WO2015129412A1 - テトラフルオロフルオレンを有する液晶性化合物、液晶組成物、および液晶表示素子 - Google Patents

テトラフルオロフルオレンを有する液晶性化合物、液晶組成物、および液晶表示素子 Download PDF

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田中 裕之
健治 平田
匡一 矢野
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Jnc株式会社
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    • C09K2019/3425Six-membered ring with oxygen(s) in fused, bridged or spiro ring systems

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal compound, a liquid crystal composition, and a liquid crystal display element. More specifically, a compound having a 3,4,5,6-tetrafluoro-9H-fluorene-2,7-diyl skeleton and a negative dielectric anisotropy, containing this compound, and having a nematic phase
  • the present invention relates to a liquid crystal composition and a liquid crystal display device including the composition.
  • Liquid crystal display elements are widely used for displays such as personal computers and televisions. This element utilizes the optical anisotropy and dielectric anisotropy of a liquid crystalline compound.
  • a PC phase change
  • TN twisted nematic
  • STN super twisted nematic
  • BTN bistable twisted nematic
  • ECB electrically controlled birefringence
  • OCB optically
  • compensated bend (mode) IPS (in-plane switching) mode
  • VA vertical alignment
  • FFS Frringe field Switching
  • PSA Polymer sustained alignment
  • the IPS mode, the FFS mode, and the VA mode can improve the narrowness of the viewing angle, which is a defect of the operation modes such as the TN mode and the STN mode.
  • a liquid crystal display element having this type of mode a liquid crystal composition having a negative dielectric anisotropy is mainly used.
  • the liquid crystal compound contained in the composition has the physical properties shown in the following (1) to (8). (1) High stability against heat, light, etc.
  • the effect of the physical properties of the liquid crystal compound on the characteristics of the device is as follows.
  • a compound having high stability against heat, light, etc. increases the voltage holding ratio of the device. This increases the lifetime of the device.
  • a compound having a high clearing point as in (2) widens the usable temperature range of the device.
  • a compound having a lower minimum temperature of the liquid crystal phase such as a nematic phase or a smectic phase, particularly a lower minimum temperature of the nematic phase also extends the usable temperature range of the device.
  • a compound having a small viscosity shortens the response time of the device.
  • a compound having an appropriate optical anisotropy improves the contrast of the device.
  • a compound having a large optical anisotropy or a small optical anisotropy that is, an appropriate optical anisotropy is required.
  • a compound having a large negative dielectric anisotropy as in (6) lowers the threshold voltage of the device. This reduces the power consumption of the element.
  • a compound having a large elastic constant shortens the response time of the device.
  • a compound having a small elastic constant lowers the threshold voltage of the device. Therefore, an appropriate elastic constant is required according to the characteristics to be improved.
  • a compound having excellent compatibility with other liquid crystal compounds as in (8) is preferred. This is because liquid crystal compounds having different physical properties are mixed to adjust the physical properties of the composition. In general, it is known that the melting point and compatibility of a compound are correlated, and a compound having a low melting point is required.
  • Patent Document 1 discloses compounds (S-1) and (S-2) having a 3,4,5,6-tetrafluoro-9H-fluorene-2,7-diyl skeleton and a —CH 2 O— bonding group. It is shown. However, these compounds have high melting points and are not sufficiently high in compatibility with other liquid crystal compounds.
  • the first problem of the present invention is high stability to heat, light, etc., high clearing point, low minimum temperature of liquid crystal phase, small viscosity, appropriate optical anisotropy, large negative dielectric anisotropy, appropriate It is to provide a liquid crystalline compound satisfying at least one of physical properties such as an elastic constant and excellent compatibility with other liquid crystalline compounds. In particular, it is to provide a compound having a large negative dielectric anisotropy and excellent compatibility with other compounds.
  • the second challenge is to contain this compound, which has a high maximum temperature of the nematic phase, a low minimum temperature of the nematic phase, a small viscosity, a suitable optical anisotropy, a large negative dielectric anisotropy, and a suitable elasticity.
  • the object is to provide a liquid crystal composition satisfying at least one of physical properties such as a constant.
  • An object of the present invention is to provide a liquid crystal composition having an appropriate balance regarding at least two physical properties.
  • a third problem is to provide a liquid crystal display device comprising this composition and having a wide temperature range in which the device can be used, a short response time, a large voltage holding ratio, a low threshold voltage, a large contrast ratio, and a long lifetime. That is.
  • the present invention relates to a liquid crystal compound represented by the formula (1), a liquid crystal composition containing the compound, and a liquid crystal display device including the composition.
  • R 1 and R 2 are independently alkyl having 1 to 15 carbons or alkenyl having 2 to 15 carbons, and in these groups, at least one hydrogen may be replaced by halogen;
  • Ring A 1 , Ring A 2 , and Ring A 3 are independently 1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, 1,4-phenylene, 1 in which at least one hydrogen is replaced with a halogen , 4-phenylene, or tetrahydropyran-2,5-diyl;
  • Z 1 , Z 2 , and Z 3 are each independently a single bond, — (CH 2 ) 2 —, —CH ⁇ CH—, —C ⁇ C—, —CF ⁇ CF—, — (CH 2 ) 4 — , —CH ⁇ CH— (CH 2 ) 2 —, or —
  • the compound represented by the formula (1) has a large negative dielectric anisotropy because it has a 3,4,5,6-tetrafluoro-9H-fluorene-2,7-diyl skeleton. Further, since the bonding group does not have a group containing an oxygen atom such as —CH 2 O— or —OCH 2 — and the terminal group does not have a group containing an oxygen atom such as alkoxy, the melting point is low. Excellent compatibility with liquid crystal compounds.
  • the first advantages of the present invention are high stability to heat, light, etc., high clearing point, low minimum temperature of liquid crystal phase, small viscosity, appropriate optical anisotropy, large negative dielectric anisotropy, appropriate It is to provide a liquid crystalline compound satisfying at least one of physical properties such as an elastic constant and excellent compatibility with other liquid crystalline compounds.
  • the advantage is to provide a compound having a particularly large negative dielectric anisotropy and excellent compatibility with other compounds.
  • the second advantage is that it contains this compound and has a high maximum temperature of the nematic phase, a low minimum temperature of the nematic phase, a small viscosity, a suitable optical anisotropy, a large negative dielectric anisotropy, and a suitable elasticity.
  • the object is to provide a liquid crystal composition satisfying at least one of physical properties such as a constant.
  • the third advantage is to provide a liquid crystal display device comprising this composition and having a wide temperature range in which the device can be used, a short response time, a large voltage holding ratio, a low threshold voltage, a large contrast ratio, and a long lifetime. That is.
  • the liquid crystal compound is a general term for a compound having a liquid crystal phase such as a nematic phase or a smectic phase, and a compound having no liquid crystal phase but useful as a component of a liquid crystal composition.
  • a liquid crystal compound, a liquid crystal composition, and a liquid crystal display element may be abbreviated as a compound, a composition, and an element, respectively.
  • a liquid crystal display element is a general term for a liquid crystal display panel and a liquid crystal display module.
  • the clearing point is a liquid crystal phase-isotropic phase transition temperature in the liquid crystal compound.
  • the lower limit temperature of the liquid crystal phase is the transition temperature of the solid-liquid crystal phase (smectic phase, nematic phase, etc.) in the liquid crystal compound.
  • the upper limit temperature of the nematic phase is a transition temperature between the nematic phase and the isotropic phase in the liquid crystal composition, and may be abbreviated as the upper limit temperature.
  • the lower limit temperature of the nematic phase may be abbreviated as the lower limit temperature.
  • the compound represented by formula (1) may be abbreviated as compound (1). This abbreviation may also apply to compounds represented by formula (2) and the like. In formula (1), formula (2), and the like, symbols such as A 1 and D 1 surrounded by hexagons correspond to ring A 1 and ring D 1 , respectively.
  • rings A 1 were described in one formula or different formulas.
  • the two groups represented by any two rings A 1 may be the same or different.
  • This rule also applies to symbols such as rings A 2 and Z 2 .
  • the same applies to the ring A 1 that is two when l is 2.
  • the amount of the compound expressed as a percentage is a weight percentage (% by weight) based on the total weight of the composition.
  • the expression “at least one“ A ”may be replaced by“ B ”” means that when “A” is one, the position of “A” is arbitrary, and the number of “A” is two or more. This also means that these positions can be selected without limitation.
  • the expression “at least one A may be replaced by B, C or D” means that any A is replaced by B, any A is replaced by C, and any A is D When replaced, it means that a plurality of A are further replaced by at least two of B, C, and D.
  • alkyl in which at least one —CH 2 — may be replaced by —O— or —CH ⁇ CH— includes alkyl, alkenyl, alkoxy, alkoxyalkyl, alkoxyalkenyl, alkenyloxyalkyl. Note that two successive -CH 2 - are replaced by the -O-, it is a -O-O- in such is not preferred. In alkyl and the like, it is not preferable that —CH 2 — in the methyl moiety (—CH 2 —H) is replaced by —O— to become —O—H.
  • 2-Fluoro-1,4-phenylene means the following two divalent groups.
  • fluorine may be leftward (L) or rightward (R). This rule also applies to asymmetric divalent rings such as tetrahydropyran-2,5-diyl.
  • the present invention includes the contents described in the following items 1 to 13.
  • R 1 and R 2 are independently alkyl having 1 to 15 carbons or alkenyl having 2 to 15 carbons, and in these groups, at least one hydrogen may be replaced by halogen;
  • Ring A 1 , Ring A 2 , and Ring A 3 are independently 1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, 1,4-phenylene, 1 in which at least one hydrogen is replaced with a halogen , 4-phenylene, or tetrahydropyran-2,5-diyl;
  • Z 1 , Z 2 , and Z 3 are each independently a single bond, — (CH 2 ) 2 —, —CH ⁇ CH—, —C ⁇ C—, —CF ⁇ CF—, — (CH 2 ) 4 — , —CH ⁇ CH— (CH 2 ) 2 —, or — (CH 2 ) 2 —CH ⁇ CH—;
  • a, b, and c are independently 0 or 1, and the sum
  • R 1 and R 2 are each independently alkyl having 1 to 10 carbons, alkenyl having 2 to 10 carbons, or 1 carbon in which at least one hydrogen is replaced by fluorine. -10 alkyl, or alkenyl having 2 to 10 carbon atoms in which at least one hydrogen is replaced by fluorine, and Z 1 , Z 2 , and Z 3 are each independently a single bond, — (CH 2 ) 2 — Item 2.
  • R 1 and R 2 are independently alkyl having 1 to 10 carbons, alkenyl having 2 to 10 carbons, or alkyl having 1 to 10 carbons in which at least one hydrogen is replaced by fluorine;
  • Ring A 1 , Ring A 2 , and Ring A 3 are independently 1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, 1,4-phenylene, 1 in which at least one hydrogen is replaced by fluorine , 4-phenylene, or tetrahydropyran-2,5-diyl;
  • Z 1 is a single bond, — (CH 2 ) 2 —, or —CH ⁇ CH—;
  • Z 2 is a single bond, — (CH 2 ) 2 —, — (CH 2 ) 4 —, or —CH ⁇ CH— (CH 2 ) 2 —;
  • Z 3 is a single bond, — (CH (CH)
  • Item 4. The compound according to item 1, represented by any one of formulas (1-5) to (1-12):
  • R 1 and R 2 are independently alkyl having 1 to 10 carbons or alkenyl having 2 to 10 carbons;
  • Ring A 1 , Ring A 2 , and Ring A 3 are independently 1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, 1,4-phenylene, 1 in which at least one hydrogen is replaced by fluorine , 4-phenylene, or tetrahydropyran-2,5-diyl.
  • Item 5. The compound according to item 1, represented by any one of formulas (1-13) to (1-22): In the formulas (1-13) to (1-22), R 1 and R 2 are independently alkyl having 1 to 10 carbons or alkenyl having 2 to 10 carbons; L 1 and L 2 are independently Hydrogen or fluorine.
  • Item 6. The compound according to item 1, represented by any one of formulas (1-23) to (1-25): In formulas (1-23) to (1-25), R 1 and R 2 are independently alkyl having 1 to 7 carbons or alkenyl having 2 to 7 carbons.
  • Item 7 A liquid crystal composition comprising at least one of the compounds according to any one of items 1 to 6.
  • Item 8. The liquid crystal composition according to item 7, further comprising at least one compound selected from the group of compounds represented by formulas (2) to (4):
  • R 11 is alkyl having 1 to 10 carbons or alkenyl having 2 to 10 carbons, in which at least one hydrogen may be replaced by fluorine, and at least one —CH 2 — is — May be replaced by O-;
  • X 11 is fluorine, chlorine, —OCF 3 , —OCHF 2 , —CF 3 , —CHF 2 , —CH 2 F, —OCF 2 CHF 2 , or —OCF 2 CHFCF 3 ;
  • Ring B 1 , Ring B 2 , and Ring B 3 are independently 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 2,5-difluoro-1,4- Phenylene, tetrahydropyran-2,5-diyl, 1,3-dioxan
  • Item 9. The liquid crystal composition according to item 7 or 8, further comprising at least one compound selected from the group of compounds represented by formula (5).
  • R 12 is alkyl having 1 to 10 carbons or alkenyl having 2 to 10 carbons, and in the alkyl and alkenyl, at least one hydrogen may be replaced by fluorine, and at least one —CH 2 — is —O May be replaced by-;
  • X 12 is —C ⁇ N or —C ⁇ C—C ⁇ N; Ring C 1 is 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 2,5-difluoro-1,4-phenylene, tetrahydropyran-2,5-diyl, 1 , 3-dioxane-2,5-diyl, or pyrimidine-2,5-diyl;
  • Z 14 is a single bond, -CH 2 CH 2 -, - C ⁇ C -, - CO
  • Item 10 The liquid crystal composition according to any one of items 7 to 9, further comprising at least one compound selected from the group of compounds represented by formulas (6) to (12).
  • R 13 and R 14 are independently alkyl having 1 to 10 carbons or alkenyl having 2 to 10 carbons, and in the alkyl and alkenyl, at least one —CH 2 — may be replaced by —O—.
  • R 15 is hydrogen, fluorine, alkyl having 1 to 10 carbons, or alkenyl having 2 to 10 carbons, and in the alkyl and alkenyl, at least one —CH 2 — may be replaced by —O—.
  • At least one hydrogen may be replaced by fluorine;
  • S 11 is hydrogen or methyl;
  • X is —CF 2 —, —O—, or —CHF—;
  • Ring D 1 , Ring D 2 , Ring D 3 , and Ring D 4 are independently 1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, wherein at least one hydrogen may be replaced with fluorine, 4-phenylene, tetrahydropyran-2,5-diyl, or decahydronaphthalene-2,6-diyl;
  • Ring D 5 and Ring D 6 are independently 1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, 1,4-phenylene, tetrahydropyran-2,5-diyl, or decahydronaphthalene-2, 6-diyl;
  • Z 15, Z 16, Z 17 , and Z 18 are independently a single bond, -CH 2 CH 2 -, - COO -,
  • Item 11 The liquid crystal composition according to any one of items 7 to 10, further comprising at least one compound selected from the group of compounds represented by formulas (13) to (15).
  • R 16 and R 17 are independently alkyl having 1 to 10 carbons or alkenyl having 2 to 10 carbons, and in this alkyl or alkenyl, at least one —CH 2 — may be replaced by —O—.
  • Ring E 1 , Ring E 2 , Ring E 3 , and Ring E 4 are independently 1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 2,5-difluoro- 1,4-phenylene or pyrimidine-2,5-diyl;
  • Z 19 , Z 20 and Z 21 are each independently a single bond, —CH 2 CH 2 —, —CH ⁇ CH—, —C ⁇ C—, or —COO—.
  • Item 12. The item according to any one of Items 7 to 11, further comprising at least one of a polymerizable compound, an optically active compound, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, a heat stabilizer, and an antifoaming agent. Liquid crystal composition.
  • Item 13 A liquid crystal display device comprising the liquid crystal composition according to any one of items 7 to 12.
  • the compound, liquid crystal composition, and liquid crystal display element of the present invention will be described in order. 1-1.
  • Compound (1) The compound (1) of the present invention will be described. Preferred examples of the terminal group, ring structure, bonding group and the like in compound (1) and the effect of these groups on physical properties also apply to the sub-formula of compound (1).
  • R 1 and R 2 are independently alkyl having 1 to 15 carbons or alkenyl having 2 to 15 carbons, and in these groups, at least one hydrogen is replaced by halogen Also good.
  • These groups are linear or branched and do not include cyclic groups such as cyclohexyl. In these groups, a straight chain is preferable to a branched chain.
  • —CH ⁇ CH— in alkenyl depends on the position of the double bond. —CH ⁇ CHCH 3 , —CH ⁇ CHC 2 H 5 , —CH ⁇ CHC 3 H 7 , —CH ⁇ CHC 4 H 9 , —C 2 H 4 CH ⁇ CHCH 3 , and —C 2 H 4 CH ⁇ CHC 2
  • the trans configuration is preferable.
  • -CH 2 CH CHCH 3
  • An alkenyl compound having a preferred configuration has a high clearing point or a wide temperature range of a liquid crystal phase.
  • Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1985, 131, 109 and Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1985, 131, 327 have detailed descriptions.
  • R 1 or R 2 are alkyl, alkenyl, and alkyl in which at least one hydrogen is replaced by fluorine. More preferred examples of R 1 or R 2 are alkyl and alkenyl.
  • alkyl examples include —CH 3 , —C 2 H 5 , —C 3 H 7 , —C 4 H 9 , —C 5 H 11 , —C 6 H 13 , —C 7 H 15 , —C 8 H 17 , -C 9 H 19 , -C 10 H 21 , -C 11 H 23 , -C 12 H 25 , -C 13 H 27 , -C 14 H 29 , and -C 15 H 31 .
  • alkenyl examples include —CH ⁇ CH 2 , —CH ⁇ CHCH 3 , —CH 2 CH ⁇ CH 2 , —CH ⁇ CHC 2 H 5 , —CH 2 CH ⁇ CHCH 3 , — (CH 2 ) 2 —CH ⁇ . CH 2 , —CH ⁇ CHC 3 H 7 , —CH 2 CH ⁇ CHC 2 H 5 , — (CH 2 ) 2 —CH ⁇ CHCH 3 , and — (CH 2 ) 3 —CH ⁇ CH 2 .
  • alkyl in which at least one hydrogen is replaced by halogen examples include —CH 2 F, —CHF 2 , —CF 3 , — (CH 2 ) 2 —F, —CF 2 CH 3 , —CF 2 CH 2 F, —CF 2 CHF 2 , —CH 2 CF 3 , —CF 2 CF 3 , — (CH 2 ) 3 —F, —CF 2 CH 2 CH 3 , —CH 2 CHFCH 3 , —CH 2 CF 2 CH 3 , — (CF 2 ) 3 —F, —CF 2 CHFCF 3 , —CHFCF 2 CF 3 , — (CH 2 ) 4 —F, —CF 2 (CH 2 ) 2 CH 3 , — (CF 2 ) 4 —F, —CF 2 (CH 2 ) 2 CH 3 , — (CF 2 ) 4 —F, — (CH 2 ) 5 —F, — (CF 2 ) 5 —F
  • ring A 1 , ring A 2 , and ring A 3 are each independently 1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, 1,4-phenylene, or at least one hydrogen. 1,4-phenylene substituted with halogen, or tetrahydropyran-2,5-diyl.
  • Preferred examples of ring A 1 , ring A 2 , or ring A 3 are 1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, 1,4-phenylene, 1, 1, wherein at least one hydrogen is replaced by fluorine. 4-phenylene or tetrahydropyran-2,5-diyl. Further preferred examples are 1,4-cyclohexylene or 1,4-cyclohexenylene. 1,4-Cyclohexylene has cis and trans configurations. From the viewpoint of a high maximum temperature, a transformer arrangement is preferable.
  • Preferred examples of 1,4-phenylene in which at least one hydrogen is replaced by halogen are rings (A-1) to (A-17).
  • the groups (A-1), (A-5), (A-6), (A-7), (A-8), (A-9) , (A-10), or (A-11) is more preferable.
  • Z 1 , Z 2 , and Z 3 are independently a single bond, — (CH 2 ) 2 —, —CH ⁇ CH—, —C ⁇ C—, —CF ⁇ CF—, — (CH 2 ) 4 —, —CH ⁇ CH— (CH 2 ) 2 —, or — (CH 2 ) 2 —CH ⁇ CH—.
  • Preferred examples of Z 1 , Z 2 , and Z 3 include a single bond, — (CH 2 ) 2 —, —CH ⁇ CH—, — (CH 2 ) 4 —, —CH ⁇ CH— (CH 2 ) 2 —. Or — (CH 2 ) 2 —CH ⁇ CH—.
  • a, b, and c are independently 0 or 1, and the sum of a, b, and c is 0, 1, or 2.
  • R 1 or R 2 When R 1 or R 2 is linear, the temperature range of the liquid crystal phase is wide and the viscosity is small. When R 1 or R 2 is a branched chain, the compatibility with other liquid crystal compounds is good. A compound in which R 1 or R 2 is optically active is useful as a chiral dopant. By adding this compound to the composition, a reverse twisted domain generated in the liquid crystal display device can be prevented. A compound in which R 1 or R 2 is not optically active is useful as a component of the composition. When R 1 or R 2 is alkenyl, the preferred configuration depends on the position of the double bond. An alkenyl compound having a preferred configuration has a low viscosity, a high maximum temperature, or a wide temperature range of the liquid crystal phase.
  • At least one of ring A 1 , ring A 2 , and ring A 3 is selected from 2-fluoro-1,4-phenylene, 2-chloro-1,4-phenylene, 2,3-difluoro-1,4-phenylene, 2 , 3-dichloro-1,4-phenylene, 2-chloro-3-fluoro-1,4-phenylene, or tetrahydropyran-2,5-diyl has a particularly large negative dielectric anisotropy .
  • Z 1 , Z 2 , and Z 3 When at least one of Z 1 , Z 2 , and Z 3 is a single bond, —CH 2 CH 2 —, or —CH ⁇ CH—, the viscosity is small. At least one of Z 1 , Z 2 , and Z 3 is — (CH 2 ) 2 —, —CH ⁇ CH—, — (CH 2 ) 4 —, —CH ⁇ CH— (CH 2 ) 2 —, or — When (CH 2 ) 2 —CH ⁇ CH—, the elastic constant (K) is large. When at least one of Z 1 , Z 2 , and Z 3 is —CH ⁇ CH—, —C ⁇ C—, or —CF ⁇ CF—, the optical anisotropy is large. When Z 1 , Z 2 , and Z 3 are all a single bond, —CH 2 CH 2 —, or — (CH 2 ) 4 —, the chemical stability is high.
  • Preferred compounds Examples of preferred compound (1) include compounds (1-5) to (1-12) described in item 4.
  • R 1 and R 2 are independently alkyl having 1 to 10 carbons or alkenyl having 2 to 10 carbons;
  • Ring A 1 , Ring A 2 , and Ring A 3 are independently 1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, 1,4-phenylene, 1 in which at least one hydrogen is replaced by fluorine , 4-phenylene, or tetrahydropyran-2,5-diyl.
  • compound (1) More preferable examples include compounds (1-13) to (1-22) described in item 5.
  • R 1 and R 2 are independently alkyl having 1 to 10 carbons or alkenyl having 2 to 10 carbons; L 1 and L 2 are independently Hydrogen or fluorine.
  • R 1 and R 2 are independently alkyl having 1 to 7 carbons or alkenyl having 2 to 7 carbons.
  • MSG 1 (or MSG 2 ) is a monovalent organic group having at least one ring.
  • the monovalent organic groups represented by a plurality of MSG 1 (or MSG 2 ) may be the same or different.
  • Compounds (1A) to (1G) correspond to compound (1) or an intermediate of compound (1).
  • An example of a method for synthesizing the compound (1) is as follows.
  • a compound (51) synthesized by a known method is allowed to act on magnesium to prepare a Grignard reagent and then reacted with the compound (52) to obtain the compound (53).
  • compound (54) is obtained by allowing triethylsilane and boron trifluoride diethyl ether complex to act on compound (53).
  • the resulting compound (54) can be led to compound (1) by allowing s-butyllithium, copper (II) chloride, and nitrobenzene to act.
  • Compound (1) can also be synthesized by reacting compound (54) with s-butyllithium and iron (III) chloride.
  • composition (1) contains at least one compound (1) as component A.
  • the composition (1) may contain two or more compounds (1).
  • the component of the liquid crystal compound may be only the compound (1).
  • the composition (1) preferably contains at least one compound (1) in the range of 1 to 99% by weight in order to develop excellent physical properties.
  • the preferred content of compound (1) is in the range of 5 to 60% by weight.
  • the preferred content of compound (1) is 30% by weight or less.
  • the composition (1) may contain the compound (1) and various liquid crystal compounds not described in the present specification.
  • compositions comprise a compound selected from components B, C, D and E shown below.
  • the components can be selected in consideration of the dielectric anisotropy of the compound (1).
  • a properly selected composition has a high nematic phase maximum temperature, a low nematic phase minimum temperature, a small viscosity, a suitable optical anisotropy, a large dielectric anisotropy, and a suitable elastic constant.
  • Component B is compounds (2) to (4).
  • Component C is compound (5).
  • Component D is compounds (6) to (12).
  • Component E is compounds (13) to (15). These components will be described in order.
  • Component B is a compound having a halogen or fluorine-containing group at the right end.
  • Preferable examples of component B include compounds (2-1) to (2-16), compounds (3-1) to (3-113), or compounds (4-1) to (4-57). it can.
  • Component B has a positive dielectric anisotropy and is very excellent in stability to heat, light, etc., and is used when preparing a composition for TFT mode or PSA mode.
  • the content of component B is suitably in the range of 1 to 99% by weight, preferably 10 to 97% by weight, more preferably 40 to 95% by weight, based on the total weight of the composition.
  • the viscosity of this composition can be adjusted by further adding compounds (12) to (14) (component E).
  • Component C is a compound (5) in which the right terminal group is —C ⁇ N or —C ⁇ C—C ⁇ N.
  • Preferable examples of component C include compounds (5-1) to (5-64).
  • Component C is mainly used when preparing a composition for STN mode, TN mode, or PSA mode because of its positive dielectric anisotropy and a large value. By adding this component C, the dielectric anisotropy of the composition can be increased.
  • Component C has the effect of expanding the temperature range of the liquid crystal phase, adjusting the viscosity, or adjusting the optical anisotropy.
  • Component C is also useful for adjusting the voltage-transmittance curve of the device.
  • the content of component C is suitably in the range of 1 to 99% by weight, preferably 10 to 97%, based on the total weight of the composition. It is in the range of wt%, more preferably in the range of 40 to 95 wt%.
  • the temperature range, viscosity, optical anisotropy, dielectric anisotropy, etc. of the liquid crystal phase can be adjusted by adding component E.
  • Component D is compounds (6) to (12). These compounds have a benzene ring in which the lateral position is substituted with two halogens, such as 2,3-difluoro-1,4-phenylene.
  • Preferred examples of component D include compounds (6-1) to (6-8), compounds (7-1) to (7-17), compound (8-1), compounds (9-1) to (9- 3), compounds (10-1) to (10-11), compounds (11-1) to (11-3), or compounds (12-1) to (12-3).
  • Component D is a compound having a negative dielectric anisotropy.
  • Component D is mainly used when preparing a composition for VA mode or PSA mode.
  • the compound (6) since the compound (6) is a bicyclic compound, it mainly has the effect of adjusting the viscosity, adjusting the optical anisotropy, or adjusting the dielectric anisotropy.
  • the compounds (7) and (8) are tricyclic compounds, there are effects of increasing the maximum temperature, increasing the optical anisotropy, or increasing the dielectric anisotropy.
  • Compounds (9) to (12) have the effect of increasing the dielectric anisotropy.
  • the content of component D is preferably 40% by weight or more, more preferably 50 to 95% by weight, based on the total weight of the composition. Range.
  • the content of component D is preferably 30% by weight or less based on the total weight of the composition.
  • Component E is a compound in which two terminal groups are alkyl or the like.
  • Preferable examples of component E include compounds (13-1) to (13-11), compounds (14-1) to (14-19), or compounds (15-1) to (15-7). it can.
  • R 16 and R 17 are the same as those in formulas (13) to (15) described in item 10.
  • Component E is a compound close to neutrality because the absolute value of dielectric anisotropy is small.
  • Compound (13) is mainly effective in adjusting viscosity or optical anisotropy.
  • Compounds (14) and (15) have the effect of increasing the temperature range of the nematic phase by increasing the maximum temperature, or the effect of adjusting the optical anisotropy.
  • the content of component E decreases the viscosity of the composition but decreases the dielectric anisotropy. Therefore, as long as the required value of the threshold voltage of the element is satisfied, the content is preferably large. Therefore, when preparing a composition for VA mode or PSA mode, the content of component E is preferably 30% by weight or more, more preferably 40% by weight or more, based on the total weight of the composition. is there.
  • Preparation of the composition (1) is performed by a method of dissolving necessary components at a high temperature.
  • additives may be added to the composition.
  • the additive include an optically active compound, a polymerizable compound, a polymerization initiator, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, a heat stabilizer, and a defoaming agent.
  • Such additives are well known to those skilled in the art and are described in the literature.
  • the composition (1) may further contain at least one optically active compound.
  • a known chiral dopant can be added. This chiral dopant has the effect of preventing reverse twisting by inducing a helical structure in liquid crystal molecules to give the necessary twist angle.
  • the chiral dopant include compounds (Op-1) to (Op-18).
  • ring J is 1,4-cyclohexylene or 1,4-phenylene
  • R 24 is alkyl having 1 to 10 carbons.
  • Composition (1) adjusts the helical pitch by adding such an optically active compound.
  • the helical pitch is preferably adjusted in the range of 40 to 200 ⁇ m for the TFT mode and TN mode compositions. In the case of an STN mode composition, it is preferably adjusted to a range of 6 to 20 ⁇ m. In the case of a composition for the BTN mode, it is preferably adjusted to a range of 1.5 to 4 ⁇ m.
  • Two or more optically active compounds may be added for the purpose of adjusting the temperature dependence of the helical pitch.
  • Composition (1) can also be used for the PSA mode by adding a polymerizable compound.
  • the polymerizable compound include acrylate, methacrylate, vinyl compound, vinyloxy compound, propenyl ether, epoxy compound (oxirane, oxetane), vinyl ketone, and the like.
  • Preferred examples include the following compounds (M-1) to (M- 12).
  • the polymerizable compound is polymerized by ultraviolet irradiation or the like. You may superpose
  • R 20 is hydrogen or methyl; s is 0 or 1, and t and u are each independently an integer of 1 to 10.
  • the symbol F in parentheses means hydrogen or fluorine.
  • An antioxidant is effective for maintaining a large voltage holding ratio.
  • Preferred examples of the antioxidant include compound (AO-1) or (AO-2); IRGANOX 415, IRGANOX 565, IRGANOX 1010, IRGANOX 1035, IRGANOX 3114, or IRGANOX 1098 (trade name: BASF) it can.
  • the ultraviolet absorber is effective for preventing a decrease in the maximum temperature.
  • Preferred examples of the ultraviolet absorber include benzophenone derivatives, benzoate derivatives, triazole derivatives and the like.
  • TINUVIN 329 As specific examples, the following compounds (AO-3) or (AO-4): TINUVIN 329, TINUVIN P, TINUVIN 326, TINUVIN 234, TINUVIN 213, TINUVIN 400, TINUVIN 328, and TINUVIN 328, (trade name: BASF Corporation) Or 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane (DABCO).
  • a light stabilizer such as an amine having steric hindrance is preferable in order to maintain a large voltage holding ratio.
  • Preferred examples of the light stabilizer include the following compound (AO-5) or (AO-6); TINUVIN 144, TINUVIN 765, or TINUVIN 770DF (trade name: BASF).
  • a thermal stabilizer is also effective for maintaining a large voltage holding ratio, and a preferred example is IRGAFOS 168 (trade name: BASF).
  • Antifoaming agents are effective for preventing foaming.
  • Preferred examples of the antifoaming agent include dimethyl silicone oil and methylphenyl silicone oil.
  • R 25 represents alkyl having 1 to 20 carbons, alkoxy having 1 to 20 carbons, —COOR 26 , or —CH 2 CH 2 COOR 26 ; R 26 represents 1 to 20 carbons. Of alkyl.
  • R 27 is alkyl having 1 to 20 carbons.
  • ring K and ring L are 1,4-cyclohexylene or 1,4-phenylene, v is 0, 1, or 2, R 28 is hydrogen, methyl, or O ⁇ .
  • Composition (1) can be used for GH (guest host) mode by adding dichroic dyes such as merocyanine, styryl, azo, azomethine, azoxy, quinophthalone, anthraquinone, and tetrazine You can also
  • the upper limit temperature can be set to 70 ° C. or higher and the lower limit temperature can be set to ⁇ 10 ° C. or lower by appropriately adjusting the types and ratios of the component compounds. Is wide. Therefore, the liquid crystal display element containing this composition can be used in a wide temperature range.
  • the optical anisotropy is in the range of 0.10 to 0.13, or in the range of 0.05 to 0.18 by appropriately adjusting the types and ratios of the component compounds. Can do.
  • the dielectric anisotropy can be adjusted in the range of ⁇ 5.0 to ⁇ 2.0.
  • a preferable dielectric anisotropy is in the range of -4.5 to -2.5.
  • the composition (1) having a dielectric anisotropy in this range can be suitably used for a liquid crystal display element operating in the IPS mode, VA mode, or PSA mode.
  • the composition (1) can be used for an AM element. Further, it can be used for PM elements. This composition can be used for an AM device and a PM device having modes such as PC, TN, STN, ECB, OCB, IPS, FFS, VA, PSA, and FPA. Use for an AM device having a TN, OCB, IPS mode, or FFS mode is particularly preferable. In an AM device having an IPS mode or an FFS mode, the alignment of liquid crystal molecules when no voltage is applied may be parallel or perpendicular to the panel substrate. These elements may be reflective, transmissive, or transflective. Use in a transmissive element is preferred.
  • amorphous silicon-TFT device or a polycrystalline silicon-TFT device. It can also be used for an NCAP (nematic curvilinear aligned phase) type device produced by microencapsulating this composition, or a PD (polymer dispersed) type device in which a three-dimensional network polymer is formed in the composition.
  • NCAP nonlinear curvilinear aligned phase
  • PD polymer dispersed
  • the composition (1) Since the composition (1) has negative dielectric anisotropy, the composition (1) has an operation mode such as a VA mode, an IPS mode, or a PSA mode, and can be suitably used for a liquid crystal display element driven by an AM mode. .
  • This composition can be used particularly suitably for a liquid crystal display element having a VA mode and driven by an AM system.
  • a liquid crystal display element that operates in a TN mode, a VA mode, or the like
  • the direction of the electric field is perpendicular to the liquid crystal layer.
  • the direction of the electric field is parallel to the liquid crystal layer.
  • the structure of the liquid crystal display device operating in the VA mode is reported in K. Ohmuro, S. Kataoka, T. Sasaki and Y. Koike, ikeSID 97 Digest of TechnicalPapers, 28, pers845 (1997).
  • the structure of the liquid crystal display element operating in the IPS mode is reported in WO 91/10936 pamphlet (family: US Pat. No. 5,576,867).
  • Example of Compound (1) Compound (1) was synthesized by the following procedure. The synthesized compound was identified by a method such as NMR analysis. The physical properties of the compounds were measured by the methods described below.
  • NMR analysis DRX-500 (Bruker Biospin Co., Ltd.) was used as the measuring apparatus.
  • the sample was dissolved in a deuterated solvent such as CDCl 3, and the measurement was performed at room temperature, 500 MHz, and 16 times of integration.
  • Tetramethylsilane was used as an internal standard.
  • CFCl 3 was used as an internal standard and the number of integrations was 24.
  • s is a singlet
  • d is a doublet
  • t is a triplet
  • q is a quartet
  • quint is a quintet
  • sex is a sextet
  • m is a multiplet
  • br is broad.
  • the ratio between the compound and the mother liquid crystal is this ratio, when the crystal (or smectic phase) precipitates at 25 ° C., the ratio between the compound and the mother liquid crystal is 5% by weight: 95% by weight, 3% by weight. %: 97 wt%, 1 wt%: 99 wt% In order, the physical properties of the sample were measured at a rate at which crystals (or smectic phase) did not precipitate at 25 ° C. Unless otherwise specified, the ratio of the compound to the mother liquid crystal is 10% by weight: 90% by weight.
  • the following mother liquid crystal (i) was used as the mother liquid crystal.
  • the ratio of the component of the mother liquid crystal (i) is indicated by weight%.
  • Measurement method Physical properties were measured by the following methods. Many of these methods are described in the JEITA standard (JEITA ED-2521A) established by the Japan Electronics and Information Technology Industries Association (JEITA), or It was a modified method. No TFT was attached to the TN device used for measurement.
  • Phase structure A sample is placed on a hot plate (Mettler FP-52 hot stage) of a melting point measurement apparatus equipped with a polarizing microscope, and the phase state and its change are observed with a polarizing microscope while heating at a rate of 3 ° C / min. Observed and identified the type of phase.
  • the crystal was represented as C. When the types of crystals can be distinguished, they are expressed as C 1 or C 2 , respectively.
  • the smectic phase is represented as S and the nematic phase is represented as N.
  • the smectic phase when a smectic A phase, a smectic B phase, a smectic C phase, or a smectic F phase can be distinguished, they are represented as S A , S B , S C , or S F , respectively.
  • the liquid (isotropic) was designated as I.
  • the transition temperature is expressed as “C 50.0 N 100.0 I”, for example. This indicates that the transition temperature from the crystal to the nematic phase is 50.0 ° C., and the transition temperature from the nematic phase to the liquid is 100.0 ° C.
  • T C Minimum Temperature of a Nematic Phase
  • a sample having a nematic phase was stored in a freezer at 0 ° C., ⁇ 10 ° C., ⁇ 20 ° C., ⁇ 30 ° C., and ⁇ 40 ° C. for 10 days, and then the liquid crystal phase was observed. For example, the sample remained in the -20 ° C. in a nematic phase, when changed to -30 ° C. At crystals or a smectic phase was described as ⁇ -20 ° C.
  • the lower limit temperature of the nematic phase may be abbreviated as “lower limit temperature”.
  • Viscosity (bulk viscosity; ⁇ ; measured at 20 ° C .; mPa ⁇ s) It measured using the E-type rotational viscometer.
  • Viscosity (Rotational viscosity; ⁇ 1; measured at 25 ° C .; mPa ⁇ s) The measurement followed the method described in M. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995). A sample was put in a VA device having a distance (cell gap) between two glass substrates of 20 ⁇ m. A voltage was applied stepwise to this device in the range of 30 to 50 volts. After no application for 0.2 seconds, the application was repeated under the condition of only one rectangular wave (rectangular pulse; 0.2 seconds) and no application (2 seconds). The peak current and peak time of the transient current generated by this application were measured. These measurements and M.I. The value of rotational viscosity was obtained from the paper by Imai et al., Calculation formula (8) on page 40. As the dielectric anisotropy necessary for this calculation, the value measured in the following dielectric anisotropy term was used.
  • the dielectric constants ( ⁇ and ⁇ ) were measured as follows. 1) Measurement of dielectric constant ( ⁇ ): An ethanol (20 mL) solution of octadecyltriethoxysilane (0.16 mL) was applied to a well-cleaned glass substrate. The glass substrate was rotated with a spinner and then heated at 150 ° C. for 1 hour. A sample was put in a VA element in which the distance between two glass substrates (cell gap) was 4 ⁇ m, and the element was sealed with an adhesive that was cured with ultraviolet rays.
  • Sine waves (0.5 V, 1 kHz) were applied to the device, and after 2 seconds, the dielectric constant ( ⁇ ) in the major axis direction of the liquid crystal molecules was measured.
  • 2) Measurement of dielectric constant ( ⁇ ) A polyimide solution was applied to a well-cleaned glass substrate. After baking this glass substrate, the obtained alignment film was rubbed. A sample was put in a TN device in which the distance between two glass substrates (cell gap) was 9 ⁇ m and the twist angle was 80 degrees. Sine waves (0.5 V, 1 kHz) were applied to the device, and after 2 seconds, the dielectric constant ( ⁇ ) in the minor axis direction of the liquid crystal molecules was measured.
  • Elastic constants K 11 and K 33 ; measured at 25 ° C .; pN
  • an EC-1 type elastic constant measuring device manufactured by Toyo Corporation was used. A sample was put in a vertical alignment element in which the distance between two glass substrates (cell gap) was 20 ⁇ m. A 20 to 0 volt charge was applied to the device, and the capacitance and applied voltage were measured. The values of capacitance (C) and applied voltage (V) were fitted using “Liquid Crystal Device Handbook” (Nikkan Kogyo Shimbun), page 75, formulas (2.98) and (2.101). The value of the elastic constant was obtained from the formula (2.100).
  • Threshold voltage (Vth; measured at 25 ° C .; V)
  • An LCD5100 luminance meter manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. was used for the measurement.
  • the light source is a halogen lamp.
  • a sample is placed in a normally black mode VA element in which the distance between two glass substrates (cell gap) is 4 ⁇ m and the rubbing direction is anti-parallel, and an adhesive that cures the element with ultraviolet rays is used. And sealed.
  • the voltage (60 Hz, rectangular wave) applied to this element was increased stepwise from 0V to 20V by 0.02V.
  • the device was irradiated with light from the vertical direction, and the amount of light transmitted through the device was measured.
  • a voltage-transmittance curve was created in which the transmittance was 100% when the light amount reached the maximum and the transmittance was 0% when the light amount was the minimum.
  • the threshold voltage is a voltage when the transmittance reaches 10%.
  • VHR-1 Voltage holding ratio
  • the TN device used for the measurement has a polyimide alignment film, and the distance (cell gap) between the two glass substrates is 5 ⁇ m. This element was sealed with an adhesive that was cured with ultraviolet rays after the sample was placed.
  • the TN device was charged by applying a pulse voltage (60 microseconds at 5 V).
  • the decaying voltage was measured for 16.7 milliseconds with a high-speed voltmeter, and the area A between the voltage curve and the horizontal axis in a unit cycle was determined.
  • the area B is an area when it is not attenuated.
  • the voltage holding ratio is a percentage of the area A with respect to the area B.
  • VHR-2 Voltage holding ratio
  • VHR-2 measured at 80 ° C .
  • VHR-2 The voltage holding ratio
  • VHR-2 was determined by the same method as VHR-1, except that measurement was performed at 80 ° C.
  • Raw material Solmix A-11 (trade name) is a mixture of ethanol (85.5% by weight), methanol (13.4% by weight) and isopropanol (1.1% by weight) from Nippon Alcohol Sales Co., Ltd. obtained. [Example 1]
  • Step 4 Under a nitrogen atmosphere, ethyltriphenylphosphonium bromide (286 g) and THF (850 ml) were placed in a reactor and cooled to ⁇ 30 ° C. Potassium t-butoxide (82.8 g) was slowly added thereto and stirred for 30 minutes. Next, a solution of compound (T-5) (165 g) in THF (800 ml) was slowly added, and the mixture was stirred for 2 hours while returning to room temperature. The reaction mixture was poured into water and the aqueous layer was extracted with toluene. The combined organic layers were washed with brine and dried over anhydrous magnesium sulfate. The solution was concentrated under reduced pressure, and the residue was purified by silica gel chromatography (heptane) to obtain compound (T-6) (172 g; 100%).
  • Step 5 Compound (T-6) (172 g), palladium carbon catalyst (5% Pd / C NX type (50% wet product); manufactured by N.E. Chemcat; 8.62 g), toluene (500 ml), and Solmix (registered trademark) A-11 (500 ml) was charged into the reactor and stirred under a hydrogen atmosphere for 12 hours. The catalyst was removed by filtration, followed by concentration under reduced pressure. The residue was purified by silica gel chromatography (heptane) to obtain compound (T-7) (170 g; 98%).
  • Step 6 Under a nitrogen atmosphere, Compound (T-7) (135 g) and THF (1000 ml) were placed in a reactor and cooled to -70 ° C. To this, sec-butyllithium (1.01M; cyclohexane, n-hexane solution; 500 ml) was slowly added and stirred for 1 hour. Next, a solution of compound (T-8) (96.6 g) in THF (350 ml) was slowly added, and the mixture was stirred for 3 hours while returning to room temperature. The reaction mixture was poured into a saturated aqueous ammonium chloride solution, and the aqueous layer was extracted with ethyl acetate. The combined organic layers were washed with brine and dried over anhydrous magnesium sulfate. The solution was concentrated under reduced pressure to obtain compound (T-9) (215 g; 100%).
  • Step 7 Under a nitrogen atmosphere, compound (T-9) (215 g), PTSA (paratoluenesulfonic acid monohydrate) (6.47 g), and toluene (1000 ml) are placed in a reactor and distilled off. While removing water, the mixture was heated to reflux for 1 hour. The reaction mixture was washed with water and dried over anhydrous magnesium sulfate. The solution was concentrated under reduced pressure, and the residue was purified by silica gel chromatography (heptane) to obtain compound (T-10) (244 g; 87%).
  • Step 8 Compound (T-10) (244 g), Raney nickel (24.4 g), toluene (200 ml), and IPA (200 ml) were placed in a reactor and stirred under a hydrogen atmosphere for 24 hours. The catalyst was removed by filtration, followed by concentration under reduced pressure. The residue was purified by silica gel chromatography (heptane) to obtain compound (T-11) (236 g; 96%).
  • Step 9 Under a nitrogen atmosphere, compound (T-11) (50.0 g) and THF (2500 ml) were placed in a reactor and cooled to -70 ° C. To this, sec-butyllithium (1.07M; cyclohexane, n-hexane solution; 237 ml) was slowly added and stirred for 2 hours. Next, copper (II) chloride (35.6 g) was added and stirred for 1 hour. Next, nitrobenzene (28.6 ml) was slowly added and stirred for 12 hours while returning to room temperature. The reaction mixture was poured into a saturated aqueous ammonium chloride solution, and the aqueous layer was extracted with ethyl acetate.
  • Step 1 Under a nitrogen atmosphere, compound (T-4) (50.0 g) and THF (900 ml) were placed in a reactor and cooled to -70 ° C. To this, sec-butyllithium (0.97M; cyclohexane, n-hexane solution; 215 ml) was slowly added and stirred for 1 hour. Next, a solution of compound (T-8) (42.0 g) in THF (100 ml) was slowly added, and the mixture was stirred for 12 hours while returning to room temperature. The reaction mixture was poured into a saturated aqueous ammonium chloride solution, and the aqueous layer was extracted with ethyl acetate.
  • Step 3 Compound (T-15) (42.0 g; 99%) was obtained in the same manner as in Step 8 of Example 1, using Compound (T-14) (42.4 g) as a starting material.
  • Step 4 Compound (T-16) (40.5 g; 90%) was obtained in the same manner as in Step 3 of Example 1, using Compound (T-15) (42.0 g) as a starting material.
  • Step 5 Under a nitrogen atmosphere, compound (T-17) (19.1 g) and THF (150 ml) were placed in a reactor and cooled to ⁇ 30 ° C. Potassium t-butoxide (4.80 g) was slowly added thereto and stirred for 30 minutes. Next, a solution of compound (T-16) (15.0 g) in THF (150 ml) was slowly added, and the mixture was stirred for 12 hours while returning to room temperature. The reaction mixture was poured into water and the aqueous layer was extracted with toluene. The combined organic layers were washed with brine and dried over anhydrous magnesium sulfate. The solution was concentrated under reduced pressure, and the residue was purified by silica gel chromatography (toluene) to obtain compound (T-18) (17.5 g; 100%).
  • Step 6 Compound (T-19) (17.1 g; 97%) was obtained in the same manner as in Step 5 of Example 1, using Compound (T-18) (17.5 g) as a starting material.
  • Step 7 Under a nitrogen atmosphere, compound (T-19) (17.1 g), formic acid (85.5 ml), TBAB (tetrabutylammonium bromide) (3.36 g), and toluene (170 ml) were placed in a reactor. And stirred for 12 hours. The reaction mixture was poured into water and the aqueous layer was extracted with toluene. The combined organic layers were washed successively with saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution and brine and dried over anhydrous magnesium sulfate. The solution was concentrated under reduced pressure, and the residue was purified by silica gel chromatography (toluene) to obtain compound (T-20) (14.7 g; 94%).
  • silica gel chromatography toluene
  • Step 8 Under a nitrogen atmosphere, methyltriphenylphosphonium bromide (14.6 g) and THF (110 ml) were placed in a reactor and cooled to ⁇ 30 ° C. Potassium t-butoxide (4.41 g) was slowly added thereto and stirred for 30 minutes. Next, a solution of compound (T-20) (14.7 g) in THF (110 ml) was slowly added, and the mixture was stirred for 12 hours while returning to room temperature. The reaction mixture was poured into water and the aqueous layer was extracted with toluene. The combined organic layers were washed with brine and dried over anhydrous magnesium sulfate. The solution was concentrated under reduced pressure, and the residue was purified by silica gel chromatography (heptane) to obtain compound (T-21) (11.0 g; 75%).
  • Step 9 Compound (No. 1-2-15) (1.11 g; 13%) was prepared in the same manner as in Step 9 of Example 1 using compound (T-21) (8.89 g) as a starting material. Got.
  • reaction mixture was poured into a saturated aqueous ammonium chloride solution, and the aqueous layer was extracted with ethyl acetate. The combined organic layers were washed with brine and dried over anhydrous magnesium sulfate. The solution was concentrated under reduced pressure, and the residue was purified by silica gel chromatography (toluene) to obtain compound (T-25) (7.43 g; 69%).
  • Step 6 Compound (No. 1-2-41) (0.36 g; 29%) was prepared in the same manner as in Step 9 of Example 1 using compound (T-28) (1.25 g) as a starting material. Got.
  • Step 1 Compound (No. 1-2-22) (4.43 g; 40%) was prepared in the same manner as in Step 1 of Example 2 using compound (T-10) (10.0 g) as a starting material. Got.
  • Step 3 Compound (T-32) (8.61 g; 93%) was obtained in the same manner as in Step 5 of Example 1, using Compound (T-31) (9.23 g) as a starting material.
  • Step 4 Compound (No. 1-2-52) (3.16 g; 37%) was prepared in the same manner as in Step 1 of Example 2 using compound (T-32) (8.61 g) as a starting material. Got.
  • Step 3 Compound (No. 1-2-31) (1.84 g; 39%) was prepared in the same manner as in Step 1 of Example 2, using Compound (T-35) (4.70 g) as a starting material. Got.
  • Step 3 Compound (No. 1-1-3) (0.93 g; 29%) was prepared in the same manner as in Step 1 of Example 2, using Compound (T-37) (3.20 g) as a raw material. Got.
  • Step 1 Under a nitrogen atmosphere, compound (T-33) (10.0 g), potassium carbonate (19.8 g), TBAB (3.09 g), and DMF (150 ml) were placed in a reactor, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 30 minutes. Stir for minutes. Next, a solution of compound (T-34) (14.2 g) in DMF (50.0 ml) was slowly added and stirred for 2 hours. The reaction mixture was poured into water and the aqueous layer was extracted with ethyl acetate. The combined organic layers were washed with brine and dried over anhydrous magnesium sulfate. The solution was concentrated under reduced pressure, and the residue was purified by silica gel chromatography (toluene) to obtain compound (T-35) (17.8 g; 99%).
  • Step 2 Under a nitrogen atmosphere, compound (T-35) (17.8 g) and diethyl ether (300 ml) were placed in a reactor and cooled to -70 ° C. N-Butyllithium (1.57M; n-hexane solution; 27.6 ml) was slowly added thereto and stirred for 1 hour. Next, a solution of compound (T-2) (5.62 g) in diethyl ether (50.0 ml) was slowly added, and the mixture was stirred for 1 hour while returning to room temperature. The reaction mixture was poured into a saturated aqueous ammonium chloride solution, and the aqueous layer was extracted with ethyl acetate.
  • Step 4 Compound (T-38) (11.0 g; 75%) was obtained in the same manner as in Step 3 of Example 1, using Compound (T-37) (13.7 g) as a starting material.
  • Step 5 Compound (T-39) (6.09 g; 99%) was obtained in the same manner as in Step 4 of Example 1, using Compound (T-38) (6.00 g) as a starting material.
  • Step 6 Compound (T-40) (5.48 g; 90%) was obtained in the same manner as in Step 5 of Example 1 using compound (T-39) (6.09 g) as a starting material.
  • Step 7 Compound (S-1-1) (1.03 g; 19%) was obtained in the same manner as in Step 9 of Example 1 using compound (T-40) (5.48 g) as a starting material. It was.
  • Example of Composition (1) The liquid crystal composition (1) of the present invention will be described in detail by way of examples.
  • the compounds in Examples were represented by symbols based on the definitions in Table 2 below.
  • Table 1 the configuration regarding 1,4-cyclohexylene is trans.
  • the number in parentheses after the symbol corresponds to the compound number.
  • the symbol ( ⁇ ) means other liquid crystal compounds.
  • the ratio (percentage) of the liquid crystal compound is a weight percentage (% by weight) based on the total weight of the liquid crystal composition.
  • Example 15 4-FLF4-3 (1-1-1) 3% 1V2-BEB (F, F) -C (5-15) 6% 3-HB-C (5-1) 18% 2-BTB-1 (13-10) 10% 5-HH-VFF (13-1) 30% 3-HHB-1 (14-1) 4% VFF-HHB-1 (14-1) 8% VFF2-HHB-1 (14-1) 8% 3-H2BTB-2 (14-17) 5% 3-H2BTB-3 (14-17) 4% 3-H2BTB-4 (14-17) 4%
  • the liquid crystalline compound of the present invention has high stability to heat, light, etc., high clearing point, low minimum temperature of liquid crystal phase, small viscosity, appropriate optical anisotropy, large negative dielectric anisotropy, appropriate It has an elastic constant and excellent compatibility with other liquid crystal compounds.
  • the liquid crystal composition of the present invention contains this compound and has a high maximum temperature of the nematic phase, a low minimum temperature of the nematic phase, a small viscosity, a suitable optical anisotropy, a large negative dielectric anisotropy, and a suitable Have an elastic constant. This composition has an appropriate balance with respect to at least two physical properties.
  • the liquid crystal display element of the present invention contains this composition and has a wide temperature range in which the element can be used, a short response time, a large voltage holding ratio, a low threshold voltage, a large contrast ratio, and a long lifetime. Therefore, this element can be widely used for displays such as personal computers and televisions.

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Abstract

 熱、光などに対する高い安定性、高い透明点、液晶相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学的異方性、大きな負の誘電率異方性、適切な弾性定数、他の液晶性化合物との優れた相溶性などの物性の少なくとも1つを充足する液晶性化合物を提供する。 式(1)で表される化合物とする。 この式において、例えば、RおよびRは炭素数1~15のアルキルであり、環A、環A、および環Aは、1,4-シクロへキシレンまたは1,4-シクロヘキセニレンでありZ、Z、およびZは、単結合または-(CH-であり、a、b、およびcは、0または1であり、a、b、およびcの和は、0、1、または2である。

Description

テトラフルオロフルオレンを有する液晶性化合物、液晶組成物、および液晶表示素子
 本発明は、液晶性化合物、液晶組成物、および液晶表示素子に関する。さらに詳しくは、3,4,5,6-テトラフルオロ-9H-フルオレン-2,7-ジイル骨格を有し、誘電率異方性が負である化合物、この化合物を含有し、ネマチック相を有する液晶組成物、およびこの組成物を含む液晶表示素子に関する。
 液晶表示素子は、パソコン、テレビなどのディスプレイに広く利用されている。この素子は、液晶性化合物の光学的異方性、誘電率異方性などを利用したものである。液晶表示素子の動作モードとしては、PC(phase change)モード、TN(twisted nematic)モード、STN(super twisted nematic)モード、BTN(bistable twisted nematic)モード、ECB(electrically controlled birefringence)モード、OCB(optically compensated bend)モード、IPS(in-plane switching)モード、VA(vertical alignment)モード、FFS(Fringe Field Switching)モード、PSA(Polymer sustained alignment)モードなどが知られている。
 これらのうち、IPSモード、FFSモード、およびVAモードは、TNモード、STNモードなどの動作モードの欠点である視野角の狭さを改善できることが知られている。この種のモードを有する液晶表示素子では、負の誘電率異方性を有する液晶組成物が主に使われている。液晶表示素子の特性をさらに向上させるには、この組成物に含まれる液晶性化合物が、下記の(1)~(8)で示す物性を有することが好ましい。
(1)熱、光などに対する高い安定性、
(2)高い透明点、
(3)液晶相の低い下限温度、
(4)小さな粘度(η)、
(5)適切な光学的異方性(Δn)、
(6)大きな負の誘電率異方性(Δε)、
(7)適切な弾性定数(K33:ベンド弾性定数)、
(8)他の液晶性化合物との優れた相溶性。
 液晶性化合物の物性が素子の特性に及ぼす効果は、次のとおりである。(1)のように、熱、光などに対する高い安定性を有する化合物は、素子の電圧保持率を大きくする。これによって、素子の寿命が長くなる。(2)のように、高い透明点を有する化合物は、素子の使用可能な温度範囲を広げる。(3)のように、ネマチック相、スメクチック相などのような液晶相の低い下限温度、特にネマチック相の低い下限温度を有する化合物も、素子の使用可能な温度範囲を広げる。(4)のように、粘度の小さな化合物は、素子の応答時間を短くする。
 (5)のように、適切な光学的異方性を有する化合物は、素子のコントラストを向上させる。素子の設計に応じて、大きな光学的異方性または小さな光学的異方性、すなわち適切な光学的異方性を有する化合物が必要である。素子のセルギャップを小さくすることにより応答時間を短くする場合には、大きな光学的異方性を有する化合物が適している。(6)のように大きな負の誘電率異方性を有する化合物は、素子のしきい値電圧を下げる。これによって、素子の消費電力が小さくなる。
 (7)に関しては、大きな弾性定数を有する化合物は、素子の応答時間を短くする。小さな弾性定数を有する化合物は、素子のしきい値電圧を下げる。したがって、向上させたい特性に応じて適切な弾性定数が必要になる。(8)のように他の液晶性化合物との優れた相溶性を有する化合物が好ましい。これは、異なった物性を有する液晶性化合物を混合して、組成物の物性を調節するからである。一般に化合物の融点と相溶性とは相関していることが知られており、融点の低い化合物が求められる。
 これまでに、大きな負の誘電率異方性を有する液晶性化合物が種々合成されてきた(例えば、特許文献1)。特許文献1には、3,4,5,6-テトラフルオロ-9H-フルオレン-2,7-ジイル骨格と-CHO-結合基を有する化合物(S-1)および(S-2)が示されている。しかし、これらの化合物は、融点が高く、他の液晶性化合物との相溶性が十分に高くない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010
 このような状況から、上記の物性(1)~(8)に関して優れた物性と適切なバランスを有する化合物の開発が望まれている。特に、大きな負の誘電率異方性を有し、かつ他の化合物との相溶性が優れている化合物が求められている。
特開平10-236992号公報
 本発明の第一の課題は、熱、光などに対する高い安定性、高い透明点、液晶相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学的異方性、大きな負の誘電率異方性、適切な弾性定数、他の液晶性化合物との優れた相溶性などの物性の少なくとも1つを充足する液晶性化合物を提供することである。特に、大きな負の誘電率異方性を有し、かつ他の化合物との相溶性が優れている化合物を提供することである。第二の課題は、この化合物を含有し、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学的異方性、大きな負の誘電率異方性、および適切な弾性定数などの物性の少なくとも1つを充足する液晶組成物を提供することである。この課題は、少なくとも2つの物性に関して適切なバランスを有する液晶組成物を提供することである。第三の課題は、この組成物を含み、素子を使用できる広い温度範囲、短い応答時間、大きな電圧保持率、低いしきい値電圧、大きなコントラスト比、および長い寿命を有する液晶表示素子を提供することである。
 本発明は、式(1)で表される液晶性化合物、この化合物を含有する液晶組成物、およびこの組成物を含む液晶表示素子に関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011

式(1)において、
 RおよびRは独立して、炭素数1~15のアルキル、または炭素数2~15のアルケニルであり、これらの基において、少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
 環A、環A、および環Aは独立して、1,4-シクロへキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン、少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた1,4-フェニレン、またはテトラヒドロピラン-2,5-ジイルであり;
 Z、Z、およびZは独立して、単結合、-(CH-、-CH=CH-、-C≡C-、-CF=CF-、-(CH-、-CH=CH-(CH-、または-(CH-CH=CH-であり;
a、b、およびcは独立して、0または1であり、a、b、およびcの和は、0、1、または2である。
 式(1)で表される化合物は、3,4,5,6-テトラフルオロ-9H-フルオレン-2,7-ジイル骨格を持つことにより、大きな負の誘電率異方性を有する。さらに結合基には-CHO-または-OCH-などの酸素原子を含む基を持たず、末端基にはアルコキシなどの酸素原子を含む基を持たないことにより、融点が低く、他の液晶性化合物との相溶性が優れている。
 本発明の第一の長所は、熱、光などに対する高い安定性、高い透明点、液晶相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学的異方性、大きな負の誘電率異方性、適切な弾性定数、他の液晶性化合物との優れた相溶性などの物性の少なくとも1つを充足する液晶性化合物を提供することである。この長所は、特に大きな負の誘電率異方性を有し、かつ他の化合物との相溶性が優れている化合物を提供することである。第二の長所は、この化合物を含有し、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学的異方性、大きな負の誘電率異方性、および適切な弾性定数などの物性の少なくとも1つを充足する液晶組成物を提供することである。第三の長所は、この組成物を含み、素子を使用できる広い温度範囲、短い応答時間、大きな電圧保持率、低いしきい値電圧、大きなコントラスト比、および長い寿命を有する液晶表示素子を提供することである。
 この明細書における用語の使い方は次のとおりである。液晶性化合物は、ネマチック相、スメクチック相などの液晶相を有する化合物、および液晶相を有しないが液晶組成物の成分として有用な化合物の総称である。液晶性化合物、液晶組成物、液晶表示素子をそれぞれ化合物、組成物、素子と略すことがある。液晶表示素子は、液晶表示パネルおよび液晶表示モジュールの総称である。透明点は、液晶性化合物における液晶相-等方相の転移温度である。液晶相の下限温度は、液晶性化合物における固体-液晶相(スメクチック相、ネマチック相など)の転移温度である。ネマチック相の上限温度は、液晶組成物におけるネマチック相-等方相の転移温度であり、上限温度と略すことがある。ネマチック相の下限温度を下限温度と略すことがある。式(1)で表わされる化合物を化合物(1)と略すことがある。この略記は式(2)などで表される化合物にも適用することがある。式(1)、式(2)などにおいて、六角形で囲んだA、Dなどの記号はそれぞれ環A、環Dなどに対応する。複数の環Aを1つの式または異なった式に記載した。これらの化合物において、任意の2つの環Aが表わす2つの基は、同じであってもよいし、または異なってもよい。このルールは、環A、Zなどの記号にも適用される。また、lが2のときに2つとなる環Aにも適用される。百分率で表した化合物の量は、組成物の全重量に基づいた重量百分率(重量%)である。
 「少なくとも1つの“A”は、“B”で置き換えられてもよい」の表現は、“A”が1つのとき、“A”の位置は任意であり、“A”の数が2つ以上のときも、それらの位置は制限なく選択できることを意味する。「少なくとも1つのAが、B、CまたはDで置き換えられてもよい」という表現は、任意のAがBで置き換えられる場合、任意のAがCで置き換えられる場合、および任意のAがDで置き換えられる場合、さらに複数のAがB、C、Dの少なくとも2つで置き換えられる場合を含むことを意味する。例えば、少なくとも1つの-CH-が-O-または-CH=CH-で置き換えられてもよいアルキルには、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルコキシアルケニル、アルケニルオキシアルキルが含まれる。なお、連続する2つの-CH-が-O-で置き換えられて、-O-O-のようになることは好ましくない。アルキルなどにおいて、メチル部分(-CH-H)の-CH-が-O-で置き換えられて-O-Hになることも好ましくない。
 2-フルオロ-1,4-フェニレンは、下記の2つの二価基を意味する。化学式において、フッ素は左向き(L)であってもよいし、右向き(R)であってもよい。このルールは、テトラヒドロピラン-2,5-ジイルのような、非対称の二価の環にも適用される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012
 本発明は、下記の項1~13に記載された内容を包含する。
項1. 式(1)で表される化合物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000013

式(1)において、
 RおよびRは独立して、炭素数1~15のアルキル、または炭素数2~15のアルケニルであり、これらの基において、少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
 環A、環A、および環Aは独立して、1,4-シクロへキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン、少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた1,4-フェニレン、またはテトラヒドロピラン-2,5-ジイルであり;
 Z、Z、およびZは独立して、単結合、-(CH-、-CH=CH-、-C≡C-、-CF=CF-、-(CH-、-CH=CH-(CH-、または-(CH-CH=CH-であり;
a、b、およびcは独立して、0または1であり、a、b、およびcの和は、0、1、または2である。
項2. 項1に記載の式(1)において、RおよびRが独立して、炭素数1~10のアルキル、炭素数2~10のアルケニル、少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数1~10のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数2~10のアルケニルであり、Z、Z、およびZが独立して、単結合、-(CH-、-CH=CH-、-(CH-、-CH=CH-(CH-、または-(CH-CH=CH-である、項1に記載の化合物。
項3. 式(1-1)~(1-4)のいずれか1つで表される、項1に記載の化合物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000014

式(1-1)~(1-4)において、
 RおよびRは独立して、炭素数1~10のアルキル、炭素数2~10のアルケニル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数1~10のアルキルであり;
 環A、環A、および環Aは独立して、1,4-シクロへキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン、少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた1,4-フェニレン、またはテトラヒドロピラン-2,5-ジイルであり;
は、単結合、-(CH-、または-CH=CH-であり;
は、単結合、-(CH-、-(CH-、または-CH=CH-(CH-であり;
は、単結合、-(CH-、-(CH-、または-(CH-CH=CH-である。
項4. 式(1-5)~(1-12)のいずれか1つで表される、項1に記載の化合物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000015

式(1-5)~(1-12)において、
 RおよびRは独立して、炭素数1~10のアルキルまたは炭素数2~10のアルケニルであり;
 環A、環A、および環Aは独立して、1,4-シクロへキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン、少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた1,4-フェニレン、またはテトラヒドロピラン-2,5-ジイルである。
項5. 式(1-13)~(1-22)のいずれか1つで表される、項1に記載の化合物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000016

式(1-13)~(1-22)において、RおよびRは独立して、炭素数1~10のアルキルまたは炭素数2~10のアルケニルであり;LおよびLは独立して、水素またはフッ素である。
項6. 式(1-23)~(1-25)のいずれか1つで表される、項1に記載の化合物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000017

式(1-23)~(1-25)において、RおよびRは独立して、炭素数1~7のアルキルまたは炭素数2~7のアルケニルである。
項7. 項1~6のいずれか1項に記載の化合物の少なくとも1つを含有する液晶組成物。
項8. 式(2)~(4)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物をさらに含有する、項7に記載の液晶組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000018

式(2)~(4)において、
 R11は、炭素数1~10のアルキルまたは炭素数2~10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH2-は-O-で置き換えられてもよく;
 X11は、フッ素、塩素、-OCF3、-OCHF2、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCF2CHF2、または-OCF2CHFCF3であり;
 環B、環B、および環Bは独立して、1,4-シクロヘキシレン、1,4-フェニレン、2-フルオロ-1,4-フェニレン、2,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン、テトラヒドロピラン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、またはピリミジン-2,5-ジイルであり;
 Z11、Z12、およびZ13は独立して、単結合、-CHCH-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-CFO-、-OCF-、-CHO-、または-(CH-であり;
 L11およびL12は独立して、水素またはフッ素である。
項9. 式(5)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物をさらに含有する、項7または項8に記載の液晶組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000019

式(5)において、
 R12は、炭素数1~10のアルキルまたは炭素数2~10のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH2-は-O-で置き換えられてもよく;
 X12は、-C≡Nまたは-C≡C-C≡Nであり;
 環Cは、1,4-シクロヘキシレン、1,4-フェニレン、2-フルオロ-1,4-フェニレン、2,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン、テトラヒドロピラン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、またはピリミジン-2,5-ジイルであり;
 Z14は、単結合、-CHCH-、-C≡C-、-COO-、-CFO-、-OCF-、または-CHO-であり;
 L13およびL14は独立して、水素またはフッ素であり;
 iは、1、2、3、または4である。
項10. 式(6)~(12)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物をさらに含有する、項7~9のいずれか1項に記載の液晶組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000020

式(6)~(12)において、
 R13およびR14は独立して、炭素数1~10のアルキルまたは炭素数2~10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの-CH2-は-O-で置き換えられてもよく;
 R15は、水素、フッ素、炭素数1~10のアルキル、または炭素数2~10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの-CH2-は-O-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
 S11は水素またはメチルであり;
 Xは、-CF-、-O-、または-CHF-であり;
 環D、環D、環D、および環Dは独立して、1,4-シクロヘキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられてもよい1,4-フェニレン,テトラヒドロピラン-2,5-ジイル、またはデカヒドロナフタレン-2,6-ジイルであり;
 環D、および環Dは独立して、1,4-シクロヘキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン,テトラヒドロピラン-2,5-ジイル、またはデカヒドロナフタレン-2,6-ジイルであり;
 Z15、Z16、Z17、およびZ18は独立して、単結合、-CHCH-、-COO-、-CHO-、-OCF-、または-OCFCHCH-であり;
 L15およびL16は独立して、フッ素または塩素であり;
 j、k、m、n、p、q、r、およびsは独立して、0または1であり、k、m、n、およびpの和は、1または2であり、q、r、およびsの和は、0、1、2、または3であり、tは、1、2、または3である。
項11. 式(13)~(15)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物をさらに含有する、項7~10のいずれか1項に記載の液晶組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000021

式(13)~(15)において、
 R16およびR17は独立して、炭素数1~10のアルキルまたは炭素数2~10のアルケニルであり、このアルキルまたはアルケニルにおいて、少なくとも1つの-CH2-は-O-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
 環E、環E、環E、および環Eは独立して、1,4-シクロヘキシレン、1,4-フェニレン、2-フルオロ-1,4-フェニレン、2,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン、またはピリミジン-2,5-ジイルであり;
 Z19、Z20、およびZ21は独立して、単結合、-CHCH-、-CH=CH-、-C≡C-、または-COO-である。
項12. 重合可能な化合物、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤、および消泡剤の少なくとも1つをさらに含有する、項7~11のいずれか1項に記載の液晶組成物。
項13. 項7~12のいずれか1項に記載の液晶組成物を含有する液晶表示素子。
 本発明の化合物、液晶組成物、液晶表示素子について、順に説明する。
1-1.化合物(1)
 本発明の化合物(1)について説明する。化合物(1)における末端基、環構造、結合基などの好ましい例、およびそれらの基が物性に及ぼす効果は、化合物(1)の下位式にも適用される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000022
 式(1)において、RおよびRは独立して、炭素数1~15のアルキル、または炭素数2~15のアルケニルであり、これらの基において、少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよい。これらの基は、直鎖または分岐鎖であり、シクロヘキシルのような環状基を含まない。これらの基において分岐鎖よりも直鎖の方が好ましい。
 アルケニルにおける-CH=CH-の好ましい立体配置は、二重結合の位置に依存する。-CH=CHCH、-CH=CHC、-CH=CHC、-CH=CHC、-CCH=CHCH、および-CCH=CHCのような奇数位に二重結合をもつアルケニルにおいてはトランス配置が好ましい。-CHCH=CHCH、-CHCH=CHC、および-CHCH=CHCのような偶数位に二重結合をもつアルケニルにおいてはシス配置が好ましい。好ましい立体配置を有するアルケニル化合物は、高い透明点または液晶相の広い温度範囲を有する。Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1985, 131, 109およびMol. Cryst. Liq. Cryst., 1985, 131, 327、に詳細な説明がある。
 RまたはRの好ましい例は、アルキル、アルケニル、および少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられたアルキルである。RまたはRのさらに好ましい例は、アルキルおよびアルケニルである。
 アルキルの例は、-CH、-C、-C、-C、-C11、-C13、-C15、-C17、-C19、-C1021、-C1123、-C1225、-C1327、-C1429、および-C1531である。
 アルケニルの例は、-CH=CH、-CH=CHCH、-CHCH=CH、-CH=CHC、-CHCH=CHCH、-(CH-CH=CH、-CH=CHC、-CHCH=CHC、-(CH-CH=CHCH、および-(CH-CH=CHである。
 少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられたアルキルの例は、-CHF、-CHF、-CF、-(CH-F、-CFCH、-CFCHF、-CFCHF、-CHCF、-CFCF、-(CH-F、-CFCHCH、-CHCHFCH、-CHCFCH、-(CF-F、-CFCHFCF、-CHFCFCF、-(CH-F、-CF(CHCH、-(CF-F、-(CH-F、-(CF-F、-CHCl、-CHCl、-CCl、-(CH-Cl、-CClCH、-CClCHCl、-CClCHCl、-CHCCl、-CClCCl、-(CH-Cl、-CClCHCH、-(CCl-Cl、-CClCHClCCl、-CHClCClCCl、-(CH-Cl、-(CCl-Cl、-CCl(CHCH、-(CH-Cl、および-(CCl-Clである。
 少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられたアルケニルの例は、-CH=CHF、-CH=CF、-CF=CHF、-CH=CHCHF、-CH=CHCF、-(CH-CH=CF、-CHCH=CHCF、-CH=CHCFCF、-CH=CHCl、-CH=CCl、-CCl=CHCl、-CH=CHCHCl、-CH=CHCCl、-(CH-CH=CCl、-CHCH=CHCCl、および-CH=CHCClCClである。
 式(1)において、環A、環A、および環Aは独立して、1,4-シクロへキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン、少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた1,4-フェニレン、またはテトラヒドロピラン-2,5-ジイルである。
 環A、環A、または環Aの好ましい例は、1,4-シクロヘキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン、少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた1,4-フェニレン、またはテトラヒドロピラン-2,5-ジイルである。さらに好ましい例は、1,4-シクロへキシレンまたは1,4-シクロヘキセニレンである。1,4-シクロへキシレンには、シスおよびトランスの立体配置が存在する。高い上限温度の観点から、トランス配置が好ましい。
 少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた1,4-フェニレンの好ましい例は、環(A-1)~(A-17)である。負の大きな誘電率異方性を有するためには、基(A-1)、(A-5)、(A-6)、(A-7)、(A-8)、(A-9)、(A-10)、または(A-11)がより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000023
 式(1)において、Z、Z、およびZは独立して、単結合、-(CH-、-CH=CH-、-C≡C-、-CF=CF-、-(CH-、-CH=CH-(CH-、または-(CH-CH=CH-である。Z、Z、およびZの好ましい例は、単結合、-(CH-、-CH=CH-、-(CH-、-CH=CH-(CH-、または-(CH-CH=CH-である。
 式(1)において、a、b、およびcは独立して、0または1であり、a、b、およびcの和は、0、1、または2である。a、b、およびcの好ましい組合せは、(a=b=c=0)、(b=1,a=c=0)、(b=c=1,a=0)、または(a=b=1,c=0)である。a、b、およびcのさらに好ましい組合せは、(b=1,a=c=0)、または(b=c=1、a=0)である。
1-2.化合物(1)の物性
 化合物(1)において、R、R、環A、環A、環A、Z、Z、およびZの種類、a、b、およびcの組合せを適切に選択することによって、透明点、光学的異方性、誘電率異方性などの物性を任意に調整することが可能である。化合物の物性に大きな差異がないので、化合物(1)は、H(重水素)、13Cなどの同位体を天然存在比の量より多く含んでもよい。Rなどの種類が化合物(1)の物性に及ぼす主要な効果を以下に説明する。
 RまたはRが直鎖であるときは、液晶相の温度範囲が広く、そして粘度が小さい。RまたはRが分岐鎖であるときは、他の液晶性化合物との相溶性がよい。RまたはRが光学活性である化合物は、キラルドーパントとして有用である。この化合物を組成物に添加することによって、液晶表示素子に発生するリバース・ツイスト・ドメイン(reverse twisted domain)を防止することができる。RまたはRが光学活性でない化合物は、組成物の成分として有用である。RまたはRがアルケニルであるとき、好ましい立体配置は二重結合の位置に依存する。好ましい立体配置を有するアルケニル化合物は、小さい粘度、高い上限温度または液晶相の広い温度範囲を有する。
 環A、環A、および環Aの少なくとも1つが、2-フルオロ-1,4-フェニレン、2-クロロ-1,4-フェニレン、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン、2,3-ジクロロ-1,4-フェニレン、2-クロロ-3-フルオロ-1,4-フェニレン、またはテトラヒドロピラン-2,5-ジイルであるときは、特に大きな負の誘電率異方性を有する。
 a、b、およびcの組合せが、(b=1,a=c=0)であり、環Aが1,4-シクロヘキシレンまたは1,4-シクロヘキセニレンであるときは、透明点が高く、粘度が小さく、他の化合物との相溶性が優れている。(b=1,a=c=0)であり、環Aが1,4-フェニレン、または少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた1,4-フェニレンであるときは、光学的異方性が大きく、そして配向秩序パラメーター(orientational order parameter)が大きい。(b=1,a=c=0)であり、環Aがテトラヒドロピラン-2,5-ジイルであるときは、他の化合物との相溶性が優れている。(b=c=1,a=0)または(a=b=1,c=0)であり、環A、環A、および環Aが1,4-シクロヘキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、またはこれらの組み合わせであるときは、透明点が極めて高く、粘度が比較的小さい。(b=c=1,a=0)または(a=b=1,c=0)であり、環A、環A、および環Aが1,4-フェニレン、少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた1,4-フェニレン、またはこれらの組み合わせであるときは、透明点が高く、光学的異方性が極めて大きい。
 Z、Z、およびZの少なくとも1つが、単結合、-CHCH-、または-CH=CH-であるときは、粘度が小さい。Z、Z、およびZの少なくとも1つが、-(CH-、-CH=CH-、-(CH-、-CH=CH-(CH-、または-(CH-CH=CH-であるときは、弾性定数(K)が大きい。Z、Z、およびZの少なくとも1つが、-CH=CH-、-C≡C-、または-CF=CF-であるときは、光学的異方性が大きい。Z、Z、およびZが全て、単結合、-CHCH-、または-(CH-であるときは、化学的安定性が高い。
 a、b、およびcの組合せが、(a=b=c=0)であるときは、負の誘電率異方性が大きい。a、b、およびcの組合せが、(b=1,a=c=0)である時は、負の誘電率異方性が大きく、他の液晶性化合物との相溶性が良好である。a、b、およびcの組合せが、(b=c=1,a=0)であるときは、透明点が高く、他の液晶性化合物との相溶性が優れている。a、b、およびcの組合せが、(a=b=1,c=0)であるときは、透明点が極めて高い。
1-3.好ましい化合物
 好ましい化合物(1)の例として、項4に記載した化合物(1-5)~(1-12)が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000024

式(1-5)~(1-12)において、
 RおよびRは独立して、炭素数1~10のアルキルまたは炭素数2~10のアルケニルであり;
 環A、環A、および環Aは独立して、1,4-シクロへキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン、少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた1,4-フェニレン、またはテトラヒドロピラン-2,5-ジイルである。
 化合物(1)のより好ましい例は、項5に記載した化合物(1-13)~(1-22)が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000025

式(1-13)~(1-22)において、RおよびRは独立して、炭素数1~10のアルキルまたは炭素数2~10のアルケニルであり;LおよびLは独立して、水素またはフッ素である。
 化合物(1)の最も好ましい例は、項6に記載した化合物(1-23)~(1-25)が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000026

式(1-23)~(1-25)において、RおよびRは独立して、炭素数1~7のアルキルまたは炭素数2~7のアルケニルである。
1-4.化合物(1)の合成
 化合物(1)の合成法について説明する。化合物(1)は、有機合成化学の方法を適切に組み合わせることにより合成できる。出発物に目的の末端基、環、および結合基を導入する方法は、「オーガニックシンセシス」(Organic Syntheses, John Wiley & Sons, Inc)、「オーガニック・リアクションズ」(Organic Reactions, John Wiley & Sons, Inc)、「コンプリヘンシブ・オーガニック・シンセシス」(Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press)、「新実験化学講座」(丸善)などの成書に記載されている。
1-4-1.結合基の生成
 化合物(1)における結合基を生成する方法の例は、下記のスキームのとおりである。このスキームにおいて、MSG(またはMSG)は、少なくとも1つの環を有する一価の有機基である。複数のMSG(またはMSG)が表す一価の有機基は、同じであってもよいし、または異なってもよい。化合物(1A)~(1G)は、化合物(1)または化合物(1)の中間体に相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000028
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000029
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000030
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000031
(I) 単結合の生成
 アリールホウ酸(21)と化合物(22)を、炭酸塩、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム触媒の存在下で反応させ、化合物(1A)を合成する。この化合物(1A)は、化合物(23)にn-ブチルリチウムを、次いで塩化亜鉛を反応させ、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム触媒の存在下で化合物(22)を反応させても合成される。
(II) -CH=CH-の生成
 化合物(22)をn-ブチルリチウム、次いでDMF(N,N-ジメチルホルムアミド)と反応させてアルデヒド(24)を得る。ホスホニウム塩(25)とカリウムtert-ブトキシドを反応させて発生させたリンイリドを、アルデヒド(24)と反応させて化合物(1B)を合成する。反応条件によってはシス体が生成するので、必要に応じて公知の方法によりシス体をトランス体に異性化する。
(III) -CHCH-の生成
 化合物(1B)をパラジウム炭素触媒の存在下で水素化し、化合物(1C)を合成する。
(IV) -C≡C-の生成
 ジクロロパラジウムとヨウ化銅の触媒存在下で、化合物(23)に2-メチル-3-ブチン-2-オールを反応させたのち、塩基性条件下で脱保護して化合物(25)を得る。ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウムとハロゲン化銅との触媒存在下、化合物(25)を化合物(22)と反応させて、化合物(1D)を合成する。
(V) -CF=CF-の生成
 化合物(23)をn-ブチルリチウムで処理したあと、テトラフルオロエチレンを反応させて化合物(26)を得る。化合物(22)をn-ブチルリチウムで処理したあと化合物(26)と反応させて、化合物(1E)を合成する。
(VI) -(CH-CH=CH-と-CH=CH-(CH-の生成
 ホスホニウム塩(27)を用い、項(II)の方法に従って、化合物(1F)を合成する。この方法によって-CH=CH-(CH-を有する化合物も合成する。
(VII) -(CH-の生成
 化合物(1F)をパラジウム炭素触媒の存在下で水素化し、化合物(1G)を合成する。
1-4-2.環Aおよび環Aの生成
 1,4-シクロヘキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン、2-フルオロ-1,4-フェニレン、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン、テトラヒドロピラン-2,5-ジイルなどの環に関しては出発物が市販されているか、または合成法がよく知られている。
1-4-3.合成例
 化合物(1)を合成する方法の例は、次のとおりである。これらの化合物において、R、R、環A、環A、環A、Z、Z、Z、a、b、およびcの定義は、項1に記載の式(1)の定義と同じである。
 化合物(1)を合成する方法の例は、次のとおりである。公知の方法によって合成される化合物(51)に対してマグネシウムを作用させグリニャール試薬を調製した後、化合物(52)と反応させて、化合物(53)を得る。次に、化合物(53)に対してトリエチルシランおよび三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体を作用させることによって、化合物(54)を得る。得られた化合物(54)に、s-ブチルリチウム、塩化銅(II)、およびニトロベンゼンを作用させることによって、化合物(1)へと導くことができる。化合物(54)に対して、s-ブチルリチウムおよび塩化鉄(III)を作用させることによって、化合物(1)を合成することもできる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000032
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000033
2.組成物(1)
 本発明の液晶組成物(1)について説明をする。この組成物(1)は、少なくとも1つの化合物(1)を成分Aとして含む。組成物(1)は、2つ以上の化合物(1)を含んでいてもよい。液晶性化合物の成分が化合物(1)のみであってもよい。組成物(1)は、化合物(1)の少なくとも1つを1~99重量%の範囲で含有することが、優良な物性を発現させるために好ましい。誘電率異方性が正である組成物において、化合物(1)の好ましい含有量は5~60重量%の範囲である。誘電率異方性が負である組成物において、化合物(1)の好ましい含有量は30重量%以下である。組成物(1)は、化合物(1)と、本明細書中に記載しなかった種々の液晶性化合物とを含んでもよい。
 好ましい組成物は、以下に示す成分B、C、D、およびEから選択された化合物を含む。組成物(1)を調製するときには、例えば、化合物(1)の誘電率異方性を考慮して成分を選択することもできる。成分を適切に選択した組成物は、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学的異方性、大きな誘電率異方性、および適切な弾性定数を有する。
 成分Bは、化合物(2)~(4)である。成分Cは化合物(5)である。成分Dは、化合物(6)~(12)である。成分Eは、化合物(13)~(15)である。これらの成分について、順に説明する。
 成分Bは、右末端にハロゲンまたはフッ素含有基を有する化合物である。成分Bの好ましい例として、化合物(2-1)~(2-16)、化合物(3-1)~(3-113)、または化合物(4-1)~(4-57)を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000034
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000035
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000036
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000037
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000038
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000039
 これらの化合物(成分B)において、R11およびX11の定義は、項11記載の式(2)~(4)と同じである。
 成分Bは、誘電率異方性が正であり、熱、光などに対する安定性が非常に優れているので、TFTモード用またはPSAモード用の組成物を調製する場合に用いられる。成分Bの含有量は、組成物の全重量に対して1~99重量%の範囲が適するが、好ましくは10~97重量%の範囲、より好ましくは40~95重量%の範囲である。この組成物は、化合物(12)~(14)(成分E)をさらに添加することにより粘度を調整することができる。
 成分Cは、右末端基が-C≡Nまたは-C≡C-C≡Nである化合物(5)である。成分Cの好ましい例として、化合物(5-1)~(5-64)を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000040
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000041
 これらの化合物(成分C)において、R12およびX12の定義は、項12記載の式(5)と同じである。
 成分Cは、誘電率異方性が正であり、その値が大きいのでSTNモード用、TNモード用またはPSAモード用の組成物を調製する場合に主として用いられる。この成分Cを添加することにより、組成物の誘電率異方性を大きくすることができる。成分Cは、液晶相の温度範囲を広げる、粘度を調整する、または光学的異方性を調整する、という効果がある。成分Cは、素子の電圧-透過率曲線の調整にも有用である。
 STNモード用またはTNモード用の組成物を調製する場合には、成分Cの含有量は、組成物の全重量に対して1~99重量%の範囲が適しているが、好ましくは10~97重量%の範囲、より好ましくは40~95重量%の範囲である。この組成物は、成分Eを添加することにより液晶相の温度範囲、粘度、光学的異方性、誘電率異方性などを調整できる
 成分Dは、化合物(6)~(12)である。これらの化合物は、2、3-ジフルオロ-1,4-フェニレンのように、ラテラル位が2つのハロゲンで置換されたベンゼン環を有する。成分Dの好ましい例として、化合物(6-1)~(6-8)、化合物(7-1)~(7-17)、化合物(8-1)、化合物(9-1)~(9-3)、化合物(10-1)~(10-11)、化合物(11-1)~(11-3)、または化合物(12-1)~(12-3)を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000042
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000043
 これらの化合物(成分D)において、R13、R14およびR15の定義は、項9記載の式(6)~(12)と同じである。
 成分Dは、誘電率異方性が負の化合物である。成分Dは、主としてVAモード用またはPSAモード用の組成物を調製する場合に用いられる。成分Dのうち、化合物(6)は2環化合物であるので、主として、粘度の調整、光学的異方性の調整、または誘電率異方性の調整の効果がある。化合物(7)および(8)は3環化合物であるので、上限温度を高くする、光学的異方性を大きくする、または誘電率異方性を大きくするという効果がある。化合物(9)~(12)は、誘電率異方性を大きくするという効果がある。
 VAモード用またはPSAモード用の組成物を調製する場合には、成分Dの含有量は、組成物の全重量に対して、好ましくは40重量%以上であり、より好ましくは50~95重量%の範囲である。成分Dを誘電率異方性が正である組成物に添加する場合は、成分Dの含有量が組成物の全重量に対して30重量%以下が好ましい。成分Dを添加することにより、組成物の弾性定数を調整し、素子の電圧-透過率曲線を調整することが可能となる。
 成分Eは、2つの末端基がアルキルなどである化合物である。成分Eの好ましい例として、化合物(13-1)~(13-11)、化合物(14-1)~(14-19)、または化合物(15-1)~(15-7)を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000044
 これらの化合物(成分E)において、R16およびR17の定義は、項10記載の式(13)~(15)と同じである。
 成分Eは、誘電率異方性の絶対値が小さいので、中性に近い化合物である。化合物(13)は、主として粘度の調整または光学的異方性の調整の効果がある。化合物(14)および(15)は、上限温度を高くすることによってネマチック相の温度範囲を広げる効果、または光学的異方性の調整の効果がある。
 成分Eの含有量を増加させると組成物の粘度が小さくなるが、誘電率異方性が小さくなる。そこで、素子のしきい値電圧の要求値を満たす限り、含有量は多いほうが好ましい。したがって、VAモード用またはPSAモード用の組成物を調製する場合には、成分Eの含有量は、組成物の全重量に対して、好ましくは30重量%以上、より好ましくは40重量%以上である。
 組成物(1)の調製は、必要な成分を高い温度で溶解させるなどの方法により行われる。用途に応じて、この組成物に添加物を添加してよい。添加物の例は、光学活性化合物、重合可能な化合物、重合開始剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤、泡消剤などである。このような添加物は当業者によく知られており、文献に記載されている。
 組成物(1)は、少なくとも1つの光学活性化合物をさらに含有してもよい。光学活性化合物として、公知のキラルド-プ剤を添加することができる。このキラルド-プ剤は液晶分子にらせん構造を誘起して必要なねじれ角を与えることによって逆ねじれを防ぐ、という効果を有する。キラルド-プ剤の好ましい例として、化合物(Op-1)~(Op-18)を挙げることができる。化合物(Op-18)において、環Jは1,4-シクロへキシレンまたは1,4-フェニレンであり、R24は炭素数1~10のアルキルである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000045
 組成物(1)は、このような光学活性化合物を添加して、らせんピッチを調整する。らせんピッチは、TFTモード用およびTNモード用の組成物であれば40~200μmの範囲に調整するのが好ましい。STNモード用の組成物であれば6~20μmの範囲に調整するのが好ましい。BTNモード用の組成物の場合は、1.5~4μmの範囲に調整するのが好ましい。らせんピッチの温度依存性を調整する目的で2つ以上の光学活性化合物を添加してもよい。
 組成物(1)は、重合可能な化合物を添加することによってPSAモード用に使用することもできる。重合可能な化合物の例は、アクリレート、メタクリレート、ビニル化合物、ビニルオキシ化合物、プロペニルエーテル、エポキシ化合物(オキシラン、オキセタン)、ビニルケトンなどであり、好ましい例として、下記の化合物(M-1)~(M-12)を挙げることができる。重合可能な化合物は、紫外線照射などにより重合する。光重合開始剤などの適切な開始剤の存在下で重合せさてもよい。重合のための適切な条件、開始剤の適切なタイプ、および適切な量は、当業者には既知であり、文献に記載されている。
 化合物(M-1)~(M-12)において、R20は水素またはメチルであり;sは0または1であり;tおよびuは独立して、1~10の整数である。かっこに入れた記号Fは、水素またはフッ素を意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000046
 酸化防止剤は、大きな電圧保持率を維持するために有効である。酸化防止剤の好ましい例として、化合物(AO-1)または(AO-2);IRGANOX 415、IRGANOX 565、IRGANOX 1010、IRGANOX 1035、IRGANOX 3114、またはIRGANOX 1098(商品名:BASF社)を挙げることができる。紫外線吸収剤は、上限温度の低下を防ぐために有効である。紫外線吸収剤の好ましい例は、ベンゾフェノン誘導体、ベンゾエート誘導体、トリアゾール誘導体などである。具体例として下記の化合物(AO-3)または(AO-4);TINUVIN 329、TINUVIN P、TINUVIN 326、TINUVIN 234、TINUVIN 213、TINUVIN 400、TINUVIN 328、およびTINUVIN 99-2(商品名:BASF社);または1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)を挙げることができる。
 立体障害のあるアミンのような光安定剤は、大きな電圧保持率を維持するために好ましい。光安定剤の好ましい例として、下記の化合物(AO-5)または(AO-6);TINUVIN 144、TINUVIN 765、またはTINUVIN 770DF(商品名:BASF社)を挙げることができる。熱安定剤も大きな電圧保持率を維持するために有効であり、好ましい例としてIRGAFOS 168(商品名:BASF社)を挙げることができる。消泡剤は、泡立ちを防ぐために有効である。消泡剤の好ましい例は、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイルなどである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000047
 化合物(AO-1)において、R25は炭素数1~20のアルキル、炭素数1~20のアルコキシ、-COOR26、または-CHCHCOOR26であり;R26は炭素数1~20のアルキルである。化合物(AO-2)および(AO-5)において、R27は炭素数1~20のアルキルである。化合物(AO-5)において、環Kおよび環Lは1,4-シクロへキシレンまたは1,4-フェニレンであり、vは、0、1、または2であり、R28は、水素、メチル、またはOである。
 組成物(1)は、メロシアニン系、スチリル系、アゾ系、アゾメチン系、アゾキシ系、キノフタロン系、アントラキノン系、テトラジン系などの二色性色素を添加すれば、GH(guest host)モード用に使用することもできる。
 組成物(1)では、成分化合物の種類と割合とを適切に調整することによって上限温度を70℃以上とすること、下限温度を-10℃以下とすることができるので、ネマチック相の温度範囲が広い。したがって、この組成物を含む液晶表示素子は広い温度範囲で使用することが可能である。
 組成物(1)では、成分化合物の種類と割合とを適切に調整することによって、光学異方性を0.10~0.13の範囲、または0.05~0.18の範囲とすることができる。同様にして、誘電率異方性を-5.0~-2.0の範囲に調整することができる。好ましい誘電率異方性は、-4.5~-2.5の範囲である。この範囲の誘電率異方性を有する組成物(1)は、IPSモード、VAモード、またはPSAモードで動作する液晶表示素子に好適に使用することができる。
3.液晶表示素子
 組成物(1)は、AM素子への使用が可能である。さらにPM素子への使用も可能である。この組成物は、PC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、FFS、VA、PSA、FPAなどのモードを有するAM素子およびPM素子への使用が可能である。TN、OCB、IPSモード、またはFFSモードを有するAM素子への使用は特に好ましい。IPSモードまたはFFSモードを有するAM素子において、電圧が無印加状態での液晶分子の配列がパネル基板に対して並行あるいは垂直であってもよい。これらの素子が反射型、透過型または半透過型であってもよい。透過型の素子への使用は好ましい。非結晶シリコン-TFT素子または多結晶シリコン-TFT素子への使用も可能である。この組成物をマイクロカプセル化して作製したNCAP(nematic curvilinear aligned phase)型の素子や、組成物中に三次元の網目状高分子を形成させたPD(polymer dispersed)型の素子にも使用できる。
 組成物(1)は、負の誘電率異方性を有するので、VAモード、IPSモード、またはPSAモードなどの動作モードを有し、AM方式で駆動する液晶表示素子に好適に用いることができる。この組成物は、VAモードを有し、AM方式で駆動する液晶表示素子に、特に好適に用いることができる。
 TNモード、VAモードなどで動作する液晶表示素子においては、電場の方向は、液晶層に対して垂直である。一方、IPSモードなどで動作する液晶表示素子においては、電場の方向は、液晶層に対して平行である。VAモードで動作する液晶表示素子の構造は、K. Ohmuro, S. Kataoka, T. Sasaki and Y. Koike, SID ’97 Digest of Technical Papers, 28, 845 (1997) に報告されている。IPSモードで動作する液晶表示素子の構造は、国際公開91/10936号パンフレット(ファミリー:米国特許第5576867明細書)に報告されている。
 実施例により本発明をさらに詳しく説明する。本発明はこれら実施例によっては制限されない。
1-1.化合物(1)の実施例
 化合物(1)は、下記の手順により合成した。合成した化合物は、NMR分析などの方法により同定した。化合物の物性は、下記に記載した方法により測定した。
NMR分析
 測定装置は、DRX-500(ブルカーバイオスピン(株)社製)を用いた。H-NMRの測定では、試料をCDClなどの重水素化溶媒に溶解させ、測定は、室温で、500MHz、積算回数16回の条件で行った。テトラメチルシランを内部標準として用いた。19F-NMRの測定では、CFClを内部標準として用い、積算回数24回で行った。核磁気共鳴スペクトルの説明において、sはシングレット、dはダブレット、tはトリプレット、qはカルテット、quinはクインテット、sexはセクステット、mはマルチプレット、brはブロードであることを意味する。
測定試料
 相構造および転移温度を測定するときには、液晶性化合物そのものを試料として用いた。ネマチック相の上限温度、粘度、光学的異方性、誘電率異方性などの物性を測定するときには、化合物を母液晶に混合して調製した組成物を試料として用いた。
 化合物を母液晶と混合した試料を用いる場合には、次の方法で測定を行った。化合物10重量%と母液晶90重量%とを混合して試料を調製した。この試料の測定値から、次の式で表わされる外挿法にしたがって、外挿値を計算し、この値を記載した。〈外挿値〉=(100×〈試料の測定値〉-〈母液晶の重量%〉×〈母液晶の測定値〉)/〈化合物の重量%〉
 化合物と母液晶との割合がこの割合であっても、結晶(または、スメクチック相)が25℃で析出する場合には、化合物と母液晶との割合を5重量%:95重量%、3重量%:97重量%、1重量%:99重量%の順に変更をしていき、結晶(または、スメクチック相)が25℃で析出しなくなった割合で試料の物性を測定した。なお、特に断りのない限り、化合物と母液晶との割合は、10重量%:90重量%である。
 母液晶としては、下記の母液晶(i)を用いた。母液晶(i)の成分の割合を重量%で示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000048
測定方法
 物性の測定は下記の方法で行った。これらの多くは、社団法人電子情報技術産業協会(Japan Electronics and Information Technology Industries Association;以下、JEITAと略す)で審議制定されるJEITA規格(JEITA・ED-2521A)に記載された方法、またはこれを修飾した方法であった。測定に用いたTN素子には、TFTを取り付けなかった。
(1)相構造
 偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレート(メトラー社FP-52型ホットステージ)に試料を置き、3℃/分の速度で加熱しながら相状態とその変化を偏光顕微鏡で観察し、相の種類を特定した。
(2)転移温度(℃)
 パーキンエルマー社製走査熱量計DSC-7システム、またはDiamond DSCシステムを用いて、3℃/分速度で昇降温し、試料の相変化に伴う吸熱ピーク、または発熱ピークの開始点を外挿により求め、転移温度を決定した。化合物が固体からスメクチック相、ネマチック相などの液晶相に転移する温度を「液晶相の下限温度」と略すことがある。化合物が液晶相から液体に転移する温度を「透明点」と略すことがある。
 結晶はCと表した。結晶の種類の区別がつく場合は、それぞれCまたはCと表した。スメクチック相はS、ネマチック相はNと表した。スメクチック相の中で、スメクチックA相、スメクチックB相、スメクチックC相、またはスメクチックF相の区別がつく場合は、それぞれS、S、S、またはSと表した。液体(アイソトロピック)はIと表した。転移温度は、例えば、「C 50.0 N 100.0 I」のように表記した。これは、結晶からネマチック相への転移温度が50.0℃であり、ネマチック相から液体への転移温度が100.0℃であることを示す。
(3)低温相溶性
 化合物の割合が、20重量%、15重量%、10重量%、5重量%、3重量%、および1重量%となるように母液晶と化合物とを混合した試料を調製し、試料をガラス瓶に入れた。このガラス瓶を、-10℃または-20℃のフリーザー中に一定期間保管したあと、結晶(または、スメクチック相)が析出しているかどうか観察をした。
(4)ネマチック相の上限温度(TNIまたはNI;℃)
 偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレートに試料を置き、1℃/分の速度で加熱した。試料の一部がネマチック相から等方性液体に変化したときの温度を測定した。ネマチック相の上限温度を「上限温度」と略すことがある。試料が化合物と母液晶との混合物であるときは、TNIの記号で示した。試料が化合物と成分Bなどとの混合物であるときは、NIの記号で示した。
(5)ネマチック相の下限温度(T;℃)
 ネマチック相を有する試料を0℃、-10℃、-20℃、-30℃、および-40℃のフリーザー中に10日間保管したあと、液晶相を観察した。例えば、試料が-20℃ではネマチック相のままであり、-30℃では結晶またはスメクチック相に変化したとき、Tを≦-20℃と記載した。ネマチック相の下限温度を「下限温度」と略すことがある。
(6)粘度(バルク粘度;η;20℃で測定;mPa・s)
 E型回転粘度計を用いて測定した。
(7)粘度(回転粘度;γ1;25℃で測定;mPa・s)
 測定は、M. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995) に記載された方法に従った。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が20μmのVA素子に試料を入れた。この素子に30~50ボルトの範囲で1ボルト毎に段階的に印加した。0.2秒の無印加のあと、ただ1つの矩形波(矩形パルス;0.2秒)と無印加(2秒)の条件で印加を繰り返した。この印加によって発生した過渡電流(transient current)のピーク電流(peak current)とピーク時間(peak time)を測定した。これらの測定値とM.Imaiらの論文、40頁の計算式(8)とから回転粘度の値を得た。この計算に必要な誘電率異方性は、下記の誘電率異方性の項で測定した値を用いた。
(8)光学的異方性(屈折率異方性;25℃で測定;Δn)
 測定は、波長589nmの光を用い、接眼鏡に偏光板を取り付けたアッベ屈折計により行なった。主プリズムの表面を一方向にラビングしたあと、試料を主プリズムに滴下した。屈折率(n∥)は偏光の方向がラビングの方向と平行であるときに測定した。屈折率(n⊥)は偏光の方向がラビングの方向と垂直であるときに測定した。光学的異方性(Δn)の値は、Δn=n∥-n⊥、の式から計算した。
(9)誘電率異方性(Δε;25℃で測定)
 誘電率異方性の値は、Δε=ε∥-ε⊥、の式から計算した。誘電率(ε∥およびε⊥)は次のように測定した。
1)誘電率(ε∥)の測定:よく洗浄したガラス基板にオクタデシルトリエトキシシラン(0.16mL)のエタノール(20mL)溶液を塗布した。ガラス基板をスピンナーで回転させたあと、150℃で1時間加熱した。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が4μmであるVA素子に試料を入れ、この素子を紫外線で硬化する接着剤で密閉した。この素子にサイン波(0.5V、1kHz)を印加し、2秒後に液晶分子の長軸方向における誘電率(ε∥)を測定した。
2)誘電率(ε⊥)の測定:よく洗浄したガラス基板にポリイミド溶液を塗布した。このガラス基板を焼成した後、得られた配向膜にラビング処理をした。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が9μmであり、ツイスト角が80度であるTN素子に試料を入れた。この素子にサイン波(0.5V、1kHz)を印加し、2秒後に液晶分子の短軸方向における誘電率(ε⊥)を測定した。
(10)弾性定数(K11およびK33;25℃で測定;pN)
 測定には株式会社東陽テクニカ製のEC-1型弾性定数測定器を用いた。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が20μmである垂直配向素子に試料を入れた。この素子に20ボルトから0ボルト電荷を印加し、静電容量および印加電圧を測定した。静電容量(C)と印加電圧(V)の値を、「液晶デバイスハンドブック」(日刊工業新聞社)、75頁にある式(2.98)、式(2.101)を用いてフィッティングし、式(2.100)から弾性定数の値を得た。
(11)しきい値電圧(Vth;25℃で測定;V)
 測定には大塚電子株式会社製のLCD5100型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプである。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が4μmであり、ラビング方向がアンチパラレルであるノーマリーブラックモード(normally black mode)のVA素子に試料を入れ、この素子を紫外線で硬化する接着剤を用いて密閉した。この素子に印加する電圧(60Hz、矩形波)は0Vから20Vまで0.02Vずつ段階的に増加させた。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率100%であり、この光量が最小であったときが透過率0%である電圧-透過率曲線を作成した。しきい値電圧は透過率が10%になったときの電圧である。
(12)電圧保持率(VHR-1;25℃で測定;%)
 測定に用いたTN素子はポリイミド配向膜を有し、そして2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)は5μmである。この素子は試料を入れたあと紫外線で硬化する接着剤で密閉した。このTN素子にパルス電圧(5Vで60マイクロ秒)を印加して充電した。減衰する電圧を高速電圧計で16.7ミリ秒のあいだ測定し、単位周期における電圧曲線と横軸との間の面積Aを求めた。面積Bは減衰しなかったときの面積である。電圧保持率は面積Bに対する面積Aの百分率である。
(13)電圧保持率(VHR-2;80℃で測定;%)
 電圧保持率(VHR-2)は、80℃で測定した以外はVHR-1と同様の方法で求めた。
原料
 ソルミックスA-11(商品名)は、エタノール(85.5重量%)、メタノール(13.4重量%)とイソプロパノール(1.1重量%)の混合物であり、日本アルコール販売(株)から入手した。
[実施例1]
化合物(No.1-2-5)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000049
第1工程
 窒素雰囲気下、マグネシウム(20.8g)およびTHF(30.0ml)を反応器に入れて、45℃に加熱した。そこへ化合物(T-1)(150g)のTHF(150ml)溶液を45℃から55℃の温度範囲でゆっくりと加え、2時間撹拌した。次に0℃に冷却し、化合物(T-2)(127g)のTHF(200ml)溶液をゆっくりと加え、室温に戻しつつ2時間撹拌した。反応混合物を飽和塩化アンモニウム水溶液に注ぎ込み、水層を酢酸エチルで抽出した。一緒にした有機層を水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(容積比、トルエン:酢酸エチル=10:1)で精製して、化合物(T-3)(188g;95%)を得た。
第2工程
 窒素雰囲気下、化合物(T-3)(188g)およびジクロロメタン(750ml)を反応器に入れて、-50℃に冷却した。そこへトリエチルシラン(140ml)および三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体(205ml)をゆっくりと加え、室温に戻しつつ12時間撹拌した。反応混合物を氷水に注ぎ込み、水層をジクロロメタンで抽出した。一緒にした有機層を水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(ヘプタン)で精製して、化合物(T-4)(145g;82%)を得た。
第3工程
 窒素雰囲気下、化合物(T-4)(120g)およびTHF(1200ml)を反応器に入れ、-70℃に冷却した。そこへsec-ブチルリチウム(1.01M;シクロヘキサン、n-ヘキサン溶液;500ml)をゆっくりと加え1時間撹拌した。次にDMF(77.4ml)をゆっくりと加え、室温に戻しつつ12時間撹拌した。反応混合物を飽和塩化アンモニウム水溶液に注ぎ込み、水層をトルエンで抽出した。一緒にした有機層を食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(容積比、ヘプタン:トルエン=1:1)で精製して、化合物(T-5)(57.2g;43%)を得た。
第4工程
 窒素雰囲気下、エチルトリフェニルホスホニウムブロミド(286g)およびTHF(850ml)を反応器に入れて、-30℃に冷却した。そこへカリウムt-ブトキシド(82.8g)をゆっくりと加え、30分間撹拌した。次に化合物(T-5)(165g)のTHF(800ml)溶液をゆっくりと加え、室温に戻しつつ2時間撹拌した。反応混合物を水に注ぎ込み、水層をトルエンで抽出した。一緒にした有機層を食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(ヘプタン)で精製して、化合物(T-6)(172g;100%)を得た。
第5工程
 化合物(T-6)(172g)、パラジウムカーボン触媒(5%Pd/CのNXタイプ(50%湿潤品);エヌ・イー・ケムキャット製;8.62g)、トルエン(500ml)、およびソルミックス(登録商標)A-11(500ml)を反応器に入れ、水素雰囲気下で12時間撹拌した。濾過により触媒を除去したのち、減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(ヘプタン)で精製して、化合物(T-7)(170g;98%)を得た。
第6工程
 窒素雰囲気下、化合物(T-7)(135g)およびTHF(1000ml)を反応器に入れ、-70℃に冷却した。そこへsec-ブチルリチウム(1.01M;シクロヘキサン、n-ヘキサン溶液;500ml)をゆっくりと加え1時間撹拌した。次に化合物(T-8)(96.6g)のTHF(350ml)溶液をゆっくりと加え、室温に戻しつつ3時間撹拌した。反応混合物を飽和塩化アンモニウム水溶液に注ぎ込み、水層を酢酸エチルで抽出した。一緒にした有機層を食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮して、化合物(T-9)(215g;100%)を得た。
第7工程
 窒素雰囲気下、化合物(T-9)(215g)、PTSA(パラトルエンスルホン酸一水和物)(6.47g)、およびトルエン(1000ml)を反応器に入れて、留出してくる水を除去しつつ、1時間加熱還流を行った。反応混合物を水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(ヘプタン)で精製して、化合物(T-10)(244g;87%)を得た。
第8工程
 化合物(T-10)(244g)、ラネーニッケル(24.4g)、トルエン(200ml)、およびIPA(200ml)を反応器に入れ、水素雰囲気下で24時間撹拌した。濾過により触媒を除去したのち、減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(ヘプタン)で精製して、化合物(T-11)(236g;96%)を得た。
第9工程
 窒素雰囲気下、化合物(T-11)(50.0g)およびTHF(2500ml)を反応器に入れ、-70℃に冷却した。そこへsec-ブチルリチウム(1.07M;シクロヘキサン、n-ヘキサン溶液;237ml)をゆっくりと加え、2時間撹拌した。次に塩化銅(II)(35.6g)を加え、1時間撹拌した。次にニトロベンゼン(28.6ml)をゆっくりと加え、室温に戻しつつ12時間撹拌した。反応混合物を飽和塩化アンモニウム水溶液に注ぎ込み、水層を酢酸エチルで抽出した。一緒にした有機層を食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(ヘプタン)で精製した。さらにヘプタンとIPAとの混合溶媒(容積比、1:1)からの再結晶により精製して、化合物(1-2-5)(7.83g;16%)を得た。
 化学シフトδ(ppm;CDCl3):7.10(d,J=5.4Hz,1H)、7.05(d,J=5.6Hz,1H)、3.85(s,2H)、2.89(tt,J=12.2Hz,J=3.0Hz,1H)、2.69(t,J=7.6Hz,2H)、1.95-1.85(m,4H)、1.73-1.63(m,2H)、1.55-1.44(m,2H)、1.38-1.20(m,9H)、1.17-1.05(m,2H)、0.98(t,J=7.3Hz,3H)、0.91(t,J=7.3Hz,3H).
 化合物(No.1-2-5)の物性は、次のとおりであった。
 転移温度:C 110 (S 100) I.
 上限温度(TNI)=84.6℃;光学的異方性(Δn)=0.145;誘電率異方性(Δε)=-10.4;粘度(η)=117mPa・s.
[実施例2]
化合物(No.1-2-6)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000050
第1工程
 窒素雰囲気下、実施例1の第7工程と同様の手法により合成した化合物(T-12)(196g)およびTHF(5000ml)を反応器に入れ、-70℃に冷却した。そこへsec-ブチルリチウム(1.01M;シクロヘキサン、n-ヘキサン溶液;1000ml)をゆっくりと加え、3時間撹拌した。次に塩化鉄(III)(92.1g)を加え、室温に戻しつつ12時間撹拌した。反応混合物を1N塩酸に注ぎ込み、水層をトルエンで抽出した。一緒にした有機層を食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(ヘプタン)で精製した。さらにヘプタンからの再結晶により精製して、化合物(1-2-6)(25.2g;13%)を得た。
 化学シフトδ(ppm;CDCl3):7.09(d,J=5.4Hz,1H)、7.05(d,J=5.6Hz,1H)、3.83(s,2H)、2.89(tt,J=12.2Hz,J=3.0Hz,1H)、2.70(t,J=7.7Hz,2H)、1.95-1.85(m,4H)、1.68-1.58(m,2H)、1.55-1.44(m,2H)、1.44-1.20(m,11H)、1.16-1.05(m,2H)、0.98(t,J=7.3Hz,3H)、0.91(t,J=7.3Hz,3H).
 化合物(No.1-2-6)の物性は、次のとおりであった。
 転移温度:C 108 (S 102) I.
 上限温度(TNI)=80.6℃;光学的異方性(Δn)=0.141;誘電率異方性(Δε)=-9.79;粘度(η)=120mPa・s.
[実施例3]
化合物(No.1-2-15)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000051
第1工程
 窒素雰囲気下、化合物(T-4)(50.0g)およびTHF(900ml)を反応器に入れ、-70℃に冷却した。そこへsec-ブチルリチウム(0.97M;シクロヘキサン、n-ヘキサン溶液;215ml)をゆっくりと加え1時間撹拌した。次に化合物(T-8)(42.0g)のTHF(100ml)溶液をゆっくりと加え、室温に戻しつつ12時間撹拌した。反応混合物を飽和塩化アンモニウム水溶液に注ぎ込み、水層を酢酸エチルで抽出した。一緒にした有機層を食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(容積比、トルエン:酢酸エチル=10:1)で精製して、化合物(T-13)(48.0g;56%)を得た。
第2工程
 化合物(T-13)(48.0g)を原料として用い、実施例1の第7工程と同様の手法により、化合物(T-14)(42.4g;93%)を得た。
第3工程
 化合物(T-14)(42.4g)を原料として用い、実施例1の第8工程と同様の手法により、化合物(T-15)(42.0g;99%)を得た。
第4工程
 化合物(T-15)(42.0g)を原料として用い、実施例1の第3工程と同様の手法により、化合物(T-16)(40.5g;90%)を得た。
第5工程
 窒素雰囲気下、化合物(T-17)(19.1g)およびTHF(150ml)を反応器に入れて、-30℃に冷却した。そこへカリウムt-ブトキシド(4.80g)をゆっくりと加え、30分間撹拌した。次に化合物(T-16)(15.0g)のTHF(150ml)溶液をゆっくりと加え、室温に戻しつつ12時間撹拌した。反応混合物を水に注ぎ込み、水層をトルエンで抽出した。一緒にした有機層を食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(トルエン)で精製して、化合物(T-18)(17.5g;100%)を得た。
第6工程
 化合物(T-18)(17.5g)を原料として用い、実施例1の第5工程と同様の手法により、化合物(T-19)(17.1g;97%)を得た。
第7工程
 窒素雰囲気下、化合物(T-19)(17.1g)、ギ酸(85.5ml)、TBAB(テトラブチルアンモニウムブロミド)(3.36g)、およびトルエン(170ml)を反応器に入れて、12時間撹拌した。反応混合物を水に注ぎ込み、水層をトルエンで抽出した。一緒にした有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、食塩水で順次洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(トルエン)で精製して、化合物(T-20)(14.7g;94%)を得た。
第8工程
 窒素雰囲気下、メチルトリフェニルホスホニウムブロミド(14.6g)およびTHF(110ml)を反応器に入れて、-30℃に冷却した。そこへカリウムt-ブトキシド(4.41g)をゆっくりと加え、30分間撹拌した。次に化合物(T-20)(14.7g)のTHF(110ml)溶液をゆっくりと加え、室温に戻しつつ12時間撹拌した。反応混合物を水に注ぎ込み、水層をトルエンで抽出した。一緒にした有機層を食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(ヘプタン)で精製して、化合物(T-21)(11.0g;75%)を得た。
第9工程
 化合物(T-21)(8.89g)を原料として用い、実施例1の第9工程と同様の手法により、化合物(No.1-2-15)(1.11g;13%)を得た。
 化学シフトδ(ppm;CDCl3):7.10(d,J=5.4Hz,1H)、7.06(d,J=5.5Hz,1H)、5.92-5.80(m,1H)、5.09-4.98(m,2H)、3.85(s,2H)、2.89(tt,J=12.3Hz,J=3.0Hz,1H)、2.81(t,J=7.7Hz,2H)、2.45-2.36(m,2H)、1.95-1.85(m,4H)、1.55-1.44(m,2H)、1.38-1.20(m,9H)、1.17-1.06(m,2H)、0.90(t,J=7.2Hz,3H).
 化合物(No.1-2-15)の物性は、次のとおりであった。
 転移温度:C 111 (S 102 N 103) I.
 上限温度(TNI)=90.6℃;光学的異方性(Δn)=0.150;誘電率異方性(Δε)=-8.76;粘度(η)=105mPa・s.
[実施例4]
化合物(No.1-2-41)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000052
第1工程
 窒素雰囲気下、ブチルアルデヒド(9.45g)およびトルエン(200ml)を反応器に入れ、-70℃に冷却した。そこへジメチルアルミニウムクロリド(1.00M;n-ヘキサン溶液;19.7ml)を加え30分間撹拌した。次に化合物(T-22)(25.0ml)をゆっくりと加え、3時間撹拌した。次に-40℃に昇温した後、NBS(N-ブロモスクシンイミド)(46.6g)およびDMF(150ml)を加え、室温に戻しつつ1時間撹拌した。反応混合物を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液に注ぎ込み、水層を酢酸エチルで抽出した。一緒にした有機層を食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(容積比、ヘプタン:トルエン=1:9)で精製して、化合物(T-23)(9.40g;33%)を得た。
第2工程
 窒素雰囲気下、実施例1の第5工程と同様の手法により合成した化合物(T-24)(6.25g)およびTHF(100ml)を反応器に入れ、-70℃に冷却した。そこへsec-ブチルリチウム(1.01M;シクロヘキサン、n-ヘキサン溶液;21.8ml)をゆっくりと加え1時間撹拌した。次に化合物(T-23)(4.90g)のTHF(50.0ml)溶液をゆっくりと加え、室温に戻しつつ3時間撹拌した。反応混合物を飽和塩化アンモニウム水溶液に注ぎ込み、水層を酢酸エチルで抽出した。一緒にした有機層を食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(トルエン)で精製して、化合物(T-25)(7.43g;69%)を得た。
第3工程
 窒素雰囲気下、化合物(T-25)(7.43g)、ジエチル亜鉛(1.00M;n-ヘキサン溶液;9.79ml)、およびトルエン(110ml)を反応器に入れ、75℃で3時間撹拌した。反応混合物を飽和塩化アンモニウム水溶液に注ぎ込み、水層を酢酸エチルで抽出した。一緒にした有機層を食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(容積比、ヘプタン:酢酸エチル=8:1)で精製して、化合物(T-26)(4.45g;71%)を得た。
第4工程
 窒素雰囲気下、化合物(T-26)(4.45g)、p-トルエンスルホニルヒドラジド(2.21g)、およびエタノール(110ml)を反応器に入れ、60℃で3時間撹拌した。反応混合物を減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(容積比、トルエン:酢酸エチル=20:1)で精製して、化合物(T-27)(4.33g;71%)を得た。
第5工程
 窒素雰囲気下、化合物(T-27)(4.12g)、水素化ホウ素ナトリウム(2.52g)、メタノール(40.0ml)、およびエタノール(80.0ml)を反応器に入れ、75℃で6時間撹拌した。反応混合物を水に注ぎ込み、水層を酢酸エチルで抽出した。一緒にした有機層を食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(容積比、ヘプタン:酢酸エチル=10:1)で精製して、化合物(T-28)(1.25g;43%)を得た。
第6工程
 化合物(T-28)(1.25g)を原料として用い、実施例1の第9工程と同様の手法により、化合物(No.1-2-41)(0.36g;29%)を得た。
 化学シフトδ(ppm;CDCl3):7.09-7.04(m,2H)、4.08-4.02(m,1H)、3.86(s,2H)、3.47(t,J=11.1Hz,1H)、3.40-3.33(m,1H)、3.26-3.18(m,1H)、2.70(t,J=7.5Hz,2H)、2.07-2.00(m,1H)、1.88-1.76(m,2H)、1.68-1.55(m,3H)、1.55-1.30(m,8H)、0.98-0.87(m,6H).
 化合物(No.1-2-41)の物性は、次のとおりであった。なお、上限温度、光学的異方性、誘電率異方性、および粘度の測定には、化合物と母液晶との割合が5重量%:95重量%である試料を用いた。
 転移温度:C 117 I.
 上限温度(TNI)=54.6℃;光学的異方性(Δn)=0.129;誘電率異方性(Δε)=-11.4;粘度(η)=142mPa・s.
[実施例5]
化合物(No.1-2-22)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000053
第1工程
 化合物(T-10)(10.0g)を原料として用い、実施例2の第1工程と同様の手法により、化合物(No.1-2-22)(4.43g;40%)を得た。
 化学シフトδ(ppm;CDCl3):7.11(d,J=5.8Hz,1H)、7.05(d,J=5.6Hz,1H)、6.04-5.98(m,1H)、3.85(s,2H)、2.69(t,J=8.3Hz,2H)、2.54-2.29(m,3H)、1.94-1.80(m,2H)、1.73-1.58(m,3H)、1.43-1.25(m,9H)、0.98(t,J=7.4Hz,3H)、0.91(t,J=7.1Hz,3H).
 化合物(No.1-2-22)の物性は、次のとおりであった。
 転移温度:C 111 S 127 I.
 上限温度(TNI)=99.6℃;光学的異方性(Δn)=0.187;誘電率異方性(Δε)=-10.0;粘度(η)=98.1mPa・s.
[実施例6]
化合物(No.1-2-52)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000054
第1工程
 化合物(T-7)(20.7g)を原料として用い、実施例1の第3工程と同様の手法により、化合物(T-29)(19.4g;85%)を得た。
第2工程
 窒素雰囲気下、化合物(T-30)(20.5g)およびTHF(100ml)を反応器に入れて、-30℃に冷却した。そこへカリウムt-ブトキシド(4.34g)をゆっくりと加え、30分間撹拌した。次に化合物(T-29)(10.0g)のTHF(100ml)溶液をゆっくりと加え、室温に戻しつつ12時間撹拌した。反応混合物を水に注ぎ込み、水層をトルエンで抽出した。一緒にした有機層を食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(ヘプタン)で精製して、化合物(T-31)(9.23g;62%)を得た。
第3工程
 化合物(T-31)(9.23g)を原料として用い、実施例1の第5工程と同様の手法により、化合物(T-32)(8.61g;93%)を得た。
第4工程
 化合物(T-32)(8.61g)を原料として用い、実施例2の第1工程と同様の手法により、化合物(No.1-2-52)(3.16g;37%)を得た。
 化学シフトδ(ppm;CDCl3):7.05(d,J=5.6Hz,2H)、3.84(s,2H)、2.76-2.65(m,4H)、1.85-1.62(m,6H)、1.56-1.47(m,2H)、1.35-1.10(m,10H)、1.02-0.82(m,10H).
 化合物(No.1-2-52)の物性は、次のとおりであった。なお、上限温度、光学的異方性、誘電率異方性、および粘度の測定には、化合物と母液晶との割合が3重量%:97重量%である試料を用いた。
 転移温度:C 121 (S 105 N 108) I.
 上限温度(TNI)=97.9℃;光学的異方性(Δn)=0.187;誘電率異方性(Δε)=-11.1;粘度(η)=98.8mPa・s.
[実施例7]
化合物(No.1-2-31)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000055
第1工程
 窒素雰囲気下、化合物(T-7)(17.7g)およびTHF(255ml)を反応器に入れ、-70℃に冷却した。そこへsec-ブチルリチウム(1.03M;シクロヘキサン、n-ヘキサン溶液;63.9ml)をゆっくりと加え1時間撹拌した。次にヨウ素(19.1g)のTHF(100ml)溶液をゆっくりと加え、室温に戻しつつ3時間撹拌した。反応混合物を氷水に注ぎ込み、水層をトルエンで抽出した。一緒にした有機層をチオ硫酸ナトリウム水溶液、水で順次洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(ヘプタン)で精製して、化合物(T-33)(25.3g;99%)を得た。
第2工程
 窒素雰囲気下、化合物(T-33)(6.00g)、化合物(T-34)(3.53g)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0.170g)、炭酸カリウム(4.06g)、TBAB(0.948g)、トルエン(35.0ml)、IPA(35.0ml)、および水(35.0ml)を反応器に入れて、3時間加熱還流を行った。反応混合物を水に注ぎ込み、水層をトルエンで抽出した。一緒にした有機層を水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(ヘプタン)で精製して、化合物(T-35)(4.70g;75%)を得た。
第3工程
 化合物(T-35)(4.70g)を原料として用い、実施例2の第1工程と同様の手法により、化合物(No.1-2-31)(1.84g;39%)を得た。
 化学シフトδ(ppm;CDCl3):7.50(d,J=8.0Hz,2H)、7.33-7.26(m,3H)、7.08(d,J=5.4Hz,1H)、3.92(s,2H)、2.74-2.61(m,4H)、1.75-1.61(m,4H)、1.43-1.30(m,4H)、0.99(t,J=7.2Hz,3H)、0.91(t,J=6.7Hz,3H).
 化合物(No.1-2-31)の物性は、次のとおりであった。
 転移温度:C 97.1 S 132 I.
 上限温度(TNI)=89.6℃;光学的異方性(Δn)=0.227;誘電率異方性(Δε)=-9.89;粘度(η)=103mPa・s.
[実施例8]
化合物(No.1-1-3)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000056
第1工程
 窒素雰囲気下、化合物(T-29)(3.28g)およびn-ヘキシルトリフェニルホスホニウムブロミド(4.55g)を原料として用い、実施例6の第2工程と同様の手法により、化合物(T-36)(3.71g;88%)を得た。
第2工程
 化合物(T-36)(3.71g)を原料として用い、実施例6の第3工程と同様の手法により、化合物(T-37)(3.20g;84%)を得た。
第3工程
 化合物(T-37)(3.20g)を原料として用い、実施例2の第1工程と同様の手法により、化合物(No.1-1-3)(0.93g;29%)を得た。
 化学シフトδ(ppm;CDCl3):7.05(d,J=5.6Hz,2H)、3.84(s,2H)、2.75-2.65(m,4H)、1.73-1.59(m,4H)、1.40-1.23(m,8H)、0.98(t,J=7.3Hz,3H)、0.88(t,J=7.0Hz,3H).
 化合物(No.1-1-3)の物性は、次のとおりであった。
 転移温度:C 90.9 I.
 上限温度(TNI)=-15.7℃;光学的異方性(Δn)=0.147;誘電率異方性(Δε)=-10.0;粘度(η)=73.2mPa・s.
 既に記載した化合物(1)の合成法および実施例1~6に記載した合成手順に従って、以下に示す化合物(1-1-1)~(1-1-15)、化合物(1-2-1)~(1-2-80)、化合物(1-3-1)~(1-3-40)、または化合物(1-4-1)~(1-4-76)を合成できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000057
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000058
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000059
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000060
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000061
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000062
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000063
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000064
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000065
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000066
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000067
[比較例1]
 本願化合物が結合基に酸素原子を持たないことの効果を明らかにする為に、比較化合物として、-CHO-結合基を有する化合物(S-1-1)を合成した。この化合物は、特開平10-236992号公報に記載されているからである。なお、特開平10-236992号公報では両アルキル末端が共に-Cである対称形の化合物が記載されているが、ここでは融点等の比較を目的としている為、アルキル末端が-C11および-Cである非対称形の化合物を合成した。
比較化合物(S-1-1)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000068
第1工程
 窒素雰囲気下、化合物(T-33)(10.0g)、炭酸カリウム(19.8g)、TBAB(3.09g)、およびDMF(150ml)を反応器に入れて、80℃で30分間撹拌した。次に化合物(T-34)(14.2g)のDMF(50.0ml)溶液をゆっくりと加え、2時間撹拌した。反応混合物を水に注ぎ込み、水層を酢酸エチルで抽出した。一緒にした有機層を食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(トルエン)で精製して、化合物(T-35)(17.8g;99%)を得た。
第2工程
 窒素雰囲気下、化合物(T-35)(17.8g)、およびジエチルエーテル(300ml)を反応器に入れ、-70℃に冷却した。そこへn-ブチルリチウム(1.57M;n-ヘキサン溶液;27.6ml)をゆっくりと加え1時間撹拌した。次に化合物(T-2)(5.62g)のジエチルエーテル(50.0ml)溶液をゆっくりと加え、室温に戻しつつ1時間撹拌した。反応混合物を飽和塩化アンモニウム水溶液に注ぎ込み、水層を酢酸エチルで抽出した。一緒にした有機層を食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。この溶液を減圧下で濃縮し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(容積比、トルエン:酢酸エチル=10:1)で精製して、化合物(T-36)(16.1g;93%)を得た。
第3工程
 化合物(T-36)(16.1g)を原料として用い、実施例1の第2工程と同様の手法により、化合物(T-37)(13.7g;88%)を得た。
第4工程
 化合物(T-37)(13.7g)を原料として用い、実施例1の第3工程と同様の手法により、化合物(T-38)(11.0g;75%)を得た。
第5工程
 化合物(T-38)(6.00g)を原料として用い、実施例1の第4工程と同様の手法により、化合物(T-39)(6.09g;99%)を得た。
第6工程
 化合物(T-39)(6.09g)を原料として用い、実施例1の第5工程と同様の手法により、化合物(T-40)(5.48g;90%)を得た。
第7工程
 化合物(T-40)(5.48g)を原料として用い、実施例1の第9工程と同様の手法により、化合物(S-1-1)(1.03g;19%)を得た。
 化学シフトδ(ppm;CDCl3):7.03(d,J=5.6Hz,1H)、6.89(d,J=6.2Hz,1H)、3.87(d,J=6.4Hz,2H)、3.84(s,2H)、2.67(t,J=7.3Hz,2H)、1.97-1.90(m,2H)、1.88-1.77(m,3H)、1.72-1.63(m,2H)、1.36-1.16(m,9H)、1.15-1.02(m,2H)、1.01-0.86(m,8H).
 化合物(No.S-1-1)の物性は、次のとおりであった。なお、上限温度、光学的異方性、誘電率異方性、および粘度の測定には、化合物と母液晶との割合が3重量%:97重量%である試料を用いた。
 転移温度:C 157 I.
 上限温度(TNI)=97.9℃;光学的異方性(Δn)=0.147;誘電率異方性(Δε)=-13.1;粘度(η)=98.9mPa・s.
 実施例1~6で得られた化合物(1-2-5)、(1-2-6)、(1-2-15)、(1-2-41)、(1-2-22)、および(1-2-52)と比較化合物(S-1-1)の相転移温度を比較すると、化合物(1-2-5)、(1-2-6)、(1-2-15)、(1-2-41)、(1-2-22)、および(1-2-52)の方が、融点が低い。また、化合物(1-2-5)、(1-2-6)、(1-2-15)、(1-2-22)、および(1-2-52)は、降温過程で液晶相が発現するのに対し、比較化合物(S-1-1)は高い結晶性の影響で液晶相が発現しなかった。
 さらに、化合物(1-2-5)、(1-2-6)、(1-2-15)、(1-2-41)、(1-2-22)、および(1-2-52)と比較化合物(S-1-1)の他の化合物との相溶性を比較すると、化合物(1-2-5)、(1-2-6)、(1-2-15)、および(1-2-22)は母液晶に10%加えることが出来るのに対し、比較化合物(S-1-1)は3%しか加えることが出来なかった。以上の結果より、化合物(1-2-5)、(1-2-6)、(1-2-15)、(1-2-41)、(1-2-22)、および(1-2-52)の方が、低い融点と高い相溶性を有し、より広い温度範囲で使用可能な優れた化合物であることが分かった。
1-2.組成物(1)の実施例
 実施例により本発明の液晶組成物(1)を詳細に説明する。実施例における化合物は、下記の表2の定義に基づいて記号により表した。表1において、1,4-シクロヘキシレンに関する立体配置はトランスである。実施例において記号の後にあるかっこ内の番号は化合物の番号に対応する。(-)の記号はその他の液晶性化合物を意味する。液晶性化合物の割合(百分率)は、液晶組成物の全重量に基づいた重量百分率(重量%)である。最後に、組成物の物性値をまとめた。物性は、先に記載した方法にしたがって測定し、測定値を外挿することなくそのまま記載した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000069
[実施例7]
5-HFLF4-3          (1-2-5)    3%
3-HB-O2            (13-5)    10%
5-HB-CL            (2-2)     13%
3-HBB(F,F)-F       (3-24)     7%
3-PyB(F)-F         (2-15)    10%
5-PyB(F)-F         (2-15)    10%
3-PyBB-F           (3-80)    10%
4-PyBB-F           (3-80)    10%
5-PyBB-F           (3-80)    10%
5-HBB(F)B-2        (15-5)    10%
5-HBB(F)B-3        (15-5)     7%
 NI=94.9℃;Δn=0.188;Δε=7.6;η=41.1mPa・s.
[実施例8]
5-HFLF4-4          (1-2-6)    3%
2-HB-C             (5-1)      5%
3-HB-C             (5-1)     12%
3-HB-O2            (13-5)    15%
2-BTB-1            (13-10)    3%
3-HHB-F            (3-1)      4%
3-HHB-1            (14-1)     8%
3-HHB-O1           (14-1)     5%
3-HHB-3            (14-1)    14%
3-HHEB-F           (3-10)     4%
5-HHEB-F           (3-10)     4%
2-HHB(F)-F         (3-2)      4%
3-HHB(F)-F         (3-2)      7%
5-HHB(F)-F         (3-2)      7%
3-HHB(F,F)-F       (3-3)      5%
 NI=100.6℃;Δn=0.102;Δε=4.1;η=20.6mPa・s.
[実施例9]
5-HFLF4-2V         (1-2-15)   3%
5-HB-CL            (2-2)     16%
3-HH-4             (13-1)    12%
3-HH-5             (13-1)     4%
3-HHB-F            (3-1)      4%
3-HHB-CL           (3-1)      3%
4-HHB-CL           (3-1)      4%
3-HHB(F)-F         (3-2)     10%
4-HHB(F)-F         (3-2)      9%
5-HHB(F)-F         (3-2)      9%
7-HHB(F)-F         (3-2)      8%
5-HBB(F)-F         (3-23)     4%
1O1-HBBH-5         (15-1)     3%
3-HHBB(F,F)-F      (4-6)      2%
5-HHBB(F,F)-F      (4-6)      3%
3-HH2BB(F,F)-F     (4-15)     3%
4-HH2BB(F,F)-F     (4-15)     3%
 NI=112.1℃;Δn=0.091;Δε=3.2;η=20.0mPa・s.
[実施例10]
3-DhFLF4-5         (1-2-41)   3%
3-HHB(F,F)-F       (3-3)      9%
3-H2HB(F,F)-F      (3-15)     8%
4-H2HB(F,F)-F      (3-15)     8%
5-H2HB(F,F)-F      (3-15)     8%
3-HBB(F,F)-F       (3-24)    21%
5-HBB(F,F)-F       (3-24)    20%
3-H2BB(F,F)-F      (3-27)    10%
5-HHEBB-F          (4-17)     2%
3-HH2BB(F,F)-F     (4-15)     3%
1O1-HBBH-4         (15-1)     4%
1O1-HBBH-5         (15-1)     4%
 NI=93.8℃;Δn=0.115;Δε=8.3;η=36.7mPa・s.
 上記組成物100重量部に化合物(Op-05)を0.25重量部添加したときのピッチは64.3μmであった。
[実施例11]
5-chFLF4-3         (1-2-22)   3%
5-HB-F             (2-2)     12%
6-HB-F             (2-2)      9%
7-HB-F             (2-2)      7%
2-HHB-OCF3         (3-1)      7%
3-HHB-OCF3         (3-1)      7%
4-HHB-OCF3         (3-1)      7%
5-HHB-OCF3         (3-1)      5%
3-HH2B-OCF3        (3-4)      4%
5-HH2B-OCF3        (3-4)      4%
3-HHB(F,F)-OCF2H   (3-3)      4%
3-HHB(F,F)-OCF3    (3-3)      5%
3-HH2B(F)-F        (3-5)      3%
3-HBB(F)-F         (3-23)     8%
5-HBB(F)-F         (3-23)     9%
5-HBBH-3           (15-1)     3%
3-HB(F)BH-3        (15-2)     3%
 NI=85.7℃;Δn=0.094;Δε=3.9;η=16.9mPa・s.
[実施例12]
5-H2FLF4-3         (1-2-52)   3%
5-HB-CL            (2-2)     11%
3-HH-4             (13-1)     8%
3-HHB-1            (14-1)     5%
3-HHB(F,F)-F       (3-3)      8%
3-HBB(F,F)-F       (3-24)    20%
5-HBB(F,F)-F       (3-24)    15%
3-HHEB(F,F)-F      (3-12)    10%
4-HHEB(F,F)-F      (3-12)     3%
5-HHEB(F,F)-F      (3-12)     3%
2-HBEB(F,F)-F      (3-39)     3%
3-HBEB(F,F)-F      (3-39)     5%
5-HBEB(F,F)-F      (3-39)     3%
3-HHBB(F,F)-F      (4-6)      3%
 NI=77.4℃;Δn=0.104;Δε=8.0;η=23.3mPa・s.
[実施例13]
5-dhFLF4-3         (1-2-48)   3%
3-HB-CL            (2-2)      6%
5-HB-CL            (2-2)      4%
3-HHB-OCF3         (3-1)      5%
3-H2HB-OCF3        (3-13)     5%
5-H4HB-OCF3        (3-19)    15%
V-HHB(F)-F         (3-2)      5%
3-HHB(F)-F         (3-2)      5%
5-HHB(F)-F         (3-2)      5%
3-H4HB(F,F)-CF3    (3-21)     5%
5-H4HB(F,F)-CF3    (3-21)    10%
5-H2HB(F,F)-F      (3-15)     5%
5-H4HB(F,F)-F      (3-21)     7%
2-H2BB(F)-F        (3-26)     5%
3-H2BB(F)-F        (3-26)    10%
3-HBEB(F,F)-F      (3-39)     5%
[実施例14]
5-B(F)FLF4-3       (1-2-37)   3%
5-HB-CL            (2-2)      3%
7-HB(F)-F          (2-3)      7%
3-HH-4             (13-1)     9%
3-HH-EMe           (13-2)    20%
3-HHEB-F           (3-10)     8%
5-HHEB-F           (3-10)     8%
3-HHEB(F,F)-F      (3-12)    10%
4-HHEB(F,F)-F      (3-12)     5%
4-HGB(F,F)-F       (3-103)    5%
5-HGB(F,F)-F       (3-103)    6%
2-H2GB(F,F)-F      (3-106)    4%
3-H2GB(F,F)-F      (3-106)    5%
5-GHB(F,F)-F       (3-109)    7%
[実施例15]
4-FLF4-3           (1-1-1)    3%
1V2-BEB(F,F)-C     (5-15)     6%
3-HB-C             (5-1)     18%
2-BTB-1            (13-10)   10%
5-HH-VFF           (13-1)    30%
3-HHB-1            (14-1)     4%
VFF-HHB-1          (14-1)     8%
VFF2-HHB-1         (14-1)     8%
3-H2BTB-2          (14-17)    5%
3-H2BTB-3          (14-17)    4%
3-H2BTB-4          (14-17)    4%
[実施例16]
5-HFLF4H-3         (1-3-1)    3%
5-HB(F)B(F,F)XB(F,F)-F
                   (4-41)     5%
3-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F
                   (4-47)     3%
4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F
                   (4-47)     7%
5-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F
                   (4-47)     3%
3-HH-V             (13-1)    41%
3-HH-V1            (13-1)     7%
3-HHB-1            (14-1)     4%
V-HHB-1            (14-1)     5%
V2-BB(F)B-1        (14-6)     5%
1V2-BB―F           (2-1)      3%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F (3-97)    11%
3-HHBB(F,F)-F      (4-6)      3%
[実施例17]
5-HHFLF4-3         (1-4-1)    3%
3-GB(F)B(F,F)XB(F,F)-F
                   (4-57)     5%
3-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F
                   (4-47)     3%
4-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F
                   (4-47)     7%
5-BB(F)B(F,F)XB(F,F)-F
                   (4-47)     3%
3-HH-V             (13-1)    41%
3-HH-V1            (13-1)     7%
3-HHB-1            (14-1)     4%
V-HHB-1            (14-1)     5%
V2-BB(F)B-1        (14-6)     5%
1V2-BB―F           (2-1)      3%
3-BB(F,F)XB(F,F)-F (3-97)     6%
3-GB(F,F)XB(F,F)-F (3-113)    5%
3-HHBB(F,F)-F      (4-6)      3%
 本発明の液晶性化合物は、熱、光などに対する高い安定性、高い透明点、液晶相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学的異方性、大きな負の誘電率異方性、適切な弾性定数、他の液晶化合物との優れた相溶性を有する。本発明の液晶組成物は、この化合物を含有し、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学的異方性、大きな負の誘電率異方性、および適切な弾性定数を有する。この組成物は、少なくとも2つの物性に関して適切なバランスを有する。本発明の液晶表示素子は、この組成物を含み、素子を使用できる広い温度範囲、短い応答時間、大きな電圧保持率、低いしきい値電圧、大きなコントラスト比、および長い寿命を有する。したがって、この素子は、パソコン、テレビなどのディスプレイに広く利用できる。

Claims (13)

  1.  式(1)で表される化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001

    式(1)において、
     RおよびRは独立して、炭素数1~15のアルキル、または炭素数2~15のアルケニルであり、これらの基において、少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
     環A、環A、および環Aは独立して、1,4-シクロへキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン、少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた1,4-フェニレン、またはテトラヒドロピラン-2,5-ジイルであり;
     Z、Z、およびZは独立して、単結合、-(CH-、-CH=CH-、-C≡C-、-CF=CF-、-(CH-、-CH=CH-(CH-、または-(CH-CH=CH-であり;
    a、b、およびcは独立して、0または1であり、a、b、およびcの和は、0、1、または2である。
  2.  式(1)において、RおよびRが独立して、炭素数1~10のアルキル、炭素数2~10のアルケニル、少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数1~10のアルキル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数2~10のアルケニルであり、Z、Z、およびZが独立して、単結合、-(CH-、-CH=CH-、-(CH-、-CH=CH-(CH-、または-(CH-CH=CH-である、請求項1に記載の化合物。
  3.  式(1-1)~(1-4)のいずれか1つで表される、請求項1に記載の化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002

    式(1-1)~(1-4)において、
     RおよびRは独立して、炭素数1~10のアルキル、炭素数2~10のアルケニル、または少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた炭素数1~10のアルキルであり;
     環A、環A、および環Aは独立して、1,4-シクロへキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン、少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた1,4-フェニレン、またはテトラヒドロピラン-2,5-ジイルであり;
    は、単結合、-(CH-、または-CH=CH-であり;
    は、単結合、-(CH-、-(CH-、または-CH=CH-(CH-であり;
    は、単結合、-(CH-、-(CH-、または-(CH-CH=CH-である。
  4.  式(1-5)~(1-12)のいずれか1つで表される、請求項1に記載の化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003

    式(1-5)~(1-12)において、
     RおよびRは独立して、炭素数1~10のアルキルまたは炭素数2~10のアルケニルであり;
     環A、環A、および環Aは独立して、1,4-シクロへキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン、少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられた1,4-フェニレン、またはテトラヒドロピラン-2,5-ジイルである。
  5.  式(1-13)~(1-22)のいずれか1つで表される、請求項1に記載の化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004

    式(1-13)~(1-22)において、RおよびRは独立して、炭素数1~10のアルキルまたは炭素数2~10のアルケニルであり;LおよびLは独立して、水素またはフッ素である。
  6. 式(1-23)~(1-25)のいずれか1つで表される、請求項1に記載の化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005

    式(1-23)~(1-25)において、RおよびRは独立して、炭素数1~7のアルキルまたは炭素数2~7のアルケニルである。
  7.  請求項1~6のいずれか1項に記載の化合物の少なくとも1つを含有する液晶組成物。
  8.  式(2)~(4)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物をさらに含有する、請求項7に記載の液晶組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006

    式(2)~(4)において、
     R11は、炭素数1~10のアルキルまたは炭素数2~10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH2-は-O-で置き換えられてもよく;
     X11は、フッ素、塩素、-OCF3、-OCHF2、-CF3、-CHF2、-CH2F、-OCF2CHF2、または-OCF2CHFCF3であり;
     環B、環B、および環Bは独立して、1,4-シクロヘキシレン、1,4-フェニレン、2-フルオロ-1,4-フェニレン、2,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン、テトラヒドロピラン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、またはピリミジン-2,5-ジイルであり;
     Z11、Z12、およびZ13は独立して、単結合、-CHCH-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-CFO-、-OCF-、-CHO-、または-(CH-であり;
     L11およびL12は独立して、水素またはフッ素である。
  9.  式(5)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物をさらに含有する、請求項7または請求項8に記載の液晶組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007

    式(5)において、
     R12は、炭素数1~10のアルキルまたは炭素数2~10のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH2-は-O-で置き換えられてもよく;
     X12は、-C≡Nまたは-C≡C-C≡Nであり;
     環Cは、1,4-シクロヘキシレン、1,4-フェニレン、2-フルオロ-1,4-フェニレン、2,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン、テトラヒドロピラン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、またはピリミジン-2,5-ジイルであり;
     Z14は、単結合、-CHCH-、-C≡C-、-COO-、-CFO-、-OCF-、または-CHO-であり;
     L13およびL14は独立して、水素またはフッ素であり;
     iは、1、2、3、または4である。
  10.  式(6)~(12)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物をさらに含有する、請求項7~9のいずれか1項に記載の液晶組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008

    式(6)~(12)において、
     R13およびR14は独立して、炭素数1~10のアルキルまたは炭素数2~10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの-CH2-は-O-で置き換えられてもよく;
     R15は、水素、フッ素、炭素数1~10のアルキル、または炭素数2~10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの-CH2-は-O-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
     S11は水素またはメチルであり;
     Xは、-CF-、-O-、または-CHF-であり;
     環D、環D、環D、および環Dは独立して、1,4-シクロヘキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられてもよい1,4-フェニレン,テトラヒドロピラン-2,5-ジイル、またはデカヒドロナフタレン-2,6-ジイルであり;
     環D、および環Dは独立して、1,4-シクロヘキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン,テトラヒドロピラン-2,5-ジイル、またはデカヒドロナフタレン-2,6-ジイルであり;
     Z15、Z16、Z17、およびZ18は独立して、単結合、-CHCH-、-COO-、-CHO-、-OCF-、または-OCFCHCH-であり;
     L15およびL16は独立して、フッ素または塩素であり;
     j、k、m、n、p、q、r、およびsは独立して、0または1であり、k、m、n、およびpの和は、1または2であり、q、r、およびsの和は、0、1、2、または3であり、tは、1、2、または3である。
  11.  式(13)~(15)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物をさらに含有する、請求項7~10のいずれか1項に記載の液晶組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009

    式(13)~(15)において、
     R16およびR17は独立して、炭素数1~10のアルキルまたは炭素数2~10のアルケニルであり、このアルキルまたはアルケニルにおいて、少なくとも1つの-CH2-は-O-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
     環E、環E、環E、および環Eは独立して、1,4-シクロヘキシレン、1,4-フェニレン、2-フルオロ-1,4-フェニレン、2,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン、またはピリミジン-2,5-ジイルであり;
     Z19、Z20、およびZ21は独立して、単結合、-CHCH-、-CH=CH-、-C≡C-、または-COO-である。
  12.  重合可能な化合物、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤、および消泡剤の少なくとも1つをさらに含有する、請求項7~11のいずれか1項に記載の液晶組成物。
  13.  請求項7~12のいずれか1項に記載の液晶組成物を含有する液晶表示素子。
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