JP2000264965A - 液晶性デンドリマーおよびその製法 - Google Patents

液晶性デンドリマーおよびその製法

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JP2000264965A
JP2000264965A JP11066903A JP6690399A JP2000264965A JP 2000264965 A JP2000264965 A JP 2000264965A JP 11066903 A JP11066903 A JP 11066903A JP 6690399 A JP6690399 A JP 6690399A JP 2000264965 A JP2000264965 A JP 2000264965A
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liquid crystalline
dendrimer
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liquid crystal
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JP11066903A
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Mitsuru Ueda
充 上田
Koichiro Beitake
孝一郎 米竹
Osamu Haba
修 羽場
Kazuhiro Suzuki
一弘 鈴木
Takashi Morishita
隆 森下
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Japan Chemical Innovation Institute
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Japan Chemical Innovation Institute
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  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サーモトロピック液晶で液晶温度範囲が広
く、メソゲンを容易に配向させることができる液晶性デ
ンドリマーを得る。 【解決手段】 下式(Ia): 【化1】 (式中、Rは、液晶性アクリル酸エステル誘導体であ
る。)などで表される構成単位を有する液晶性デンドリ
マー及びその製法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の背景】本発明は新規な液晶性デンドリマーに関
する。本発明の液晶性デンドリマーはサーモトロピック
液晶として機能し、側鎖型液晶と比べてメソゲンの配向
が容易に起こる。また、液晶相としてはスメクチックA
相を発現する。デンドリマーは高度に分岐した三次元構
造を有するポリマーである。このポリマー末端を機能性
低分子で修飾することにより、様々な機能を持たせるこ
とが可能であり、線状のポリマーとは異なる性質を持つ
と考えられる。このようなデンドリマーを用いた高分子
液晶は、その構造上側鎖型高分子液晶とは異なる特性を
有すると考えられる。
【0002】液晶デンドリマーとしては、コアおよび結
合部にアミド結合を有するデンドリマー液晶が知られて
いる(High Performance Polymers、第10巻231〜2
40頁)。しかしながら、このデンドリマーはアミド結
合同士の水素結合によりサーモトロピック液晶としては
機能しない。
【0003】
【発明の目的及び概要】本発明の目的は液晶温度範囲が
広く、メソゲンを容易に配向させることができるサーモ
トロピック液晶性のデンドリマーを提供することにあ
る。即ち、本発明は下式(Ia):
【化9】 または、下式(Ib)
【化10】 (式(Ia)、(Ib)中、Rは、
【化11】 を意味し、nは5〜12の整数である。)で表される構
成単位を有する液晶性デンドリマーを提供するものであ
る。また本発明は、下式(IIIa):
【化12】 または、下式(IIIb)
【化13】 で表される多官能アミン化合物と、下式(IV):
【化14】 (式中、nは前記に同じ)で表される液晶性アクリル酸
エステル誘導体とを有機溶剤中で反応させることを特徴
とする液晶性デンドリマーの製法を提供するものであ
る。本発明では、柔軟なコアを有するプロピレンイミン
デンドリマーを用い、アミド結合のような強い水素結合
が起こらないような分子設計に基づき、デンドリマー末
端を低分子液晶で修飾することによって所期の目的を達
成することができた。
【0004】
【発明の詳細な開示】本発明の液晶性デンドリマーはコ
アとして多官能性アミン化合物を用いることができる。
かかるコアとしては、例えばアルドリッチ社製DAB−
Am−4,ポリプロピレンテトラミンデンドリマー1世
代(Polypropylene tetramine Dendrimer, Generation
1.0)(式(IIIa))、DAB−Am−8,ポリプロピレン
オクタミンデンドリマー2世代(Polypropylene octaami
ne Dendrimer,Generation2.0)(式(IIIb))などを用い
ることができる。これらの化合物はエチレンジアミンと
アクリロニトリルを出発原料として合成することもでき
る。
【0005】多官能性アミン化合物であるポリプロピレ
ンイミンデンドリマー末端の修飾はメソゲン基を持った
液晶性のアクリル酸エステル誘導体を使用する。かかる
アクリル酸エステル誘導体としては、前記式(IV)で表さ
れる化合物が用いられ、例えば5−(4’-シアノビフェ
ニルオキシ)ペンチルアクリレート、6−(4’-シアノ
ビフェニルオキシ)ヘキシルアクリレート、8−(4’-
シアノビフェニルオキシ)オクチルアクリレート、10
−(4’-シアノビフェニルオキシ)デシルアクリレー
ト、12−(4’-シアノビフェニルオキシ)ドデシルア
クリレートなどから選ばれるアクリレートを単独もしく
は混合して用いることができる。
【0006】本発明の液晶性デンドリマーは、前記多官
能性アミン化合物と液晶性アクリル酸エステル誘導体を
有機溶剤中で反応させることにより得ることができる。
多官能性アミン化合物とアクリル酸エステルとの反応比
は、アミン化合物1モルに対してアクリル酸エステル
1.0〜3.0モル、好ましくは1.1〜1.5モルであ
る。
【0007】反応溶剤としては、これらの溶剤として従
来公知のものがいずれも用いられてよい。具体的にはテ
トラクロロエチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロ
ホルムなどのハロゲン化炭化水素、アセトン、メチルエ
チルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノ
ンなどのケトン系溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサ
ンなどの環状エ一テル系溶媒、トルエン、キシレンなど
の芳香族炭化水素系溶媒、N−メチル−2−ピロリド
ン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルア
セトアミド等の非プロトン性極性溶媒を用いることがで
きる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を混合し
て用いてもよい。
【0008】反応温度としては、−50〜150℃、好
ましくは25〜80℃である。−50℃未満の反応温度
の場合反応速度が著しく低下するので好ましくない。ま
た、150℃を越える反応温度は、多官能性アミン化合
物や液晶性アクリル酸エステル誘導体の安定性の点で好
ましくない。反応時間は2〜200時間、好ましくは、
48〜100時間である。反応時間が短いと反応が完全
に進行しないので好ましくない。反応終了後は溶剤を除
去し、目的とする液晶性デンドリマーを得る。また、メ
タノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ヘキ
サンなどの貧溶媒を加えて加熱し、上澄みを除去するこ
とにより精製してもよい。
【0009】
【実施例】つぎに本発明を実施例及び比較例によりさら
に具体的に説明する。合成はすべて窒素気流下で行っ
た。なお、得られた液晶性デンドリマーの特性は次のよ
うにして測定した。
【0010】IR FT/IR−210(HORIBA製)を用いて測定し
た。相転移現象 SSS−5000 DSC 220((株)セイコー電子工
業製)を用いて、窒素雰囲気下10℃/分の昇温および
降温速度で測定した。分子量 Kratos Compact MALDI IIIマススペクトロメータ
ー((株)島津製作所製)を用いて測定した。
【0011】(アクリレートの合成例) 〔10−ブロモデカン−1−オールの合成〕 100mLのナス型フラスコに、1,10−デカンジオ
ール(0.03mol、5.22g)、臭化水素酸(48%
aq., 2.1mL)、トルエン(30mL)を加え、Dean-
starkトラップで水を抜きながら5時間還流した。反応
終了後、溶媒を除去し、透明液体を収量6.9g(収率9
7%)で得た。IRにより、2930cm-1(C−H),
3340cm-1(OH)の特性吸収が観測された。
【0012】〔4−シアノ−4’−(10−ヒドロキシ
デシルオキシ)ビフェニルの合成〕50mLのナス型フ
ラスコに、4−シアノ−4−ヒドロキシビフェノル(0.
024mol, 6.26g)、水素化カリウム(0.024
mol,1.55g)、エタノール(30mL)を加え、2
0分間加熱還流した。その後、先に得た10−ブロモデ
カン−1−オール(0.026mol,6.26g)をエタ
ノール5mLに溶解させて滴下し、このまま24時間加
熱還流した。反応終了後、生じたKBrを濾過し、溶媒
を除去、エーテル及び飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で
抽出した。乾燥後、メタノールで再結晶し、白色柱状結
晶を収量5.90g(収率70%)で得た。IRにより、
2230cm-1(CN),3290cm-1(OH),1260
cm-1(PhO−), 2920cm-1(CH)の特性吸収が
観測された。融点は138〜140℃であった。
【0013】また、元素分析値はC23H29NO2として
計算した値と0.5%範囲内で一致した。(計算値:C,
78.59%,H,8.31%,N,3.98%、実測値:
C,78.24%,H,8.26%,N,3.91%)
【0014】〔10−(4’−シアノビフェニルオキシ)
デシルアクリレートの合成〕50mLの二口フラスコ
に、窒素導入管、アルカリトラップを付け、先に得た4
−シアノ−4’−(10−ヒドロキシデシルオキシ)ビフ
ェニル(4.5mmol, 1.58g)、トリエチルアミン
(4.5mmol,0.62mL)、THF(9mL)を、反
応溶液を氷で冷却しながらアクリル酸クロリド(5.85
mmol,0.475mL)を滴下した。滴下終了後室温
で12時間攪拌した。溶媒を減圧濃縮し、エーテル及び
蒸留水で抽出、乾燥後メタノールで再結晶し、白色針状
結晶を得た。20分間加熱還流した。その後、先に得た
10−ブロモデカン−1−オール(0.026mol,6.
26g)をエタノール5mLに溶解させて滴下し、この
まま24時間加熱還流した。反応終了後、生じたKBr
を濾過し、溶媒を除去、エーテル及び飽和炭酸水素ナト
リウム水溶液で抽出した。乾燥後、メタノールで再結晶
し、白色柱状結晶を収量1.22g(収率67%)で得
た。IRにより、2200cm-1(CN),1720cm
-1(CO),1240cm-1(PhO−),2910cm
-1(CH)の特性吸収が観測された。融点は73〜75℃
であった。
【0015】また、元素分析値はC26H31NO3として
計算した値と0.5%範囲内で一致した。(計算値:C,
77.0%,H,7.70%,N,3.45%、実測値:C,
77.17%, H,7.73%,N,3.38%)
【0016】[実施例1] 第1世代プロピレンイミンデンドリマー(n=10)(DL
CP−1−C10)の合成 20mLのナス型フラスコに、液晶性アクリル酸エステ
ル誘導体として、前記合成例で得た10−(4’−シア
ノビフェニルオキシ)デシルアクリレート(0.97g,
2.40mmol)をとり、さらにポリプロピレンデンド
リマー DAB−Am−4(0.20mmol,0.06
g、アルドリッチ社製)をとり、テトラヒドロフラン(T
HF)2mLを加え、50℃で72時間攪拌した。続い
てTHFをエバポレーターで除去した後、エタノールを
加え70℃に加熱し、室温まで冷却した後生成した上澄
みを除去することにより過剰に加えた液晶性アクリル酸
エステル誘導体を除去した。この操作を2回繰り返し精
製した後、減圧乾燥し、ペースト状の黄色固体を収量
0.56g、 収率79%で得た。MALDI−TOF
MSによる分子量は理論値m/Z=3561.9(M+H)
に対して、実測値m/Z=3563.3(M+H)であっ
た。IRにより、1730cm-1(CO)、2230cm
-1(CN)、の特性吸収が観測された。
【0017】この液晶性デンドリマーのDSC測定を行
ったところ、昇温過程においては−5℃にTg、78℃
に吸熱ピークが観察された。また、降温過程において
は、75℃に発熱のピークが観察された。
【0018】[実施例2] 第1世代プロピレンイミンデンドリマー(n=8)(DLC
P−1−C8)の合成 液晶性アクリル酸エステル誘導体として、前記合成例と
同様にして合成した8−(4’−シアノビフェニルオキ
シ)オクチルアクリレートを用いた以外は、実施例1と
同様にして反応を行った。この液晶性デンドリマーのD
SC測定を行ったところ、昇温過程においては−5℃に
Tg、73℃に吸熱ピークが観察された。また、降温過
程においては、71℃に発熱のピークが観察された。
【0019】[実施例3] 第1世代プロピレンイミンデンドリマー(n=6)(DLC
P−1−C6)の合成 液晶性アクリル酸エステル誘導体として、前記合成例と
同様にして合成した6−(4’−シアノビフェニルオキ
シ)ヘキシルアクリレートを用いた以外は、実施例1と同
様に反応を行った。この液晶性デンドリマーのDSC測
定を行ったところ、昇温過程においては−7℃にTg、
61℃に吸熱ピークが観察された。また、降温過程にお
いては、58℃に発熱のピークが観察された。
【0020】[実施例4] 第2世代プロピレンイミンデンドリマー(n=10)(D
LCP−2−C10)の合成 20mLのナス型フラスコに、液晶性アクリル酸エステ
ル誘導体として、合成例で得た10−(4’-シアノビフ
ェニルオキシ)デシルアクリレート(1.94g,4.80
mmol)をとり、さらにポリプロピレンデンドリマー
DAB−Am−8(0.20mmol,0.07gマルドリ
ッチ社製)、THF4mLを加え、50℃で72時間攪
拌した。続いてTHFをエバポレーターで除去した後、
エタノールを加え70℃に加熱し、室温まで冷却した後
生成した上澄みを除去することにより過剰に加えた液晶
性アクリル酸エステル誘導体を除去した。この操作を2
回繰り返し精製した後、減圧乾燥し、ペースト状の黄色
固体を収量0.75g、 収率52%で得た。MALDI
−TOF MSによる分子量は理論値m/Z=7263
(M+H)に対して実測値m/Z=7268.5(M+H)で
あった。IRにより、1730cm-1(CO)、2230
cm-1(CN)、の特性吸収が観測された。
【0021】この液晶性デンドリマーのDSC測定を行
ったところ、昇温過程においては−5℃にTg、87℃
に吸熱ピークが観察された。また、降温過程において
は、83℃に発熱のピークが観察された。
【0022】[実施例5] 第2世代プロピレンイミンデンドリマー(n=8)(DL
CP−2−C8)の合成 液晶性アクリル酸エステル誘導体として、前記8−
(4’−シアノビフェニルオキシ)オクチルアクリレート
を用いた以外は、実施例4と同様に反応を行った。この
液晶性デンドリマーのDSC測定を行ったところ、昇温
過程においては−5℃にTg、82℃に吸熱ピークが観
察された。また、降温過程においては、79℃に発熱の
ピークが観察された。
【0023】[実施例6] 第2世代プロピレンイミンデンドリマー(n=6)(DL
CP−2−C6)の合成 液晶性アクリル酸エステル誘導体として、前記6−
(4’−シアノビフェニルオキシ)ヘキシルアクリレート
を用いた以外は、実施例4と同様に反応を行った。この
液晶性デンドリマーのDSC測定を行ったところ、昇温
過程においては−7℃にTg、76℃に吸熱ピークが観
察された。また、降温過程においては、74℃に発熱の
ピークが観察された。
【0024】
【発明の効果】本発明の液晶性デンドリマーはサーモト
ロピック液晶であり、末端に導入した液晶性アクリル酸
エステル誘導体のスぺーサー長さの増大と共に、デンド
リマーの液晶相―等方相の相転移温度が上昇し、液晶温
度範囲が拡大する。さらに、デンドリマー構造の分子鎖
の絡み合いが少ないため、メソゲンを容易に配向させる
ことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 一弘 福島県会津若松市町北町大字上荒久田字古 屋敷80−301 (72)発明者 森下 隆 山形県米沢市城西1丁目6−6 Fターム(参考) 4J043 PA02 PB09 QC02 RA01 SA08 SB01 TA31 TB01 UA132

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下式(Ia): 【化1】 (式中、Rは、 【化2】 を意味し、nは5〜12の整数である。)で表される構
    成単位を有する液晶性デンドリマー。
  2. 【請求項2】 下式(IIIa): 【化3】 で表される多官能アミン化合物と、下式(IV): 【化4】 (式中、nは5〜12の整数である。)で表される液晶
    性アクリル酸エステル誘導体とを有機溶剤中で反応させ
    ることを特徴とする液晶性デンドリマーの製法。
  3. 【請求項3】下式(Ib): 【化5】 (式中、Rは、 【化6】 を意味し、nは5〜12の整数である。)で表される構
    成単位を有する液晶性デンドリマー。
  4. 【請求項4】 下式(IIIb): 【化7】 で表される多官能アミン化合物と、下式(IV): 【化8】 (式中、nは5〜12の整数である。)で表される液晶
    性アクリル酸エステル誘導体とを有機溶剤中で反応させ
    ることを特徴とする液晶性デンドリマーの製法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008201682A (ja) * 2007-02-16 2008-09-04 Kyushu Univ デンドロンとメソゲンとを有する化合物、液晶組成物及び光素子
JP2010170090A (ja) * 2008-12-26 2010-08-05 Lg Display Co Ltd 液晶表示装置及び液晶組成物
US8097685B2 (en) 2006-03-30 2012-01-17 Toray Industries, Inc. Dendritic polymer, method for producing the same, and thermoplastic resin composition

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