JPH04159253A - 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耐いられる液晶は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
ルスメクテイックＣ（Ｓｃ”）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クテイツクＣ（Ｓｃ”）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
晶にカイラルなドー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、ＰｓＯ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！Ｘ：移の場合が多いので
実用的とは言えない。また従来の五環性強誘電性液晶化
合物はＳｃ”相が室温よりもかなり高い場合が多くしが
も高次のスメクティック相を現わすこともしばしばある
。

本発明は室温付近にＳｃ”相をとり、がっ大きなＹ〕Ｓ
を持つ強誘電性液晶化合物を提供することをＬｉ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（以下シトロネ
ロールと略称する）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至った
。

すなわち、本発明によれば、 一般式 （式中、Ａは水素原子、ハロゲン原子、低級アルＵ　　
　　　　　　Ｕ １−メチルヘプチル基のような光学活性基を表わす。） 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べ融点やＳｃ”相の相転移温
度が室温付近に降下し、さらにＺｌに２−アルカノール
を用いた化合物では大きなＰｓも期待できる。

本発明者らは先に下記−数式 （式中、ちｍはｌ又は２を表わし、またΩ十ｍ・２ない
し３である。

ル基、１−メチルヘプチル基などの光学活性基を示す。

） で示される強誘電性液晶化合物を提案した（特願平１−
２９０９０２号、特願平１−３３００２９号）。

かかる液晶化合物は一部室温域を含む広い範囲にＳｃ”
相を持ち、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示素子を与えるといっ
た多くの利点を有するものであるが、前記構造のものに
おいて、非置換芳香族カルボン酸部を特定な核置換芳香
族カルボン酸部に置換した化合物は、室温域はもとより
たとえば０°Ｃ〜４０℃という室温以下をも含む広範囲
に亘ってＳＣ！を有すると共に前記構造式の化合物にみ
られる利点をそのまま保有することが知見された。

従って、本発明に係る強誘電性液晶化合物は、その分子
中にシトロネリル基と核置換芳香族基及び光学活性基を
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べ融点が降下し、Ｓ
ｃ”相の相転移温度も室温付近に降下し、しかも室温域
のみならず室温以下をも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Ｎ）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。

（但し、式中Ａｍ”は２−メチルブチル基）この中には
、単体ではＳｃ”相を持たない化合物もいくつかあるが
、それらも混合液晶を調製する上で必要なＮ８相やＳＡ
相を持つので、前述の■の方法で液晶混合物を調製する
のに有効な化合物である。

本発明の、前記一般式（１）で表わされる化合物は、た
とえば、 一般式 （式中、Ａ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、ｘ、　ｙ、　ｚ”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ト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（ＩＩ）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〜
トルエンスルホニルクロライドを加え、シトロネリルー
ｐ−トルエンスルホネートを合成する。

次にｐ−ヒドロキシ安息香酸と水酸化ナトリウムをエタ
ノール中に溶解し、先に得られたシトロネリルーｐ−ト
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ｍ−クロロ−
ｐ−ヒドロキシ安息香酸を用いることでｍ−クロロ−ｐ
−シトロネリルオキシ安息香酸を得ることができる。

また、前記一般式（ｍ）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、ｐ−ベンジルオキシ安息香酸を塩化チオニルとと
もに還流し酸塩化物を合成する。次に、ｐ−（Ｓ）−２
−メチルブチルオキシフェノールや、（Ｓ）−２−メチ
ルブチル−ｐ−ヒドロキシベンゾエートなどのフェノー
ル誘導体とピリジンを加え室温で１２時間反応させる。

常法どおりの後処理・精製の後、これを１，４−ジオキ
サンに溶解し、５％−パラジウムカ−ボンで常圧上水素
添加すると、ｐ’−（Ｓ）−２−メチルブチルオキシフ
ェニル−ｐ−ヒドロキシベンゾエートや（Ｓ）−２−メ
チルブチル−ｐ−（ｐ’−ヒドロキシベンゾイルオキシ
）−ベンゾエートなどの二環性フェノール誘導体が得ら
れる。また、同様にｐ−（Ｓ）−２−メチルブチルオキ
シ安息香酸やテレフタル酸〜モノ−（Ｓ）−２−メチル
ブチルエステルなどのカルボン酸誘導体とヒドロキノン
−モノベンジルエーテルから、−数式（ｍ）においてＸ
で示されるエステル結合が逆向きのフェノール誘導体も
合成することができる。

〔発明の効果〕

本発明の強誘電性液晶化合物は室温付近にＳｃ”相を持
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。

ｒ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 ｐ−（Ｓ）−２−メチルブチルオキシフェニル−ｐ−（
ｐ’−シトロネリルオキシベンゾイルオキシ）−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°Ｃまて冷却する。この中にｐ−トルエンスルホニル
クロライド６２．９ｇ（０，３３０モル）を内温かｉｏ
’ｃを越えなイヨ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のシトロ
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戒、水４（ｌｄ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
．　Ｉｇ（０，１１０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
−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ｐ−シトロネリルオキシ安息
香酸１．９ｇ（０，００７０モル）、ｐ−（Ｓ）−２−
メチルブチルオキシフェニル−ｐ′−ヒドロキシベンゾ
エート２．　＋ｇ（ｏ、ｏｏ７０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１００ｍＡ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（０，００７
０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
．３ｇのｐ−（Ｓ）−２−メチルブチルオキシフェニル
−ｐ−（ｐ’−シトロネリルオキシベンゾイルオキシ）
ベンゾエートが得られた。

実施例２ Ｐ−（Ｓ）−１−メチルへブチルオキシフェニル−ｐ−
（ｍ’−クロロ−ｐ′−シトロネリルオキシベンゾイル
オキシ）−ベンゾエートの合成 実施例Ｉと同様にしてｍ−クロロ−ｐ−シトロネリルオ
キシ安息香酸を合成した。ついでこのものをｐ−（Ｓ）
−１−メチルへブチルオキシフェニル−ｐ′−ヒドロキ
シベンゾエートとり、Ｃ０Ｃ，法によるエステル化した
。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Ｐ−（Ｓ）−ｔ−メチルへ
ブチルオキシフェニル−ｐ−（ｍ’−クロロ−ｐ′−シ
トロネリルオキシベンゾイルオキシ〕−ベンゾエートを
得た。

実施例３〜実施例１８ 実施例Ｉと同様にして一般式（Ｉｌ）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
！、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。

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、Ａは水素原子、ハロゲン原子、低級アルコキシ
   基を、Ｘ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▼、Ｙは単結合、−Ｏ−、▲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▼を、Ｚ＾＊は
   ２−メチルブチル基、１−メチルヘプチル基のような光
   学活性基を表わす。） で表わされる強誘電性液晶化合物。