JPH0320242A - 光学活性化合物、液晶組成物及び液晶表示素子 - Google Patents
光学活性化合物、液晶組成物及び液晶表示素子Info
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- JPH0320242A JPH0320242A JP1152259A JP15225989A JPH0320242A JP H0320242 A JPH0320242 A JP H0320242A JP 1152259 A JP1152259 A JP 1152259A JP 15225989 A JP15225989 A JP 15225989A JP H0320242 A JPH0320242 A JP H0320242A
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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。
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、新規な光学活性化合物、液晶組戒物及び液晶
表示素子に係り、特に応答性、メモリー性に優れた強誘
電性液晶表示用材料及びその原料に関するものである. 〔従来技術〕 液晶表示素子は、その優れた特a(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)が得られないため、高速応答の必要な光シャッター
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、適したものとは言
えなかった. 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ため、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.強誘電性液晶の液晶相は、チルト
系のキラ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ラルスメクチック
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、強誘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。
表示素子に係り、特に応答性、メモリー性に優れた強誘
電性液晶表示用材料及びその原料に関するものである. 〔従来技術〕 液晶表示素子は、その優れた特a(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)が得られないため、高速応答の必要な光シャッター
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、適したものとは言
えなかった. 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ため、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.強誘電性液晶の液晶相は、チルト
系のキラ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ラルスメクチック
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、強誘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。
このためSc”相を示す組戒物として用いられている.
Sc”組成物の調製方法としてはスメクチックC (S
c)相を示す母体液晶に、光学活性化合物からなるキラ
ルドーパントを加える方法が一般的である. キラルドーバントとして用いる光学活性化合物としては
Sc”相あるいは液晶相を示すことも必ずしも必要でな
いが、母体液晶に添加してSc”組或物とした場合に、
■少量の添加でも充分大きな自発分極を誘起すること、
■特にN0相に誘起するらせんのピッチが充分大きいこ
とが特に重要である. かかる目的から多くのSc”化合物、あるいは光学活性
化合物が合戒されているが、いずれも上記条件をすべて
満足できるものではない.また、本発明の化合物(1)
に類似した化合物として既に本発明者らが特願昭63−
213817号で示した化合物をあげることができるが
、この化合物においてもキラルドーバントとして添加し
た際に誘起する自発分極はさらに大きくすることが望ま
れ、そのらせんピッチも調製をすることが好しいもので
あった. 〔発明が解決しようとする課題〕 以上のように、従来のSc’″化合物あるいは光学活性
化合物は、その自発分極あるいはらせんピッチにおいて
、決して充分の性能を示しているわけではなく、特願昭
63−213817号に示したものもさらに性能の向上
が望まれ高速応答性、良配向性の液晶材料を提供するた
めには、その改善が望まれていた. 本発明が解決しようとする課題は、液晶材料に用いて自
発分極が大きい光学活性化合物を提供し、高速応答の可
能な強誘電性液晶表示用材料の提供を可能にすることに
ある. 〔問題点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、次の一般式(1
)で表わされる光学活性化合物を提供する。
Sc”組成物の調製方法としてはスメクチックC (S
c)相を示す母体液晶に、光学活性化合物からなるキラ
ルドーパントを加える方法が一般的である. キラルドーバントとして用いる光学活性化合物としては
Sc”相あるいは液晶相を示すことも必ずしも必要でな
いが、母体液晶に添加してSc”組或物とした場合に、
■少量の添加でも充分大きな自発分極を誘起すること、
■特にN0相に誘起するらせんのピッチが充分大きいこ
とが特に重要である. かかる目的から多くのSc”化合物、あるいは光学活性
化合物が合戒されているが、いずれも上記条件をすべて
満足できるものではない.また、本発明の化合物(1)
に類似した化合物として既に本発明者らが特願昭63−
213817号で示した化合物をあげることができるが
、この化合物においてもキラルドーバントとして添加し
た際に誘起する自発分極はさらに大きくすることが望ま
れ、そのらせんピッチも調製をすることが好しいもので
あった. 〔発明が解決しようとする課題〕 以上のように、従来のSc’″化合物あるいは光学活性
化合物は、その自発分極あるいはらせんピッチにおいて
、決して充分の性能を示しているわけではなく、特願昭
63−213817号に示したものもさらに性能の向上
が望まれ高速応答性、良配向性の液晶材料を提供するた
めには、その改善が望まれていた. 本発明が解決しようとする課題は、液晶材料に用いて自
発分極が大きい光学活性化合物を提供し、高速応答の可
能な強誘電性液晶表示用材料の提供を可能にすることに
ある. 〔問題点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、次の一般式(1
)で表わされる光学活性化合物を提供する。
mはOまたはlを表わし、好ましくはm=1である.
・・・(1)
式中、R1は炭素数1−18のアルキル基を表わすが、
好ましくは炭素数2〜6のアルキル基を表わす. Rzは炭素数2〜10のアルキル基または炭素11(1
〜10のアルコキシ基を表わすが、炭素数2〜8のアル
キル基が好ましい. ZはCOO、oco、一o−、または単結合を表わし、
lは0〜10の整数を表わすが、2が単結合を表わす場
合にはlは1−10の整数を表わす。
好ましくは炭素数2〜6のアルキル基を表わす. Rzは炭素数2〜10のアルキル基または炭素11(1
〜10のアルコキシ基を表わすが、炭素数2〜8のアル
キル基が好ましい. ZはCOO、oco、一o−、または単結合を表わし、
lは0〜10の整数を表わすが、2が単結合を表わす場
合にはlは1−10の整数を表わす。
好ましくは2が0の場合、上記R!はCtHsを表わす
. を表わし、x1及びX雪は水素、フッ素、塩素またはシ
アノ基を表わすが、x’ 、x”は少くとも1方が水素
を表わすか、あるいはX1とXtは相OCHz,−CH
zCHz−, −C=C−または単結合を表わすが、好
ましくは、coo, ocoまたは単結合を表わし、Y
2はCOOあるいはOCOを表わす.c” c”はそ
れぞれ独立的に(R)または(S)配置の不斉炭素を表
わす. また、本発明は上記一般式(1)の化合物を含有する液
晶組或物及びこれを用いた液晶表示素子を提供する. 次に、本発明を詳細に説明する. 前述のように本発明の一般式(1)の化合物に類似した
化合物としては、本発明者らが特願昭63−19444
9に於いて示した化合物をあげることができるが、本化
合物(1)との大きな相違点は、この化合物は分子中に
不斉中心を一つしか有していなかったことにある.本化
合物(1)においては、不斉中心が複数存在し、この効
果によってキラルドーバンドとして用いた際の自発分極
を大きくすること、さらに液晶相、特にN′″相に誘起
するらせんピッチを調整することも可能となった。
. を表わし、x1及びX雪は水素、フッ素、塩素またはシ
アノ基を表わすが、x’ 、x”は少くとも1方が水素
を表わすか、あるいはX1とXtは相OCHz,−CH
zCHz−, −C=C−または単結合を表わすが、好
ましくは、coo, ocoまたは単結合を表わし、Y
2はCOOあるいはOCOを表わす.c” c”はそ
れぞれ独立的に(R)または(S)配置の不斉炭素を表
わす. また、本発明は上記一般式(1)の化合物を含有する液
晶組或物及びこれを用いた液晶表示素子を提供する. 次に、本発明を詳細に説明する. 前述のように本発明の一般式(1)の化合物に類似した
化合物としては、本発明者らが特願昭63−19444
9に於いて示した化合物をあげることができるが、本化
合物(1)との大きな相違点は、この化合物は分子中に
不斉中心を一つしか有していなかったことにある.本化
合物(1)においては、不斉中心が複数存在し、この効
果によってキラルドーバンドとして用いた際の自発分極
を大きくすること、さらに液晶相、特にN′″相に誘起
するらせんピッチを調整することも可能となった。
上記一般式(1)の化合物は以下のようにして製造でき
る。
る。
即ち、Y!がCOOを表わす場合には次の一般式(II
I)で表わされる光学活性カルボン酸を酸塩化物(mV
)とし、 有する) これを、ビリジン等の塩基性物質存在下、次の一般式(
V)で表わされる光学活性なフエノーノレ誘導体 り、容易に得ることができる。
I)で表わされる光学活性カルボン酸を酸塩化物(mV
)とし、 有する) これを、ビリジン等の塩基性物質存在下、次の一般式(
V)で表わされる光学活性なフエノーノレ誘導体 り、容易に得ることができる。
(式中、C” 、R’ は一般式(1)におけると同様
の意味を有する)と反応させるか、あるいは(rV)と
(V)の化合物を直接ジシクロヘキシノレカルボジイミ
ド(DCC)等の縮合剤を用いてエステル化させればよ
い。
の意味を有する)と反応させるか、あるいは(rV)と
(V)の化合物を直接ジシクロヘキシノレカルボジイミ
ド(DCC)等の縮合剤を用いてエステル化させればよ
い。
Y2がOCOの場合には、カルボン酸として、一般式(
V)′で表わされる光学活性カルボン酸を用い、 (式中、C”、R’は一般式(1)におけると同様の意
味を有する.) 光学活性なヒドロキシ化合物として一般式(III)の
化合物を用い、上記同様に反応させることによ味を有す
る.) ここで、不斉炭素がベンゼン環に直結した化合物である
一般式(V)あるいは(■)′の化合物は、本発明者ら
が、特願昭63−213817号で示した方法により製
造が可能である. 上記のようにして本発明の一般式(I)の化合物は製造
されるが、これに属する個々の具体的な化合物は、融点
、相転移温度、赤外線吸収スペクトル、各磁気共鳴スペ
クトル、質量分析等の手段により確認することができる
. このようにして製造された本発明に係わる一般式(1)
の化合物の代表的なものの相転移温度を次の表に示す。
V)′で表わされる光学活性カルボン酸を用い、 (式中、C”、R’は一般式(1)におけると同様の意
味を有する.) 光学活性なヒドロキシ化合物として一般式(III)の
化合物を用い、上記同様に反応させることによ味を有す
る.) ここで、不斉炭素がベンゼン環に直結した化合物である
一般式(V)あるいは(■)′の化合物は、本発明者ら
が、特願昭63−213817号で示した方法により製
造が可能である. 上記のようにして本発明の一般式(I)の化合物は製造
されるが、これに属する個々の具体的な化合物は、融点
、相転移温度、赤外線吸収スペクトル、各磁気共鳴スペ
クトル、質量分析等の手段により確認することができる
. このようにして製造された本発明に係わる一般式(1)
の化合物の代表的なものの相転移温度を次の表に示す。
本発明における一般式(1)で表わされる化合物の優れ
た特徴の1つとしては、キラルドーパントとしてSc相
を示す組或物中に少量添加するだけで、充分に大きい自
発分極を誘起し、その結果、高速応答が可能となること
が挙げられる.例えば、第1表におけるNlllの化合
物をビリミジンーフエニルベンゾエート系の母体液晶に
10.0%添加して得られるSc”組戒物は、Sc’″
相の上限温度(Tc)の約37゜低温側において約9.
8nC/cd、という大きな自発分極を示した。
た特徴の1つとしては、キラルドーパントとしてSc相
を示す組或物中に少量添加するだけで、充分に大きい自
発分極を誘起し、その結果、高速応答が可能となること
が挙げられる.例えば、第1表におけるNlllの化合
物をビリミジンーフエニルベンゾエート系の母体液晶に
10.0%添加して得られるSc”組戒物は、Sc’″
相の上限温度(Tc)の約37゜低温側において約9.
8nC/cd、という大きな自発分極を示した。
これは初期の強誘電性液晶として知られる(S)−2−
メチルプチル(P−デシルオキシベンジリデン)71ノ
ベンゾエー} (DOBAMBC)が単独でも2〜3n
C/cj程度であるのと比較すると非常に大きい値であ
ることがわかる. 本発明の一般式(1)の化合物は単独では液晶相を示す
ものではないので、単独での使用にはあまり適していな
い.組成物として、特に強誘電性液晶表示素子として用
いる場合には、粘性の小さいSc液晶組戒物中にキラル
ドーパントの一部または全体として加えることによりS
c”液晶組成物として用いるのが効果的である. 本発明の一般式(1)の化合物をドーピングするSel
l底物として用いるべきSc化合物としては、例えば、
下記一般式(A)で表わされるようなフェニルベンゾエ
ート系化合物や一般式(B)で表わされるピリミジン系
化合物をあげることができる. ることかできる。
メチルプチル(P−デシルオキシベンジリデン)71ノ
ベンゾエー} (DOBAMBC)が単独でも2〜3n
C/cj程度であるのと比較すると非常に大きい値であ
ることがわかる. 本発明の一般式(1)の化合物は単独では液晶相を示す
ものではないので、単独での使用にはあまり適していな
い.組成物として、特に強誘電性液晶表示素子として用
いる場合には、粘性の小さいSc液晶組戒物中にキラル
ドーパントの一部または全体として加えることによりS
c”液晶組成物として用いるのが効果的である. 本発明の一般式(1)の化合物をドーピングするSel
l底物として用いるべきSc化合物としては、例えば、
下記一般式(A)で表わされるようなフェニルベンゾエ
ート系化合物や一般式(B)で表わされるピリミジン系
化合物をあげることができる. ることかできる。
(式中、R’.Rbは一般式Aと同じであり、(式中、
R’及びRhは直鎖または分技のアルキル基、アルコキ
シ基、アルコキシ力ルボニル基、アルカノイルオキシ基
、またはアルコキシカルボニルオキシ基を表わし、同一
であっても異なってでいても良い.) (式中、R”,R’は前記一般式Aと同じ)また、一般
式(A)、(B)を含め、一般式(C)で表わされる化
合物も同様の目的に使用すあるいはこれらのハロゲン置
換体を表し、同一であっても異なっていてもよい Z
aは−coo−.−oco−,−CHgO− . −O
CHt− , −CHtCHz−, −CミC−または
単結合を表す.)また、Sc相の温度範囲を高温域に拡
大する目的には、一般式(D)で表わされる3環型化合
物を用いることができる. (式中、R富 Rhは一般式Aと同様であり、 と同様であって同一であっても異なっていてもよく、z
”,z’は前記一般式(C)のZ′″と同様であって、
同一であっても異なっていてもよい.)これらの化合物
は混合してSc液晶組戒物として用いるのが効果的であ
るが組成物としてSc相を示せばよいのであって、個々
の化合物については、必ずしもSc相を示す必要はない
.こうして得られたSc液晶組底物に本発明の一般式(
1)で示される化合物、及び必要とあれば、他の光学活
性化合物をキラルドーパントとして加えることにより、
容易に室温を含む広い温度範囲でSc相を示すような液
晶1l戒物を得ることができる. 本発明の一般式(1)の光学活性基を有する化合物から
なる液晶化合物、あるいはこれを他の上記Sc化合物あ
るいはSc液晶組戒物にドーピングして得られた液晶組
或物は2枚の透明ガラス電極間に1〜20μ一程度の薄
膜として封入することにより、表示用セルとして使用で
きる.良好なコントラストを得るためには、均一に配向
したモノドメインとする必要がある.このために多くの
方法が試みられているが、液晶材料としては、等方性液
体相(1)4キラルネマチツク相(N1)峠スメクチッ
クA相(SA)−4キラルスメクチツクC相(Sc”)
という相系列を示し、かつN0相、およびSc”相、特
にN1相における螺旋ピッチを大きくしたものが、良好
な配向性を示すことが知られている.螺旋ピッチを大き
くするには、互いに捩れの向きが逆のカイラル化合物を
適量混合すればよいわけであるが、その際、自発分極が
、打ち消し合わないよう注意する必要がある.一般式(
1)の化合物には少なくとも2個の不斉炭素が存在する
が、化合物(1)が誘起する自発分極の極性(前述のD
OBAMBCの極性をeと定義する)及びらせんの向き
は、そのおのおのによって影響を受ける. CHs II 一方の光学活性基−CH−0−R’において、CIの絶
対配置が(R)の場合にはその誘起する自発分極の極性
はeであり、螺旋の捩れの向きが左であることは、既に
、本発明者らが特願昭63−213817号公報におい
て明らかにしている.従って、他方CIl3 1傘傘 の光学活性基R”−CH−4GHz) x−Z−として
は強い自発分極を誘起できるものでは例えば、 CHs ー (”l (S)−Cdl+z−CH−0−CHs 1 (b) (S) −CJ t s−Cll−OC
O−C}13 1 (C) (S) −CJtO−CI−COO−の
如くその誘起する自発分極の極性が○のものを選ぶ必要
がある.特に(a), (b)では、その誘起する螺旋
の捩れ方向が右であるので上記一般式(1)の化合物と
しては、その螺旋ピンチが充分長レ)化合物を得ること
ができる。(C)の場合では、螺旋の捩れ方向が左であ
るので上記一般式(1)の化合物としては、その誘起す
る螺旋ピッチの非常に短かい化合物が得られ、ピッチ調
整用等に用む)ることかできる. CHI 1 また、R”−CH→CHI)m−Z− がCHi 奢 (d) (S) −CzH5CH−C}Iz−C
H3 1 (e) (S) −CtllsCH−CHt−0−
CHI の如く、その誘起する自発分極が、−CH−0−R’と
比較すると充分小さいような光学活性基の場合にはその
螺旋の捩れの向きだけを考えればよい.螺旋ピッチの非
常に短かい化合物は、いわゆるSTN液晶用のネマチソ
ク液晶に添加して用いることもできる. 〔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の実施例に
より制限されるものではない.なお、化合物の構造は核
磁気共鳴スペクトル(NMR) 、及び赤外吸収スペク
トル(IR)、マススペクトル(MS)により確認した
.相転移温度の測定は温度調節ステージを備えた偏光顕
微鏡、及び示差走査熱量系(D S C>を併用して行
なった.IRにおける(neat>は液膜による測定を
表わす.NMRにおける(CDCIs)や溶媒を、Sは
1重線、dは2重線、tは3重線、qは4重線、mは多
重線を、broadは幅広い吸収を表し、Jはカップリ
ング定数を表わす.組或物における%は重量パーセント
を表わす. 実施例l 4 ’ − ((S)−1−メチルへブチルオキシ}ビ
フエニル−4−カルボン酸4− ((R)−2−プロボ
キシエチル}フェニル(表1隘1の化合物)の合或4′
−ヒドロキシビフェニル−4−カルボン酸エチルとp−
}ルエンスルホン#(R)−1−メチルヘプチルとを、
DMF中、t−ブトキシカリウムを用いて反応させ、さ
らに水一エタノール中で水酸化ナトリウムを用いて加水
分解してカルボン酸とした後、塩化チオニルと反応させ
ることにより4 ’ − {(S)−1−メチルへプチ
ルオキシ}ビフエニル−4−カルボン酸クロリドを得た
.この酸塩化物110■と特願昭63−213817号
記載の方法により合威した4− ((R)−2−プロポ
キシエチル}フェノール55■とをジクロノレメタン5
鵬lに溶解し、ビリジンl nuを加え4時間還流温度
で反応させた.放冷後エーテルを加え、稀塩酸、炭酸水
素ナトリウム水溶液、水、飽和食塩水で順次洗浄し、次
いで無水硫酸ナトリウムで脱水乾燥した。溶媒を留去し
て得られた相生威物をシリカゲルカラムクロマトグラフ
ィー(ヘキサン/酢酸エチル=10/l)で精製して表
記化合物の結晶38■を得た。(収率28%).さらに
エタノールから再結晶して精製し、その相転移温度を測
定したところ、融点が53℃で液晶相は示さなかった.
以下に同定データを示す. ’}{NMR:δ=8.14(d’ ,J=8Hz.2
H) .8.05(d,J=8Hz,2H).7.41
(d,J=8Hz.2H).7.50 〜7.70(m
.4H),7.24(d.J=8Hz.2H).4.9
3 〜5.28(+*.IH).4.40Cq.J=6
Hz. IH)+3.22Ct,J−6Hz. IH)
.0.5〜2.35(s+,24H) I R : 1735. 1700, 1605. 1
500. 1270. 1210. 1110,106
5,1005,850.700 cm−’実施例2 4− ((R)−1−ブロボキシエチル}安息香酸4′
− ((S)−2−メチルブチルオキシ力ルボニル)−
4′−ビフェニル(表1?h2の化合物〉の合戒実施例
1において、4 ’ − ((S)−1−メチルへプチ
ルオキシ}ビフェニル−4−カルボン酸クロリドに換え
て4 ’ − ((S)−2−メチルプチルオキシカル
ポニル}ビフエニル−4−オールを用い、4一{(R)
−2−プロボキシエチル}フェノールに換えて、4−{
(R)−2−プロボキシエチル}安息香酸クロリドを用
いて以下同様に行い表記化合物の白色結晶を得た. 以下に同定データを示す. ’HNMR:δ=8.18(d,J=811z.2H)
.8.09(d,J=8Hz,28).7.55”’7
.8(m.4H). 1.45Cd.J−9Hz.2
H).7.29(d.J−9Hz.2H).4.45(
q;J−6Hz. LH) .4. 18(dd. J
−2HZ. 6HZ. 2H) . 3. 26 (t
, J=7Hz. 2B) .0.45〜2.05(m
.17H) 実施例3 4 ’ − {(S)−2−メチルブチル}ビフェニル
−4−4ルボンM4−{(R)−2−プロボキシエチル
}フェニル(表1ll&l3の化合物)の合威実施例l
において4 ’ − {(S)−1−メチルへブチルオ
キシ}ビフェニル−4−カルボン酸クロリドに換えて、
4 ’ − ((S)−2−メチルブチル}ビフェニル
−4−カルボン酸クロリドを用い、以下同様に行うこと
により表記化合物の白色結晶を得た.以下に同定データ
を示す。
R’及びRhは直鎖または分技のアルキル基、アルコキ
シ基、アルコキシ力ルボニル基、アルカノイルオキシ基
、またはアルコキシカルボニルオキシ基を表わし、同一
であっても異なってでいても良い.) (式中、R”,R’は前記一般式Aと同じ)また、一般
式(A)、(B)を含め、一般式(C)で表わされる化
合物も同様の目的に使用すあるいはこれらのハロゲン置
換体を表し、同一であっても異なっていてもよい Z
aは−coo−.−oco−,−CHgO− . −O
CHt− , −CHtCHz−, −CミC−または
単結合を表す.)また、Sc相の温度範囲を高温域に拡
大する目的には、一般式(D)で表わされる3環型化合
物を用いることができる. (式中、R富 Rhは一般式Aと同様であり、 と同様であって同一であっても異なっていてもよく、z
”,z’は前記一般式(C)のZ′″と同様であって、
同一であっても異なっていてもよい.)これらの化合物
は混合してSc液晶組戒物として用いるのが効果的であ
るが組成物としてSc相を示せばよいのであって、個々
の化合物については、必ずしもSc相を示す必要はない
.こうして得られたSc液晶組底物に本発明の一般式(
1)で示される化合物、及び必要とあれば、他の光学活
性化合物をキラルドーパントとして加えることにより、
容易に室温を含む広い温度範囲でSc相を示すような液
晶1l戒物を得ることができる. 本発明の一般式(1)の光学活性基を有する化合物から
なる液晶化合物、あるいはこれを他の上記Sc化合物あ
るいはSc液晶組戒物にドーピングして得られた液晶組
或物は2枚の透明ガラス電極間に1〜20μ一程度の薄
膜として封入することにより、表示用セルとして使用で
きる.良好なコントラストを得るためには、均一に配向
したモノドメインとする必要がある.このために多くの
方法が試みられているが、液晶材料としては、等方性液
体相(1)4キラルネマチツク相(N1)峠スメクチッ
クA相(SA)−4キラルスメクチツクC相(Sc”)
という相系列を示し、かつN0相、およびSc”相、特
にN1相における螺旋ピッチを大きくしたものが、良好
な配向性を示すことが知られている.螺旋ピッチを大き
くするには、互いに捩れの向きが逆のカイラル化合物を
適量混合すればよいわけであるが、その際、自発分極が
、打ち消し合わないよう注意する必要がある.一般式(
1)の化合物には少なくとも2個の不斉炭素が存在する
が、化合物(1)が誘起する自発分極の極性(前述のD
OBAMBCの極性をeと定義する)及びらせんの向き
は、そのおのおのによって影響を受ける. CHs II 一方の光学活性基−CH−0−R’において、CIの絶
対配置が(R)の場合にはその誘起する自発分極の極性
はeであり、螺旋の捩れの向きが左であることは、既に
、本発明者らが特願昭63−213817号公報におい
て明らかにしている.従って、他方CIl3 1傘傘 の光学活性基R”−CH−4GHz) x−Z−として
は強い自発分極を誘起できるものでは例えば、 CHs ー (”l (S)−Cdl+z−CH−0−CHs 1 (b) (S) −CJ t s−Cll−OC
O−C}13 1 (C) (S) −CJtO−CI−COO−の
如くその誘起する自発分極の極性が○のものを選ぶ必要
がある.特に(a), (b)では、その誘起する螺旋
の捩れ方向が右であるので上記一般式(1)の化合物と
しては、その螺旋ピンチが充分長レ)化合物を得ること
ができる。(C)の場合では、螺旋の捩れ方向が左であ
るので上記一般式(1)の化合物としては、その誘起す
る螺旋ピッチの非常に短かい化合物が得られ、ピッチ調
整用等に用む)ることかできる. CHI 1 また、R”−CH→CHI)m−Z− がCHi 奢 (d) (S) −CzH5CH−C}Iz−C
H3 1 (e) (S) −CtllsCH−CHt−0−
CHI の如く、その誘起する自発分極が、−CH−0−R’と
比較すると充分小さいような光学活性基の場合にはその
螺旋の捩れの向きだけを考えればよい.螺旋ピッチの非
常に短かい化合物は、いわゆるSTN液晶用のネマチソ
ク液晶に添加して用いることもできる. 〔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の実施例に
より制限されるものではない.なお、化合物の構造は核
磁気共鳴スペクトル(NMR) 、及び赤外吸収スペク
トル(IR)、マススペクトル(MS)により確認した
.相転移温度の測定は温度調節ステージを備えた偏光顕
微鏡、及び示差走査熱量系(D S C>を併用して行
なった.IRにおける(neat>は液膜による測定を
表わす.NMRにおける(CDCIs)や溶媒を、Sは
1重線、dは2重線、tは3重線、qは4重線、mは多
重線を、broadは幅広い吸収を表し、Jはカップリ
ング定数を表わす.組或物における%は重量パーセント
を表わす. 実施例l 4 ’ − ((S)−1−メチルへブチルオキシ}ビ
フエニル−4−カルボン酸4− ((R)−2−プロボ
キシエチル}フェニル(表1隘1の化合物)の合或4′
−ヒドロキシビフェニル−4−カルボン酸エチルとp−
}ルエンスルホン#(R)−1−メチルヘプチルとを、
DMF中、t−ブトキシカリウムを用いて反応させ、さ
らに水一エタノール中で水酸化ナトリウムを用いて加水
分解してカルボン酸とした後、塩化チオニルと反応させ
ることにより4 ’ − {(S)−1−メチルへプチ
ルオキシ}ビフエニル−4−カルボン酸クロリドを得た
.この酸塩化物110■と特願昭63−213817号
記載の方法により合威した4− ((R)−2−プロポ
キシエチル}フェノール55■とをジクロノレメタン5
鵬lに溶解し、ビリジンl nuを加え4時間還流温度
で反応させた.放冷後エーテルを加え、稀塩酸、炭酸水
素ナトリウム水溶液、水、飽和食塩水で順次洗浄し、次
いで無水硫酸ナトリウムで脱水乾燥した。溶媒を留去し
て得られた相生威物をシリカゲルカラムクロマトグラフ
ィー(ヘキサン/酢酸エチル=10/l)で精製して表
記化合物の結晶38■を得た。(収率28%).さらに
エタノールから再結晶して精製し、その相転移温度を測
定したところ、融点が53℃で液晶相は示さなかった.
以下に同定データを示す. ’}{NMR:δ=8.14(d’ ,J=8Hz.2
H) .8.05(d,J=8Hz,2H).7.41
(d,J=8Hz.2H).7.50 〜7.70(m
.4H),7.24(d.J=8Hz.2H).4.9
3 〜5.28(+*.IH).4.40Cq.J=6
Hz. IH)+3.22Ct,J−6Hz. IH)
.0.5〜2.35(s+,24H) I R : 1735. 1700, 1605. 1
500. 1270. 1210. 1110,106
5,1005,850.700 cm−’実施例2 4− ((R)−1−ブロボキシエチル}安息香酸4′
− ((S)−2−メチルブチルオキシ力ルボニル)−
4′−ビフェニル(表1?h2の化合物〉の合戒実施例
1において、4 ’ − ((S)−1−メチルへプチ
ルオキシ}ビフェニル−4−カルボン酸クロリドに換え
て4 ’ − ((S)−2−メチルプチルオキシカル
ポニル}ビフエニル−4−オールを用い、4一{(R)
−2−プロボキシエチル}フェノールに換えて、4−{
(R)−2−プロボキシエチル}安息香酸クロリドを用
いて以下同様に行い表記化合物の白色結晶を得た. 以下に同定データを示す. ’HNMR:δ=8.18(d,J=811z.2H)
.8.09(d,J=8Hz,28).7.55”’7
.8(m.4H). 1.45Cd.J−9Hz.2
H).7.29(d.J−9Hz.2H).4.45(
q;J−6Hz. LH) .4. 18(dd. J
−2HZ. 6HZ. 2H) . 3. 26 (t
, J=7Hz. 2B) .0.45〜2.05(m
.17H) 実施例3 4 ’ − {(S)−2−メチルブチル}ビフェニル
−4−4ルボンM4−{(R)−2−プロボキシエチル
}フェニル(表1ll&l3の化合物)の合威実施例l
において4 ’ − {(S)−1−メチルへブチルオ
キシ}ビフェニル−4−カルボン酸クロリドに換えて、
4 ’ − ((S)−2−メチルブチル}ビフェニル
−4−カルボン酸クロリドを用い、以下同様に行うこと
により表記化合物の白色結晶を得た.以下に同定データ
を示す。
’HNMR:δ−7.1 〜8.3(m.12H).4
.36(q.J=7Hz.LH). 3.23(t’,
J=7Hz,2H),2.2〜2.80(m,2H).
0.55〜1.85(Rl.17B)実施例4 液晶組成物の調製と表示用セルの作戒 を混合してSc相を示す母体液晶を調製した。
.36(q.J=7Hz.LH). 3.23(t’,
J=7Hz,2H),2.2〜2.80(m,2H).
0.55〜1.85(Rl.17B)実施例4 液晶組成物の調製と表示用セルの作戒 を混合してSc相を示す母体液晶を調製した。
この母体液晶の相転移温度(゜C)は以下の通りであっ
た. 次にこの母体液晶90%と実施例1の化合物10%とか
らなるSc”組戒物を調製した。この組或物の相転移温
度(’C)は以下の通りであった.融点は明確ではなか
った。
た. 次にこの母体液晶90%と実施例1の化合物10%とか
らなるSc”組戒物を調製した。この組或物の相転移温
度(’C)は以下の通りであった.融点は明確ではなか
った。
この&Il底物を等方性液体相まで加熱し、これを厚さ
2.0μ−のスペーサーを介し、ポリイごドーラビング
配向処理を施したセル内に充填し、室温まで除冷したと
ころ、良好に配向したSc”相のセルが得られた。
2.0μ−のスペーサーを介し、ポリイごドーラビング
配向処理を施したセル内に充填し、室温まで除冷したと
ころ、良好に配向したSc”相のセルが得られた。
このセルに電界強度1 0 VP−F /μmの矩形波
を印加してその電気光学応答速度を測定したところ室温
(25℃)で68μ秒であった。このときのチルト角は
14.8゜、自発分極は9. 8 nC/c++”であ
った。
を印加してその電気光学応答速度を測定したところ室温
(25℃)で68μ秒であった。このときのチルト角は
14.8゜、自発分極は9. 8 nC/c++”であ
った。
本発明の式(I)の化合物は、キラルドーバントの全部
またはその一部として、母体となるSc液晶化合物また
は組成物に添加混合することによりSc”液晶組戒物と
した場合において、少量の添加で大きい自発分極を誘起
することが可能であり、このような組戒物ではその粘性
を低く抑えることができて、反応時間において、従来の
ネマチック液晶の1/1 0 0以下、数10μ秒が可
能であり、液晶デバイスの材料として極めて有用である
。
またはその一部として、母体となるSc液晶化合物また
は組成物に添加混合することによりSc”液晶組戒物と
した場合において、少量の添加で大きい自発分極を誘起
することが可能であり、このような組戒物ではその粘性
を低く抑えることができて、反応時間において、従来の
ネマチック液晶の1/1 0 0以下、数10μ秒が可
能であり、液晶デバイスの材料として極めて有用である
。
また、ら旋ピッチにおいても特にN*相において、ピッ
チ調整が容易となるら旋ピッチの比較的大きい化合物、
あるいはら旋ピッチ調整等に用いるら旋ピッチの小さい
化合物の両方を得ることができ、これによって、本発明
のSc”組或物は配向性が非常に良好であるものが得ら
れる.またら旋ピッチの小さい化合物は、従来のTN液
晶に加えて、いわゆるリバースドメインの防止に用いた
り、さらに、STN液晶等にも好適に用いることができ
る。
チ調整が容易となるら旋ピッチの比較的大きい化合物、
あるいはら旋ピッチ調整等に用いるら旋ピッチの小さい
化合物の両方を得ることができ、これによって、本発明
のSc”組或物は配向性が非常に良好であるものが得ら
れる.またら旋ピッチの小さい化合物は、従来のTN液
晶に加えて、いわゆるリバースドメインの防止に用いた
り、さらに、STN液晶等にも好適に用いることができ
る。
また、本発明の化合物は、本発明の提供する製造法によ
り工業的にも容易に製造できる.また、それ自体無色で
あり、光、水、熱等に対する化学的安定性にも優れるも
のであり、非常に実用的である。
り工業的にも容易に製造できる.また、それ自体無色で
あり、光、水、熱等に対する化学的安定性にも優れるも
のであり、非常に実用的である。
平tc1年6月16日
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)下記一般式( I )で表わされる光学活性化合物。 ▲数式、化学式、表等があります▼ ( I ) (式中、R^1は炭素数1〜18のアルキル基を表わし
、R^2は炭素数2〜10のアルキル基又は炭素数1〜
10のアルコキシ基を表わし、ZはCOO、OCO、−
O−又は単結合を表わし、lは0〜10の整数を表わし
、Zが単結合を表わすときはlは1〜10の整数を表わ
し、▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学
式、表等があります▼はそれぞれ独立に▲数式、化学式
、表等があります▼、▲数式、化学式、表等があります
▼(トランス −1,4−シクロヘキシレン基)、▲数式、化学式、表
等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼▲
数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、表
等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼、
▲数式、化学式、表等があります▼又は ▲数式、化学式、表等があります▼を表わし、X^1、
X^2は水素、フッ素、塩素原子又はシアノ基を表わす
が、X^1、X^2は少なくとも1方が水素を表わすか
又はX^1とX^2は等しく、mは0又は1を表わし、
Y_1はCOO、OCO、CH_2O、OCH_2、C
H_2CH_2、−C≡C−又は単結合を表わし、Y_
2はCOO、OCO、、CH_2O又はOCH_2を表
わし、C^■、C^■^■はそれぞれ独立に(R)又は
(S)配置の不斉炭素原子を表わす。) (2)mが1である請求項1記載の光学活性化合物。 (3)Y_1が単結合である請求項2記載の光学活性化
合物。 (4)▲数式、化学式、表等があります▼が▲数式、化
学式、表等があります▼である請求項3記載 の光学活性化合物。 (5)▲数式、化学式、表等があります▼が▲数式、化
学式、表等があります▼である請求項4記載 の光学活性化合物。 (6)R^2が炭素数2〜8のアルキル基である請求項
5記載の光学活性化合物。 (7)lが0である請求項6記載の光学活性化合物。 (8)Y_2がCOOである請求項7記載の光学活性化
合物。 (9)Zが−0−である請求項8記載の光学活性化合物
。 (10)R^1がC_3H_7である請求項9記載の光
学活性化合物。 (11)R^2がC_6H_1_3であって(S)▲数
式、化学式、表等があります▼であり、C^■が(R)
配置である請求項10記載の光学活性化合物。 (12)lが1である請求項6記載の光学活性化合物。 (13)Y_2がOCOである請求項12記載の光学活
性化合物。 (14)ZがOCOである請求項13記載の光学活性化
合物。 (15)R^1がC_3H_7である請求項14記載の
光学活性化合物。 (16)R^2C_2H_5であって (S)▲数式、化学式、表等があります▼であり、C^
■が(R)配置 である請求項15記載の光学活性化合物。 (17)Y_2がCOOである請求項12記載の光学活
性化合物。 (18)Zが単結合である請求項17記載の光学活性化
合物。 (19)R^1がC_3H_7である請求項18記載の
光学活性化合物。 (20)R^2がC_2H_5であって (S)▲数式、化学式、表等があります▼であり、C^
■が(R)配置である請求項19記載の光学活性化合物
。 (21)請求項1記載の一般式( I )の光学活性化合
物の少なくとも1種を含有する液晶組成物。 (22)請求項1記載の一般式( I )の光学活性化合
物の少なくとも1種が請求項2ないし20のいずれかに
記載の光学活性化合物である請求項21記載の液晶組成
物。 (23)キラルスメクチックC相を示す請求項21又は
22記載の液晶組成物。 (24)キラルネマチック相を示す請求項21又は22
記載の液晶組成物。 (25)請求項23の液晶組成物を含有する強誘電性液
晶表示素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1152259A JPH0320242A (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 光学活性化合物、液晶組成物及び液晶表示素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1152259A JPH0320242A (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 光学活性化合物、液晶組成物及び液晶表示素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0320242A true JPH0320242A (ja) | 1991-01-29 |
Family
ID=15536573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1152259A Pending JPH0320242A (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 光学活性化合物、液晶組成物及び液晶表示素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0320242A (ja) |
-
1989
- 1989-06-16 JP JP1152259A patent/JPH0320242A/ja active Pending
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