JPWO2013099754A1 - 2−フルオロフェニルオキシメタン構造を持つ化合物 - Google Patents

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Abstract

一般式(1)で表される化合物(式中R1はアルキル基又はアルケニル基など、A1及びA2は1,4−シクロヘキシレン基又は1,4−フェニレン基など、Z1及びZ2は−CH2O−など、Y1、Y2及びY3及びY4は水素原子、フッ素原子又は塩素原子、A3は1,4−フェニレン基など、m及びnは0又は1を表す。)、当該化合物を含有する液晶組成物、該液晶組成物を使用した液晶表示素子、一般式(1)で表される化合物の製造方法及び該製造方法で使用する原料である一般式(4)及び一般式(5)で表される化合物を提供する。

Description

本発明は有機電子材料や医農薬、特に液晶表示素子用材料として有用な2−フルオロフェニルオキシメタン構造を持つ化合物に関する。
液晶表示素子は、時計、電卓をはじめとして、各種測定機器、自動車用パネル、ワードプロセッサー、電子手帳、プリンター、コンピューター、テレビ、時計、広告表示板等に用いられている。液晶表示方式としては、その代表的なものにTN(ツイステッド・ネマチック)型、STN(スーパー・ツイステッド・ネマチック)型、TFT(薄膜トランジスタ)を用いた垂直配向型やIPS(イン・プレーン・スイッチング)型等がある。これらの液晶表示素子に用いられる液晶組成物は水分、空気、熱、光などの外的要因に対して安定であること、また、室温を中心としてできるだけ広い温度範囲で液晶相(ネマチック相、スメクチック相及びブルー相等)を示し、低粘性であり、かつ駆動電圧が低いことが求められる。さらに液晶組成物は個々の表示素子にあわせて誘電率異方性(Δε)及び屈折率異方性(Δn)等を最適な値としなくてはならない。
TN型、STN型又はIPS型等の水平配向型ディスプレイではΔεが正の液晶組成物が用いられている。また、Δεが正の液晶組成物を電圧無印加時に垂直に配向させ、横電界を印加する事で表示する駆動方式も報告されており、Δεが正の液晶組成物の必要性はさらに高まっている。一方、全ての駆動方式において応答速度の改善が求められており、この課題を解決するために現行よりも低粘度な液晶組成物が必要とされている。低粘度な液晶組成物を得るためには、液晶組成物を構成する個々の化合物自体の粘度を低下させることが有効である。また、液晶組成物を表示素子等として使用する際には、広い温度範囲において安定な液晶相を示すことが求められる。
一般的に、粘度の低い化合物を得るためには、その分子骨格が連結基を介さずに複数の環構造が直接結合した構造、いわゆる直環系と呼ばれる構造である事が好ましいとされてきた。しかし、Δεの値が正であり、3個以上の環構造からなる直環系構造を持つ化合物は総じて結晶性が高く、該化合物を含む液晶組成物を冷却すると該化合物の結晶が析出するという問題があった。例えば下記フッ素化ナフタレン構造を持つ化合物(特許文献1参照)
Figure 2013099754
は、大きなΔε、Δn及び比較的低い粘度を示すが、液晶組成物の組成構成によっては結晶の析出が生じてしまう。 一方、溶解性を改善するため、種々の連結基を導入した化合物が検討されてきた。連結基を導入する事により多少粘度は上昇するものの、液晶組成物への混和性を改善できることが明らかとなっている(特許文献2〜9参照)。しかし、連結基として−CHO−基を持つ化合物は化学的安定性も高く、該化合物を含有する液晶組成物は広い温度範囲で安定な液晶相を示すが、粘度が高くなりすぎるという難点があった。
また、液晶組成物のΔεを大きくするには、大きなΔεを持つ極性化合物を高い割合で添加する必要がある。しかし単一の極性化合物の含有量を増加させると液晶化合物からの析出が起こりやすくなるため、添加出来る割合には上限がある。これを解決するために基本となる骨格は変化させず、アルキル鎖長のみ異なる化合物を複数使用し、析出を抑えつつ極性化合物の含有量を増加させる手段が一般的に用いられている。この場合、当然ながら一連のアルキル側鎖帳のみ異なる類縁極性化合物を低コストで製造することが求められており、効率的な合成経路の選定が必要である。従って、合成中間体の共通化及び高収率な反応経路を選択することが有効であると考えられる。
特開2000−355560号 特開平10−101599 特表平2−501311 特開平9−157202 特表2005−517079 特開平2−233626 特表平4−501575 特表平6−504032 WO98/23564
本発明が解決しようとする課題は、低い粘度(η)及び他の液晶化合物との高い混和性を併せ持つ化合物及びその製造方法を提供し、併せて当該化合物を構成部材とする液晶組成物及び液晶表示素子を提供することである。
前記課題を解決するため、本願発明者らは種々の化合物の検討を行った結果、2−フルオロフェニルオキシメタン構造を持つ化合物が効果的に課題を解決できることを見出し、さらに本願化合物を効率的に合成する為に有効な中間体及びそれらの製造方法を検討し、本願発明の完成に至った。
目的とする2−フルオロフェニルオキシメタン誘導体を得る為には、一般式(2)
Figure 2013099754
(式中、Rは炭素原子数1から15のアルキル基又は炭素原子数2から15のアルケニル基を表し、これらの基中に存在する1個の−CH−又は隣接していない2個以上の−CH−は各々独立して−O−、−S−、−COO−、−OCO−又は−CO−により置き換えられても良く、

(a)1,4−シクロへキシレン基(この基中に存在する1個の−CH−又は隣接していない2個以上の−CH−は各々独立してO−又は−S−に置き換えられても良い。)
(b)1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良く、この基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)
からなる群より選ばれる基であり、
は−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、−CHCH−、−CFCF−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−又は単結合を表し、
は水素原子、フッ素原子又は塩素原子を表し、
mは0又は1を表す。)で表される化合物と、一般式(3)
Figure 2013099754
(式中、Aは一般式(2)におけるAと同様な意味を表し、
は1,4−フェニレン基(この基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)を表し、
はヒドロキシ基、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、トシルオキシ基、メシルオキシ基又はトリフルオロメタンスルホニルオキシ基を表し、
は塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子表すが、Aが(A−1)又は(A−2)
Figure 2013099754
から選ばれる基である場合は水素原子であっても良く、
は一般式(2)におけるZと同様な意味を表し、
nは0又は1を表す。)で表される化合物を、Xがヒドロキシル基である場合は脱水縮合剤の存在下縮合させ、又はXが塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、トシルオキシ基、メシルオキシ基又はトリフルオロメタンスルホニルオキシ基である場合は塩基の存在下エーテル化反応させる事により、一般式(4)
Figure 2013099754
(式中、R、A、A、A、Z、Z、m、n、Y及びXは、各々独立して一般式(2)又は一般式(3)におけるR、A、A、A、Z、Z、m、n、Y及びXと同様な意味を表す。)で表される化合物へ誘導し、一般式(4)で表される化合物を金属又は有機金属と反応させるか、又は得られた有機金属化合物の金属を更に他の原子に置換して調製される一般式(5)
Figure 2013099754
(式中、R、A、A、A、Z、Z、m、n及びYは、各々独立して一般式(4)におけるR、A、A、A、Z、Z、m、n及びYと同様な意味を表し、
はMgX、Li、ZnX、CuX(式中、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を表す。)を表すか一般式(B−1)又は(B−2)
Figure 2013099754
(式中、R及びRは各々独立して直鎖であっても又は分岐していても良い炭素数1から5のアルキル基を表し、
Eは基中に存在する一つ以上の水素原子が各々独立してメチル基に置換されていても良い−(CH−を表し、
pは2、3又は4を表す。)で表す置換基を表す。)
で表される化合物へ誘導した後、一般式(6)
Figure 2013099754
(式中、Y、Y及びYは各々独立して水素原子、フッ素原子又は塩素原子を表し、
はトリフルオロメタンスルホニルオキシ基、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を表す。)で表される化合物と遷移金属触媒存在下反応させる一般式(1)
Figure 2013099754
(式中、R、A、A、A、Z、Z、m、n、Y、Y、Y及びYは、各々独立して一般式(5)及び一般式(6)におけるR、A、A、A、Z、Z、m、n、Y、Y、Y及びYと同様な意味を表す。)で表される化合物を製造する事が出来る。併せて、当該化合物を含有する液晶組成物及び当該液晶組成物を用いた液晶表示素子を提供する。
本発明により提供される、一般式(1)で表される化合物は一般式(4)及び一般式(5)で表される化合物を経由する事で工業的に効率よく製造することができ、得られた一般式(1)で表される化合物は低い粘度及び他の液晶化合物との高い混和性を併せ持つ。
従って、一般式(1)で表される化合物を液晶組成物の成分として用いる事により、低粘度、広い温度範囲で液晶相を示す液晶組成物を低コストで得ることができる。このため、高速応答が求められる液晶表示素子用の液晶組成物の構成成分として非常に有用である。
一般式(1)で表される一連の化合物を効率的に製造する為には、一般式(4)で表される化合物又は一般式(5)で表される化合物を経由する事が好ましい。
一般式(4)で表される化合物は、一般式(2)
Figure 2013099754
(式中、Rは炭素原子数1から15のアルキル基又は炭素原子数2から15のアルケニル基を表し、これらの基中に存在する1個の−CH−又は隣接していない2個以上の−CH−は各々独立して−O−、−S−、−COO−、−OCO−又は−CO−により置き換えられても良く、

(a)1,4−シクロへキシレン基(この基中に存在する1個の−CH−又は隣接していない2個以上の−CH−は各々独立してO−又は−S−に置き換えられても良い。)
(b)1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良く、この基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)
からなる群より選ばれる基であり、
は−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、−CHCH−、−CFCF−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−又は単結合を表し、
は水素原子、フッ素原子又は塩素原子を表し、
mは0又は1を表す。)で表される化合物と、一般式(3)
Figure 2013099754
(式中、Aは一般式(2)におけるAと同様な意味を表し、
は1,4−フェニレン基(この基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)を表し、
はヒドロキシ基、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、トシルオキシ基、メシルオキシ基又はトリフルオロメタンスルホニルオキシ基を表し、
は塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子表すが、Aが(A−1)又は(A−2)
Figure 2013099754
から選ばれる基である場合は水素原子であっても良く、
は一般式(2)におけるZと同様な意味を表し、
nは0又は1を表す。)で表される化合物を、Xがヒドロキシル基である場合は脱水縮合剤の存在下縮合させ、又はXが塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、トシルオキシ基、メシルオキシ基又はトリフルオロメタンスルホニルオキシ基である場合は塩基の存在下エーテル化反応させる事により、一般式(4)
Figure 2013099754
(式中、R、A、A、A、Z、Z、m、n、Y及びXは、各々独立して一般式(2)又は一般式(3)におけるR、A、A、A、Z、Z、m、n、Y及びXと同様な意味を表す。)で表される化合物を製造する事が出来る。エーテル化反応の収率を考慮した場合、Xは臭素原子、ヨウ素原子、メシルオキシ基である事が好ましい。次工程の反応性を考慮した場合、Xは水素原子、臭素原子又はヨウ素原子である事が好ましい。
続いて、一般式(4)で表される化合物を金属又は有機金属と反応させるか、又は得られた有機金属化合物の金属を更に他の原子に置換して調製される一般式(5)
Figure 2013099754
(式中、R、A、A、A、Z、Z、m、n及びYは、各々独立して一般式(4)におけるR、A、A、A、Z、Z、m、n及びYと同様な意味を表し、
はMgX、Li、Na、ZnX又はCuX(式中、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を表す。)を表すか一般式(B−1)又は(B−2)
Figure 2013099754
(式中、R及びRは各々独立して直鎖であっても又は分岐していても良い炭素数1から5のアルキル基を表し、
Eは基中に存在する一つ以上の水素原子が各々独立してメチル基に置換されていても良い−(CH−を表し、
pは2、3又は4を表す。)で表す置換基を表す。)
で表される化合物を製造する事が出来る。次工程の収率を考慮した場合、XはXが臭素原子又は塩素原子であるMgX又はZnXであるか、R及びRが水素原子である一般式(B−1)又はpが2又は3である一般式(B−2)である事が好ましい。
続いて、一般式(5)で表される化合物と、
一般式(6)
Figure 2013099754
(式中、Y、Y及びYは各々独立して水素原子、フッ素原子又は塩素原子を表し、
はトリフルオロメタンスルホニルオキシ基、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を表す。)で表される化合物と遷移金属触媒存在下反応させる一般式(1)
Figure 2013099754
(式中、R、A、A、A、Z、Z、m、n、Y、Y、Y及びYは、各々独立して一般式(5)及び一般式(6)におけるR、A、A、A、Z、Z、m、n、Y、Y、Y及びYと同様な意味を表す。)で表される化合物を製造する事が出来る。本反応の収率を考慮した場合、Xはトリフルオロメタンスルホニルオキシ基、ヨウ素原子又は臭素原子である事が好ましい。
一般式(1)において、Rは粘度を低下させる為には、炭素原子数1〜8のアルキル基又は炭素原子数2〜8のアルケニル基であることが好ましく、炭素原子数1〜5のアルキル基又は炭素原子数2〜5のアルケニル基であることが特に好ましい。また、直鎖状であることが好ましい。
及びAは各々独立して、粘度を低下させるためにはトランス−1,4−シクロヘキシレン基又は無置換の1,4−フェニレン基であることが好ましく、トランス−1,4−シクロヘキシレン基であることが更に好ましく、Δεを大きくするためには
Figure 2013099754
である事が好ましい。また、溶解性を改善する為には、
Figure 2013099754
である事が好ましい。
は、Δεを大きくする為には、
Figure 2013099754
である事が好ましく、粘度を低下させる為にはフッ素原子により置換されていない1,4−フェニレン基が好ましく、溶解性を向上させる為には、
Figure 2013099754
である事が好ましい。
及びZは各々独立して、粘度を低下させるためには−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、−CF=CF−又は単結合であることが好ましく、−CFO−、−OCF−、−CHO−、−OCH−又は単結合であることが更に好ましい。
は粘度を低下させる為には水素原子又はフッ素原子であることが好ましく、Δεを大きくする為にはフッ素原子であることが好ましく、溶解性を向上させる為にはフッ素原子である事が好ましい。
、Y及びYは各々独立して、粘度を低下させる為には水素原子である事が好ましく、Δεを大きくする為には少なくとも2個がフッ素原子であることが好ましく、3個が共にフッ素原子であることが好ましい。溶解性を向上させる為には、少なくとも1個が水素原子であることが好ましく、3個全てが水素原子である事がさらに好ましい。
mは粘度を重視する場合には0であることが好ましく、Δεを大きくする為には1である事が好ましく、溶解性を向上させる為には0である事が好ましい。nは粘度を重視する場合には0であることが好ましく、Δεを大きくする為には1である事が好ましく、溶解性を向上させる為には0である事が好ましい。
なお、一般式(1)で表される化合物において、ヘテロ原子同士が直接結合する構造となることはない。
好ましい化合物の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。 一般式(1)の中では以下の一般式(1−1)〜一般式(1−103)で表される各化合物が好ましい。
Figure 2013099754
Figure 2013099754
Figure 2013099754
Figure 2013099754
Figure 2013099754
Figure 2013099754
Figure 2013099754
Figure 2013099754
Figure 2013099754
Figure 2013099754
Figure 2013099754
Figure 2013099754
(式中、Rは各々独立して炭素数1〜15のアルキル基、炭素数2〜15のアルケニル基、炭素数1〜15のアルコキシ基又は炭素数2〜15のアルケニルオキシ基を表す。)
本発明の液晶組成物において一般式(1)で表される化合物の含有量が少ないとその効果が現れないため、液晶組成物中に下限値として、1%(組成物中の%は質量%を表す。)が好ましく、2%が好ましく、5%が更に好ましい。又、含有量が多いと析出等の問題を引き起こすため、上限値としては、50%が好ましく、30%がより好ましく、20%が更に好ましく、10%が特に好ましい。一般式(1)で表される化合物は1種のみで使用することもできるが、2種以上の化合物を同時に使用してもよい。
液晶組成物の物性値を調整するために一般式(1)で表される化合物以外の化合物を使用してもよく、液晶相を持つ化合物以外にも必要に応じて液晶相を持たない化合物を添加することもできる。
このように、一般式(1)で表される化合物と混合して使用することのできる化合物の好ましい代表例としては、本発明の提供する組成物においては、その第一成分として一般式(1)で表される化合物を少なくとも1種含有するが、その他の成分として特に以下の第二から第六成分から少なくとも1種含有することが好ましい。
即ち、第二成分はいわゆるフッ素系(ハロゲン系)のp型液晶化合物であって、以下の一般式(A1)〜(A3)で示される化合物を挙げることができる。
Figure 2013099754
上式中、Rは炭素原子数1〜12のアルキル基を表し、これらは直鎖状であっても分岐を有していてもよく、3〜6員環の環状構造を有していてもよく、基内に存在する任意の−CH−は−O−、−CH=CH−、−CH=CF−、−CF=CH−、−CF=CF−又は−C≡C−により置換されていてもよく、基内に存在する任意の水素原子はフッ素原子またはトリフルオロメトキシ基により置換されていてもよいが、炭素原子数1〜7の直鎖状アルキル基、炭素原子数2〜7の直鎖状1−アルケニル基、炭素原子数4〜7の直鎖状3−アルケニル基、末端が炭素原子数1〜3のアルコキシ基により置換された炭素原子数1〜5のアルキル基が好ましい。また、分岐により不斉炭素が生じる場合には、化合物として光学活性であってもラセミ体であってもよい。
環A、環B及び環Cは各々独立してトランス−1,4−シクロへキシレン基、トランスデカヒドロナフタレン−トランス−2,6−ジイル基、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよい1,4−フェニレン基、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよいナフタレン−2,6−ジイル基、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよいテトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、フッ素原子により置換されていてもよい1,4−シクロヘキセニレン基、1,3−ジオキサン−トランス−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基またはピリジン−2,5−ジイル基を表すが、トランス−1,4−シクロへキシレン基、トランスデカヒドロナフタレン-トランス−2,6−ジイル基、フッ素原子により置換されていてもよいナフタレン−2,6−ジイル基又は1〜2個のフッ素原子により置換されていてもよい1,4−フェニレン基が好ましい。特に環Bがトランス−1,4−シクロへキシレン基またはトランスデカヒドロナフタレン−トランス−2,6−ジイル基である場合に、環Aはトランス−1,4−シクロへキシレン基であることが好ましく、環Cがトランス−1,4−シクロへキシレン基またはトランスデカヒドロナフタレン−トランス−2,6−ジイル基である場合に環B及び環Aはトランス−1,4−シクロへキシレン基であることが好ましい。また、(A3)において環Aはトランス−1,4−シクロへキシレン基であることが好ましい。
、L及びLは連結基であって、各々独立して単結合、エチレン基(−CHCH−)、1,2−プロピレン基(−CH(CH)CH−及び−CHCH(CH)−)、1,4−ブチレン基、−COO−、−OCO−、−OCF−、−CFO−、−CH=CH−、−CH=CF−、−CF=CH−、−CF=CF−、−C≡C−又は−CH=NN=CH−を表すが、単結合、エチレン基、1,4−ブチレン基、−COO−、−OCF−、−CFO−、−CF=CF−又は−C≡C−が好ましく、単結合又はエチレン基が特に好ましい。また、(A2)においてはその少なくとも1個が、(A3)においてはその少なくとも2個が単結合を表すことが好ましい。
環Zは芳香環であり以下の一般式(La)〜(Lc)のいずれかひとつを表す。
Figure 2013099754
式中、Y〜Yは各々独立して水素原子あるいはフッ素原子を表すが、(La)において、Y及びYの少なくとも1個はフッ素原子であることが好ましく、(Lb)において、Y〜Yの少なくとも1個はフッ素原子であることが好ましく、特にYはフッ素原子であることがさらに好ましく、(Lc)において、Y及びYの少なくとも1個はフッ素原子であることが好ましく、特にYはフッ素原子であることがさらに好ましい。
末端基Pはフッ素原子、塩素原子、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、トリフルオロメチル基又はジフルオロメチル基、2個以上のフッ素原子により置換された炭素原子数2又は3のアルコキシ基、2個以上のフッ素原子により置換された炭素原子数2又は3のアルキル基、2個以上のフッ素原子により置換された炭素原子数2又は3のアルケニル基又は2個以上のフッ素原子により置換された炭素原子数2又は3のアルケニルオキシ基を表すが、フッ素原子、トリフルオロメトキシ基又はジフルオロメトキシ基が好ましく、フッ素原子が特に好ましい。
第三成分はいわゆるシアノ系のp型液晶化合物であって、以下の一般式(B1)〜(B3)で示される化合物を挙げることができる。
Figure 2013099754
上式中、Rは炭素原子数1〜12のアルキル基を表し、これらは直鎖状であっても分岐を有していてもよく、3〜6員環の環状構造を有していてもよく、基内に存在する任意の−CH−は−O−、−CH=CH−、−CH=CF−、−CF=CH−、−CF=CF−又は−C≡C−により置換されていてもよく、基内に存在する任意の水素原子はフッ素原子又はトリフルオロメトキシ基により置換されていてもよいが、炭素原子数1〜7の直鎖状アルキル基、炭素原子数2〜7の直鎖状1-アルケニル基、炭素原子数4〜7の直鎖状3−アルケニル基、末端が炭素原子数1〜3のアルコキシ基により置換された炭素原子数1〜5のアルキル基が好ましい。又、分岐により不斉炭素が生じる場合には、化合物として光学活性であってもラセミ体であってもよい。
環D、環E及び環Fは各々独立してトランス−1,4−シクロへキシレン基、トランスデカヒドロナフタレン−トランス−2,6−ジイル基、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよい1,4−フェニレン基、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよいナフタレン−2,6−ジイル基、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよいテトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、フッ素原子により置換されていてもよい1,4−シクロヘキセニレン基、1,3−ジオキサン−トランス−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基又はピリジン−2,5−ジイル基を表すが、トランス−1,4−シクロへキシレン基、トランスデカヒドロナフタレン−トランス−2,6−ジイル基、フッ素原子により置換されていてもよいナフタレン−2,6−ジイル基又は1〜2個のフッ素原子により置換されていてもよい1,4−フェニレン基が好ましい。特に環Eがトランス−1,4−シクロへキシレン基又はトランスデカヒドロナフタレン−トランス−2,6−ジイル基である場合に、環Dはトランス−1,4−シクロへキシレン基であることが好ましく、環Fがトランス−1,4−シクロへキシレン基又はトランスデカヒドロナフタレン−トランス−2,6−ジイル基である場合に環D及び環Eはトランス−1,4−シクロへキシレン基であることが好ましい。又、(B3)において環Dはトランス−1,4−シクロへキシレン基であることが好ましい。
、L及びLは連結基であって、各々独立して単結合、エチレン基(−CHCH−)、1,2−プロピレン基(−CH(CH)CH−及び)−CHCH(CH)−)、1,4−ブチレン基、−COO−、−OCO−、−OCF−、−CFO−、−CH=CH−、−CH=CF−、−CF=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、−OCH−、−CHO−又は−CH=NN=CH−を表すが、単結合、エチレン基、−COO−、−OCF−、−CFO−、−CF=CF−又は−C≡C−が好ましく、単結合、エチレン基又は−COO−が特に好ましい。又、一般式(B2)においてはその少なくとも1個が、一般式(B3)においてはその少なくとも2個が単結合を表すことが好ましい。
はシアノ基を表す。
環Yは芳香環であり以下の一般式(Ld)〜(Lf)のいずれかひとつを表す。
Figure 2013099754
式中、Y〜Yは各々独立的して水素原子あるいはフッ素原子を表すが、(Ld)において、Y及びYの少なくとも1個はフッ素原子であることが好ましく、(Le)において、Y〜Yの少なくとも1個はフッ素原子であることが好ましく、特にYはフッ素原子であることがさらに好ましく、(Lf)において、Y及びYの少なくとも1個はフッ素原子であることが好ましく、特にYはフッ素原子であることがさらに好ましい。
第四成分は誘電率異方性が0程度である、いわゆる非極性液晶化合物であり、以下の一般式(C1)〜(C3)で示される化合物を挙げることができる。
Figure 2013099754
上式中、R及びPは各々独立して炭素原子数1〜12のアルキル基を表し、これらは直鎖状であっても分岐を有していてもよく、3〜6員環の環状構造を有していてもよく、基内に存在する任意の−CH−は−O−、−CH=CH−、−CH=CF−、−CF=CH−、−CF=CF−又は−C≡C−により置換されていてもよく、基内に存在する任意の水素原子はフッ素原子又はトリフルオロメトキシ基により置換されていてもよいが、炭素原子数1〜7の直鎖状アルキル基、炭素原子数2〜7の直鎖状1−アルケニル基、炭素原子数4〜7の直鎖状3−アルケニル基、炭素原子数1〜3の直鎖状アルコキシ基又は末端が炭素原子数1〜3アルコキシ基により置換された炭素原子数1〜5の直鎖状アルキル基が好ましく、更に少なくとも一方は炭素原子数1〜7の直鎖状アルキル基、炭素原子数2〜7の直鎖状1−アルケニル基又は炭素原子数4〜7の直鎖状3−アルケニル基であることが特に好ましい。
環G、環H、環I及び環Jは各々独立して、トランス−1,4−シクロへキシレン基、トランスデカヒドロナフタレン−トランス−2,6−ジイル基、1〜2個のフッ素原子あるいはメチル基により置換されていてもよい1,4−フェニレン基、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよいナフタレン−2,6−ジイル基、1〜2個のフッ素原子により置換されていてもよいテトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、1〜2個のフッ素原子により置換されていてもよい1,4−シクロヘキセニレン基、1,3−ジオキサン−トランス−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基又はピリジン−2,5−ジイル基を表すが、各化合物において、トランスデカヒドロナフタレン−トランス−2,6−ジイル基、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよいナフタレン−2,6−ジイル基、1〜2個のフッ素原子により置換されていてもよいテトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、フッ素原子により置換されていてもよい1,4−シクロヘキセニレン基、1,3−ジオキサン−トランス−2,5−ジイル基、ピリミジン−2,5−ジイル基又はピリジン−2,5−ジイル基は1個以内であることが好ましく、他の環はトランス−1,4−シクロへキシレン基あるいは1〜2個のフッ素原子又はメチル基により置換されていてもよい1,4−フェニレン基であることが好ましい。環G、環H、環I及び環Jに存在するフッ素原子数の合計は2個以下が好ましく、0又は1個が好ましい。
、L及びLは連結基であって、各々独立して単結合、エチレン基(−CHCH−)、1,2−プロピレン基(−CH(CH)CH−及び)−CHCH(CH)−)、1,4−ブチレン基、−COO−、−OCO−、−OCF−、−CFO−、−CH=CH−、−CH=CF−、−CF=CH−、−CF=CF−、−C≡C−又は−CH=NN=CH−を表すが、単結合、エチレン基、1,4−ブチレン基、−COO−、−OCO−、−OCF−、−CFO−、−CF=CF−、−C≡C−又は−CH=NN=CH−が好ましく、一般式(C2)においてはその少なくとも1個が、一般式(C3)においてはその少なくとも2個が単結合を表すことが好ましい。
なお、一般式(C1)〜(C3)で示される化合物は一般式(A1)〜(A3)で示される化合物及び一般式(B1)〜(B3)で示される化合物を除く。
一般式(A1)〜(A3)で示される化合物、一般式(B1)〜(B3)及び一般式(C1)〜(C3)で示される化合物で示される化合物において、ヘテロ原子同士が直接結合する構造となることはない。
第五成分は液晶組成物にらせん構造を誘起する為に用いられる、光学活性な化合物である。好ましくは不斉炭素原子を持つ化合物であり、1−メチルヘプチルオキシ基を持つ化合物である事がさらに好ましい。
第六成分は応答速度を改善もしくは液晶組成物の配向性を改善する為に加えられる、紫外線照射又は加熱により重合させる事が可能な重合性官能基を持つ化合物である。重合性基としてはアクリルオキシ基又はメタクリルオキシ基である事が好ましく、メタクリルオキシ基である事が更に好ましい。また、重合性官能基を1から3個有する事が好ましく、2個有する事が更に好ましい。
本発明において、一般式(1)で表される化合物及びこれを効率的に製造する為の中間体である一般式(4)で表されるエーテル化合物又は一般式(5)で表されるフェニルホウ酸誘導体は、以下のようにして製造することができる。勿論本発明の趣旨及び適用範囲は、これら製造例により制限されるものではない。
(製法1)脱水縮合剤を用いる一般式(4)で表される化合物の製造方法
一般式(2)
Figure 2013099754
(式中R、A、Z、m及びYは各々独立して一般式(1)におけるR、A、Z、m及びYと同じ意味を表す。)で表される化合物を、一般式(3)
Figure 2013099754
(式中Xはヒドロキシル基を表し、A、A、Z、n及びXは各々独立して一般式(1)におけるA、A、Z、n及びXと同じ意味を表す。)で表される化合物と、アゾジカルボン酸類及びホスフィン類の存在下縮合させる事で、一般式(4)
Figure 2013099754
(式中、R、A、A、A、Z、Z、m、n、Y及びXは、各々独立して一般式(2)又は一般式(3)におけるR、A、A、A、Z、Z、m、n、Y及びXと同様な意味を表す。)で表される化合物を得る事が出来る。
溶媒としては反応を好適に進行させるものであればいずれでも構わないが、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル等のエーテル系溶媒が好ましい。またこれら溶媒を単独で使用しても、混合して使用してもよい。
アゾジカルボン酸類としては、アゾジカルボン酸ジイソプロプロピル又はアゾジカルボン酸ジエチルが好ましく、アゾジカルボン酸ジイソプロピルが更に好ましい。
ホスフィン類としては、トリフェニルホスフィンが好ましい。
反応を実施する際には、アゾジカルボン酸エステル類以外の原料を混合しておき、最後にアゾジカルボン酸エステル類を加える事が好ましく、この際の反応温度としては、反応を好適に進行させる温度であればいずれでも構わないが、−20℃から30℃の範囲が好ましく、−10℃から20℃までの範囲が更に好ましい。アゾジカルボン酸エステル類を加えた後は、室温にて反応を行う事が好ましい。
(製法2)塩基を用いるエーテル化による、一般式(4)で表される化合物の製造方法
一般式(2)で表される化合物を、一般式(3)で表される化合物と、塩基の存在下反応させる事で一般式(4)で表される化合物を得る事が出来る。
としては臭素原子、ヨウ素原子、トシルオキシ基、メシルオキシ基又はトリフルオロメタンスルホニルオキシ基が好ましく、臭素原子、ヨウ素原子又はトリフルオロメタンスルホニルオキシ基がより好ましい。
溶媒としては反応を好適に進行させるものであればいずれでも構わないが、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル等のエーテル系溶媒、アセトニトリル等のアルキルニトリル系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、ベンゼン、トルエン等の芳香族系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等アミド系溶媒が好ましく、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、アセトン、メチルエチルケトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドが更に好ましい。またこれら溶媒を単独で使用しても、混合して使用してもよい。
塩基としては、反応を円滑に進行させるものであればいずれでも構わないが、水素化ナトリウム、水素化カリウム等の水素化アルカリ金属類、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水酸化アルカリ塩類、水酸化バリウム、水酸化カルシウム等の水酸化アルカリ土類金属塩類、炭酸カリウム、炭酸セシウム等の炭酸塩類、トリエチルアミン、エチルジイソプロピルアミン等の三級アルキルアミン類が好ましく、水素化ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウムが更に好ましい。また、nが1であり、Aがテトラヒドロピラニル基、ジオキサン基又はシクロヘキシル基である場合には、水素化ナトリウムである事が特に好ましい。なお、水素化アルカリ金属類以外の塩基は水溶液として用いても良い。
反応を実施する際には、
(a)使用する全ての原料及び溶媒を室温にて混合し必要に応じて加熱する。
(b)一般式(2)で表される化合物と塩基の溶液又は懸濁溶液を必要に応じて加熱しておき、そこに一般式(3)で表される化合物の溶液を加える。
のどちらで行っても良い。(a)で製造する場合の反応温度は、反応を円滑に進行させる温度であればいずれでも構わないが、室温から溶媒が環流するまでの温度が好ましい。(b)で製造する場合の反応温度は、反応を円滑に進行させる温度であればいずれでも構わないが、0℃から溶媒が環流するまでの温度が好ましく、特に塩基に水素化アルカリ金属類を用いる場合に於いて一般式(3)で表される化合物を加える際には0℃から20℃である事が好ましく、0℃から10℃である事が更に好ましく、一般式(3)で表される化合物を加えた後は室温から溶媒が環流するまでのいずれかの温度が好ましい。
(製法3)フェニルグルニャール試薬を経由する一般式(5)で表される化合物の製造方法
一般式(4)で表される化合物を、金属マグネシウムと反応させて得られるフェニルグリニャール試薬をホウ酸エステル類と反応させ、加水分解又はさらに必要に応じてアルコール又はグリコール類と反応させることにより、一般式(5)
Figure 2013099754
(式中、R、A、A、A、Z、Z、m、n及びYは、各々独立して一般式(1)におけるR、A、A、A、Z、Z、m、n及びYと同様な意味を表し、X
Figure 2013099754
(式中、R及びRは各々独立して直鎖であっても又は分岐していても良い炭素原子数1から5のアルキル基を表し、
Eは基中に存在する一つ以上の水素原子が各々独立してメチル基に置換されていても良い−(CH−を表し、
pは2、3又は4を表す。)を表す。)で表される化合物を得る事が出来る。
は塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子であることが好ましく、臭素原子であることがより好ましい。
溶媒としては、反応を円滑に進行させるものであればいずれでも構わないが、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、tert−ブチルメチルエーテル(ターシャリーブチルメチルエーテル)等のエーテル系溶媒又はヘキサン、トルエン等の炭化水素系溶媒が好ましく、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、tert−ブチルメチルエーテルが更に好ましい。またこれら溶媒を単独で使用しても、混合して使用してもよい。
ホウ酸エステル類としては、ホウ酸トリメチル、ホウ酸トリイソプロピルが好ましい。
必要に応じて使用されるアルコール類又はグリコール類としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、ネオペンチルグリコール又は1,1,2,2−テトラメチルエチレングリコールが好ましく、エチレングリコール又はネオペンチルグリコールが更に好ましい。
フェニルグリニャール試薬を調製する際の反応温度としては、反応を円滑に進行させる温度であればいずれでも構わないが、0℃から溶媒が環流するまでの温度が好ましく、30℃から溶媒が環流するまでの温度が更に好ましい。得られたフェニルグリニャール試薬をホウ酸エステル類と反応させる際の反応温度としては、−20℃から20℃までが好ましく、0℃から10℃が更に好ましい。
(製法4)フェニルリチウム類を経由する一般式(5)で表される化合物の製造方法−1
一般式(4)で表される化合物を、有機金属類と反応させて得られるフェニルリチウム類をホウ酸エステル類と反応させ、加水分解又はさらに必要に応じてアルコール又はグリコール類と反応させることにより、一般式(5)で表される化合物を得る事が出来る。
は塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子が好ましく、Xは臭素原子又はヨウ素原子であることが更に好ましい。
溶媒としては反応を円滑に進行させるものであればいずれでも構わないが、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル等のエーテル系溶媒、ヘキサン、ヘプタン等の炭化水素系溶媒が好ましく、テトラヒドロフラン又はジエチルエーテルが更に好ましい。またこれら溶媒を単独で使用しても、混合して使用してもよい。
有機金属としてはアルキル金属が好ましく、アルキルリチウムが好ましく、n−ブチルリチウム(ノルマルブチルリチウム)、sec−ブチルリチウム(セカンダリーブチルリチウム)、tert−ブチルリチウム(ターシャリーブチルリチウム)等のアルキルリチウム類が好ましく、n−ブチルリチウムが更に好ましい。
ホウ酸エステル類としては反応を円滑に進行させるものであればいずれでも構わないが、ホウ酸トリメチル、ホウ酸トリイソプロピルが好ましく、ホウ酸トリイソプロピルが更に好ましい。
必要に応じて使用されるアルコール類又はグリコール類としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、ネオペンチルグリコール又は1,1,2,2−テトラメチルエチレングリコールが好ましく、エチレングリコール又はネオペンチルグリコールが更に好ましい。
フェニルリチウム類を調製する際の温度としては反応を円滑に進行させる温度であればいずれでも構わないが、−78℃から−30℃までの範囲が好ましく、−78℃から−60℃である事が更に好ましい。フェニルリチウムを調製した後、ホウ酸エステル類を加える際には、−78℃から−40℃である事が好ましく、ホウ酸エステルを加えた後にはゆっくりと0℃から20℃まで昇温する事が好ましい。
(製法5)フェニルリチウム類を経由する一般式(5)で表される化合物の製造方法−2
一般式(4)において、Xが水素原子でありかつAが一般式(B−1)又は(B−2)で表される基である化合物を、フェニルリチウム誘導体とした後、(製法4)と同様の製造方法により、一般式(5)で表される化合物を得る事が出来る。
塩基としては、n−ブチルリチウム、s−ブチルリチウム、tert−ブチルリチウム等のアルキルリチウム類、リチウムジイソプロピルアミド、リチウムジブチルアミド等のアルキルリチウムアミド類が好ましく、ブチルリチウム又はリチウムジイソプロピルアミドが更に好ましい。
ホウ酸エステル類としては反応を円滑に進行させるものであればいずれでも構わないが、ホウ酸トリメチル、ホウ酸トリイソプロピルが好ましく、ホウ酸トリイソプロピルが更に好ましい。
必要に応じて使用されるアルコール類又はグリコール類としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、ネオペンチルグリコール又は1,1,2,2−テトラメチルエチレングリコールが好ましく、エチレングリコール又はネオペンチルグリコールが更に好ましい。またこれら溶媒を単独で使用しても、混合して使用してもよい。
フェニルリチウム誘導体を調製する際の温度としては反応を円滑に進行させる温度であればいずれでも構わないが、−78℃から−10℃までの範囲が好ましく、−78℃から−40℃である事が更に好ましい。フェニルリチウムを調製した後、ホウ酸エステル類を加える際には、−78℃から−10℃である事が好ましく、ホウ酸エステルを加えた後にはゆっくりと0℃から20℃まで昇温する事が好ましい。
(製法6)一般式(5)で表される化合物から一般式(1)で表される化合物の製造方法
一般式(5)において、Xが一般式(B−1)又は(B−2)であるフェニルホウ酸誘導体と一般式(6)
Figure 2013099754
(式中、Xはトリフルオロメタンスルホニルオキシ基、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を表し、Y、Y及びYは各々独立して水素原子、フッ素原子又は塩素原子を表す。)で表される化合物を遷移金属触媒及び塩基存在下反応させる事により、一般式(1)
Figure 2013099754
(式中、R、A、A、A、Z、Z、m、n、Y、Y、Y及びYは、各々独立して一般式(5)及び一般式(6)におけるR、A、A、A、Z、Z、m、n、Y、Y、Y及びYと同様な意味を表す。)で表される化合物を得る事が出来る。
溶媒としては、反応を円滑に進行させるものであればいずれでも構わないが、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、tert−ブチルメチルエーテル等のエーテル系溶媒、エタノール等のアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒及びベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素系溶媒が好ましく、テトラヒドロフラン、エタノール、アセトン、メチルエチルケトン、N,N−ジメチルホルムアミド、トルエンがさらに好ましい。またこれら溶媒を単独で使用しても、混合して使用してもよい。
遷移金属触媒としては、反応を円滑に進行させるものであればいずれでも構わないが、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)、酢酸パラジウム(II)、二塩化ビス(トリフェニルホスフィノ)パラジウム(II)、二塩化[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)等のパラジウム系遷移金属触媒又はニッケル系遷移金属触媒が好ましく、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)、酢酸パラジウム(II)又は二塩化[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)が更に好ましい。また、反応の進行を促進するため、必要に応じてホスフィン系配位子を加えても良い。
塩基としては、反応を円滑に進行させるものであればいずれでも構わないが、トリエチルアミン、エチルジイソプロピルアミン等のアミン系試薬、炭酸カリウム、炭酸セシウム等の炭酸塩類又は水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水酸化アルカリ金属類が好ましく、炭酸カリウム、炭酸セシウム等の炭酸塩が更に好ましい。また、これらの塩基は必要に応じて水溶液として用いても良い。
反応を行う際には、
(a)使用する原料及び溶媒を全て混合しておき加熱する。
(b)一般式(5)で表されるフェニルホウ酸誘導体以外の原料及び溶媒を混合しておき、必要に応じて加熱しながら、一般式(5)で表されるフェニルホウ酸誘導体の溶液を加える。
のどちらの方法で行っても良く、(a)及び(b)共に反応温度は0℃から溶媒が還流する範囲までの温度が好ましく、40℃から110℃までが更に好ましい。
(製法7)一般式(4)で表される化合物から一般式(1)で表される化合物の製造方法−1
一般式(4)において、Xが塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子であるエーテル化合物を、金属マグネシウムと反応させて得られる一般式(5)においてXがMgXであるフェニルグリニャール試薬とした後、一般式(6)で表される化合物と遷移金属触媒存在下反応させ、一般式(1)で表される化合物を得る事が出来る。
溶媒としては、反応を円滑に進行させるものであればいずれでも構わないが、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、tert−ブチルメチルエーテル等のエーテル系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒が好ましく、テトラヒドロフラン、tert−ブチルメチルエーテル、トルエン又はキシレンが更に好ましい。またこれら溶媒を単独で使用しても、混合して使用してもよい。
遷移金属触媒としては、反応を円滑に進行させるものであればいずれでも構わないが、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)、酢酸パラジウム(II)、二塩化ビス(トリフェニルホスフィノ)パラジウム(II)、二塩化[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)等のパラジウム系遷移金属触媒又はニッケル系遷移金属触媒が好ましく、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)、酢酸パラジウム(II)又は二塩化[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)が更に好ましい。また、反応の進行を促進するためにホスフィン系配位子を加えても良い。
反応温度としては、反応を円滑に進行させる温度であればいずれでも構わないが、0℃から溶媒が還流するまでの温度が好ましく、60℃から110℃までが更に好ましい。
(製法8)一般式(4)で表される化合物から一般式(1)で表される化合物の製造方法−2
一般式(4)において、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子であるエーテル化合物を、アルキル金属類と反応させて得られる一般式(5)においてXがLiであるフェニルリチウム類を製造した後、得られた化合物をそのまま用いるか又は必要に応じて金属交換反応により金属種を変換した後に、一般式(6)で表されるフッ素化ナフタレン誘導体と遷移金属触媒存在下反応させる事で、一般式(1)で表される化合物を得る事が出来る。
溶媒としては、反応を円滑に進行させるものであればいずれでも構わないが、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、tert−ブチルメチルエーテル等のエーテル系溶媒、ヘキサン、ヘプタン等の炭化水素系溶媒又はトルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒が好ましく、テトラヒドロフラン又はtert−ブチルメチルエーテルが更に好ましい。またこれら溶媒を単独で使用しても、混合して使用してもよい。
遷移金属触媒としては、反応を円滑に進行させるものであればいずれでも構わないが、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)、酢酸パラジウム(II)、二塩化ビス(トリフェニルホスフィノ)パラジウム(II)、二塩化[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)等のパラジウム系遷移金属触媒又はニッケル系遷移金属触媒が好ましく、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)、酢酸パラジウム(II)又は二塩化[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)が更に好ましい。また、反応の進行を促進するためにホスフィン系配位子を加えても良い。
アルキルリチウム試薬としては、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、tert−ブチルリチウム等が好ましく、n−ブチルリチウムが更に好ましい。
必要に応じて行う金属交換反応に使用する金属塩としては、塩化亜鉛又は塩化マグネシウムが好ましい。塩化亜鉛を使用することにより一般式(5)において、XがZnClである化合物を製造することができ、塩化マグネシウムを使用することにより一般式(5)において、XがMgClである化合物を製造することができる。
反応温度としては、反応を円滑に進行させる温度であればいずれでも構わないが、−76°〜−40℃が好ましく、−76℃から−60℃が更に好ましい。
(製法9)一般式(4)で表される化合物から一般式(1)で表される化合物の製造方法−3
一般式(4)において、Xは水素原子でありかつAが一般式(B−1)又は(B−2)である化合物を、塩基と反応させて得られるフェニルリチウム類を、そのまま用いるか又は必要に応じて金属交換反応により金属種を変換した後に一般式(6)で表される化合物と遷移金属触媒存在下反応させる事で、一般式(1)で表される化合物を得る事が出来る。
溶媒としては、反応を円滑に進行させるものであればいずれでも構わないが、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、tert−ブチルメチルエーテル等のエーテル系溶媒、ヘキサン、ヘプタン等の炭化水素系溶媒又はトルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒が好ましく、テトラヒドロフラン又はtert−ブチルメチルエーテルが更に好ましい。またこれら溶媒を単独で使用しても、混合して使用してもよい。
遷移金属触媒としては、反応を円滑に進行させるものであればいずれでも構わないが、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)、酢酸パラジウム(II)、二塩化ビス(トリフェニルホスフィノ)パラジウム(II)、二塩化[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)等のパラジウム系遷移金属触媒又はニッケル系遷移金属触媒が好ましく、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)、酢酸パラジウム(II)又は二塩化[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)が更に好ましい。また、反応の進行を促進するためにホスフィン系配位子を加えても良い。
塩基としては、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、tert−ブチルリチウム等のアルキルリチウ試薬又はリチウムジイソプロピルアミド等が好ましく、n−ブチルリチウム又はリチウムジイソプロピルアミドが更に好ましい。
必要に応じて行う金属交換反応に使用する金属塩としては、塩化亜鉛又は塩化マグネシウムが好ましい。
反応温度としては、反応を円滑に進行させる温度であればいずれでも構わないが、塩基にアルキルリチウム類を用いる場合には−76°〜−40℃が好ましく、−76℃から−60℃が更に好ましく、リチウムアミド類を用いる場合には−76℃から−10℃までが好ましく、−40℃から−20℃が更に好ましい。
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
なお、相転移温度の測定は温度調節ステージを備えた偏光顕微鏡及び示差走査熱量計(DSC)を併用して行った。
以下の実施例及び比較例の組成物における「%」は『質量%』を意味する。
n−iはネマチック相−等方相の転移温度を表す。
化合物記載に下記の略号を使用する。
THF:テトラヒドロフラン
DMF:N,N−ジメチルホルムアミド
DIAD:アゾジカルボン酸ジイソプロピル
TPP:トリフェニルホスフィン
Me:メチル基、Pr:n−プロピル基、Bu:n−ブチル基
Tf:トリフルオロメタンスルホニル基
LDA:リチウムジイソプロピルアミド
(実施例1)[4−(5,6,7−トリフルオロナフタレン−2−イル)フェニル]−(2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェニルオキシ)メタンの製造
Figure 2013099754
(1−1) 窒素雰囲気下、5,6,7−トリフルオロ−2−ナフトール(208g,特開2004−91361号に従って製造)、ピリジン(125g)をジクロロメタン(1000mL)に溶解させ、氷冷した。内温が15℃を超えない速度でトリフルオロメタンスルホン酸無水物(310g)をジクロロメタン(620mL)に溶解させた溶液を加え、室温にて7時間撹拌した。氷冷下、15%塩酸(700mL)を加え、有機層を分取した。有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水の順に洗浄し、硫酸ナトリウムを加えて乾燥した。溶媒を減圧留去した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製する事で、透明液体としてトリフルオロメタンスルホン酸5,6,7−トリフルオロ−ナフタレン−2−イル(297g,A)を得た。
(1−2) 窒素雰囲気下、3,5−ジフルオロプロピルベンゼン(134g,Molecular Crystals and Liquid Crystals、1995、260、93−106と同様な方法で合成した。)をTHF(650mL)に溶解させ、−40℃以下に冷却した。内温が−35℃以上の温度にならない速度で、1.6mol/Lのn−ブチルリチウム/ヘキサン溶液(640mL)を加え、−40℃にてさらに1時間撹拌した。続いて、−40℃にてトリメチルホウ酸(116g)をTHF(350mL)に溶解させた溶液を、内温が−35℃以上にならない速度で加えた。ゆっくりと室温まで昇温し、室温にて更に30分撹拌した後、氷冷下10%塩酸(400mL)を加えて有機層を分取し、飽和食塩水にて洗浄した。続いて、15%過酸化水素水(215g)をゆっくりと加えた後、40℃に加熱下6時間撹拌した。氷冷した後、20%亜硫酸ナトリウム水溶液(300mL)を内温が20℃を超えない速度で加え、有機層を分取した。水層に酢酸エチル(500mL)を加えて抽出し、有機層を併せて飽和食塩水にて洗浄し、硫酸ナトリウムを加えて乾燥した。溶媒を減圧留去した後、ヘキサン(800mL)を加えて不溶物を濾過により除去し、ろ過液を減圧濃縮する事で、黄色液体として2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェノール(123g)を得た。
MS m/z:172[M
HNMR(CDCl、TMS内部標準)δ(ppm)=6.86(2H,d,J=8.4Hz),2.49(2H,t,J=7.2Hz),1.59(2H, quinted,j=7.4Hz),0.92(3H,t,J=7.3Hz)
(1−3) 2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェノール(50g)、4−ブロモベンジルアルコール(54.2g)、トリフェニルホスフィン(83.7g)をTHF(300mL)に溶解させ、−10℃に冷却した。内温が5℃以上とならない速度でDIAD(61.7g)を加えた後、室温にて3時間撹拌した。水(5mL)を加えた後、溶媒を減圧留去した後、ヘキサン(600mL)と70%tert−ブチルヒドロぺルオキシド(10g)を加え、室温にて2時間撹拌した。析出物を濾過により除去し、ろ過液に65%メタノール水溶液(600mL)を加えて分液し、有機層を分取した。有機層を65%メタノール水溶液(500mL)、飽和食塩水(500mL)の順に洗浄した。硫酸ナトリウムを加えて乾燥し、溶媒を留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製する事で、黄色液体として4−[(2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェニルオキシ)メチル]ブロモベンゼン(83.6g)を得た。
MS m/z:340,342[M
HNMR(CDCl、TMS内部標準)δ(ppm)=7.47(2H,d,J=8.2Hz),7.31(2H,d,J=8.4Hz),6.68(4H,d,j=9.0Hz),5.05(2H,s),2.48(2H,t,J=7.3Hz),1.59(2H,quinted,j=7.5Hz),0.91(3H,t,J=7.2Hz)
(1−4) 窒素雰囲気下、マグネシウム6.3gとTHF20mLの懸濁溶液に(2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェニルオキシ)(4−ブロモフェニル)メタン(83.6g)をTHF(120mL)に溶解させた溶液を穏やかに還流する速度で滴下した。滴下後65℃にて3時間撹拌し、氷冷した。内温が10℃以上とならない速度でトリメチルホウ酸(28.0g)をTHF(100mL)に溶解させた溶液を加え、室温にて2時間撹拌した。10%塩酸を系内が酸性となるまで加え、室温にて30分撹拌した。有機層を分取し、水層にトルエンを加えて抽出し、有機層を併せ、飽和食塩水にて有機層を洗浄した。硫酸ナトリウムを加えて乾燥し、溶媒を減圧留去する事により、黄色液体として4−[(2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェニルオキシ)メチル]フェニルホウ酸(64.0g)を得た。
HNMR(CDCl、TMS内部標準)δ(ppm)=7.58(2H,d,J=7.7Hz),7.48(2H,d,J=8.3Hz),6.70(2H,d,j=7.4Hz),5.11(2H,s), 2.49(2H,t,J=7.3Hz),1.59(2H,quinted,j=7.5Hz),0.92(3H,t,J=7.2Hz)
(1−5) 窒素雰囲気下、4−[(2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェニルオキシ)メチル]フェニルホウ酸4−プロピルブロモベンゼン(8.0g)、(1−1)で得られたA(7.8g)、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(0.55g)、2M炭酸カリウム水溶液(18mL)及びTHF40mLを混合させた溶液を60℃にて4時間撹拌した。放冷後、水、トルエンを加え分液し、有機層を飽和食塩水にて洗浄し、硫酸ナトリウムを加えて乾燥し、溶媒を減圧留去した。シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した後、エタノールから再結晶する事で、白色固体として[4−(5,6,7−トリフルオロナフタレン−2−イル)フェニル]−(2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェニルオキシ)メタン(2.8g)を得た。
MS m/z:442[M
相転移温度(℃):Cr 57.8 N 67.3 Iso
HNMR(CDCl、TMS内部標準)δ(ppm)=8.05(1H,d,J=8.7Hz),7.88(1H,s),7.75(1H,d,j=8.7Hz),7.65(2H,d,j=8.0Hz),7.56(2H,d,j=8.0Hz),7.40−7.35(1H,m),6.70(2H,d,j=8.5Hz),5.17(2H,s),2.49(2H,t,7.7Hz),1.59(2H,quintet,j=7.4Hz),0.92(3H,t,j=7.4Hz)
(実施例2)[3,5−ジフルオロ−4−(5,6,7−トリフルオロナフタレン−2−イル)フェニル]−(2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェニルオキシ)メタンの製造
Figure 2013099754
(2−1) 実施例1の(1−2)で得られた2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェノール(17.2g)、3,5−ジフルオロベンジルアルコール(17.2g)、トリフェニルホスフィン(28.9g)をTHF(85mL)に溶解させ、−10℃に冷却した。内温が15℃を超えない速度で、DIAD(21.2g)を加え、室温にて3時間撹拌した。水を5mL加え、溶媒を減圧留去し、ヘキサン(300mL)を加えて撹拌した。析出物を濾過により除去し、ろ過液を50%メタノール水溶液(200mL)、飽和食塩水の順に洗浄し、硫酸ナトリウムを加えて乾燥した。溶媒を減圧留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製する事で、微黄色液体として1,3−ジフルオロ−5−[(2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェニルオキシ)メチル]ベンゼン(19.1g)を得た。
MS m/z:298[M
HNMR(CDCl、TMS内部標準)δ(ppm)=6.99(2H,d,J=6.2Hz),6.78−6.68(3H,m),5.08(2H,s),2.50(2H,t,J=7.2Hz),1.60(2H, quinted,j=7.4Hz),0.92(3H,t,J=7.3Hz)
(2−2) 1,3−ジフルオロ−5−[(2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェニルオキシ)メチル]ベンゼン(10.0g)をTHF(50mL)に溶解させ、−70℃に冷却した。内温が−60℃以上とならない速度で1.6mol/Lのn−ブチルリチウム/ヘキサン溶液(23mL)を加え、−70℃にて30分間撹拌した。続いて、内温が−60℃を超えない速度で、トリメチルホウ酸(4.2g)をTHF(20mL)に溶解させた溶液を加えた後、ゆっくりと室温まで昇温させ、室温にて30分間撹拌した。氷冷し、10%塩酸、トルエンを加えて有機層を分取し、水層にトルエンを加えて抽出した。有機層を併せ、飽和食塩水にて洗浄し、硫酸ナトリウムを加えて乾燥した。溶媒を減圧留去する事で明黄色固体として、2,6−ジフルオロ−4−[(2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェニルオキシ)メチル]フェニルホウ酸(11.4g)を得た。
HNMR(CDCl、TMS内部標準)δ(ppm)=6.95(2H,d,J=6.8Hz),6.71(2H,d,j=8.7Hz),5.07(2H,s),2.50(2H,t,J=7.4Hz),1.61(2H, quinted,j=7.4Hz),0.93(3H,t,J=7.4Hz)
(2−3) 窒素雰囲気下、2,6−ジフルオロ−4−[(2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェニルオキシ)メチル]フェニルホウ酸(10.0g)、実施例1の(1−1)で得られたA(8.0g)、無水炭酸カリウム(5.0g)、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(0.56g)をアセトン(40mL)に溶解させ、加熱還流下6時間撹拌した。放冷後、水、トルエンを加えて有機層を分取し、水層にトルエンを加えて抽出し、有機層を併せ、飽和食塩水にて洗浄し、硫酸ナトリウムを加えて乾燥した。溶媒を減圧留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、エタノールとアセトンの混合溶媒から再結晶する事で、白色固体として[3,5−ジフルオロ−4−(5,6,7−トリフルオロナフタレン−2−イル)フェニル]−(2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェニルオキシ)メタン(2.3g)を得た。
MS m/z:478[M+]
相転移温度(℃):Cr 128 Iso
HNMR(CDCl、TMS内部標準)δ(ppm)=8.11(1H,d,J=8.7Hz),7.87(1H,s),7.62(1H,d,j=8.64Hz),7.45−7.40(1H,m),7.14(2H,d,j=7.9Hz),6.74(2H,d,j=9.0Hz),5.14(1H,s),2.52(2H,t,j=7.3Hz),1.61(2H,quinted,j=7.5Hz),0.93(3H,t,j=7.3Hz)
(実施例3)[trans−4−(4−(5,6,7−トリフルオロナフタレン−2−イル)−3,5−ジフルオロフェニル)シクロヘキシル)−(2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェニルオキシ)メタンの製造
Figure 2013099754
(3−1) 4−(3,5−ジフルオロフェニル)シクロヘキサンカルバルデヒド(120g、特開2009−132927号に記載の方法にて合成した)を、メタノール(360mL)に溶解させ−20℃に冷却し、10%水酸化ナトリウム水溶液20mLを加えてさらに−20℃で1時間撹拌した。10%塩酸を加えて中和し、水(300mL)、THF(200mL)及び酢酸エチル(400mL)を加え、有機層を飽和食塩水で2回洗浄した後無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を減圧留去し、淡黄色液体としてtrans−4−(3,5−ジフルオロフェニル)シクロヘキサンカルバルデヒド(112g)を得た。
(3−2) trans−4−(3,5−ジフルオロフェニル)シクロヘキサンカルバルデヒド(112g)をエタノール(224mL)、THF(30mL)及び水(30mL)に溶解し、外温5℃で水素化ほう素ナトリウム(9.4g)をゆっくり加え、外温5℃で10分撹拌した。反応溶液を10%塩酸(450mL)にゆっくりあけて30分間撹拌した後、有機層を分取し、水層を酢酸エチルで抽出し、有機層を合わせて飽和食塩水で2回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで乾燥した後溶媒を減圧留去し、淡黄色液体として[trans−4−(3,5−ジフルオロフェニル)シクロヘキシル]メタノール(110g)を得た。
(3−3) 窒素雰囲気下、実施例1の(1−2)で得られた2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェノール(70g)、[trans−4−(3,5−ジフルオロフェニル)シクロヘキシル]メタノール(83g)、トリフェニルホスフィン(110g)をTHF(400mL)に溶解し、DIAD(81.2g)を内温23℃以下で滴下した。室温で2時間攪拌後水(10mL)を加え、溶媒を減圧留去した。残渣にヘキサン(200mL)、水(20mL)、メタノール(300mL)を加え、有機層を分取し、水層をヘキサンで抽出した後有機層を合わせ、50%メタノール水溶液2回、飽和食塩水の順で洗浄した。得られた溶液をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した後、エタノールから再結晶する事で、無色固体として[trans−4−(3,5−ジフルオロフェニル)シクロヘキシル)−(2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェニルオキシ)メタン(80g)を得た。
(3−4) 窒素雰囲気下、[trans−4−(3,5−ジフルオロフェニル)シクロヘキシル)−(2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェニルオキシ)メタン(40g)をTHF(400mL)に溶解し−60℃に冷却し、内温が−40℃以上にならない速度で1.6mol/Lのn−ブチルリチウム/ヘキサン溶液(70mL)を加え、−60℃にてさらに1時間撹拌した。続いて、ホウ酸トリメチル(13g)をTHF(50mL)に溶解させた溶液を内温が−40℃以上にならない速度で滴下した。内温0℃まで昇温後、10%塩酸を加えて酸性とした後、有機層を分取した。水層に酢酸エチルを加えて抽出し、有機層を合わせて飽和食塩水で2回洗浄後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を減圧留去して、淡黄色固体として2,6−ジフルオロ−4−[trans−4−(2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェニルオキシメチル)シクロヘキシル]フェニルホウ酸(44g)を得た。
(3−5) 窒素雰囲気下、2,6−ジフルオロ−4−[trans−4−(2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェニルオキシメチル)シクロヘキシル]フェニルホウ酸(15g)、実施例1の(1−1)で得られたA(11.6g)、無水炭酸カリウム(7.3g)、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(0.82g)をアセトン(60mL)に溶解させ、加熱還流下8時間撹拌した。放冷後、水、トルエンを加えて有機層を分取し、水層にトルエンを加えて抽出し、有機層を併せ、飽和食塩水にて洗浄し、硫酸ナトリウムを加えて乾燥した。溶媒を減圧留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、エタノールとアセトンの混合溶媒から再結晶する事で、白色固体としてtrans−4−(4−(5,6,7−トリフルオロナフタレン−2−イル)−3,5−ジフルオロフェニル)シクロヘキシル)−(2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェニルオキシ)メタン(13.3g)を得た。
MS m/z:560[M+]
相転移温度(℃):Cr 125 N 192 Iso
HNMR(CDCl、TMS内部標準)δ(ppm)=8.10(1H,d,J=8.80Hz),7.87(1H,s),7.63(1H,d,=8.72Hz),7.43−7.39(1H,m),6.90(2H,d,J=8.88Hz),6.71(2H,d,J=8.96Hz),3.95(2H,d,J=6.28Hz),2.61−2.49(3H,m),2.12−2.01(4H,m),1.91−1.81(1H,m),1.65−1.46(4H,m),1.33−1.22(2H,m),0.93(3H,t,J=7.44Hz)
(実施例4) [4−(3,5−ジフルオロ−4−(5,6,7−トリフルオロナフタレン−2−イル)フェニル)フェニル]−(2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェニルオキシ)メタンの製造
Figure 2013099754
(4−1) 窒素雰囲気下、実施例1の(1−2)で製造した4−プロピル−2,6−ジフルオロフェノール(31g)、4−ブロモベンジルブロマイド(45g)及び炭酸カリウム(37.3g)をDMF(180mL)に懸濁させた溶液を、60℃に加熱して6時間撹拌した。室温まで放冷後、水(200mL)及びヘキサン(300mL)を加えて有機層を分取し、水層にヘキサン(300mL)を加えて抽出した。有機層を併せ、有機層を飽和食塩水(300mL)にて三回洗浄し、硫酸ナトリウムを加えて乾燥した。溶媒を減圧留去した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製する事で、無色透明液体として、4−[(2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェニルオキシ)メチル]ブロモベンゼン(48.1g)を得た。
(4−2) 窒素雰囲気下、4−[(2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェニルオキシ)メチル]ブロモベンゼン(48.1g)、酢酸パラジウム(II)(1.6g)、トリフェニルホスフィン(3.7g)をエタノール(480mL)に溶解させ、60℃に加熱した。3,5−ジフルオロフェニルホウ酸(26.7g)をエタノール(80mL)に溶解させた溶液をゆっくりと加え、60℃にてさらに5時間撹拌した。室温まで放冷後、反応液に水(1L)及びトルエン(400mL)を加え、有機層を分取した。有機層を飽和食塩水にて3回洗浄し、硫酸ナトリウムを加えて乾燥した。溶媒を減圧留去後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、エタノール・アセトンの混合溶媒から再結晶する事で、白色固体として[4−(3,5−ジフルオロフェニル)フェニル]−(3,5−ジフルオロ−4−プロピルフェニル)メタン(40.6g)を得た。
MS m/z:374[M+]
(4−3) 窒素雰囲気下、ジイソプロピルアミン(14.3g)をTHF(140mL)に溶解し、−40℃に冷却した。内温が−35℃以上とならない速度で、1.6mol/Lのn−ブチルリチウム/ヘキサン溶液(75mL)を加え、−40℃にてさらに30分間撹拌した。内温が−35以上とならない速度で[4−(3,5−ジフルオロフェニル)フェニル]−(3,5−ジフルオロ−4−プロピルフェニル)メタン(40.6g)をTHF(200mL)に溶解させた溶液を加え、−40℃にてさらに1時間撹拌した。内温が−35℃以上とならない速度で塩化亜鉛(17.7g)をゆっくりと加え、−40℃にてさらに30分間撹拌し、ゆっくりと室温まで昇温する事で、有機亜鉛試薬を調製した。別の反応容器に窒素雰囲気下、実施例1の(1−1)で得られたA(39.4g)及びテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(2.5g)をTHF(200mL)に溶解し、先に調製した有機亜鉛試薬溶液を加え、室温にて10時間撹拌した。氷冷下、反応液に10%塩酸(300mL)をゆっくりと加え、トルエン(300mL)を加え、有機層を分取した。水層にトルエンを加えて分液し、有機層を併せ、有機層を飽和食塩水にて3回洗浄した。硫酸ナトリウムを加えて乾燥し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、さらにエタノール及びヘキサンから再結晶する事で、白色固体として[4−(3,5−ジフルオロ−4−(5,6,7−トリフルオロナフタレン−2−イル)フェニル)フェニル]−(2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェニルオキシ)メタン(34.2g)を得た。
MS m/z:554[M+]
(実施例5) [4−(5,6,7−トリフルオロナフタレン−2−イル)フェニル]−[2,6−ジフルオロ−4−(trans−4−プロピルシクロヘキシル)フェニルオキシ]メタンの製造
Figure 2013099754
(5−1) 窒素雰囲気下、マグネシウム(10.0g)をTHF(50mL)に懸濁させた溶液に、3,5−ジフルオロブロモベンゼン(75.9g)をTHF(150mL)に溶解させた溶液を穏やかに還流する速度で加え、その後40℃にて1時間撹拌した。室温まで放冷した後、内温が35℃を超えない速度で4−プロピルシクロヘキサノン(60.62g)をTHF(120mL)に溶解させた溶液を加え、室温にて2時間撹拌した。系内が酸性となるまで10%塩酸を加え、有機層を分取した。水層にトルエンを加えて抽出し、有機層を併せ、飽和食塩水にて洗浄した。硫酸ナトリウムを加えて乾燥し、溶媒を減圧留去する事で粗製1−(1−ヒドロキシ−4−プロピルシクロヘキシル)−3,5−ジフルオロベンゼン(132g)を得た。
(5−2) 窒素雰囲気下、粗製1−(1−ヒドロキシ−4−プロピルシクロヘキシル)−3,5−ジフルオロベンゼン(132g)及びp−トルエンスルホン酸1水和物(2.99g)をトルエン(250mL)に溶解させ、還流下生成する水を除去しながら2時間撹拌した。室温まで放冷後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水にて有機層を洗浄し、硫酸ナトリウムを加えて乾燥し、溶媒を減圧留去した。続いて、得られた全量を酢酸エチル(280mL)に溶解し、5%パラジウム/炭素(7.1g)を加え、水素雰囲気下5MPaにて6時間撹拌した。パラジウム触媒をろ過別した後、溶媒を減圧留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製した。続いて、得られた全量及びtert−ブトキシカリウム(3.4g)をDMF(350mL)に溶解させ、室温にて4時間撹拌した。水とヘキサンを加え分液し、有機層を分取した。水層にヘキサンを加えて抽出し、有機層を併せ、飽和食塩水にて洗浄した。硫酸ナトリウムを加えて乾燥し、溶媒を留去し、減圧蒸留(206Pa、b.p.=110〜112℃)する事により、無色透明液体として1−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)−3,5−ジフルオロベンゼン(58.1g)を得た。
(5−3) 窒素雰囲気下、1−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)−3,5−ジフルオロベンゼン(58.1g)をTHF(300mL)に溶解させ−40℃に冷却し、内温が−35℃を超えない速度で1.6mol/Lのn−ブチルリチウム/ヘキサン溶液(170mL)を加えた。−40℃にてさらに1時間撹拌した後、内温が−35以上とならない速度でホウ酸トリメチル(30.4g)をTHF(100mL)に溶解させた溶液を加え、−40℃にてさらに1時間撹拌した後、内温を室温まで昇温させた。氷冷した後、10%塩酸を系内が酸性となるまで加え、有機層を分取した。有機層を氷冷し、15%過酸化水素水溶液(60.8g)を加えた後、40℃に加熱して更に15時間撹拌した。10%亜硫酸ナトリウム水溶液を用いて過剰の過酸化水素を失活させた後、有機層を飽和食塩水に洗浄し、硫酸ナトリウムを加えて乾燥し、溶媒を減圧留去した。シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、さらにヘキサンから再結晶する事により2,6−ジフルオロ−4−(trans−4−プロピルシクロヘキシル)フェノール(52.5g)を得た。
(5−4) 以下の工程は、実施例1における4−[(2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェニルオキシ)メチル]ブロモベンゼンに変えて2,6−ジフルオロ−4−(trans−4−プロピルシクロヘキシル)フェノールを用いる事以外は実施例1と同様な方法により反応を行う事で、白色固体として[4−(5,6,7−トリフルオロナフタレン−2−イル)フェニル]−[2,6−ジフルオロ−4−(trans−4−プロピルシクロヘキシル)フェニルオキシ]メタン(54.4g)を得た。
MS m/z:524[M+]
相転移温度(℃):Cr 71 N 197 Iso
HNMR(CDCl、TMS内部標準)δ(ppm)=8.11(1H,d,J=8.80Hz),7.95(1H,s),7.80(1H,d,J=8.80Hz),7.69(2H,d,J=8.04Hz),7.59(2H,d,J=8.04Hz),7.46−7.41(1H,m),6.75(2H,d,J=9.6Hz),5.18(2H,s),2.42−2.36(1H,m),1.86(4H,d,J=11Hz),1.40−1.17(7H,m),1.06−0.97(2H,m),0.90(3H,t,J=7.28Hz)
(実施例6) [4−(5,6−ジフルオロナフタレン−2−イル)フェニル]−(2−フルオロ−4−メチルフェニルオキシ)メタン
Figure 2013099754
(6−1) 実施例1の(1−1)における、5,6,7−トリフルオロ−2−ナフトールの代わりに、5,6−ジフルオロ−2−ナフトールを用いる以外は、実施例1−1と同様な方法にて反応を実施し、無色透明液体としてトリフルオロメタンスルホン酸5,6−ジフルオロナフタレン−2−イル(B、34.3g)を得た。
(6−2) 実施例4の(4−1)における、2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェノールの代わりに2−フルオロ−4−メチルフェノールを用いる以外は実施例4−1と同様な方法にてエーテル化を実施し、微黄色液体として4−[(2−フルオロ−4−メチルフェニルオキシ)メチル]ブロモベンゼン(23.5g)を得た。
(6−3) 実施例1の(1−4)における、4−[(2−フルオロ−4−メチルフェニルオキシ)メチル]ブロモベンゼンの代わりに4−[(2−フルオロ−4−プロピルフェニルオキシ)メチル]ブロモベンゼンを用いる以外は実施例1−4と同様な方法にて反応を実施し、黄色液体として粗製4−[(2−フルオロ−4−メチルフェニルオキシ)メチル]フェニルボロン酸(17.7g)を得た。
(6−4) 実施例1の(1−5)における、4−[(2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェニルオキシ)メチル]フェニルホウ酸の代わりに4−[(2−フルオロ−4−メチルフェニルオキシ)メチル]フェニルボロン酸を用い、実施例1で製造方法を示したAの代わりにBを用いる以外は、実施例1の(1−5)と同様な方法にて反応を実施し、白色固体として[4−(5,6−ジフルオロナフタレン−2−イル)フェニル]−(2−フルオロ−4−メチルフェニルオキシ)メタン(11.7g)を得た。
MS m/z:378[M+]
(比較例1) 4−[4−(5,6,7−トリフルオロ−ナフタレン−2−イル)3−フルオロフェニル]プロピルベンゼンの製造
Figure 2013099754
特開2000−355560号に記載の方法にて、4−[4−(5,6,7−トリフルオロ−ナフタレン−2−イル)3−フルオロフェニル]プロピルベンゼンの合成を実施した。
(実施例7) 液晶組成物の調製−1
以下の組成からなるホスト液晶組成物(H)
Figure 2013099754
を調製した。ここで、(H)の物性値は以下の通りである。
ネマチック相上限温度(Tn−i):117.2℃
誘電率異方性(Δε):4.38
屈折率異方性(Δn):0.0899
粘度(η20):20.3mPa・s
この母体液晶(H)80%と、実施例1で得られた[4−(5,6,7−トリフルオロナフタレン−2−イル)フェニル]−(2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェニルオキシ)メタン20%からなる液晶組成物(M−A)を調製した。この組成物の物性値は以下の通りである。
n−i:106.6℃
Δε:9.20
Δn:0.1132
η20:25.9mPa・s
[4−(5,6,7−トリフルオロナフタレン−2−イル)フェニル]−(2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェニルオキシ)メタンの添加による効果として、Tn−iの低下が比較的小さく(外挿Tn−i=65.6℃)、Δεが正に大きくなり(外挿Δε=28.5)、Δnが大きく上昇し(外挿Δn=0.206)更に粘度上昇を比較的小さく抑える事が出来る(外挿η20=48.3mPa・s)ことが分かった。また、調製した液晶組成物(M−A)は、室温にて一ヶ月間以上均一なネマチック液晶状態を維持したことから、液晶組成物への高い混和性を示す事がわかった。
(実施例8) 液晶組成物の調製−2
母体液晶(H)95%と比較例3にて得られた[trans−4−(4−(5,6,7−トリフルオロナフタレン−2−イル)−3,5−ジフルオロフェニル)シクロヘキシル)−(2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェニルオキシ)メタン5%からなる液晶組成物(M−B)を調製した。この組成物の物性値は以下の通りである。
n−i:117.9℃
Δε:5.93
Δn:0.0949
η20:23.8mPa・s
[trans−4−(4−(5,6,7−トリフルオロナフタレン−2−イル)−3,5−ジフルオロフェニル)シクロヘキシル)−(2,6−ジフルオロ−4−プロピルフェニルオキシ)メタンの添加の効果として、Tn−iを上昇させる事ができ(外挿Tn−i=137.9℃)、Δεを正に大きくし(外挿Δε=33.9)、Δnを大きく上昇させ(外挿Δn=0.237)、粘度上昇を比較的抑える事が出来る(外挿η20=101.1mPa・s)事がわかる。また、調製した液晶組成物(M−B)は、室温にて一ヶ月間以上均一なネマチック液晶状態を維持したことから、液晶組成物への高い混和性を示す事がわかった。
(実施例9) 液晶組成物の調製−3
母体液晶(H)80%と比較例5にて得られた[4−(5,6,7−トリフルオロナフタレン−2−イル)フェニル]−[2,6−ジフルオロ−4−(trans−4−プロピルシクロヘキシル)フェニルオキシ]メタン20%からなる液晶組成物(M−C)を調製した。この組成物の物性値は以下の通りである。
n−i:130.8℃
Δε:8.10
Δn:0.1131
η20:30.5mPa・s
[4−(5,6,7−トリフルオロナフタレン−2−イル)フェニル]−[2,6−ジフルオロ−4−(trans−4−プロピルシクロヘキシル)フェニルオキシ]メタンの添加の効果として、Tn−iを大きく上昇させる事ができ(外挿Tn−i=186.6℃)、Δεを正に大きくし(外挿Δε=22.7)、Δnを大きく上昇させ(外挿Δn=0.216)、粘度上昇を比較的抑える事が出来る(外挿η20=73.7mPa・s)事がわかる。また、調製した液晶組成物(M−C)は、室温にて一ヶ月間以上均一なネマチック液晶状態を維持したことから、液晶組成物への高い混和性を示す事がわかった。
(比較例2) 液晶組成物の調製−2
母体液晶(H)85%と比較例1にて得られた4−[4−(5,6,7−トリフルオロ−ナフタレン−2−イル)3−フルオロフェニル]プロピルベンゼン15%からなる液晶組成物(M−D)を調製した。この組成物の物性値は以下の通りである。
n−i:120.6℃
Δε:7.10
Δn:0.1208
η20:26.0mPa・s
4−[4−(5,6,7−トリフルオロ−ナフタレン−2−イル)3−フルオロフェニル]プロピルベンゼンの添加の効果として、Tn−iを上昇させる事ができ(外挿Tn−i=139.9℃)、Δεを正に大きくし(外挿Δε=22.5)、Δnを極めて大きく上昇させ(外挿Δn=0.296)、粘度上昇を比較的抑える事が出来る(外挿η20=58.2mPa・s)事がわかる。しかしながら、調製した液晶組成物(M−D)は、室温にて三日後に結晶が析出したことから、ホスト液晶への混和性が比較的低い事が確認できた。
実施例7と比較例2を比較する事により、本願発明化合物は比較化合物と比べてTn−i及びΔnが低下するものの、Δεが十分に大きく、さらに粘度上昇を抑える効果が大きい事がわかる。なお、実施例7と比較例1は母体液晶への添加量が異なるため、濃度100%とした場合の外挿値を用い比較した。また、一般式(1)で表される化合物を構成成分とする液晶組成物は長期に渡り安定なネマチック相を示す事がわかった。

Claims (19)

  1. 一般式(2)
    Figure 2013099754
    (式中、Rは炭素原子数1から15のアルキル基又は炭素原子数2から15のアルケニル基を表し、これらの基中に存在する1個の−CH−又は隣接していない2個以上の−CH−は各々独立して−O−、−S−、−COO−、−OCO−又は−CO−により置き換えられても良く、

    (a)1,4−シクロへキシレン基(この基中に存在する1個の−CH−又は隣接していない2個以上の−CH−は各々独立してO−又は−S−に置き換えられても良い。)
    (b)1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良く、この基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)
    からなる群より選ばれる基であり、
    は−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、−CHCH−、−CFCF−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−又は単結合を表し、
    は水素原子、フッ素原子又は塩素原子を表し、
    mは0又は1を表す。)で表される化合物と、一般式(3)
    Figure 2013099754
    (式中、Aは一般式(2)におけるAと同様な意味を表し、
    は1,4−フェニレン基(この基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)を表し、
    はヒドロキシ基、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、トシルオキシ基、メシルオキシ基又はトリフルオロメタンスルホニルオキシ基を表し、
    は塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子表すが、Aが(A−1)又は(A−2)
    Figure 2013099754
    から選ばれる基である場合は水素原子であっても良く、
    は一般式(2)におけるZと同様な意味を表し、
    nは0又は1を表す。)で表される化合物を、Xがヒドロキシル基である場合は脱水縮合剤の存在下縮合させ、又はXが塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、トシルオキシ基、メシルオキシ基又はトリフルオロメタンスルホニルオキシ基である場合は塩基の存在下エーテル化反応させる事により、一般式(4)
    Figure 2013099754
    (式中、R、A、A、A、Z、Z、m、n、Y及びXは、各々独立して一般式(2)又は一般式(3)におけるR、A、A、A、Z、Z、m、n、Y及びXと同様な意味を表す。)で表される化合物へ誘導し、一般式(4)で表される化合物を金属又は有機金属と反応させるか、又は得られた有機金属化合物の金属を更に他の原子に置換して調製される一般式(5)
    Figure 2013099754
    (式中、R、A、A、A、Z、Z、m、n及びYは、各々独立して一般式(4)におけるR、A、A、A、Z、Z、m、n及びYと同様な意味を表し、
    はMgX、Li、Na、ZnX又はCuX(式中、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を表す。)を表すか一般式(B−1)又は(B−2)
    Figure 2013099754
    (式中、R及びRは各々独立して直鎖であっても又は分岐していても良い炭素数1から5のアルキル基を表し、
    Eは基中に存在する一つ以上の水素原子が各々独立してメチル基に置換されていても良い−(CH−を表し、
    pは2、3又は4を表す。)で表す置換基を表す。)
    で表される化合物へ誘導した後、一般式(6)
    Figure 2013099754
    (式中、Y、Y及びYは各々独立して水素原子、フッ素原子又は塩素原子を表し、
    はトリフルオロメタンスルホニルオキシ基、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を表す。)で表される化合物と遷移金属触媒存在下反応させる一般式(1)
    Figure 2013099754
    (式中、R、A、A、A、Z、Z、m、n、Y、Y、Y及びYは、各々独立して一般式(5)及び一般式(6)におけるR、A、A、A、Z、Z、m、n、Y、Y、Y及びYと同様な意味を表す。)で表される化合物の製造方法。
  2. 請求項1に記載の一般式(4)で表される化合物をアルカリ金属類、アルカリ土類金属類又は有機リチウム類と反応させることによる請求項1に記載の一般式(5)で表される化合物の製造方法。
  3. 請求項1に記載の一般式(2)で表される化合物と請求項1に記載の一般式(3)で表される化合物を脱水縮合剤としてアゾジカルボン酸類を用い、更にホスフィン類を用いて縮合させる請求項1記載の一般式(4)で表される化合物の製造方法。
  4. 請求項1に記載の一般式(2)で表される化合物と請求項1に記載の一般式(3)で表される化合物を塩基として水酸化アルカリ金属塩類、水酸化アルカリ土類金属塩類又は炭酸アルカリ金属塩類を用いてエーテル化させる請求項1記載の一般式(4)で表される化合物の製造方法。
  5. が塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である請求項1に記載の一般式(4)で表される化合物を、金属リチウム、金属ナトリウム、金属マグネシウム、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム又はtert−ブチルリチウムと反応させて、XがMgX、Li又はNa(式中、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を表す。)である請求項1記載の一般式(5)で表される化合物とした後、更にホウ酸エステル類と反応させる事で得られるXが一般式(B−1)又は(B−2)で表される官能基である請求項1に記載の一般式(5)で表される化合物の製造方法。
  6. が水素原子である請求項1に記載の一般式(4)で表される化合物をn−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、tert−ブチルリチウム又はジイソプロピルリチウムアミドと反応させて、XがLiである請求項1記載の一般式(5)で表される化合物とした後、更にホウ酸エステル類と反応させる事で得られるXが一般式(B−1)又は(B−2)で表される官能基である請求項1に記載の一般式(5)で表される化合物の製造方法。
  7. 一般式(5)で表される化合物と一般式(6)で表される化合物を遷移金属触媒としてパラジウム系遷移金属触媒又はニッケル系遷移金属触媒を用い、更に塩基を添加する請求項1に記載の一般式(1)で表される化合物の製造方法。
  8. 一般式(4)
    Figure 2013099754
    (式中、R、A、A、A、Z、Z、m、n、Y及びXは、各々独立して請求項1に記載の一般式(4)におけるR、A、A、A、Z、Z、m、n、Y及びXと同様な意味を表す。)
    で表される化合物。
  9. 一般式(5)
    Figure 2013099754
    (式中、R、A、A、A、Z、Z、m、n及びYは、各々独立して請求項1に記載の一般式(5)におけるR、A、A、A、Z、Z、m、n及びYと同様な意味を表し、
    は一般式(B−1)又は(B−2)
    Figure 2013099754
    (式中、R及びRは各々独立して直鎖であっても又は分岐していても良い炭素数1から5のアルキル基を表し、
    Eは基中に存在する一つ以上の水素原子が各々独立してメチル基に置換されていても良い−(CH−を表し、
    pは2、3又は4を表す。)で表される置換基を表す。)
    で表される化合物。
  10. 一般式(1)
    Figure 2013099754
    (式中、R、A、A、A、Z、Z、m、n、Y、Y、Y及びYは、各々独立して請求項1の一般式(1)におけるR、A、A、A、Z、Z、m、n、Y、Y、Y及びYと同様な意味を表す。)
    で表される化合物。
  11. 一般式(1)において、A
    Figure 2013099754
    から選ばれる基を表す、請求項10に記載の化合物。
  12. 一般式(1)において、Yがフッ素原子を表す請求項10又は11に記載の化合物。
  13. 一般式(1)において、Yが水素原子を表す請求項10から12のいずれか一項に記載の化合物。
  14. 一般式(1)において、Y及びYがフッ素原子を表す請求項10から13のいずれか一項に記載の化合物。
  15. 一般式(1)において、mが0を表す請求項10から14のいずれか一項に記載の化合物。
  16. 一般式(1)において、nが1を表す請求項10から15のいずれか一項に記載の化合物。
  17. 一般式(1)において、nが0を表す請求項12から15のいずれか一項に記載の化合物。
  18. 請求項10から17のいずれか一項に記載の化合物を一種又は二種以上含有する液晶組成物。
  19. 請求項18記載の液晶組成物を使用した液晶表示素子。
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