JPH0383976A - 液晶性化合物 - 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、あるいは電気光学素子に用いられる
新規な液晶性化合物に関する。

（従来の技術） 液晶は表示材料として広く用いられるようになってきた
が、現在のところ表示方式としてＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ
　ＮｅｍａｔｉＣ）型を一般的に採用している。

このＴＮ型表示方式は消費電力が少なくてすみ、また受
光型で目が疲れないなどの長所がある一方、駆動が基本
的に比誘電率の異方性に基いているためその力が弱く応
答速度が遅いという欠点があって高速応答が必要とされ
る分野には応用上の制限を受（プていた。

強誘電性液晶は、１９７５年にＲ，Ｂ、　）ｌｅｙｅｒ
らによって初めて見出されたものであるが（Ｊ、　Ｐｈ
ｙｓｉｑｕｅ。

並、　Ｌ−６９（１９７５）　）　、このものは自発分
極に由来する比較的大きな力が駆動力となるため応答速
度が極めて速く、かつメモリー性を持つという優れた性
能があり、新しい表示素子として注目されている。

液晶が強誘電性を示す条件としてはカイラルスメクティ
ックＣ相（ＳｍＣ”相）を示すことが必要であり、この
ため分子中に不斉炭素を含まなければならない。また分
子の長軸に対して垂直方向に双極子モーメントを持つこ
とが必要である。

Ｈｅｙｅｒ等の合成した強誘電性液晶ＤＯＢＡＨＢＣは
次のような構造をしており 上記の条件を満足しているが、シッフ塩基を含むため化
学的に不安定であり、自発分極も３ｘ　１０″″９Ｃ／
ｃｒＡと小さかった。その後多くの強誘電性液晶化合物
が合成されたが十分に高速応答するものはまだ見付かっ
ておらず、したがって実用化には至っていない。

これら従来の強誘電性液晶化合物を比較してみると、例
えばＤＯＢＡＨＢＣの不斉炭素原子の位置がひとつカル
ボニル基に近づいたＤＯＢ＾−１−ＭＢＣでは自発分極
が５×１０−〇Ｃ／ＣＩｒｔであり、ＤＯＢＡＨＢＣよ
りも大きくなっている。これは、強誘電性の出現に重要
な要素である不斉炭素と双極子の位置が近づいたために
、分子の双極子部分の自由回転が抑えられ、双極子の配
向性が向上したものと考えられる。すなわち、不斉部分
は分子の自由回転を束縛する動きをしており、従来の強
誘電性液晶化合物のほとんどは不斉部分が直鎖上にある
ため、分子の自由回転を完全には抑えることができず、
双極子部分を固定できないために満足な自発分極および
高速応答が得られなかったと考えられる。

（発明が解決しようとする課題） 本発明者らは、上記問題点のない強誘電性液晶化合物を
得るべく鋭意研究の結果、従来の強誘電性液晶化合物の
双極子部分の自由回転を抑えるための手段として、不斉
部分を５員環ラクトンに直結させた構造とすることによ
り、自由回転を束縛し、しかも化学的に安定な光学活性
Ｔ−ラクトン環を有する新規な強誘電性液晶化合物を見
出したものである。

（課題を解決するための手段〉 本発明は、下記一般式（Ａ＞、 Ｒ３は炭素数５〜１０の直鎖状又は分岐状のアルキル基
、Ｒ２は炭素数１〜５の直鎖状又は分岐状のアルキル基
を表わし、＊の符号は不斉炭素原子を表わす） で表わされる光学活性Ｔ−ラクトン環を有する液晶性化
合物及びそのラセミ化合物である。

上記一般式（八）において、Ｒ２及びＲ３のアルキル基
としては、Ｒ２としては、例えばメチル。

エチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル、ｎ−ペンチル、イ
ソプロピル、ｔ−ブチル、２−メチルプロピル、　１−
メチルプロピル、３−メチルブチル。

２−メチルブチル、１−メチルブチルなどの基が挙げら
れ、またＲ３としては、例えばｎ−ペンチル、ｎ−ヘキ
シル、０−ヘプチル、ｎ−オクチル。

ｎ−ノニル、ｎ−デシル、３−メチルブチル。

２−メチルブチル、１−メチルブチル、４−メチルペン
チル、３−メチルペンチル、２−メチルペンチル、１−
メチルペンチル、５−メチルヘキシル、４−メチルヘキ
シル、３−メチルヘキシル。

２−メチルヘキシル、　１−メチルヘキシル、６−メチ
ルヘプチル、５−メチルヘプチル、４−メチルヘプチル
、３−メチルヘプチル、２−メチルヘプチル、　１−メ
チルヘプチル、　７−メチルオクチル、６−メチルオク
チル、５−メチルオクチル。

４−メチルオクチル、３−メチルオクチル、２メチルオ
クチル、　１−メチルオクチル、８−メチルノニル、７
−メチルノニル、６−メチルノニル。

５−メチルノニル、４−メチルノニル、３−メチルノニ
ル、２−メチルノニル、　１−メチルノニルなどの基が
挙げられる。

本発明に係る上記の新規化合物は強誘電性を発生させる
ための双極子モーメントを持つ部分としてのカルボニル
基を５員環の内部に位置させ、さらに環上に２つの不斉
炭素を持たせることにより、この部分の自由回転を不可
能にし、全体として双極子部分を一方向に向わせること
ができ、自発分極を大きくし、延いては高速応答を実現
できるものである。また、式（Ａ＞のＲ１のベンゼン環
にシアン基が置換しているのでシアン基を持たない化合
物に比べて融点が下がり、カイラルスメクティツクＣ（
ＳｍＣ＊）相の温度範囲を低温側に拡げ、またチルト角
を大きくし、自発分極を増加させることができる。ざら
に強情電性液晶を駆動させるためには負の誘電異方性が
必要であり、シアノ基の導入は大きな負の誘電異方性を
もつ化合物を与えるという点において有用である。また
上記一般式（Ａ）の化合物はＴ−ラクトン環に不斉炭素
を２個含んでいるため、２種類のジアステレオマーが存
在する。これらは仝て双極子部分の自由回転を抑えると
いう目的に合致した構造をしているので、それぞれを単
独で用いてもあるいはそれぞれの混合物として用いても
液晶性化合物として有用である。

また本発明において、上記液晶性化合物とは単独で液晶
状態が観察で、きる物質のみでなく、それ自身が液晶相
を示さなくても液晶組成物の構成成分として有用な化合
物をも含んでいる。

本発明に係る一般式（Ａ＞で表わされる化合物は次に示
すような方法によって製造することができる。

すなわち、一般式（Ｂ）、 （式（Ｂ）中Ｒ１及び＊の符号は式（Ａ＞中のＲ１及び
＊の符号と同様の意味を示す）で表わされる光学活性グ
リシジルエーテルと、一般式（Ｃ）（式（Ｃ）中Ｒ２は
式（Ａ＞のＲ２と同じ意味を表わし、Ｒ４は低級アルキ
ル基を示す）で表わされるマロン酸エステル誘導体とを
有機溶媒中塩基を加えて反応させることにより製造する
ことができる。

上記式（Ａ）化合物の製造に際しては、式（Ｂ）化合物
と１〜５当量の式（Ｃ）化合物を有機溶媒中で１〜５当
量の塩基と１．５〜２４時間遠流することにより達成さ
れる。この際用いられる塩基としてはナトリウムメトキ
シド、ナトリウムエトキシド、カリウムｔ−ブトキシド
あるいは水素化ナトリウム、水素化リチウムあるいはｎ
−ブチルリチウム等が好ましく、また有機溶媒としては
メタノール、エタノール、ｔ−ブチルアルコール等のア
ルコール類、テトラヒドロフラン、エチルエーテル、ジ
メトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテ
ル、ジオキサン等のエーテル類、ジメチルボルムアミド
、ジメチルスルホキシド、ヘキサブチルホスホリックト
リアミド等の非プロトン性極性溶媒あるいはこれらの混
合溶媒等が好ましい。

なお、上記原料化合物である式（Ｂ）の光学活性グリシ
ジルエーテルは以下の方法によって製造することができ
る。

（式中Ｒ１及び＊の符号は式（Ａ）のＲ１及び＊の符号
と同じ意味を表わす〉 上記Ｒ１０口で示されるフェノール誘導体に塩基の存在
下で光学活性エピクロルヒドリンを反応させることによ
って得られる。光学活性エピクロルヒドリンは原料フェ
ノール誘導体に対して１〜１０当量が好ましく、また反
応に用いられる塩基は原料フェノール誘導体に対して１
〜５当量が好ましい。塩基としては水酸化ナトリウム、
水酸化カリウム、カリウムｔ−ブトキシドなどが挙げら
れる。反応は触媒なしでも円滑に進行するが、第四級ア
ンモニウム塩、例えばベンジルトリエチルアンモニウム
クロリド、ベンジルトリエチルアンモニウムプロミド、
ベンジルトリメチルアンモニウムクロリド、ベンジルト
リメチルアンモニウムプロミドや４−（Ｎ、Ｎ−’；メ
チルアミン）ピリジンなどの触媒を原料フェノール誘導
体に対して０．０１〜０．１当量加えることもできる。

光学活性エピクロルヒドリンを溶媒として反応させるこ
とができるが、必要な場合はジメチルホルムアミド、ジ
メチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、アセトニ
トリル、ｔ−ブチルアルコール及び水などの極性溶媒を
用いることもできる。反応は温度２０〜８０℃１時間０
．５〜６０時間で終了する。

また上記方法とは別な方法として、原料フェノール誘導
体と光学活性エピクロルヒドリンとを塩基としてフェノ
ール誘導体に対して０．１〜０．５当量のアミン、例え
ばモルホリン、ピペリジン、ピリジンなどの存在下で反
応させて光学活性クロルヒドリン体とし、これに１〜５
当量の塩基、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム
、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、カリウムｔ−ブトキ
シドなどを反応させて閉環によるグリシジルエーテルを
得る方法がある。この方法は二段階反応であるが抽出操
作が容易という利点がある。この場合、反応は５０〜８
０℃、３〜２４時間で終了する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式（Ａ） ▲数式、化学式、表等があります▼（Ａ） （式（Ａ）中Ｒ＾１は▲数式、化学式、表等があります
   ▼であり、 Ｒ＾３は炭素数５〜１０の直鎖状又は分岐状のアルキル
   基、Ｒ＾２は炭素数１〜５の直鎖状又は分岐状のアルキ
   ル基を表わし、＊の符号は不斉炭素原子を表わす） で表わされる光学活性γ−ラクトン環を有する液晶性化
   合物。
2. （２）液晶性化合物がラセミ体である請求項１記載の化
   合物。