JPH02243675A - フェニルピリミジン誘導体 - 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、電気光学的表示材料として有用な新規液晶性
化合物に関するもので、特にスメクチックＣ相を示す液
晶性化合物を提供するものである。

特にその中でも強誘電性を有する液晶材料を得る際に有
用な素材となる化合物を提供するものである。

〔従来技術〕

液晶表示素子は、その優れた特徴（低電圧作動、低消費
電力、薄型表示が可能、明るい場所でも使用でき目がつ
かれない。）によって、現在広く用いられている。しか
しながら、最も一般的であるＴＮ型表示方式では、ＣＲ
Ｔなどの発光型表示方式と比較すると応答が極めて遅く
、かつ印加電場を切った場合の表示の記憶（メモリー効
果）が得られない丸め、高速応答の必要な光シヤツター
　プリンターヘッド、時分割駆動の必要なテレビ等の動
画面等への応用には多くの制約があり、適し九ものとは
言えなかっ九。

最近、メイヤーらにより強誘電性液晶を用いる表示方式
が報告され、これによるとＴＮ型の１００〜１０００倍
という高速応答とメモリー効果が得られる丸め、次世代
の液晶表示素子として期待され、現在、盛んに研究、開
発が進められている。

強ｖｌＩＥ性液晶の液晶相は、チルト系のキシルスメク
チック相に属するものであるが、実用的には、その中で
最も低粘性であるキシルスメクチックＣ（以下、ＳＣ＊
と省略する。）相が最も望ましい。

ＳＣ＊相を示す液晶化合物は、既に数多く合成され、検
討されているが、強籾電性表示素子として用いるための
条件としては、（イ）室温を含む広い温度範囲でＳＣ“
相を示すこと、（ロ）良好な配向を得るために、ＳＣ”
相の高温側に適当な相系列を有し、かつその螺旋ピッチ
が大きいこと、（ハ）適当なチルト角を有すること、（
二〕粘性が小さいこと、（ホ）自発分極がある程度大き
いこと、が好ましいが、これらを単独で満足するものは
知られていない。

そのため、現在では、ＳＣゝを示す液晶組成物（以下、
ＳＣ＊液晶組成物という。）として検討用等に用いられ
ている。

ｓｃ”液晶組成物の調製方法としては、強誘電性を示さ
ず、キシルでないスメクチックＣ（以下、ＳＣと省略す
る。）相を示す液晶化合物又は組成物（以下、母体液晶
という。〕に、キラルな化合物（以下、キラルドーノｆ
ントという。）を添加する方法が一般的であシ、キシル
な化合物のみを混合した場合にくらべて、高速応答を得
ることがよシ容易である。

母体液晶としては、室温付近までＳＣ相を示すものが望
ましい。従って、これまで母体液晶の主成分として用い
られてきたものは、下記一般式（１）の７工ニルビリミ
ジン化合物や一般式（ＩＩ）の７工ニルベ／シエード化
合物といった２環型の化合物であ（式中、Ｒ１及びＲ５
はアルキル基又はアルコキシル基を表わす） しかし、これらの２環型化合物によって構成される母体
液晶ではそのＳＣ相の上限温度（以下Ｔｃと省略する。

）が低く、温度範囲を拡大するためにはでｃの高い化合
物を加える必要が生じてきた。

しかし、Ｔ、の高い化合物は同時に粘度も大きく、ｓｃ
”液晶組成物とした場合Ｋ、その応答性に悪影響を与え
ることが多かった。

既に、本発明者らは、混合によって、Ｔｃ点を上昇させ
、かつ、その粘性を大きくしない化合物として、下記一
般式（ＩＩＩ）で表わされる化合物を見い出している（
特願昭６２−２３６９３４号公報）。

を表わす。） しかしながら、上記一般式（ＩＩＩ）で表わされる化合
物は、一般式（１）及び（ｎ）で表わされる化合物等の
他の液晶化合物との相溶性において充分であるとは言え
ず、析出物を生じやすいという欠点があり、母体液晶の
調製に際しても融点を充分低くすることがかなり難しい
ものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明が解決しようとする課題は低粘性で、高い温度ま
でＳＣ相を示し、他の母体液晶用化合物との相溶性がよ
く、混合によって、融点が低く、かつ高温域までＳＣ相
を示すような液晶組成物が得られるような化合物を提供
し、またそのような液晶組成物を提供し、更に、そのよ
うな液晶組成物を構成要素とする液晶表示用素子を提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記課題を解決するために、下記−般式（Ａ
）で表わされるフェニルピリミジ／誘導体を提供する。

上式中、Ｒ１及びＲ２は各々独立的に炭素原子数１〜２
０の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表わし、好ましく
は炭素原子数４〜１０のアルキル基、特に好ましくは直
鎖状アルキル基を表わし、１．４−シクロヘキシレン基
はトランス配置でアル。

また、本発明は、上記−紋穴囚で表わされる化合物の少
なくとも１種を含有する液晶組成物を提供する。特に本
発明による液晶組成物は１強誘電性液晶表示用キラルス
メクチック液晶又はキラルスメクチック液晶調製用のＳ
Ｃ母体液晶として用いることが好ましいものでちゃ、液
晶組成物中に一紋穴囚で示される化合物の占める割合は
２〜８０重量％の範囲が好ましく、５〜５０重量％の範
囲が特に好ましい。

さらに１本発明は上記組成物を構成要素とする液晶表示
素子を提供するものであり、特に低温域から高温域まで
の広い温度範囲において高速応答の可能な強訴電性液晶
表示素子を提供する。

本発明に係わる式（４）の化合物は、例えば次の型造方
法に従って製造することができる。

（上記反応式中、Ｒ１及びＲ２は、−紋穴（Ａ）におけ
るＲ１及びＲ２と各々同じ意味を表わし、Ｘは！素、−
Ｍｌ　ヨ＋７素、ｐ−）ルエンスルホニルオキシ基等の
脱離基を表わす。） 即ち、−紋穴（Ｂ）で表わされる２−（４−ヒドロキシ
フェニル）−５−フルキルピリミジン、！：、−紋穴（
Ｃ）で表わされる化合物とを塩基性物質の存在下に反応
させることによって製造することができる。

一般式（Ｂ）で表わされる化合物は、公知化合物であり
、−紋穴（Ｃ）で表わされる化合物は、トランス−４−
アルキルシクロへキサンカルボン酸又はその酸塩化物又
はそのエステルを還元して、トラ／スー４−アルキルシ
クロヘキシルメタノールとし、これをオキシ塩化リン、
三臭化リン等のノ・ログン化剤でハロゲン化するか、塩
化ｉ４ラドルエンスルホニルによシトシル酸エステルと
することにより得ることができる。トランス−４−アル
キルシクロへキサンカルボン酸は既知の化合物で一部は
市販されている。

斯くして製造される式（Ａ）の化合物の代表的なものの
相転移温度を以下に示す。

化合物黒　　　　　　　構　造　式 ここで、Ｃｒは結晶相、ＳＣはスメクチックＣ相、Ｎは
ネマチック相を、■は等方性液体相を各々表わす。

このように１本発明の式（Ａ）の化合物はＳＣ相の上限
温度が高く、かつＳＣ相の低温域に他の液晶相が確認さ
れないので、ＳＣ相やＳＣ＊相を示す化合物や組成物に
加えることによりその温度範囲を拡大する目的に極めて
有効に使用できる。

一般に１液晶化合物において、その粘性を低くする丸め
には （１）側鎖の少くとも一方をアルキル基とすること、 （１１）分子内からエステル結合のような極性幕を除く
こと、 （Ｉｌｉ）芳香環の一部または全部をシクロヘキサンで
置換すること 等の手段が知られている。

本発明の式（Ａ）の化合物の如き、ＳＣ相あるいはＳＣ
＊相の温度範囲を拡大する目的で使用される化合物であ
って、上記（１）、（ＩＩ）を満足するものとしては、
例えば前述のフッ素置換３環型ピリミジ／で表わされる
３環ピリミジン化合物などを挙げることができる（　Ｒ
，、Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６は、いずれもアルキル基またはア
ルコキシ基を表わす）。

しかしながら、これらの化合物はいずれも３つの芳香環
が直結した剛直な構造をしておシ、他の液晶化合物との
相溶性の点において問題点があるものである。

本発明の式（Ａ）の化合物においては、環の１っがシク
ロヘキサン環でおり、かつ、フェニルピリミジン骨格と
の間にオキシメチレン結合（−ＣＨ２０−）を導入する
ことにより、他の液晶性化合物との相溶性の面で優れて
いる。

骨格中にオキシメチレン基を有する化合物としては、式 で表わされるピリミジン化合物（Ｒ７，Ｒ８はアルキル
基を表わす。）が知られている。

この化合物は、高温域までＳＣ相を示すので、同様の目
的に使用することは可能であるが、例えば、物の相転移
温度は、 ＳＦ （ＳＦはスメチックＦ＠ま九は他の高次のスメテック相
を表わす） であって、本発明の式（Ａ）の化合物と比較すると、Ｓ
Ｃ相の上限温度も低く、また低温域に他のスメクチック
相を有する等の欠点がある。

本発明の式（Ａ）の化合物においては、芳香環の１つを
シクロヘキサン環に置換することにより、ＳＣ相の温度
域を拡大することができたものである。

一般には液晶分子中ヘシクロヘキサン環を導入すること
はＳＣ性（又はＳＣＩ性）を大幅に減少させることが多
いので、このようなシクロヘキシル環導入による効果は
驚くべきことであるといえる。こうして得られた本発明
の式（Ａ）の化合物は上記（１）。

（ｉｉ）、（ｌｉＤの条件をすべて満たしておシ、この
ような目的に用いられる液晶化合物としては非常に低粘
性である。

〔実施例〕

以下に実施例をあげて、本発明を具体的に説明するが、
勿論、本発明の主旨及び適用範囲は、これら実施例によ
って制限されるものではない。なお、実施例中、［％］
は「重量外」を表わす。

実施例１．　２−（４−（トランス−４−へブチルシク
ロヘキシル）メトキシ）フェニル−５−オクチルピリミ
ジ／（式（Ａ−１）の化合物）の合成 １−＆−トランス−１−ブロモメチル−４−オクチルシ
クロヘキサンの合成 １、６０　ｐの水素化アルミニウムをエーテル１００ｄ
中に懸濁させた。この懸濁液に水冷下に、）う／スー４
−オクチルシクロヘキサ／カル？ン酸エチルエステル（
この化合物は市販のトランス−４−オクチルシクロヘキ
サンカルボン酸ヲエタノール中で硫酸触媒存在下エステ
ル化することにより合成した。）１０．０５Ｌのテトラ
ヒドロフラン（以下、ＴＨＦという。）２０ｍ＋７溶液
を３０分間かけて滴下した。滴下終了後、室温で３０分
間攪拌した。反応混合物に飽和食塩水を加えて過剰の水
素化物を分解し、生成した沈澱を傾斜で除去した後、沈
澱をエーテルで洗滌し、有機層をあわせて、飽和食塩水
で洗滌した後無水硫酸す）　ＩＪウムで脱水乾燥した。

溶媒を留去して得られた粗生成物をシリカゲルカラムク
ロマトグラフィーを用いて精製し、トランス−４−オク
チルシクロヘキシルメタノールの油状物７．６０９−を
得た。（収率９１％）この化合物６．７５５４をジクロ
ルメタン２０１に溶解し九。水冷下に、この溶液に三臭
化リン２．９０？を３０分間かけて滴下した。室温でさ
らに８時間攪拌した後、水をゆっくり加え、過剰の三臭
化り／を分解した。有機層を炭酸水素ナトリウム水溶液
、水、さらに飽和食塩水で洗滌した後、無水硫酸ナトリ
ウムで脱水、乾燥した。溶媒を留去して得られた粗生成
物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溜出溶媒：
ヘキサンー酢酸エチル混合系）を用いて精製し、１−ブ
ロモメチル−４−オクチルシクロヘキサン３．７１５’
を得た。（収率４２％） ！−ｂ０表記化合物の合成 ２−（４−ヒドロキシフェニル〕−５−オクチルピリミ
ジン１．０１をジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）２０ｄ
に溶解し、これにｔ−ブトキシカリウム０．４１６？を
加えて攪拌した。これに（１−ｂ）で得た臭化物０．６
５５’をＤＭＦ　１０１＋７に溶解し、水冷下１０分間
で滴下した。室温で６時間攪拌した後、エーテル１００
１ｊを加え、水、次いで水層が弱酸性となるまで１０％
塩酸を加えた。エーテル層を分離し、さらに洗液が中性
となるまで水で洗滌し、さらに飽和食塩水で洗滌し、無
水硫酸す）　ＩＪウムを加えて脱水した。

溶媒を留去して得られた粗生成物をシリカゲルカラムク
ロマトグラフィー（溜出溶媒：ヘキサンー酢酸エチル）
を用いて精製し、さらにエタノールから再結晶させて、
表記化合物の白色結晶０．６５２？を得た。（収率３７
％） 構造は、赤外吸収スペクトル（ＩＲ）及び核磁気共鳴ス
ペクトル（ＮＭＲ）により確認した。

ＩＲ：　１６０５　、１５８５　、１５２０　、１４３
０　、１２５５　、１１７０　、１０４０　。

ＣＨ２，ＣＨ）　　０．８８（ｔ、６Ｈ，ＣＨ，）この
化合物の融点は９６℃であシ、１１０℃以下でＳＣ相を
、１４０．５℃以下でＮ相を各々示し、それ以上の温度
で！相となった。

なお、相転移温度は温度調節ステージ（メトラー社ＦＰ
８２）を備えた偏光顕微鏡による光学組織の観察及び、
示差走査熱量計（ＤＳＣ）を併用して行った。

実施例２　（ｓｃ”液晶組成物の調製）以下の組成から
成るＳＣ＊液晶組成物をｌ！Ｉｌ製した。

甑 栖 このＳＣ＊液晶組成物は６２℃までＳＣ＊相を示し６５
℃までＳＡ相を、７０，５℃までＮ＊相を、さらにそれ
以上の温度で等方性液体（Ｉ）相を各々示した。

（参考のため式（Ａ−１）の化合物を用いず、式（Ｂ−
１）の化合物２８％、式（Ｂ−２）の化合物２８％、式
（Ｂ−３）２４％、式（Ｃ−１）の化合物１４．６％及
び式（Ｃ−２）の化合物５．４外から成る５ＣＩ１１液
晶組成物を調製したところ、このｓｃ”液晶組成物のＳ
Ｃ”相は５７℃以下で示した。） 実施例３（表示用素子の作成） 配向処理（プリイミドコーティング・ラピ／グ）を施し
た２枚のガラス透ＦｊＡ！極を厚さ約２μｍのスペーサ
ーを介してあわせ、これに、実施例２で得たＳＣ＊液晶
組成物を充填し、セルを作成した。

■相から室温まで徐冷することによシ、均一に配向した
ＳＣ＊相のモノドメインが得られた。

このセルに電界強度１０　Ｖｐ−ｐｉ　Ａｍ　、　５０
　Ｈｚの矩形波を印加し、その電気光学応答速度を測定
したところ、２５℃で４３μ秒であっ九。

このときの自発分極は、１９．５　ｎ０７ｍ”、チルト
角２５．２°でコントラストは非常に良好であった。

〔発明の効果〕

本発明の一般式（、Ａ）の化合物は、高い温度域までの
広い温度範囲でＳＣ相を示し、混合して加えることによ
り温度範囲が特に高温域まで広がったＳＣ相を示す母体
液晶あるいはＳＣゞ液晶組成物を得ることができる。

また、−紋穴（Ａ）の化合物は、分子中に極性の強いア
ルコキシ基やエステル結合が存在しないため、低粘度で
あり、上記ＳＣ＊液晶組成物においても高速応答が可能
である。

また、実施例にも示した如く、本発明の一般式（Ａ）の
化合物は工業的にも容易に製造でき、化合物自体無色で
あシ、かつ、化学的に非常に安定である。

よって、本発明の一般式（Ａ）の化合物は、高速応答性
に優れ九強誘電性液晶材料として有用である。

代理人　弁理士　　高　橋　勝　利

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒ＾１及びＲ＾２は各々独立的に炭素原子数１
   〜１８の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表わす。▲数
   式、化学式、表等があります▼はトランス配置の１，４
   −シクロヘキシレン基を表わす。） で表わされる化合物。 ２、請求項１記載の化合物を含有する液晶組成物。 ３、強誘電性キラルスメクチック相を示す請求項２記載
   の液晶組成物。 ４、請求項３記載の液晶組成物を構成要素とする液晶表
   示素子。