JPH026797B2 - - Google Patents
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- JPH026797B2 JPH026797B2 JP22056983A JP22056983A JPH026797B2 JP H026797 B2 JPH026797 B2 JP H026797B2 JP 22056983 A JP22056983 A JP 22056983A JP 22056983 A JP22056983 A JP 22056983A JP H026797 B2 JPH026797 B2 JP H026797B2
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- liquid crystal
- alkyl group
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- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Liquid Crystal Substances (AREA)
Description
本発明はネマチツク液晶相から等方性液体相へ
の転移温度が高く、液晶温度領域が広い新規な液
晶化合物を用いた液晶組成物に関するものであ
る。
表示素子の分野において低消費電力の電気光学
素子が望まれている液晶表示セルは液晶分子の配
向を電気的に制御でき、しかもその電気抵抗が非
常に高いため、そのような要求にかなうものとし
て注目されている。
本発明は一般式、
(式中Xはハロゲン原子、炭素数1〜8のアルキ
ル基又はシアノ基を表わし、又、Rは炭素数1〜
8のアルキル基を表わす)で表わされる化合物を
0.05―90wt%含有してなる液晶組成物である。
()式で表わされる化合物は高いネマチツク
液晶相から等方性液体相への転移温度を有し、液
晶温度領域が広く、低粘度であり、しかも水分や
光等に対して化学的に安定である液晶化合物であ
る。従つて()式で表わされる化合物を含有す
る液晶表示セルは広い温度領域において安定した
高速応答表示が可能である。
式()の化合物において、Xがアルキル基の
ときには、直鎖状のアルキル基とすることにより
特に高いクリヤリングポイント(ネマチツク液晶
相から等方性液体相に変化する温度)を示すので
好ましい。またXがハロゲンのときには、フツ素
又は塩素とすることにより特にその粘度が低いの
で好ましい。またRは直鎖状のアルキル基の場
合、特に高いクリヤリングポイントを示すので好
ましい。
X又はRがアルキル基のとき、その炭素数は小
さい場合には、一般的には液晶温度範囲が狭く、
又は逆に大きい場合にはその粘度が高いので炭素
数1〜8とされ特には2〜6が好ましい。
この化合物は他の液晶化合物と混合した組成物
として液晶表示素子に使用されるが、一般には広
い液晶温度範囲の液晶組成物として使用するのが
好ましく、Xおよび/又はRが分岐状アルキル基
の場合には組成物中式()の化合物が0.05〜
5wt%使用される。
Rが直鎖状のアルキル基であり、かつ、Xが直
鎖状のアルキル基又はフツ素原子又は塩素原子の
場合にはクリヤリングポイントが高いので組成物
中1%〜90wt%使用される。
これは、分岐状アルキル基を有する場合には光
学活性物質として少量添加するため0.05〜5wt%
とされるものであり、アルキル基が直鎖アルキル
基の場合にはクリヤリングポイントの高い液晶材
料として1〜90wt%混合されればよく、一般的
には1〜30wt%程度混合されることが多い。
上記本発明の組成物中の式()の化合物以外
の成分は、用途,要求性能等により異なるが、高
温で液晶性を示す成分,低温用の低粘性成分,他
の誘電異方性を向上させる成分、コレステリツク
性を付与する成分,2色性を有する成分,導電性
を付与する成分,その他各種添加剤等を適宜混入
して用いれば良い。
具体的には以下のような化合物がある。
以下の式でのR′,R″はアルキル基,アルコキ
シ基,ハロゲン原子,シアノ基等の基を表わす。
なお、これらの化合物は単なる例示にすぎな
く、水素原子のハロゲン原子,シアノ基,メチル
基等への置換,シクロヘキサン環,ベンゼン環の
他の六員環,五員環等への置換,環の間の結合基
の変更等種々の材料が選択使用される。
式()の化合物を含有する本発明の組成物
は、液晶セルに注入されて用いられる。
代表的な液晶セルとしては、ツイストネマチツ
ク(TN)型液晶セルがあり、ガラス,プラスチ
ツク等の透明基板内面にIn2O3―SnO2等の透明電
極を所望のパターン状に形成して、必要に応じて
SiO2,ポリイミド等のオーバーコートをし、横
配向層を形成した基板を相対向せしめ周辺をシー
ルし、液晶を注入し注入口を封止したものがあ
り、この両外面に偏光板を積層して使用される。
又、この外、相転移型,ゲストホスト型,動的散
乱型又はそれらを組み合わせて用いられても良
い。
さらに、セルの構造としては透明基板と透明電
極の間にSiO2,Al2O3等のアンダーコート層を設
ける,反射性電極を用いる,2層電極を用いる,
カラー偏光板を用いる,カラーフイルターを用い
る,半導体基板を用いる,2層素子とする等種々
の応用が可能であり、時計,電卓,計測器,自動
車用計器,ゲーム,コンピユーター端末機等種々
の用途に使用可能である。
()式の化合物のうちXがアルキル基又はハ
ロゲン原子であるものは例えば次の製造方法によ
つて製造することができる。
(上記式中に限りXはハロゲン原子又はアルキル
基であり、Rはアルキル基である)
第1段階 アルキルベンゼン又はハロベンゼンと
シクロヘキセンおよび塩化アセチルとを塩化ア
ルミニウムの存在下に反応させ()式の化合
物を製造する。
第2段階 第1段階で製造された()式の化合
物を次亜塩素酸ナトリウム溶液、又は次亜臭素
酸ナトリウム溶液にて処理し()式の化合物
を製造する。
第3段階 第2段階で製造された()式の化合
物を塩化チオニルあるいはオキシ塩化リン等の
塩素化剤を用いて塩素化し()式の化合物を
製造する。
第4段階 トランス―4―アルキルシクロヘキシ
ルメチルブロマイドと金属マグネシウムとから
調製したグリニヤール試薬を第3段階で製造さ
れた()式の化合物とテトラヒドロフラン中
にて反応させ式()の化合物を製造する。
第5段階 第4段階で製造された()式の化合
物をヒドラジンを用いるウオルフ―キシユナー
法あるいは亜鉛アマルガムと塩酸を用いるクレ
メンゼン法により還元して()式の化合物を
製造する。
()式の化合物のうちXがシアノ基であるも
のは次の製造方法により製造することができる。
(式中Rはアルキル基をあらわす)
Xがアルキル基又はハロゲン原子であるものの
製造方法においてアルキルベンゼン又はハロベン
ゼンに代えてベンゼンを用いXがアルキル基又は
ハロゲン原子である場合の第1段階乃至第5段階
と同様の操作を施すことにより()式の化合物
を製造する。
第6段階 第5段階で製造された()式の化合
物をシユウ酸二塩化物と反応させて(XI)式の
化合物を製造する。
第7段階 第6段階で製造された(XI)式をアン
モニア水と反応させて(XII)式の化合物を製造
する。
第8段階 第7段階で製造された(XII)式の化合
物をオキシ塩化リン等の脱水剤を用いて脱水し
目的とする()式の化合物を製造する。
次に実施例をもつて本発明を具体的に説明す
る。
()式の化合物のうち、Xが直鎖状のアルキ
ル基であるものは、Xがシアノ基であるものの製
造中間体である()式の化合物からも例えば次
のような製造方法で製造することができる。
第6段階 第5段階で製造された()式の化合
物と、アルカンカルボン酸塩化物とを塩化アル
ミニウム等のフリーデルクラフツ触媒の存在
下、二硫化炭素等の不活性有機溶媒中にて反応
させ、()式の化合物を製造する。
第7段階 第6段階で製造された()式の化
合物をヒドラジンを用いるウオルフ―キシユナ
ー法あるいは亜鉛のアマルガムを用いるクレメ
ンゼン法により還元して()式の化合物を製
造する。
次に具体的に()式の化合物の合成例を示
す。
合成例 1
クロロベンゼン(1500g、13.3モル)と塩化ア
ルミニウム(1080g、8.1モル)の混合物に塩化
アセチル(473g、6.0モル)とシクロヘキセン
(555g、6.8モル)の混合物を−20℃以下に保ち
ながら約3時間かけて滴下し、滴下後ゆつくりと
室温にまで暖めた。塩化水素ガスの発生が止まつ
たのち反応混合物を1:1塩酸5にあけ油層を
分離したのち水層をジエチルエーテルにて抽出し
た有機層を一つにまとめ乾燥後、エバポレーター
により溶媒を留去した。残つた油状物質を減圧に
て蒸留し、沸点が120゜〜130℃/0.1mmHgの留分
を1131g得た。この留分にメタノールとエタノー
ルの1:1混合物2を加えドライアイス/メタ
ノール浴にて冷却して得られる粗結晶をメタノー
ル500mlから再結晶してトランス―4―(p―ク
ロロフエニル)―1―アセチル―シクロヘキサン
165gを得た。収率12%、融点74.6℃。
次に臭素(385g、2.41モル)を水酸化ナトリ
ウム(264g、8.6モル)の水溶液1に滴下して
得られる次亜臭素酸ナトリウム水溶液をトランス
―4―(p―クロロフエニル)―1―アセチルシ
クロヘキサン(165g、0.70モル)のジオキサン
溶液800mlに滴下した。滴下後2時間室温でかく
はんしたのち中性有機物をエーテルにて抽出して
除き、水層を塩酸を用いて酸性にすると無色の結
晶が得られた。これを別し水洗、乾燥してトラ
ンス―4―(p―クロロフエニル)シクロヘキサ
ンカルボン酸160gを得た。収率96%、融点235℃
(分解)。
次にトランス―4―(p―クロロフエニル)シ
クロヘキサンカルボン酸(160g、0.67モル)を
塩化チオニル100mlと四塩化炭素500mlと共に還流
温度にて一昼夜かくはんしたのち溶媒をエバポレ
ーターにて留去し、さらに減圧にて蒸留すること
によりトランス―4―(p―クロロフエニル)シ
クロヘキサンカルボン酸塩化物を黄色の液体とし
て得た。収量152g、収率88%、沸点144℃/0.3
mmHg。
次にトランス―4―n―ブチルシクロヘキシル
メチルブロマイド(18.6g、0.08モル)と金属マ
グネシウム(2.0g、0.08グラム原子)とからグ
リニヤール試薬をテトラヒドロフラン150ml中に
調製し、これをトランス―4―(p―クロロフエ
ニル)シクロヘキサンカルボン酸塩化物(20.6
g、0.08モル)とテトラヒドロフラン50mlの混合
物に温度を−50℃以下に保ちながら滴下した。滴
下後更に2時間かくはんしたのち、水100mlを加
えて油層を分離し水層をジエチルエーテルにて抽
出した。有機層を1つにまとめ20%の水酸化ナト
リウム水溶液で洗浄後水で洗浄し乾燥したのち溶
媒を留去した。残つた固体をヘキサンから2回再
結晶して式
の化合物8.3gを得た。収率28%、融点74.0℃。
次に式
の化合物(8.3g、0.022モル)と抱水ヒドラジン
6ml、水酸化カリウム6gとをジエチレングリコ
ール100ml中にて190℃12時間加熱したのち水にあ
け、クロロホルムにて抽出し乾燥後溶媒を留去し
たところ黄色の固体が残つた。これをエタノール
にて2回再結晶を行ない目的とする式
の化合物7.3gを得た。
収率92%、ホツトステージ付の偏光顕微鏡下で
の観察によりその化合物は54.3℃と149.2℃の間
でネマチツク液晶相を有することがわかつた。
この化合物の 1H NMRスペクトルは以下のと
おりであつた。
1H NMR(CDCl3溶媒、TMS内部標準)
δ(ppm)
7.3〜7.0 A2B2pattern 4H
2.6〜0.7 complex m. 33H
この化合物のKBr錠IRスペクトルを第1図に
示す。
合成例 2
合成例1においてクロロベンゼンに代えてフロ
ロベンゼンを用い以下一連の操作を合成例1と同
様に施すことにより以下に示す化合物を得た。
トランス―4―(p―フロロフエニル)―1―
アセチルシクロヘキサン収率14%、融点51.2℃。
トランス―4―(p―フロロフエニル)シクロ
ヘキサンカルボン酸 収率91%、融点201℃(分
解)
トランス―4―(p―フロロフエニル)シクロ
ヘキサンカルボン酸塩化物 収率91%、沸点120
℃/0.3mmHg
式
の化合物 収率25%、融点62.4℃
式
の化合物 収率85%
この化合物は72.3℃と126.5℃の間でネマチツ
ク相を有することがわかつた。
この化合物の 1H, 19F NMRは以下のとおり
であつた。
1H NMR(CDCl3溶媒 TMS内部標準)
δppm
7.3〜6.8 complex m. 4H
2.6〜0.7 complex m. 33H
19F NMR(CDCl3溶媒 CFCl3内部標準)
ψ*(ppm)
116.5 t(J=9Hz)of t(J=5Hz)
この化合物のKBr錠IRスペクトルを第2図に
示す。
合成例 3
合成例1においてクロロベンゼンに代えてベン
ゼンを用い以下一連の操作を同合成例と同様に施
すことにより以下に示す化合物を得た。
トランス―4―フエニル―1―アセチルシクロ
ヘキサン 収率27%
トランス―4―フエニルシクロヘキサンカルボ
ン酸 収率90%
トランス―4―フエニルシクロヘキサンカルボ
ン酸塩化物 収率87% 沸点140℃/0.6mmHg
式
の化合物 収率36% 融点68.9℃
式
の化合物 収率83% 融点54.0℃
次に式
の化合物(65.2g、0.2モル)を二硫化炭素280ml
に溶解した溶液を無水塩化アルミニウム29.2g、
シユウ酸二塩化物27.8gと二硫化炭素280mlとの
混合物中に15℃において30分を要して滴下し、30
分間さらにかきまぜ後、還流下1時間加熱した。
反応混合物を氷と濃塩酸(5:1)の混合物中
に移して分解後、トルエンにて抽出し、抽出した
トルエン層に20%KOH300mlを加え、3時間加熱
還流した。この反応混合物を塩酸にて中和後、ト
ルエン層を分取し、トルエンをロータリーエバポ
レーターにて留去後、式
の化合物を41.4g得た。収率56%、IRKBr〓C=O1680cm
−1。
このようにして得られた式
の化合物(37.0g、0.1モル)を塩化チオニル50
ml、ベンゼン200mlと混合し、5時間加熱還流後
過剰の塩化チオニルとベンゼンをロータリーエバ
ポレータにて留去し式
の化合物を得た。
IRKBr〓C=O1770cm-1
上記の酸塩化物のベンゼン溶液を、5℃におい
て濃アンモニア水200ml中に滴下し、生成した沈
殿を取して式
の化合物を31g得た収率82% 融点26.5℃。
このようにして得られた式
の化合物(19g、0.05モル)をクロルベンゼン50
ml中に懸濁し、この懸濁物をピリジン7.5g、ク
ロルベンゼン35ml、オキシ塩化リン8gの混合物
中に0℃において約30分を要して加え、さらに30
分を要して55℃に加熱し、この温度に1時間保つ
た。反応後、反応混合物を氷上に移して、過剰の
オキシ塩化リンを分解した。油層をベンゼン抽出
し、抽出液を無水硫酸マグネシウムにて乾燥後、
低沸分をロータリエバポレータにて留去して、固
体状物を得て、これをヘキサンから再結晶し、さ
らにアルミナを固定層とし、トルエンを展開液と
するクロマトグラフイーによつて精製して、さら
に、ヘキサンから再結晶して、式
で示される無色の化合物を13.4g得た。収率74
%。
この化合物は63.5℃から189.8℃の間でネマチ
ツク液晶相を示すことがわかつた。
この化合物の 1H NMR(CDCl3溶媒、TMS内
部標準)は以下のとおりであつた。
δ(ppm)
0.7〜2.6 complex m 33H
7.2〜7.7 A2B2 pattern 4H
この化合物のIRスペクトル(KBr錠)を第3
図に示す。
合成例 4
合成例3においてトランス―4―n―ブチルシ
クロヘキシルメチルブロマイドに代えてトランス
―4―n―プロピルシクロヘキシルメチルブロマ
イドを用い以下同様の操作を施すことにより式
の化合物を得た。
融点67.2℃
次に式
の化合物(40.0g、0.13モル)と無水塩化アルミ
ニウム(21g、0.16モル)とを二硫化炭素300ml
中に混ぜ、この混合物にプロピオン酸塩化物
(14.8g、0.16モル)を15℃において滴下し、滴
下後4時間、室温にてかくはんした。反応混合物
を20%希塩酸にあけエーテル抽出し乾燥後、溶媒
を留去すると黄色の結晶が得られたので、これを
ヘキサン(300ml)から再結晶を行ない式
の化合物を得た。収量36.0g、収率77%、融点
88.4℃。
次いで式
の化合物(36.0g、0.098モル)と抱水ヒドラジ
ン55ml、水酸化カリウム55gとをジエチレングリ
コール500ml中にて190℃、12時間加熱したのち水
にあけクロロホルムにて抽出後乾燥し溶媒を留去
した。残つた固体をエタノールより2回再結晶を
行ない目的とする式
の化合物を得た。収量30.8g、収率88%。
ホツトステージ付の偏光顕微鏡下での観察によ
り、この化合物は室温にてスメクチツク液晶相を
示し141.8℃においてスメクチツク液晶相からネ
マチツク液晶相に転移し、更に144.0℃において
ネマチツク液晶相から等方性液体相に転移するこ
とがわかつた。この化合物の 1H NMRは以下の
とおりであつた。
1H NMR(CDCl3溶媒、TMS内部標準)
δ 7.05 s 4H
δ 2.55 t J=7Hz 2H
δ 2.6〜0.7 complex m 36H
合成例 5〜14
合成例1と同様にして下記の化合物を得た。
式
の化合物
式
の化合物
ネマチツク液晶相 77.0℃〜155.0℃
1H NMR(CDCl3溶媒、TMS内部標準)
δ 7.3〜7.0 A2B2 pattern 4H
2.6〜0.7 complex m 31H
式
の化合物
式
の化合物
式
の化合物
ネマチツク液晶相 64.3℃〜130.2℃
1H NMR(CDCl3溶媒、TMS内部標準)
δ 7.3〜6.8 complex m 4H
2.6〜0.7 complex m 31H
19F NMR(CDCl3溶媒、CFCl3内部標準)
φ 116.5 t(J=9Hz)of t(J=5Hz)
式
の化合物
式
の化合物
式
の化合物
式
の化合物
式
の化合物
合成例 15〜17
合成例3と同様にして下記の化合物を得た。
式
の化合物
式
の化合物
ネマチツク液晶相 86.3℃〜197.1℃
1H NMR(CDCl3溶媒、TMS内部標準)
δ 7.7〜7.2 A2B2 pattern 4H
2.6〜0.7 complex m. 31H
式
の化合物
実施例
式
の化合物を比較例として合成例1〜合成例4で合
成した化合物を用いた液晶組成物の粘度を比較し
た。
トランス―1―n―プロピル―4―(4′―エト
キシフエニル)シクロヘキサン25wt%、トラン
ス―1―n―プロピル―4―(4′―n―ブトキシ
フエニル)シクロヘキサン20wt%およびメルク
社液晶ZLI―1083 55wt%の混合物(以下、母体
液晶Aと称す)は0℃において45.3cStの粘度を
示した。この母体液晶A90wt%と各化合物10wt
%との混合物の0℃における粘度を表―1に示
す。
The present invention relates to a liquid crystal composition using a novel liquid crystal compound that has a high transition temperature from a nematic liquid crystal phase to an isotropic liquid phase and a wide liquid crystal temperature range. In the field of display devices, electro-optical elements with low power consumption are desired. Liquid crystal display cells are capable of electrically controlling the alignment of liquid crystal molecules, and have very high electrical resistance, so they have been developed to meet such demands. Attention has been paid. The present invention has the general formula: (In the formula, X represents a halogen atom, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or a cyano group, and R represents 1 to 8 carbon atoms.
(representing an alkyl group of 8)
This is a liquid crystal composition containing 0.05-90wt%. The compound represented by the formula () has a high transition temperature from a nematic liquid crystal phase to an isotropic liquid phase, has a wide liquid crystal temperature range, has a low viscosity, and is chemically stable against moisture and light. It is a certain liquid crystal compound. Therefore, a liquid crystal display cell containing the compound represented by the formula () is capable of stable high-speed response display over a wide temperature range. In the compound of formula (), when X is an alkyl group, it is preferable because a linear alkyl group exhibits a particularly high clearing point (temperature at which the nematic liquid crystal phase changes to an isotropic liquid phase). Further, when X is a halogen, it is preferable to use fluorine or chlorine because the viscosity thereof is particularly low. Further, when R is a linear alkyl group, it is preferable because it exhibits a particularly high clearing point. When X or R is an alkyl group and the number of carbon atoms is small, the liquid crystal temperature range is generally narrow;
On the other hand, if the carbon number is large, the viscosity is high, so the number of carbon atoms is 1 to 8, preferably 2 to 6. This compound is used in liquid crystal display elements as a composition mixed with other liquid crystal compounds, but it is generally preferable to use it as a liquid crystal composition with a wide liquid crystal temperature range, and X and/or R are branched alkyl groups. In case the compound of formula () in the composition is 0.05~
5wt% used. When R is a linear alkyl group and X is a linear alkyl group, a fluorine atom, or a chlorine atom, the clearing point is high, so they are used in an amount of 1% to 90% by weight in the composition. This is 0.05-5wt% because it is added in small amounts as an optically active substance when it has a branched alkyl group.
When the alkyl group is a straight-chain alkyl group, it is sufficient to mix 1 to 90 wt% as a liquid crystal material with a high clearing point, and generally it is mixed at about 1 to 30 wt%. many. The components other than the compound of formula () in the composition of the present invention vary depending on the use, required performance, etc., but include components that exhibit liquid crystallinity at high temperatures, low viscosity components for low temperatures, and other components that improve dielectric anisotropy. A component that imparts cholesteric properties, a component that imparts dichroism, a component that imparts conductivity, and various other additives may be appropriately mixed and used. Specifically, there are the following compounds. In the following formulas, R′ and R″ represent groups such as an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, and a cyano group. Note that these compounds are merely examples, and substitution of a hydrogen atom with a halogen atom, cyano group, methyl group, etc., substitution of a cyclohexane ring, benzene ring with another six-membered ring, five-membered ring, etc., substitution of a ring with a halogen atom, a cyano group, a methyl group, etc. Various materials can be selected and used, such as changing the bonding group between them. The composition of the present invention containing the compound of formula () is used by being injected into a liquid crystal cell. A typical liquid crystal cell is a twisted nematic (TN) type liquid crystal cell, in which transparent electrodes such as In 2 O 3 -SnO 2 are formed in a desired pattern on the inner surface of a transparent substrate such as glass or plastic. as needed
There is one in which the substrates are overcoated with SiO 2 , polyimide, etc., and a horizontal alignment layer is formed, and the periphery is sealed, liquid crystal is injected, and the injection port is sealed, and polarizing plates are laminated on both outer surfaces. used.
In addition, a phase change type, a guest host type, a dynamic scattering type, or a combination thereof may be used. Furthermore, the structure of the cell includes providing an undercoat layer such as SiO 2 or Al 2 O 3 between the transparent substrate and the transparent electrode, using a reflective electrode, and using a two-layer electrode.
Various applications are possible, such as using a color polarizing plate, using a color filter, using a semiconductor substrate, and using a two-layer element, and various uses such as watches, calculators, measuring instruments, automobile instruments, games, computer terminals, etc. It can be used for Among the compounds of formula (), those in which X is an alkyl group or a halogen atom can be produced, for example, by the following production method. (As long as in the above formula, X is a halogen atom or an alkyl group, and R is an alkyl group.) First step: Alkylbenzene or halobenzene is reacted with cyclohexene and acetyl chloride in the presence of aluminum chloride to form a compound of formula (). Manufacture. Second Step The compound of formula () produced in the first step is treated with a sodium hypochlorite solution or sodium hypobromite solution to produce a compound of formula (). Third Step The compound of formula () produced in the second step is chlorinated using a chlorinating agent such as thionyl chloride or phosphorus oxychloride to produce a compound of formula (). Fourth Step A Grignard reagent prepared from trans-4-alkylcyclohexylmethyl bromide and metallic magnesium is reacted with the compound of formula () produced in the third step in tetrahydrofuran to produce a compound of formula (). Fifth Step The compound of formula () produced in the fourth step is reduced by the Wolff-Xiyner method using hydrazine or the Clemensen method using zinc amalgam and hydrochloric acid to produce a compound of formula (). Among the compounds of formula (), those in which X is a cyano group can be produced by the following production method. (In the formula, R represents an alkyl group) 1st to 5th steps when X is an alkyl group or a halogen atom, using benzene instead of alkylbenzene or halobenzene in the method for producing a product where X is an alkyl group or a halogen atom A compound of formula () is produced by performing the same operation as above. 6th Step The compound of formula () produced in step 5 is reacted with oxalic acid dichloride to produce the compound of formula (XI). Seventh Step: The compound of formula (XII) is produced by reacting the formula (XI) produced in the sixth step with aqueous ammonia. Eighth Step The compound of formula (XII) produced in the seventh step is dehydrated using a dehydrating agent such as phosphorus oxychloride to produce the desired compound of formula (). Next, the present invention will be specifically explained with reference to Examples. Among the compounds of the formula (), those in which X is a linear alkyl group can also be produced from the compound of the formula (), which is an intermediate for the production of those in which X is a cyano group, by the following production method, for example. be able to. 6th step The compound of formula () produced in step 5 is reacted with an alkane carboxylic acid chloride in the presence of a Friedel-Crafts catalyst such as aluminum chloride in an inert organic solvent such as carbon disulfide. , to produce a compound of formula (). Seventh Step The compound of formula () produced in the sixth step is reduced by the Wolff-Xiyner method using hydrazine or the Clemensen method using zinc amalgam to produce a compound of formula (). Next, a specific example of synthesis of the compound of formula () will be shown. Synthesis Example 1 A mixture of acetyl chloride (473 g, 6.0 mol) and cyclohexene (555 g, 6.8 mol) was added to a mixture of chlorobenzene (1500 g, 13.3 mol) and aluminum chloride (1080 g, 8.1 mol) while keeping the temperature below -20°C for about 30 min. The solution was added dropwise over a period of time, and after the addition, the solution was slowly warmed to room temperature. After the generation of hydrogen chloride gas had stopped, the reaction mixture was poured into 1:1 hydrochloric acid 5 to separate the oil layer, and the aqueous layer was extracted with diethyl ether.The organic layers were combined and dried, and then the solvent was distilled off using an evaporator. . The remaining oily substance was distilled under reduced pressure to obtain 1131 g of a fraction with a boiling point of 120° to 130°C/0.1 mmHg. A 1:1 mixture of methanol and ethanol 2 was added to this fraction, cooled in a dry ice/methanol bath, and the resulting crude crystals were recrystallized from 500 ml of methanol.Trans-4-(p-chlorophenyl)-1-acetyl -Cyclohexane
Obtained 165g. Yield 12%, melting point 74.6℃. Next, a sodium hypobromite aqueous solution obtained by dropping bromine (385 g, 2.41 mol) into an aqueous solution 1 of sodium hydroxide (264 g, 8.6 mol) was added to trans-4-(p-chlorophenyl)-1-acetylcyclohexane ( 165 g, 0.70 mol) in 800 ml of dioxane solution. After stirring at room temperature for 2 hours after the dropwise addition, neutral organic matter was removed by extraction with ether, and the aqueous layer was acidified using hydrochloric acid to obtain colorless crystals. This was separated, washed with water, and dried to obtain 160 g of trans-4-(p-chlorophenyl)cyclohexanecarboxylic acid. Yield 96%, melting point 235℃
(Disassembly). Next, trans-4-(p-chlorophenyl)cyclohexanecarboxylic acid (160 g, 0.67 mol) was stirred with 100 ml of thionyl chloride and 500 ml of carbon tetrachloride at reflux temperature for a day and night, then the solvent was distilled off using an evaporator, and then the pressure was reduced. By distillation, trans-4-(p-chlorophenyl)cyclohexanecarboxylic acid chloride was obtained as a yellow liquid. Yield 152g, yield 88%, boiling point 144℃/0.3
mmHg. Grignard reagent was then prepared from trans-4-n-butylcyclohexylmethyl bromide (18.6 g, 0.08 mol) and magnesium metal (2.0 g, 0.08 gram atom) in 150 ml of tetrahydrofuran; -chlorophenyl)cyclohexanecarboxylic acid chloride (20.6
g, 0.08 mol) and tetrahydrofuran (50 ml) while keeping the temperature below -50°C. After the addition, stirring was continued for 2 hours, 100 ml of water was added to separate the oil layer, and the aqueous layer was extracted with diethyl ether. The organic layers were combined into one, washed with a 20% aqueous sodium hydroxide solution, washed with water, dried, and the solvent was distilled off. The remaining solid was recrystallized twice from hexane to give the formula 8.3 g of the compound was obtained. Yield 28%, melting point 74.0℃. Then the expression The compound (8.3 g, 0.022 mol), 6 ml of hydrazine hydrate, and 6 g of potassium hydroxide were heated in 100 ml of diethylene glycol at 190°C for 12 hours, then poured into water, extracted with chloroform, dried, and the solvent was distilled off. A yellow solid remained. Recrystallize this twice with ethanol to obtain the desired formula 7.3 g of the compound was obtained. The yield was 92%, and observation under a polarizing microscope with a hot stage showed that the compound had a nematic liquid crystal phase between 54.3°C and 149.2°C. The 1 H NMR spectrum of this compound was as follows. 1 H NMR (CDCl 3 solvent, TMS internal standard) δ (ppm) 7.3-7.0 A 2 B 2 pattern 4H 2.6-0.7 complex m. 33H The KBr tablet IR spectrum of this compound is shown in FIG. Synthesis Example 2 The following series of operations were carried out in the same manner as in Synthesis Example 1 except that chlorobenzene was replaced with fluorobenzene to obtain the compound shown below. Trans-4-(p-fluorophenyl)-1-
Acetylcyclohexane yield 14%, melting point 51.2℃. Trans-4-(p-fluorophenyl)cyclohexanecarboxylic acid Yield 91%, melting point 201℃ (decomposition) Trans-4-(p-fluorophenyl)cyclohexanecarboxylic acid chloride Yield 91%, boiling point 120
°C/0.3mmHg formula Compound with yield 25%, melting point 62.4℃, formula The compound with a yield of 85% was found to have a nematic phase between 72.3°C and 126.5°C. 1 H, 19 F NMR of this compound was as follows. 1 H NMR (CDCl 3 solvent TMS internal standard) δppm 7.3-6.8 complex m. 4H 2.6-0.7 complex m. 33H 19 F NMR (CDCl 3 solvent CFCl 3 internal standard) ψ * (ppm) 116.5 t (J=9Hz) of t(J=5Hz) The KBr tablet IR spectrum of this compound is shown in FIG. Synthesis Example 3 The following compound was obtained by performing the following series of operations in the same manner as in Synthesis Example 1, using benzene instead of chlorobenzene. Trans-4-phenyl-1-acetylcyclohexane Yield 27% Trans-4-phenylcyclohexanecarboxylic acid Yield 90% Trans-4-phenylcyclohexanecarboxylic acid chloride Yield 87% Boiling point 140℃/0.6mmHg Formula Compound Yield 36% Melting point 68.9℃ Formula Compound Yield 83% Melting point 54.0℃ The following formula compound (65.2g, 0.2mol) in 280ml of carbon disulfide
29.2g of anhydrous aluminum chloride,
It was added dropwise to a mixture of 27.8 g of oxalic acid dichloride and 280 ml of carbon disulfide at 15°C over 30 minutes.
After stirring for a further minute, the mixture was heated under reflux for 1 hour. The reaction mixture was transferred to a mixture of ice and concentrated hydrochloric acid (5:1) for decomposition, and then extracted with toluene. 300 ml of 20% KOH was added to the extracted toluene layer, and the mixture was heated under reflux for 3 hours. After neutralizing this reaction mixture with hydrochloric acid, the toluene layer was separated, and after distilling off the toluene using a rotary evaporator, the formula 41.4g of the compound was obtained. Yield 56%, IR KBr 〓 C=O 1680cm
-1 . The formula obtained in this way (37.0 g, 0.1 mol) of thionyl chloride 50
ml, mixed with 200 ml of benzene, heated under reflux for 5 hours, and then distilled off excess thionyl chloride and benzene using a rotary evaporator. The compound was obtained. IR KBr 〓 C=O 1770cm -1 The benzene solution of the above acid chloride was added dropwise to 200ml of concentrated ammonia water at 5°C, the precipitate formed was removed, and the formula 31g of the compound was obtained, yield 82%, melting point 26.5°C. The formula obtained in this way compound (19 g, 0.05 mol) of chlorobenzene 50
This suspension was added to a mixture of 7.5 g of pyridine, 35 ml of chlorobenzene, and 8 g of phosphorus oxychloride at 0°C over about 30 minutes, and then
The mixture was heated to 55°C over a period of minutes and kept at this temperature for 1 hour. After the reaction, the reaction mixture was transferred onto ice to destroy excess phosphorus oxychloride. The oil layer was extracted with benzene, and the extract was dried over anhydrous magnesium sulfate.
Low-boiling components were distilled off using a rotary evaporator to obtain a solid product, which was recrystallized from hexane and further purified by chromatography using alumina as a fixed layer and toluene as a developing solution. , further recrystallized from hexane to give the formula 13.4g of a colorless compound represented by was obtained. Yield 74
%. This compound was found to exhibit a nematic liquid crystal phase between 63.5°C and 189.8°C. 1 H NMR (CDCl 3 solvent, TMS internal standard) of this compound was as follows. δ (ppm) 0.7~2.6 complex m 33H 7.2~7.7 A 2 B 2 pattern 4H The IR spectrum of this compound (KBr tablet) is
As shown in the figure. Synthesis Example 4 By using trans-4-n-propylcyclohexylmethyl bromide in place of trans-4-n-butylcyclohexylmethyl bromide in Synthesis Example 3 and performing the same procedure, the formula The compound was obtained. Melting point 67.2℃ The following formula (40.0 g, 0.13 mol) and anhydrous aluminum chloride (21 g, 0.16 mol) in 300 ml of carbon disulfide.
Propionic acid chloride (14.8 g, 0.16 mol) was added dropwise to this mixture at 15°C, and the mixture was stirred at room temperature for 4 hours after the dropwise addition. The reaction mixture was poured into 20% diluted hydrochloric acid, extracted with ether, dried, and the solvent was distilled off to obtain yellow crystals, which were recrystallized from hexane (300 ml) to obtain the formula The compound was obtained. Yield 36.0g, yield 77%, melting point
88.4℃. Then the expression The compound (36.0 g, 0.098 mol), 55 ml of hydrazine hydrate, and 55 g of potassium hydroxide were heated in 500 ml of diethylene glycol at 190°C for 12 hours, poured into water, extracted with chloroform, dried, and the solvent was distilled off. Recrystallize the remaining solid twice from ethanol to obtain the desired formula The compound was obtained. Yield: 30.8g, yield: 88%. Observation under a polarizing microscope equipped with a hot stage shows that this compound exhibits a smectic liquid crystal phase at room temperature, transitions from a smectic liquid crystal phase to a nematic liquid crystal phase at 141.8°C, and then changes from a nematic liquid crystal phase to an isotropic liquid crystal phase at 144.0°C. It was found that it metastasized to 1 H NMR of this compound was as follows. 1 H NMR (CDCl 3 solvent, TMS internal standard) δ 7.05 s 4H δ 2.55 t J=7Hz 2H δ 2.6-0.7 complex m 36H Synthesis Examples 5-14 The following compounds were obtained in the same manner as in Synthesis Example 1. formula compound formula of Compound Nematic liquid crystal phase 77.0℃~155.0℃ 1 H NMR (CDCl 3 solvent, TMS internal standard) δ 7.3~7.0 A 2 B 2 pattern 4H 2.6~0.7 complex m 31H Formula compound formula of compound formula of Compound Nematic liquid crystal phase 64.3℃~130.2℃ 1 H NMR (CDCl 3 solvent, TMS internal standard) δ 7.3~6.8 complex m 4H 2.6~0.7 complex m 31H 19 F NMR (CDCl 3 solvent, CFCl 3 internal standard) φ 116.5 t(J=9Hz) of t(J=5Hz) Formula compound formula of compound formula of compound formula of compound formula of Compound Synthesis Examples 15 to 17 The following compounds were obtained in the same manner as in Synthesis Example 3. formula compound formula of Compound of Nematic liquid crystal phase 86.3℃~197.1℃ 1H NMR (CDCl 3 solvent, TMS internal standard) δ 7.7~7.2 A 2 B 2 pattern 4H 2.6~0.7 complex m. 31H Formula Examples of compounds with formula The viscosity of liquid crystal compositions using the compounds synthesized in Synthesis Examples 1 to 4 was compared using the compound as a comparative example. Trans-1-n-propyl-4-(4'-ethoxyphenyl)cyclohexane 25wt%, trans-1-n-propyl-4-(4'-n-butoxyphenyl)cyclohexane 20wt% and Merck Liquid Crystal ZLI-1083 The 55 wt% mixture (hereinafter referred to as base liquid crystal A) exhibited a viscosity of 45.3 cSt at 0°C. This mother liquid crystal A90wt% and each compound 10wt
Table 1 shows the viscosity at 0°C of the mixture with %.
【表】【table】
【表】
この表からわかるように本発明の液晶組成物は
いずれも低い粘性を示した。
本発明の液晶組成物は、式()の化合物を1
種類以上、他のネマチツク液晶、コレステリツク
液晶、スメクチツク液晶、2色性染料等と混合し
たものであり、所望形状の電極を有する透明基板
間に封入して液晶表示素子として使用される。
この液晶表示素子とした例として、TN(ツイ
ストネマチツク)液晶表示素子に応用した例を示
す。
2枚のパターニングした透明電極付のガラス基
板をラビングし、ラビング方向が直交し、かつ透
明電極面が相対向するように配置して、セル間隔
が8μmとなるように周辺をシール剤でシールし
て形成したセルに母体液晶Aに実施例1〜3の化
合物を7〜10wt%添加した液晶組成物を注入し、
注入口を封止した。
次いでこの液晶表示素子に交流100Hzの電圧を
印加し、基板の法線方向より、最もコントラスト
の強い方向に10゜傾けた方向における光透過率変
化を測定し、電圧無印加時に対し光透過率が10%
変化した印加電圧をしきい電圧V10と定義した。
−20℃におけるしきい電圧V10とネマチツク液
晶相から等方性液体に変化する温度Tcを表2に
示す。[Table] As can be seen from this table, all of the liquid crystal compositions of the present invention exhibited low viscosity. The liquid crystal composition of the present invention contains 1 compound of formula ().
It is mixed with other types of nematic liquid crystals, cholesteric liquid crystals, smectic liquid crystals, dichroic dyes, etc., and is used as a liquid crystal display element by being sealed between transparent substrates having electrodes of a desired shape. As an example of this liquid crystal display element, an example in which it is applied to a TN (twisted nematic) liquid crystal display element will be shown. Two patterned glass substrates with transparent electrodes were rubbed, arranged so that the rubbing directions were perpendicular and the transparent electrode surfaces faced each other, and the periphery was sealed with a sealant so that the cell spacing was 8 μm. A liquid crystal composition in which 7 to 10 wt% of the compounds of Examples 1 to 3 were added to the base liquid crystal A was injected into the cell formed.
The injection port was sealed. Next, a voltage of 100 Hz AC was applied to this liquid crystal display element, and the change in light transmittance in a direction tilted 10 degrees from the normal direction of the substrate toward the direction with the strongest contrast was measured. Ten%
The changed applied voltage was defined as the threshold voltage V10 . Table 2 shows the threshold voltage V 10 at −20° C. and the temperature Tc at which the nematic liquid crystal phase changes to an isotropic liquid.
【表】【table】
【表】
この表からわかるように本発明の液晶組成物を
用いた液晶表示素子は、しきい電圧をほとんど上
げることなくTcを上昇させることができた。
又、この素子は、必要に応じて各種アンダーコ
ート、配向制御用オーバーコート、偏光板、フイ
ルター、反射層等を有していても良く、多層セル
としたり、他の表示素子と組みあわせたり、半導
体基板を用いたり、あるいは光源を用いたりする
種々のものが使用できる。
また、液晶表示素子の駆動方式としては、ダイ
ナミツクスキヤタリング(DSM)方式、ツイス
テツドネマチツク(TN)方式、ゲストホスト
(GH)方式等、液晶表示素子の業界で公知の方
式を採用することができる。
本発明の化合物は高いネマチツク液晶相から等
方性液体相への転移温度をもち、液晶温度領域が
広く、化学的にも安定であり、しかも低い粘性を
有するなどきわめて有望なものである。本発明の
化合物を含有する液晶表示素子は広い温度領域に
わたつて安定でしかも速い応答性を示す表示が可
能であるので車両用はじめ種々の用途に応用する
ことができる。[Table] As can be seen from this table, the liquid crystal display element using the liquid crystal composition of the present invention was able to increase Tc with almost no increase in threshold voltage. Furthermore, this element may have various undercoats, overcoats for alignment control, polarizing plates, filters, reflective layers, etc. as necessary, and may be used as a multilayer cell or in combination with other display elements. Various methods can be used that use a semiconductor substrate or a light source. In addition, as a driving method for the liquid crystal display element, methods known in the liquid crystal display element industry are adopted, such as the dynamic scattering (DSM) method, the twisted nematic (TN) method, and the guest host (GH) method. be able to. The compounds of the present invention have a high transition temperature from a nematic liquid crystal phase to an isotropic liquid phase, have a wide liquid crystal temperature range, are chemically stable, and have low viscosity, making them extremely promising. A liquid crystal display element containing the compound of the present invention is capable of displaying a display that is stable over a wide temperature range and exhibits quick response, and thus can be applied to various uses including vehicles.
第1図乃至第3図は本発明実施例の化合物の
IRスペクトル図である。
Figures 1 to 3 show compounds of examples of the present invention.
It is an IR spectrum diagram.
Claims (1)
ル基又はシアノ基をあらわし、また、Rは炭素数
1〜8のアルキル基をあらわす)で表わされる化
合物を0.05〜90wt%含有してなる液晶組成物。 2 ()式においてXがフツ素原子、塩素原
子、炭素数1〜8の直鎖状アルキル基又はシアノ
基をあらわし、またRが炭素数1〜8の直鎖状ア
ルキル基であるところの化合物を1〜90wt%含
有してなる特許請求の範囲第1項記載の液晶組成
物。[Claims] 1. General formula (In the formula, X represents a halogen atom, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or a cyano group, and R represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms) in an amount of 0.05 to 90 wt%. liquid crystal composition. 2 Compounds in which X represents a fluorine atom, a chlorine atom, a linear alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or a cyano group, and R is a linear alkyl group having 1 to 8 carbon atoms in the formula () The liquid crystal composition according to claim 1, which contains 1 to 90 wt% of.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22056983A JPS59113081A (en) | 1983-11-25 | 1983-11-25 | Liquid crystal composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22056983A JPS59113081A (en) | 1983-11-25 | 1983-11-25 | Liquid crystal composition |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57147829A Division JPS5939835A (en) | 1982-08-27 | 1982-08-27 | 1-(trans-4-alkylcyclohexyl)-2-(trans-4'-(p-substituted) cyclohexyl)ethane |
Publications (2)
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| JPS59113081A JPS59113081A (en) | 1984-06-29 |
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ID=16753042
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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1983
- 1983-11-25 JP JP22056983A patent/JPS59113081A/en active Granted
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| JPS59113081A (en) | 1984-06-29 |
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