JPH03227965A - 光学活性化合物、液晶材料及び液晶表示素子 - Google Patents

光学活性化合物、液晶材料及び液晶表示素子

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JPH03227965A
JPH03227965A JP1274811A JP27481189A JPH03227965A JP H03227965 A JPH03227965 A JP H03227965A JP 1274811 A JP1274811 A JP 1274811A JP 27481189 A JP27481189 A JP 27481189A JP H03227965 A JPH03227965 A JP H03227965A
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貞夫 竹原
Takeshi Kuriyama
毅 栗山
Tamejirou Hiyama
檜山 為次郎
Tetsuo Kusumoto
哲生 楠本
Kiyoji Nishide
喜代治 西出
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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。

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、その製法、液晶組成
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)が得られないため、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
ク相に属するものがあるが、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+にと省
略する)相が最も望ましい。
Sど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S♂相を
示すこと、(ロ)良好な配向を得るために、Sど相の高
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、(ニ)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S。相を示す液晶組成物(以下SC″′液晶組
成物と省略する)が用いられている。S♂液晶組成物の
調製方法としては主としてSc″相を示す液晶化合物(
以下S♂液晶化合物と省略する)を混合する方法と、光
学的に活性でないSc相を示す液晶組成物(以下Sc液
晶組成物と省略する)に光学的に活性な化合物または組
成物をキラルドーバントとして加える方法があるが、S
C液晶組成物はSど液晶組成物よりも低粘度であるので
、後者の方法が高速応答に適しており一般的である。キ
ラルドーパントとしては必ずしもS♂相、あるいは液晶
性さえも示す必要はないが、SC液晶組成物に添加した
場合にその転移点をあまり降下させないものが好ましく
できるだけ少量の添加で充分大きい自発分極を誘起でき
るものが、S♂液晶化合物としての粘度を低下させ応答
の高速化をはかるうえで好都合である。このようなキラ
ルドーパントを構成するためにはこれまで知られている
光学活性化合物だけでは充分でなく、より強い自発分極
を示しうる化合物が望まれていた。
強い自発分極を示すためには化合物中における不斉中心
と双極子とができるだけ近接しておりかつそれらは液晶
中心骨格(コア)にできるだけ近接しており、また双極
子はできるだけ強い程好ましいことは既に知られている
。強い双極子モーメントを示す基としては、シアノ基を
あげることができるがこれを不斉中心に直結甘さ、かつ
コアに近接させることは合成的にかなり困難でありこれ
までにはわずかにアミノ酸を出発原料とした。
(第12回国際液晶学会予稿集1988年)が知られて
いるにすぎず、その不斉中心をさらに0 コアに近づいた化合物は知られていなかった。
最近、D、MJIalba らは一般式(V)で示めさ
れる光学活性なオキサゾリドンを経由して一般式(Vl
)で表わされる光学活性なシアンヒドリン誘導体を得て
おり(USP 4,777.280 )、■ (VI) (式中、17.R’はアルキル基を表わす。)キラルド
ーバントとしてすぐれていることを報告している。しか
し、そこに示された製造方法は、工程数が多く、かつ頻
雑であって大量合成、工業化には到底適したものではな
い、また化合物(Vl)は2環型であるため、母体液晶
に添加すると、そのSc″相の温度範囲を低く、狭くし
やすいとい1 点があった。
〔発明が解決しようとする課題〕
以上のように従来の化合物ではキラルドーバントとして
用いた場合に、その自発分極、温度範囲、生産性等の面
からみて満足のいくものはなく、実用的な高速応答性の
Sc″液晶組成物を得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キラルドーバントの構
成成分として、少量の添加によっても充分大きい自発分
極を誘起しうるシアノ基を含有する新規な光学活性の化
合物、その中間体と製法、及びそれを用いた高速応答の
可能な強誘電性液晶組成物及び液晶表示素子の提供を可
能とすることである。
〔問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、次の一般式(I)
で示されるところのシアノ基を有する光学活性化合物を
提供する。
2 式中、R1は炭素数1〜18の光学的に活性な又は不活
性なアルキル、アルコキシ、アルコキシカルボニル、ア
ルカノイルオキシ、アルコキシアルキル、アルコキシア
ルコキシ、アルコキシアルカノイルオキシ又はアルカノ
イルオキシアルキル基を表わすが、光学的に不活性な基
である場合には、アルキル基又はアルコキシ基が好まし
い。
■ が特に好ましい。Xはフッ素、塩素またはシアノ基を表
わすが、フッ素が好ましい。R2は光学的に活性なある
いは不活性なアルキル基を表わすが、好ましくは、イソ
ブチル基、(S)−1−メチルプロピル基、炭素数2〜
6の直鎖アルキル基を表わす。
また、C9は(S)または(R)配置の不斉炭素原子で
あることを表わす。
本発明はまた液晶組成物を提供する。
本発明にいうところの液晶組成物は、前記一般式(I)
の化合物の少くとも1種を構成成分として含有するもの
であり、特に強誘電性液晶表示用としては、主成分であ
るSc相を示す母体液晶中に前記一般式(I)の化合物
の少くとも1種をキラルドーパントの一部または全部と
して添加してなるS。′液晶組成物が適している。
また、ネマチック液晶に少量添加することによ4 リ、TN液晶としていわゆるリバースドメインの防止に
、あるいはSTN液晶としての用途等に利用できる。
本発明はまた上記一般式(I)で示される、シアノ基を
有する新規な光学活性化合物の中間体である、一般式(
IV)で表わされる化合物の製造方法を提供する。
N (式中、R2、C′1は一般式(I)と同じ意味を有す
る) 即ち、下記一般式(TI)で表わされる光学活性なα−
クロロカルボン酸くこの化合物はロイシン、イソロイシ
ン等のアミノ酸、または光学活性のαヒドロキシカルボ
ン酸から得ることができる)と Cl R2−Cl −C00II         ・ ・ 
・ (IT)(式中、R2、じは一般式(I)と同じ意
味を有5 する。) とヒドロキノンを塩基存在下に反応させ、一般式(■)
′で表わされる光学活性カルボン酸誘渾体とする。
(式中、じ R2は一般式(I)と同じ意味を表わす) この際ジメチルホルムアミド(DMF)等の非水性極性
溶媒中で、水素化ナトリウム等の求核性の弱い塩基を用
いることが好ましい。
この一般式(■)′の光学活性カルボン酸誘導体は単離
することも可能であるが、通常は単離する必要はなく、
ポリリン酸エチル(PPE)等の脱水縮合剤存在下、ア
ンモニアガスと反応させることにより、一般式(III
)で表わされる光学活性なアミドを得ることができる。
1に の一般式(III)の光学活性アミドは再結晶により容
易に精製することができる。
次に、この一般式(TIT)の光学活性アミドをさらに
脱水剤と反応させることにより、上記一般式(IV)の
シアンヒドリン誘導体を得ることができる。脱水剤とし
てはPPEが好ましいが、アミド化の場合よりも強い条
件が必要である。
得られた一般式(IV)の化合物と一般式(■)で表わ
されるカルボン酸 味を表わす) とを縮合剤存在下反応させるか、一般式(■)のカルボ
ン酸を塩化チオニル等の塩素化剤と反応させて酸塩化物
とし、これをピリジン等の塩基存在7 下に一般式(IV)のシアンヒドリン誘導体と反応させ
ることにより、一般式(■)の化合物を得ることができ
る。
斯くして得られた一般式(I)の化合物の代表例を表1
に掲げる。
8 表1かられかる通り、本発明の一般式(I)の化合物は
、液晶性は高く、S♂相を示す化合物も存在するけれど
も、融点が高く単独での使用は好ましくないことがある
。そこで組成物として用いるわけであるが、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S
c液晶組成物中に、キラルドーパントの一部又は全部と
して加えることによりSc液晶組成物として用いるのが
効果的である。
上記一般式(I)の化合物をドーピングするst。
組成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ヱニルベンゾエ
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。
(式中、Ra及びRbは直鎖または分校のアルキル基、
アルコキシル基、アルコキシカルボニル基、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0 いても良い。
) (式中、R” 、Rb は前記一般式Aと同じ) また、 一般式 () () 一般式 (C) で表わされる化合物も同様の目的に使用することができ
る。
(式中、R” 、R′1 は一般式Aと同じであり、 れらのハロゲン置換体を表わし、 同一であっても 異なっていてもよい。z″ は−000 、−0CO 1 CH20−1−OCH2−2−(:LCHz−1−C=
C−1単結合を表わす。) 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、l?” 、 11bは一般式Aと同様であり、
−であっても異なっていてもよく、Za、zbは前記一
般式(C)Z”と同様であって、同一であっても異なっ
ていてもよい。) これら化合物は混合してSc液晶組成物として用いるの
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液晶組成物に本発明の一部2 殺伐(I)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バ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Sど相を示すよ
うな液晶組成物を得ることができる。
斯くして得られた液晶組成物は配向処理を施した2枚の
透明ガラス電極間に厚さ1〜20μm程度の薄膜として
封入することにより、液晶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
ノドメインのセルとする必要がある。この目的のために
既に多くの方法が試みられているが、液晶材料としては
、−船釣には、等方性液体(I)相からの冷却時にキラ
ルネマチック(N8)相を経由して、SC′1相あるい
はSA相を経てS。′相に相転移する液晶であって、か
つ、N”相及びSC″相、特にN”相における螺旋ピ・
ノチが長いものが、良好な配向性を示すことが知られて
いる。
螺旋のピッチを大きくするには、捩れの向きが互いに相
反するキラル化合物を適量混合して用い3 ればよいわけであるが、本発明の一般式(I)の化合物
の誘起するらせんのピッチは5〜70%の添加では充分
に長く、はとんど調整の必要もないが、必要とあれば、
自発分極の向きが同一で、らせんの向きの逆の化合物を
少量添加することにより、容易に調整が可能である。ま
た、上記一般式(I)におけるR1、またはR2として
光学活性な基を用いることにより、ピッチが逆向きの化
合物を得ることができ、これにより、一般式(I)の化
合物だけでピッチ調整することも可能である。
さて、本発明の一般式(I)の化合物の大きな特徴とし
ては、不斉炭素に大きな双極子モーメントを有する基で
あるアミノ基が直結しており、またその不斉炭素が酸素
原子を介してベンゼン環に結合していることにより、大
きな自発分極を誘起できることが挙げられる。
液晶において通常用いられてきた(S)−2メチルブタ
ノールを不斉源とする光学活性化合物が誘起する自発分
極は、化合物単独でも、通常5nC/−以下であって、
ドーパントとしてSc母体4 液晶に少量添加して用いるには小さすぎるものであった
。然るに、本発明の表1隔1の化合物(実施例4の化合
物)では母体液晶にわずか5%添加するだけで1.1n
C/c+dの自発分極を誘起し、高速応答が可能である
〔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(TR)、質量スペクトル
(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、及び示差走査熱量計(D
SC)を併用して行った。IRにおける(KBr)は錠
剤成形により(neat)は液膜による測定を、(Nu
jol)は流動パラフィン中の懸濁状態での測定を表す
。NMRにおける(CDCI 3) (CCIt)は溶
媒を、Sは1重線、dは2重線、tは3重線、qは4重
線をmは多重線を、broadは幅広い吸収をddは2
重の2重線を表5 し、Jはカップリング定数を表す。MSにおけるM+は
親ピークを表し、()内の数値はそのピークの相対強度
を表す。また、温度は℃を表す。
組成物中における%はすべで重量%を表す。
実施例1   (R)−1−(4−ヒドロキシフェニル
オキシ)−4−メチルペンタニトリ ルの合成 1−a、  (R)−2−(4−ヒドロキシフェニルオ
キシ)−4−メチルペンタン酸アミドの合成(S)−2
−クロロ−4−メチルペンタン酸540■、ヒドロキノ
ン300■のN、N −ジメチルホルムアミド(DMF
)12 th!溶液に水素化ナトリウム(60%、油性
)560■を加え、60℃で30分間撹拌した。2N塩
酸で処理をし、酢6 酸エチル抽出後、濃縮し、残渣にポリリン酸エチル(P
 P E)のクロロホルム溶液10mjl!を加え、ア
ンモニアガス雰囲気下、0℃で1時間撹拌した。
飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加え、酢酸エチル抽出
後、カラムクロマトグラフィー(ワコーゲルC−200
、ヘキサン/酢酸エチル=3/1)で、(R)−2−(
4−ヒドロキシフェニルオキシ)4−メチルペンタン酸
アミド325■(収率53%、60%ee)を単離した
。これを再結晶(ヘキサン/酢酸エチル/メタノール=
10/2/1)により精製し、同化合物110■(95
%ee)を得た。
以下に同定データを示す。
白色結晶 融点 149℃ 〔α〕、2°+6.3° (c = 1.0 、 Me
OH)I R(KBr)  3430 、3250 、
2970 、1645 、1510゜1440 、13
60 、1230 、1205 、1100 、10B
5゜1060 、990 、830 、705 、65
0 、600 。
550  cm−’ ’HNMR(CDCI+/d、−DMSO)  δ0.
91 (d 、J = 6.67 Hz  、3 H)  、0.98  (d、J=6.
6 Hz  、3H)、1.65〜2.0  (m  
、  3H)、  3.3  (br  、  −0H
)  。
4.40  (dd  、  J=9.3 、 3.7
 Hz  、  IH)  、  5.72(s、  
LH)  、  6.40(s  、LH)  、  
6.76  (s、4H)MS mlz  :  22
3(M”  、  23)  、  123(I8) 
 、  114(34)。
110(I00)、71 (I6)、69  (I8)
  、  44(25)  、  43(37)、41
(23)、39(IB)、28(I6)、27(23)
1B(25) 元素分析’ C+J+JOsとして 計算値: C、64,56; H,7,68; N、6
.27%実測値: C、64,64; H,7,91、
N、6.29%1−b、  (R)−2−(4−ヒドロ
キシフェニルオキシ)−4メチルペンタンニトリルの合
成8 シ)−4−メチルペンタン酸アミド280■にPPEの
クロロホルム溶液8 mlを加え、40分間加熱還流し
た。飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加え、酢酸エチル
抽出後、薄層クロマトグラフィー(シリカゲル、ヘキサ
ン/酢酸エチル−4/1)で精製し、(R)−2−(4
−ヒドロキシフェニルオキシ)−4−メチルペンタンニ
トリル220■(収率85%;、94%ee)を得た。
以下に同定データを示す。
油状物質 沸点 120℃/ 0.2 mHg〔α] 
D20+137 ’ (cm1.0. Cl1C13)
J R(neat ) 3450 、2970 、22
50 (c=N )  。
1510 、1440 、1370 、1210 、1
070 。
1010、 830. 755  cm−’’HNMR
(CDCl3 )  δ1.00 (d 、 J=6.
1 Hz 。
3)1 ) 、 1.02 (d 、 J=6.01(
2、3H) 、 1.81〜1.91 (m 、 IH
) 、 1.95〜2.07 (m 。
2H) 、 4.67 (dd 、 J=7.8’、 
6.2 Hz 、 IH)。
4.71 (s 、 IH) 、 6.79 (d 、
 J=9.0 Hz 。
2H) 、 6.93 (d 、 J=9.0 Hz 
、 2H)9 MS m/s : 205  (M ”  、  34
 )  、  110(86)  、  109(I0
0)。
97(31)  、  8016)  、  54(7
1)  、  43(I3)  、  27(I3) 高分解能M S : Cl21(ISNO2としてr計
算値: 205.1101 ;実測値: 205.10
82実施例2  (2R,3S)−2−(4−ヒドロキ
シフェニルオキシ)−3−メチルペン タンニトリルの合成 2−a、  (2R,3S)−2−(4−ヒドロキシフ
ェニルオキシ)−3−メチルペンタン酸アミドの合成 (23,3S)−2−クロロ−3−メチルペンタン酸2
g、ヒドロキノン1gのDMF40mj!溶液に水素化
ナトリウム(60%、油性)3gを0 加え、70℃で1時間撹拌した。2N塩酸で処理し、酢
酸エチル抽出後、濃縮した。残渣にPPEのクロロホル
ム溶液15mj!を加え、アンモニアガス雰囲気下、0
℃で1時間撹拌した。飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を
加え、酢酸エチル抽出後、カラムクロマトグラフィー(
ワコールゲルC−200゜ヘキサン/酢酸エチル=2/
1)で、(2R,3S)−2−(4−ヒドロキシフェニ
ルオキシ)3−メチルペンタン酸アミド0.7g(収率
35%。
70%de )を単離した。これを再結晶(ヘキサン/
酢酸エチル/メタノール=10/2/1)により精製し
、同化合物410■(〉98%de )を得た。
以下に同定データを示す。
白色結晶 融点 156℃ 〔α) o”   20 ″(cm1.0 、 MeO
H)I R(KBr ) 3420 、3250 、2
980 、1660 。
1510 、1450 、1360 、1230 、1
210 、1100゜1035 、835 、705 
、680 、560 cs−’’HNMR(CDCl5
/d6−DMSO)  δ0.94 (t 、 J=7
.41 Hz  、  3H)  、  1.03  (d  
、  J=6.9 Hz  、  3H)。
1.32〜1.44  (m 、  IH)  、  
1.60 〜1.72(m 、  1)1 )  、 
 1.95〜2.05  (In、  LH)  、 
 2.9(br 、  −OH)  、  4.25 
 (d 、  J=4.7 Hz 、  IH)。
5.76  (s、  LH)  、  6.40  
(s、  LH)  、  6.76(s、  4H) MS  m/z : 223  (M ” 、  13
 )  、  114(34)  、  110(I0
0)  、  71(I7)  、  44(I2) 
 、  43(28)  、  41(I3)、28(
I9) 元素分析:CI□HI7NO3として 計算値: C,64,56; H,7,68; N 、
 6.27%実測値: C,64,66; If、 7
.67 ; N 、 6.21%2−b、  (2R,
3S)−2−(4−ヒドロキシフェニルオキシ)−3−
メチルペンタンニトリルの合成 2 (2R,3S)−2−(4−ヒドロキシフェニルオキシ
−3−メチルペンタン酸アミド4]、OmgにPPEの
クロロホルム溶液10m1!を加え、40分間加熱還流
した。飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加え、酢酸エチ
ル抽出後、カラムクロマトグラフィー(ワコゲール、C
−200、ヘキサン/酢酸エチル=5/1)で精製し、
(2R,3S)−2−(4−ヒドロキシフェニルオキシ
)−3−メチルペンタンニトリル250■ll166%
:〉98%de )を得た。
以下に同定データを示す。
白色結晶 融点 68℃ 〔α) D”−134° (C= 1.0 、 CIC
l3 )IR(KBr)  3420 、2980 、
2250 (cmN)1510 、1445 、135
5 、1270 、1210 、10601020 、
835 、760 、600 cm−’’HNMR(C
DCl3 )  δ0.99 (t 、 J=7.5 
Hz 。
3H) 、 1.19 (d 、 J=6.7 Hz 
、 3H) 、 1.36〜1.48 (rn 、 L
H) 、 1.62〜1.73 (m 。
IH) 、 2.00〜2.11 (m 、 LH) 
、4.54 (d。
3 J=5.8 、  Hz 、  IH)  、  4.
8〜5.2  (broadIB )  、  6.7
8  (d 、  J=9.0 Hz 、  2H) 
 、  6.91(d  、  J=9.0 Hz  
、  2H)MS m/s : 205  (M ” 
 、  18 )  、  110(I00)、  1
09(30)109(30)、68(25) 元素分析:C32■lSNO2として 計算値:C、70,22:  H、7,37F N 、
 6.82%実測値:C、70,21、H、7,52、
N 、 6.74%実施例3   (R) −2−(4
−ヒドロキシフェニルオキシ)ヘキサンニトリルの合成 3−a、  (R)−2−(4−ヒドロキシフェニルオ
キシ)ヘキサン酸アミドの合成 (S)−2−クロロヘキサン酸2g、ヒドロキノン1g
のDMF45ml溶液に水素化ナトリウ4 ム(60%、油性)3gを加え、60℃で40分間撹拌
した。2N塩酸で処理をし、酢酸エチル抽出、濃縮後、
残渣にPPEのクロロホルム溶液12m1lを加え、ア
ンモニアガス雰囲気下、0℃で1時間撹拌した。飽和炭
酸水素ナトリウム水溶液を加え、酢酸エチル抽出後、カ
ラムクロマトグラフィー(フコ−ゲルC−200,ヘキ
サン/酢酸エチル=2/1)で、(R)−2−(4−ヒ
ドロキシフェニルオキシ)ヘキサン酸アミド1.07g
(収率53%、85%ee )を単離した。これを再結
晶(ヘキサン/酢酸エチル/メタノール−10/2/1
)により精製し、同化合物650■(〉98%ee )
を得た。
以下に同定データを示す。
白色結晶 融点 146℃ 〔α〕D2°−9,3° (c = 1.1 、 Me
OH)I R(KBr )  3420 、3250 
、2950 、16551510 、1440 、12
35 、1210 、1095 、830゜710  
cm−’ ’HNMR(CDCl3/de−DMSO)  δ0.
90 (t 、 J=5 7.3 Hz 、 3H) 、 1.29〜1.54 
(m 、 4H)。
1.80〜2.00 (m 、 2■) 、 3.2 
(br 、−011)4.39(dd 、 J=7.2
 、4.5 Hz 、 IH) 、 5.80(s 、
 18 ) 、 6.46 (s 、 IH) 、 6
.77(s41() MS m/s : 223 (M ” 、 27 ) 
、 179(I4)、 123(I7)114(32)
 、 110(I00) 、 69(I8) 、 44
(I6) 。
43(I8) 、 41(I4) 、 2B(26) 
、 ’18(34)元素分析:  C+ 2HI 7N
O3トシT計算稙:C、64,5G 、  H、7,6
8、N 、 6.27%実測値:C、64,32、H、
7,67、N 、 6.19%ib、  (R)−2−
(4−ヒドロキシフェニルオキシ)ヘキサンニトリルの
合成 6 ヘキサン酸アミド650■にPPEのクロロホルム溶液
15mAを加え、40分間加熱還流した。
飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加え、酢酸エチル抽出
後、カラムクロマトグラフィー(フコ−ゲルC−200
,ヘキサン/酢酸エチル−5/1)で精i1、(R)−
1−(4−ヒドロキシフェニルオキシ)ヘキサンニトリ
ル375■(収率63%。
〉98%ee )を得た。
以下に同定データを示す。
白色結晶 融点 47℃ 〔α〕92°+137° (c−1,1、CHCl3)
I R(KBr ) 3430 、2970 、225
0 (C=N ) 。
1510 、1440 、1265 、1210 、1
100 、1030 。
835 、760 、600 、530 cm−’’H
NMR(CDCl3 )  δ0.96 (t 、 J
=6.2 Hz。
38 ) 、 1.2〜1.8 (rn 、 4H) 
、 1.8〜2.2(m 、 2H) +’ 4.64
 (t 、 J=6.4 Hz 、 IH)+5.2 
(s 、 IH) 、 6.78 (d 、 J=9.
0 Hz 。
28 ) 、 6.90 (d 、 J=9.0 Hz
 、 28 )M S m/z : 205 (M” 
、 25 ) 、 110(77) 、 1097 (I00)  、  96(I3)  、  82(I
4)  、  81(24)  、  69(22)。
54(35)  、  53(I1)  、  41(
I3)  、  39(I5)  、  27(20) 元素分析:  C+zH+5NOzとして計算値: C
、70,22、H、7,37、N 、 6.82%実測
(i : C、70,17; H、7,39; N 、
 6.80%実施例44−(4−オクチルキシフェニル
)安息香酸4−(I−(R)  −シアノ−3メチルブ
チルオキシ)フェニル(表1 隘1の化合物)の合成 実施例1で得られた光学活性な(R)−2=(4−ヒド
ロキシフェニルオキシ)−4−メチルペンタンニトリル
54■及び4−(4−オクチルオキシフェニル)安息香
酸クロリド115■をジクロロメタン10mρに溶解し
、これにピリジン1mlを加え、還流下10時間撹拌し
た。エーテル50m/を加え、10%塩酸、次いで水層
が中性になるまで水で洗浄し、さらに飽和食塩水で洗浄
した。無水硫酸ナトリウムで脱水後、溶媒を溜去して粗
生成物132■をえた。シリカゲルカラ8 ムクロマトクラフィー(溶媒:ヘキシン/酢酸エチル混
合系)で精製して、光学活性な4− (4−オクチルオ
キシフェニル)安息香酸4−(I−(R)シアノ−3−
メチルブチルオキシ)フェニル32■を得た。さらにエ
タノールから再結晶してその相転移温度を測定したとこ
ろ、融点は104.5℃で158.7℃までSA相を示
した。
以下に同定データを示す。
NMR(CDCl13) δ: 0.90 (t、J=
7.0 Hz 、 3H)。
1.01〜1.05 (m 、 6H) 、 1.30
〜1.56(m 、 IOH) 、 1.80〜2.0
6 (m 、 5Fl ) 。
4.02 (t 、 J=7.0 Hz 、 2B )
 、 4.78 (t。
J=8.0 Hz 、 IH) 、 7.00 (d 
、 J=9.0 Hz。
2H) 、 7.08 (d 、 J= 9.0 Hz
 、 2■)+7.22 (d 、 J= 9.0 H
z 、 2H) 、 7.59 (d。
J= 9.0 Hz 、 2H)、 7.59 (d 
、 J= 9.0 Hz 。
2H) 、 7.69 (d 、 J= 9.0 Hz
 、 28 )。
8.22 (d 、 J= 9.0 Hz 、 2H)
I R(Nujol)  : 1740 、1610 
、1515 、1300 。
1280 、1190 、1085 、1250 、8
90 、835゜9 770、(印−1) 実施例54−(5−へブチルピリミジン−2イル)安息
香酸4−(i(R) −シアノ−3−メチルブチルオキ
シ)フェニ ル(表1歯2の化合物)の合成 実施例4において、4−(4−オクチルオキシフェニル
)安息香酸クロリドに換えて光学活性な4−(5−へブ
チルピリミジン−2−イル)安息香酸クロリドを用い同
様にして、光学活性な4(5−へブチルピリミジン−2
−イル)安息香酸4−(I−(R) −シアノ−3−メ
チルブチルオキシ)フェニルを得た。
以下に同定データを示す。
融点: 94.5℃ SA4 : 115.6℃NMR
(CDCj!3 ) δ: 0.87〜0.91 (t
、J=7.0 Hz。
38)、1.01〜1.05 (m 、 6H) 、 
1.20〜1.74(m 、 IOH) 、 1.88
〜2.13 (m 、 3H)。
2.67 (t 、 J=8.0 Hz 、 2H) 
、 4.79 (t。
J=8.0 Hz 、 IH) 、 7.09 (d 
、 J=9.0 Hz。
2H) 、 7.23 (d 、 J= 9.0 Hz
 、 2H) 。
0 8.30  (d  、  J= 9.0 Hz  、
  2H)  、  8.57  (dJ= 9.0 
Hz  、  2H)、  8.69  (S  、2
H)I R(Nujol)  : 1730 、 16
15,1585 、 1550 。
1515 、1440 、1400 、1,270 、
1200. 1080゜1020 、 880  、 
760 、  (cm−’)実施例6〜10 光学活性なシアンヒドリン誘導体として実施例1の1−
bで得た化合物に換えて実施例2及び実施例3で得られ
た化合物を用いることにより、表1における隘3〜7の
各化合物を得た。
各化合物の相転移温度は表1に示した。NMR及びIR
のデータを以下に示す。
実施例6(表1隘3の化合物) NMR(CDCl! z )δ: 0.83〜1.08
(m 、 9H) 。
1.21〜1.83 (m 、 14H) 、 2.0
5〜2.19(m 、 18 ) 、 4.02 (t
 、 J=6.5 Hz 、 28)4.05 (t 
J=6.0 Hz 、 LH) 、 7.00 (dJ
=8.5 Hz、2H) 、 7.08 (d 、 J
= 8.5 Hz 。
2H) 、  7.21 (d 、 J=8.5Hz 
、 2H) 。
7.59 (d、 J= 8.5 Hz 、 2H)、
 7.69 (d 。
1 J = 8.5 Hz 、21()  、  8.23
 (d、  J = 8.5Hz  、  2■) I R(Nujol)  : 1735 、1605 
、1510 、1300 。
1280 、 1190 、 10B0 、 1020
 、 830 、770 。
700、(Cコm−貫) 実施例7(表1陽4の化合物) NMR(CDC43) δ: 0.89(t 、 J=
7.0 Hz 、3H)1.02 (t 、 J=7.
0 Hz 、 38 ) 、 1.22 (t。
J=7.0 Hz 、 3H) 、1.28〜1.49
(m 、 98 ) 。
1.64〜1.74  (m 、 3H) 、 2.0
8〜2.13(m 、 IH) 、 2.66 (t 
、 J=8.0 Hz 、 2H)。
4.65 (d、J=6.0 Hz 、 IH) 、 
7.09 (d 。
J=9.0 Hz、28 ) 、 7.23 (d 、
 J= 9.0 Hz 。
2■) 、  8.30 (d 、 J=9.0Hz 
、 2■)。
8.56 (d、 J= 9.0 Hz 、 2H)、
 8.68 (s 。
2H) I R(Nujol)  : 1730 、1615 
、1580 、1550 。
1515 、1440 、1270 、1200 、1
100.1080゜1020 、880 、810 、
760 、700 (cm−り実施例8(表l11kL
5の化合物) 2 NMR(CDC#3 )  δ : 0.88〜1.0
0(m 、  98 )  。
1.23〜1.85  (m 、  13H)  、 
 2.05〜2.12(m 、  2H)  、  4
.02  (t 、  J=7.0 Hz  、  2
H)4.75  (t、J=6.5 Hz 、  IH
)  、  7.00  (d 。
J=9.0 Hz、2H)  、  7.08  (d
  、  J= 9.0 Hz 。
2f()  、  7.21  (d 、  J=9.
0IIz  、  2)1)  。
7.59  (d、  J= 9.0 Hz  、  
211 )、  7.69  (d  。
J = 9.0 Hz  、2H)  、  8.22
  (d、  J = 9.0Hz  、  2H) I R(Nujol)  : 1740 、 1610
 、 1510 、 130012B0 、 1210
 、 1090 、 840  、 770  、 7
00(an−’) 実施例9 (表1階6の化合物) NMR(CDC/!3)δ: 0.87〜1.00(r
n 、 6H) 。
1.24〜1.72 (rn 、 14H) 、 2.
06〜2.12(m、2■) 、 2.66 (t 、
 J=8.0 Hz 、 28)4.76 (t J=
6.5 Hz 、 LH) 、 7.08 (d 。
J=9.0 Hz、2H) 、 7.22 (d 、 
J= 9.0 Hz 。
2H) 、  8.30 (d 、 J= 9.0 H
z 、 2H) 。
8.56 (d、 J= 9.0 Hz 、 2H)、
 8.68 (s 。
3 2H) J R(Nujol)  : 1730 .15B5 
.1555 .15]5  。
]440 .1270 .1200 .1080 .1
020  。
880 .760 .700  (cm−’)実施例1
0(表1隘7の化合物) NMR(CDCll3)δ: 0.89(t 、 J=
7.5 Hz 、3H)0.98 (t 、 J=7.
5 Hz 、 3H) 、1.25〜1.65(m  
16H) 、1.73〜1.81  (m 、 LH)
 。
2.05〜2.12  (m 、 2)1 ) 、 4
.40〜4.45(m 、 18 ) 、 4.75(
t 、 J=6.5 N2 、2H)6.99(d、J
=9.0 Hz 、 2i() 、7.07 (d 、
 J=9.0 Hz、2H) 、 7.21 (d 、
 J= 9.0 Hz 、2H)。
7.58 (d 、 J= 9.0 Hz 、 2H)
 、 7.69 (d。
J= 9.0 Hz 、 2H)、 8.22 (d、
 J=9.0 Hz。
2H) r R(Nujol)  : 1735 、1615 
、1515 、14701290 、1280 、12
55.1195 、1080.1030 。
880 、860 、830 、770 、700  
(cm−’)実施例11 (S♂組成物の調製と表示用
素子のの作成) 4 次の組成からなる母体S。
組成物を調製した。
この組成物の融点は13℃であり、68.5℃以下でS
c相、73.5℃以下でSA相、83.5℃以下でN相
を示す。
この母体液晶95%と実施例8(表1の階5の化合物)
の化合物5%からなるS♂組成物を調製した。この組成
物は64,5℃以下でS。′相、78℃以下でSA相、
85.5℃以下でN”相を示したが、その融点は明確で
はなかった。なお、N1相におけるらせんは左巻きであ
った。この組成物を等方性液体相まで加熱し、これを厚
さ2.3fiのポ5 リイミドーラビング配向処理を施したセル内に充填し、
室温まで徐冷したところ、均一に配向したSc相のセル
が得られた。このセルに電界強度10V P−P /μ
mの矩形波を印加してその光学応答を測定したところ、
25℃で160μ秒高速応答が確認できた。この時のチ
ルト角は17.8であって、コントラストも良好であっ
た。また、自発分極の極性はeで、1.1nC/cn!
であった。
実施例12 実施例11において、実施例9の化合物(表1隘6の化
合物)を用い、同様にしてsc” u酸物の作製と表示
素子の作成を行った。
この組成物は、60.5℃以下でSど相、74℃以下で
SA相、82℃以下でN8相を示した。
作成したセルのセル厚さは2.0μmで、25℃で22
0μ秒の応答を示した。チルト角は18.8゜コントラ
ストは良好で、自発分極は、2.0 nC/ cr?=
、その極性はθであった。
〔発明の効果〕
本発明の一般式(I)で示される光学活性化合6 物はSc相を示すものを含めて、高い液晶性を示し、大
きい自発分極を存するか、あるいはSc*相を示さない
場合においても、他のScの液晶組成物にいわゆるキラ
ルドーパントとして用いることにより、大きい自発分極
を誘起することができ、高速応答を可能にすることがで
きる。また、その温度範囲はほとんど狭くすることもな
い。また、その誘起するN”相の螺旋ピッチは余り短く
ないので、その調整も容易にすることができる。また、
本発明の一般式(I)で示される光学活性化合物及びそ
の中間体は、工業的にも容易に製造でき、無色で水、光
、熱等に対する化学的安定性に優れており実用的である
さらに、本発明におけるキラルスメクチック液晶化合物
又は組成物からなる液晶材料では約160μ秒という高
速応答を実現することも可能であり、表示用光スイツチ
ング素子として極めて有用である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、シアノ基を有する下記一般式( 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の光学的に活性又は光
    学的に不活性なアルキル基、アルコキシ基、アルコキシ
    カルボニル基、アルカノイルオキシ基、アルコキシアル
    キル基、アルコキシアルコキシ基、アルコキシアルカノ
    イルオキシ基又はアルカノイルオキシアルコキシ基を表
    わし、 ▲数式、化学式、表等があります▼は▲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▼
    、▲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は
    フッ素原子、塩 素原子又はシアノ基を表わし、R^2は炭素数1〜10
    の光学的に活性又は光学的に不活性なアルキル基を表わ
    し、C^*は(R)又は(S)配置の不斉炭素原子を表
    わす。) 2、▲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1記 載の光学活性化合物。 3、R^1がアルコキシ基である請求項2記載の光学活
    性化合物。 4、R^2がアルキル基である請求項3記載の光学活性
    化合物。 5、R^1がn−C_8H_1_7Oである請求項4記
    載の光学活性化合物。 6、R^2が ▲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5記載の光学
    活性化合物。 7、R^2がn−C_4H_9であり、C^*が(R)
    配置である請求項5記載の光学活性化合物。 8、R^2が ▲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5記載の光学
    活性化合物。 9、R^1が ▲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4記載の光学
    活性化合物。 10、R^2がn−C_4H_9である請求項9記載の
    光学活性化合物。 11、▲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1記 載の光学活性化合物。 12、R^1がアルキル基である請求項11記載の光学
    活性化合物。 13、R^2がアルキル基である請求項第12記載の光
    学活性化合物。 14、R^1がn−C_7H_1_5である請求項13
    記載の光学活性化合物。 15、R^2が ▲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14記載の光
    学活性化合物。 16、R^2がn−C_4H_9であり、C^*が(R
    )配置である請求項14記載の光学活性化合物。 17、R^2が ▲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14記載の光
    学活性化合物。 18、請求項1ないし17のいずれかに記載の光学活性
    化合物を少なくとも1種含有する液晶組成物である液晶
    材料。 19、キラルスメクチック相を示す請求項18記載の液
    晶材料。 20、キラルネマチック相を示す請求項18記載の液晶
    材料。 21、光学的に不活性な化合物からなり、スメクチック
    C相を示す母体液晶に請求項1ないし18のいずれかの
    光学活性化合物を含有させることにより光学活性な化合
    物からなるキラルドーパントを添加してなる液晶組成物
    である液晶材料。 22、請求項19ないし21のいずれかの液晶組成物を
    含有させた液晶表示素子である液晶材料。 23、下記一般式(II) ▲数式、化学式、表等があります▼(II) (式中、R^2、C^*は一般式( I )のものと同じ
    ものを表わす。) で表わされる光学活性なα−クロロカルボン酸とヒドロ
    キノンを塩基存在下反応させて下記一般式(III)′で
    表わされる光学活性なカルボン酸誘導体 ▲数式、化学式、表等があります▼(III)′ (式中、R^2、C^*は上記一般式(II)のものと同
    じものを表わす。) とし、さらにアンモニア及び脱水縮合剤と反応させるこ
    とにより、下記一般式(III) ▲数式、化学式、表等があります▼(III) (式中、R^2、C^*は一般式(II)のものと同じも
    のを表わす。) で表わされる光学活性なアミドとし、さらにこれを脱水
    剤と反応させることにより下記一般式(IV)▲数式、化
    学式、表等があります▼(III) (式中、R^2、C^*は一般式(II)のものと同じも
    のを表わす。) で表わされる光学活性なシアンヒドリン誘導体とする請
    求項1記載の一般式( I )で表わされる光学活性化合
    物の中間体の製法。 24、請求項23記載の一般式(III)′で表される請
    求項1の一般式( I )の光学活性化合物の中間体。 25、請求項23記載の一般式(III)で表される請求
    項1の一般式( I )の光学活性化合物の中間体。
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