JPH03190844A - 強誘電性液晶化合物 - 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〕 本発明は表示素子又は電気光学素子に用いられる強誘電
性液晶化合物に関するものである。

〔従来の技術〕

時計や電卓などの画像表示素子に用いられる液晶はＴＮ
型方式をとるネマティック液晶が主である。

しかしこのネマティック液晶を用いた表示装置は他の表
示素子と比べて応答速度が遅くまた視野角も狭いので光
シヤツターや光プリンターヘッド、光通信、大画面デイ
スプレィなど高速応答を必要とするものへの応用には適
しているとは言えない。

そこで低消費電力化、軽量化、薄型化など液晶の特長が
期待される分野ではネマティック液晶にかわってカイラ
ルスメタテインク相を利用する強誘電性液晶が注目され
てきている。この強誘電性液晶として用いられる材料は
不斉炭素原子を持つため液晶自身が自発分極を有する。

そのため高速応答が得られ、さらにメモリー性のある双
安定状態や視野角特性が得られることから大画面デイス
プレィや光学素子への応用が検討されてきている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、単一物質において室温域を含む広い温度
範囲でカイラルスメタテイック（以下Ｓｃ”と略称する
）相を有し、同時に大きな自発分極（以下Ｐｓと略称す
る）、螺旋ピッチ、チルト角を持つ液晶化合物はまだ発
表されていないのが現状である。従ってこれらの諸条件
を少しでも満たすには複数の液晶化合物を混合すること
が必要となってくる。高速応答の強誘電性液晶材料を調
整する方法として、■Ｓｃ”相を有する各種強誘電性液
晶の混合により調整する方法■非カイラルなＳｃ相を示
す母体混合液晶にカイラルなＩく−パントを添加して調
整する方法が一般的である。■の方法の長所はＰｓの値
を大きくすることが容易な点であるが、反面混合に際し
Ｐｓの符号や螺旋の向きなどを考慮しなければならない
。さらに各成分液晶が不斉炭素のための分枝を持つため
粘性が大きくなる傾向もある。

■の方法の長所は混合に際し非カイラルＳｃ液゛晶なの
でＰｓの符号や螺旋の向きを考慮する必要はなく、粘性
も小さくすることができるが、Ｐｓの値を大きくするこ
とは難しい。

■の方法で調整するにあたって、たとえば、従来の直鎖
アルキル基を持つ二環性液晶化合物を使用した場合は、
Ｓｃ”相の温度範囲が狭く、しかも降温時にのみＳｃ＊
相が現われるモノトロピック転移の場合が多いので実用
的とは言えない。また二環性液晶化合物においてカイラ
ル部に（Ｓ）−２−メチルブチル基を持つものはＳｃ”
相が室温よりもかなり高い場合が多く、しかもカイラル
部の構造上Ｐｓの増大も望めない。

本発明は一部室温域を含む広い範囲でＳｃ”をとり、か
つ大きなＰｓを持つ強誘電性液晶化合物を提供すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは香料原料として容易に入手できるラセミ体
の３，７−ジメチル−６−オクテノール（以下シ１−ロ
ネロールと略称する）と（Ｓ）−又は（Ｒ）−１−メチ
ルヘプタツール誘導体から得られる特定な化合物が上記
目的に適合することを見い出し本発明を完成するに到っ
た。

すなわち、本発明によれば、 一般式 （式中、Ｑ、ｎ＋は１又は２を表わし、またＱ十ｍ＝２
ないし３である。

Ｘは−Ｃ−Ｏ−又は−〇−を表わす。）δ で表わされる強誘電性液晶化合物が提供される。

本発明に係る強誘電性液晶化合物は、その分子＝４ し、このうち３，７−ジメチル−６−オクテニル基（シ
トロネリル基）を有することを特徴とするものである。

かかる構造を有することから、本発明に係る強誘電性液
晶化合物は、従来既知の化合物に比へ融点が降下し、Ｓ
ｃ”相の相転移温度も室温付近に降下し、しかも一部室
温域を含む広範囲に亘ってＳｃ”相が存在するので実用
面からみて極めて好適な化合物といえる。

本発明で得られる一般式（Ｉ）の化合物の具体例として
は次のような化合物が挙げられるが、もちろん本発明は
これらのものに限定されるわけではない。

特に、Ｑ＋ｍ＝３の二環性化合物は既知の直鎖アルキル
基を持つ二環性化合物よりも融点やＳｃ”相の転移温度
の降下がみられかつ、５Ｃ１１相を広い範囲で持つので
前述の■の方法で液晶混合物を調整するのに有効な化合
物である。

前記一般式（１）で表わされる化合物は、たとえば 一般式 ％式％ （式中、Ｑは前記と同様である。） で表わされるカルボン酸誘導体と、 一般式 （式中、ｍ、ｘは前記と同様である。）で表わされるフ
ェノール誘導体を塩化メチレンやテトラヒドロフランな
どの溶媒に溶解し、Ｎ、Ｎ’ジシクロへキシルカルボジ
イミドと塩基触媒を縮合剤として用いる通常のり、Ｃ，
Ｃ法によって反応させ、得られる化合物をシリカゲルカ
ラムクロマＩ−グラフィー及び再結晶等の精製法で精製
することによって容易に得ることができる。

前記一般式（Ｕ）で示されるカルボン酸誘導体はたとえ
ば以下のようにして合成される。

まず、シトロネロールとピリジンを混合し、冷却後ｐ−
ｔ−ルエンスルホニルクロライドを加え、シＩ〜ロネリ
ルーｐ−トルエンスルホネートを合成する。

次にＰ−ヒドロキシ安着、香酸と水酸化カリウムをエタ
ノール中に溶解し、先に得られたシトロネリルＰ−１−
ルエンスルホネートを加えて還流すればｐシトロネリル
オキシ安息香酸が得られる。また同様に４−ヒドロキシ
−ビフェニル−４′−カルボン酸を用いることで４−シ
トロネリルオキシービフェニル−４′−カルボン酸を得
ることができる。

また、前記一般式（ＩＩＴ）で示されるフェノール誘導
体はたとえば以下のようにして製造される。

まず、（Ｓ）−１−メチルヘプタツールとピリジンと混
合し、冷却後ρ−トルエンスルホニルクロライドを加え
、（Ｓ）−］−メチルへブチル−Ｐ−トルエンスルホネ
ートを合成する。次にヒドロキノン−モノベンジルエー
テルと水酸化カリウムをエタノール中に溶解し、先に得
られた（Ｓ）−］−メチルへブチル−ｐトルエンスルホ
ネートを加えて加熱すればｐ−ベンジルオキシ−（Ｒ）
−１−メチルへブチルオキシ−ベンゼンが得られる。つ
いで、これを酢酸エチル−エタノール混合溶媒中に溶解
し、錦−パラジウムカーボンで常圧上水素添加するとｐ
−（Ｒ）−１−メチルへブチルオキシ−フェノールが得
られる。また同様に４′−ベンジルオキシ−４−ヒ１く
ロキシービフェニルを用いることで４’−（（Ｒ）−１
−メチルへブチルオキシ〕−４−ヒドロキシ−ビフェニ
ルが得られる。また、（Ｒ）−１−メチルヘプタツール
を用いた場合には、ｐ−（ｓ）＝１−メチルへブチルオ
キシフェノールなどの（Ｓ）体の誘導体が合成される。

なお、（Ｒ）−１−メチルへブチル−Ｐ−ヒドロキシベ
ンゾエートは、まずＰ−ベンジルオキシ安息香酸を塩化
チオニルとともに還流してＰ−ベンジルオキシ安息香酸
クロライドを合成し、ここへ（Ｒ）−１−メチルヘプタ
ツールとピリジンを加えてエステル体（Ｒ）−１−メチ
ルへブチル−Ｐ−ベンジルオキシベンゾエートを得る。

これを前述同様５％−パラジウムカーボンで常圧上水素
添加することで（Ｒ）−１−メチルへブチル−ｐ−ヒド
ロキシベンゾニーＩ・が得られる。同様に４′−ベンジ
ルオキシビフェニル−４−カルボン酸を用いることで４
−［（Ｒ）−１−メチルへブチル−４′−ヒドロキシビ
フェニルゴーカルボキシレートが得られる。（Ｓ）一体
の１−メチルヘプタツールを用いることで（Ｓ）−１〜
メチルへブチル−Ｐ−ヒドロキシベンゾエートなど（Ｓ
）一体の誘導体が合成される。

− 〔発明の効果〕 本発明の強誘電性液晶化合物は一部室温域を含む広い範
囲にＳｃ”を持ち、しかも粘度が低く、また自発分極が
大きいために応答速度の高められた液晶表子素子を与え
るといった多くの利点を有するものである。

〔実施例〕

以下に代表的な実施例をいくつか示し本発明を更に具体
的に説明する。なお、相転移温度は示差走査熱量計（Ｄ
、Ｓ、Ｃ）及び偏光顕微鏡によるテクスチュア観察によ
り求めた。

実施例１ ４’−（Ｓ）−１−メチルへブチルオキシビフェニル−
４−イルーｐ−シ１へロネリルオキシベンゾエートの合
成シトロネロール４６．９ｇ（０，３００モル）とピリ
ジン９４．９ｇ（１，２０モル）の混合物を撹拌しなか
ら０℃まで冷却する。この中にｐ−１−ルエンスルホニ
ルクロライド６２．９ｇ（０，３３０モル）を内温か１
０℃を越えないように数回に分けて加えた。その後、約
５℃で３時間反応を続け、反応終了後、混合物を６Ｎ−
塩酸水溶液に投入する。エーテルで抽出し水洗、乾燥を
行なった後、エーテルを留去すると８９．０ｇのシｌ〜
ロネリルーＰ−トルエンスルホネートを得た。

つぎに、Ｐ−ヒドロキシ安息香酸１３．８ｇ（０，１０
０モル）、水酸化ナトリウム８．０ｇ（０，２００モル
）をエタノール４００威、水４０ｍＱに加温溶解する。

溶解後、シトロネリルーｐ−トルエンスルホネート３４
．］、ｇ（０，１，１０モル）を滴下し１２時間還流す
る。反応混合物に１０％水酸化ナトリウム水溶液１００
威を加え、さらに４時間還流し加水分解を行なう。冷却
後６Ｎ−塩酸水溶液で酸性化した後、メタノール、水で
再結晶を行なうと１３．２ｇのＰ−シトロネリルオキシ
安息香酸が得られる。次に１．９ｇ（０，００７０モル
）のＰ−シ１〜ロネリルオキシ安息香酸１．９ｇ（０，
００７０モル）、４’−（（Ｓ）−１−メチルへブチル
オキシ〕−４−ヒドロキシビフェニル２．１ｇ（０，０
０７０モル）、４−ジメチルアミノピリジン０．１７ｇ
（０，００１４モル）を塩化メチレン１００Ｉｎ１２に
溶解する。溶解後、Ｎ、Ｎ’−ジシクロへキシルカルボ
ジイミド１．４ｇ（０，００７０モル）を加え、−昼夜
室温で反応させる。反応完了後、析出してきたＮ、Ｎ’
−ジシクロヘキシル尿素を日別し、１０％−酢酸水溶液
及び水で洗浄後、乾燥する。塩化メチレンを留去した後
、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒クロ
ロホルム、四塩化炭素）で精製する。メタノール、クロ
ロホルムから再結晶すると１．４ｇの４′（Ｓ）−１−
メチルへブチルオキシビフェニル−４−イルＰ−シトロ
ネリルオキシベンゾエートが得られた。

実施例２ ４−［Ｐ−（Ｓ）−１−メチルへブチルオキシフェニル
−４′−シトロネリルオキシビフェニル］−カルボキシ
レートの合成 実施例１と同様にして４′−シトロネリルオキシビフェ
ニル−４−カルボン酸を合成した。ついでこのものをｐ
−（Ｓ）−２−メチルブチルオキシフェノールとり、Ｃ
，Ｃ法によりエステル化した。得られた化合物をシリカ
ゲルカラムクロマトグラフィー及び再結晶法で精製して
の４．−　［Ｐ−（Ｓ）−１−メチルへブチルオキシフ
ェニル−４′−シトロネリルオキビフェニル］カルボキ
シレートを得た。

実施例３〜実施例９ ＝１１ 実施例１と同様にして一般式（ｎ）で表わされるカルボ
ン酸誘導体と一般式（ＩＩＩ）で表わされるフェノール
誘導体とをり、Ｃ，Ｃ法によりエステル化し、それぞれ
対応するエステルを得た。以下、使用したカルボン酸、
フェノール及び生成したエステルの構造式を実施例１、
実施例２と併せて表−１に、また、生成物の相転移温度
を表−２に示す。

１２ ５

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （式中、ｌ、ｍは１又は２を表わし、またｌ＋ｍ＝２な
   いし３である。 Ｘは▲数式、化学式、表等があります▼又は−Ｏ−を表
   わす。） で表わされる強誘電性液晶化合物。