JPS61236743A - 光学活性シクロヘキサノ−ルエステル化合物およびそれを用いた液晶組成物 - Google Patents

光学活性シクロヘキサノ−ルエステル化合物およびそれを用いた液晶組成物

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JPS61236743A
JPS61236743A JP7669485A JP7669485A JPS61236743A JP S61236743 A JPS61236743 A JP S61236743A JP 7669485 A JP7669485 A JP 7669485A JP 7669485 A JP7669485 A JP 7669485A JP S61236743 A JPS61236743 A JP S61236743A
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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】 〔産業上の利用分野] 本発明は、表示素子又は電気光学素子に用いられる光学
活性シクロヘキサノールエステル化合物およびそれを用
いた強誘電性スメクチック液晶組成物に関するものであ
る。
[従来の技術] 従来、時計電卓等の表示部に用いられているネマチック
液晶を使用した液晶表示素子は、その応答速度が、他の
表示素子たとえば、発光ダイオードよりも非常に遅いた
め、高速の応答が必要とされる分野、たとえば、光通信
、プリンターヘッドへの液晶表示素子への応用は制限さ
れていた。
最近、高速の応答性を示す液晶表示素子として、強誘電
性を示すスメクチック液晶を使用した液晶表示素子が報
告され(例えば、%J、Q1ark。
S、〒ルagerwall、App1.Phy+、Le
tt、38.898(1980))注目を集めている。
強誘電性を示すスメクチック液晶としては。
カイラルスフメチツクC相と、カイラルスメクチックH
相があり、これらは層状構造を示し、液晶分子が層の積
み重ね方向に対して垂直でなく傾むいている。この傾む
き方向が、層の積み重ね方向に対して、らせんを巻くよ
うに液晶分子は配列しており、この層と平行で、かつ液
晶分子に垂直な方向に自発分極が発生し強誘電性を示す
、このらせん構造が強誘電性を示す原因と考えられてい
る0強誘電性を示す材料は、電界に対して強誘電体とし
ての応答性を示し、電界の向きに応じて自発分極の向き
を反転させて再配列する。
このとき、応答性は自発分極が大きく、粘度が低いほど
同じ電界強度に対しより高速となることが知られている
。また、強誘電性スメクチック液晶を用いた素子はメモ
リー性があり、このメモリー性を利用して高密度の表示
を行なう研究も活発になされている。
[発明の解決しようとする問題点1 従来、強誘電性スメクチック液晶としては、シッフ塩基
型の下記に示すような化合物が多く研究されてきた。
p−デシルオキシベンジリデン−p′−アミノ−2−メ
チルブチル−桂皮酸エステルCDOBAMBC)”しか
し、このようなシップ塩基型化合物は加水分解しやすい
ため、水分によって分解しやすい問題点があった。
また、カイラルスメクチックC相を示すエステル型化合
物として、下記に一般式(II)で示すような化合物も
知られていた。
(G、W、Gray等 Mo1.Cryst、Liq、
Cry、st、、1978.37(Rは、炭素数5〜1
0の直鎖状アルキル基)しかしながら、このエステル化
合物は水分には耐えるもののその自発分極の値が小さい
という問題点を有していた。
さらに最近、自発分極の大きな化合物として、DOBA
−1−MHGと略称される下記の構造の化合物が吉野等
(K、YOSHINO等:J、J、A、P、 、198
4.翻L 175−177)によって報告されている。
しかし、この化合物もシッフ塩基型であるため水分によ
って分解しやすい欠点を有している。
[問題を解決するための手段] 本発明は前述の問題点を解決するためになされたもので
あり、安定で高速応答性の強誘電性スメクチック液晶組
成物を構成するために使用される光学活性シクロヘキサ
ノールエステル化合物および強誘電性スメクチック液晶
組成物を提供するためのものであり、一般式 (式中、z、z’は単結合、−COO−1−OCO−1
−CH2C1h−1−0C1b−又は−〇H2O−をあ
らわし、Rは炭素数1−12のアルキル基もしくはアル
コキシ基、シアン基又はハロゲン原子をあらわし、環A
及び環Bは1,4−ジ置換フェニレンもしくはトランス
−1,4−ジ置換シクロヘキシレンをあらわし、nは0
又はlをあらわし、Xは2−メチルシクロヘキシル基、
又は3−メチルシクロヘキシル基をあられす)で示され
る光学活性シクロヘキサノールエステル化合物を少なく
とも1種含有する強誘電性スメクチック液晶組成物であ
る。
一般式CI)の化合物において、Z及びZ′は単結合、
−coo−、−oco−1−CH2CH2−1−0CH
2−又は−CH20−をあられすが、一般に単結合であ
る場合には粘度が低く、−COO−である場合にはスメ
クチックC相を示す上限温度(丁s)が高いので、単結
合又は−COO−が好ましい。
また、n=1の場合には、z、z’の両方がが−COO
−であると粘度が高くなるので、その場合には少なくと
も一方は単結合であることが好ましい。
環A及び環Bは1.4−ジ置換フェニレンもしくはトラ
ンス−1,4−ジ置換シクロヘキシレンをあられすが、
一般にトランス−1,4−ジ置換シクロヘキシレンの方
が1.トジ置換フェニレンよりも粘度が低く、分子量の
大きい化合物は粘度が高いので、n=1の場合には、環
A、環Bの少なくとも一方はトランス−1,4−ジ置換
シクロヘキシレンであることが好ましいが、n=0の場
合には分子量が大きくないので、1.4−ジ置換フェニ
レン、トランス−1,4−ジ置換シクロヘキシレンのい
ずれであってもよい。
又、Rは炭素数は1〜12のアルキル基、炭素数は1〜
12のアルコキシ基、シアン基又はハロゲン原子をあら
れすが、シアノ基の場合には粘度が高く、またハロゲン
原子の場合には丁sが低いのでアルキル基又はアルコキ
シ基であることが好ましい、また、アルキル基、アルコ
キシ基の場合、その炭素数が少ない場合には融点が高く
、多すぎる場合にはその粘度が高いのでl〜12である
が、好ましくは2〜8が良い、又、直鎖状でも分岐状で
も良いが、一般に直鎖状のものの方が、他の液晶性を示
す化合物と混合した場合にそのスメクチックC相を示す
液晶上限温度が高いので好ましい。
従って、本発明の好ましい態様は以下に示すAとBであ
る。
(A)一般式(I)において、Rが炭素数1〜12の直
鎖状アルキル基をあらわし、環Aがトランス−1,4−
ジ置換シクロヘキシレンをあらわし、環Bが1,4−ジ
置換フェニレンをあらわし、Zが単結合をあらわし、Z
′が単結合又は−000〜をあらわし、nが1をあらゎ
すところの光学活性シクロヘキサノールエステル化合物
(B)一般式CI)において、Rが炭素数1〜12の直
鎖状アルキル基又は直鎖状アルコキシ基をあらわし、項
八が1.4−ジ置換フェニレンをあらわし、Zが単結合
又は−COO−をあらわし、nが0をあらわすところの
光学活性シクロヘキサノールエステル化合物。
なお、一般式CI)で示される化合物の旋光性は、左旋
性であるか右旋性であるかを問わない。
一般式CI)で示される化合物は、強誘電性スメクチッ
ク液晶表示素子又は電気光学素子に使用されるには、所
望の温度範囲でカイラルスメクチックC相を宥するよう
に、他の強誘電性スメクチック液晶、スメクチック液晶
あるいは他の光学活性物質と適宜混合し、強誘電性スメ
クチック液晶組成物として使用する。更にらせんピッチ
を調整したり、カラー表示を行なうために、ネマチック
液晶、非液晶、二色性染料等を添加してもよい0本発明
の強誘電性を示すスメクチック液晶組成物中の一般式(
I)で示される化合物の含有量は、多過ぎる場合にはそ
の強誘電性スメクチック上限温度を低下させる傾向にあ
り、少なすぎる場合にはその自発分極を大きくする効果
が小さいので、 1〜sowt%とされ、好ましくは2
〜50wt%が良い。
本発明の一般式(f)の化合物と混合して、強誘電性ス
メクチック液晶組成物として使用される相手の化合物と
しては、例えば、以下のようなものがある。
以下の例でR”は光学活性を示すアルキル基又はアルコ
キシ基を示し、Rは本発明のRとは関係がなく、直鎖状
または分岐したアルキル基又はアルコキシ基を示し、一
つの化合物に同一のR”、Rが示されていてもそれらは
同一の基とは限らない。
これらの外、公知の種々の液晶又は非液晶の液晶添加物
が併用でき、例えば以下のようなものがある。
及びこれらのベンゼン環、シクロヘキサン環等の水素原
子の一部をハロゲン、シアノ基、メチル基等に置換した
化合物。
この例としては、以下のような誘電率異方性が負の化合
物等の化合物がある。なお、以下の例においては、Rは
本発明のRとは関係がなく、直鎖状または分岐した炭素
数1〜12のアルキル基を示し、−の化合物に同一のR
が示されていてもそれら同一の基とは限らない。
二色性染料としては、トリスアゾ系、アントラキノン系
など、いわゆるゲストホスト型液晶表示素子に使用され
る染料が挙げられる。
強誘電性液晶表示素子、又は電気光学素子は、液晶層を
挟持するように配置し、少なくとも一枚が透明である複
数の全面又は一部に電極を有する基板と、前記液晶層を
囲むように前記電極基板間に形成したシール部材とから
成る。
該液晶表示素子において前記基板間の厚みは、0.5〜
20ILmが好ましい、また、前記基板には、各々に平
行の配向制御処理がなされても良い、この配向制御の手
段として、配向制御膜を電極基板上に一部又は全面に塗
布してもよい。
該配向制御膜としては、ポリイミド等の、その屈折率が
1.5以上の高分子材料が好ましい、更に偏光子が少な
くとも1枚、液晶素子に付設されていることが好ましい
、該電極基板は少なくとも2枚必要であるが、さらに多
数枚を積み重ねて使用しても良い。
本発明の化合物は例えば以下に示す経路゛により合成す
ることができる。
第1段階 ↓ (式中Z、Z’、R5環A、環Bおよびnは前記意味を
もつ) 即ち、カルボン酸(m)に塩化チオニル、オキシ塩化リ
ン等の塩素化剤を作用させて酸塩化物(IV)とし、こ
れをピリジン等の塩基性物質の存在下に光学活性2−メ
チルシクロヘキサノール、又は光学活性3−メチルシク
ロヘキサノールと反応させ、抽出、再結晶、カラムクロ
マトグラフィー等一連の精製処理を施すことより、純粋
なCI)を合成することができる。
[実施例] 次に、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例1 の化合物2.82g(0,01モル)を塩化チオニル1
0tsQ、四塩化炭素40mQと共に還流温度にて4時
間加熱したのち、エバポレーターにより低清点物を除去
して の化合物を黄色の油状物質として得た。これをトルエン
15層Qに溶解した。一方、Goughらの方法(G、
A、C,Gaugh、H,Hunter and J、
Kenyon。
J、Chem、Soc、 、2052(192B))に
より合成した(り一トランスー2−メチルシクロヘキサ
ノール1.14゜(0,01モル)のトルエン10mQ
溶液を加え、さらにピリジン4mQを加え6時間室温に
てかくはんした。水100 mQにあけトルエンにて抽
出し、トルエン暦を水洗後、無水硫酸マグネシウムにて
乾燥したのち、溶媒を留去した。残った油状物質をエタ
ノール30■Qから2回再結晶することにより目的とす
る の化合物を得た。収量2.7g(0,0071モル)、
収率71%、融点45.3℃、この化合物のIRスペク
トル図を第1図に示す。
この化合物のIHNMRスペクトルは以下のとおりであ
った。
CDCl3溶媒   TMS内部標準 67.7〜?、2 25ets of A2B2pat
terns 8Hδ  5.00         1
eultiplet            In62
.70      t  J=7Hz       2
H61,9NO,8complex  m      
      23Hまた、この化合物の比旋光度[αI
D25は◆25.7 °であった。 (C=0.78.
CICl3.I=10mm)実施例2 実施例1において(+)トランス−2−メチルシクロヘ
キサノールに代えて、同文献に従い合成した(−)−)
ランス−3−メチルシクロヘキサノール1.14g(0
,0,1モル)を用いた他は同実施例と同様の処理を施
すことにより目的とするの化合物を得た。収量2.13
g(0,00139モル)、収率83%、融点58.7
℃、この化合物のIRスペクトル図を第2図に示す。
この化合物のIHNNRスペクトルは以下のとおりであ
った。
00G+3溶媒     TNS内部標準67.7〜?
、2 25ets of A2B2patterng 
8Hδ  5.00          multip
let            In62.70   
   t  J=7Hz       2Hδ 1.9
〜0.8   C0IIPIe! 鳳23Hまた、この
化合物の比旋光度【α1,25は−3,26であった。
 (G−0,75,CHCl:+、I−l−1O+)実
施例3〜8 実施例1と同様にして対応するカルボン酸と光学活性メ
チルシクロヘキサノールとから表−1に示す光学活性シ
クロヘキサノールエステル化合物を得た。なお、表−1
には得られた化合物のII(NMRスペクトルも併せて
示した。
実施例9および10 実施例1および2の化合物を4−n−オクチルオ* シ
安a I 酸−4’ −n−へキシルオキシフェニルに
5、Owt$i合しく以下、それぞれ混合物1および2
と称す)、それらの自発分極を測定した。自発分極の測
定は試料を、31Lのスペーサーをはさみ電極面積がl
c層2であるセルに封入し、スメクチックC相を示す上
限温度(Ts)から10℃低−い温度において20Hz
、io Vの三角波を印加する旧yasato等の方法
に従い行った。 (K、Mfyjsat。
等、Japan、J、Appl、Pbys、、22.L
 6111(1983))混合物1および2のTsは、
それぞれ59.2℃、58.6℃であり自発分極の大き
さは、従来研究されている強誘電性液晶 [も (DOBAMBC)が単品で3.7nC/cm2である
のに対し、混合物1および2が実施例1および2の化合
物を5.OwtXに稀釈した混合物であることを考えれ
ば、きわめて大きいことがわかる。
実施例11 実施例10で用いた混合物2およびDOBAMBGをサ
ンプル管に入れ、温度80℃、湿度90%の雰囲気中に
20時間放置し、この前後でのTsの変化を調べた。
DOBAMBCはシッフ塩基型化合物であるため加水分
解をおこしやす<Tsが93.0℃から76.1℃へと
16.9℃も低下したのに対し、混合物2は58.2℃
から58.0℃へと0.2℃しか低下せず実用上問題が
ないことがわかった。
[発明の効果] 本発明は自発分極が大きく、かつ化学的に安定な一般式
(r)で示される光学活性シクロヘキサノールエステル
化合物、および該化合物を少なくとも1種を含有する強
誘電性スメクチック液晶組成物を提供することにより、
信頼性に優れた、高速応答が可能な表示素子又は電気光
学素子を構成し得るような優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はそれぞれ本発明実施例1および2
の化合物のIRスペクトル図である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (式中、Z、Z′は単結合、−COO−、−OCO−、
    −CH_2CH_2−、−OCH_2−又は−CH_2
    O−をあらわし、Rは炭素数1〜12のアルキル基もし
    くはアルコキシ基、シアノ基又はハロゲン原子をあらわ
    し、環A及び環Bは1,4−ジ置換フェニレンもしくは
    トランス−1,4−ジ置換シクロヘキシレンをあらわし
    、nは0又は1をあらわし、Xは2−メチルシクロヘキ
    シル基、又は3−メチルシクロヘキシル基をあらわす)
    で示される光学活性シクロヘキサノールエステル化合 物。
  2. (2)一般式( I )において、Rが直鎖状のアルキル
    基であり、環Aがトランス−1,4−ジ置換シクロヘキ
    シレンをあらわし、環Bが1,4−ジ置換フェニレンを
    あらわし、Zが単結合をあらわし、Z′が単結合をあら
    わし、nが1をあらわすところの特許請求の範囲第1項
    記載の化合物。
  3. (3)一般式( I )において、Rが直鎖状のアルキル
    基であり、環Aがトランス−1,4−ジ置換シクロヘキ
    シレンをあらわし、環Bが1,4−ジ置換フェニレンを
    あらわし、Zが単結合をあらわし、Z′が−COO−を
    あらわし、nが1をあらわすところの特許請求の範囲第
    1項記載の化合物。
  4. (4)一般式( I )において、Rが直鎖状の基であり
    、環Aが1,4−ジ置換フェニレンをあらわし、Zが単
    結合をあらわし、nが0をあらわすところの特許請求の
    範囲第1項記載の化合物。
  5. (5)一般式( I )において、Rが直鎖状の基であり
    、環Aが1,4−ジ置換フェニレンをあらわし、Zが−
    COO−をあらわし、nが0をあらわすところの特許請
    求の範囲第1項記載の化合物。 (5)一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (式中、Z、Z′は単結合、−COO−、−OCO−、
    −CH_2CH_2−、−OCH_2−又は−CH_2
    O−をあらわし、Rは炭素数1〜12のアルキル基もし
    くはアルコキシ基、シアノ基又はハロゲン原子をあらわ
    し、環A及び環Bは1,4−ジ置換フェニレンもしくは
    トランス−1,4−ジ置換シクロヘキシレンをあらわし
    、nは0又は1をあらわし、Xは2−メチルシクロヘキ
    シル基、又は3−メチルシクロヘキシル基をあらわす)
    で示される光学活性シクロヘキサノールエステル化合物
    を少なくとも1種含有する強誘電性スメク チック液晶組成物。
JP7669485A 1985-04-12 1985-04-12 光学活性シクロヘキサノ−ルエステル化合物およびそれを用いた液晶組成物 Expired - Lifetime JPH0688950B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5180521A (en) * 1986-02-17 1993-01-19 Merck Patent Gesellschaft Mit Beschraenkter Haftung Chiral compounds
JP2002121163A (ja) * 2000-08-18 2002-04-23 Merck Patent Gmbh 四環状および五環状化合物およびそれらの液晶媒体における使用

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