JPH01294653A - 光学活性液晶化合物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は新規な光学活性液晶化合物に関する。

〔従来の技術〕

液晶表示素子の表示方式として現在広く実用に供されて
いるものは、ねじれネマチック型（ＴＮ）及び動的散乱
型（ＤＢ）である。これらはネマチック液晶を主成分と
したネマチック液晶セルによる表示であるが、従来のネ
マチック液晶セルの短所の一つに応答速度が遅く、最高
数ミリ秒のオーダーの応答速度しか得られないという事
実があげられる。そしてこのことがネマチック液晶セル
の応用範囲を制約する一因となっている。これに対して
最近スメクチック液晶セルを用いればよフ高速な応答が
得られることが明らかになってきた。

光学活性なスメクチック液晶の中には強誘電性を示すも
のがあることが知られており、その応用に関して大きな
関心が持たれている。強誘電性液晶は、１９７５年、Ｒ
，Ｂ、メイヤー（Ｒ，Ｂ。

Ｍｅｙｅｒ　）らにより最初に合成されたが（ジュルナ
ール・ド・フイジーク（Ｊ、ｐｈｙａ、）　、第３６巻
、第Ｌ６９頁（１９７５））、それは、４−（４’−ｎ
−デシルオキシベンジリデンアミノ）−２−１ｆｋブチ
ルシンナメート（ＤＯＢＡＭＢＣ）を代表例とするシッ
フ塩基系の化合物であシ、これが特定の光学活性の状態
、例えばカイラルスメクチックＣ相において強誘電性を
示すことを特徴とするものである。その後、Ｎ、Ａ、ク
ラーク（Ｎ、人、Ｃ１ａｒｋ　）ら〔アプライド・フィ
ツクス・レターズ（人ｐｐ１．Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、　
）第５６巻、第８９９頁（１９８０）］によってＤＯＢ
ＡＭＢＣの薄膜セルにおいて、マイクロ秒オーダーの高
速応答性が発見され、これが契機となって強誘電性液晶
はその高速応答性やメモリ性を利用して、液晶テレビ等
のデイスプレィ用のみならず、光プリンターヘッド、光
フーリエ変換素子、ライトパルプ等のオグトエレクトロ
ニクス関係素子の部品にも使用可能な材料として注目を
集めている。強誘電性液晶セルにおいては、誘電率が高
く、自発分極が大きい材料を用いるほどセルを高速駆動
できて有利であるため、自発分極の大きい材料の開発が
望まれている。まだ実用上は、液晶化合物自身が安定で
あシ、更には、室温を中心とする広い温度範囲で強誘電
性を示すことが必要である。

〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、ＤＯＢＡＭＢＣなどのシッフ塩基型の化合物は
水や光等に対する安定性の点で難点があり、また強誘電
性を示す温度範囲も室温よ）４０Ｃ以上高温側にあるな
ど、実用に適するものではなかった。そこで、強誘電性
液晶材料として、物理的化学的に安定で、しかも大きい
自発分極を持つ材料系の実現が強く期待されている。

本発明の目的は化学的安定性、光安定性に優れ、自発分
極が大きく、かつカイラルスメクチックＣ相の温度範囲
の広い新規液晶化合物を得ることにある。また本発明は
このような新規な光学活性液晶化合物あるいはそれを含
む液晶組成物を用いて高速応答性をＭする表示素子等を
提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明を概説すれば、本発明は光学活性液晶化合物に関
する発明であって、下記−数式！で表される化合物であ
ることを特徴とする。

Ｙ 　　　ｚ （ただし、Ｌは−Ｃｏｏ−基、−〇−基又は直接結合、
ｗ、ｘ、ｙ及び２は塩素又はフッ素、ｍは１又は２であ
り、Ｒ１、Ｒ２は炭素数４以上のアルキル基を示し、Ｒ
４、Ｒ２のいずれか一方は光学活性基である） 一般式（りの化合物は、不斉炭素にカルボニル基を直接
結合させているほか、分子の長軸に対して横方向にフッ
素あるいは７ツ素及び塩素を含有しているので、高い旋
光性を有している。

また、中心骨格は安息香酸フェニルエステルあるいはビ
フェニルカルボン酸エステル構造を肩してお夕、更に分
子両末端に長餉アルキル基（炭素数４〜１８が好ましい
）が存在するのでそれ自身が液晶性を示すものである。

ま之、複数のフッ素が含まれることにより非フツ素系化
合物に比較して低粘度となることが予想され、表示素子
として使用する場合に高速応答性が期待できる。

〔化合物の製法〕

本発明における一般式（１）の光学活性液晶化合物は、
例えば次のような合成経路に従って製造〔ＩＣ〕 ＷＹ 上記製造過程を概説すると、始めに４−フルキルオキシ
基をもつテトラフルオロ安息香酸（厘ａ）、２−りａロ
トリフルオロー及び２，６−ジクロロジフルオロ安息香
酸類（ｌｂ）は、パーチャル（Ｊ、Ｍ、Ｂｉｒｅｈａｌ
ｌ）らの報告〔ジャーナル・オプ・ケミカルソサエティ
（Ｊ、Ｃｈｓｍ、８ｏｃ、　）　１９７１年、第１３４
３頁〕に記載されている方法に従い、ペンタフルオロベ
ンゾニトリル又ハクロロフルオロペンゾニトリル類から
製造した。すなわち、非プロトン性極性溶媒中でカリウ
ムアルコキシドと反応させて求核置換反応によシ４〜位
にアルキルオキシ基を導入し、更にこれらを水酸化カリ
クム水溶液と加熱するとシアノ基が加水分解されて（ｌ
ａ）及び（Ｉｂ）を得ることができる。

また４−アルキルオキシ基をもつ５−クロロトリフルオ
ロ−又は３．５−ジクロロジフルオロ安息香酸類＜ｌｃ
）　　ｉ１ペンタクロロベンゾニトリルを用いて、石川
らの報告（高岡昭生、石川延男ほか、日本化学会誌、１
９８５年、第２１５５頁）に準じて製造した３−クロロ
テトラフルオロベンゾニトリル又は５．５−ジクロロト
リフルオロベンゾニトリルから、上記（Ｉｂ）　　と同
様にして製造できる。

次に４’−メトキシ−４−ビフェニルカルボン酸又は４
−メトキシ安息香酸とアルコール類を酸触媒の存在下に
反応させ丸後、臭化水素酸で分解して対応するヒドロキ
シエステル類（式ＷにおいてＬは一〇〇〇−基〕を製造
する。たにし１級アルコールと反応させる場合はヒドロ
キシ化合物を直接反応させる方法が簡便である。またビ
フェノール誘導体（弐ｙにおいてｍ−＋＝２、Ｌは一〇
−基、Ｒ２は光字活性アルキル基）の場合は、ビフェノ
ールとＲ２Ｂｒ　　のようなハロゲン化物とを塩基性物
質の存在下に反応させて製造できる。

最後に（璽）の酸クロライド積）とヒドロキシ化合物（
Ｐ６とをピリジン等の塩基の存在下に反応させて一般式
（夏）の化合物を製造することができる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、
本発明の適用範囲はこれらの実施例によって限定される
ものではない。

実施例１ 化合物■ ｔａ＋窒素雰囲気中で金属カリウム２．０　Ｎを１−ヘ
キサノール５０１１７に〃口え、加熱溶解させて均一な
溶液とし、ペンタフルオロベンゾニトリル９．５１及び
Ｎ、Ｎ−ジメチルアセドアばド８２１Ｌｔとを加えて８
６〜９５Ｃで１０時間加熱反応させた。放冷抜水を加え
てトルエン抽出し、食塩水で洗浄して無水硫酸マグネシ
ウムにて乾燥し、トルエンを減圧下留去し、残留物に２
０Ｘ水酸化カリウム水溶液１８０−を加えて４時間加熱
還流させ、冷却後トルエン抽出して未反応の１−ヘキサ
ノールを除去し、水層に塩酸を加えてエーテル抽出し、
エーテルを留去して、残留物をヘプタンかう再結晶して
、４−へキシルオキシテトラフルオロ安息香酸（１＆）
を得た。

（ｂ）上記（１ａ）の化合物１．２Ｉに塩化チオニル１
５ＷＬｔを加えて２時間加熱後塩化チオニルを減圧下留
去し、これをトルエン５０−の溶液とし、４−−ヒドロ
キシ−４−ビフェニルカルボン酸−１−メチルへグチル
エステル（Ｎ）Ｌ３．９のピリジン２８−の溶液に徐々
に滴下して６０〜６８Ｃにて５時間反応させ、−夜装置
した抜水酸化ナトリウム水溶液次いで水で洗浄し、無水
硫酸マグネシウムで乾燥後溶媒を留去して、残留物をヘ
キサン−トルエンを溶媒とするシリカゲルのカラムクロ
マトグラフィによシ精製し、更にヘプタンで再結晶して
光学活性化合物■〔−数式（１１においてＬ　＝　Ｃｏ
ｏ、Ｒ１＝Ｃ６Ｈ１５、Ｒ２＝Ｃ薫Ｈ（ＣＨ，）Ｃ６Ｈ
４３、ｍ　＝　２、Ｗ＝Ｘ＝Ｙ＝Ｚ”Ｆの化合物〕を得
九（ｃｌこの化合物を透明電極の電極間隙が約３μｍの
ガラスセルに封入し、偏光顕微鏡で観察した結果、降温
時に４５．１〜３７．７　Ｃの範囲で８０肴相を示した
。この温度範囲では例えば±５ｖ１１　Ｔｏの電界を印
加したときｉｃ［界の極性反転に伴ってドメインの反転
が観測された。

その他の相転移温度は他の例と共に後記表１に示す通り
である。ただしＣｒｙ　Ｖｉ結晶状態、８ｃ脣ｎカイラ
ルスメクチツクＣ相、８Ａ　はスメクチック人相、Ｃｈ
　Ｉｄコレステリック相、工は等方性液相を示している
。″また脅はその相が存在することを、−はその相が存
在しないか、又は存在が明確でないことを表している。

なお（）はその相がモノドロピンクであることを示して
いる。

またこの化合物を電極間隙３５μｍ　のセルに封入し、
三角波法で自発分極を測定したところ、その値は９２　
ｎＣ／　ｃｙｙｔ２であった。

実施例２ 化合物■、■ ■Ｗ＝Ｆ、Ｙ＝ＣＩ！　■Ｗ＝Ｃ／、Ｙ＝Ｆ１−ヘキサ
ノールの代わりに１−オクタツールを、ペンタフルオロ
ベンゾニトリルの代わりｔ１ｃ２．ｓ−ジクロロトリフ
ルオロベンゾニトリルを用いる以外は実施例１（ａ）と
同様にして４−オクチルオキシ−２−クロロトリフルオ
ロ安息香酸（ｉｂ）　　を製造し、実施例１（ｂ）と同
様にして光学活性化合物■〔−数式＋１１においてＬ　
：＝　Ｃｏｏ、”ｆ　”　Ｃ３Ｈｊ７、Ｒ２＝　Ｃ養１
（（ＣＨ）ＣＨ、Ｗ＝　Ｘ＝Ｚ＝Ｆ、Ｙ＝＝Ｃ／、ｍ＝
　２の化合物〕を裏遺した。

また′ｉ１！施例１と同様にして測定した自発分極の値
は１０８　ｎＣ／　（Ｈ２であった。

１−オクタツール及び３−クロロテトラフルオロベンゾ
ニトリルを用いる以外は実施例１（ａ）と同様にして４
−オクチルオキシ−５−クロロトリフルオロ安息香酸（
１ｃ）を製造し、実施例１（ｂ）と同様にして光学活性
化合物■〔−数式％式％ 製造した。

これらの化合物の相転移温度は表１に示した通りである
。

実施例３ 化合物■ １−デカノール及び３−クロロテトラフルオロベンゾニ
トリルを用いる以外は実施例１（ａ）と同様にして４−
デシルオキシ−３−クロロフルオロ安息香酸（Ｉｃ）　
　を製造し、次いで４′−ヒドロキシ−４−ビフェニル
カルボン酸の１−メチルへグチルエステルの代わりに１
−メチルプロピルエステルを用いる以外は実施例１（ｂ
）と同様にして光学活性化合物■〔−数式！においてＬ
＝Ｃ００、Ｒ１”　ＣｆｏＨ２ｆ、Ｒ２：　ＣｆＨ（Ｃ
Ｈ，）Ｃ２Ｈ５、ｍ　＝　２　、Ｗ　＝　Ｃｒ　％Ｘ　
＝　Ｙ　＝　Ｚ　＝　Ｐの化合物〕を製造した。

化合物■ １−デカノール及び３，５−ジクロロトリフルオロベン
ゾニトリルを用いる以外は実施例１（ａ）と同様にして
４−デシルオキシ−３，５−ジクロロジフルオロ安息香
酸（ＩＣ）　　を製造し、次いで実施例１（ｂ）と同様
にして光学活性化合物■〔−数式（１１においてＬ＝Ｃ
ＯＯ，Ｒ，＝Ｃ，。Ｈ２１、Ｒ２＝　ＣＩＦＨ（ＣＨ５
）Ｃ６Ｈ１，、Ｗ　”　Ｘ　＝　Ｃｒ　、　Ｙ　＝　Ｚ
　＝　Ｆ、ｍ　＝　２の化合物〕を製造し九。

これらの化合物の相転移温度は表１に示した通りである
。

実施例４ 化合物■ １−ドデカノール及び２−クロロテトラフルオロベンゾ
ニトリルを用いる以外は実施例１（ａ）と同様にして４
−ドデシルオキシ−２−クロロトリフルオロ安息香酸（
ｌｂ）　　を製造し、次いで４／−ヒドロキシ−４−ビ
フェニルカルボン酸−２−メチルブチルエステルを用い
実施例１（ｂ）と同様にして光学活性化合物■〔−数式
（１）においてＬ　＝　Ｃｏｏ、Ｒ１＝Ｃ１２）ｉ２ｓ
　、Ｒ２”ＣＨ２Ｃ畳Ｈ（Ｃ）ｌ、）Ｃ２Ｈ５、Ｙ　＝
　Ｃ７、Ｗ　＝　Ｘ　＝　Ｚ　＝　Ｆ　、　ｍ　＝　２
の化合物〕を製造した。

この化合物の自発分極の値は２５　ｎＣ／　にＨ２であ
った。

化合物の Ｆ １−ヘキサノール及び３−クロロテトラフルオロベンゾ
ニトリルを用いる以外は実施例１（ａ）ト同様にして４
−ヘキシルオキシ−３−クロロトリフルオロ安息香酸（
Ｉｃ）　　を製造し、次いで４−（１−メチルへブチル
オキシ）−４′−ヒドロキシビフェニルを用いて実施例
１（ｂ）と同様にして光学活性化合物の〔−数式（１）
においてＬ＝−０−１Ｒ１＝Ｃ６Ｈ１３、Ｒ２””　Ｃ
畦（ＣＨ，）Ｃ６Ｈ，５、Ｗ＝　Ｃ／　、　Ｘ　＝　Ｙ
　＝　Ｚ　＝　Ｆ　、　ｍ　＝　２の化合物〕を製造し
た。

これらの化合物の相転移温度は表１に示した通りである
。

化合物■ 光学活性−２−オクタツール及び２−クロロテトラフル
オロベンゾニトリルを用いる以外は実施例１　（ａ）と
同様にして４−（１−メチルへブチルオキシ）−２−ク
ロロトリフルオロ安息香酸（ｌｂ）を製造し、次いで４
−オクチル−４′−ヒドロキシビフェニルを用いて実施
例ｔ　（ｂ）と同様にして光学活性化合物■〔−数式（
１）においてＬ＝直接結合、Ｒ，＝　Ｃ６Ｈ１，Ｃ畳Ｈ
（ＣＨ，）、Ｒ２＝Ｃ８Ｈ１７、Ｙ　＝　Ｃ／　、　Ｗ
　＝　Ｘ　＝　Ｚ　＝　Ｆ　、ｍ　＝　２の化合物〕を
製造した。

これらの化合物の相転移１！１度は表１に示した通りで
ある。

実施例５ 化合物■ 実施例２で得られた４−オクチルオキシ−２−クロロト
リフルオロ安息香＃　（ＩＩ））　　及び４−ヒドロキ
シ安息香酸−１−メチルヘプチルｔ−用いて実施例１（
ｂ）と同様にして光学活性化合物■〔−数式（１）にお
いてＬ　＝　Ｃｏｏ　ＸＲ，＝　Ｃ３Ｈ１，、Ｒ２＝　
ｃａＨ（ｃＨ，）ｃ６ｕ、、　、ｗ　＝　ｘ　＝　ｚ　
＝　ｐｐ、Ｙ＝Ｃ／。

ｍ　＝　１の化合物〕を製造した。

この化合物の自発分極の値は９８　ｎｃ　／　ｅｘ２で
あった。

化合物■ 光学活性２−オクタツール及び２，６−シクロロトリフ
ルオロペンゾニトリルを用いる以外は実施例１（ａ）と
同様にして４−（１−メチルへブチルオキシ）　−２，
６−ジクロロジフルオロ安息香酸（ｌｂ）　　を製造し
、次いで４−ヒドロキシ安息香酸オクチルを用いて実施
例１（ｂ）と同様にして光学活性化合物■〔−数式（１
）においてＬ＝ｃｏｏ、Ｒ，＝　Ｃ６Ｈ１，Ｃ臀Ｈ（Ｃ
Ｈ，）、Ｒ２＝Ｃ８Ｈ１７、Ｗ＝　Ｘ　＝＝　Ｆ　、　
Ｙ　＝　Ｚ　＝Ｃ１、ｍ　＝　１の化合物〕を製造した
。

またこれらの化合物の相転移温度は表１に示し九通りで
ある。

実施例６ 実施例５における光学活性化合物■の２０Ｘ置部に対し
て、ノンカイラルのスメクチック液晶である下記構造式
の４’−（２−メチルブチル）−４−ビフェニルカルボ
ン酸−４１−オクチルオキシフェニルエステル４０重量
部及び４′−オフこの液晶組成物Ｆｉ５〜４８ｔｌｌ’
の範囲で８Ｃ１）相を示した。また、自発分極の値は３
７ｎｃ／ｃＩＩＬ２であった。更に、±２０Ｖ、１０＆
の方形波を印加したときの透過光強度の変化より求めた
応答時間は８０μ（８）であり、高速な応答性を示し友
。

実施例７ 実施例２における光学活性化合物■の２０重量部に対し
て、実施例６におけるノンカイラルのスメクチック液晶
化合物を３０及び５０重量部聾混合して、液晶組成物を
調製した。この液晶組成物は１１〜５１Ｃの範囲で８Ｃ
＋相を示した。また、自発分極の値は２８ｎＣ／ｃＩｌ
？であった。このように、構造の異なる液晶化合物を混
合することにより、単独で用いるよりも広い温度範囲し
かも室温近傍でカイラルスメクチックＣ液晶となる液晶
組成物を得ることができる。

１−１　　　１１　　　　１１　　　　　＃　　　　　
＃　　　　　１１　　　　　・　　　　・　　　　・　
　　　・　　　　・団　糎　無　１！ｉ４　　氏　へ　
−−−−○Ｓ　　　　　　　　　　　　〜　　　　　Ｎ
　　〜　　へト　ｈ　０ＩｋＩ　　島　氏　ｕ４ｕ　　
υ　Ｑ〜 ’ｅｃ＋ｌｌｃ＋ｋｌｌｉ＋ｃＪ　　島　四−−四〜　
　〜　　％Ｊ　　　　　　Ｎ ＩＩｋ、−○　（ＪＣ）ＩＩｈＣＪＬ１１ｋｌ’＋ＩＮ
　　　へ　　ｃｌｌｌ　　　へ　　へ　　へ　　ヘ　　
ヘ　　−−Ｌｏａの−は直接結合を、またＣｈ　　相に
おけるーはその相が存在しないか又は存在が明確でない
ことを示す。

１ＭＨは光学活性の１−メチルヘプチル基、１ＭＰは光
学活性の１−メチルブチル基、２ＭＢは光学活性の２−
メチルブチル基を示す。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、−数式ｒで表さ
れる光学活性液晶化合物を用いることによシ、自発分極
が大きい丸めに表示素子として用いる場合に高速応答が
可能な材料を提供することができるのみならず、従来材
料に比較して低温でカイラルスメクチックＣ液晶相を示
し、また混合した場合は広い温度範囲でカイラルスメク
チックＣ液晶相を示す打科糸を提供することができる。

特許出願人　日本電信電話株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下記一般式 I ： ▲数式、化学式、表等があります▼・・・〔 I 〕 （ただし、Ｌは−ＣＯＯ−基、−Ｏ−基又は直接結合、
   Ｗ、Ｘ、Ｙ及びＺは塩素又はフッ素、ｍは１又は２であ
   り、Ｒ＿１、Ｒ＿２は炭素数４以上のアルキル基を示し
   、Ｒ＿１、Ｒ＿２のいずれか一方は光学活性基である）
   で表されることを特徴とする光学活性液晶化合物。