JP2000256228A - アルケニルシクロブタン化合物 - Google Patents

アルケニルシクロブタン化合物

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JP2000256228A
JP2000256228A JP11059345A JP5934599A JP2000256228A JP 2000256228 A JP2000256228 A JP 2000256228A JP 11059345 A JP11059345 A JP 11059345A JP 5934599 A JP5934599 A JP 5934599A JP 2000256228 A JP2000256228 A JP 2000256228A
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JP
Japan
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compound
liquid crystal
phase
alkenylcyclobutane
crystal composition
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JP11059345A
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English (en)
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Hirokatsu Shinano
裕克 科野
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Adeka Corp
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Asahi Denka Kogyo KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶組成物に添加されて、該液晶組成物の粘
度を増加させることなく、高温域を含む広い温度範囲で
の液晶相を与えることのできる新規な化合物を提供する
こと。 【解決手段】 本発明は、下記〔化1〕の一般式(I)
で表される新規なアルケニルシクロブタン化合物であ
る。 【化1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気光学的表示材
料として新規なアルケニルシクロブタン化合物に関し、
詳しくは、液晶組成物の粘度を大きく増加させることな
く高いNI点を与える新規なアルケニルシクロブタン化
合物に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】液晶の
電気光学的効果を利用した液晶表示素子の普及により、
これらの用途に適した特性を有する液晶化合物が求めら
れている。液晶表示素子に用いられる液晶化合物に要求
される特性としては次に示す(1)〜(5)等がある。
【0003】(1)液晶の物理的、化学的安定性が大き
いこと。 (2)室温を含む広い温度範囲で液晶相を示すこと。 (3)広い温度範囲で応答性がよいこと。 (4)駆動回路との整合性がよいこと。 (5)光学的異方性が光学的要請にかなった値であるこ
と。
【0004】このような特性を全て満足する単一の液晶
化合物は現在のところ知られておらず、数種類の液晶化
合物を混合した液晶組成物として上記の諸物性を満足さ
せようとしているのが現状である。
【0005】液晶組成物は、その温度により、低温側か
ら結晶相(以下、「C相」と記述する)、場合によって
スメクチック相(以下、「S相」と記述する)を経由し
てネマチック相(以下、「N相」と記述する)となり、
さらに高温で等方性液体相(以下、「I相」と記述す
る)となる。このうち、S相とN相が液晶相であり、液
晶の性質を示す。液晶化合物を含有する液晶組成物は室
温を含む広い温度範囲で液晶相であることが必要であ
り、この液晶温度範囲が広いことは、広範な使用環境に
おいて良好な表示が得られることを意味するものであ
る。よって、C相からN相へ相転移する温度(CN点)
が低く、N相からI相へ相転移する温度(NI点)の高
いものが好ましい。特に、高温となる使用環境で使用さ
れる場合には、NI点の高い液晶組成物が必要となる。
このため、ネマチック液晶材料に混合し、NI点を上げ
る効果を与える化合物が求められてきた。
【0006】また、液晶相での粘度は、応答性に影響を
与える。粘度が高いと液晶化合物の分子の動きが遅くな
り応答速度が低下するので、液晶化合物は、混合した場
合に液晶組成物の粘度を増加させないことが重要であ
り、粘度を低減させることが好ましい。
【0007】例えば、特開昭62−201843号公
報、特開平2−85218号公報、特開平2−8521
9号公報及び特表平7−506117には、それぞれア
ルキルシクロブタン化合物の使用が提案されているが、
上記要求に対し満足のいく性能を与えるものではなかっ
た。
【0008】従って、本発明の目的は、液晶組成物に添
加されて、該液晶組成物の粘度を増加させることなく、
高温域を含む広い温度範囲での液晶相を与えることので
きる新規な化合物を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
を重ねた結果、新規な特定のアルケニルシクロブタン化
合物が、上記目的を達成し得ることを知見した。
【0010】本発明は、上記知見に基づきなされたもの
で、下記〔化2〕(前記〔化1〕と同じ)の一般式
(I)で表される新規なアルケニルシクロブタン化合物
を提供するものである。
【0011】
【化2】
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明のアルケニルシクロ
ブタン化合物について詳述する。
【0013】本発明の化合物は、新規な化合物であり、
上記一般式(I)で表されるアルケニルシクロブタン化
合物である。上記一般式(I)中のR及びbで表される
フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1〜10のア
ルキル基としては、メチル、トリフルオロメチル、ペン
タフルオロエチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、
イソブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチ
ル、イソオクチル、ノニル、デシル等が挙げられ、bで
表されるフッ素原子で置換されていてもよいアルコキシ
基は上記アルキル基から誘導される基が挙げられ、a、
b及びcで表されるハロゲン原子としては、F、Cl、
Br、Iが挙げられる。
【0014】本発明のアルケニルシクロブタン化合物の
例としては、特に制限を受けないが、好ましい具体例と
して、下記〔化3〕〜〔化9〕に記載の化合物No.1
〜No.7等が挙げられる。
【0015】
【化3】
【0016】
【化4】
【0017】
【化5】
【0018】
【化6】
【0019】
【化7】
【0020】
【化8】
【0021】
【化9】
【0022】本発明のアルケニルシクロブタン化合物
は、液晶組成物に添加されて使用される。該液晶組成物
として使用される液晶化合物は、特に制限されることは
ないが、ビフェニル系、エステル系、アゾキシ系、シク
ロヘキサンカルボン酸フェニルエステル系、フェニルシ
クロヘキサン系、フェニルピリミジン系、フェニルメタ
ジオキサン系、シアノビフェニル系、シアノターフェニ
ル系、シアノビフェニルシクロヘキサン系、トラン系、
エタン系等が挙げられ、これらは一種又は二種以上で使
用される。
【0023】上記の液晶化合物は、例えば、下記一般式
〔化10〕で表される化合物のように例示することがで
きる。
【0024】
【化10】
【0025】上記一般式〔化10〕で表される化合物の
具体例としては、下記〔化11〕の各化合物等が挙げら
れる。尚、各化合物におけるY1 、Y2 、Y3 及びY
は、上記一般式〔化10〕におけるものと同じ意味であ
る。
【0026】
【化11】
【0027】本発明のアルケニルシクロブタン化合物の
液晶組成物に対する添加量は、該液晶組成物100重量
部に対して、好ましくは0.1〜100重量部、更に好
ましくは1〜50重量部である。
【0028】本発明のアルケニルシクロブタン化合物
は、その製造方法によって制限されることはないが、該
当するシクロブチルアルコールから誘導することができ
る。例えば、該アルコールをヨウ素化しアルキルシクロ
ブチルアイオダイドを合成し、これを四級塩化して得ら
れたアルキルシクロブチル化合物の四級塩と、必要な構
造を有するアルデヒドとを反応させることでアルケニル
シクロブタン化合物のシス−トランス体が得られる。そ
の後、トランス体を分離することで目的の化合物を得る
ことができる。
【0029】
【実施例】以下、実施例、評価例をもって本発明を更に
詳細に説明する。しかしながら、本発明は以下の実施
例、評価例によって制限を受けるものではない。
【0030】(実施例1)化合物No.1の製造 シクロブチルアイオダイドの合成 500mlフラスコにシクロブチルメタノール10.1
6g(0.118mol)、イミダゾール12.00g
(0.177mol)、トリフェニルフォスフィン4
6.26g(0.177mol)、トルエン50gを仕
込み、撹拌混合してからヨウ素44.92g(0.17
7mol)を加えた。1時間室温撹拌した後、チオ硫酸
ナトリウム水溶液、蒸留水の順で反応系を洗浄し、ロー
タリエバポレーターで濃縮を行い、得られた濃縮物を、
ヘキサン溶媒、シリカゲルカラムで分離精製を行い、シ
クロブチルアイオダイド18.5gを得た(収率:80
%)。
【0031】シクロブチルメチルトリフェニルフォス
フォニウムアイオダイドの合成 アルゴン置換した500mlフラスコに上記アイオダイ
ド15.00g(0.0765mol)、トリフェニル
フォスフィン20.0g(0.0765mol)、ジメ
チルホルムアミド20mlを仕込み、アルゴン気流下で
120℃で3時間加熱撹拌した後、トルエン140ml
を加え、10℃に冷却した。析出した結晶を濾取、減圧
下80℃で乾燥し目的化合物を24.24g得た(収
率:70%)。
【0032】化合物No.1(シス−トランス混合
物)の合成 アルゴン置換した100mlフラスコに上記で得たシ
クロブチルメチルトリフェニルフォスフォニウムアイオ
ダイド15.00g(0.0327mol)、t−ブチ
ルメチルエーテル40mlを仕込み、懸濁させた後、2
0℃で2,2−ジメチルエトキシカリウム3.92g
(0.0350mol)を加え、室温で1時間撹拌し
た。これを0℃に冷却し、4−(トランス−4−ペンチ
ルシクロヘキシル)シクロヘキサンカルボアルデヒド
5.77g(0.0218mol)をt−ブチルメチル
エーテル40mlに溶かした溶液を反応系の温度を0℃
に保持したまま20分で滴下し、室温で1時間撹拌し
た。得られた反応液を蒸留水40gで洗浄後、硫酸マグ
ネシウムで乾燥後、溶媒を留去し、ヘキサン溶媒、シリ
カゲルカラムで精製し、目的の化合物とシス体の混合物
を3.38g得た(収率:49%)。
【0033】異性化処理(トランス体分離) アルゴン置換した500mlフラスコに上記で得られ
たシス−トランス混合物全量とベンゼンスルフィン酸ナ
トリウム2水和物0.70g、3N塩酸1.17g、ト
ルエン75mlを仕込み、アルゴン気流下、65℃で2
時間加熱撹拌した。冷却後、反応液を3回水洗し、硫酸
マグネシウムで乾燥、溶媒を除去し、ヘキサン溶媒、シ
リカゲルカラムで精製した後、更に酢酸エチル−エタノ
ール溶媒から再結晶を2回行い目的の化合物No.1を
1.15g得た(収率34%)。
【0034】キャラクタリゼーション、物性測定 上記で得た化合物について、キャラクタリゼーション
を行い、目的の化合物No.1であることを確認し、相
転移温度を測定した。結果を以下に示す。1H−NMR
分析結果 0.6−2.2ppm(多重ピーク:38H) 2.6−3.0ppm(多重ピーク: 2H) 5.1−5.7ppm(多重ピーク: 2H) IR分析結果(単位:cm-1) 2950、2910、2850、1460、1440、
960、900相転移温度測定 融点:124℃
【0035】(実施例2)化合物No.2の製造上記実
施例1と同様のスケール、操作手順で合成を行った。 3−ブチルシクロブチルアイオダイドの合成 3−ブチルシクロブチルメタノール16.78gから3
−ブチルシクロブチルアイオダイド24.10gを得た
(収率:81%)。 3−ブチルシクロブチルメチルトリフェニルフォスフ
ォニウムアイオダイドの合成 3−ブチルシクロブチルアイオダイド19.29gから
3−ブチルシクロブチルメチルトリフェニルフォスフォ
ニウムアイオダイドを19.68g得た(収率:50
%)。
【0036】化合物No.2の合成(シス−トランス
混合物) 3−ブチルシクロブチルメチルトリフェニルフォスフォ
ニウムアイオダイド16.82gと(3,4−ジフルオ
ロフェニル)−4−(トランス−4−シクロヘキシル)
−トランス−4−シクロヘキサンカルボアルデヒド6.
65gから目的の化合物とシス体の混合物を4.68g
得た(収率:60%)。 異性化処理(トランス体分離) 上記で得られた結晶3.82gから目的の化合物No.
2を0.34g得た(収率:9%)。
【0037】キャラクタリゼーション、物性測定 上記で得た化合物について下記の方法でキャラクタリ
ゼーションを行い、目的の化合物No.2であることを
確認し、相転移温度を測定した。結果を以下に示す。1 H−NMR分析結果 0.8−3.0ppm(多重ピーク:35H) 5.2−5.6ppm(多重ピーク: 2H) 6.8−7.2ppm(多重ピーク: 3H) IR分析結果(単位:cm-1) 2950、2910、2850、1600、1510、
1440、1430、1280、1270、1200、
1110、960、810、770相転移温度測定 CN点57℃、NI点139℃
【0038】(実施例3)化合物No.3の製造 上記実施例1と同様のスケール、操作手順で合成を行っ
た。 シクロブチルアイオダイドの合成 実施例1に記載した。 シクロブチルメチルトリフェニルフォスフォニウムア
イオダイドの合成 実施例1に記載した。
【0039】化合物No.3の合成(シス−トランス
混合物) シクロブチルメチルトリフェニルフォスフォニウムアイ
オダイド15.00gと(4−シアノフェニル)−4−
(トランス−4−シクロヘキシル)−トランス−4−シ
クロヘキサンカルボアルデヒド6.44gから目的の化
合物とシス体の混合物を9.91g得た(収率:99
%)。 異性化処理(トランス体分離) 上記で得られた結晶4.91gから目的の化合物No.
3を0.74g得た(収率:15%)。
【0040】物性特性、キャラクタリゼーション 上記で得た化合物について下記の方法でキャラクタリ
ゼーションを行い、目的の化合物No.3であることを
確認し、相転移温度を測定した。結果を以下に示す。1 H−NMR分析結果 0.8−3.0ppm(多重ピーク:27H) 5.1−5.7ppm(多重ピーク: 2H) 7.2−7.7ppm(多重ピーク: 4H) IR分析結果(単位:cm-1) 2970、2940、2860、2240、1610、
1510、1450、970、860、840、570
相転移温度 CN点:116℃、NI点258℃
【0041】(評価例)上記実施例によって得られた化
合物No.1及びNo.2それぞれ1重量部と下記〔化
12〕に示す配合の液晶組成物9重量部とを混合して、
2種の液晶組成物A及びBとし、それぞれの各種物性を
測定した。それらの結果を表1に示す。
【0042】
【化12】
【0043】
【表1】
【0044】上記結果から、外挿方により求めた化合物
No.1及びNo.2の物性を表2に表す。
【0045】
【表2】
【0046】また、化合物No.1について外挿法によ
りNI点を求めた結果、57℃であった。
【0047】以上の結果より、本発明の新規なアルケニ
ルシクロブチル化合物を使用すれば、低粘度で、高いN
I点を持つ液晶組成物が得られることが判る。
【0048】
【発明の効果】本発明のアルケニルシクロブチル化合物
は、液晶組成物に添加されて、該液晶組成物の粘度を増
加させることなく、高温域を含む広い温度範囲での液晶
相を与えることのできるものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記〔化1〕の一般式(I)で表される
    アルケニルシクロブタン化合物。 【化1】
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103242855A (zh) * 2013-05-15 2013-08-14 石家庄诚志永华显示材料有限公司 含有环丁基及二氟亚甲氧基的液晶化合物
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