JPS6189286A

JPS6189286A - 液晶組成物

Info

Publication number: JPS6189286A
Application number: JP59209922A
Authority: JP
Inventors: Hikari Horimoto; 光堀本; Yukio Mizutani; 幸雄水谷; Takayuki Ogata; 緒方　隆之
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 1984-10-08
Filing date: 1984-10-08
Publication date: 1986-05-07
Also published as: JPH0380832B2

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）本発明は特定の陽イオン性有機化合物及び特定の陰イオ
ン性有機化合物からなる液晶性組成物に関する。さらに
詳しくは、（ト）（イ）複数の直鎖疎水基、または剛直性部分を連
鎖中忙含む少くと４１つの直鎖疎水基、及び（ロ）第４級アンモニウム基を有する陽イオン性有機化合物と、＠ｆ３　　複数の直鎖疎水基、及びに）スルホン酸基又はその塩基を有する陰イオン性有機化合物とから主としてなる液晶性組成物。

に関する。

（従来の技術）生体のエネルギー摂取や代謝物処理は生体膜を介して行
なわれている。近年、生体膜に類似した合成有機化合物
の研究が進められており、直鎖疎水基とイオン性基を有
する化合物のうち一部のものが、水中で安定な液晶構造
をとることが報告されている。これらの液晶性を有する
合成有機化合物は、生体膜と類似した機能、例えば相転
移や相分離、有機分子吸着等の機能を有してかり、合成
生体膜としての可能性を示してｈる。（例えば、日本化
学会編化学総説４４０１’−分子集合体−その組織化と
機能Ｊ　Ｐ１２２−１３４．１９８３年）（発明が解決
しようとする問題点）　しかしながら、前記の合成有機
化合物によって形成される液晶構造は前記の合成有機化
合物が水中に分散してあたかも濃厚な石けん水の如き状
態で存在することから、実用的な使用の際にその取扱り
に大きな制限をうける。そこで、生体膜と類似の機能を
維持しつつ、前記の合成有機化合物を固定化し、その取
扱いを容易にしようとする方法が試みられている。例え
ば、疎水性高分子であるポリ塩化ビニルによる固定化、
親水性高分子であるポリビニルアルコールによる固定化
、累積膜による基板上への固定化等が報告されている（
「化学」、３９巻、６号、ｐ４２２−４２４．１９８４
年）。

しかし、これらの方法はいずれも前記合成有機化合物が
イオン性基を有することによる水溶性を本質的に解決す
るものではな−ため、十分な耐水性が得られず水中での
長期使用には難があった。

Ｃ問題点を解決するための手段）本発明者らは、＃記の合成有機化合物の固定化に於いて
、耐水性を付与し、しか本良好な液晶性を示すものを求
め鋭意研究を行った結果、特定の陽イオン性有機化合物
と特定の陰イオン性有機化合物とより、耐水性に優れた
液晶性組成物が得られることを見出し本発明を提供する
に至った。

即ち、本発明はに）（イ）複数の直鎖疎水基、または剛直性部分を連鎖
中に含む少くとも１つの直鎖疎水基、及び（ロ）第４級アンモニウム基を有する陽イオン性有機化合物と、ＣＢ）Ｃウ　　複数の直鎖疎水基、及びに）スルホン酸
基又はその塩基を有する陰イオン性有機化合物とから主としてなる液晶性組成物である。

本発明の液晶性組成物の成分の１つは１．複数の直鎖疎
水基、または剛直性部分を連鎖中に含む少くとも１つの
直鎖疎水基を有し、かつ第４級アンモニウム基を有する
陽イオン性有機化合物（以下、陽イオン性有機化合物と
略称する）である。

本発明において直鎖疎水基は、得られる組成物の液晶性
及び原料の入手の容易さから炭素数６〜６０の直鎖アル
キル基であることが好ましい。尚、本発明でいう直鎖疎
水基とは完全に直鎖状のものの他に、炭素数２個迄の分
枝を有する分校状のものをも含んだ意味で使用される。

本発明の陽イオン性有機化合物の一つは、複数の直鎖疎
水基を有するものである。該直鎖疎水基が１つであると
疎水性が十分でなく、得られる組成物が液晶性とはなり
難い。直鎖疎水基の数は２つ以上であれば良いが、陽イ
オン性有機化合物の入手の容易さから、２つ又は３つで
あることが好ましい。

また、本発明の陽イオン性有機化合物の他０１つは、剛
直性部分を連鎖中に含む少くとも１つの直鎖疎水基を有
するものである。

本発明において剛直性部分とは、次の■。

■及び■に示す基をいう。

■　直結あるいけ、炭素−炭素多重結合、炭素−窒素多
重結合、窒素−窒素多重結合。

エステル結合、アミド結合等を介して連結された少なく
とも２個の芳香環で構成される２価の基このような基を具体的に示せば、例えば等の２価の基が
挙げられる。

■　２個の芳香環の結合が複数であるか、複数原子間の
単結合であって、その回転がエネルギー的忙束縛を受け
ている２価の基このような基を具体的に示せば、例えば
　−等の２価の基が挙げられる。

■　芳香環が縮合環を形成しているもので、この縮合環
が多分子間で積層した場合に、その回転が互込に立体的
に束縛を受けてＡる２価の基このような基を具体的に例示すると、等の２価の基が挙げられる。

剛直性部分を連鎖中に含む少くとも１つの直鎖疎水基を
有する陽イオン性有機化合物の直鎖疎水基の炭素数は、
剛直性部分及び、剛直性部分と該直鎖疎水基との結合部
分を除いた部分の炭素数を意味する。上記、剛直性部分
と直鎖疎水基との結合部分は、一般に炭素−炭素単結合
、エステル結合、エーテル結合が好適である。

剛直性部分を連鎖中に含む直鎖疎水基は、陰イオン性有
機化合物との混合の容易さ及び得られた液晶性組成物の
安定性の面から、陽イオン性有機化合物中に１つ含まれ
ている場合が最も好ましい。

本発明の陽イオン性有機化合物は、また第４級アンモニ
ウム基をも有している。第４級アンモニウム基は通常、
対アニオンと共に塩を形成している。このときのアニオ
ンとしては特に限定されないが、通常フッ素、塩素。

臭素、ヨウ素のハロゲンアニオンが好適に使用される。

また、陽イオン性有機化合物が有する第４級アンモニウ
ム基の数は、得られる液晶性組成物の安定性の点から１
つであることが好賛しい。

本発明の陽イオン性有機化合物は、上記をみたすもので
あれば特に限定されず公知の本のが用いられる。一般に
好適に使用される代表的なものを以下に具体的に示す。

但し、Ｒ１ｌ　Ｒ２け同種又は異種の炭素数６〜３０の
直鎖アルキル基＃　Ｒ５ｔ　Ｒ’は同種又は異種の炭素
数１〜４のアルキル基、又はその水酸基による置換体で
あり、Ｘはハロゲン原子またはＯＨ原子団である。

但し、Ｒ１＃　Ｒ２及びＸけ上記と同じであり、Ａは　
＋Ｂ÷４ＣＨ２へ（但し、ＢはＸ戸＞、＋ｏ　　。

す、ｊは０又は１であり、ｋは正の整数である。）であり、ｈ、ｉは正の整数である。　Ｒ３，Ｒ’。

Ｒ５は上記のＲ５及びＲ４の説明と同じである。

但し、ＲＪＲ２ｅＲ３ｅＲ’ｔＲ５Ｉ　Ａ及びＸは上記
と同じであり、ｔは１又は２　ｅ　ｍは０又は１である
。

■′ 但し、Ｒ’　＊　Ｒ２ｅ　Ｒｓｌ　Ｒ’　＃　Ｒ５及び
Ｘは上記と同じであり、ｎは正の整数である。

但し、Ｒ’　＊　Ｒ’　＋　Ｒ５及びＸけ上記と同じで
あり、Ｒ６は炭素数４〜３０のアルキル基、アルキルオ
キシ基、若しくけアルキルオキシカルボニル基又はこれ
らのハロゲン置換体であり、 −Ｎ＝Ｎ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｎ＝Ｎ−。

↓ Ｈ５ＣＨｓ　　　　　　　　　　　　　０Ｅは＋ＣＨ２÷　又は　−〇−（ＣＨ２＋　である。

ｑ　　　　　　　　　　　　　　　　　ｒ（但し、ｑｌ
ｒけ正の整数である。））上記一般式〔Ｂ〕、　ＣＤ：
Ｉ及び〔Ｅ〕中、ｋ　、　ｎ。

ｑ及びｒは正の整数であれば良いが、一般には原料の入
手の容易さから１〜１６であることが好ましい。また、
上記一般式〔Ｂ〕中、ｈ及びｌは、正の整数を何ら制限
なく取り得るが、一般には原料の入手の容易さから１〜
４であることが好ましい。さらに上記一般式ＣＡ）　、
　〔Ｂ１　、　［ｃ〕、　ＣＤ）及び口〕中、Ｘで示さ
れるハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ
素の各原子が挙げられる。

本発明の液晶性組成物の成分の他の１つは、複数の直鎖
疎水基及びスルホン酸基又はその塩基を有する陰イオン
性有機化合物（以下、陰イオン性有機化合物と略称する
。）である。

直鎖疎水基は、前記の陽イオン性有機化合物について説
明した直鎖疎水基と同様のものが使用し得る。直鎖疎水
基の数は複数であれば良いが、陰イオン性有機化合物の
入手の容易さから、２つであることが好ましい。

本発明で使用される陰イオン性有機化合物は、またスル
ホン酸基又はその塩基を有している。スルホン酸の塩基
としては、スルホン酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類
金属塩又はアンモニウム塩で構成される塩基が好適であ
る。スルホン酸基又はその塩基の数は、得られる液晶性
組成物の安定性の点から１つであることが好ましい。

本発明で使用される陰イオン性有機化合物のうち、好適
に使用されるものけ次の一般式％式％ＷＲＩＯＣ！−Ｃ”Ｈ２但し、Ｒ１ｔＲ２は同種又は異種の炭素数６之３０の直
鎖アルキル基であり、Ｍは特忙限定されず一般に有機、
無機の陽イオンとなる原子または原子団であり、水素、
アルカリ金属、アルカリ土類金属原子、°アンモニウム
原子団が好適である。

本発明の液晶性組成物の成分である陽イオン性有機化合
物と陰イオン性有機化合物との混合比は、得られる組成
物の液晶性及び水中での安定性を勘案して、一般には陽
イオン性有機化合物１モルに対して０．２〜５モル、よ
り好ましくは０．５〜２モルの陰イオン性有機化合物が
好適に用いられる。

本発明の液晶性組成物の製造方法は特に限定されず、ど
のような方法であってもよい。

一般に好適な製造方法を例示すると以下のとおりである
。

即ち、（１）本発明で用いる陽イオン性有機化合物と陰イオン
性有機化合物とを所定量溶媒に溶解、あるいは懸濁せし
め、これらを混合し生じた沈澱物を集める方法。ここで
使用される溶媒は水が最も好適であるが、水と混和可能
な有機溶媒、例えばメタノール、エタノール、アセトン
、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、テト
ラヒドロフラン、ジオキサン等を陽イオン性有機化合物
及び陰イオン性有機化合物が溶解する範囲で含むことが
できる。一般に上記の操作により、得られる組成物の耐
溶媒性が向上する。

（１１）本発明で用いる陽イオン性有機化合物と陰イオ
ン性有機化合物とを所定量、固体状　　　　　　　　　
、（態において混合する方法。或いは、固体状態で混合
した後、溶媒忙溶解、又は懸濁せしめ、生じた沈澱物を
集める方法。ここで使用される溶媒は、上記の方法（１
）と同様のものが採用される。

本発明の液晶性組成物の製造に於いて、特に上記の本発
明で用りる陽イオン性有機化合物と陰イオン性有機化合
物とを溶媒に溶解、あるい′は懸濁せしめ、沈澱物を集
める方法を使用した際に、該陽イオン性有機化合物及び
陰イオン性有機化合物は、下記の反応式で示されるよう
に一部イオン交換を起こしていると考えられる。

このことは生成する液晶性組成物中に塩（前記反応式中
のＭＸ）が残存しない場合があることから推測される。

本発明の液晶性組成物は、一般に無色、白色成いは黄色
の粉末である。また、水には難溶であるが、有機溶媒、
例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド
、クロロホルム、塩化メチレン、テトラヒドロフラン。

ジオキサン、ベンゼン、トルエン、クロルベンゼン等に
は、室温〜１００℃で溶解する。

（効果）本発明の組成物は、液晶性を示す。液晶性を示す温度範
囲は、通常−２０〜２００℃の範囲内にある。

前記液晶性は一般に、光学的及びまたは熱的な測定によ
って確認される。光学的な測定とは一般に偏光顕微鏡を
用いて液晶形成による異方性相によって確認される。ま
た熱的な測定とは、例えば示差走査熱量計による測定が
挙げられる。これにより、もし液晶ならば固体から液晶
への転移に伴なう熱量及び液晶から等方的液体への転移
に伴なうｐＡｔが観測され、液晶性が確認される。

また、本発明の組成物は耐水性に優れており、水中にお
いても十分に実用に供することができる。

本発明の液晶性組成物は、上記のように耐水性及び液晶
性を示し、また、極めて容易に取扱うことができること
から種々の用途に使用することが可能である。例えば、
本発明の液晶性組成物をポリ塩化ビニリデン、ポリメタ
クリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル。

ポリスチレン、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸
エチル、ポリ塩化ビニル等の高分子化合物と混合するこ
とにより、液晶性を有する膜状物、繊維状物等に成形し
、ディスプレイ装置、各種センサー、生体膜研究におけ
る実験材料などへの利用が可能である。

（作　用）本発明の液晶性組成物が良好な液晶性および耐水性を発
現する理由については必ずしも明白ではないが、液晶性
については液晶性組成物の成分である陽イオン性有機化
合物および陰イオン性有機化合物中に複数の直鎖疎水基
が少くとも１つの剛直性基を連鎖中に含む直鎖疎水基が
存在することによると考えられる。すなわち、かかる特
定の直鎖疎水基の剛直性により、分子が配列し易いため
と推察される。また、耐水性については、陽イオン性有
機化合物と陰イオン性有機化合物とがイオン結合を形成
し、その結果分子の疎水性が大きくなったためと推察さ
れる。しかし、かかる説明は本発明を何ら限定するもの
ではなく、本発明の理解の一助とするためのものである
。

以下に本発明をさらに具体的に説明するために実施例を
挙げるが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。

実施例　１２　ｍｎｏｔｅ　　を水１００ｇ１ｔＩＣ超音波分散さ
せ、石けん状の溶液を得た。

２　ｍｍｏｔｅを水１００１１ｇに超音波分散させ、石
けん状の溶液を得た。次の両者を混合して生成した沈澱
を瀘過忙よって集めた。蒸留水でよ（洗浄した後、減圧
乾燥によって白色の固形物２．０３ｆを得た。元素分析
により、窒素と硫黄の含量を測定し、組成比（Ａ／Ｂ当
量比）として０．９８の値を得た。また、同じく元素分
析により臭素の含量は１重量％であった。

この固形物を偏光顕微鏡で観察したところ６５℃から液
晶形成に伴う異方性相が観測され、１２５℃忙て異方性
相が消失した。また示差走査熱量計によって昇温時忙７
１℃忙結晶−液晶転移の吸熱、１２７℃忙液晶−等方性
液体転移の吸熱が観測された。

また、この固形物１ｔを２５℃の水に２４時間浸漬した
後、水への溶出量を測定したところ、溶出量は０．９″
Ｍ量％であった。

実施例　２実施例１と同様の方法で、表１に示す陽イオン性有機化
合物２　ｍｍｏｌｅと陰イオン性有機化合物２　ｍｍｏ
ｌｅ　とから組成物を得た。これらの組成物忙ついて、
実施例１と同様の方法により液晶性を確認した。結果を
表１に示す。また、実施例１と同様の方法で水に浸漬し
たところ、水への溶出はすべて１．５重量％未満であっ
た。

実施例　３化合物 υ ２　ｍｍｏｔｅを水１０（ｌｄに超音波分散させ、石け
ん状の溶液を得た。

化合物２　ｍｎｏｔｅを水１０Ｃ１ｄに超音波分散させ、石け
ん状の溶液を得た。次の両者を混合して生成した沈澱を
濾過によって集めた。蒸留水でよく洗浄した後、減圧乾
燥によって白色の固形物１．９８　ｆを得た。元素分析
により窒素と硫黄の含量を測定し、組成比（Ａ／Ｂ当量
比）として１．０４の値を得た。また、同じく元素分析
により塩素の含量は５重量％であった。

この固形物を偏光顕微鏡で観察したところ４１℃から液
晶形成に伴う異方性相が観測され、１１０℃にて異方性
相が消失した。また示差走査熱量計によって昇温時に３
９℃に結晶一液晶転移の吸熱が観測された。

また、この固形物１ｆを、２５℃の水に２４時間浸漬し
た後、水への溶出量を測定したところ、溶出量は１．０
重量％であった。

実施例　４実施例３と同様の方法で、表２に示す陽イオン性有機化
合物２　ｍｎｏｔｅ　と陰イオン性有機化合物２　ｍｎ
ｏｔｅ　とから組成物を得た。結果を表２に示す。これ
らの組成物について、実施例３と同様の方法により液晶
性を示すことを確認した。また、実施例３と同様の方法
で水に浸漬したところ、水への溶出はすべて１．５１重
量％未満であった。

実施例　５化合物２　ｍｍｏｌｅ　を水１００−に超音波分散させ、石け
ん状の溶液を得た。

化合物 υ ２　ｍｍｏｔｅを水１０〇−に超音波分散させ、石けん
状の溶液を得た。次の□両者を混合して生成した沈澱を
濾過忙よって集めた。蒸留水でよく洗浄した後、減圧乾
燥によって自声の固形物２．５３９を得た。元素分析に
より窒素と硫黄の含量を測定し、組成比（Ａ／Ｂ当量比
）として１．０２の値を得た。また、同じく元素分析に
より臭素の含量は２重量％であつた。

この固形物を偏光顕微鏡で観察したところ３２℃で液晶
形成に伴う異方性相が観測され５０℃にて異方性相が消
失した。また、示差走査熱量計によって昇温時忙３６℃
に結晶一液晶転移の吸熱、５４℃に液晶−等方性液体転
移の吸熱が観測された。

また、この固形物１ｔを、２５℃の水に２４時間浸漬し
た後、水への溶出量を測定したところ、溶出量は１．０
重量％であった。

実施例　６化合物２　ｍｍｏｔｅを水１００−に超音波分散させ、石けん
状の溶液を得た。

化合物２　ｍｍｏｌｅを水１００−に超音波分散させ、石けん
状の溶液を得た。次の両者を混合して生成した沈澱を濾
過によって集めた。蒸留水でよく洗浄した後、減圧乾燥
によって白色の固形物１．９０　ｔを得た。元素分析に
より窒素と硫黄の含量を測定し、組成比（Ａ／Ｂ当量比
）として０．９８の値を得た。また、同じく元素分析に
より臭素の含量は３重量％であった。

この固形物を偏光顕微鏡で観察したところ液晶形成に伴
う異方性相が観測され、５２℃にて異方性相が消失した
。また、示差走査熱量計によって昇温時に３０℃に結晶
一液晶転移の吸熱、５７℃に液晶−等方性液体転移の吸
熱が観測された。

また、この固形物１ｆを、２５℃の水に２４時間浸漬し
た後、水への溶出量を測定したところ、溶出量は化６重
量％であった。

実施例　７実施例６と同様の方法で１表５釦示す陽イオン性有機化
合物２　ｍｍｏｌｅと陰イオン性有機化合物２　ｍｎｏ
ｔｅとから組成物を得た。結果を表３に示す。これらの
組成物につｂて、実施例６と同様の方法忙より液晶性を
示すことを確認した。また、実施例６と同様の方法で水
に浸漬したところ、水への溶出はすべて１．５重量％未
満であった。

実施例　８化合物２　ｍｍｏｌｅを水１００−に超音波分散させ、石けん
状の溶液を得た。

す２　ｍｍｏｔｅを水１００−に超音波分散させ、石けん
状の溶液を得た。次の両者を混合して生成した沈澱を濾
過によって集めた。蒸留水でよ〈洗浄した後、減圧乾燥
忙よって黄色の固形物０．７５ｆを得た。元素分析によ
り窒素と硫黄の含量を測定し、組成比（Ａ／Ｂ当量比）
として０．９７の値を得た。また、同じく元素分析によ
り臭素の含量は１重量％であった。

この固形物を偏光顕微鏡で観察したところ５１℃で液晶
形成に伴う異方性相が観測され、７４℃にて異方性相が
消失した。また、示差走査熱量計によって昇温時に５１
℃に結晶一液晶転移の吸熱、７５℃に液晶−等方性液体
転移の吸熱が観測された。

また、この固形物０．５ｆを、２５℃の水和２４時間浸
漬した後、水への溶出量を測定したところ、溶出量は１
．０重量％であった。

実施例　９ α）２　ｍｍｏｔｅを水１００−に超音波分散させ、石けん
状の溶液な得庭。

化合物２　ｍｍｏｌｅを水１００−に超音波分散させ、石けん
状の溶液を得た。次の両者を混合して生成した沈澱を濾
過によって集めた。蒸留水でよく洗浄した後、減圧乾燥
によって白色の固形物１．９０　ｆを得た。元素分析に
より窒素と硫黄の含量を測定し、組成比（Ａ／Ｂ当量比
）として１．０３の値を得た。また、同じく元素分析に
より臭素の含量は２重量％であった。

この固形物を偏光顕ｇＬ鏡で観察したところ、５３℃か
ら液晶形成に伴う異方性相が観測され、９８℃にて異方
性相が消失した。まえ、示差走査熱量計によって昇温時
に５０℃に結晶一液晶転移の吸熱、８５℃に液晶−等方
性液体転移の吸熱が観測された。

また、この固形物ｆｒを、２５℃の水に２４時間浸漬し
た後、水への溶出量を測定したところ、溶出量は０．７
重量％であった。

実施例１０実施例８と同様の方法で、表４に示す陽イオン性有機化
合物２　ｍｎｏｔｅと陰イオン性有機化合物２　ｍｍｏ
ｌｅとから組成物を得た。結果を表４に示す。これらの
組成物について、実施例８と同様の方法により液晶性を
示すことを確認した。また、実施例８と同様の方法で水
に浸漬したところ、水への溶出はすべて１．５重量％未
満であった。

Claims

【特許請求の範囲】（Ａ）（イ）複数の直鎖疎水基、または剛直性部分を連
鎖中に含む少くとも１つの直鎖疎水基、及び（ロ）第４級アンモニウム基を有する陽イオン性有機化合物と、（Ｂ）（ハ）複数の直鎖疎水基、及び（ニ）スルホン酸基又はその塩基を有する陰イオン性有機化合物とから主としてなる液晶性組成物。