JPS62205044A - メソゲニツク分子構成要素および二官能性反応性酒石酸誘導体より成る対掌性反応生成物および液晶相でのド−パントとしてのその用途 - Google Patents

メソゲニツク分子構成要素および二官能性反応性酒石酸誘導体より成る対掌性反応生成物および液晶相でのド−パントとしてのその用途

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JPS62205044A
JPS62205044A JP62031654A JP3165487A JPS62205044A JP S62205044 A JPS62205044 A JP S62205044A JP 62031654 A JP62031654 A JP 62031654A JP 3165487 A JP3165487 A JP 3165487A JP S62205044 A JPS62205044 A JP S62205044A
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alkyl group
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mesogenic
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ギユンテル・シエロウスキー
マネル・グナラトネ
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Hoechst AG
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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】 液晶デスプレーで用いる電気光学的効果の特徴曲線は一
般に温度とともに変化する。特に多重運転において用い
る作動系の場合、このことから作動温度範囲を不所望に
も制限し得るという問題が生じる。種々の電気光学的効
果の場合、ネマチック液晶に対掌性化合物を添加するこ
とによって、コレステリッターネマッチック相転移効果
の場合、TN(“捩ネマッチク”)−セルおよび最近紹
介された5IIIE (“超捩複屈折効果(Super
−twisted birefringence ef
fect)”)の場合の如く、電気光学的特徴曲線の温
度依存性が、該化合物によって誘導されるコレステリッ
ク螺旋構造のピッチの温度官能性により有利な影響を受
は得る0通例の公知ドーパントは一般に、温度の上昇に
比例してピッチの拡大を引き起こす。
即ち、最近ではしばしば望ましくないか−る効果を示す
ことのないドーパントが既に開示されている。
ドイツ特許第2.827.471号明細書(・米国特許
第4.264.148号明細書)からは、二種類の異な
った対掌性ドーパントをネマチック−キャリア物質に添
加することが公知になっている。この場合、一つの対掌
性ドーパントはネマチック物質中において右巻きの候を
発生させるが、もう一つは左巻きの捩を発生させる。か
−るドーパントの混入でピッチが狭くなるが、この効果
を達成する為に、他の物質特性にマイナスの影響を及ぼ
し得る比較的に高い全体濃度が必要である。
ドイツ特許出願公開第3.333.677号明細書には
、なかでも対掌性ブタンジオール−(2,3)とメソゲ
ニック−カルボン酸との反応生成物(エステル)が開示
されている。この生成物は単一の添加物としてさえ液晶
相において温度補正の最適化を簡単化することができる
。しかしながらこれらの公知のエステルはしばしば、特
定の用途にとっては未だ低過ぎる捩力しか有していない
それ故に、本発明の課題は、液晶相において対掌性ドー
パントとして用いる場合に比較的に少ない添加量で個々
にまたは混合状態で既に温度保証の最適化をそして同時
に液晶相の著しい捩を実現する化合物を見出すことであ
る。更に、比較し得る基礎構造から出発して僅かな分子
変更によって分子の性質を特定の方向に変えることを可
能とするべきである。
本発明は、二つの対掌性中心を持つ一つの分子構成要素
と少なくとも一つのメイソゲニツク分子構成要素とより
成る公知の化合物から出発する。
本発明の化合物は、一般式(I) 〔式中、Ylは11、炭素原子数1−10のアルキル基
、MC−C1hまたは肛−COであり、その際MCはC
O0I(−基の分解後のメソゲニック−カルボン酸の分
子残基であり、 Y2は炭素原子数1〜10のアルキル基、MC−Cl+
□またはMC−COであり、その際 Ylとv2とは一
緒に成って、ジオキサン環の一部であるMC−CHであ
ってもよく、 XはCOOR’、CONHz 、CONR”R”または
C!Nであり、その際RIは炭素原子数1−10のアル
キル基またはMC−C1hでありそしてR2およびR3
は11または炭素原子数1〜4のアルキル基または互い
に無関係に炭素原子数1〜4のアルキル基である。〕 で表される。
上記化合物は、0ト基の所で1または2ケ所エステル化
されているかまたはエーテル化されている酒石酸、場合
によっては置換されている酒石酸ジアミドまたは酒石酸
ジニトリルである。
上記の課題の別の解決手段は、一般式(I)の少な(と
も一種類の化合物を含有することを特徴とする、少なく
とも一種類の対掌性化合物を含有する涙液晶相である。
“涙液晶相”という概念はネマチック−、コレステリッ
ク−1傾斜したスメクチック−1特にスメクチックC(
Scまたは5ac)相を意味する。
本発明の涙液晶相は2〜20、殊に2〜15成分で構成
され、少なくとも一種類の本発明の対掌性ドーパントを
含有している。他の成分はネマチック−、コレステリッ
ク−および/または1頃斜したスメクチック相を示す公
知の化合物から選択するのが有利である。これらの化合
物には例えばシッフ塩基、ビフェニル、ターフェニル、
フェニルシクロヘキサン、シクロへキシルビフェニル、
ピリミジン、桂皮酸エステル、コレステロールエステル
、p−アルキル安息香酸の橋掛けした種々の末端極性多
核エステルが属する。
一般に、市販の液晶相は対掌性ドーパントの添加前に既
に種々の成分の混合物として存在しており、それらの内
の少なくとも一種類がメソゲニック化合物であり、即ち
誘導された形のまたは特定の共成分との混合状態の化合
物として液晶相を示す〔−少なくとも一種類のエナンチ
オトロピック(透明点〉溶融温度)−またはモノトロピ
ック(透明点く溶融温度)メソ相を形成することが期待
される〕。
ドーパントとしての新たに開発した化合物によって、僅
かな量のドーパントでも高い捩を達成することに成功し
ている。この場合核化合物は単独でもまたは混合状態で
も温度変化に実質的に無関係のピッチを示し得る。即ち
、ピッチの増加または減少は一般に1z〜1χ。/にの
範囲内である。更に、本発明の化合物の特別な性質には
、捩力温度依存性(dP/dT)の記号が、誘導される
螺旋構造のピッチの記号に無関係であることが挙げられ
る。メソゲニック残基を適当に変更することによって右
旋回または左旋回螺旋が誘導・されるかまたはそれどこ
ろか特定の温度のもとでは螺旋転換が達成される。即ち
、これらの化合物は、特定の転換温度のもとて捩鎖の利
き手が変化し、この場合にはそれぞれの固化点と液晶相
の透明点との間にこの転換温度がある。市販の液晶相を
用いる場合にはこれは特に−40〜+200°C1特に
−20〜+140°Cの温度範囲を意味する。本発明の
化合物は更に、サーモトポグラフィ−においてまたは“
青色相”(比較的に小さい、例えば800nmより小さ
いピッチのコレステリック系)を得る為に用いることが
できる。
上記の酒石酸誘導体の合成の際にR,R−型の替わりに
S、S−型から出発した場合には、扱方の温度依存性曲
線の温度軸に映された形が観察される。即ち、螺旋の旋
回方向の記号が交換される。
分子中においてメソゲニック−アシル残基をベンジル残
基に替えた(ンc、oから、;Cl1g )場合には、
HTPあるいはMTPの扱方が増加し、その際上記で用
いたまたは後記で用いるこれらのまたは他の言葉の意味
を以下に定義するニーIITP (“螺旋膜力(hel
ical twisting power)”・1/p
、c(p=誘導される螺旋構造のピッチ(μm)、C=
対対性性ドーパント濃度(重!iχ)〕−MTP (”
分子扱方(molecular twisting p
ower)”:、4= 1/p−Nv  (p=ピッチ
Cta) 、Nv □対掌性ドーパントの濃度(mol
/m” ) )。
エステル基をニトリル基に替えた場合にも、螺旋の旋回
方向の記号が変わる。更にジニトリルは40nC=cm
−”(純粋な化合物に外挿した)の非常に良好な自然な
極性を示す。即ち、SmC−相からフェロエレクトリッ
ク液晶相に変えるのに適する添加物である。この場合こ
のP、が良好であればある程この値(IIC−cm−”
)が益々大きい。
一般式(I)の化合物の内、肛−CIl□、MC−CO
またはMC−Cl中のMC(一般式(II)で表される
)が R4−(^’−)n+(B−)ax(A”−)n+  
   (II)〔式中、R4は炭素原子数1〜12の直
鎖状または分岐状アルキル基−その際一つまたは隣接し
てない二つのCH!−基が酸素原子に替えられていても
よく□またはnl・1の場合にはF、Cf、Brまたは
CNであり、 AI、 Btは互いに無関係に1.4−)ユニしン、ジ
アジン−2,5−ジイル、ジアジン−3,6−ジイル、
1.4−シクロヘキシレン、1.3−ジオキサン−2,
5−ジイル、1,3−ジチアン−2,5−ジイルまたは
1.4−ビシクロ(2,2,2)オクチレンであり、そ
の際これらの基はFSCj!5BrSCNおよび/また
は炭素原子数1〜12のアルキル基(場合によっては一
つまたは隣接してない二つのCH2−基が酸素原子に替
えられていてもよい)によって少なくとも一ケ所置換さ
れていてもよく、 Bはco−o 、o−co、CHg−Cl1z 、0C
II□、CIf、0、CH=NSN、CII、N、Nま
たはN (O)−Nであり、n1、n2およびn3は互
いに無関係に0.1または2であり、その際nlとn3
とは同時に0にはならない。〕 で表されるものが特に有利である。
か\る化合物の内、各記号が以下の意味を有するのもが
特に有利である: R4・炭素原子数4〜10の直鎖状アルキル基、その際
CH,−基が〇一原子によって交換されていてもよく、
AI、八2は互いに無関係に無置換の1.4−フ二二し
ン、1.4−シクロヘキシレンまたはジアジン−2,5
−ジイルであり、BはCO−0または0−COであり、
n1=1でそしてn2・0またはlでそしてn3=1ま
たは2である。
しかしながら置換されたフェニル酢酸の如き対掌性カル
ボン酸、例えば3,3.3−1−リフルオルー2−メト
キシー2−フェニルプロパン酸から誘導される残基MC
も可能である。
更に一般式(I)において、各記号が以下の意味を有す
るものが特に有利である: Y1.Y”=MC−GOまたはMC−CII、そしテX
−COOR’ (但しR1・炭素原子数1〜8のアルキ
ル基、CONHzまたはC!Nである。) 本発明のドーパントは液晶相に一般に0.01〜70重
ffi! 、特ニ0.05〜50重ff1X含有される
10〜50m1の水不含メチレンクロライドまたはジメ
チルホルムアミド中に1mmo Ilの酒石酸誘導体を
入れた液に撹拌下に10〜40mgのジメチルアミノピ
リジンおよび1 、5mmo I!のメソゲニック−カ
ルボン酸を添加する。0℃の温度のもとでl。
5IIIIIlolのジシクロへキシルカルボジイミド
を添加しそしてこの温度のもとて10分間および室温で
20時間撹拌する。沈澱する尿素を濾去し、濾液を減圧
下に蒸発させそして残留する残渣をメチレンクロライド
に溶′解する。場合によって行う濾過の後に有機溶剤を
留去しそして残渣をシリカゲル上で色層分析する。この
操作によって、構造を分光分析データおよび元素分析に
よって確認された以下の化合物が合成される:000R
−(−) −2,3−ビス−(4’−1−ランス−n−
ペンチル−4−トランス−ジシクロへキシル−カルボニ
ルオキシ)−ブタン−1,4−二酸−ジメチルエステル R,R−(−) −2,3−ビス(4−(トランス−4
−n−ベンチルーシクロヘキシル)−カルボゾイルオキ
シ〕−ブタン−1,4−二酸−ジメチルエステルR,R
−C−)−2,3−ビス−(4°−n−ペンチル−4−
ジフェニルカルボニルオキシ)−ブタン−1,4−二酸
−ジエチルエステル (4) l?’・Cl1l  Y’=Y” :R,R−
(−)−2,3−ビス−(4°−n−ペンチルーシクロ
フェキシルー4−ジフェニルカルボニルオキシ)−ブタ
ン−1,4−二酸−ジメチルエステルR,R−(−)−
2,3−ビス(4−(4−n−ヘキシルオキシ−ベンゾ
イルオキシ)−ベンゾイルオキシューブタン−1,4−
二酸−ジメチルエステル(6) R’=CH3Y’、H R,R−(+)−2−(4−(I−ランス−4−n−ペ
ンチル−シクロヘキシル)−ベンゾイルオキシ−3−ヒ
トo−1−シブタン−1,4−二酸一ジメチルエステル
R,R−(+) −2−(3,3,3−)リフルオルー
2−メトキシー2−フェニル−プロパノイルオキシ)−
3−ヒドロキシ−ブタン−1,4−二酸一ジエチルエス
テル (8) l?’・CII 3  Y ’ = IIR,
R−(+)−2−(4−(4−n−ヘキシルオキシ−ベ
ンゾイルオキシ)−ベンゾイルオキシ−3−ヒドロキシ
−ブタン−1,4−二酸−ジメチルエステルR,R−(
+)−2−()ランス−4−n−ペンチル−シクロヘキ
シル)−ベンゾイルオキシ) −3−(3,3゜3−ト
リフルオル−2−メトキシ−2−フェニル−プロパノイ
ルオキシ)へブタン−1,4−二酸一ジエチルエステル R,R−(−)−2,3−ビス(4−(I−ランス−4
−n−ペンチル−シクロヘキシル)−ベンゾイルオキシ
〕−ブタン−1,4−二酸−ジエチルエステルR,R−
2,3−ビス(4−(I−ランス−4−n−ペンチル−
シクロヘキシル)−ベンゾイルオキシ〕−−ブタン−1
,4−二酸−ジーn−オクチルエステルS、 S−2,
3−ビス−(4’−1−ランス−n−ペンチル−4−ト
ランス−ジシクロヘキシル−カルボニルオキシ)−ブタ
ン−1,4・・二酸−ジメチルエステル ■立生U東盟遺 7mNのア七ト二トリルに10mmoj!のRR−酒石
酸ジエチルエステルを溶解した溶液に20wmoffi
のタリウムエチラートを最初に添加しそして次いで27
m+aoj!の4−(トランス−4−n−ペンチルシク
ロヘキシル)−ベンジルブロマイドを加熱しない程度に
ゆっくり添加する0次いで反応混合物を50時間58℃
に加熱しそして更に14時間室温で撹拌する。生じるタ
リウムブロマイド沈澱物を濾去し、有機溶剤を減圧下に
除きそして残留する残渣をシリカ−ゲル上で色層分析す
る。
R,R−2,3−ビス−〔4−トランス−4−n−ペン
チル−シクロヘキシル)−ベンジルオキシ〕−ブタン−
1,4−二酸−ジエチルエステル 災嵐■口豊よび川 前述の一般的な操作によって実施するが、R2H−(+
)−2,3−ジメトキシブタン−1,4−二酸(D、シ
ーバラへ(Seebach) 、l1elv、 Chi
n、^eta 60.3゜1 (I977)参照〕およ
び相応するアルコールから出発する。
R,R−2,3−ジメトキシ−ブタン−1,4−二酸−
ジ(4−トランス−n−ペンチル−4−トランス−ジシ
クロへキシル−メチルエステル) R,R−2,3−ジメトキシ−ブタン−1,4−二酸−
ジ(4−(トランス−4−n−ペンチル−4−シクロヘ
キシル)−ベンジルエステル) 北j」旺シ(社)1遣 0.5 g (I,5maoffi)の4(トランス−
4−n−ペンチル−シクロヘキシル)−4−ビフェニル
カルボアルデヒド、0.53gのR,R−酒石酸ジメチ
ルエステル、0.03gのP−)ルエンスルホン酸・1
1!0より成る混合物を2On+j!のシクロヘキサン
中テ0°CΦもとで撹拌し、シクロヘキサンの存在下に
微細に粉砕した分子篩(O,5μm)を添加する。この
混合物を2時間0℃のもとてそして一晩室温のもとで撹
拌し、次いで0.05++j!のトリメチルアミンを添
加する。懸濁物を濾過し、分子篩をペンタンで洗浄しそ
して精製した有機層を15χ濃度のNa0Il溶液で、
次いでII、0で洗浄する。有機相を乾燥しそして蒸発
させる。
(I6) ’1.+Y、結合して: R,l?−2−(4−()ランス−4−n−ペンチル−
シクロヘキシル)−ビフェニル)−1,3−ジオキソラ
ン−415−ジカルボン酸−ジメチルエステル 化金生U坐盟遣 2mlのクロロホルムに0.5amoj!の化合物13
を溶解した溶液に一20°Cのもとて約3++f!のN
l2−飽和メタノールを添加する。この溶液を室温で3
日間撹拌する。生じる沈澱物を濾去しそして再結晶させ
る。
R,R−2,3−ビス−(4−()ランス−4−n−ペ
ンチ゛ルーシクロへキシル)−ベンジルオキシ〕、ブタ
ン1.4−二酸−ジアミド 囮立腹」亘翌遺 2s+j!のピリミジンに0.3++u++oI2の化
合物17を溶解した溶液を0℃に冷却し、その後に0℃
で1時間そして室温で1時間撹拌する。新たに冷却した
後に4#lのH,Oを添加し、その後に、生じた沈澱物
を水で洗浄しそしてエーテルに溶解する。有機溶剤を留
去した後に残渣をシリカゲル上で色層分析する。
R,R−2,3−ビス−(4−()ランス−4−n−ペ
ンチル−シクロヘキシル)−ベンジルオキシフ−ブタン
1.4−二酸−ジニトリル 扱方の測定は、104°Cの透明点をもつ市販のネマチ
ック広範囲混合物□“RO−TN 404”、製造元;
ホフマンーラ・ロッホ・アクチェンゲセルシャフト(I
loffmann−La Roche Aktieng
esell−schaft) 、(バーゼル/ スイス
) −中T:実施する。自然な極性(Ps)−測定可能
である場合□は、“K 74.4  SLI+C95,
4N 142.21”の特性データの市販の化合物“I
I IE P T OへB”(製造元:例えばフリント
ン(Fr in ton) −USA)中で測定する。
添付の図面において、IITP−値(第1図)を本発明
の若干の化合物について温度の関数としてグラフ化して
ありそしてMTP−値(第2図)も同様に若干の化合物
についてグラフ化しである。
第1図において例えば化合物1〜4および14の11T
P−値の曲線の形を互いに比較してみると、左旋回また
は右旋回の螺旋を誘導し得るかまたはメソゲニック残基
の種類次第で螺旋転換が生じている。化合物5と8との
相応する曲線の形を比較して見ると、モノアシルm4体
8からジアシル誘導体5に転化する場合には誘導される
螺旋の手が変化するが、IITPの温度依存性の徴候は
ない。次いで化合物2.13および18の相応する曲線
の形を比較してみると、アシル基からベンジル基への転
化がIITPの著しい上昇をもたらしそしてエステル基
からニトリル基への交換が再び螺旋の利き手を変化させ
る。第2図は、メソゲニック残基が同じ構造の場合にC
H,からC2H5へのエステル官能基中アルキル残基を
伸ばした場合に確かに転化温度に著しい変化がもたらさ
れるが、CsH+tに伸ばした場合には僅かしか変化が
ない。
【図面の簡単な説明】
図面中、第1図は本発明の若干の化合物についてIIT
P−値を温度の関数としてグラフ化したものであり、第
2図もMTP−値について同様に若干の化合物について
グラフ化しものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)二つの対掌性中心部と少なくとも一つのメソゲニッ
    ク分子構成要素とより成る一般式( I )▲数式、化学
    式、表等があります▼( I ) 〔式中、Y^1はH、炭素原子数1〜10のアルキル基
    、MC−CH_2またはMC−COであり、その際MC
    はCOOH−基の分解後のメソゲニック−カルボン酸の
    分子残基であり、 Y^2は炭素原子数1〜10のアルキル基、MC−CH
    _2またはMC−COであり、その際Y^1とY^2と
    は一緒に成って、ジオキサン環の一部であるMC−CH
    基であってもよく、 XはCOOR^1、CONH_2、CONR^2R^3
    またはC≡Nであり、その際R^1は炭素原子数1〜1
    0のアルキル基またはMC−CH_2でありそしてR^
    2およびR^3はHまたは炭素原子数1〜4のアルキル
    基または互いに無関係に炭素原子数1〜4のアルキル基
    である。〕 で表される化合物。 2)Y^1、Y^2およびR^1中のメソゲニック−カ
    ルボン酸の残基MCが一般式(II) R^4−(A^1−)_n_1(B−)_n_2(A^
    2−)_n_3(II)〔式中、R^4は炭素原子数1〜
    12の直鎖状または分岐状アルキル基―その際一つまた
    は隣接 してない二つのCH_2−基が酸素原子に替えられてい
    てもよく―またはn1=1の場合にはF、Cl、Brま
    たはCNであり、 A^1、A^2は互いに無関係に1,4−フェニレン、
    ジアジン−2,5−ジイル、ジアジン−3,6−ジイル
    、1,4−シクロヘキシレン、1,3−ジオキサン−2
    ,5−ジイル、1,3−ジチアン−2,5−ジイルまた
    は1,4−ビシクロ(2,2,2)オクチレンであり、
    その際これらの基はF、Cl、Br、CNおよび/また
    は炭素原子数1〜12のアルキル基(場合によっては一
    つまたは隣接してない二つのCH_2−基が酸素原子に
    替えられていてもよい)によって少なくとも一ケ所置換
    されていてもよく、 BはCO−O、O−CO、CH_2−CH_2、OCH
    _2、CH_2O、CH=N、N=CH、N=Nまたは
    N(O)=Nであり、n1、n2およびn3は互いに無
    関係に0、1または2であり、その際n1とn3とは同
    時に0にはならない。〕 で表される特許請求の範囲第1項記載の化合物。 3)二つの対掌性中心部と少なくとも一つのメソゲニッ
    ク分子構成要素とより成る一般式( I )▲数式、化学
    式、表等があります▼( I ) 〔式中、Y^1はH、炭素原子数1〜10のアルキル基
    、MC−CH_2またはMC−COであり、その際MC
    はCOOH−基の分解後のメソゲニック−カルボン酸の
    分子残基であり、 Y^2は炭素原子数1〜10のアルキル基、MC−CH
    _2またはMC−COであり、その際Y^1とY^2と
    は一緒に成って、ジオキサン環の一部であるMC−CH
    であってもよく、 XはCOOR^1、CONH_2、CONR^2R^3
    またはC≡Nであり、その際R^1は炭素原子数1〜1
    0のアルキル基またはMC−CH_2でありそしてR^
    2およびR^3はHまたは炭素原子数1〜4のアルキル
    基または互いに無関係に炭素原子数1〜4のアルキル基
    である。〕 で表される少なくとも一種類の対掌性化合物を、液晶相
    において温度補正する為におよび捩を与える為に用いる
    方法。 4)式( I )の少なくとも一種類の対掌性化合物を液
    晶相に0.01〜70重量%添加する特許請求の範囲第
    3項記載の方法。 5)液晶相が液晶表示装置に用いるものである特許請求
    の範囲第3項記載の方法。
JP62031654A 1986-02-17 1987-02-16 メソゲニツク分子構成要素および二官能性反応性酒石酸誘導体より成る対掌性反応生成物および液晶相でのド−パントとしてのその用途 Pending JPS62205044A (ja)

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