KR100463890B1 - 광학활성화합물및이를함유하는반강유전성액정조성물 - Google Patents

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Abstract

본 명세서에는 반강유전성 액정 상을 나타내고 한계 전압이 낮고 점도가 낮은 신규의 광학 활성 화합물; 반강유전성 액정 상을 나타내지는 않지만 한계 전압이 높은 반강유전성 액정 상에 혼입되어 이의 한계 전압을 감소시킬 수 있는 신규의 광학 활성 화합물; 상기 화합물을 함유하는 반강유전성 액정 조성물; 및 반강유전성 액정 조성물의 한계 전압을 감소시키는 방법이 기술되어 있다.

Description

광학 활성 화합물 및 이를 함유하는 반강유전성 액정 조성물
본 발명은 액정을 이용하는 광학 스위칭 소자에 혼입될 액정 물질로서 유용한 다수의 비대칭 탄소원자를 지닌 신규의 광학 활성 화합물에 관한 것이다. 더욱 특히, 본 발명은 이러한 광학 활성 화합물을 함유하는 반강유전성 액정 조성물에 관한 것이다.
반강유전성 액정은 1988년에 찬다니(Chandani) 등에 의해 밝혀졌으며[참조: Chandani et al., Jpn. J. Appl. Phys, 27, L279(1988)], 현재 액정 디스플레이 장치에 혼입되는 네마틱 액정을 대체하는 미래의 액정으로서 인지되어 왔다.
현재 액정 디스플레이 장치에 혼입되는 네마틱 액정의 스위칭 시간은 전형적으로 30밀리초 정도로 느리다. 따라서, 이들 디스플레이 장치는 활성 매트릭스로 불리우는 생산 단가가 매우 높은 박막 트랜지스터(TFT)를 이용하는 구동 방법을 사용하여 제작한다. 추가로, 트위스트 네마틱(TN)으로 불리우는 디스플레이 시스템은 이러한 시스템이 본질적으로 협소한 가시각을 제공한다는 측면에서 불리하다.
또다른 한편, 1975년에 메이어(Meyer) 등에 의해 밝혀진 강유전성 액정은 이의 신속한 응답으로 인해 높은 정의 디스플레이(definition display)를 나타내는 액정 디스플레이를 구성하는 것으로 예상되었다[참조: R. B. Meyer et al., J. Phys, (France), 36, L69, (1975)]. 그러나, 이러한 강유전성 액정은 경사(그레이) 디스플레이를 수행하기가 거의 어렵기 때문에 아직까지는 순색의 디스플레이를 실현시킬 수가 없다.
앞서의 반강유전성 액정은 스위칭 시간이 수십 마이크로초 정도로 신속하다. 이러한 반강유전성 액정에서는, 액정 분자가 응답을 평면으로 만들어 준다. 따라서, 넓은 가시각이 제시될 수 있다. 추가로, 상기 반강유전성 액정은 dc 전압에 적용되는 경우에도 확정 한계 전압을 나타내므로 용이하게 구동할 수 있다. 따라서, 반강유전성 액정은 단순 매트릭스로 불리우는 생산 단가가 낮은 구동법으로 구동된 디스플레이 장치을 구성할 수 있다. 실험적으로 만들어지긴 하였지만, 순색 애니메이션 디스플레이가 실현되었다.
앞서 언급한 바와 같이, 반강유전성 액정을 이용하는 액정 디스플레이는 생산 단가가 낮은 단순 매트릭스를 사용하여 가시각이 넓고 충실도가 높은 디스플레이를 실현하는 것으로 예상된다.
그러나, 반강유전성 액정 상을 나타내는 화합물은 구조적 가시 시점이 극도로 제한된다. 이들 화합물 중의 대부분을 다음 화학식으로 예시된 바와 같은 1-치환된 알킬벤조산 에스테르[참조: Euture Liquid Crystal Display and Its materials, supervised by Atsuo Fukada, CMC, (1992)] 등의 말단 구조를 지닌다:
Figure pat00001
상기식에서,
Y는 알킬 그룹 또는 퍼플루오로알킬 그룹이다.
디스플레이 장치에 혼입될 반강유전성 액정은 일반적 용도의 네마틱 액정과 동일한 실제적 작동 온도 범위를 지니고 양질의 디스플레이와 관련된 각종 특성을 나타내야 한다. 따라서, 상이한 특성을 지닌 반강유전성 액정 화합물을 혼합하여 목적하는 액정 조성물을 형성하도록 하는 것이 필요하다. 그러나, 반강유전성 액정 상의 외관을 허용하는 구조는 상기 언급된 바와 같이 제한되기 때문에, 허용가능한 구조적 변형은 지환족 그룹, 축합 환 또는 헤테로사이클릭 그룹을 코어 구조 내로 도입하고 에테르 결합을 키랄 말단 알킬 쇄에 도입하는 것뿐이다. 이로써 생성된 화합물은 특성상 본래의 화합물과 매우 유사하다. 따라서, 각종 특성을 지녀야하는 실제적인 액정 조성물을 수득하기가 거의 어렵다. 추가로, 상기 언급된 바와 같은 분자에 다수의 에스테르 결합을 갖는 화합물은 점도가 높아 신속한 스위칭 시간을 나타내기가 어려울 수 있다고 공지되어 있다. 따라서, 실제적 특성을 지닌 반강유전성 액정을 수득하기 위해서는 상이한 특성을 지닌 액정 조성물을 개발하는 것이 반드시 필요하다.
한편, 본 발명자들은 다음 화학식을 지닌 화합물이 반강유전성 액정 상을 나타낼 수 있다는 것을 밝혀내었다[참조: JP-A-4-82862(본원에서 사용된 바와 같은 용어 "JP-A"란 "심사되지 않은 채로 공개된 일본 특허원"을 의미한다)]:
Figure pat00002
상기 구조의 화합물은 2-메틸알카노산이 혼입되어 있으므로 안정한 반강유전성 액정 상을 나타낸다. 그러나, 상기 화합물은 이의 코어 구조가 공지된 반강유전성 액정 상의 코어 구조와 유사하기 때문에 점도가 높고 한계 전압이 높다는 점에서 불리하다.
본 발명자들은 또한, 2-메틸알카노산을 디페닐 피리미딘 등의 헤테로사이클릭 화합물의 코어 내로 도입할 때 반강유전성 액정 상이 나타난다는 것을 밝혀내었다[참조: JP-A-9-31063]. 이러한 화합물은 점도가 보다 낮고 앞서의 에스테르 화합물보다 신속하게 응답할 수 있기 때문에 유용하다. 그러나, 이러한 화합물도 역시 한계 전압이 높다는 점에서 불리하다.
이러한 상황하에서, 본 발명자들은 반강유전성 액정 상을 나타내고 점도가 낮으며 한계 전압이 낮은 액정 화합물, 및 한계 전압이 높은 앞서의 반강유전성 액정의 한계 전압을 감소시킬 수 있는 광학 활성 화합물을 개발하고자 하였다. 그 결과, 다수의 비대칭 탄소원자를 도입하면 자동적으로 반강유전성 액정 상을 나타내고 한계 전압이 낮은 화합물, 또는 반강유전성 액정 상을 나타내지는 않지만 한계 전압이 높은 앞서의 화합물에 혼입되어 이의 한계 전압을 감소시킬 수 있는 화합물이 수득된다는 사실을 밝혀내었다. 이로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 반강유전성 액정 상을 나타내고 점도가 낮고 한계 전압이 낮은 신규의 광학 활성 화합물; 반강유전성 액정 상을 나타내지는 않지만 한계 전압이 높은 반강유전성 액정에 혼입되어 이의 한계 전압을 감소시킬 수 있는 신규의 광학 활성 화합물; 및 이러한 신규의 광학 활성 화합물을 함유하는 반강유전성 액정 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명자들은 반강유전성 액정 상을 나타내고 점도가 낮고 한계 전압이 낮을 신규의 광학 활성 화합물과, 반강유전성 액정 상을 나타내지는 않지만 한계 전압이 높은 반강유전성 액정에 혼입되어 이의 한계 전압을 감소시킬 수 있는 신규의 광학 활성 화합물에 관한 광범위한 연구를 수행한 결과, 본 발명을 완성하게 되었다.
달리 말하면, 본 발명의 제1 국면은 광학 활성 화합물, 보다 구체적으로 언급하면 다음 화학식 1의 광학 활성 화합물에 관한 것이다:
[화학식 1]
Figure pat00003
상기식에서,
R1은 탄소수 5 내지 10의 알킬 그룹이고,
R2는 탄소수 3 내지 10의 알킬 그룹 또는 C1-3 측쇄 그룹을 갖는 탄소수 4 내지 12의 알킬 그룹이며,
R3은 불소원자, 메틸 그룹 또는 트리플루오로메틸 그룹이고,
R4는 메틸 그룹, 불소원자 또는 트리플루오로메틸 그룹이며,
l, m 및 p는 각각 0 또는 1이고,
X는 -(CH2)q-O-(여기서, q는 1 또는 2이다), -OCO-또는 -CO2-이며,
Y는 -OCO-, -CO2-또는 -O-(CH2)n-(여기서, n은 1 또는 2이다)이고,
단, X가 -(CH2)q-O-인 경우, p가 1이면 R3은 불소원자를 나타내고, Y가 -O-(CH2)n-인 경우, R4는 불소원자를 나타내거나, X가 -(CH2)q-O- 또는 -CO2-이고 Y가 -OCO- 또는 -O-(CH2)n-인 경우, p가 0이면 R3 및 R4는 불소원자가 아니며,
C*는 비대칭 탄소원자를 나타낸다.
본 발명의 제2 국면은 액정 조성물, 보다 구체적으로는 본 발명의 제1 국면에 따르는 광학 활성 화합물 하나 이상을 함유하는 반강유전성 액정 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 제3 국면은 방법, 보다 구체적으로는 본 발명의 제1 국면에 따르는 광학 활성 화합물 하나 이상을 반강유전성 액정 조성물 내로 도입시킴을 포함하여, 상기 반강유전성 액정 조성물의 한계 전압을 감소시키는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 다음에 보다 상세히 기술될 것이다.
본 발명의 바람직한 광학 활성 화합물로서, R3, R4, X, Y, l, m, n, p 및 q가 다음 표 1 내지 4에서 정의된 바와 같고, 이들 표에 나타내지 않은 R1이 펜틸 그룹, 헥실 그룹, 헵틸 그룹, 옥틸 그룹, 노닐 그룹 및 데실 그룹으로 이루어진 그룹중에서 선택되고, 이들 표에 나타내지 않은 R2가 프로필 그룹, 부틸 그룹, 펜틸 그룹, 헥실 그룹, 헵틸 그룹, 옥틸 그룹, 노닐 그룹, 데실 그룹, C4-11 메틸-치환된 알킬 그룹, C5-12 에틸-치환된 알킬 그룹, C5-12 디메틸-치환된 알킬 그룹, C6-12 프로필-치환된 알킬 그룹 및 트리메틸알킬 그룹으로 이루어진 그룹중에서 선택되는 화합물이 예시된다.
Figure pat00004
Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00007
상기 표에서 l 및 m의 칼럼의 괄호안의 숫자는 치환 부위를 지시한다.
상기 표에서 구체적으로 나타낸 기본 구조를 지닌 본 발명의 각종 화합물 중의 몇몇은 자동적으로 반강유전성 액정 상을 나타내고 이러한 반강유전성 액정 상에서 낮은 한계 전압을 나타낸다. 다른 화합물들은 반강유전성 액정 상을 나타내지는 않지만, 한계 전압이 높은 반강유전성 액정에 혼입되어 이의 한계 전압을 감소시킬 수 있다. 추가로, 본 발명에 따른 각종 화합물 둘 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.
더욱이, 본 발명의 화합물은 공지된 반강유전성 액정 화합물과의 상용성이 우수하기 때문에 이들과 혼합될 때 반강유전성 액정 조성물을 용이하게 형성할 수 있다. 이러한 공지된 반강유전성 액정 화합물의 바람직한 예로서,
Figure pat00008
그룹으로 종결된 화합물(여기서, R7은 직쇄 알킬 그룹 또는 에테르 결합을 갖는 알킬 그룹이다)을 사용할 수 있다.
이러한 화합물의 특히 바람직한 예가 다음에 제시된다:
Figure pat00009
(여기서, R7은 직쇄 알킬 그룹 또는 에테르 결합을 갖는 알킬 그룹이고; R8은 알킬 그룹 또는 알콕시 그룹이며; s는 1 또는 2이고; t는 0 또는 1이다).
앞서의 화합물의 기타 예로는 상기 화합물의 페닐렌 그룹 중의 몇몇 수소 원자를 불소 원자로 치환함으로써 수득된 화합물이 있다.
본 발명에 따르는 광학 활성 화합물과 앞서의 공지된 반강유전성 액정 화합물 또는 이들의 조성물을 혼합하여 반강유전성 액정 조성물을 수득하는 경우에는, 본 발명의 광학 활성 화합물 중에서 반강유전성 액정 상을 나타내는 화합물의 함량은 바람직하게는 1 내지 80중량%이다. 그러나, 본 발명에 따르는 화학식 1의 광학 활성 화합물 중에서, p가 0인 화합물의 함유는 반강유전성 액정 상에 대한 낮은 상위 한계 온도를 나타내므로 반강유전성 액정 상을 나타낼 수 있는 조성물의 상위 한계 온도를 저하시킨다. 따라서, 이러한 광학 활성 화합물은 1 내지 50중량%의 양으로 혼입시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르는 광학 활성 화합물 중에서, 반강유전성 액정 상 또는 액정상을 나타내지 않은 화합물은 한계 전압이 높은 반강유전성 액정 화합물 또는 이의 조성물에 1 내지 30중량%의 양으로 혼입되어 안정한 반강유전성 액정 상을 나타낼 수 있으며 이의 한계 전압을 감소시킬 수 있다. 따라서, 반강유전성 액정 상 또는 액정 상을 나타내지 않는 화합물일지라도 1 내지 30중량%의 양으로 혼입되는 것이 바람직하다.
또다른 한편, 본 발명에 따르는 광학 활성 화합물은 스멕틱 C 상 또는 키랄 스멕틱 C 상을 나타내지만 반강유전성 액정 상을 나타내지는 않는 공지된 화합물(예: 페닐피리미딘 및 페닐 벤조에이트)과의 상용성이 우수하다. 따라서, 본 발명의 광학 활성 화합물은 반강유전성 액정 상의 층 구조가 목적하는 반강유전성 액정 조성물을 수득하도록 유지될 수 있는 한 상기 화합물과 혼합될 수 있다. 이러한 경우, 스멕틱 C 상 또는 키랄 스멕틱 C 상은 나타내지만 반강유전성 액정 상을 나타내지는 않는 화합물의 함량은 바람직하게는 40중량% 이하, 보다 바람직하게는 30중량% 이하이다.
따라서, 본 발명에 따르는 액정 화합물의 대부분은 안정하게 반강유전성 액정 상을 나타내고 전자-광학 소자 및 반강유전성 액정을 이용하는 기타 유사 소자에 혼입될 수 있다. 추가로, 본 발명의 화합물은 수 많은 공지된 통상의 액정 화합물과의 상용성이 우수하므로 개선된 온도 특징을 지닌 액정 물질을 제공할 수 있다.
추가로, 본 발명의 광학 활성 화합물은 한계 전압이 높은 반강유전성 액정 화합물에 혼입되어 이의 한계 전압을 감소시킬 수 있으며, 이로써 보다 더욱 바람직한 반강유전성 액정 조성물을 수득할 수 있다.
본 발명에 따르는 화학식 1의 광학 활성 화합물은, 예를 들면, 다음 방법으로 합성할 수 있다. 예를 들면, 광학 활성의 2-메틸알카노산은 상응하는 2-메틸-2-알케노산을 비대칭적으로 수소화시키거나 2-메틸알카노산 또는 이의 유도체의 라세미 변형물을 리파제 등을 사용하여 광학적으로 분할시킴으로써 수득할 수 있다.
추가로, 광학 활성의 2- 또는 3-플루오로알킬 유도체는 상응하는 2- 또는 3-하이드록시알킬 유도체를 헥사플루오로프로펜 디에틸아민 등의 불소화제를 사용하여 불소화시킴으로써 합성할 수 있다.
더욱이, 2-플루오로알카노산은 2-플루오로-2-알케노산을 비대칭적으로 수소화시킴으로써 합성할 수 있다. 2-플루오로알킬 유도체는 2-플루오로알카노산을 2-플루오로알칸올로 환원시킨 다음, 이를 피리딘 등의 염기의 존재하에서 메실 클로라이드 또는 토실 클로라이드와 반응시켜 목적하는 유도체를 생성시킴을 포함하는 방법에 의해 수득할 수 있다. 1,1,1-트리플루오로-2-알칸올은, 예를 들면, 상응하는 화합물을 리파제를 사용하여 광학적으로 분할시킴으로써 수득할 수 있다.
본 발명에 따르는 화합물의 코어 잔기는 통상적인 어떠한 방법으로 합성할 수 있다. 이어서, 이러한 코어 잔기의 양말단에 위치시킬 보호 그룹을 선택한다. 이어서, 코어 잔기와 보호 그룹을 상응하는 광학 활성 화합물과 일련으로 반응시켜 본 발명의 화합물을 수득한다.
p가 1이고 X가 -(CH2)q-O-이며 Y가 -OCO-인 화학식 1의 화합물의 합성 방법이 다음에 기술될 것이다. 먼저, 디페닐피리미딘 유도체를 통상적인 방법으로 벤질 그룹 등의 보호 그룹이 혼입되어 있는 (3-디메틸아미노-2-페닐프로페닐리덴)디메틸암모늄의 퍼클로레이트 유도체 및 p-하이드록시벤즈아미딘염산염으로부터 수득한다. 이어서, 유리 하이드록실 그룹을 3,4-디하이드로-2H-피란, 비닐 에틸 에테르, p-메톡시벤질 클로라이드 등(R10)으로 보호시키는 반면, 기타 보호 그룹은 방출시킨다(R9: 기타 보호 그룹이 벤질 그룹인 경우에는, 팔라듐-탄소에 의해 방출시킨다). 그후, 상기 유도체를 2-플루오로알킬 메실레이트, 2-플루오로알킬 토실레이트 등으로 에테르화시킨다. 이어서, 기타 보호 그룹을 산 등에 의해 제거한다. 이로써 에테르화된 유도체를 통상의 에스테르화 반응시켜 목적하는 화합물을 수득한다. 합성 경로에 관한 예가 반응식 1로 제시될 것이다.
[반응식 1]
(1) p= 1, X= -(CH2)q-O-, Y= -OCO-
Figure pat00010
p가 0이고 X가 -(CH2)q-O-이며 Y가 -OCO-인 화학식 1의 화합물의 합성 방법이 다음에 기술될 것이다. 이러한 화합물은 앞서의 피리미딘 환 형성 방법에 의해 마찬가지로 합성할 수 있다. 그러나, 여기서는 2-클로로-5-메톡시-1,3-피리미딘을 닉켈 촉매의 존재하에서 치환체를 갖는 페닐 할라이드로부터 제조된 그리나드 시약과 교차 커플링 반응시키는 합성 방법을 사용한다. 이어서, 이로써 수득된 메톡시 화합물을 수산화나트륨의 존재하에서 가열하여 탈메틸화를 수행한다. 이어서, 이로써 탈메틸화된 화합물을 앞서의 반응에서와 동일한 방식으로 에테르화, 탈보호 및 에스테르화시켜 목적하는 화합물을 합성한다. 합성 경로가 반응식 2로 제시될것이다:
[반응식 2]
(2) p= 0, X= -(CH2)q-O-, Y= -OCO-
Figure pat00011
(3) X가 -CO2-이고 Y가 -OCO- 또는 -O-(CH2)n-인 화학식 1의 화합물은 화학식 2의 화합물을 2-치환된 알카노산, 2-플루오로알킬 메실레이트 등과 반응시키고, 산 등을 사용하여 상기 화합물로부터 기타 보호 그룹을 제거한 다음, 이 화합물을 통상의 에스테르화시켜 목적하는 화합물을 수득함으로써 수득할 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00012
(4) X가 -OCO-이거나 Y가 -CO2-인 화학식 1의 화합물은 다음 화합물로부터 유사하게 합성할 수 있다:
Figure pat00013
(여기서, 환 C는 1,3-피리미딘 환을 나타내고: R"은 벤질 그룹 등의 보호 그룹을 나타낸다).
(5) X가 -(CH2)q-O-이고 Y가 -O-(CH2)n-인 화학식 1의 화합물은 앞서의 반응식에서 제시된 화합물(2)을 탈보호시킨 다음, 이 화합물을 2배 몰량의 2-플루오로알킬 메실레이트 등을 사용하여 에테르화시킴으로써 합성할 수 있다.
[실시예]
본 발명은 다음 실시예에 보다 상세히 기술될 것이지만, 본 발명이 이에 제한되지는 않는다. 후술되는 바와 같은 상 전이점은 고온대(hot stage)가 장착된 편광 현미경하에 가시적으로 관찰하고 시차 주사 열량계(DSC)로 측정함으로써 결정한다. 각종 액정 상의 판단은 소위 상용성 시험과 접촉 방법으로 수행한다.
각종 액정 화합물과 조성물을 평가하기 위하여, 투명한 전도층(인듐 주석 산화물: ITO)을 두 시트의 유리 기판위에 제공하고, 이들 유리 기판을 폴리이미드, 폴리비닐 알콜 등으로 만든 배향 필름으로 피복하며, 이들 유리 기판을 문지른 다음, 유리 기판상에서의 마찰 방향이 서로 평행하게 되는 배열로 이들 유리 기판을 적층시킴으로써 수득된 액정 평가용 셀을 이용한다. 이로써 제조된 셀은 2.3㎛의 갭을 갖는다.
한계 전압과 같은 전자-광학 효과를 평가하기 위하여, 직교 니콜(cross Nicols)에 배열된 분석기와 편광기 사이에 놓여진 온도-조절된 액정 셀에 He-Ne 레이저를 조사한다. 이러한 환경하에서, 적용된 전압에 대한 액정의 응답은 광전자 증배기로 측정된 투과율의 변화를 관찰함으로써 결정한다. 한계 전압은 삼각형 파의 적용하에서 암(dark) 수준이 0%의 투과율에 상응하고 명(bright) 수준이 100%의 투과율에 상응한다고 가정할 때 90%의 투과율을 제공하는데 요구되는 전압으로서 정의된다. 후술될 용어 "Tc"는 반강유전성 액정 상에 대한 상위 한계 온도를 나타낸다.
실시예 1
5-(4-((S)-2-플루오로옥틸옥시)페닐)-2-(4-((S)-2,6-디메틸헵타노일옥시)페닐)-1,3-피리미딘의 합성
(1) 5-(4-((S)-2-플루오로옥틸옥시)페닐)-2-(4-(테트라하이드로피라닐옥시옥시)페닐)-1,3-피리미딘의 합성
반응 플라스크에 (S)-2-플루오로옥틸 토실레이트 1.3g, 5-(4-하이드록시페닐)-2-(4-테트라하이드로피라닐옥시)페닐)-1,3-피리미딘 1.25g, 탄산칼륨 0.67g 및 디메틸포름아미드 38ml를 질소 스트림 하에서 채운다. 이어서, 상기 혼합물을 질소 스트림하에 80℃의 온도에서 밤새 교반시킨다. 반응 생성물을 냉각시키고, 빙수에 따라 부은 다음, 에틸 아세테이트로 추출한다. 그 다음, 생성된 유기 상을 대상으로 용매를 증류시켜 조 반응 생성물을 수득한다. 이러한 조 반응 생성물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(톨루엔과 에틸 아세테이트와의 3:1(용적비) 혼합물)를 통하여 정제시켜 목적하는 화합물을 1.61g(수율: 94.1%) 수득한다.
(2) 5-(4-((S)-2-플루오로옥틸옥시)페닐)-2-(4-하이드록시페닐)-1,3-피리미딘의 합성
반응 플라스크에 5-(4-((S)-2-플루오로옥틸옥시)페닐)-2-(4-(테트라하이드로피라닐옥시)페닐)-1,3-피리미딘 1.61g, 클로로포름 30ml 및 메탄올 100ml를 채운다. 이어서, 이 혼합물에 파라톨루엔설폰산 1수화물 0.11g을 교반시키면서 실온에서 가한다. 이 혼합물을 실온에서 밤새 직접 교반시킨다. 교반 후, 반응 용액을 포화 중탄산나트륨 수용액으로 중화시킨다. 이어서, 용매를 상기 반응 용액으로부터 증류 제거하여 조 반응 생성물을 수득한다. 이러한 조 생성물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(톨루엔/에틸 아세테이트= 1/1)를 통하여 정제시켜 목적하는 화합물을 1.33g(수율: 99.6%)수득한다.
(3) 5-(4-((S)-2-플루오로옥틸옥시)페닐)-2-(4-((S)-2,6-디메틸헵타노일옥시)페닐)-1,3-피리미딘의 합성
반응 플라스크에 5-(4-((S)-2-플루오로옥틸옥시)페닐)-2-(4-(하이드록시페닐)-1,3-피리미딘 1.33g, (S)-2,6-디메틸헵타노산 0.54g, 메틸렌 클로라이드 20ml, N,N'-디사이클로헥실 카보디이미드(DCC) 0.83g 및 소량의 N,N-디메틸아미노피리딘(DMAP)를 채운다. 이 혼합물을 실온에서 밤새 교반시킨다. 불용성 물질을 여과시켜 제거한다. 이 여액으로부터 용매를 증류 제거시켜 조 반응 생성물을 수득한 다음, 이를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(톨루엔/에틸 아세테이트= 10/1)를 통하여 정제시켜 목적하는 화합물을 1.19g(수율: 66.4%) 수득한다.
1H - NMR (CDCl3) δ ppm : 0.88 - 0.92 (m, 9H), 1.26 - 1.44 (m, 16H), 1.55 - 1.60 (m, 1H), 1.80 (m, 3H), 2.71 - 2.73 (m, 1H), 4.10 - 4.11 (m, 1H), 4.16 - 4.18 (m, 1H), 4.86 (dm, 1H, J=48.7㎐), 7.08 (d, 2H, J=8.9㎐), 7.22 (d, 2H, J=8.8㎐), 7.57 (d, 2H, J=8.9㎐), 8.51 (d, 2H, J=9.0㎐), 8.97 (s, 2H) MS(m/z) : 534(M+)
상기 화합물은 136.1℃의 온도에서 용융되어 등방성 상으로 변한다. 냉각시킬 때, 상기 화합물은 모노트로피적으로 반강유전성 액정 상을 나타낸다. 반강유전성 액정 상으로부터 등방성 상으로의 상 전이 온도는 135℃이다.
상기 화합물을 액정 셀에 주입한 다음 120℃(Tc-15℃)의 온도에서 한계 전압에 대해 측정한다. 그 결과, 한계 전압은 20V이다. 상기 화합물은 등방성 상으로부터 직접적으로 반강유전성 액정 상을 나타내었다. 일반적으로, 이러한 상 서열을 지닌 화합물을 마찰 셀에 배향시키는 것은 어려운 일이다. 상기 화합물이 앞서의 액정 셀에 상당히 잘 배향될 수 있다는 점에서 또한 유리한 것으로 밝혀졌다.
비교 실시예 1
광학 활성의 2,6-디메틸헵타노산만이 혼입되어 있는 화합물, 즉 5-(4-데실페닐)-2-(4-((S)-2,6-디메틸헵타노일옥시)페닐)-1,3-피리미딘을 합성한다. 이 화합물은 100.7℃의 온도에서 용융되어 반강유전성 액정 상을 나타내고 131.7℃의 온도에서 등방성 상으로 된다. 상기 화합물을 액정 셀에 주입한 다음 116.7℃(Tc-15℃)의 온도에서 한계 전압에 대해 측정한다. 그 결과, 한계 전압은 59V인데, 이는 실시예 1의 액정의 한계 전압과 비교해 볼 때 극히 높은 것이다.
본 발명의 화합물은 2-메틸알카노산 이외에도 불소 치환된 알킬 그룹이 혼입되어 있는 광학 활성 화합물을 포함한다. 이는 이러한 광학 활성 화합물의 혼입이 현저하게 개선된 한계 전압을 제공한다는 것을 보여준다.
실시예 2
비교 실시예 1에서 나타낸 화합물에 표 1에서 제시된 화합물 11.1중량%를 가하여 반강유전성 액정, 조성물(Tc=125℃)를 수득한다. 상기 화합물을 액정 셀에 주입한 다음 120℃(Tc-5℃)의 온도에서 한계 전압에 대해 측정한다. 그 결과, 한계 전압은 36V이다. 비교 실시예 1의 화합물의 한계 전압은 (Tc-5℃)의 온도에서 44V이다. 따라서, 실시예 1의 화합물의 혼입이 한계 전압에서의 개선을 제공함으로써, 보다 우수한 특성을 지닌 반강유전성 액정 조성물을 수득할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
실시예 3
5-(3-플루오로-4-((S)-2-플루오로옥틸옥시)페닐)-2-(3-플루오로-4-((S)-2,6-디메틸헵타노일옥시)페닐)-1,3-피리미딘의 합성
실시예 1의 과정을 수행하는데, 단 단계(1)에서의 5-(4-하이드록시페닐)-2-(4-테트라하이드로피라닐옥시)페닐)-1,3-피리미딘을 5-(3-플루오로-4-하이드록시페닐)-2-(3-플루오로-4-(테트라하이드로피라닐옥시)페닐)-1,3-피리미딘으로 대체시킨다. 이로써 목적하는 화합물을 수득한다.
1H - NMR (CDCl3) δ ppm : 0.89 - 0.91 (m, 9H), 1.26 (m, 2H), 1.32 - 1.44 (m, 14H), 1.55 - 1.60 (m, 1H), 1.81 - 1.87 (m, 3H), 2.75 - 2.80 (m, 1H), 4.18 - 4.20 (m, 1H), 4.23 - 4.26 (m, 1H), 4.88 (dm, 1H, J=49.0㎐), 7.12 - 7.16 (m, 1H), 7.22 - 7.24 (m, 1H), 7.33 - 7.40 (m, 2H), 8.28 - 8.33 (m, 2H), 8.97 (s, 2H)
MS(m/z) : 570 (M+)
상기 화합물은 78.7℃의 온도에서 용융되어 반강유전성 액정 상을 나타내고 99.2℃의 온도에서 등방성 상으로 변한다.
실시예 4
5-(4-((S)-2-플루오로옥틸옥시)페닐)-2-(3-플루오로-4-((S)-2-메틸옥타노일옥시)페닐)-1,3-피리미딘의 합성
실시예 1의 과정을 수행하는데, 단 단계(1)에서의 5-(4-하이드록시페닐)-2-(4-테트라하이드로피라닐옥시)페닐)-1,3-피리미딘을 5-(4-하이드록시페닐)-2-(3-플루오로-4-(1-에톡시에틸)페닐)-1,3-피리미딘으로 대체시키고 단계 (3)에서의 (S)-2,6-디메틸헵타노산을 (S)-2-메틸옥타노산으로 대체시킨다. 이로써 목적하는 화합물을 수득한다.
1H - NMR (CDCl3) δ ppm : 0.89 - 0.94 (m, 6H), 1.31 - 1.48 (m, 19H), 1.55 - 1.60 (m, 1H), 1.81 - 1.86 (m, 3H), 2.76 - 2.81 (m, 1H), 4.10 - 4.21 (m, 2H), 4.88 (dm, 1H, J=48.5㎐), 7.10 (d, 2H, J=8.8㎐), 7.24 - 7.26 (m, 1H), 7.59 (d, 2H, J=8.8㎐), 8.30 - 8.35 (m, 2H), 8.99 (s, 2H)
MS(m/z) : 552 (M+)
상기 화합물은 98℃의 온도에서 용융되어 반강유전성 액정 상을 나타내고 128℃의 온도에서 강유전성 상으로 변화되며 129℃의 온도에서 스멕틱 A 상을 나타낸 다음 142℃의 온도에서 등방성 상으로 변한다.
실시예 5
5-(3-플루오로-4-((S)-2-플루오로데실옥시)페닐)-2-(2-플루오로-4-((S)-2,6-디메틸헵타노일옥시)페닐)-1,3-피리미딘의 합성
(1) 5-(3-플루오로-4-((S)-2-플루오로데실옥시)페닐)-2-(2-플루오로-4-(4-메톡시벤질옥시 )-1,3-피리미딘의 합성
반응 플라스크에 (S)-2-플루오로데틸 토실레이트 0.7g, 5-(4-하이드록시페닐)-2-(2-플루오로-4-(4-메톡시벤질옥시)-1,3-피리미딘 0.9g, 탄산칼륨 0.44g 및 DMF 30ml를 질소 스트림 하에서 채운다. 이어서, 상기 혼합물을 질소 스트림하에 80℃의 온도에서 밤새 교반시킨다. 반응 생성물을 냉각시키고, 빙수에 따라 부은 다음, 클로로포름으로 추출한다. 그 다음, 생성된 유기 상을 대상으로 용매를 증류시켜 조 반응 생성물을 1.3g 수득한다. 이러한 조반응 생성물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(톨루엔과 에틸 아세테이트와의 2/1 혼합물)를 통하여 정제시켜 목적하는 화합물을 1.1g 수득한다.
(2) 5-(3-플루오로-4-((S)-2-플루오로데실옥시)페닐)-2-(2-플루오로-4-하이드록시페닐)-1,3-피리미딘의 합성
반응 플라스크에 5-(3-플루오로-4-((S)-2-플루오로데실옥시)페닐)-2-(2-플루오르-4-(4-메톡시벤질옥시페닐)-1,3-피리미딘 1.1g 및 메틸렌 클로라이드 50ml를 채운다. 이어서, 이 혼합물에 트리플루오로아세트산 13g을 실온에서 적가한다. 이 혼합물을 2시간 동안 교반시킨다. 교반 후, 반응 생성물을 빙수에 따라 부은 다음 클로로포름으로 추출한다. 이어서, 용매를 상기 추출물로부터 증류 제거하여 조 반응 생성물을 수득한 다음 이를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(톨루엔/에틸 아세테이트= 5/1)를 통하여 정제시켜 목적하는 화합물을 0.8g 수득한다.
(3) 5-(3-플루오로-4-((S)-2-플루오로데실옥시)페닐)-2-(2-플루오로-4-((S)-2,6-디메틸헵타노일옥시)페닐)-1,3-피리미딘의 합성
반응 플라스크에 5-(3-플루오로-4-((S)-2-플루오로데실옥시)페닐)-2-(2-플루오로-4-하이드록시페닐)-1,3-피리미딘 0.8g, (S)-2,6-디메틸헵타노산 0.32g, 메틸렌 클로라이드 24ml, DCC 0.65g 및 소량의 DMAP를 채운다. 이 혼합물을 실온에서 밤새 교반시킨다. 불용성 물질을 여과시켜 제거한다. 이 여액으로부터 용매를 증류 제거시켜 조 반응 생성물을 수득한 다음, 이를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(톨루엔/에틸 아세테이트= 3/1)를 통하여 정제시켜 목적하는 화합물을 1.4g 수득한다.
1H - NMR (CDCl3) δ ppm : 0.87 (m, 9H), 1.25 - 1.44 (m, 20H), 1.56 (m, 1H), 1.79 - 1.81 (m, 3H), 2.71 - 2.72 (m, 1H), 4.18 - 4.21 (m, 1H), 4.24 - 4.26(m, 1H), 4.78 (dm, 1H, J=48.7㎐), 7.03 - 7.06 (m, 1H), 7.14 - 7.16 (m, 1H), 7.34 - 7.41 (m, 2H), 8.18 - 8.22 (m, 1H), 9.01 (s, 2H)
MS(m/z) : 598 (M+)
상기 화합물은 82℃의 온도에서 용융되어 반강유전성 액정 상을 나타내고 95℃의 온도에서 등방성 상으로 변한다. 상기 화합물을 액정 셀에 주입한 다음 90℃의 온도에서 한계 전압에 대해 측정한다. 그 결과, 한계 전압은 ±7V 정도로 매우 낮다.
실시예 6
5-(4-((R)-3-플루오로데실옥시)페닐)-2-(4-((S)-2,6-디메틸헵타노일옥시)페닐)-1,3-피리미딘의 합성
실시예 1의 과정을 수행하는데, 단 단계(1)에서의 (S)-2-플루오로옥틸 토실레이트를 (R)-3-플루오로데실 메실레이트로 대체시킨다. 이로써 목적하는 화합물을 수득한다.
1H - NMR (CDCl3) δ ppm : 0.89 - 0.91 (m, 9H), 1.21 - 1.28 (m, 2H), 1.32 - 1.38 (m, 8H), 1.41 - 1.49 (m, 4H), 1.55 - 1.60 (m, 1H), 1.78 - 1.86 (m, 3H), 2.08 (m, 1H), 2.12 (m, 1H), 2.71 - 2.73 (m, 1H), 4.71 - 4.81 (m, 1H), 7.06(d, 2H, J=8.9㎐), 7.22 (d, 2H, J=8.9㎐), 7.56 (d, 2H, J=8.8㎐), 8.51 (d, 2H, J=9.0㎐), 8.97 (s, 2H)
MS(m/z) : 562 (M+)
상기 화합물은 132.2℃의 온도에서 용융되어 반강유전성 액정 상을 나타내고 151.7℃의 온도에서 강유전성 액정 상을 나타내며 152.6℃의 온도에서 등방성 상으로 변한다. 상기 화합물을 액정 셀에 주입한 다음 경사각과 한계 전압에 대해 측정한다. 그 결과는 각각 40 ° 및 35V이다. 상기 화합물의 한계 전압은 2-플루로오알킬 그룹이 혼입된 화합물 보다는 높지만 비교 실시예 1에서 나타낸 화합물 보다는 낮으며 이의 경사각은 40 °로 정도로 매우 넓다. 반강유전성 액정의 최적의 경사각은 45 °이다. 공지된 반강유전성 액정의 경사각은 약 30 ° 정도로 낮다. 상기 수득된 화합물의 경사각은 최적의 값에 근접한 40 °이다. 따라서, 상기 수득된 화합물은 매우 탁월한 특성을 지니는 것으로 밝혀졌다.
실시예 7
5-(4-((R)-3-플루오로옥틸옥시)페닐)-2-(4-((S)-2,6-디메틸헵타노일옥시)페닐)-1,3-피리미딘의 합성
실시예 6의 과정을 수행하는데, 단 (R)-3-플루오로데실 메실레이트를 (R)-3-플루오로옥틸 메실레이트로 대체시킨다. 이로써 목적하는 화합물을 수득한다.
1H - NMR (CDCl3) δ ppm : 0.89 - 0.91 (m, 9H), 1.21 - 1.28 (m, 2H), 1.32 - 1.38 (m, 8H), 1.41 - 1.49 (m, 4H), 1.55 - 1.60 (m, 1H), 1.78 - 1.86 (m, 3H), 2.08 (m, 1H), 2.12 (m, 1H), 2.71 - 2.73 (m, 1H), 4.15 - 4.21 (m, 2H), 4.78 (dm, 1H, J=48.7㎐), 7.06 (d, 2H, J=8.9㎐), 7.22 (d, 2H, J=8.9㎐), 7.56 (d, 2H, J=8.8㎐), 8.51 (d, 2H, J=9.0㎐), 8.97 (s, 2H)
MS(m/z) : 534 (M+)
상기 화합물은 116.3℃의 온도에서 용융되어 반강유전성 액정 상을 나타내고 146.9℃의 온도에서 등방성 상으로 변한다.
실시예 8
5-((S)-2-플루오로데실옥시)-2-(4-((S)-2-메틸헵타노일옥시)페닐)-1,3-피리미딘의 합성
(1) 5-((S)-2-플루오로데실옥시)-2-(4-벤질옥시페닐)-1,3-피리미딘의 합성
반응 플라스크에 5-하이드록시-2-(4-벤질옥시페닐)-1,3-피리미딘 0.7g, (S)-2-플루오로데실 토실레이트 0.94g, DMF 10ml 및 탄산칼륨 0.52g을 질소 스트림 하에서 채운다. 이어서, 상기 혼합물을 질소 스트림하에 80℃의 온도에서 20시간 동안 교반시킨다. 반응 생성물을 냉각시키고, 빙수에 따라 부은 다음, 클로로포름으로 추출한다. 그 다음, 추출물을 대상으로 클로로포름을 증류시켜 조 반응 생성물을 1.8g 수득한다. 이러한 조 반응 생성물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(톨루엔/에틸 아세테이트= 10/1)를 통하여 정제시켜 목적하는 화합물을 1.1g(수율: 96.3%) 수득한다.
(2) 5-((S)-2-플루오로데실옥시)-2-(4-하이드록시페닐)-1,3-피리미딘의 합성
반응 플라스크에 5-((S)-2-플루오로데실옥시)-2-(4-벤질옥시페닐)-1,3-피리미딘 1.1g, THF 50ml, 메탄올 20ml 및 팔라듐-탄소 0.22g(질소 스트림하에서 10%)을 채운다. 이어서, 플라스크 내의 대기를 수소로 대체시킨다. 그다음, 이 혼합물을 통상 압력하에서 수소화시킨다.
반응을 종결지은 후, 팔라듐-탄소를 여과시켜 제거한다. 이어서, 용매를 상기 여액으로부터 증류 제거하여 조 반응 생성물을 0.92g 수득한다. 이어서, 이러한 조 반응 생성물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(톨루엔/에틸 아세테이트=3/1)를 통하여 정제시켜 목적하는 화합물을 0.6g(수율: 84.4%) 수득한다.
(3) 5-((S)-2-플루오로데실옥시)-2-(4-((S)-2-메틸헵타노일옥시)페닐)-1,3-피리미딘의 합성
반응 플라스크에 5-((S)-2-플루오로데실옥시)-2-(4-하이드록시페닐)-1,3-피리미딘 0.6g, 메틸렌 클로라이드 30ml, DCC 0.51g 및 소량의 DMAP를 채운다. 이 혼합물을 실온에서 밤새 교반시킨다. 불용성 물질을 여과시켜 제거한다. 이 여액으로부터 용매를 증류 제거시켜 조 반응 생성물을 수득한 다음, 이를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(톨루엔/에틸 아세테이트= 3/1)를 통하여 정제시켜 목적하는 화합물을 0.42g(수율: 53.8%) 수득한다.
1H - NMR (CDCl3) δ ppm : 0.89 - 0.93 (m, 6H), 1.32 - 1.45 (m, 17H), 1.55 - 1.60 (m, 1H), 1.78 - 1.84 (m, 3H), 2.73 - 2.78 (m, 1H), 4.18 - 4.20 (m, 1H), 4.24 - 4.25 (m, 1H), 4.87 (dm, 1H, J=48.6㎐), 7.17 - 7.21 (m, 1H), 8.15 - 8.20 (m, 2H), 8.48 (s, 2H)
MS(m/z) : 463 (M++H)
상기 화합물은 70℃의 온도에서 용융되어 등방성 상으로 변한 다음 냉각될 때 반강유전성 액정 상을 나타낸다. 반강유전성 액정 상으로부터의 등방성 상으로의 상 전이 온도는 42℃이다.
실시예 9
5-((S)-2-플루오로옥틸옥시)-2-(3-플루오로-4-((S)-2-메틸헵타노일옥시)페닐)-1,3-피리미딘의 합성
실시예 8의 과정을 수행하는데, 단 5-하이드록시-2-(4-벤질옥시페닐)-1,3-피리미딘을 5-하이드록시-2-(3-플루오로-4-벤질옥시페닐)-1,3-피리미딘으로 대체시키고 (S)-2-플루오로데실 토실레이트를 (S)-2-플루오로옥틸 토실레이트로 대체시킨다. 이로써 목적하는 화합물을 수득한다.
1H - NMR (CDCl3) δ ppm : 0.87 - 0.93 (m, 6H), 1.29 - 1.45 (m, 21H), 1.80 - 1.87 (m, 4H), 2.68 - 2.73 (m, 1H), 4.18 - 4.29 (m, 1H), 4.23 - 4.24 (m, 1H), 4.87 (dm, 1H, J=48.5㎐), 7.17 (d, 2H, J=8.9㎐), 8.38 (d, 2H, J=8.9㎐), 8.47(s, 2H)
MS(m/z) : 473 (M++H)
상기 화합물은 39.6℃의 온도에서 용융되어 등방성 상으로 변한 다음 냉각될 때 반강유전성 액정 상이 모노트로피적으로 나타난다. 반강유전성 액정 상으로부터 등방성 상으로의 상 전이 온도는 29℃이다.
실시예 10
5-(4-((R)-1-트리플루오로메틸헵틸옥시카보닐)페닐)-2-(3-플루오로-4-((S)-2-플루오로옥틸옥시)페닐)-1,3-피리미딘의 합성
(1) 5-(4-메톡시카보닐페닐)-2-(3-플루오로-4-((S)-2-플루오로옥틸옥시)페닐)-1,3-피리미딘의 합성
반응 플라스크에 (S)-2-플루오로옥틸 토실레이트 0.71g, 5-(4-메톡시카보닐페닐)-2-(3-플루오로-4-하이드록시페닐)-1,3-피리미딘 0.7g, 탄산칼륨 0.60g 및 디메틸포름아미드(DMF) 30ml를 질소 스트림 하에서 채운다. 이어서, 상기 혼합물을 질소 스트림하에 80℃의 온도에서 2시간 동안 교반시킨다. 반응 생성물을 냉각시키고, 빙수에 따라 부은 다음, 에틸 아세테이트로 추출한다. 추출물을 포화 염수로 세척하고, 건조시킨 다음, 용매를 중류시켜 조 반응 생성물을 수득한다. 이러한 조 반응 생성물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(벤젠/에틸 아세테이트)를 통하여 정제시켜 목적하는 화합물을 0.64g(수율: 65.3) 수득한다.
(2) 5-(4-카복시페닐)-2-(3-플루오로-4-((S)-2-플루오로옥틸옥시)페닐)-1,3-피리미딘의 합성
반응 플라스크에 5-(4-메톡시카보닐페닐)-2-(3-플루오로-4-((S)-2-플루오로옥틸옥시)페닐-1,3-피리미딘 0.64g, 수산화칼륨 0.12g, 물 1ml 및 에탄올 40ml를 채운다. 이어서, 반응 혼합물을 80 내지 85℃의 온도에서 4시간 동안 반응을 진행시킨다. 이어서, 반응 시스템을 냉각시킨다. 반응 생성물을 물에 따라 붓고, 염산으로 산성화한 다음 에틸 아세테이트로 추출한다. 이어서, 생성된 유기상을 가열하에 포화 염수로 세척한 다음 농축시켜 조 반응 생성물을 수득한다. 이러한 조 반응 생성물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(벤젠/에틸 아세테이트)를 통하여 정제시켜 목적하는 화합물을 0.59g(수율: 95.1%) 수득한다.
(3) 5-(4-((R)-1-트리플루오로메틸헵틸옥시카보닐)페닐)-2-(3-플루오로-4-((S)-2-플루오로옥틸옥시)페닐)-1,3-피리미딘의 합성
반응 플라스크에 5-(4-카복시페닐)-2-(3-플루오로-4-((S)-2-플루오로옥틸옥시)페닐)-1,3-피리미딘 0.59g, (R)-1,1,1-트리플루오로-2-옥탄올 0.40g, DCC 0.64g, DMAP 87mg, THF 3ml 및 메틸렌 클로라이드 15ml를 채운다. 이 혼합물을 실온에서 2시간 동안 교반시킨다. 생성된 염을 여과시켜 제거한 다음 농축시켜 조 반응 생성물을 수득한 다음, 이를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피를 통하여 정제시켜 목적하는 화합물을 0.24g(수율: 29.6%) 수득한다.
1H - NMR (CDCl3) δ ppm : 0.87 (t, 3H, J=6.9㎐), 0.90 (t, 3H, J=7.0㎐), 1.22 - 1.95 (m, 20H), 4.16 - 4.33 (m, 2H), 4.90 (dm, 1H, J=48.9㎐), 5.52 - 5.63 (m, 1H), 7.09 (t, 1H, J=8.4㎐), 7.74 (d, 2H, J=8.7㎐), 7.55 (d, 2H, J=8.3㎐), 8.20 - 8.28 (m, 2H), 9.02 (s, 2H)
MS(m/z) : 606 (M+)
상기 화합물은 113.8℃의 온도에서 용융되어 등방성 상으로 변한다. 냉각될 때라도, 상기 화합물은 액정 상을 전혀 나타내지 않는다. 그러나, 상기 화합물을 9.98중량%의 양으로 비교 실시예 1에서 나타낸 화합물에 가할 경우에는, 반강유전성 액정 조성물(Tc=118.5℃)이 수득된다. 이 조성물을 액정 셀에 주입한 다음 (Tc-5℃)의 온도에서 한계 전압에 대해 측정한다. 결과는 30.4V이다. 비교 실시예 1의 화합물의 한계 전압은 (Tc-5℃)의 온도에서 44V이다. 따라서, 실시예 10의 화합물의 혼입은 한계 전압에 있어서의 개선을 제공해줌으로써, 보다 우수한 특성을 지닌 반강유전성 액정 조성물을 수득할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
실시예 11
5-(4-(S)-1-트리플루오로메틸헵틸옥시카보닐)페닐-2-(4-((S)-2-플루오로옥틸옥시)페닐)-1,3-피리미딘의 합성
실시예 10의 과정을 수행하는데, 단 5-(4-메톡시카보닐페닐)-2-(3-플루오로-4-하이드록시페닐)-1,3-피리미딘을 5-(4-메톡시카보닐페닐)-2-(4-하이드록시페닐)-1,3-피리미딘으로 대체하고 (R)-1,1,1-트리플루오로-2-옥탄올을 (S)-1,1,1-트리플루오로-2-옥탄올로 대체시킨다. 이로써 목적하는 화합물을 수득한다.
1H - NMR (CDCl3) δ ppm : 0.87 (t, 3H, J=7.1㎐), 0.90 (t, 3H, J=7.0㎐), 1.22 - 1.62 (m, 16H), 1.65 - 1.97 (m, 4H), 4.09 - 4.24 (m, 2H), 4.87 (dm, 1H, J=48.9㎐), 5.53 - 5.63 (m, 1H), 7.05 (d, 2H, J=9.0㎐), 7.73 (d, 2H, J=8.7㎐), 8.23 (d, 2H, J=8.7㎐), 8.47 (d, 2H, J=9.0㎐), 9.01 (s, 2H)
MS(m/z) : 588 (M+)
상기 화합물은 100.5℃의 온도에서 용융되어 등방성 상으로 변한 다음 냉각될 때 스멕틱 A 상(SmA 상)과 반강유전성 액정 상이 모노트로피적으로 나타난다. 반강유전성 액정 상으로부터 SmA 상으로의 상 전이 온도는 83.5℃이다. SmA 상으로부터 등방성 상으로의 상 전이 온도는 91℃이다.
실시예 12
5-(3-플루오로-4-((S)-2-플루오로옥틸옥시)페닐)-2-(4-((R)-1-트리플루오로메틸헵틸옥시카보닐)페닐-1,3-피리미딘의 합성
실시예 10의 과정을 수행하는데, 단 5-(4-메톡시카보닐페닐)-2-(3-플루오로-4-하이드록시페닐)-1,3-피리미딘을 5-(3-플루오로-4-하이드록시페닐)-2-(4-메톡시카보닐페닐)-1,3-피리미딘으로 대체시킨다. 이로써 목적하는 화합물을 수득한다.
1H - NMR (CDCl3) δ ppm : 0.87 (t, 3H, J=7.0㎐), 0.90 (t, 3H, J=6.9㎐), 1.22 - 1.60 (m, 16H), 1.65 - 1.97 (m, 4H), 4.15 - 4.28 (m, 2H), 4.89 (dm, 1H, J=48.8㎐), 5.53 - 5.63 (m, 1H), 7.15 (t, 1H, J=8.5㎐), 7.34 - 7.52 (m, 2H), 8.21 (d, 2H, J=8.7㎐), 8.60 (d, 2H, J=8.8㎐), 9.00 (s, 2H)
MS(m/z) : 606 (M+)
상기 화합물은 100.1℃의 온도에서 용융되어 등방성 상으로 변한다. 신속하게 냉각되는 경우일지라도, 상기 화합물은 액정 상을 나타내지 않는다. 그러나, 상기 화합물을 10.0중량%의 양으로 비교 실시예 1에서 나타낸 화합물에 가할 경우에는, 반강유전성 액정 조성물(Tc=115.7℃)이 수득된다. 이 조성물을 액정 셀에 주입한 다음 (Tc-5℃)의 온도에서 한계 전압에 대해 측정한다. 그 결과, 한계 전압은 24.8V이다. (Tc-5℃)의 온도에서 비교 실시예 1의 화합물의 한계 전압은 44V이다. 따라서, 실시예 12의 화합물의 혼입은 한계 전압에 있어서의 개선을 제공해줌으로써, 보다 우수한 특성을 지닌 반강유전성 액정 조성물을 수득할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
실시예 13
5-(4-((S)-2-플루오로데실옥시)페닐)-2-(4-((R)-1-트리플루오로메틸헵틸옥시카보닐)페닐)-1,3-피리미딘의 합성
실시예 10의 과정을 수행하는데, 단 5-(4-메톡시카보닐페닐)-2-(3-플루오로-4-하이드록시페닐)-1,3-피리미딘을 5-(4-하이드록시페닐)-2-(4-메톡시카보닐페닐)-1,3-피리미딘으로 대체시키고 (S)-2-플루오로옥틸 토실레이트를 (S)-2-플루오로데실 메실레이트로 대체시킨다. 이로써 목적하는 화합물을 수득한다.
1H - NMR (CDCl3) δ ppm : 0.87 (t, 3H, J=7.1㎐), 0.89 (t, 3H, J=7.0㎐), 1.20 - 1.95 (m, 24H), 4.07 - 4.20 (m, 2H), 4.87 (dm, 1H, J=48.9㎐), 5.59 (m, 1H), 7.09 (d, 2H, J=8.8㎐), 7.59 (d, 2H, J=8.8㎐), 8.20 (d, 2H, J=8.7㎐), 8.59 (d, 2H, J=8.7㎐), 9.03 (s, 2H)
MS(m/z) : 616 (M+)
상기 화합물은 117.8℃의 온도에서 용융되어 등방성 상으로 변한다. 신속하게 냉각되는 경우일지라도, 상기 화합물은 액정 상을 나타내지 않는다. 그러나, 상기 화합물을 9.8중량%의 양으로 비교 실시예 1에서 나타낸 화합물에 가할 경우에는, 반강유전성 액정 조성물(Tc=122.0℃)이 수득된다. 이 조성물을 액정 셀에 주입한 다음 (Tc-5℃)의 온도에서 한계 전압에 대해 측정한다. 그 결과, 한계 전압은 25.6V이다. (Tc-5℃)의 온도에서 비교 실시예 1의 화합물의 한계 전압은 44V이다. 따라서, 실시예 13의 화합물의 혼입은 한계 전압에 있어서의 개선을 제공해줌으로써, 보다 우수한 특성을 지닌 반강유전성 액정 조성물을 수득할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
실시예 14
5-(4-((S)-2-플루오로옥틸옥시)페닐)-2-(4-((R)-1-트리플루오로메틸헵틸옥시카보닐)페닐)-1,3-피리미딘의 합성
실시예 10의 과정을 수행하는데, 단 5-(4-메톡시카보닐페닐)-2-(3-플루오로-4-하이드록시페닐)-1,3-피리미딘을 5-(4-하이드록시페닐)-2-(4-메톡시카보닐페닐)-1,3-피리미딘으로 대체시킨다. 이로써 목적하는 화합물을 수득한다.
1H - NMR (CDCl3) δ ppm : 0.87 (t, 3H, J=7.1㎐), 0.91 (t, 3H, J=7.1㎐), 1.20 - 1.95 (m, 20H), 4.07 - 4.22 (m, 2H), 4.87 (dm, 1H, J=48.9㎐), 5.59 (m, 1H), 7.09 (d, 2H, J=8.8㎐), 7.59 (d, 2H, J=8.9㎐), 8.21 (d, 2H, J=8.8㎐), 8.59 (d, 2H, J=8.7㎐), 9.03 (s, 2H)
MS(m/z) : 588 (M+)
상기 화합물은 110.5℃의 온도에서 용융되어 등방성 상으로 변한다. 신속하게 냉각되는 경우일지라도, 상기 화합물은 액정 상을 나타내지 않는다. 그러나, 상기 화합물을 9.8중량%의 양으로 비교 실시예 1에서 나타낸 화합물에 가할 경우에는, 반강유전성 액정 조성물(Tc=119.4℃)이 수득된다. 이 조성물을 액정 셀에 주입한 다음 (Tc-5℃)의 온도에서 한계 전압에 대해 측정한다. 그 결과, 한계 전압은 31.6V이다. (Tc-5℃)의 온도에서 비교 실시예 1의 화합물의 한계 전압은 44V이다. 따라서, 실시예 14의 화합물의 혼입은 한계 전압에 있어서의 개선을 제공해줌으로써, 보다 우수한 특성을 지닌 반강유전성 액정 조성물을 수득할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
실시예 15
5-(4-((R)-1-트리플루오로메틸헵틸옥시카보닐)페닐)-2-(4-((S)-2,6-디메틸헵타노일옥시)페닐)-1,3-피리미딘의 합성
(1) 5-(4-((R)-1-트리플루오로메틸헵틸옥시카보닐)페닐-2-(4-벤질옥시페닐)-1,3-피리미딘의 합성
5-(4-카복시페닐)-2-(4-벤질옥시페닐)-1,3-피리미딘 0.69g, (R)-1,1,1-트리플루오로옥탄올 0.57g, DCC 0.89g, DMAP 0.22g 및 DMF 60ml를 질소 스트림 하에 실온에서 밤새 교반시킨 다음 60℃의 온도에서 1일 동안 반응시킨다. 반응되지 않은 카복실산 유도체와 생성된 염을 여과시켜 제거하고, 물에 따라 붓고, 에틸 아세테이트로 추출한 다음 농축시켜 조 반응 생성물을 0.7g 수득한다. 이러한 조 반응 생성물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(벤겐/에틸 아세테이트 시스템)를 통하여 정제시켜 목적하는 화합물을 0.32g(수율: 32.3%) 수득한다.
(2) 5-(4-((R)-1-트리플루오로메틸헵틸옥시카보닐)페닐-2-(4-하이드록시페닐)-1,3-피리미딘의 합성
반응 플라스크에 5-(4-((R)-1-트리플루오로메틸헵틸옥시카보닐)페닐-2-(4-벤질옥시페닐)-1,3-피리미딘 0.50g, 10% 팔라듐-탄소(Pd-C) 0.4g, 나트륨 아세테이트 0.4g, THF 20ml 및 메탄올 5ml를 질소 스트림하에 채운다. 이어서, 반응 플라스크 내의 대기를 수소로 대체시킨다. 이어서, 반응 혼합물을 실온에서 6시간 동안 교반시킨다. 그 다음, 촉매를 여과시켜 제거한다. 여액을 농축시켜 조 반응 생성물을 수득한다. 이러한 조 반응 생성물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피를 통하여 정제시킨 다음 헥산으로부터 재결정화시켜 목적하는 화합물을 0.33g(수율: 78.6%)수득한다.
(3) 5-(4-((R)-1-트리플루오로메틸헵틸옥시카보닐)페닐)-2-(4-((S)-2,6-디메틸헵타노일옥시)페닐)-1,3-피리미딘의 합성
반응 플라스크에 5-(4-((R)-1-트리플루오로메틸헵틸옥시카보닐)페닐-2-(4-하이드록시페닐)-1,3-피리미딘 0.20g, (S)-2,6-디메틸헵타노산 0.091g, DCC 0.18g, DMAP 0.044g, THF 20ml 및 메틸렌 클로라이드 10ml를 채운다. 이 혼합물을 실온에서 2시간 동안 교반시킨다. 생성된 염을 여과시켜 제거한 다음 농축시키고, 이를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(벤젠-에틸 아세테이트)를 통하여 정제시킨 다음 중압 액체 크로마트그래피하여 분별시켜 목적하는 화합물을 0.2g(수율: 76.9%) 수득한다.
[α]D 25=-26.8 °(C= 0.82, CH2Cl2)
1H - NMR (CDCl3) δ ppm : 0.85 - 0.92 (m, 9H), 1.20 - 1.97 (m, 20H), 2.73 (m, 1H), 5.58 (m, 1H), 7.24 (d, 2H, J=8.9㎐), 7.75 (d, 2H, J=8.6㎐), 8.24 (d, 2H, J=8.7㎐), 8.55 (d, 2H, J=9.0㎐), 9.05 (s, 2H)
MS(m/z) : 598 (M+)
상기 화합물은 65.1℃의 온도에서 용융되어 등방성 상으로 변한다. 신속하게 냉각되는 경우, 상기 화합물은 25.5℃의 온도에서 확인되지 않은 액정 상을 나타낸다. 상기 화합물을 10.0중량%의 양으로 비교 실시예 1에서 나타낸 화합물에 가할 경우에는, 반강유전성 액정 조성물(Tc=106.5℃)이 수득된다. 이 조성물을 액정 셀에 주입한 다음 (Tc-5℃)의 온도에서 한계 전압에 대해 측정한다. 그 결과, 한계 전압은 37.2V이다. 비교 실시예 1의 화합물의 한계 전압은 (Tc-5℃)의 온도에서 44V이다. 따라서, 실시예 15의 화합물의 혼입은 한계 전압에 있어서의 개선을 제공해줌으로써, 보다 우수한 특성을 지닌 반강유전성 액정 조성물을 수득할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
실시예 16
5-(3-플루오로-4-((S)-2-플루오로옥틸옥시)페닐-2-(3-플루오로-4-((S)-2-플루오로옥틸옥시)페닐)-1,3-피리미딘의 합성
실시예 10의 과정을 수행하는데, 단 단계(1)에서의 5-(4-메톡시카보닐페닐)-2-(3-플루오로-4-하이드록시페닐)-1,3-피리미딘을 5-(3-플루오로-4-하이드록시페닐)-2-(3-플루오로-4-하이드록시페닐)-1,3-피리미딘으로 대체시킨다. 이로써 목적하는 화합물을 수득한다.
1H - NMR (CDCl3) δ ppm : 0.90 (t, 6H, J=6.9㎐), 1.20 - 1.92 (m, 22H), 4.07 - 4.32 (m, 4H), 4.89 (dm, 2H, J=48.7㎐), 7.05 - 7.15 (m, 2H), 7.31 - 7.38 (m, 2H), 8.21 - 8.25 (m, 2H), 8.91 (s, 2H)
MS(m/z) : 560 (M+)
상기 화합물은 86.1℃의 온도에서 용융되어 강유전성 액정 상(SmC* 상)을 나타내고, 157.1℃의 온도에서 SmA 상으로 변화된 다음 178℃의 온도에서 등방성 상으로 된다. 상기 화합물을 9.95중량%의 양으로 비교 실시예 1에서 나타낸 화합물에 가할 경우에는, 반강유전성 액정 조성물(Tc=125.1℃)이 수득된다. 이 조성물을 액정 셀에 주입한 다음 (Tc-5℃)의 온도에서 한계 전압에 대해 측정한다. 그 결과, 한계 전압은 19.2V이다. (Tc-5℃)의 온도에서 비교 실시예 1의 화합물의 한계 전압은 44V이다. 따라서, 실시예 16의 화합물의 혼입은 한계 전압에 있어서의 괄목할 만한 개선을 제공해줌으로써, 보다 우수한 특성을 지닌 반강유전성 액정 조성물을 수득할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
실시예 17
5-(4-((R)-2-플루오로헵타노일옥시)페닐-2-(4-((S)-2-메틸헵타노일옥시)페닐)-1,3-피리미딘의 합성
실시예 1의 과정을 수행하는데, 단 단계(1)에서의 (S)-2-플루오로옥틸 토실레이트를 (R)-2-플루오로헵타노산으로 대체시키고 에스테르화 반응을 단계 (3)에서와 동일한 방식으로 수행하지만 (S)-2,6-디메틸헵타노산을 2-메틸헵타노산으로 대체시킨다. 이로써 목적하는 화합물을 수득한다.
1H - NMR (CDCl3) δ ppm : 0.91 (t, 3H, J=7.1㎐), 0.94 (t, 3H, J=7.0㎐), 1.20 - 1.50 (m, 10H), 1.32 (d, 3H, J=7㎐), 1.53 - 1.65 (m, 3H), 1.80 - 1.90 (m, 1H), 2.02 - 2.18 (m, 2H), 2.72 (m, 1H), 5.18 (dt, 1H, J=48.7㎐, J=5.9㎐), 7.35 (d, 2H, J=8.8㎐), 7.30 (d, 2H, J=8.7㎐), 7.66 (d, 2H, J=8.6㎐), 8.53 (d, 2H, J=8.8㎐), 8.99 (s, 2H)
MS(m/z) : 520 (M+)
상기 화합물은 138.7℃의 온도에서 용융되어 강유전성 액정 상(SmC* 상)을 나타낸 다음 147.3℃의 온도에서 등방성 상으로 된다. 상기 화합물을 9.95중량%의 양으로 비교 실시예 1에서 나타낸 화합물에 가할 경우에는, 반강유전성 액정 조성물(Tc=125.1℃)이 수득된다. 이 조성물을 액정 셀에 주입한 다음 (Tc-5℃)의 온도에서 한계 전압에 대해 측정한다. 그 결과, 한계 전압은 40.4V이다. (Tc-5℃)의 온도에서 비교 실시예 1의 화합물의 한계 전압은 44V이다. 따라서, 실시예 17의 화합물의 혼입은 한계 전압에 있어서의 개선을 제공해줌으로써, 보다 우수한 특성을 지닌 반강유전성 액정 조성물을 수득할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
실시예 18
본 발명의 화합물과 반강유전성 액정 상을 나타내는 공지된 화합물 또는 이의 조성물을 혼합함으로써 반강 유전성 액정 조성물을 수득할 수 있다.
실시예 1의 화합물 16.79중량%
실시예 5의 화합물 15.99중량%
실시예 7의 화합물 17.88중량%
실시예 8의 화할물 20.06중량%
실시예 9의 화합물 17.40중량%
TFMHPOBC 11.88중량%
TFMHPOBC(4'-옥틸옥시비페닐-4-카복실산-4-(1-트리플루오로메틸헵틸옥시카보닐)페닐)은 공지된 다음 화학식의 반강유전성 액정이다:
Figure pat00014
이러한 액정 조성물은 20℃의 온도에서 용융되어 반강유전성 액정 상을 나타내고 63℃의 온도에서 스멕틱 A 상으로 변화된 다음, 70℃의 온도에서 등방성 상으로변한다. 이어서, 상기 액정 조성물을 액정 셀에 주입한다. 이어서, 삼각형 파 전압의 적용하에 놓여진 편광 현미경으로 표본을 관찰한다. 그 결과, 반강유전성 액정에 내재한 이중 이력이 관찰되었다. 따라서, 반강유전성 액정 조성물이 수득된다.
상기 언급한 바와 같이, 본 발명의 화합물은 반강유전성 액정 상을 나타내는 공지된 화합물 또는 이의 조성물과의 상용성이 우수하기 때문에 용이하게 반강유전성 액정 조성물을 형성할 수 있다.
실시에 19
반강유전성 액정 조성물은 표 5에 제시된 화합물로 구성된다.
Figure pat00015
상기 반강유전성 액정 조성물은 등방성 상으로부터 직접적으로 반강유전성 액정 상으로 변한다. 상 전이 온도는 92.3℃이다. 이러한 액정 조성물을 액정 셀에 주입한 다음 72.3℃(Tc-20℃)의 온도에서 한계 전압에 대해 측정한다. 그 결과, 한계 전압은 35.6V이다.
다음 비교 실시예 2는 본 발명의 화합물을 불소-치환된 알킬 쇄는 없지만 직쇄 알킬쇄가 혼입되어 있는 화합물로 대체시키는 것을 제외하고는 상기에서와 동일한 방식으로 구성된 반강유전성 액정 조성물에 관한 측정 결과를 제시할 것이다. 본 실시예의 조성물의 한계 전압은 비교 실시예 2의 조성물의 한계 전압 보다 20V 정도 더 낮는데, 이는 한계 전압에 있어서 괄목할 만한 개선이다.
또다른 한편, 전기장을 변화시키는 정방형 파를 반강유전성 액정에 적용하는 경우, 반강유전성 액정이 도 2에서 도시된 바와 같이 반강유전성 상태를 뛰어넘어 강유전성 상태 사이에 응답을 제공하는 것으로 관찰되는 것은 공지되어 있다. 이어서, 당해 반강유전성 액정 조성물을 대상으로 하여 ±50V 정방형 파를 적용하면서 강유전성 상태 간의 스위칭 시간을 측정한다. 그 결과, 스위칭 시간은 3.3㎲ 정도로 매우 신속한 것으로 나타났다. 이 결과를 비교 실시예 2의 결과와 비교해보면, 본 실시예의 반강유전성 액정 조성물이 점도 강하에 기여하는 개선된 응답을 나타낸다는 것을 알 수 있다.
비교 실시예 2
반강유전성 액정 조성물은 본 발명의 화합물을 불소-치환된 알킬 쇄는 없지만 직쇄 알킬쇄가 혼입되어 있는 화합물로 대체시키는 것을 제외하고는 실시예 19에서와 동일한 방식으로 구성된다.
Figure pat00016
상기 액정 조성물은 89.3℃의 온도에서 등방성 상으로부터 스멕틱 A 상으로 변한 다음, 86.9℃의 온도에서 반강유전성 액정 상으로 변한다. 66.9℃(Tc-20℃)의 온도에서 측정하는 경우, 상기 반강유전성 액정 조성물은 56.9V의 한계 전압을 나타내는데, 이는 실시예 19의 값보다 더 높다. 따라서, 본 발명의 화합물의 혼입은 실시예 19에서 나타낸 바와 같은 한계 전압에 있어서의 현저한 개선을 제공해준다. 실시예 19에서와 동일한 방식으로 동일한 온도에서 측정하는 경우, 상기 반강유전성 액정 조성물은 또한 강유전성 상태 간에 7.2㎲의 스위칭 시간을 나타내었는데, 이는 실시예 19의 값의 2배 이상이다. 이는 본 발명에 따르는 실시예 19의 화합물이 점도 강하를 제공해준다는 것을 보여준다.
실시예 20
반강유전성 액정 조성물을 q가 2인 화학식 1의 화합물이 사용된다는 것을 제외하고는 실시예 19에서와 동일한 방식으로 형성시킨다.
Figure pat00017
상기 반강유전성 액정 조성물은 등방성 상으로부터 직접적으로 반강유전성 액정 상으로 변한다. 상 전이 온도는 87.9℃이다. 이러한 액정 조성물을 액정 셀에 주입한 다음 57.9℃(Tc-20℃)의 온도에서 한계 전압에 대해 측정한다. 그 결과, 한계 전압은 46.4V이다.
n이 2인 화학식 1의 화합물은 한계 전압을 감소시키는데 있어서의 효과가 q가 1인 화학식 1의 화합물 보다 덜하다. q가 2인 화학식 1의 화합물은 비교 실시예 2와 비교해 볼 때 한계 전압의 개선을 여전히 제공할 수 있다.
또다른 한편, 실시예 19에서와 동일한 온도에서 측정하는 경우, 상기 반강유전성 액정 조성물은 강유전성 상태 간의 스위칭 시간이 3.75㎲인데, 이는 실시예 19에서와 같이 신속하다. 이는 본 실시예의 화합물 역시 낮은 점도를 나타낸다는 것을 보여준다.
본 발명이 이의 구체적인 양태를 참조로 하여 보다 상세히 기술되긴 하였지만, 당해 분야의 숙련인에게는 각종 변화 및 변형이 본 발명의 요지 및 범위를 벗어나지 않고서도 이루어질 수 있다는 것이 명백할 것이다.
본 발명의 광학 활성 화합물은 수 많은 공지된 반강유전성 액정 화합물과의 상용성이 우수하므로 개선된 온도 특징을 지닌 액정 물질을 제공할 수 있다. 추가로, 본 발명의 광학 활성 화합물을 함유하는 액정 조성물은 반강유전성 액정을 이용하는 전자-광학 소자에 혼입할 수 있다.
도 1은 반강유전성 액정에서 관찰되고 한계 전압의 정의를 제시해 주는 전기-광학 응답(이중 이력)을 도시한 것이고;
도 2는 정방형 또는 삼각형 파의 적용하에서의 액정 분자의 응답에 관한 전형적인 다이아그램이다.

Claims (3)

  1. 다음 화학식 1의 광학 활성 화합물.
    화학식 1
    Figure pat00023
    상기식에서,
    R1은 탄소수 5 내지 10의 알킬 그룹이고,
    R2는 탄소수 3 내지 10의 알킬 그룹 또는 C1-3 측쇄 그룹을 갖는 탄소수 4 내지 12의 알킬 그룹이며,
    R3은 불소원자, 메틸 그룹 또는 트리플루오로메틸 그룹이고,
    R4는 메틸 그룹, 불소원자 또는 트리플루오로메틸 그룹이며,
    l, m 및 p는 각각 0 또는 1이고,
    X는 -(CH2)q-O-(여기서, q는 1 또는 2이다), -OCO- 또는 -CO2-이며,
    Y는 -OCO-, -CO2- 또는 -O-(CH2)n-(여기서, n은 1 또는 2이다)이고,
    단, X가 -(CH2)q-O-인 경우, p가 1이면 R3은 불소원자를 나타내고, Y가 -O-(CH2)n-인 경우, R4는 불소원자를 나타내거나, X가 -(CH2)q-O- 또는 -CO2-이고 Y가 -OCO- 또는 -O-(CH2)n-인 경우, p가 0이면 R3 및 R4는 불소원자가 아니며,
    C*는 비대칭 탄소원자를 나타낸다.
  2. 다음 화학식 1의 광학 활성 화합물을 하나 이상 함유하는, 한계 전압이 감소된 반강유전성 액정 조성물.
    화학식 1
    Figure pat00019
    상기식에서,
    R1은 탄소수 5 내지 10의 알킬 그룹이고,
    R2는 탄소수 3 내지 10의 알킬 그룹 또는 C1-3 측쇄 그룹을 갖는 탄소수 4 내지 12의 알킬 그룹이며,
    R3은 불소원자, 메틸 그룹 또는 트리플루오로메틸 그룹이고,
    R4는 메틸 그룹, 불소원자 또는 트리플루오로메틸 그룹이며,
    l, m 및 p는 각각 0 또는 1이고,
    X는 -(CH2)q-O-(여기서, q는 1 또는 2이다), -OCO-또는 -CO2-이며,
    Y는 -OCO-, -CO2- 또는 -O-(CH2)n-(여기서 , n은 1 또는 2이다)이고,
    단, X가 -(CH2)q-O-인 경우, p가 1이면 R3은 불소원자를 나타내고, Y가 -O-(CH2)n-인 경우, R4는 불소원자를 나타내거나, X가 -(CH2)q-O- 또는 -CO2-이고 Y가 -OCO- 또는 -O-(CH2)n-인 경우, p가 0이면 R3 및 R4는 불소원자가 아니며,
    C*는 비대칭 탄소원자를 나타낸다.
  3. 다음 화학식 1의 광학 활성 화합물 하나 이상을 반강유전성 액정 조성물에 혼입시킴을 포함하여, 반강유전성 액정 조성물의 한계 전압을 감소시키는 방법.
    화학식 1
    Figure pat00020
    상기식에서,
    R1은 탄소수 5 내지 10의 알킬 그룹이고,
    R2는 탄소수 3 내지 10의 알킬 그룹 또는 C1-3 측쇄 그룹을 갖는 탄소수 4 내지 12의 알킬 그룹이며,
    R3은 불소원자, 메틸 그룹 또는 트리플루오로메틸 그룹이고,
    R4는 메틸 그룹, 불소원자 또는 트리플루오로메틸 그룹이며,
    l, m 및 p는 각각 0 또는 1이고,
    X는 -(CH2)q-O-(여기서, q는 1 또는 2이다), -OCO- 또는 -CO2-이며,
    Y는 -OCO-, -CO2- 또는 -O-(CH2)n-(여기서, n은 1 또는 2이다)이고,
    단, X가 -(CH2)q-O-인 경우, p가 1이면 R3은 불소 원자를 나타내고, Y가 -O-(CH2)n-인 경우, R4는 불소원자를 나타내거나, X가 -(CH2)q-O- 또는 -CO2-이고 Y가 -OCO- 또는 -O-(CH2)n-인 경우, p가 0이면 R3 및 R4는 불소원자가 아니며,
    C*는 비대칭 탄소원자를 나타낸다.
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