JPS63132869A

JPS63132869A - 光学活性アミド化合物およびそれを用いたスメクチツク液晶組成物

Info

Publication number: JPS63132869A
Application number: JP27874686A
Authority: JP
Inventors: Tomonori Korishima; 友紀郡島; Ryutaro Takei; 武居　龍太郎
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1986-11-25
Filing date: 1986-11-25
Publication date: 1988-06-04
Anticipated expiration: 2010-06-28
Also published as: JPH0759541B2

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！７］本発明は、表示素子又は電気光学素子に用いられる光学
活性アミド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、発光グイオート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、Ｎ、Ａ、ＣＩａｒｋ。

Ｓ、Ｔ、Ｌａｇｅｒｗａｌｌ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌ
ｅｔｔ、３８，８９９（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］従来１強誘電性スメクチック液晶としては、シップ塩基
型の下記に示すような化合物が多く研究されてきた。

ｐ−デシルオキシへンジリデンーｐ′−アミノー２−メ
チルブチル−桂皮酸エステル（ＤＯＢＡＭＢＧ）しかし
、このようなシッフ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、Ｇｒａ７等　Ｍｏ１．Ｃｒｙｓｔ、Ｌ　ｉｑ
、Ｃｒｙｓｔ、　、　１９７８．３７ＩＨ−２１１）（Ｒは、炭素数５〜ｌＯ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−ＭＢＣ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、　、１９
８４．翻Ｌ　１７５−１７７）によって報告されている
。

（ＤＯＢＡ−１−ＭＢＣ）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コ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、一般式（式中、、　ｚ　、　ｚ　′は単結合、−ＣＯＯ−１−
ＯＣＯ−１−ＣＨ２Ｃ’ｔｈ−１−０ＣＨ２−又は−（
Ｈ２０−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ｉＢは１．４−ジ置換フェニレンもし
＜ハトランス−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、木は光学活性中心をあ
られす）で示される光学活性アミド化合物であり、この
一般式（Ｉ）で示される光学活性アミド化合物を少なく
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（Ｉ）の化合物において、Ｚ及びｚ′は単結合、
−ＣＯＯ−１−０ＣＯ−１−ＣＨ２ＣＨ２−１−〇ＣＨ
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、−Ｃ００−である場合にはスメ
クチックＣ相を示す上限温度（Ｔｇ）が高いので、単結
合又は−０００−が好ましい。

また、ｎ＝１の場合には、ｚ、ｚ′の両方がが−０００
−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。

項八及び環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１，４−ジ置換フェニレンよりもＴｓが低いので、ｎ
＝１の場合には、項八、環Ｂの少なくとも一方は１，４
−ジ置換フェニレンであることが好ましく、ｎ＝ｏの場
合には環Ａは１．４−ジ置換フェニレンであることが好
ましい。

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Ｔｓ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１〜１２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。又、環Ａがトランス
−１，４−ジ置換シクロヘキシレンのｊｌには、Ｒは炭
素数１〜１２のアルキル基とされる。

なお、一般式（Ｉ）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（Ｉ）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相を有するよう
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、　１〜９０ｗｔ％とされ、好ましくは２
〜５０ｗｔ％が良い。

本発明の一般式（Ｉ）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。

ｒ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１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／＼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〜
２０ｐｍ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。

（式中ｚ、ｚ’、Ｒ１環Ａ、環Ｂおよびｎは前記意味を
もつ）即ち、ｐ−置換安息香酸（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、これに光学活性２−メチルアミノ−３−メチルペン
タン（Ｖ’）を、炭酸カリウムやピリジン等の塩基性物
質の存在下に反応させ、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（
１）を合成することができる。

なお、原料となる光学活性２−メチルアミノ−３−メチ
ルペンタン（Ｖ）は例えば次のようにして合成すること
ができる。すなわち、Ｌ−インロイシン（”ＩＩ）をエ
タノール中で塩化水素を吹込むことによりエチルエステ
ルとし、水素化リチウムアルミニウムにより還元してア
ミノアルコールに変え、次いで、ｐ−）ルエンスルホニ
ルクロライドと反応させて、Ｎ、Ｏ−シトシル体を得る
。これを水素化リチウムアルミニウムにより選択的に還
元して得られる２−トシルアミノ−３−メチルペンタン
を金属ナトリウム、ついでジメチル硫酸で処理してＮ−
メチル体としたのち、ナトリウムフタライドにより脱ト
シル化すると原料のし一イソロイシンの光学純度を保持
した光学活性２−メチルアミノ−３−メチルペンタン（
Ｖ）を合成することができる。

次に、本発明を実施例を以て具体的に説明する。

［実施例］実施例１（０，０１モル）を塩化チオニル１０ｔｉＱとを四塩化
炭素５ＯＩＩＩＱ中に仕込み、還流温度において６時間
かくはんした。溶媒をエバポレーターにより留去したの
ち、トルエン３０ｍ（２を加え、さらにＬ−インロイシ
ンから合成した光学活性２−メチルアミノ−３−メチル
ペンタン１．１５ｇ（０，０１モル）および炭酸カリウ
ム２ｇを加え、室温にて６時間かくはんした０反応混合
物を水ｔｏｏｍ（２にあけ、トルエン１００ｍＱにて３
回抽出した。トルエン相を水１００ｍＱにて洗浄したの
ち、無水硫酸でグネシウムにて乾燥し、エバポレーター
により溶媒を留去した。残った黄色固体をトルエンを溶
媒としてアルミナのカラムにかけ、ヘキサンより２回再
結晶し、目的とする式の化合物２．４５ｇ（０，００５８モル）を無色の結晶
として得た。収率５８％、融点５１．７℃［αＩＤ２５
°＝　　−３，０（Ｃ＝１．２９．ＣＨＣｌ３）この化
合物のＩＲスペクトルを第１図に示す。

この化合物のＮＭＲスペクトルは以下のとおりであった
。

δ（ｐｐｍ、　ＣＤＣｌ３溶媒　ＴＭＳ内部標準）８．
９〜？、８　　Ａｒｏａ＋ａｔｉｃ　　８Ｈｃｏｍｐｌ
ｅｘ　ｍｕｌｔｉｐｌｅｔ４．００　　　Ａｒ−０−Ｃ
Ｈ２２Ｈｔ　　Ｊ＝７Ｈｚ３．７０　　　Ｎ−ＣＨＬＨ
ｑ　　Ｊ＝７Ｈｚ２．９０　　　ＮＣＨ３３Ｈｂｒｏａ
ｄｓｉｎｇｌｅｔＯ，８〜２．ＯＡ１１ｐｈａｔｉｃ　
２７Ｈｃｏｍｐｌｅｘ　ａ＋ｕｌｔｉｐｌｅｔ実施例２
〜１１て対応するカルボン酸を用いるほかは、実施例１と同様
の操作を施すことにより、以下の化合物を得ることがで
きる。

実施例１２実施例１の化合物を４−ｎ−オクチルオキシ安息香酸−
４’−ｎ−へキシルオキシフェニルに５．Ｏｖｔ％混合
しその自発分極を測定した。自発分極の測定は試料を、
３μのスペーサーをはさみ、電極面積が１ｃｍ２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２０Ｈ２、ＩＯＶの三角
波を印加するＭｉｙａｓａｔ。

等の方法に従い行った＊　（Ｋ、Ｍｉｙａｓａｔｏ　ｅ
ｔ、ａｌ、。

Ｊｌ、Ａ、Ｐ、、　２２．Ｌ８６１（１９８３））この
混合物の自発分極の大きさはｌ　２　、’　３ｎＣ／　
ｃｍ２であった。この大きさは従来研究されている強誘
電性液晶化合物ＤＯＢＡＭＢＧが単品テ３．７ｎＣ／ｃ
ｍ２であるのに対し、本混合物が実施例１の化合物を５
．０％に希釈したものであることを考えれば、！！わめ
て大きいことがわかる。また、本混合物は６０．８℃に
おいてスメクチックＣ相からスメクチックＡ相に転移し
、さらに８３．５°Ｃにおいて等方性液体相に転移した
。４−ｎ−オクチルオキシ安息香酸−４′−ｎ−へキシ
ルオキシフェニルのスメクチックＣ相上限温度は８５．
０’Ｃであるから、本発明の化合物はスメクチックＣ相
の温度範囲をあまり狭めることなく自発分極を大きくす
ることができる、きわめて有用な化合物であることがわ
かる。

さらに、本発明者らがすでに提案しているの場合のＴ　
ｓ　９．３ｎＣ／ｃｍ２　に比して、また、の場合のＴ
ｓ８．３ｎＣ／ｃｒａ２に比しても高いものであった。

［発明の効果］本発明は自発分極が大きく、かつスメクチックＣ相の温
度範囲を狭めることのない一般式（Ｉ）で示される光学
活性ラクタム化合物、および該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を提供するこ
とにより、広い温度範囲にわたり高速応答が可能な表示
素子または電気光学素子を構成し得る優れた効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例１の化合物のＩＲスペクトル図で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

（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、＊は光学活性中心をあらわ
す）で示される光学活性アミド化合物。
（２）一般式（ I ）において、環Ａが１，４−ジ置換
フェニレンをあらわし、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。
（３）一般式（ I ）において、Ｒがアルキル基である
特許請求の範囲第２項記載の化合物。
（４）一般式（ I ）において、Ｒがアルコキシ基であ
る特許請求の範囲第２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、＊は光学活性中心をあらわ
す）で示される光学活性アミド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。