JPH0248534B2 - - Google Patents

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JPH0248534B2
JPH0248534B2 JP60245709A JP24570985A JPH0248534B2 JP H0248534 B2 JPH0248534 B2 JP H0248534B2 JP 60245709 A JP60245709 A JP 60245709A JP 24570985 A JP24570985 A JP 24570985A JP H0248534 B2 JPH0248534 B2 JP H0248534B2
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JP
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liquid crystal
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optically active
lactic acid
general formula
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Kazuo Yoshinaga
Kazuharu Katagiri
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Liquid Crystal Substances (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
技術分野 本発明は、光学活性を有する乳酸誘導体及びそ
れを含有する液晶組成物に関するものである。 背景技術 光学活性を有することを特徴とする種々の光学
素子としては、以下に例示するように多くのもの
が知られている。 (1) 液晶状態においてコレステリツク・ネマテイ
ツク相転移効果を利用するもの(J.J.Wysoki、
A.Adams and W.Haas;Phys.Rev.Left.、20、
1024(1968))、 (2) 液晶状態においてホワイト・テイラー形ゲス
ト・ホスト効果を利用するもの(D.L.White
and G.N.Taylor;J.Appl.Phys.、45、4718
(1974))、 (3) 液晶状態においてカイラル・スメクチツクC
相、H相、F相、I相、G相、K相、J相の強
誘電性効果を利用するもの(N.A.Clark and
S.T.Lagerwall;Appl.Phys.Lett.、36、899
(1980))、 (4) 液晶状態においてコレステリツク相を持つも
のをマトリツクス中へ固定することにより、そ
の選択散乱特性を利用し、ノツチフイルターや
バンドフイルターとして利用するもの(F.J.
Kahn、Appl.Phys.Lett.、18、231(1971))、円
偏光特性を利用した円偏光ビームスプリツター
として利用するもの(S.D.Jacobs、SPIE、37、
98(1981));等。 個々の方式についての詳細な説明は省略する
が、いずれも表示素子や変調素子として重要であ
る。 これら光学素子を構成する機能性材料が主要成
分として、光学活性化合物が使用される。このよ
うな光学活性機能性材料の多くは、それ自体、光
学活性の中間体を経て合成される。 従来、光学活性を有することを特徴とする光学
素子に必要な機能性材料を合成するための光学活
性中間体としては、2−メチルブタノール、2級
オクチルアルコール、2級ブチルアルコール、塩
化p−(2−メチルブチル)安息香酸、2級フエ
ネチルアルコール、アミノ酸誘導体、シヨウノウ
誘導体、コレステロール誘導体等が知られてい
る。 しかし、これらは次のような欠点を有してい
る。光学活性な鎖状炭化水素誘導体は構造の変更
が困難で、しかも一部のものを除き非常に高価な
ものである。アミノ酸誘導体は比較的安価な上に
構造の変更も容易であるがアミンの水素基が化学
的に活性が強く、水素結合や化学反応を生じやす
いために機能性材料の特性を制限してしまいやす
い。シヨウノウ誘導体、コレステロール誘導体は
構造の変更が困難なうえに立体的な障害によつて
機能性材料の特性に悪影響を与えやすい。 また、光学活性を有することを特徴とする光学
素子のうち、液晶状態の電界応答光学効果を用い
る方法においては、応答性を高めるために極性基
を導入することが行なわれてきたが、上記従来の
光学活性中間体は極性の小さいものか、あるいは
極性基を有効に利用できないものがほとんどであ
つた。 とくに強誘電性液晶においては、応答速度は自
発分極に比例することが知られており、高速化の
ために自発分極を増加させることが望まれてい
る。このような点から、P.Kellerらは不斉炭素に
塩素基を導入することで自発分極を増加させ応答
速度の高速化が可能であることを示した(C.R.
Acad.Sc.Paris、282C、639(1976))。しかし、
不斉炭素に導入された塩素基は化学的に不安定で
あるうえに、原子半径が大きいことから液晶相の
安定性が低下するという欠点を有しているために
その改善が望まれている。 上記のような欠点は、種々の材料を開発する上
で大きな制約となつていた。 発明の目的 上述の事情に鑑み、本発明の主要な目的は、適
度な分子間力と形状をもつた機能性材料中間体と
光学活性を損なうことなく結合させることがで
き、分子設計を自由に行うことができる化合物を
提供することを目的とする。 また、本発明はアルキル基の長さを変更するこ
とが容易で、このことにより、H.Arnold、Z.
Phys.Chem.、226、146(1964)に示されるように
液晶状態において発現する液晶相の種類や温度範
囲を制御することが可能な液晶性化合物及びそれ
を少なくとも1種類配合成分として含有する液晶
組成物を提供することを目的とする。 更に本発明は、自発分極の大なる液晶性化合物
の配合により、特に強誘電性液晶として使用した
際には応答速度等の電界応答性の改善された液晶
組成物を提供することを目的とする。 更に本発明はLB(Langmuir−Blodgett)膜法
により単分子累積膜を作製する場合には容易に疎
水基を制御することが出来、安定に成膜すること
が可能な化合物の提供を目的とする。 発明の概要 本発明は、まず一般式() (上記一般式中、Rは炭素数1〜16の直鎖状アル
キル基を示す。またnは1または2、C*は不斉
炭素原子を示す) で表わされる光学活性な乳酸誘導体を提供するも
のである。 前記式(I)で示される化合物は、反応性のカ
ルボキシ基とフエニレン、ブフエニレンを介して
不斉炭素が存在しているため、その光学活性は非
常に安定である。そのために反応条件を特に選ぶ
ことなくエステル結合、アミド結合、カーボネー
ト結合等により容易に種々の誘導体を合成するこ
とができる。またカルボキシル基を還元したり、
グリニヤール反応により変換した場合においても
その光学活性を失うことはない。さらにフエニレ
ン基、ビフエニレン基を接触水添した場合にも光
学活性は安定であるため非常に巾広い誘導体に変
換することができる。 また、一般式()で表わされる乳酸誘導体
は、上記のように有用な光学活性中間体であるだ
けでなく、それ自体で有用な液晶成分となる。例
えば、ツイステツド・ネマチツク(TN)型表示
素子用のネマチツク液晶組成物にごく少量添加す
ることにより表示面のしま模様(リバースドメイ
ン)の発生を防止し、その表示の均一性を増大さ
せることも有効に利用することが出来る。 したがつて本発明は上記一般式()で表わさ
れる光学活性な乳酸誘導体を少なくとも1種類配
合成分として含有することを特徴とする液晶組成
物をも提供するものである。 発明の具体的説明 本発明の乳酸誘導体は、上記一般式中、Rが炭
素原子数1〜16の直鎖状アルキル基のものであ
る。17以上では最終的な機能材料としたときの粘
度やモル体積が増加するため好ましくない。ま
た、好ましいRの炭素原子数は2〜14である。 光学素子や変調素子等の用途に適した機能性材
料を合成するためには、本発明により提供される
光学活性な乳酸誘導体と、分子制御を行うことの
できる適度な分子間力と形状をもつた機能性材料
中間体とを光学活性を損なうことなく結合するこ
とが有効である。本発明の乳酸誘導体と組み合わ
せることの有効な機能性材料中間体としては、ア
ゾあるいはアゾキシ誘導体、環集合炭化水素誘導
体、縮合多環式炭化水素誘導体、複素環誘導体、
縮合複素環誘導体、環集合複素環誘導体等で、具
体的には、アゾベンゼン誘導体、アゾキシベンゼ
ン誘導体、ビフエニル誘導体、ターフエニル誘導
体、フエニルシクロヘキサン誘導体、安息香酸誘
導体、ピリミジン誘導体、プラジン誘導体、ピリ
ジン誘導体、スチルベン誘導体、トラン誘導体、
カルコン誘導体、ビシクロヘキサン誘導体、ケイ
皮酸誘導体等である。 本発明の一般式()で表わされるところの新
規な光学活性物質は、上記のように有用な光学活
性中間体であるだけでなく、それ自体で有用な液
晶成分となる。例えば、ツイステツドネマチツク
(TN)型表示素子用のネマチツク液晶組成物に
ごく少量添加することにより表示面のしま模様
(リバースドメイン)の発生を防止し、その表示
の均一性を増大させることにも有効に利用するこ
とが出来る。 次に、本発明の一般式()で示される光学活
性な乳酸誘導体の合成方法の例を示す。 すなわち、Rがアルキル基である上記式(a)の化
合物は、乳酸エステルと炭化水素ヨウ化物とを
Ag2O存在下に反応させることにより得られる。
この場合、乳酸エステルと炭化水素を容器に入れ
て混合しておき、この混合物中にAg2Oを添加す
る方法が好ましい。 さらに上記式(b)の化合物を合成するには、上記
式(a)の化合物にLiAlH4の如き還元剤を作用せし
める方法がとられる。 更に、OH基をハロゲン原子に置換する場合に
は、上記式(b)の化合物にPBr3、SOCl2、PCl5
如きハロゲン化剤を作用せしめる方法が採用され
る。またトシル化する場合には、p−トルエンス
ルホン酸クロライドを上記式(b)の化合物に作用せ
しめる方法がとられる。 このようにして得られた上記式(c)(d)(e)の化合物
をアルカリ条件下にてp−ハイドロキシ安息香
酸、p−ハイドロキシビフエニルカルボン酸と反
応させることにより本発明の光学活性な乳酸誘導
体を得ることができる。 本発明の光学活性な乳酸誘導体は出発物質とし
てのRIを変化させることにより、Rを幅広く変
更することが可能であるが、本発明ではRとし
て、特に炭素数1〜16のものが与えられる。RI
の具体例としては、具体的にはヨードブタン、ヨ
ードペンタン、ヨードヘキサン、ヨードヘプタ
ン、ヨードオクタン、ヨードノナン、ヨードデカ
ン、ヨードウンデカン、ヨードドデカン、ヨード
トリデカン、ヨードトラデカン、ヨードペンタデ
カン、ヨードヘキサデカン等の直鎖状アルキルヨ
ウ化物がある。 このようにして得られた本発明の光学活性な乳
酸誘導体の例をその比旋光度データとともに下表
1に示す。
【表】 このようにして得られた式()の光学活性な
乳酸誘導体は、先にも述べたように光学活性な鎖
状炭化水素誘導体、アミノ酸誘導体、シヨウノウ
誘導体、コレステロール誘導体等に代わりそのカ
ルボキシル基を利用してエステル結合、アミド結
合、カーボネート結合等により、他の中間体と結
合させることができ、これにより光学素子を形成
する機能性材料を製造するための中間体として有
用であるほか各種天然光学活性物質の合成の中間
体としても用いられる。 また式()の光学活性物質は、ネマチツク液
晶に添加することによりTN型セルにおけるリバ
ースドメインを防止することに有効である。この
場合、液晶組成物の0.1〜50重量%の割合で使用
することが好ましい。 またネマチツク液晶に添加することによりカイ
ラルネマチツク液晶として相層転移型液晶素子や
ホワイト・テイラー形ゲスト・ホスト型液晶素子
に液晶組成物として使用することが可能である。
この場合、液晶組成物の0.1〜80重量%の割合で
用いることが好ましい。 また前記式()光学活性物質は、それ自体で
強誘電性のカイラルスメクチツク液晶状態を呈す
る液晶組成物に、例えば0.1〜80重量%添加して
耐久性等の特性を改善することができる。更に
は、以下に構造式および相転移温度を(1)〜(5)とし
て示すようなスメクチツク液晶に添加して強誘電
性カイラルスメクチツク相を呈する液晶組成物を
与えることもできる。この場合、液晶組成物の
0.1〜80重量%の割合で添加することが好ましい。 (1) (4−ノニルオキシフエニル)−4′−オクチ
ルオキシビフエニル−4−カルボキシレート Cryst.107℃ ――→ ←―― 74℃SmB117℃ ←―→ SmC160℃ ←―→ SmA195℃ ←―→ Iso. (2) 4,4−デシルオキシアゾキシベンゼン Cryst.77℃ ――→ SmC120℃ ←―→ N123℃ ←―→ Iso. (3) 2−(4′−ヘキシルオキシフエニル)−5−
(4−ヘキシルオキシフエニル)ピリミジン Cryst.120℃ ――→ SmC189℃ ←―→ SmA216℃ ←―→ Iso. (4) 2−(4′−オクチルオキシフエニル)−5−ノ
ニルピリミジン Cryst.33℃ ――→ SmC60℃ ←―→ SmA75℃ ←―→ Iso. (5) 4′−ペンチルオキシフエニル−4−オクチル
オキシベンゾエート Cryst.58℃ ―→ SmC64℃ ―→ SmA66℃ ―→ N85℃ ―→ Iso. ここで、記号は、それぞれ以下の相を示す。 Cryst.:結晶相、SmA:スメクチツクA相、 SmB:スメクチツクB相、SmC:スメクチツ
クC相、 N:ネマチツク相、Iso.:等方相。 発明の効果 本発明の乳酸誘導体にあつては上記のように適
度な分子間力と形状をもつた機能性材料中間体と
光学活性を損なうことなく結合させることがで
き、分子設計を自由に行なうことができる。ま
た、本発明の乳酸誘導体のうち特定の化合物はア
ルキル基の長さを変更することができ、このこと
により、液晶状態において発現する液晶相の種類
や温度範囲は制御することが可能であり、優れた
液晶組成物を与える。このようにして得られた液
晶性化合物及びそれを少なくとも1種類配合成分
として含有する液晶組成物は一般式()に示さ
れるように不斉炭素原子に隣接して酸素原子が存
在するために酸素原子に起因する双極子モーメン
トを有効に利用することが可能となる。特に強誘
電性液晶として利用した場合は自発分極の増大が
可能で、応答速度等の電界応答性の改善が可能と
なる。 また、本発明の乳酸誘導体はLB膜法により単
分子累積膜を作製する場合にも容易に疎水基を制
御することが可能となる。 さらに本発明の光学活性な乳酸誘導体の少なく
とも一種類を配合することにより、TN型液晶組
成物のリバースドメインの発生防止あるいは、カ
イラルネマチツク液晶あるいはカイラルスメクチ
ツク液晶等の特性改善が可能である。 以下、実施例により本発明を、更に具体的に説
明する。 実施例 1 p−(2−エトキシ)プロピオルオキシ安息香
酸 2−エトキシプロパノール10gを59mlのピリジ
ンに溶解したものを5℃以下に冷却した。p−ト
ルエンスルホン酸クロライド22gを撹拌しつつ加
えた。その後室温で5hr撹拌したのち一夜放置し
た。冷水を加えエーテル抽出したものを、水洗し
たのち、エーテルを留去してp−トルエンスルホ
ン酸2−エトキシプロピルエステル24gを得た。 p−ハイドロキシ安息香酸10.7gをエタノール
85mlに溶解したものへ85%KOH10.2gと水12ml
を加え撹拌した。上記で得たp−トルエンスルホ
ン酸2−エトキシプロピルエステル24gを滴下し
た。 滴下終了後昇温し10hr還流した。エタノールを
回収して、10%KOH水溶液24gを加え2hr還流し
た。冷却後6N塩酸を加え析出した白色結晶を
過し、水洗後、ヘキサンで再結晶し、6gのp−
(2−エトキシ)プロピルオキシ安息香酸を得た。 比旋光度 [α]D−18.3゜。 実施例 2、3、4 実施例1の、2−エトキシプロパノールの代わ
りに、それぞれ2−オクチルオキシプロパノー
ル、2−ドデシルオキシプロパノール、2−ヘキ
サデシルプロパノールを用い、以下、実施例1と
同様な方法によりp−(2−オクチルオキシ)プ
ロピルオキシ安息香酸(実施例2)、p−(2−ド
デシルオキシ)プロピルオキシ安息香酸(実施例
3)、p−(2−ヘキサデシルオキシ)プロピルオ
キシ安息香酸(実施例4)を得た。比旋光度デー
タは、前記表1に記載の通りである。 実施例 5 p−(2−ドデシルオキシ)プロピルオキシビ
フエニルカルボン酸 2−ドデシルオキシプロパノール10gをピリジ
ン25mlに溶解したものを5℃以下に冷却し、p−
トルエンスルホン酸クロライド9.4gを加えた。
室温にて6hr撹拌したのち一夜放置した。冷水を
加えエーテル抽出したものを水洗しエーテルを回
収してp−トルエンスルホン酸2−ドデシルオキ
シプロピルエステル16gを得た。4−ヒドロキシ
−4′−ビフエニルカルボン酸7.2gを37mlのエタ
ノールに加え、さらに85%KOH4.4gと水5.3mlを
加えた。そこへ上記のp−トルエンスルホン酸2
−ドデシルオキシプロピルエステル16gを滴下
し、10hr還流した。エタノール16gを滴下し、
10hr還流した。エタノールを回収し、10%KOH
水溶液10gを加え、さらに2hr還流した。冷却後
6N−HCl水溶液を加え析出した白色結晶を過
し、水洗した。エタノールで再結晶しp−(2−
ドデシルオキシ)プロピルオキシビフエニルカル
ボン酸3.5gを得た。 比旋光度[α]D−25.2゜。 実施例 6 2−ドデシルオキシプロパノールの代わりに、
2−ペンチルオキシプロパノールを用い、以下、
実施例5と同様にして4−(2−ペンチルオキシ)
プロピルオキシ−4′−ビフエニルカルボン酸を得
た。 上記実施例で得られた本発明の乳酸誘導体の比
旋光度データは、まとめて前表1に示す通りであ
る。また実施例1、2、5で得られた乳酸誘導体
の赤外吸収チヤート(KBr法)を、それぞれ第
1図〜第3図に示す。 実施例 7 p,p′−ペンチルアゾキシベンゼン98重量部に
本発明の実施例5により得られたp−(2−ドデ
シルオキシ)プロピルオキシビフエニルカルボン
酸を2重量部加えた液晶混合物を使用したTNセ
ル(ツイステツド・ネマチツク・セル)はこの化
合物を添加しないで製造したTNセルに比較して
リバース・ドメインが大幅に減少していることが
観察された。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図は、それぞれ上記実施例1、
2、5で得られた本発明の乳酸誘導体の赤外吸収
チヤート(KBr法)である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 下記一般式() (上記一般式中、Rは炭素数1〜16の直鎖状アル
    キル基を示す。またnは1または2、C*は不斉
    炭素原子を示す。) で表わされる光学活性な乳酸誘導体。 2 下記一般式() (上記一般式中、Rは炭素数1〜16の直鎖状アル
    キル基を示す。またnは1または2、C*は不斉
    炭素原子を示す。) で表わされる光学活性な乳酸誘導体を少なくとも
    1種類配合成分として含有することを特徴とする
    液晶組成物。
JP60245709A 1985-11-01 1985-11-01 乳酸誘導体 Granted JPS62106048A (ja)

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US06/922,308 US4812259A (en) 1985-11-01 1986-10-23 Lactic acid derivative, liquid crystal composition containing same and liquid crystal device
GB8625958A GB2184116B (en) 1985-11-01 1986-10-30 Lactic acid derivative, liquid crystal composition containing same and liquid crystal device
DE19863637084 DE3637084A1 (de) 1985-11-01 1986-10-31 Propylenglykoldiether-derivate, fluessigkristallmischung und fluessigkristallvorrichtung
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IT1216473B (it) * 1988-02-29 1990-03-08 Montefibre Spa Derivati poliossialchilen_etere_terminati di acidi organici, loro esteri alchilici e loro sali alcalini e alcalino terrosi.

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