JPS6321657B2 - - Google Patents

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JPS6321657B2
JPS6321657B2 JP55122681A JP12268180A JPS6321657B2 JP S6321657 B2 JPS6321657 B2 JP S6321657B2 JP 55122681 A JP55122681 A JP 55122681A JP 12268180 A JP12268180 A JP 12268180A JP S6321657 B2 JPS6321657 B2 JP S6321657B2
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JP
Japan
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cyanobiphenyl
liquid crystal
formula
compound
point
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JP55122681A
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English (en)
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JPS5746952A (en
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Takashi Inukai
Hideo Sato
Hiromichi Inoe
Masahiro Fukui
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JNC Corp
Original Assignee
Chisso Corp
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Publication date
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Priority to US06/298,769 priority patent/US4374748A/en
Priority to DD81233017A priority patent/DD201604A5/de
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C255/00—Carboxylic acid nitriles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/10—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
    • C09K19/12—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings at least two benzene rings directly linked, e.g. biphenyls

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Liquid Crystal Substances (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は正の誘電異方性を有する新規な液晶物
質に関する。 正の誘電異方性を有する液晶材料はその光学的
及び誘電的異方性を利用して、ねじれた液晶配列
のネマチツク液晶を利用したいわゆるねじれネマ
チツクセルやゲスト・ホスト効果を利用したカラ
ー表示素子などに使用されることは既によく知ら
れている。しかし、これ等に使用される液晶材料
は単独の液晶化合物では要求される諸特性、即ち
液晶温度範囲、しきい電圧、応答連度、安定性等
の点で実用的使用に耐え得るものは今のところな
く、数種の液晶化合物又は非液晶化合物を混合し
て液晶組成物として実用的使用に耐えるものを得
ているのが現状である。 本発明の目的はこの様な目的に使用する実用的
な性質のすぐれた誘電異方性が正の液晶組成物を
構成する成分として有用な新規な液晶化合物を提
供することにある。 即ち、本発明は一般式 （上式に於てＲは炭素数１〜６の直鎖のアルキ
ル基を示す） で表わされる4′―（β―アルキルオキシエトキ
シ）―４―シアノビフエニルである。 本発明の（）式の化合物は誘電異方性が正で
大きいので、誘電異方性が負の液晶化合物と混合
して誘電異方性が正の液晶組成物を得ることが可
能であり、又誘電異方性が正の液晶化合物に加え
てその電気光学的応答のしきい電圧をより低いも
のとすることができる。 本発明の（）式の化合物は次に述べる様な２
つの方法で製造することができる。 (i) 4′―ブロム―４―ヒドロキシフエニルをシア
ン化第１銅と反応させて4′シアノ―４―ヒドロ
キシビフエニルとし（このものは公知の物質）、
それをアルカリ存在下にβ―アルキルオキシエ
チルブロミドと反応させる。 (ii) 4′―ブロム―４―ヒドロキシフエニルにアル
カリ存在下にβ―アルキルオキシエチルブロミ
ドを先に反応させて4′―（β―アルキルオキシ
エトキシ）―４―ブロムビフエニルとし、これ
にシアン化第１銅を反応させる。 上記を夫々化学式で示すと 本発明の（）式の化合物の特徴の一つは誘電
率異方性△ε及びε⊥（光軸に垂直方向の誘電率）
が大きいことである。例えば（）式でＲ＝CH3
の化合物１部とＲ＝C2H5の化合物１部及び4′―
ペンチル―４―シアノビフエニル２部よりなる混
合物は室温に於てε‖（光軸方向の誘電率）は
23.0、ε⊥は8.2である。4′―ペンチル―４―シア
ノビフエニルのε‖は17.9、ε⊥は6.9従つて△ε
は11.0であるが、これ等の値から（）式でＲ＝
CH3及びＲ＝C2H5の化合物の平均的誘電率の推
定値を求めるとε‖が28、ε⊥は9.5、従つて△ε
が18.5となる。△εの大きいことと共にε⊥の値
の大きいことも注目される。他の混合物系からの
推定値ではε‖＝31.3、ε⊥＝8.1、△ε＝23.2とい
う値も得られている。 本発明の（）式の化合物のもう一つの特徴は
屈折率異方性△ｎの大きいことである。先の△ε
の場合と同じく（）でＲ＝CH3の化合物１部と
Ｒ＝C2H5の化合物１部及び4′―ペンチル―４―
シアノビフエニル２部よりなる混合物のne（異常
光に対する屈折率NaD線）は1.746no（正常光に
対する屈折率、NaD線）は1.547、従つて△ｎは
0.199である。これも4′―ペンチル―４―シアノ
ビフエニルのne、no、△ｎ値、即ち夫々1.719、
1.535、0.184と上記の値から（）式でＲ＝CH3
及びＲ＝C2H5の化合物の△ｎは0.21以上である
と推定される。この場合も上記以外の他の混合物
系から△ｎ＝0.24という推定値も得られている。 次に本発明の（）式の化合物と類似構造を有
する既知化合物である4′―アルキル―４―シアノ
ビフエニル及び4′―アルキルオキシ―４―シアノ
ビフエニルの数例と本発明の（）式の化合物の
数例についてその△ε及び△ｎ値を比較して表１
に示す。
〔4′―（β―プロピルオキシエトキシ）―４―シアノビフエニルの製造（前記(ii)の方法）〕
4′―ブロモ―４―ヒドロキシビフエニル70ｇ水
酸化ナトリウム12ｇ、95％エチルアルコール300
mlをフラスコ中で還流下に撹拌しながらβ―プロ
ピルオキシエチルブロミド50ｇを20分間で滴下し
て行く。滴下後５時間還流下で加熱撹拌した後、
約150mlのエタノールを留去し、冷却後、水300ml
を加える。析出物を吸引過して集め95％エタノ
ールから再結晶して46ｇの4′―（β―プロピルオ
キシエトキシ）―４―ブロムビフエニルの無色の
結晶を得た。このものの融点は102〜103℃であつ
た。この40ｇ（0.119モル）をとり、シアン化第
１銅12.8ｇ（0.07モル）、Ｎ―メチル―２―ピロ
リドン200mlと共に三つ口フラスコに入れて加熱
し、温度が210℃になるまでＮ―メチル―２―ピ
ロリドンの一部を留去し、更に水分の侵入を防ぎ
ながら４時間還留下に加熱するとＮ―メチル―ピ
ロリドンの約半分が留去する。冷却後、トルエン
200mlを加えそれに塩化第２鉄６水塩24ｇ、濃塩
酸４ml、水160mlより作つた水溶液を加え、約65
℃で１時間撹拌した。反応液を分液し、トルエン
層を6N塩酸、2N苛性ソーダ水、水の順に順次洗
浄してからトルエンを留去して減圧蒸留により沸
点213〜216℃／３mmHgの留分をとり目的物であ
る4′―（β―プロピルオキシエトキシ）―４―シ
アノビフエニル27.2ｇを得た。このものはまだ少
量の不純物を含むので更にトルエンに溶解して活
性アルミナを充填したクロマトグラフカラムに通
して脱色し、トルエンを留去後エタノールより２
回再結晶して精製品を得た。このものの融点は
34.0〜34.5℃、Ｎ―Ｉ点2.5℃（モノトロピツク）
であり、又このものを元素分析にかければ下記の
如く計算値とよく一致した。 分析値 （％） Ｃ 76.4 Ｈ 6.9 計算値 （％） 76.84 6.81（C18H19O2Nとして） 実施例 ２ 実施例１に於けるβ―プロピルオキシエチルブ
ロミドの代りに同じモル数のβ―エトキシエチル
ブロミドを使用する以外は全く同様にして4′―
（β―エトキシエトキシ）―４―シアノビフエニ
ルを得た。この融点は66℃であつた。Ｎ―Ｉ点は
このもの単独では測定困難であつたが4′―ペンチ
ル―４―シアノビフエニルとの混合物のＮ―Ｉ点
から外挿すると8.5℃であつた。 尚、中間体の4′―（β―エトキシエトキシ）―
４―ブロモビフエニルの融点は109〜110℃であつ
た。 実施例 ３ 〔4′―（β―メトキシエトキシ）―４―シアノ
ビフエニルの製造（前述の(i)の方法）〕 4′―シアノ―４―ヒドロキシフエニル60ｇをエ
タノール200mlにとかして加熱撹拌し、更に水酸
化ナトリウム12.3ｇ、水20ml、エタノール100ml
を注加し、そこへβ―メトキシエチルブロミド43
ｇを10分間で加え、３時間、還流下に撹拌した。
エタノールを留去して後トルエン200mlと水200ml
を加えて撹拌後過して固形物を除去し、トルエ
ン層を水洗してからトルエンを留去し、残留物を
減圧蒸留して沸点198〜203℃／３mmHgの留分
45.3ｇを得た。これが目的の4′―（β―メトキシ
エトキシ）―４―シアノビフエニルであるが、純
度が不充分なので、これをトルエンにとかし活性
アルミナのカラムクロマトグラフにかけて脱色
し、更にエタノールより２回再結晶して精製品を
得た。このものの融点は88.5〜89.2℃、Ｎ―Ｉ点
は62.5℃（モノトロピツク）であつた。又このも
のを元素分析にかけた結果は下記の如く計算値と
よく一致した。 分析値 （％） Ｈ 75.6 Ｃ 6.0 理論値 （％） 75.87 5.97（C16H15O2Nとして） 実施例 ４，５，６，７ 実施例３に於けるβ―メトキシエチルブロミド
の代りにβ―エトキシエチルブロミド、β―ブト
キシエチルブロミド、β―ペンチルオキシエチル
ブロミド又はβ―ヘキシルオキシエチルブロミド
を使用することにより、全く同様にして夫々4′―
（β―エトキシエトキシ）―４―シアノビフエニ
ル（実施例４、融点など先の実施例２の場合と同
じ）、4′―（β―ブトキシエトキシ）―４―シア
ノビフエニル（実施例５、融点15.3〜16.2℃、Ｎ
―Ｉ点―９℃（モノトロピツク）、4′―（β―ペ
ンチルオキシエトキシ）―４―シアノビフエニル
（実施例６、融点19.8〜20.3℃、Ｎ―Ｉ点―2.3℃
（モノトロピツク）、4′―（β―ヘキシルオキシエ
トキシ）―４―シアノビフエニル（実施例７、融
点（Ｃ―Ｎ点）10.5〜11.0℃、Ｎ―Ｉ点19℃）を
得た。 実施例８ （使用例１） ４―プロピルシクロヘキシルベンヅニトリル
（メルク社製品Ｓ―1103PCH） 24部 ４―ペンチルシクロヘキシルベンゾニトリル
（メルク社製品Ｓ―1114PCH） 36部 ４―ヘプチルシクロヘキシルベンゾニトリル
（メルク社製品Ｓ―1115PCH） 15部 4′（β―プロピルオキシエトキシ）―４―シア
ノビフエニル（（）式でＲ＝C3H7のもの）
15部 からなる液晶組成物は氷結点−20℃以下、透明
点46.7℃で、ε‖は16.5、ε⊥は5.4、従つて△ε
は11.1である。又△ｎは0.14である。この液晶
組成物を使用したねじれネマチツクセル（TN
セル）の電気光学的応答のしきい電圧は
1.38V、飽和電圧は1.96Vである。本発明の
（）式の化合物を含まない残り３成分のみの
場合のしきい電圧は1.53V、飽和電圧は2.12V、
又△ｎは0.12であつた。 実施例９ （使用例２） Ｐ―エチル安息香酸Ｐ―シアノフエニルエステ
ル 11部 トランス―４―プロピルシクロヘキサンカルボ
ン酸Ｐ―ブトキシフエニルエステル 15部 トランス―４―ブチルシクロヘキサンカルボン
酸Ｐ―エトキシフエニルエステル 15部 トランス―４―プロピルシクロヘキサンカルボ
ン酸Ｐ―エトキシフエニルエステル 10部 トランス―４―ブチルシクロヘキサンカルボン
酸Ｐ―ヘキシルオキシフエニルエステル 15部 トランス―４―ペンチルシクロヘキサンカルボ
ン酸Ｐ―メトキシフエニルエステル 12部 Ｐ―（トランス―４―ヘプチルシクロヘキシ
ル）安息香酸4′―シアノ―４―ビフエニルエス
テル ５部 4′―（β―プロピルオキシエトキシ）―４―シ
アノビフエニル（（）式でＲ＝C3H7のもの）
17部 で構成された液晶組成物は氷結点−20℃以下、透
明点66.5℃で、ε‖は12.8、ε⊥は5.8、従つて△ε
は7.0であり、△ｎは0.123である。この液晶組成
物を封入したTNセルの電気光学的応答のしきい
電圧は1.63V、飽和電圧は2.16V、50％応答電圧
は1.84Vであつた。又しきい電圧の温度変化は−
6.3mV／℃であつた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 一般式 （上式に於てＲは炭素数１〜６の直鎖のアルキ
    ル基を示す） で表わされる4′―（β―アルキルオキシエトキ
    シ）―４―シアノビフエニル。
JP55122681A 1980-09-04 1980-09-04 4'-(beta-alkyloxyethoxy)-4-cyanobiphenyl Granted JPS5746952A (en)

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JP55122681A JPS5746952A (en) 1980-09-04 1980-09-04 4'-(beta-alkyloxyethoxy)-4-cyanobiphenyl
EP81106745A EP0047453B1 (en) 1980-09-04 1981-08-28 4'-(beta-alkyloxyethoxy)-4-cyanobiphenyl
DE8181106745T DE3162179D1 (de) 1980-09-04 1981-08-28 4'-(beta-alkyloxyethoxy)-4-cyanobiphenyl
US06/298,769 US4374748A (en) 1980-09-04 1981-09-02 4'-(β-Alkyloxyethoxy)-4-cyanobiphenyl
DD81233017A DD201604A5 (de) 1980-09-04 1981-09-03 Nematisches fluessigkristallmaterial

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