JPS61129169A - 液晶化合物 - Google Patents

液晶化合物

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JPS61129169A
JPS61129169A JP25017184A JP25017184A JPS61129169A JP S61129169 A JPS61129169 A JP S61129169A JP 25017184 A JP25017184 A JP 25017184A JP 25017184 A JP25017184 A JP 25017184A JP S61129169 A JPS61129169 A JP S61129169A
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Hitoshi Suenaga
仁士 末永
Masaaki Taguchi
田口 雅明
Takamasa Harada
隆正 原田
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Teikoku Chemical Industry Co Ltd
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Teikoku Chemical Industry Co Ltd
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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,強誘電性スメクチノク液晶の電界への応答を
利用した電気光学素子に有用な新MJ.液晶化合物及び
この化合物を含む液晶組成物に係るものであり、更に詳
しくは、本化合物より成る強誘電性スメクチック液晶の
電界への応答を利用して、電気光学素子として有効に用
い得るスメクチック化合物及び之を含むスメクチツク液
晶組成物を提供するものである。
液晶は、既に種々の電気光学素子として応用され、時計
や電卓等の表示に実用化されてきている.現在実用化さ
れている液晶表示素子は,ネマチック液晶やコレステリ
ック液晶の誘電的配列効果を利用したものが大部分でる
.しかし、期待されている画素数の多い表示素子への応
用に当っては、応答性の点や、駆動ブージンが取れない
事によるコントラスト、視角特性等の点で問題になって
いる.そのため、一方において、各画素毎にスイッチン
グ素子を形成するMOSパネルやTPTパネルの研究開
発がさかんになっている。
(先行技術の説明) こうした中で,クラーク(Clark)等は米国特許第
4387924号において,かかる液晶素子の欠点を除
去する。スメクチック相を用いた!+1シい表出j+;
(理による液晶素Tを開示している。
図 1には、スメクチック0本相またはH相の模式図が
1(<されて居り、液晶は各分子層lから成っており1
個々の層の中では1分子長軸の平均的な方向が1層に垂
直な方向と角度ψ。だけ傾いて示されている。マイヤー
Qleyer)等がLl! Jaur++al deP
hysiquei3S巻 3月1975年、PPL−6
9〜し−71に発表あるいはH相を示す液晶化合物は、
一般に電気双極子密度Pを有し1強誘電的であることを
開示している。この双極子密度Pは、分子の傾き方向n
には垂直で、スメクチック相の層面に乎行な方向に作用
する。同論文の記載する所によれば、このことはスメク
チックH相にも適用可能であるが、H相では層に垂直な
軸のまわりの回転に対しての粘性がより大きくなる。こ
れらのカイラルスメクチック液晶には電気双極子が存在
するので、誘電外 異ツノ晦によるよりも 電場の1′i川を強く受ける。
四に、この作用力はPの極性が゛市場Eと中−<jな方
向を向くというa味で極性のあるものなので、印加した
電場の方向を反転させることにより、Pの方向を反転さ
せることになる。即ち、電場を反転させることにより 
第2図に図示した様に、分子をコーン(このコーンの角
2ψ0を以下、コーン角という)に沿って変位すること
により、その方向を制御することが出来る。そしてこの
分子の平均的な長袖方向の変化を2枚の偏光板を用いて
検出することにより、電気光学素子として利用し得る・ このスメクチックC零相またはH相の電界への応答を利
用した電気光学素子は、その自発分極と電界の及ぼす作
用力の方が、X8電異方性によるものより 3〜4桁大
きいので、 TN型液晶素子に比して、秀れた高速応答
性を有し、かつ適当な配向制御を行なうことによって、
記憶機能をもたすことが可能であり、高速光学シャッタ
ー又は表示情報!11の多いディスプレイ等への応用が
期11fされる。
ところで、この様な強誘電性を有するカイラルスメクチ
ック液晶材料については1種々の化合物が合成され、之
等の化合物の性質について研究されてきている。
強誘電性液晶として最初に合成されたものは。
DOBAMBGと呼称されているp−ドブシロキシへ7
ジリデンp−アミノ−2−メチルブチルーンンナメート
であり、このシップ塩基系列の液晶は1強、、!電性液
晶の研究対象として種々の化合物が合成され詳しく研究
された。
このンノフに!g基系列の液晶の1例として、次の一般
式で表わされる化合物が知られている。
(式中、Xは一〇、−C見、又は−ONであり。
Yは−C見、−OHであり、クロは不整炭素原子を表わ
す、) しかし、この系列の液晶化合物は、室温より高い温度テ
始めてカイラルスメクチック相を呈するため、室温では
使えず、又ンノフII! )、E系化n物であるため水
分により分解されるので、安定性の点で問題があるなど
の欠点がある。
この系の発展系として、一般式(2) で表される、一方のヘンゼン1;に水酸基が導入されて
、之がベンジリデンイミノ結合と分子内水素結合を形成
するシック系塩基のカイ未ルスメク1チック液晶化合物
が、B、 1.オストロ7スキー(Ostroマ5ki
i)等によってFsrroelectriics 24
巻。
309頁(I980)に発表され、又A、ハルスパイ(
Hallsby)等によッテ、Mo1. Cryst、
 Liq、。
Letter 82 a、 81頁、に発表されている
。この系の化合物は室温を含む広い温度範囲に亙ってス
メクチックC零相を呈する化合物として注目された。
又、この化合物は分子内に水素結合を有するために、水
分による分解が起りにくく、安定性の而でも通常のシッ
フ系液晶に比較して秀れている。然し乍ら、液晶化合物
は一般に実用上O″CC以下瓜でも結晶化をおこさない
ことが波求されるので この系の液晶は液晶として使用
できる温度範囲の点で未だ実用上十分のものとは言い得
ない。
更に他の系列のものとしては  P、ケラ−(KI!1
lsr):j?によってアソキシ系液晶化合物が。
Aw、Phys、 +39 (+978)に発表せられ
ているが、この系の化合物も液晶温度範囲の点で不十分
であり、又濃い黄色を呈して居り 紫外線に弱いためフ
ィルターの使用を要する等実用上の問題を抱えている。
一方に、TN型液晶材料として広く使用され、安定性の
面でも実績のある安息香酸エステル系液晶材料が知られ
ている。この系の化合物としては。
[1,1,オストロフスキーによって、一般式(但し、
nは9又はlOの整数を表わす、)で表わされる液晶化
合物が、比較的室温に近い温度範囲でカイラルスメクチ
ック相を呈すると報告されて居る。
又、  G、W、グレイ(Gra7)等はMo1. C
ryst、Liq。
Cr7st、 37巻 189頁(I978)及び37
 (I978)においう て、常温より高い温度範囲でカイ≠ルスメクチツエス干
ル り液晶相を呈するとフエfpfl村が報告されて。
居る。
(発明の略解) 上記の如く、現状では、実用に供せられる室温を含む0
℃以下から室温より上にあたる広い温度範囲でカイラル
スメクチック相を呈する液晶化合物はいまだ見出されて
居らず、又、知られている化合物の内で比較的広い温度
範囲にわたってカイラルスメクチック相を呈する化合物
でも、安定性或いは粘性などの点に問題がある。
従って、Sa&相を呈する液晶化合物の液晶温度範囲を
広げ様とするには1種々の液晶化合物の配合によらなけ
ればならないのが現状であり、種々の多成分混合液晶組
成物が知られている。
また既知のSet相を呈する液晶化合物では、その応答
速度の最も速いものでも1例えば上記(2)式のm −
1,n = 8の所謂バ8RA8と称せられる液晶化合
物の応答速度は500絡秒であり、強誘電性液晶ディス
プレイ用の高速応答には更に速い1ε答性を有する液晶
化合物が要求せられている。
ここにおいて1本発明者等は安定性に秀れ、かつ、室温
を含む広い液晶温度範囲を有し、しかも迅速応答性を具
備するカイラルスメクチック液晶組成物を得るについて
鋭意研究の結果、有力な新規液晶化合物を見出した。
即ち、本発明は安定性に秀れ、且つ室温近辺の広い液晶
温度範囲を有するカイラルスメクチック液晶化合物乃至
之を用いた液晶組成物を得るに適した新規化合物及び之
から得られる液晶組成物を提供するものである。
従って1本発明の目的はカイラルスメクチック液晶材料
とじて、常温近辺の広い温度範囲で使用出来る応答迅速
な新規な液晶化合物を提供するにある。
本発明の次の目的は上記新規化合物を含む液晶組成物を
提供するにある。
、(発明のその池の目的は以トの記載より明らかになる
であろう。
(発明の説明) 即ち、本発明は、一般式([) (但し 式中 国は0〜B、好ましくは1〜7.Mも好ましくは2〜4
の整数、nは5〜+4.好ましくは8〜12゜最も好ま
しくは8〜11の整数を表わし、Xはハロ ′ゲン原子
、OH基又は0M基を表わし、亥印は不整炭素原子を表
わす、) で表される新規化合物に係わり、この系の化合物は常温
近辺でSet相を有するもの、Sc本和音とらずSA 
 相を有するもの、又は、コスクテリツク相のみを有す
るもの、又は、液晶相を有しないもの等と様々の特性を
示すが、Set相を有する液晶化、さ物に、適量をブレ
ンドすることにより、混合系組成物の応答速度を高め、
かつ、低温側にSC本クチ広げるに極めて有効であるこ
とか見出された。
未発191名は 先に 式(I)における陰性!!!X
に代えてノチルJ、(iを用いた化合物を合成し、この
化合物が室温近辺でSC寥相を有し、応答速度が速いこ
とを見出した。即ち、フェニルピリミジンという短い骨
格環状基を用いているが1分子長軸方向に分極を有し、
かつ、#鎖のフル午ル基、及びアルコキシ基が、その分
極を強める方向にM換せられている。この分子長軸方向
の強い分極性がスメクチック液晶性を高めており、分子
全体が短いこと 及びピリミジン環がベンゼン環に比較
して横方向への広がりをもっており1分子間距離を広げ
ていることが、応答を速くする働きをしているものと思
考せられる。
本発明者は、この秀れたカイラルスメクチック液晶化合
物を土台として、更に応答性を良くするために、不整炭
素原子に結合したメチル基を、強い電子吸引性を有する
ハロゲン、CM基、又はOH基により置換して、自発分
極を大きくすることを試だ結果、化合物そのもののカイ
ラルスメクチック性は弱いが、応答を速くし、かつ、低
温側にSet相を広げたイ1力な新規プレ/1・用液晶
化合物を得ることに成功した。
以下に未発ワ1化合物の合成法を化学式により示す。
在葦己L」 (I)   x=ノ・ロゲ7.Y・トフル)&X=ハロ
ゲン 2)xが0M基又はOH基を表わす場合(+) 以下実施例により本発明を説明する。
実施例 l (讃−5,n=8.x−1jl)光学活性
な5−n−オクチル−2−(4−(3’−クロロペンチ
ルオキシ)フェニル〕ピリミジンの合成 滴下ロート、冷却管、塩化カルシウム管を備えた Ih
fLのエコフラスコに水漏化ナトリウム(約SOW油中
懸濁液) 0.7?g、乾爆N、N−ジメチルホルム7
ミド 3+JLを入れた0次に之に乾燥N、N−ジメチ
ルホルム7ミド 1mAに溶解した4−(5−n−オク
チル−2−ピリミジル)7エ/−ル0.38gを水冷下
に滴下した。室温で、 30分間反応した後、乾燥N、
N−ジメチルホルム7ミドla文に溶解した光学活性な
3−クロロペンチル−p−トルエンスルホン酸エステル
0.37. (この化合物lよL(リーβ−ヒドロキシ
吉草酸メチルエステル〔[α] −◆211.1. (
C−1,C)IC交)〕より常法により合成した。)を
滴下した。a下後、油浴中100°Cで8時間反応を行
なった0反応終了後、冷却し、氷水に流し込み、酢酸エ
チルで抽出した。
酢酸エチル層は、5 $ NaOH1水で洗浄後、乾燥
し、有機溶媒を溜去した。残渣油状物をシリカゲルカラ
ムクロマトグラフィーにかけ、再結晶を繰り返して精製
し、光学活性な5−n−才クチル−2−(4−(3°−
クロロペンチルオキシ)フェニル〕ピリミジン0.19
 gを得た。
1170、1110. 800. 750)1−NMR
(θOM Hz −CD CnzバMS 1nt)δ 
(ppm)  8J2  (S、 2M、 Pyrim
idine )l)8.42  (d、 2H,Aro
matic H)7.02  (d、 2)1. Ar
omatic H)4.03  (t、 2H,−C)
I −0−)−」 2.80  (t、 2H,−CH−pyr)−二 (但し、象印は過冷却を示す、) 実施例2  (m = 2.n −11,! −OH)
光学活性な5−  n−ウンデシル−2−(4−(3°
−ヒトロキンーペンチルオキン)フェニル〕ピリミジン
の合成 1)光学活性な5−  n−ウンデシル−2−(4−(
3°−ビラニルオ午シーペンチルオキシ)フェニル〕ピ
リミジンの合成 冷却管、温度計、滴下ロート、塩化力ルンウム管を備え
た30層文の三つロフラスコに水素化ナトリウム(約、
5oz油中懸g4掖) 0.78g、乾燥N、N−ジメ
チルホルムアミド 51文を入れた1次に乾燥N、N−
ジメチルホルムアミド5mMに溶解した4−(5−n−
ウンデシル−2−ピリミジル)フェノール 4.33g
をゆっくり滴下した。80℃で、30分間反応した後+
P−トルエンスルホン酸−3−ビラニルオキンペンチル
エステル4.3g (この化合物はL(÷)−β−ヒド
ロキシ吉草酸メチルエステにより合成した。)の乾燥N
、N−ジメチルホルムアミド5ffi文中溶液を滴下し
た。混合物は80〜85℃で8時間反応後、冷却し、氷
水に流し込み、エーテル抽出した。エーテル層は、10
 !NaOH1水で洗浄後、乾燥し、エーテルを溜去し
、光学活性な5− n−ウンデシル−2−(4−(3’
−ピラニルオキシ−ペンチルオキシ)フェニル〕ピリミ
ジン8.39 gの粗生成物を得た。
この化合物は、精製せずに次の反応に用いた。
1170、1135.1125.8002)光学活性な
5−n−ウンデシル−2−(4−(31−ヒドロキシ−
ペンチルオキシ)フェニル〕ピリミジン 冷却管を備えた300@文フラスコに 1)で得た光学
活性な5−n−ウンデシル−2−(4−(]]’−ピラ
ニルオキシーペンチルオキンフェニル〕ピリミジン6・
39g、エチルアルコール 100 lIn 。
p−)ルエンスルホン酸0.3gを入れ、加熱還流下、
1時間反応した0反応終了後、エチルアルコールを溜去
し、残渣に水、酢酸エチルを加えて溶解し、有機層を分
離した。有機層は、炭酸水素ナトリウム水溶液 水で洗
浄後、乾燥し、イI1機体を溜去した。得た粗生成物を
シリカゲルカラムクロマトグラフィーにかけ、再結晶を
繰り返して精製し、 2.85gの光学活性な5−n−
ウンデシル−2−(4−(3’−ヒドロキシ−ペンチル
オキシ)フェニル〕ピリミジンを得た。
融点   80〜86℃ 1255、1177、800 ’H−NMR(80MHz、 CDCl3/TMS 1
nt)δ (ppm)  8.53  (S、 2H,
Pyrimidine H)8.32  (d、 2)
1. Aromatic H)6.95  (d、 2
H1Aromatic H)4.18  (t、 2H
,−CM −0−)−コ 3.43−4.03  (ffi、 IH,−C’H−
)2.80  (t、2)1.−C)l −pyr)−
」 1.73  、;S、 IH,−0)1)o、e  9
2.4  (i、28H)転移温度: (但し、草印は過冷却を示す、) 実施例3  (m・2.n−11,x−CM)光学活性
な5−  n−ウンデシル−2−(4−(3°−ジアノ
ペンチルオキシ)フェニル〕ピリミジンの合成 ■)光学活性な5−  n−ウンデシル−2−(4−′
(3′−メタンスルホニルオキシ−ペンチルオキシ)フ
ェニル〕ピリミジンの合成 光学活性な5−  n−ウンデシル−2−(4−(3゛
−とドロキシ−ペンチルオキシ)フェニル〕ピリミジン
2.5gを乾燥ピリミジン25厘文に溶解した。この混
合物に、水冷下5℃で、メタンスルホニルクロリド0.
7θgをゆっくり滴下した1滴下後、さらに2時間反応
し、次いで室温で2時間反応した9反応終了後、氷水に
流し込み、エーテル抽出した。エーテル層は、希塩酸水
、水で洗浄後、乾燥し、エーテルを溜去し、油状物を得
た。
この油状物を結晶化分離し、2.83gの光学活性な5
− n−ウンデシル−2−(4−(3’−メタンスルホ
ニルオキシ−ペンチルオキシ)フェニル〕ピリミジンを
得た。
2)光学活性な5−n−ウソデシル−2−(4−(3′
−シアノペンチルオキシ)フェニル〕ピリミジンの合成 冷却管、塩化カルシウム管を備えた30m文のフラスコ
に、1)で得た光学活性な5− n−ウンデシル−2−
(4−(3°−メタンスルホニルオキシ−ペンチルオキ
シ)フェニル〕ピリミジン2.83g。
乾燥ジメチルスルホキシl”10mJLを入れ、溶解し
た後、シアン化ナトリウム0.32gを加え入れ、室温
で 15時間攪拌した。さらに1反応混合物を80〜3
0℃で4時間加熱後、放冷し、木本に流し込み1反応物
をエーテル抽出した。エーテル層は、ネで洗浄後、乾燥
し、濾過し、エーテルを溜去した。得た粗生成物をシリ
カゲルカラムクロマトグラフィーにかけ、再結晶を祿り
返して精製し、1゜0gの光学活性な5− n−ウンデ
シル−2−〔4−(3’−シアノペンチルオキシ)フェ
ニル〕ピリミジンを得た。比施光度は。
であったが、光学純度については、探究していない。
H−NMR(80M)Iz、 00013/TNS 1
nt)δ  (ppm)    8.80   (S、
  2H,Pyrimiding  )l)8.40 
 (d、2H,Aromatic  )I)7.00 
 (d、2H,Aromatic  H)4.20  
(t、2H,−CH−0−)−一」 0.65〜3.15  (+w、31)1)得られた化
合物の転移温度を測定して次の結果を得た。
転移温度・   60.6℃ Cry□ +sa よ53 (但し、よ印は過冷却をボす、) 試験例1 化合物(I) 化合物(2) 化合物(I)と実施例3の化合物(2)を重量比3:1
で混合して得た液晶組成物は以下のような転移温度及び
応答速度を示した。
転移温度: 応答速度     180 gs  (30,0℃)こ
こで、化合物(I)は以下のような転移温度及び応答速
度を示した。
転移温度: 応答速度二〇00ルS 化合物(2)の転移温度は実施例3に示す如く以下の通
りである。
(但し、京間は過冷却を示す、) 本発明の化合物(2)の添加により、液晶性を大きく変
化させることなく、応答を速くすることができた。
試験例2 試験例1と同様に 化合物(I) 化合物(3)(実施例1の化合物) を3:lの比に混合して得た液晶組成物の転移温度及び
応答速度は以下の通りであった。
転移温度: 応答速度:220ルs  (25,0”C)化合物(3
)の転移温度は実施例1に示す如く以下の通りである。
(但し1本田は過冷却を示す、) 上記の如く、本発明による新規液晶化合物は、室温近辺
の液晶温度を示す組成物を?’)るに適したブレンド剤
として、又応答速度を速めるブレンド剤として特に有効
であり、室温を含む広い温度範囲の実用的なSc家液晶
組成物を得るに秀れた液晶材料であって、強誘電性液晶
ディスプレイの実用化に大きく寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
ff11図はスメクチックCt相又はH相の模式図であ
り、第2図はカイラルスメクチック相の液晶分子の電界
によるコーンに沿った運動を示す模式図である。 出願人、セイコー電子工業株式会社 l!:帝国化学産業株式会社 代理人・弁理士 最  上   務 第1図 第2図 丁、続 hli  正 書 (方式) 昭和60年4 月 88 1、s件の表示 昭和59年   特許@  @ 250171、発明の
名称 液晶化合物 1 補正をする乙 4、代 理 人 5、補正命令の日付 昭和6Q年S 月26日 l 補正の内容 (I1明細143ペ一ジ第7〜8行の「t、5Jour
nxl  do  Physique J f r物1
11!ジャーナル(L@ Journal  do  
PhygiqueJ と補正します。 (2)  明細書:46ページ苓10行のr Ferr
o=lectri1ca Jを「強H体(Ferroe
lectrics l Jと補正します。 (3)  明細4I第6ペ一ジ第12〜15行のr M
ol。 Cryat、 Liq、、  Lsttqr J f「
分子1生、液晶および液晶、レター(MOL2CffL
ARCRYSTAf、S  ANDLIQUID CR
YSTALS、 Letcar )J と補正します。 (4)  明・−al書第7ページ第6行のr Am、
 Phys、 Jを「吻1学4fi (ANNALg3
02 PEIYSIQTTiC)Jと補正します。 (5)明細書等8ペ一ジ第1〜2行のr Mol。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 一般式( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (但し、式中 mは0〜8、好ましくは1〜7、最も好ましくは2〜4
    の整数、nは5〜14、好ましくは6〜12、最も好ま
    しくは8〜11の整数を表わし、xはハロゲン原子、O
    H基又はCN基を表わし、*印は不斉炭素原子を表す。 ) で表される光学活性なピリミジン化合物。 (2)特許請求の範囲第1項の記載する一般式( I )
    で表わされる光学活性な化合物を含む液晶組成物。
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