KR20040018374A

KR20040018374A - 키랄 화합물

Info

Publication number: KR20040018374A
Application number: KR10-2003-7015130A
Authority: KR
Inventors: 타우거백안드레아스; 키르쉬피에르; 파울루트데틀레프; 크라우제요아힘; 수에르만줄리아네; 헤크마이어미카엘
Original assignee: 메르크 파텐트 게엠베하
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2002-04-25
Publication date: 2004-03-03
Also published as: US20070229732A1; CN1509280A; WO2002094805A1; JP2005501003A; EP1389199A1; US20040135119A1; JP4425545B2; EP1389199B1; US7425356B2; CN100338054C; HK1065310A1; KR100920912B1; US7223450B2

Abstract

본 발명은 화학식 I(여기서 X¹, X², Y¹, Y², x¹, x², y¹, y², B, C, U¹, U², V¹, V², W¹및 W²는 청구항 1에서의 정의와 동일하다)의 키랄 화합물; 화학식 I의 키랄 화합물을 하나 이상 포함하는 액정 혼합물; 화학식 I의 키랄 화합물을 하나 이상 포함하는 중합가능한 혼합물을 중합시킴으로써 수득될 수 있는 키랄 선형 또는 가교결합된 액정 중합체; 액정 디스플레이, 능동 및 수동 광학 소자, 접착제, 유전 이방성 기계적 특성을 갖는 합성 수지, 화장품 및 약학 조성물, 진단제, 액정 안료에서, 장식 및 보안 목적을 위해, 비선형 광학 물질, 광학 정보 저장 매체에서, 또는 키랄 도판트로서의 화학식 I의 키랄 화합물 및 혼합물, 및 이들로부터 수득된 중합체의 용도; 및 화학식 I의 키랄 화합물을 하나 이상 포함하는 혼합물을 포함하는 액정 디스플레이에 관한 것이다.

Description

키랄 화합물{CHIRAL COMPOUNDS}

키랄 화합물은 사용되는 액정 혼합물중에서 예컨대 액정 디스플레이에서 나선형 비틀림(helical twist)을 유도하거나 증강시키기 위한 도판트로서 사용될 수 있다. 제 1 근사치에서의 분자 나선의 피치(p)(이는 대부분의 실시 적용에 충분하다)는 하기 수학식 1에 따라 액정 호스트 혼합물에서의 키랄 도판트의 농도(c)에 반비례한다.

상기 비례 인자는 키랄 도판트의 나선형 비틀림력(HTP)이다.

다수의 적용에서, 비틀림 상을 갖는 LC 혼합물을 갖는 것이 바람직하다. 이들 중에는 예컨대 단독으로 또는 추가의 키랄 도판트와 함께 본 발명에 따른 콜레스테릭 화합물의 적절한 선택에 의해 온도 보상 특성을 갖는 디스플레이를 비롯하여, 예컨대 상 전이 디스플레이, 게스트-호스트 디스플레이, AMD-TN과 같은 수동 및 능동 매트릭스 TN 및 STN 디스플레이, 강유전성 디스플레이 및 SSCT(표면 안정화된 콜레스테릭 텍스처, surface stabilized cholesteric texture) 또는 PSCT(중합체 안정화된 콜레스테릭 텍스처, polymer stabilized cholesteric texture) 디스플레이와 같은 콜레스테릭(cholesteric) 디스플레이가 있다. 이러한 제품의 경우, 목적하는 피치를 유도하는데 필요한 도판트의 양을 감소시키기 위해 높은 HTP를 갖는 유효한 키랄 도판트를 갖는 것이 유리하다.

일부 적용의 경우, 강한 나선형 뒤틀림에 의해 짧은 피치 길이를 나타내는 LC 혼합물을 갖는 것이 요구된다. 예를 들어, SSCT 또는 PSCT와 같은 선택적으로 반사하는 콜레스테릭 디스플레이에 사용되는 액정 혼합물에서, 피치는 콜레스테릭 나선형에 의해 반사된 파장의 최대값이 가시광 범위에 있도록 선택되어야 한다. 또다른 가능한 적용은 콜레스테릭 광대역 편광기 또는 지연 필름과 같은 광학 소자에 대한 키랄 액정 상을 갖는 중합체 필름이다.

상기 수학식 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 짧은 피치는 다량의 도판트를 사용하고 높은 HTP를 갖는 도판트를 사용함으로써 달성될 수 있다.

키랄 화합물은 예컨대 WO 95/16007 호, WO 98/00428 호 및 GB 2 328 207 A호에 개시되어 있다.

그러나, 종래 키랄 도판트는 종종 낮은 값의 HTP를 나타내어 다량의 도판트를 필요로 한다. 이는 키랄 도판트가 순수 거울이성질체로서만 사용될 수 있으므로 합성이 고가이고 어렵기 때문에 단점이 된다.

또한, 종래 키랄 도판트를 다량으로 사용하는 경우, 이는 종종 액정 호스트 혼합물의 특성, 예컨대 청명점, 유전 이방성(Δε), 점성, 구동 전압 또는 스위칭 시간에 부정적인 영향을 미친다.

종래 키랄 도판트의 또다른 단점은 이들이 액정 호스트 혼합물중에서 낮은 용해성을 종종 나타낸다는 점인데, 이러한 낮은 용해성은 저온에서의 원치 않는 결정화를 유도한다는 것이다. 이 단점을 극복하기 위해, 전형적으로 2개 이상의 상이한 키랄 도판트가 호스트 혼합물에 첨가되어야 한다. 이는 비용의 증가를 암시하며, 또한 상이한 도판트들이 그의 비틀림 온도 계수가 서로를 보상하도록 선택되어야 함에 따라 혼합물의 온도 보상에 대한 추가의 노력을 요구한다.

결과적으로, 합성이 용이하고, 보다 적은 양으로 사용될 수 있고, 예를 들어 일정한 반사 파장을 사용하기 위해 콜레스테릭 피치의 개선된 온도 안정성을 보이고, 액정 호스트 혼합물의 특성에 영향을 미치지 않고, 호스트 혼합물중에서 우수한 용해성을 나타내는 높은 HTP의 키랄 화합물이 매우 요구된다.

본 발명은, 키랄 화합물; 상기 키랄 화합물을 함유하는 액정 혼합물; 상기 키랄 화합물 및 액정 혼합물로부터 수득된 중합체; 및 액정 디스플레이, 능동 및 수동 광학 소자, 예컨대 편광기, 보상기, 정렬 층, 칼러 필터 또는 홀로그래피(holographic) 소자에서, 접착제, 이방성 기계적 특성을 갖는 합성 수지, 화장품 및 약학 조성물, 진단제, 액정 안료에서, 장식 및 보안 목적을 위해, 비선형 광학 물질, 광학 정보 저장 매체에서, 또는 키랄 도판트로서의, 상기 키랄 화합물, 액정 혼합물 및 이들로부터 수득된 중합체의 용도에 관한 것이다.

본 발명은, 이러한 특성들을 갖지만 앞서 논의된 종래의 키랄 도판트의 단점을 갖지 않는 키랄 화합물을 제공하는 목적을 갖는다.

본 발명의 또다른 목적은 전문가에게 유효한 도판트로 사용될 수 있는 키랄 화합물의 범위를 확대하는 것이다.

상기 목적은 후술하는 바와 같은 키랄 화합물을 제공함으로써 달성될 수 있다는 것이 밝혀졌다.

따라서, 본 발명의 하나의 대상은 하기 화학식 I의 키랄 화합물이다.

상기 식에서,

X¹, X², Y¹및 Y²는 서로 독립적으로 F, Cl, Br, I, CN, SCN, SF₅, 탄소수 25 이하의 직쇄 또는 분지형 알킬(이는 치환되지 않거나 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다치환될 수 있고, 또한 하나 이상의 비인접한 CH₂그룹이 각각의 경우 서로 독립적으로 -O-, -S-, -NH-, -NR⁰-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O, -S-CO-, -CO-S-, -CH=CH- 또는 -C≡C-에 의해 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않은 방식으로 치환될 수 있다), 중합가능한 그룹, 또는 탄소수 20 이하의 사이클로알킬 또는 아릴(이는 L 또는 중합가능한 그룹으로 선택적으로 일치환 또는 다치환된다)이고,

R⁰는 H 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,

x¹및 x²는 서로 독립적으로 0, 1 또는 2이고,

y¹및 y²는 서로 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이고,

B 및 C는 서로 독립적으로 방향족 또는 부분 또는 완전 포화된 지방족 6원 고리(여기서 하나 이상의 CH 그룹은 N에 의해 치환되거나 또는 하나 이상의 CH₂그룹은 O 및/또는 S에 의해 치환될 수 있다)이고,

W¹및 W²중 하나는 -Z¹-A¹-(Z²-A²)_m-R이고 다른 하나는 R¹또는 A³이거나, 또는 W¹및 W²모두가 -Z¹-A¹-(Z²-A²)_m-R이되 W¹및 W²가 동시에 H는 아니거나, 또는가또는이고,

U¹및 U²는 서로 독립적으로 CH₂, O, S, CO 또는 CS이고,

V¹및 V²는 서로 독립적으로 (CH₂)_n(여기서 4개 이하의 비인접한 CH₂그룹은 O 및/또는 S에 의해 치환될 수 있다)이고, V¹및 V²중 하나, 또는이인 경우 V¹및 V²중 하나 또는 둘 모두는 또한 단일 결합일 수 있고,

n은 1 내지 7의 정수이고,

Z¹및 Z²는 서로 독립적으로 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR⁰-, -NR⁰-CO-, -OCH₂-, -CH₂O-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂S-, -SCF₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂CH₂-, -CH₂CF₂-, -CF₂CF₂-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CH-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 단일 결합이고,

A¹, A²및 A³은 서로 독립적으로 1,4-페닐렌(여기서 하나 이상의 CH 그룹은 N에 의해 치환될 수 있다), 1,4-사이클로헥실렌(여기서 하나 또는 2개의 비인접한 CH₂그룹은 O 및/또는 S에 의해 치환될 수 있다), 1,3-디옥솔란-4,5-디일, 1,4-사이클로헥세닐렌, 1,4-비사이클로-(2,2,2)-옥틸렌, 피페리딘-1,4-디일, 나프탈렌-2,6-디일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-디일, 또는 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-디일이며, 이들 모든 그룹은 치환되지 않거나 L로 일치환 또는 다치환될 수 있고, A¹은 또한 단일 결합일 수 있고,

L은 할로겐 또는 시아노, 니트로, 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 알킬카보닐 또는 알콕시카보닐 그룹(여기서 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl로 치환될 수 있다)이고,

m은 각각의 경우 독립적으로 0, 1, 2 또는 3이고,

R 및 R¹은 서로 독립적으로 H, F, Cl, Br, I, CN, SCN, OH, SF₅, 탄소수 25 이하의 직쇄 또는 분지형 알킬(이는 치환되지 않거나 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다치환될 수 있고, 또한 하나 이상의 비인접한 CH₂그룹이 각각의 경우 서로 독립적으로 -O-, -S-, -NH-, -NR⁰-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O, -S-CO-, -CO-S-, -CH=CH- 또는 -C≡C-에 의해 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않은 방식으로 치환될 수 있다), 또는 중합가능한 그룹이다.

본 발명의 또다른 대상은 화학식 I의 화합물을 하나 이상 함유하는 액정 혼합물이다.

본 발명의 또다른 대상은 화학식 I의 화합물을 하나 이상 포함하는 중합가능한 액정 혼합물이다.

본 발명의 또다른 대상은 화학식 I의 화합물을 하나 이상 포함하는 중합가능한 액정 혼합물로부터 수득될 수 있는 비틀림 구조를 갖는 선형 또는 가교결합된 이방성 중합체이다.

본 발명의 추가의 대상은, 액정 디스플레이, 예컨대 STN, TN, AMD-TN, 온도 보상, 강유전성, 게스트-호스트, 상 전이 또는 표면 안정화된 콜레스테릭텍스처(SSCT) 또는 중합체 안정화된 콜레스테릭 텍스처(PSCT) 디스플레이, 능동 및 수동 광학 소자, 예컨대 편광기, 보상기, 정렬 층, 칼러 필터 또는 홀로그래피 소자에서, 접착제, 이방성 기계적 특성을 갖는 합성 수지, 화장품 및 약학 조성물, 진단제, 액정 안료에서, 장식 및 보안 목적을 위해, 비선형 광학 물질, 광학 정보 저장 매체에서, 또는 키랄 도판트로서, 화학식 I의 화합물, 액정 혼합물 또는 이들을 포함하는 이방성 중합체 필름의 용도이다.

본 발명의 추가의 또다른 대상은 하나 이상의 화학식 I의 키랄 화합물을 포함하는 액정 혼합물을 포함하는 액정 디스플레이이다.

본 발명의 키랄 화합물은 다음과 같은 여러 이점을 갖는다.

·높은 HTP를 나타내고,

·액정 혼합물중에서 우수한 용해성을 나타내고,

·넓은 액정 상을 나타내고,

·본 발명의 화합물이 액정 혼합물중에서 키랄 도판트로 사용되는 경우에는 높은 용해성으로 인해 높은 비틀림(=낮은 피치)을 생성하기 위해 더욱 많은 양의 도판트가 사용될 수 있고,

·다량의 도판트가 요구되는 경우, 본 발명의 도판트의 넓은 액정 상으로 인해 호스트 혼합물의 액정 상은 부정적인 영향을 덜 받고,

·높은 HTP로 인해, 본 발명의 도판트가 높은 피치를 달성하는데 더욱 적은 양이 요구됨에 따라 혼합물의 액정 특성이 부정적인 영향을 덜 받게 되고,

·거울이성질적으로 순수한 본 발명의 키랄 화합물을 제조하기 용이하고,

·단일 편광된 광을 원형으로 반사하는 키랄 필름 또는 코팅물의 제조를 가능하게 한다.

본 발명의 키랄 화합물은 메소제닉(mesogenic) 또는 심지어는 액정으로, 즉 예컨대 다른 화합물과의 혼합물에서 메소상 거동을 유도하거나 증강시킬 수 있거나 심지어 자체가 하나 이상의 메소상을 나타낼 수 있다. 또한, 본 발명의 화합물은, 중합가능한 화합물로 (공)중합될 경우 다른 화합물과의 혼합물에서만 메소상 거동을 나타내는 것이 가능하다. 메소제닉인 본 발명의 키랄 화합물이 특히 바람직하다.

다음과 같은 화학식 I의 화합물이 특히 바람직하다.

- B 및 C중 하나 이상, 바람직하게는 B와 C 모두가 방향족 고리이다.

- B 및 C중 하나 이상, 바람직하게는 B와 C 모두가 2개의 포화 C 원자를 함유한다.

- B 및 C중 하나 이상, 바람직하게는 B와 C 모두가 4개의 포화 C 원자를 함유한다.

- U¹및 U²중 하나 이상, 바람직하게는 U¹과 U²모두가 O이다.

- V¹및 V²가 (CH₂)_n(여기서 n은 1, 2, 3 또는 4이다)이고, 바람직하게는 V¹및 V²중 하나가 CH₂이고 다른 하나가 CH₂또는 (CH₂)₂이다.

- V¹및 V²중 하나가 CH₂이고 다른 하나는 단일 결합이다.

- Z¹및 Z²중 하나 이상이 -CF₂O-, -OCF₂- 또는 -CF₂CF₂-이다. 이러한 화합물들은 액정 혼합물중에서 특히 높은 용해성을 갖는다.

- Z¹이 단일 결합이다.

- Z¹및 Z²그룹중 하나 이상이 -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂CF₂- 또는 -CF=CF-이고 다른 하나가 -COO-, -OCO-, -CH₂-CH₂- 또는 단일 결합이다.

- Z¹및 Z²중 하나 이상이 -C≡C-이다. 이러한 화합물은 높은 복굴절율 물질이 요구되는 경우 사용하기에 특히 적합하다.

-이또는이다(여기서 m은 0 또는 1, 특히 0이고, 매우 바람직하게는 m은 0이고 A¹은 단일 결합이다).

- W¹이 R¹또는 A³, 특히 H 또는 F이고, W²가 -Z¹-A¹-(Z²-A²)_m-R(여기서 m은 1 또는 2이다)이다.

- x¹및 x²가 1이다.

- y¹및 y²가 1이다.

- x¹, x², y¹및 y²는 0이다.

- X¹, X², Y¹및 Y²중 하나 이상, 바람직하게는 하나 또는 2개는 중합가능한 그룹이거나 이를 포함한다.

- R이 중합가능한 그룹이다.

- R이 탄소수 1 내지 12의 직쇄 알킬(여기서 하나 이상의 H는 F 또는 Cl로 치환될 수 있고, 또한 하나 이상의 비인접한 CH₂그룹은 각각의 경우 서로 독립적으로 -O-, -S-, -NH-, -NR⁰-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O, -S-CO-, -CO-S-, -CH=CH- 또는 -C≡C-에 의해 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않은 방식으로 치환될 수 있다), 매우 바람직하게는 탄소수 1 내지 12의 알킬 또는 알콕시이다.

- R이 (CH₂)_f-OH(여기서 f는 0 또는 1 내지 12의 정수이다)이다.

- X¹, X², Y¹, Y²및 R¹이 H, F, 및 탄소수 1 내지 12의 직쇄 알킬(여기서 하나 이상의 H 원자는 F 또는 CN으로 치환될 수 있고, 또한 하나 이상의 비인접한 CH₂그룹은 각각의 경우 서로 독립적으로 -O-, -S-, -NH-, -N(CH₃)-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -CH=CH- 또는 -C≡C-에 의해 산소원자가 서로 직접 연결되지 않은 방식으로 치환될 수 있다)이고, 매우 바람직하게는 H, F 및 탄소수 1 내지 12의 알킬 또는 알콕시이다.

- X¹, X², Y¹및 Y²가 치환되지 않거나 4-위치에서 L에 의해 일치환 또는 다치환, 바람직하게는 일치환된 아릴, 바람직하게는 페닐이다.

- L이 F, Cl, CN 또는 선택적으로 불화된 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 알킬카보닐 또는 알콕시카보닐이다.

- L이 F, Cl, CN, NO₂, CH₃, C₂H₅, OCH₃, OC₂H₅, COCH₃, COC₂H₅, CF₃, CHF₂, CH₂F, OCF₃, OCHF₂, OCH₂F 또는 OC₂F₅이다.

- A³은 5개 이하, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 F 또는 Cl 원자 또는 CN, NO₂, 하나 이상의 H 원자가 F 또는 Cl로 치환될 수 있는 탄소수 1 내지 4의 알킬, 알콕시, 알킬카보닐 또는 알콕시카보닐 그룹으로 선택적으로 치환된 1,4-페닐렌 또는 1,4-사이클로헥실렌이다.

- A¹및 A²가 치환되지 않거나 4개 이하의 그룹 L로 치환된 1,4-페닐렌 및 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이다.

- 메소제닉 그룹 -Z¹-A¹-(Z²-A²)_m이 1, 2 또는 3개의 5원 또는 6원 고리를 혼입한다.

- 메소제닉 그룹 -Z¹-A¹-(Z²-A²)_m이 페닐 고리가 1 또는 2개의 F 원자로 선택적으로 치환된 비사이클로헥실, 비페닐, 페닐사이클로헥실, 사이클로헥실페닐 또는 비페닐사이클로헥실이다.

소그룹의 바람직한 메소제닉 그룹 -Z¹-A¹-(Z²-A²)_m은 아래에 열거되어 있다. 명료한 표현을 위해, 이들 그룹에서 Phe는 하나 이상의 상기 정의된 바와 같은 그룹 L로 치환될 수도 있는 1,4-페닐렌이고, Cyc는 1,4-사이클로헥실렌이고, Z는 각각의 경우 독립적으로 화학식 I에서의 Z¹의 정의와 동일하다. 바람직한 메소제닉그룹은 하기 화학식의 화합물뿐 아니라 이들의 거울 상도 또한 포함한다.

-Phe-

-Cyc-

-Phe-z-Phe-

-Phe-z-Cyc-

-Cyc-z-Cyc-

-Phe-Z-Phe-Z-Phe-

-Phe-Z-Phe-Z-Cyc-

-Phe-Z-Cyc-Z-Phe-

-Cyc-Z-Phe-Z-Cyc-

-Cyc-Z-Cyc-Z-Phe-

-Cyc-Z-Cyc-Z-Cyc-

하위 화학식 II-3, II-4, II-5, II-6, II-7 및 II-10, 특히 II-4 및 II-5의 화합물이 특히 바람직하다.

또한, Z가 -CF₂CF₂-인 하위 화학식 II-5의 화합물, 및 Z가 -OCF₂-인 하위 화학식 II-3 및 II-4의 화합물이 바람직하다.

또한, 2개의 사이클로헥실렌 고리 사이의 Z중 하나 또는 둘 모두가 -CF₂CF₂-인 하위 화학식 II-10 및 II-11의 화합물, 및 2개의 페닐렌 고리 사이 및 페닐렌과 사이클로헥실렌 고리 사이의 Z중 하나 또는 둘 모두가 -OCF₂- 또는 -CF₂O-(여기서 O 원자는 페닐렌 고리에 인접한다)인 하위 화학식 II-6, II-7, II-8, II-9 및 II-10의 화합물이 바람직하다.

다른 그룹 Z는 바람직하게는 -COO-, -0CO-, -CH₂CH₂- 또는 단일 결합이다.

또한, 메소제닉 그룹이 3- 및/또는 5-위치에서, 바람직하게는 2- 및/또는 3-위치에서 하나 또는 2개의 그룹 L(여기서 L은 F, Cl, CH₃, OCH₃, CF₃, CHF₂, CH₂F, OCF₃, OCHF₂, OCH₂F 또는 CN이다)로 치환된 하나 이상의 그룹 Phe를 포함하는 화합물이 바람직하다.

L은 바람직하게는 F, Cl, CN, NO₂, CH₃, C₂H₅, OCH₃, OC₂H₅, COCH₃, COC₂H₅,CF₃, CHF₂, CH₂F, OCF₃, OCHF₂, OCH₂F, OC₂F₅, 특히 F, Cl, CN, CH₃, CHF₂, C₂H₅, OCH₃, OCHF₂, CF₃및 OCF₃, 가장 바람직하게는 F, CH₃, CF₃, OCH₃, OCHF₂및 OCF₃이다.

화학식 I에서의 X¹, X², Y¹, Y², R 또는 R¹이 알킬 또는 알콕시 라디칼이면, 즉 말단기 CH₂가 -O-에 의해 치환되는 경우 이는 직쇄 또는 분지형일 수 있다. 바람직하게는 직쇄이고, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8개의 탄소원자를 가지며, 따라서 바람직하게는 예컨대 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜톡시, 헥속시, 헵톡시 또는 옥톡시, 추가적으로는 메틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 노녹시, 데콕시, 운데콕시, 도데콕시, 트리데콕시 또는 테트라데콕시이다.

옥사알킬, 즉 하나의 CH₂그룹이 -O-에 의해 치환되는 경우는, 바람직하게는 예컨대 직쇄 2-옥사프로필(=메톡시메틸), 2-(=에톡시메틸) 또는 3-옥사부틸(=2-메톡시에틸), 2-, 3- 또는 4-옥사펜틸, 2-, 3-, 4- 또는 5-옥사헥실, 2-, 3-, 4-, 5- 또는 6-옥사헵틸, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- 또는 7-옥사옥틸, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- 또는 8-옥사노닐 또는 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- 또는 9-옥사데실이다.

할로겐은 바람직하게는 F 또는 Cl이다.

화학식 I에서의 X¹, X², Y¹, Y², R 또는 R¹은 극성 또는 비극성 그룹일 수 있다. 극성 그룹인 경우, 이는 CN, OH, SF₅, 할로겐, OCH₃, SCN, COR⁵, COOR⁵또는 탄소수 1 내지 4의 일-, 올리고- 또는 다중-불화 알킬 또는 알콕시 그룹으로부터 선택된다. R⁵는 탄소수 1 내지 4, 바람직하게는 탄소수 1 내지 3의 선택적으로 불화된 알킬이다. 특히 바람직한 극성 그룹은 F, Cl, CN, OCH₃, COCH₃, COC₂H₅, COOCH₃, COOC₂H₅, CF₃, CHF₂, CH₂F, OCF₃, OCHF₂, OCH₂F, C₂H₅및 OC₂F₅, 특히 F, Cl, CN, CF₃, OCHF₂및 OCF₃로부터 선택된다. 비극성 그룹인 경우, 이는 바람직하게는 탄소수 15 이하의 알킬, 또는 탄소수 2 내지 15의 알콕시이다.

화학식 I에서의 X¹, X², Y¹, Y², R 또는 R¹은 비키랄 또는 키랄 그룹일 수 있다. 키랄 그룹인 경우, 이는 바람직하게는 하기 화학식 III의 화합물로부터 선택된다.

상기 식에서,

Q¹은 탄소수 1 내지 9의 알킬렌 또는 알킬렌-옥시 그룹 또는 단일 결합이고,

Q²는 탄소수 1 내지 10의 알킬 또는 알콕시 그룹(이는 치환되지 않거나 또는 F, Cl, Br 또는 CN으로 일치환 또는 다치환되고, 또한 하나 이상의 비인접한 CH₂그룹이 각각의 경우 서로 독립적으로 -C≡C-, -O-, -S-, -NH-, -N(CH₃)-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O, -S-CO- 또는 -CO-S-에 의해 산소원자가 서로 직접 연결되지 않은 방식으로 치환될 수 있다)이고,

Q³은 F, Cl, Br, CN, 또는 Q²에 대해 정의된 바와 같되 Q²와는 상이한 알킬 또는 알콕시 그룹이다.

화학식 III에서의 Q¹이 알킬렌-옥시 그룹인 경우, O 원자는 바람직하게는 키랄 C 원자와 인접한다.

화학식 III의 바람직한 키랄 그룹은 2-알킬, 2-알콕시, 2-메틸알킬, 2-메틸알콕시, 2-플루오로알킬, 2-플루오로알콕시, 2-(2-에틴)-알킬, 2-(2-에틴)-알콕시, 1,1,1-트리플루오로-2-알킬 및 1,1,1-트리플루오로-2-알콕시이다.

특히 바람직한 키랄 그룹은 예컨대 2-부틸(=1-메틸프로필), 2-메틸부틸, 2-메틸펜틸, 3-메틸펜틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, 특히 2-메틸부틸, 2-메틸부톡시, 2-메틸펜톡시, 3-메틸펜톡시, 2-에틸헥속시, 1-메틸헥속시, 2-옥틸옥시, 2-옥사-3-메틸부틸, 3-옥사-4-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 2-헥실, 2-옥틸, 2-노닐, 2-데실, 2-도데실, 6-메톡시옥톡시, 6-메틸옥톡시, 6-메틸옥타노일옥시, 5-메틸헵틸옥시카보닐, 2-메틸부티릴옥시, 3-메틸발레로일옥시, 4-메틸헥사노일옥시, 2-클로르프로피오닐옥시, 2-클로로-3-메틸부티릴옥시, 2-클로로-4-메틸발레릴옥시, 2-클로로-3-메틸발레릴옥시, 2-메틸-3-옥사펜틸, 2-메틸-3-옥사헥실, 1-메톡시프로필-2-옥시, 1-에톡시프로필-2-옥시, 1-프로폭시프로필-2-옥시, 1-부톡시프로필-2-옥시, 2-플루오로옥틸옥시, 2-플루오로데실옥시, 1,1,1-트리플루오로-2-옥틸옥시, 1,1,1-트리플루오로-2-옥틸, 2-플루오로메틸옥틸옥시이다. 이중 2-헥실, 2-옥틸, 2-옥틸옥시, 1,1,1-트리플루오로-2-헥실, 1,1,1-트리플루오로-2-옥틸 및 1,1,1-트리플루오로-2-옥틸옥시가 매우 바람직하다.

또한, 비키랄 분지형 그룹 X¹, X², Y¹, Y², R 또는 R¹을 함유하는 화학식 I의 화합물은 예컨대 결정화하려는 경향의 감소로 인해 때때로 중요할 수 있다. 이러한 유형의 분지형 그룹은 일반적으로 하나 이상의 쇄 분지를 함유하지 않는다. 바람직한 비키랄 분지형 그룹은 이소프로필, 이소부틸(=메틸프로필), 이소펜틸(=3-메틸부틸), 이소프로폭시, 2-메틸-프로폭시 및 3-메틸부톡시이다.

중합가능한 그룹을 포함하는 화합물의 경우에는 이는 바람직하게는 화학식 P-Sp-X의 화합물로부터 선택되며, 여기서

P는 CH₂=CW¹-COO-,,, CH₂=CW²-O-, CH₃-CH=CH-O-, HO-CW²W³-, HS-CW²W³-, HW²N-, HO-CW²W³-NH-, CH₂=CW¹-CO-NH-, CH₂=CH-(COO)_k1-Phe-(O)_k2-, Phe-CH=CH-, HOOC-, OCN- 또는 W⁴W⁵W⁶Si이고,

Sp는 탄소수 1 내지 25의 스페이서(Spacer) 그룹 또는 단일 결합이고,

X는 -O-, -S-, -OCH₂-, -CH₂O-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -CO-NR⁰-, -NR⁰-CO-, -OCH₂-, -CH₂O-, SCH₂-, -CH₂S-, -CH=CH-COO-, -OOC-CH=CH- 또는 단일 결합이고,

W¹은 H, Cl, CN, 탄소수 1 내지 5의 알킬 또는 페닐, 특히 H, Cl 또는 CH₃이고,

W²및 W³은 서로 독립적으로 H 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬, 특히 메틸, 에틸 또는 n-프로필이고,

W⁴, W⁵및 W⁶은 서로 독립적으로 Cl, 탄소수 1 내지 5의 옥사알킬 또는 옥사카보닐알킬이고,

Phe는 1,4-페닐렌이고,

k1 및 k2는 서로 독립적으로 0 또는 1이고,

R⁰는 H 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬이다.

P는 바람직하게는 비닐 그룹, 아크릴레이트 그룹, 메타크릴레이트 그룹, 프로페닐 에테르 그룹 또는 에폭시 그룹, 특히 바람직하게는 아크릴레이트 그룹 또는 메타크릴레이트 그룹이다.

또다른 바람직한 실시양태에서, P는 -OCO-CR⁰(CH₂-OCO-CW=CH₂)₂및 -OCO-C(CH₂-OCO-CW=CH₂)₃(여기서 W는 H, Cl 또는 CH₃이고 R은 H 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬, 바람직하게는 H 또는 메틸이다)으로부터 선택된 그룹과 같은 반응성 잔기를 2개 이상 포함하는 분지형 그룹이다.

스페이서 그룹 Sp에서와 같이, 모든 그룹은 당해 분야의 숙련가에게 이러한 목적으로 공지된 것이 사용될 수 있다. 스페이서 그룹 Sp는 바람직하게는 탄소수1 내지 12의 선형 또는 분지형 알킬렌 그룹(여기서 또한 하나 이상의 비인접한 CH₂그룹은 각각의 경우 서로 독립적으로 -O-, -S-, -NH-, -N(CH₃)-, -CO-, -O-CO-, -S-CO-, -O-COO-, -CO-S-, -CO-O-, -CH(할로겐)-, CH(CN)-, -CH=CH- 또는 -C≡C-에 의해 치환될 수 있다)이다.

전형적인 스페이서 그룹은 예컨대 -(CH₂)_p-, -(CH₂CH₂O)_r-CH₂CH₂-, -CH₂CH₂-S-CH₂CH₂- 또는 -CH₂CH₂-NH-CH₂CH₂-이며, 여기서 p는 탄소수 1 내지 12의 정수이고, r은 1 내지 3의 정수이다.

바람직한 스페이서 그룹은 예컨대 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌, 헥실렌, 헵틸렌, 옥틸렌, 노닐렌, 데실렌, 운데실렌, 도데실렌, 옥타데실렌, 에틸렌옥시에틸렌, 메틸렌옥시부틸렌, 에틸렌-티오에틸렌, 에틸렌-N-메틸-이미노에틸렌, 1-메틸알킬렌, 에테닐렌, 프로페닐렌 및 부테닐렌이다.

화학식 I에서의 Sp-X가 탄소수 2 내지 6의 알킬렌 또는 알킬렌-옥시인 본 발명의 키랄 화합물이 특히 바람직하다. 직쇄 그룹이 특히 바람직하다.

본 발명의 또다른 바람직한 실시양태에서, 키랄 화합물은 하기 화학식 IV의 키랄 그룹인 스페이서 그룹 Sp를 하나 이상 포함한다.

상기 식에서,

Q¹은 탄소수 1 내지 10의 알킬렌 또는 알킬렌-옥시 그룹 또는 단일 결합이고,

Q²는 Q¹과는 상이한 탄소수 1 내지 10의 알킬렌 또는 알킬렌-옥시 그룹 또는 단일 결합이고,

Q³은 할로겐, 시아노 그룹 또는 Q²와는 상이한 탄소수 1 내지 4의 알킬 또는 알콕시 그룹이다.

화학식 IV에서의 Q¹이 알킬렌-옥시 그룹인 경우, O 원자는 바람직하게는 키랄 C 원자와 인접한다.

또다른 바람직한 실시양태는 광이성질성 그룹, 예컨대 C=C, C=N 또는 N=N 이중 결합을 갖는 그룹을 포함하는 화학식 I의 화합물에 관한 것이다. 이러한 화합물은 예컨대 UV 광에 의한 광조사시 예컨대 E-Z- 또는 시스-트랜스 이성질화에 의해 그의 형상을 변화시킨다.

화학식 I에서 W¹및 W²중 하나 또는 둘 모두가 -Z¹-A¹-(Z²-A²)_m-R이고 Z¹또는 Z²가 광이성질성 그룹, 특히 -CH=CH-COO- 또는 -OCO-CH=CH-인 광이성질성 화합물이 특히 바람직하다. 화학식 I에서 W¹이 -Z¹-A¹-(Z²-A²)_m-R이고 Z¹이 -OCO-CH=CH-인 광이성질성 화합물이 매우 특히 바람직하다.

예컨대 360㎚의 UV 광에 의한 화학식 I의 광이성질성 화합물의 광분해는 E내지 Z의 광이성질성 그룹의 이중 결합을 이성질화하는 효과를 가짐에 따라 분자의 형상을 완전히 변화시키고 그에 따라 비틀림력과 같은 분자의 물리적 특성을 변화시킨다.

화학식 I의 키랄 화합물은 다른 메소제닉 화합물과 혼합되어 키랄 액정 혼합물이 수득될 수 있다. 이러한 액정 혼합물, 예컨대 콜레스테릭 혼합물이 박막처럼 코팅되고 표면에 정렬된 후 360㎚의 UV 광으로 광분해되는 경우, 광은 이성질성 도판트의 형상을 변화시키는데, 이는 이후 HTP를 감소시키고 피치를 증가시킴에 따라 혼합물의 반사 파장을 저감시키는 전체적인 효과를 갖는다.

키랄 광이성질성 화합물로 도핑된 액정 혼합물의 층으로 광마스크를 통해 조사되는 경우, 층의 상이한 영역이 상이한 반사 파장을 보이는 광마스크의 형상에서의 패턴이 수득된다. 혼합물의 광이성질성 화합물 및/또는 다른 화합물이 광이성질성 화합물인 경우, 이러한 패턴은 혼합물의 동일 반응계 중합에 의해 고정될 수 있다.

화학식 I의 키랄 광이성질성 화합물의 HTP의 변화가 광조사의 강도에 따라 변함에 따라 혼합물에서의 비틀림의 변화는 조사 강도의 국부적 변화에 의해, 예컨대 광마스크와 교대로 또는 그에 추가적으로 회색 필터를 사용함으로써 조절될 수도 있다.

또한, 이성질성 화합물이 광이성질화를 나타내는 파장에서 흡수 최대값을 갖는 혼합물, 예컨대 UV 염료에 염료를 첨가시킴으로써 층의 평면에 수직인 방향으로 비틀림을 변화시키는 것이 또한 가능하다. 염료는 층의 두께에 걸쳐 광조사의 강도의 구배를 생성시켜 이성질화 및 그에 따른 비틀림의 변화가 층의 하부에서보다 상부에서 더욱 빠르게 될 것이다. 이러한 방식으로, 피치 구배가 생성되고 반사된 파장 대역의 확장을 유도한다. 이 방법은 광대역 반사 편광기의 제조에 특히 유용하다.

따라서, 화학식 I의 키랄 광이성질성 화합물은 패턴화된 필름을 형성하는데 적합하며, 이는 예컨대 비선형 광학 물질에서 광학 기록 또는 정보 저장을 위해 ID 카드, 라벨 또는 가치있는 서류의 보안 마크와 같은 장식 또는 보안 제품, LC 디스플레이를 위한 반사 편광기 또는 칼러 필터로 사용될 수 있다.

화학식 I의 특히 바람직한 화합물은 하기 화학식 I-1 내지 I-20의 화합물들이다.

상기 식에서,

Z¹, R 및 R¹은 화학식 I에서의 정의와 동일하고,

R' 및 R"는 화학식 I에서의 R의 정의와 동일하고,

L¹및 L²는 H이거나 또는 서로 독립적으로 화학식 I에서의 L의 정의와 동일하다.

상기 바람직한 화합물에서, L¹및 L²는 바람직하게는 H 또는 F이고, R¹은 H 또는 F이고, R' 및 R"는 바람직하게는 H, F, 탄소수 1 내지 12의 알킬 또는 알콕시이고, P-Sp-X는 상기 정의된 바와 같고, R"는 매우 바람직하게는 CH₃이고, Z¹은 바람직하게는 -O-, -OCO-, -COC-CH=CH- 또는 단일 결합이다.

특히 바람직한 화학식 I-3의 화합물은 하기 하위 화학식의 화합물들이다.

상기 식에서,

R, X, Xp 및 P는 상기 정의와 동일하다.

본 발명의 키랄 화합물은 예컨대 문헌[J.J.G.S. van Es, A.M. Biemans and E.W. Meijer, Tetrahedron:Asymmetry, 1997, 8, 1825-183]에 기술된 바와 같이 공지된 방법에 따라 또는 그와 유사하게 합성될 수 있다. 특히, 이들은 하기 반응식에 따라 또는 그와 유사하게 제조될 수 있다. 본 발명의 화합물을 제조하기 위한 추가적인 방법은 하기 실시예로부터 알 수 있다.

a) DMF, K₂CO₃, 80℃

X'= Br, OT.

5,6,7,8,5',6',7',8'-옥타하이드로-1,1'-비나프틸-2,2'-디올의 합성은 예컨대 크램(D.J. Cram )등의 문헌[J. Org. Chem. 1978, 43, 1939-1946]에 기재되어 있다.

화학식 I의 키랄 화합물은 예컨대 능동 또는 수동 매트릭스 유형의 TN 디스플레이, STN, 상변화, 게스트-호스트, 강유전성 디스플레이 또는 SSCT(표면 안정화된 콜레스테릭 텍스처) 또는 PSCT(중합체 안정화된 콜레스테릭 텍스처)와 같은 콜레스테릭 디스플레이와 같은 액정 매트릭스의 나선형으로 비틀린 구조를 나타내는디스플레이를 위한 액정 혼합물에 사용될 수 있다.

따라서, 본 발명의 또다른 대상은 화학식 I의 키랄 화합물을 하나 이상 포함하는 액정 혼합물, 특히 키랄 스멕틱 또는 콜레스테릭 액정 혼합물이다.

본 발명의 또다른 대상은 화학식 I의 키랄 화합물을 하나 이상 함유하는 액정 매질을 포함하는 액정 디스플레이이다.

화학식 I의 키랄 화합물은 높은 HTP 값으로 특징지워진다. 이는 단지 적은 양의 화학식 I의 키랄 화합물을 사용함으로써 높은 나선형 비틀림, 즉 낮은 피치를 갖는 액정 혼합물의 제조를 가능하게 한다. 이는 상당한 이점이 되는데, 그 이유는 다량의 키랄 도판트를 액정 혼합물에 첨가하면 액정 상 거동 및 전기광학 특성, 예컨대 유전 이방성, 점성 또는 청명점에 부정적인 영향을 미치는 것으로 종종 관찰되기 때문이다. 따라서, 액정 혼합물 또는 디스플레이에 화학식 I의 키랄 화합물을 사용함으로써, 그의 특성은 종래 도판트에 비해 단지 조금만 바뀌면서 예컨대 임계 전압을 감소시키고 디스플레이의 스위칭 시간을 빠르게 하는 결과를 준다.

화학식 I의 키랄 화합물은 액정 호스트 혼합물중의 높은 용해도에 의해 추가로 특징지워진다. 저온에서의 원치 않는 자발적 결정화가 감소하고, 혼합물의 조작 온도 범위는 확대될 수 있다. 따라서, 결정화를 방지하기 위해 종종 첨가되는 제 2 도판트가 사용되지 않을 수 있다.

따라서, 본 발명의 특히 바람직한 실시양태는 화학식 I의 화합물인 키랄 화합물을 하나만 포함하는 액정 혼합물, 및 이러한 혼합물을 포함하는 디스플레이에 관한 것이다.

또한, 화학식 I의 키랄 화합물은 액정 호스트 혼합물에의 첨가시 HTP의 저온 의존성을 보인다. 따라서, 이들은 피치의 저온 의존성을 갖는 액정 혼합물 및 디스플레이를 위한 키랄 도판트로서 유용하다.

본 발명에 따른 액정 혼합물은 바람직하게는 화학식 I의 키랄 화합물을 0.1 내지 30중량%, 특히 1 내지 25중량%, 매우 특히 바람직하게는 2 내지 15중량% 포함한다. 이는 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 화학식 I의 키랄 화합물을 포함한다.

화학식 I의 화합물은 콜레스테릭 디스플레이, 특히 SSCT 또는 PSCT 디스플레이를 위한 콜레스테릭 액정 혼합물에 사용하는데 특히 적합하다. 콜레스테릭 디스플레이는 예컨대 WO 92/19695 호, WO 93/23496 호, 미국 특허 제 5,453,863 호 또는 미국 특허 제 5,493,430 호에 기재되어 있으며, 상기 문헌의 전체 개시내용은 본원에 참조로 도입되어 있다.

SSCT 또는 PSCT 디스플레이를 위한 콜레스테릭 액정 매질에서 도판트로서 화학식 I의 키랄 화합물을 사용하는 경우 네마틱 호스트 혼합물중의 우수한 용해도를 나타내고 나선형 피치 및 반사 파장의 저온 의존성을 갖는 높은 나선형 비틀림을 유도하는 것으로 밝혀졌다. 반사 색의 높은 복굴절율 및 저온 의존성을 갖는 콜레스테릭 혼합물은 화학식 I에 따른 키랄 도판트를 단지 하나만, 바람직하게는 소량 사용함으로써 달성될 수 있다. 이는 다량의 도판트가 요구되는 경우 및 반사 파장의 우수한 온도 의존성을 달성하기 위해 나선형 비틀림의 상반되는 저온 의존성을 갖는 도판트(예컨대 양(+)의 온도 의존성을 갖는 것과 음(-)의 온도 의존성을 갖는 것)를 2개 이상 사용할 필요가 있는 경우 종래 기술에 비해 상당한 이점이 된다.

따라서, 본 발명의 특히 바람직한 실시양태는 콜레스테릭 액정 매질, 특히 화학식 I의 화합물인 하나의 키랄 도판트를 15% 이하, 특히 10% 이하, 매우 바람직하게는 5% 이하 포함하는 SSCT 및 PSCT에 사용하기 위한 콜레스테릭 액정 매질에 관한 것이다.

상기 적용의 경우, 액정 혼합물, 바람직하게는 하나 이상의 화학식 I의 키랄 화합물을 함유하는 키랄 성분, 및 하나 이상의 네마틱 또는 네마토제닉(nematogenic) 화합물을 포함하는 네마틱 성분을 함유한다.

바람직하게는, 액정 혼합물은 2 내지 25개, 바람직하게는 3 내지 15개의 화합물로 이루어지며, 이중 하나 이상은 화학식 I의 화합물이다. 네마틱 성분을 형성하는 다른 화합물로는, 바람직하게는 네마틱 또는 네마토제닉 물질로부터, 예컨대 공지된 부류의 아족시벤젠, 벤질리덴-아닐린, 비페닐, 터페닐, 페닐 또는 사이클로헥실 벤조에이트, 사이클로헤헥산카복실산의 페닐 또는 사이클로헥실 에스테르, 사이클로헥실벤조산의 페닐 또는 사이클로헥실 에스테르, 사이클로헥실사이클로헥산카복실산의 페닐 또는 사이클로헥실 에스테르, 벤조산의 사이클로헥실페닐 에스테르, 사이클로헥산카복실산의 사이클로헥실페닐 에스테르, 사이클로헥실사이클로헥산카복실산의 사이클로헥실페닐 에스테르, 페닐 사이클로헥산, 사이클로헥실비페닐, 페닐사이클로헥실사이클로헥산, 사이클로헥실사이클로헥산, 사이클로헥실사이클로헥센, 사이클로헥실사이클로헥실사이클로헥센, 1,4-비스-사이클로헥실벤젠, 4,4'-비스-사이클로헥실비페닐, 페닐- 또는 사이클로헥실-피리미딘, 페닐- 또는 사이클로헥실-피리다진, 페닐- 또는 사이클로헥실-디옥산, 페닐- 또는 사이클로헥실-1,3-디티안, 1,2-디페닐-에탄, 1,2-디사이클로헥실에탄, 1-페닐-2-사이클로헥실에탄, 1-사이클로헥실-2-(4-페닐사이클로헥실)-에탄, 1-사이클로헥실-2-비페닐-에탄, 1-페닐-2-사이클로헥산-페닐에탄, 선택적으로 할로겐화된 스틸벤, 벤질 페닐 에테르, 톨란, 치환된 신남산, 및 추가 부류의 네마틱 또는 네마토제닉 물질로부터 선택된 저분자량 액정 화합물이 있다. 이들 화합물중 1,4-페닐렌 그룹은 측면으로 일불화 또는 이불화될 수도 있다.

이러한 바람직한 실시양태의 액정 혼합물은 상기 유형의 비키랄 화합물을 기초로 한다.

이들 액정 혼합물의 성분으로서 가능한 가장 중요한 화합물은 하기 화학식에 의해 특징지워질 수 있다.

R'-L'-G'-E-R"

상기 식에서,

L' 및 E는 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각의 경우 서로 독립적으로 -Phe-, -Cyc-, -Phe-Phe-, -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -Pyr-, -Dio-, -B-Phe- 및 -B-Cyc- 및 이들의 거울 상으로 형성된 군으로부터의 2가 라디칼이며, 여기서 Phe는 비치환되거나 불소-치환된 1,4-페닐렌이고, Cyc는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 또는 1,4-사이클로헥세닐렌이고, Pyr은 피리미딘-2,5-디일 또는 피리딘-2,5-디일이고, Dio는 1,3-디옥산-2,5-디일이고, B는 2-(트랜스-1,4-사이클로헥실)에틸, 피리미딘-2,5-디일, 피리딘-2,5-디일 또는 1,3-디옥산-2,5-디일이고,

G'는 -CH=CH-, -N(O)N-, -CH=CY-, -CH=N(O)-, -C≡C-, -CH₂-CH₂-, -CO-O-, -CH₂-O-, -CO-S-, -CH₂-S-, -CH=N-, -COO-Phe-COO- 또는 단일 결합으로부터 선택되며, 여기서 Y는 할로겐, 바람직하게는 염소 또는 -CN이고,

R' 및 R"는 각각의 경우 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 18, 바람직하게는 탄소수 3 내지 12의 알킬, 알케닐, 알콕시, 알케닐옥시, 알카노일옥시, 알콕시카보닐 또는 알콕시카보닐옥시이거나, 또는 다르게는 R' 및 R"중 하나가 F, CF₃, OCF₃, Cl, NCS 또는 CN이다.

대부분의 이들 화합물에서, R' 및 R"는 각각의 경우 서로 독립적으로 상이한 쇄 길이를 갖는 알킬, 알케닐 또는 알콕시이며, 여기서 네마틱 매질의 C 원자의 합은 일반적으로 2 내지 9, 바람직하게는 2 내지 7이다.

다수의 이러한 화합물 또는 그의 혼합물이 시판되고 있다. 이들 화합물은 모두 공지되어 있거나 또는 문헌(예컨대, 호우벤-베일(Houben-Weyl)의 문헌 "Methoden der Organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry], Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart"와 같은 공인된 저서)에 기술된 바와 같이, 자체로 공지되어 있는 방법에 의해 상기 반응들에 적합하고 공지되어 있는 반응 조건하에서 명확하게 제조될 수 있다. 또한, 본원에서는 언급되지 않지만 자체로 공지되어 있는 변형들이 사용될 수 있다.

화학식 I의 중합가능한 화합물 또는 화학식 I의 화합물을 하나 이상 포함하는 중합가능한 액정 혼합물은 중합가능한 혼합물의 제조에 유용하며, 이러한 혼합물은 예컨대 중합체 안정화된 액정 디스플레이, 예컨대 PSCT(중합체 안정화된 콜레스테릭 텍스처) 및 이방성 중합체 겔에 사용될 수 있으며, 이는 예컨대 스캐터링(scattering) 유형 디스플레이에 사용될 수 있다. 이들을 포함하는 이방성 중합체 겔 및 디스플레이는 예컨대 DE 195 04 224 호 및 GB 2 279 659 호에 개시되어 있다.

화학식 I의 키랄 화합물 및 이를 포함하는 중합가능한 액정 혼합물은 균일한 2차원 배향을 갖는 나선형으로 비틀려진 분자 구조(즉, 나선형 축이 필름의 평면에 수직으로 배향되어 있다)를 갖는 이방성 중합체의 제조에 특히 유용하다.

예를 들어, 배향된 콜레스테릭 중합체 필름은 칼러 필터로서, 보안 마크를 위해, 또는 장식 또는 보안용의 액정 안료의 제조를 위해 EP 0 606 940 호에 기재된 바와 같은 넓은 주파대의 반사 편광기로 사용될 수 있다.

이방성 중합체 또는 배향된 중합체 필름의 제조를 위해, 액정 혼합물은 하나 이상의 중합가능한 화합물을 포함해야 하며, 상기 중합가능한 화합물은 화학식 I의 화합물 또는 추가의 중합가능한 메소제닉 또는 액정 화합물일 수 있다.

따라서, 본 발명의 또다른 대상은 화학식 I의 키랄 화합물을 하나 이상 포함하는 중합가능한 액정 혼합물이다.

중합가능한 액정 혼합물의 성분으로 사용될 수 있는 적합한 중합가능한 메소제닉 화합물의 예는 예컨대 WO 93/22397 호, EP 0,261,712 호, DE 195,04,224 호, WO 95/22586 호 및 WO 97/00600 호에 개시되어 있다. 그러나, 상기 문헌에 개시된 화합물은 본 발명의 범주를 제한해서는 안되며 단지 예로서만 간주된다.

바람직하게는 중합가능한 액정 혼합물은 하나의 중합가능한 작용기를 갖는 중합가능한 메소제닉 화합물 하나 이상, 및 2개 이상의 중합가능한 작용기를 갖는 중합가능한 메소제닉 화합물을 하나 이상 포함한다.

특히 유용한 단일반응성 키랄 및 비키랄 중합가능한 메소제닉 화합물의 예는 하기 화합물 목록에 제시되어 있지만, 이는 단지 예시를 위함이며 본 발명을 제한하지 않으며 본 발명을 설명하는 것으로 간주된다.

상기 식에서,

P는 상기 정의와 동일하고,

x는 1 내지 12의 정수이고,

A 및 D는 1,4-페닐렌 또는 1,4-사이클로헥실렌이고,

v는 0 또는 1이고,

Y⁰는 극성 그룹이고,

R⁰는 비극성 알킬 또는 알콕시 그룹이고,

Ter은 터페노이드 라디칼(예: 멘틸)이고,

Chol은 콜레스테릴 그룹이고,

L¹및 L²는 각각 독립적으로 H, F, Cl, CN, OH, NO₂또는 탄소수 1 내지 7의 선택적으로 할로겐화된 알킬, 알콕시 또는 카보닐 그룹이다.

상기 극성 그룹 Y⁰는 CN, NO₂, 할로겐, OCH₃, OCN, SCN, COR⁵, COOR⁵, 탄소수 1 내지 4의 또는 일-, 올리고-, 다중-불화된 알킬 또는 알콕시 그룹이다. R⁵는 탄소수 1 내지 4, 바람직하게는 탄소수 1 내지 3의 선택적으로 불화된 알킬이다. 특히 바람직하게는 극성 그룹 Y⁰는 F, Cl, CN, NO₂, OCH₃, COCH₃, COC₂H₅, COOCH₃, COOC₂H₅, CF₃, C₂F₅, OCF₃, OCHF₂및 OC₂F₅, 특히 F, Cl, CN, OCH₃및 OCF₃로부터 선택된다.

비극성 그룹 R⁰는 바람직하게는 탄소수 1 이상, 바람직하게는 탄소수 1 내지 15의 알킬 그룹 또는 탄소수 2 이상, 바람직하게는 탄소수 2 내지 15의 알콕시 그룹이다.

유용한 이반응성 키랄 및 비키랄 중합가능한 메소제닉 화합물의 예는 하기 화합물 목록에 제시되어 있지만, 이는 단지 예시를 위함이며 본 발명을 제한하지 않으며 본 발명을 설명하는 것으로 간주된다.

상기 식에서,

P, x, D, L¹및 L²는 상기 정의와 동일하고,

y는 x와 동일하거나 상이한 1 내지 12의 정수이다.

상기한 바와 같은 제 1 바람직한 실시양태에 따른 중합가능한 액정 물질은 액정 상을 필수적으로 보일 필요는 없고 자체가 우수한 2차원 배열을 나타내는 하나 이상의 키랄 도판트, 특히 비-중합가능한 키랄 도판트를 포함한다.

상기 화학식 V 및 VI의 단일작용성 및 이작용성 중합가능한 메소제닉 화합물은 자체적으로 공지되어 있거나 또는 문헌(예컨대, 호우벤-베일의 문헌 "Methoden der Organischen Chemie, Thieme-Verlag, Stuttgart"와 같은 공인된 저서)에 기재된 방법에 의해 제조될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 중합가능한 액정 혼합물은 하나 이상의 본 발명의 키랄 화합물, 하나 이상의 화학식 Va 내지 Vm의 단일작용성 화합물 및 하나 이상의 화학식 VIa 내지 VIe의 이작용성 중합가능한 중합체를 포함한다.

또다른 바람직한 실시양태에서, 중합가능한 액정 혼합물은 하나 이상의 본 발명의 키랄 화합물 및 2개 이상의 화학식 Va 내지 Vm의 단일작용성 화합물을 포함한다.

본 발명의 또다른 대상은 화학식 I의 키랄 화합물 하나 이상과, 화학식 Va 내지 Vm 및 VIa 내지 VIe의 화합물로부터 바람직하게 선택된 중합가능한 메소제닉 화합물 하나 이상 및/또는 화학식 I의 중합가능한 키랄 화합물을 포함하는 액정 혼합물을 (공)중합함으로써 수득될 수 있는 배향된 키랄 액정 상을 갖는 이방성 중합체 필름이다.

균일한 배향을 갖는 키랄 액정 상을 갖는 이방성 중합체 필름을 제조하기 위해, 중합가능한 액정이 기재 상에 코팅될 수 있고, 예컨대 열 또는 화학선 조사에의 노출에 의해 동일 반응계에서 배열되고 중합되어 액정 분자의 균일한 배향을 고정시킬 수 있다. 배열 및 경화는 혼합물의 액정 상에서 수행된다.

화학선 조사는 UV 광, IR 광 또는 가시 광과 같은 광에 의한 조사, X선 또는 감마선에 의한 조사 또는 고에너지 입자, 예컨대 이온 또는 전자에 의한 조사를 의미한다. 화학선 조사에 대한 공급원으로서는, 예컨대 단일 UV 램프 또는 UV 램프 세트가 사용될 수 있다. 화학선 조사에 대해 또다른 가능한 공급원은 레이저, 예컨대 UV 레이저, IR 레이저 또는 가시광 레이저이다.

예를 들면, UV 광을 사용하여 광중합하는 경우, 자유 라디칼 또는 이온을 생성하여 중합화 반응을 출발시키도록 분해되는 광개시제가 사용될 수 있다.

또한, 예컨대 비닐 및 에폭사이드 반응기를 갖는 반응성 메소젠을 경화시키는 경우, 자유 라디칼 대신 양이온으로 광경화시키는 양이온성 광개시제가 사용될 수 있다.

라디칼 중합용 광개시제로서는, 예컨대 상업적으로 입수가능한 이르가큐어(Irgacure) 651, 이르가큐어 184, 다로큐어(Darocure) 1173 또는 다로큐어 4205(이들 모두는 시바 가이기 아게(Ciba Geigy AG)로부터 입수됨)가 사용될 수 있으며, 반면 양이온성 광중합의 경우에는 상업적으로 입수가능한 UVI 6974(유니온 카바이드(Union Carbide))가 사용될 수 있다.

바람직하게는, 화학식 I의 중합가능한 키랄 화합물 및/또는 화학식 V 및 VI의 중합가능한 메소제닉 화합물을 포함하는 중합가능한 액정 혼합물은 0.01 내지 10중량%, 특히 0.05 내지 8중량%, 매우 바람직하게는 0.1 내지 5중량%의 광개시제, 특히 바람직하게는 UV-광개시제를 추가로 포함한다.

바람직하게는, 중합은 불활성 기체의 분위기하에, 바람직하게는 질소 분위기하에 실시된다.

기재로서는, 예컨대 유리, 석영 시이트 및 플라스틱 필름 또는 시이트가 사용될 수 있다. 또한, 중합 전, 도중 및/또는 후에 제 2 기재를 코팅된 혼합물 상부에 둘 수 있다. 기재는 중합 후 제거되거나 제거되지 않을 수 있다. 화학선 방사에 의한 경화의 경우 2개의 기재를 사용할 때는, 하나 이상의 기재가 중합에 사용되는 화학선 방사에 대해 투과적이어야 한다.

등방성 또는 복굴절성 기재가 사용될 수 있다. 중합 후 중합된 필름으로부터 기재를 제거하지 않는 경우, 등방성 기재가 바람직하게 사용될 수 있다.

바람직하게는, 하나 이상의 기재는 예컨대, 폴리에스테르(예: 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리카보네이트(PC) 또는 트리아세틸셀룰로스(TAC) 필름, 특히 바람직하게는 PET 필름 또는 TAC 필름과 같은 플라스틱 기재이다. 복굴절성 기재로서는, 예컨대 단일축으로 신장시킨 플라스틱 필름이 사용될 수 있다. 예를 들어, PET 필름은 멜리넥스(Melinex) 상표명하에 ICI 코포레이션(ICI Corp.)으로부터 상업적으로 입수가능하다.

바람직하게는, 중합가능한 혼합물은 기재 상에 또는 기재 사이에 박층으로코팅되고, 그의 키랄 메소상에 2차원 배향(즉, 분자 나선의 축이 층과 횡방향으로 연장됨)으로 정렬된다.

2차원 배향은 예컨대 혼합물에 전단을 가하여, 즉 닥터 블레이트(doctor blade)를 사용하여 달성될 수 있다. 또한 코팅된 물질의 상부에 제 2 기재를 올려둘 수 있다. 이 경우, 2개의 기재를 함께 둠으로써 생성된 전단은 우수한 정렬을 얻기에 충분하다. 다르게는, 2차원 배열을 유도하거나 증강시키기 위해, 정렬 층, 예컨대 러빙된(rubbed) 폴리이미드 또는 스퍼터링된(sputtered) SiO_x층을 하나 이상의 기재의 상부에 적용시키거나 또는 전기장 또는 자기장을 코팅된 혼합물에 적용시킬 수 있다. 바람직한 방법에서 2차원 배열은 하나 이상의 표면-활성 화합물을 중합가능한 혼합물에 첨가시킴으로써 유도되거나 증강된다.

일부 경우에서, 제 2 기재를 적용시키면 중합가능한 혼합물의 배열을 도울 뿐 아니라 중합을 저해시킬 수 있는 산소를 배제시킬 수 있다. 다르게는, 경화는 불활성 기체의 분위기하에서 실시될 수 있다. 그러나, 공기중의 경화는 또한 적합한 광개시제 및 고출력 램프를 사용할 수 있다. 양이온성 광개시제를 사용할 경우, 산소를 배제시키는 것은 거의 대부분 필요치 않지만 물은 배제되어야 한다.

중합가능한 메소제닉 화합물의 동일 반응계 중합의 상세한 설명은 문헌[D.J.Broer 등, Makromoleculare Chemie 190, 2255(1989)]에서 알 수 있다.

이방성 중합체 필름을 제조하기 위한 본 발명의 중합가능한 액정 혼합물은, 바람직하게는 하나 이상의 화학식 I의 중합가능한 키랄 화합물을 0.1 내지35중량%, 특히 0.5 내지 15중량%, 매우 특히 바람직하게는 0.5 내지 5중량% 포함한다.

중합가능한 액정 혼합물은 1 내지 3개의 화학식 I의 키랄 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 중합가능한 액정 혼합물은 하나 이상의 다른 적합한 성분, 예컨대 촉매, 감광제, 안정화제, 보조-반응 단량체 또는 표면-활성 화합물을 추가로 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 발명의 중합가능한 액정 혼합물은 예컨대 조성물의 저장 기간 동안 원치 않는 자발적 중합을 방지하는데 사용되는 안정화제를 포함한다. 주된 안정화제로서는, 이 용도로 당해 분야의 숙련자에게 공지되어 있는 모든 화합물이 사용될 수 있다. 이들 화합물은 다양하게 상업적으로 입수가능하다. 안정화제에 대한 통상의 예로는 4-에톡시페놀 또는 부틸화 하이드록시톨루엔(BHT)이 있다.

또한, 중합체의 가교결합을 증가시키기 위해, 2개 이상의 중합가능한 작용기를 갖는 비메소제닉 화합물은 20중량% 이하로 다작용성 메소제닉 중합가능한 화합물과 교대로 또는 이에 추가적으로 중합가능한 혼합물에 첨가할 수 있다.

이작용성 비메소제닉 단량체에 대한 통상적인 예로는 탄소수 1 내지 20의 알킬 그룹을 갖는 알킬디아크릴레이트 또는 알킬디메타크릴레이트가 있다. 2개 이상의 중합가능한 그룹을 갖는 비메소제닉 단량체의 통상적인 예로는 트리메틸프로판트리메타크릴레이트 또는 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트가 있다.

중합가능한 작용기를 하나만 갖는 화합물을 포함하는 본 발명의 조성물의 중합은 선형 중합체를 유도하는 반면, 하나 이상의 중합가능한 작용기를 갖는 화합물의 존재하에서는 가교결합된 중합체가 수득된다.

이방성 중합체 겔의 제조시, 액정 혼합물이 상기와 같이 동일 반응계에서 중합될 수 있지만, 이 경우 중합가능한 혼합물의 배열이 항상 필수적이지는 않다.

또한, 본 발명의 화학식 I의 키랄 화합물, 액정 혼합물, 및 이들을 포함하는 액정 중합체 또는 액정 안료는, 예컨대 EP 815 826 호에 기재된 바와 같은 착색 메이크-업을 위한 화장품 조성물 및 약학 조성물, 또는 예컨대 DE 196 29 761 호 또는 EP 1 038 941 호에 기재된 바와 같은 인간 피부 또는 모발 보호, 특히 UV-A 및 UV-B-방사선에 대한 보호를 위한 UV-필터에 사용하기에 유용하다. 본 발명의 도판트는 높은 HTP를 가지므로 짧은 피치를 수득하는데 단지 소량만이 요구되고, UV 범위에서 반사를 나타내며 UV-필터로서 적합한 물질이 생성된다.

화학식 I의 키랄 화합물을 포함하고 특히 200 내지 400㎚의 파장에서 UV 광을 반사하는 액정 혼합물, 액정 중합체 또는 액정 안료는 본 발명의 또다른 대상이다. 또다른 대상은, 화학식 I의 키랄 화합물을 포함하고 200 내지 400㎚, 특히 280 내지 400㎚, 200 내지 230㎚(UV-C) 및 280 내지 330㎚(UV-B)의 파장에서 UV 광을 반사하는 액정 혼합물, 액정 중합체 또는 액정 안료를 UV-필터로서 포함하는, 특히 인간 피부 또는 모발의 보호를 위한 화장품 또는 약학 조성물이다.

이전의 설명으로부터, 당해 분야의 숙련자는 본 발명의 본질적 특징을 용이하게 확인할 수 있으며, 그의 취지 및 범주로부터 벗어나지 않으면서 다양한 용도및 조건에 부합하는 본 발명의 다양한 변화 및 수정을 창출할 수 있다.

부연 설명 없이, 본 발명의 숙련자는 전술한 설명을 이용하여, 본 발명을 최대한 이용할 수 있을 것으로 여겨진다. 따라서, 하기 실시예는 단지 예시하고자 함이지 어떠한 방식으로도 나머지 개시내용을 한정하고자 함이 아닌 것으로 파악된다.

상기 설명 및 하기 실시예에서, 달리 지적하지 않는 한, 모든 온도는 ℃로 나타내고, 모든 부 및 %는 중량을 기준으로 한다.

본 출원 및 하기 실시예에서, LC 화합물의 화학 구조는 모두 화학 구조식이 하기에 제시되는 바와 같이 변형되는 두문자어로 주어진다. 모든 잔기 C_nH_2n+1및 C_mH_2m+1은 각각 n 및 m개의 탄소원자를 갖는 직쇄 알킬 그룹이다. 표 B의 부호는 자명하다. 표 A는 핵심 구조에 대한 두문자어로만 주어진다. 구체적인 이러한 두문자어 다음에는 대쉬(-), 및 하기와 같은 치환기 R¹, R², L¹및 L²에 대한 부호가 주어진다.

표 A

표 B

하기 약어가 사용된다.

Δn은 589㎚ 및 20℃에서 측정된 광학 이방성이다.

n_e는 589㎚ 및 20℃에서의 이상(extraordinary) 반사율이다.

Δε는 20℃에서의 유전 이방성이다.

ε_∥은 분자 축에 평행한 방향의 유전 상수이다.

Kp는 청명점[℃]이다.

γ¹은 회전 점도[mPa S]이다.

Δλ는 달리 지적하지 않는 한 -20 내지 70℃의 소정의 온도 범위내에서의 반사 파장의 최대 변화량[㎚]이다.

액정 호스트중의 키랄 화합물의 나선형 비틀림력(HTP)의 값은 식 HTP=(p*c)^-1에 따라㎛^-1단위로 얻어지며, 여기서, p는 분자 나선의 피치로서 ㎛로 주어지고, c는 상대값으로 주어지는 호스트중의 키랄 화합물의 중량 농도이다(따라서, 예컨대 1중량%의 농도는 0.01의 c값에 상응한다). 달리 지적하지 않는 한, HTP 값은 1%의 농도 및 20℃의 온도에서 상업적으로 입수가능한 액정 호스트 혼합물 MLC-6260(독일 다름슈타트 소재의 메르크 KGaA(Merck KGaA))중에서 측정되었다.

하기 약어는 화합물의 액정 상 거동을 설명하는데 사용된다: C=결정성; N=네마틱; S=스멕틱; N^*, Ch=키랄 네마틱 또는 콜레스테릭; I=등방성. 이들 기호 사이의 숫자는 상 전이 온도[℃]를 나타낸다.

화학식에서의 C^*는 키랄 C 원자를 나타낸다. DCM은 디클로로메탄이다. "통상적인 후처리"는 다음을 의미한다: 필요하다면 물을 첨가하고, 혼합물을 염화메틸렌, 디에틸 에테르 또는 톨루엔으로 추출하고, 상들을 분리시키고, 유기 상을 건조시키고, 증발 농축시키고, 생성물을 결정화 및/또는 크로마토그래피에 의해 정제한다.

실시예 1

화합물(1)을 다음 반응식에 따라 제조한다.

DMF 100㎖중의 (-)-S-비나프톨(1a) 5g(14.5밀리몰) 및 탄산칼륨 2.7g(19.2밀리몰)을 80℃로 가열하고, 토실레이트(1b) 10.66g(21밀리몰)을 적가하였다. 20시간 동안 교반한 후, 반응 혼합물을 물 500㎖ 및 MTB-에테르 300㎖에 부었다. 통상적인 후처리 후, 화합물(1) 3.8g(40.8%)을 158℃의 융점 및 104의 HTP를 갖는 무색 결정으로서 수득하였다.

실시예 2

화합물(2)을 실시예 1과 유사하게 제조하며, 이는 214℃의 융점 및 91의 HTP를 갖는다.

실시예 3

화합물(3)을 실시예 1과 유사하게 제조한다.

실시예 4

화합물(4)을 다음과 같이 제조한다.

(S)-(-)-1,1'-비나프틸-2,2'-디올(20.0g, 0.070몰) 및 탄산칼륨(21.2g, 0.152몰)을 DMF(200㎖)중에 용해시키고, 80℃로 가열하였다. 이어서, DMF(100㎖)중의 1,3-디브로모-2-프로판올(17.6g, 0.077몰)을 1시간내에 적가하였다. 반응물을 24시간 동안 80℃에서 교반한 후, 물(1ℓ) 및 에테르(250㎖)에 부었다. 수성층을 분리시키고, 에테르로 추출하였다. 합쳐진 유기층을 2M 수산화나트륨으로 2회 세척하고, 물로 2회 세척하고, 건조시켰다(Na₂SO₄). 용매를 증발시키고, 조생성물을 톨루엔/에틸 아세테이트(10:1)를 사용하여 실리카를 통해 여과하여 황색 포움으로서 조생성물(4c) 9.06g(33%)을 수득하였으며, 이를 추가 정제없이반응시켰다(HPLC: 96%).

톨루엔(20㎖)중의 (S)-BINOL 에테르(4c)(2.85g, 8.32밀리몰), 카복실산(4d)(2.39g, 8.32밀리몰) 및 4-(N,N-디메틸아미노)피리딘(51㎎, 0.52밀리몰, 5몰%)의 현탁액에 톨루엔(10㎖)중의 디사이클로헥실카보디이미드(2.06g, 10.0밀리몰)의 용액을 적가하였다. 반응물을 실온에서 2일 동안 교반한 후, 여과하였다. 여액을 증발시키고, 잔여물을 실리카 상의 칼럼 크로마토그래피(페트롤/에틸 아세테이트, 5:2)로 정제하였다. 조생성물을 디클로로메탄(30㎖)중에 용해시키고, 트리에틸아민(1.9㎖, 13.5밀리몰)을 첨가하고, 반응물을 20시간 동안 40℃에서 가열하였다. 혼합물을 에테르(100㎖)에 붓고, 물로 세척하고, 건조시켰다(Na₂SO₄). 용매를 진공하에 제거하고, 잔여물을 실리카 상의 칼럼 크로마토그래피(톨루엔/에틸 아세테이트, 10:1)로 정제하여 비놀 아크릴레이트(4) 3.00g(62%, 2 단계)를 무색 포움으로 수득하였다.

¹H NMR(CDCl₃, 500MHz) 및¹³C NMR(CDCl₃, 100MHz)은 예상된 신호를 나타내었다.

화합물(4)은 상업적으로 입수가능한 네마틱 호스트 혼합물 BL 087(영국 풀 소재의 머크 리미티드(Merck Ltd.)로부터)에서 측정시 75의 HTP를 갖는다.

실시예 5

화합물(5)을 실시예 4와 유사하게 제조한다.

화합물(5)은 상업적으로 입수가능한 네마틱 호스트 혼합물 BL 087(영국 풀 소재의 머크 리미티드로부터)에서 측정시 71의 HTP를 갖는다.

실시예 6

화합물(6)을 실시예 4와 유사하게 제조한다.

화합물(6)은 상업적으로 입수가능한 네마틱 호스트 혼합물 BL 087(영국 풀 소재의 머크 리미티드로부터)에서 측정시 73의 HTP 및 176℃의 융점을 갖는다.

실시예 7

화합물(7)을 실시예 4와 유사하게 제조한다.

화합물(7)은 120℃의 융점 및 51.9의 HTP를 갖는다.

실시예 8

화합물(8)을 디에틸 에테르중에서 TMEDA 및 BuLi(n-헥산중 15%)와 화합물(1)을 반응시킨 후, n-펜탄중의 1-요오도 펜탄을 첨가하고, 하기 반응식에 따라 통상적인 후처리를 실시하여 제조하였다.

화합물(8)은 84℃의 융점 및 28.7의 HTP를 갖는다.

전술된 실시예서는, 일반적으로 또는 구체적으로 기술한 본 발명의 반응물 및/또는 공정 조건을 전술된 실시예에 사용된 조건 대신 사용하면 유사한 결과가 반복될 수 있다.

이전의 설명으로부터, 당해 분야의 숙련자는 본 발명의 본질적 특징을 용이하게 확인할 수 있으며, 그의 취지 및 범주로부터 벗어나지 않으면서 다양한 용도 및 조건에 부합하는 본 발명의 다양한 변화 및 수정을 창출할 수 있다.

Claims

하기 화학식 I의 키랄 화합물.

화학식 I

상기 식에서,

X¹, X², Y¹및 Y²는 서로 독립적으로 H, F, Cl, Br, I, CN, SCN, SF₅, 탄소수 25 이하의 직쇄 또는 분지형 알킬(이는 치환되지 않거나 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다치환될 수 있고, 또한 하나 이상의 비인접한 CH₂그룹이 각각의 경우 서로 독립적으로 -O-, -S-, -NH-, -NR⁰-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O, -S-CO-, -CO-S-, -CH=CH- 또는 -C≡C-에 의해 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않은 방식으로 치환될 수 있다), 중합가능한 그룹, 또는 탄소수 20 이하의 사이클로알킬 또는 아릴(이는 L 또는 중합가능한 그룹으로 선택적으로 일치환 또는 다치환된다)이고,

R⁰는 H 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬이고,

x¹및 x²는 서로 독립적으로 0, 1 또는 2이고,

y¹및 y²는 서로 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이고,

B 및 C는 서로 독립적으로 방향족 또는 부분 또는 완전 포화된 지방족 6원 고리(여기서 하나 이상의 CH 그룹은 N에 의해 치환되거나 또는 하나 이상의 CH₂그룹은 O 및/또는 S에 의해 치환될 수 있다)이고,

W¹및 W²중 하나는 -Z¹-A¹-(Z²-A²)_m-R이고 다른 하나는 R¹또는 A³이거나, 또는 W¹및 W²모두가 -Z¹-A¹-(Z²-A²)_m-R이되 W¹및 W²가 동시에 H는 아니거나, 또는가또는이고,

U¹및 U²는 서로 독립적으로 CH₂, O, S, CO 또는 CS이고,

V¹및 V²는 서로 독립적으로 (CH₂)_n(여기서 4개 이하의 비인접한 CH₂그룹은 O 및/또는 S에 의해 치환될 수 있다)이고, V¹및 V²중 하나, 또는이인 경우 V¹및 V²중 하나 또는 둘 모두는 또한 단일 결합일 수 있고,

n은 1 내지 7의 정수이고,

Z¹및 Z²는 서로 독립적으로 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR⁰-, -NR⁰-CO-, -OCH₂-, -CH₂O-, -SCH₂-, -CH₂S-, -CF₂O-, -OCF₂-, -CF₂S-, -SCF₂-, -CH₂CH₂-, -CF₂CH₂-, -CH₂CF₂-, -CF₂CF₂-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CH-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 단일 결합이고,

A¹, A²및 A³은 서로 독립적으로 1,4-페닐렌(여기서 하나 이상의 CH 그룹은 N에 의해 치환될 수 있다), 1,4-사이클로헥실렌(여기서 하나 또는 2개의 비인접한 CH₂그룹은 O 및/또는 S에 의해 치환될 수 있다), 1,3-디옥솔란-4,5-디일, 1,4-사이클로헥세닐렌, 1,4-비사이클로-(2,2,2)-옥틸렌, 피페리딘-1,4-디일, 나프탈렌-2,6-디일, 데카하이드로나프탈렌-2,6-디일, 또는 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-2,6-디일이며, 이들 모든 그룹은 치환되지 않거나 L로 일치환 또는 다치환될 수 있고, A¹은 또한 단일 결합일 수 있고,

L은 할로겐 또는 시아노, 니트로, 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시, 알킬카보닐 또는 알콕시카보닐 그룹(여기서 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl로 치환될 수 있다)이고,

m은 각각의 경우 독립적으로 0, 1, 2 또는 3이고,

R 및 R¹은 서로 독립적으로 H, F, Cl, Br, I, CN, SCN, OH, SF₅, 탄소수 25 이하의직쇄 또는 분지형 알킬(이는 치환되지 않거나 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다치환될 수 있고, 또한 하나 이상의 비인접한 CH₂그룹은 각각의 경우 서로 독립적으로 -O-, -S-, -NH-, -NR⁰-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O, -S-CO-, -CO-S-, -CH=CH- 또는 -C≡C-에 의해 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않은 방식으로 치환될 수 있다), 또는 중합가능한 그룹이다.
제 1 항에 있어서,

W¹이 H이고, W²가 -Z¹-A¹-(Z²-A²)_m-R이며 m이 1 또는 2인 키랄 화합물.
제 1 항에 있어서,

이또는이고, m이 0 또는 1인 화합물.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,

하기 화학식 I-1 내지 I-20의 화합물로부터 선택된 키랄 화합물.

화학식 I-1

화학식 I-2

화학식 I-3

화학식 I-4

화학식 I-5

화학식 I-6

화학식 I-7

화학식 I-8

화학식 I-9

화학식 I-10

화학식 I-11

화학식 I-12

화학식 I-13

화학식 I-14

화학식 I-15

화학식 I-16

화학식 I-17

화학식 I-18

화학식 I-19

화학식 I-20

상기 식에서,

Z¹, R 및 R¹은 화학식 I에서의 정의와 동일하고,

R'는 화학식 I에서의 R의 정의와 동일하고,

L¹및 L²는 서로 독립적으로 화학식 I에서의 L의 정의와 동일하다.
제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,

X¹, X², Y¹, Y², R 및 R¹중 하나 이상이 중합가능한 그룹이거나 또는 이를 포함하는 키랄 화합물.
제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,

하나 이상의 광이성질성 그룹을 포함하는 키랄 화합물.
제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 따른 키랄 화합물을 하나 이상 포함하는 액정 혼합물.
제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 따른 화학식 I의 화합물 하나 이상, 및 상기 화학식 I의 화합물 및/또는 추가의 중합가능한 메소제닉 화합물일 수 있는 중합가능한 메소제닉 화합물 하나 이상을 포함하는 중합가능한 액정 혼합물.
제 8 항에 따른 혼합물을 중합시킴으로써 수득가능한 키랄 선형 또는 가교결합된 액정 중합체.
액정 디스플레이, 예컨대 STN, TN, AMD-TN, 온도 보상, 강유전성, 게스트-호스트, 상 전이 또는 표면 안정화 콜레스테릭 텍스처(surface stabilized cholesteric texture, SSCT) 또는 중합체 안정화된 콜레스테릭 텍스처(polymer stabilized cholesteric texture, PSCT) 디스플레이에서, 능동 및 수동 광학 소자, 예컨대 편광기, 보상기, 정렬 층, 칼러 필터 또는 홀로그래피(holographic) 소자에서, 접착제, 이방성 기계적 특성을 갖는 합성 수지, 화장품 또는 약학 조성물, 예컨대 UV 필터, 진단제, 액정 안료에서, 장식 및 보안 목적을 위해, 비선형 광학 물질, 광학 정보 저장 매체에서, 또는 키랄 도판트로서의 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 따른 키랄 화합물, 액정 혼합물 또는 중합체의 용도.
제 7 항 또는 제 8 항에 따른 액정 혼합물을 포함하는 액정 디스플레이.
제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 따른 키랄 화합물을 하나 이상 함유하는 키랄 성분을 포함하고, 네마틱 또는 네마토제닉(nematogenic) 화합물을 하나 이상 함유하는 네마틱 성분을 추가로 포함하는 콜레스테릭(cholesteric) 액정 혼합물.
제 12 항에 따른 혼합물을 포함하는 콜레스테릭 또는 SSCT 디스플레이.
제 8 항에 따른 중합가능한 혼합물로부터 수득된, 컬러 필터, 광대역 반사 편광기, 패턴화된 필름 또는 보안 마크.