反応させた。析
出したジシクロへキシルチオ尿素を戸別し、ベンゼンで
洗浄した。ろ液及び洗液を合せ減圧下に溶媒を留去し、
残留物にベンゼンを加え、不溶のジシクロへキシルチオ
尿素°を戸別してからベンゼン層を２Ｎ塩酸、次いで水
で洗い、ベンゼンを留去した。

その残留物が目的の（１）式の化合物の粗製物である。

これをヘプタン−トルエン混合溶媒にとかしアルミナを
用いたクロマトグラフカラムを通して精製し、最後にエ
タノールよシ再結晶して３９、６９の無色結晶のトラン
ス−２−（Ｐ−インチオシアナートフェニル）−５−ブ
チル−屏−ジオキサンをえた。このものは表１にも示す
様に５９．５℃で融解してＳ＾相を生じ、この８人相は
７５．４℃で等方性液晶となる。又このものの元素分析
値は次の通シであった。

理論値（Ｃ，、Ｈｌ、Ｎｏ２Ｓとして）　分析値Ｃ６４
，９５％　６４．７％ Ｈ６，９０チ　７，０チ Ｎ　５．０５チ　４９チ 実施例２〜４ 実施例１と同様にして表１の実施例２〜４の化合物を得
た。物性は表１に示す通シである。

実施例５〜７（組成物例） ｐ−ｘト＊ジフェニルエステル　１０．３％トランス−
４−ブチルシクロヘキサンカルボン酸Ｐ−メトキシフェ
ニルエステル　２１．１％トランス−４−ブチルシクロ
ヘキサンカルボン酸Ｐ−エトキシフェニルエステル　１
９．８％トランス−４−ペンチルシクロヘキサンカルホ
ン酸ｐ−メトキシフェニルエステル　２１．０％よシ成
る混合液晶（以下組成物Ｍ、と略記）は透明点（Ｎ−Ｉ
点）は６３．１℃、Δｅは−１，０、Δｎ（屈折率異方
性）は０．０８３．２０℃の粘度（η、。）は１８．５
　ｃｐなる性点を有するがΔεが負なのでＴＮ型表示に
使用するには不適である。

組成物Ｍ、の８５部に対し本発明の化合物１５部を添加
してえられる混合液晶は表２に示す特性を示す。

表　２ ＊）■、。はＴＮ方式による電気光学的応答のしきい電
圧（１０％応答電圧）である。

＃）■、。はＴＮ方式による電気光学的応答の５０一応
答に要する電圧である。

外挿法によって（１）式の化合物のみのΔεの概略値を
推定すると、Ｒ＝　Ｃ３Ｈ，のもの１５．７、Ｒ＝Ｃ，
Ｈ，のもの１４．３、Ｒ＝　Ｃ，Ｈ，１のもの１３．７
となる。

実施例８〜１０（組成物例） よりなる混合液晶（以下組成物Ｍ２と略記）は透明点は
７２℃、Δｔはｌ１６、Δｎは０．１４０゜η、。は２
７．８　ｃｐを有し、ＴＮ方式のしきい電圧（ＶＩＯ）
は１．７５　Ｖ、（’Ｖｓｏ　）は２．　ＯＩ　Ｖであ
る。

この組成物Ｍ２の８５部に対し本発明の化合物１５部を
添加して見られる混合液晶は表３に示す特性を示す。

表　３ 外挿法によって（１）式の化合物のみのΔεの概略値を
推定すると、Ｒ−Ｃ８Ｈ，のもの２０．３、Ｒ＝ＣＩＩ
ＨＩＩのもの１９．６、Ｒ＝　Ｃ，Ｈ，のもの１４．９
となる。

実施例１１（組成物例） 本発明の（Ｉ）式において、Ｒ＝Ｃ３Ｈ，の化Ｊ物が１
２チ、Ｒ＝　Ｃ４Ｈ，の化合物が３３チ、Ｒ−Ｃ，Ｈ，
１の化合物が３１チ及びＲ′・＝ＣａＨ１？の化合物が
２４チから成る混合液晶は１７℃で融解してＳＡ相を生
じ、６８℃でＳＡ相から等方性液体相へ転移した。

即ち、本発明の化合物同士を使用することによシ、非常
に温度範囲が広いＳＡ相を有する混合物が容易に得られ
ることが判る。

以上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式 （但し、上式に於てＲは炭素数１〜１０のアルキル基を
   示す。） で表わされるトランス−２−（ｐ−イソチオシアナート
   フェニル）−５−アルキ７ｙ　−ｍ　−ジオキサン類。
2. （２）一般式 （但し、上式に於てＲは炭素数１〜１０のアルキル基を
   示す。） で表わされるトランス−２−（Ｐ−インチオシアナート
   フェニル）−５−アルキル−ｍ　−ジオキサン類の少く
   とも１種を、少くとも１成分として含有す石ことを特徴
   とする液晶組成物。