JPH0446159A - 光学活性化合物及び該化合物を液晶材料とする表示素子 - 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】 イ２発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は、新規光学活性な化合物に間する。この化合物
は、カイラルスメクチックＣ柑を示す強誘電性液晶材料
として、また王女定状態を有するカイラルスメクチック
Ｃｐ相を示す反強誘電性液晶材料として有用なものであ
る。従って、本発明は、また、この新規光学活性な化合
物を液晶材料とする液晶表示素子、特に中間調表示が可
能な強誘電性液晶表示素子に間するものである。

（従来の技術） 現在、液晶表示素子は、その低電圧駆動性、低電力消費
性及び小型、薄型化の観点から、各種の表示素子として
広く利用されている。

最近、高速応答液晶素子として、強誘電性スメクチック
液晶を用いるものが、精力的に研究されている。強誘電
性スメクチック液晶は自発分極を有するため、電界との
相互作用において大きな駆動力を持ち、電界の変化に対
して高速の応答性を示すことが知られている。この高速
応答性を利用して、液晶テレビなとのデイスプレィ用素
子や、光プリンタ、ライトバルブなとのオプトエレクト
ロニクス用素子の研究が進められている。現在、これら
の素子に用いられようとしている強誘電性？α晶棺は、
殆どがカイラルスメクチックＣ相であり、表面安定型強
誘電性液晶モードにより表示を行おうとするものである
。しかしながら、この表面安定型表示モードにおいては
、分子がとりつる二つの安定な状態を用いるため明と暗
の二通りの表示を行うことができるが、中間調の表示を
行うことが困難である。

中間調の表示を可能にてきる、三安定状態を有するカイ
ラルスメクチックＣＡ相を示す反強誘電性液晶材料とし
て４−（５−オクチルピリミジン−２−イル）安、獣香
酸−４−［１−（）リフルオロメチル）へブチルオキシ
カルボニル］フェニルエステル（特開平１−３１６３６
７号公報）が知られており、１α晶表示素子として五環
性エステル化合物から構成される組成物を用いた素子（
特開平１−２１３３９０号公報）が知られている。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、従来知られている反強誘電性液晶材料及びそ
れを用いた表示素子とは、液晶材料の化学構造を異にし
、従来の強誘電性スメクチンク液晶では困難な、中間調
表示が可能な三安定状態を有する液晶材料及びそれを用
いた液晶表示素子を提供するものである。

口１発明の構成及び効果 ＣｔＪ、Ｍを解決するための手段） 本発明による光学活性な化合物は、下記−船蔵％式％ （但し、上記式（１）中Ｒ「は、炭′ｌｌ：数６〜Ｉ８
のアルキル基を表わし、Ｒ２は、炭素数ｌ〜１２のアル
キル基を表わす。本を付したＣは不斉炭素原子を表わす
。） また、本発明による液晶表示素子は、下記−船蔵（１）
で示される光学活性化合物を液晶材料とするものである
。

（但し、上記式（１）中Ｒ１は、炭素数６〜１８のアル
キル基を表わし、Ｒ２は、炭素数１〜１２のアルキル基
を表わし、　ネを付したＣは不斉炭素原子を表わす。） （本発明の効果） 本発明による光学活性化合物は、カイラルスメクチック
Ｃ相を示す強誘電性液晶材料、および三安定状態を有す
るカイラルスメクチックＣＡ相を示す反強誘電性液晶材
料として有用な性能を有している。

従って、この光学活性化合物を液晶材料として使用した
液晶表示素子は、明暗二連りの表示に加えて、中間調の
表示を行うことができろ。この様な特性は、本発明の液
晶表示素子の、従来品以上の各種の利用態様に対する可
能性を与えるものである。

（光学活性化合物） 一般式（１）において、Ｒ１の炭素数６〜１８のアルキ
ル基としては、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、
ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、　ト
リデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサ
デシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基等の直鎖状
または、分岐状アルキル基が例示できる。

一方、Ｒ２の炭素数１〜１２のアルキル基としてはメチ
ル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、
ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシ
ル基、ウンデシル基、ドデシル基等の直鎖状または、分
岐状アルキル基が例示できる。

本発明による一般式（１）で示される化合物のいくつか
を示せは、下記の通りである。

Ｎｏ、　　ｌ：　　（Ｓ）　　４　　（５−オクチルオ
キソビリミジン−２−イル）安息香酸−４−［２−プロ
ピオニル−！−（トリフルオロメチル）エトキシ力ルポ
ニルコフェニルエステル Ｎｏ、２：　　（Ｓ）　−４−（５−デシルオキシビリ
ミシｙ−２−イル＞　安息香＊−４−［２−プロピオニ
ル−１−（トリフルオロメチル）エトキシ力ルポニルコ
フェニルエステル Ｎｏ、３：　　（Ｓ）−４−（５−ドデシルオキシピリ
ミジン−２−イル）安息香ｖｉ−４−［２−プロピオニ
ル−１−（トリフルオロメチル）エトキシ力ルポニルコ
フェニルエステル Ｎｏ、　　４：　　（Ｓ）　−４−（５−テトラデシル
オキシピリミジン−２−イル）安息香酸−４−［２−プ
ロピオニル−１−（トリフルオロメチル）エトキシカル
ボニル］フェニルエステル Ｎｏ、　　５：　　（Ｓ）　−４−（５−才クチルオキ
シピリミジン−２−イル）安息香酸−４−［２−”：シ
タノイル−１−（）リフルオロメチル）エトキシカルボ
ニル］フェニルエステル Ｎｏ、６：　　（Ｓ）−４−（５−デシルオキシピリミ
ジン−２−イル）安息香酸−４−［２−ペンタノイル−
１−（トリフルオロメチル）エトキシカルボニル］フェ
ニルエステル Ｎｏ、７：　　（Ｓ）−４−（５−ドデシルオキシピリ
ミジン−２−イル）安息香酸−４−［２−ペンタノイル
−１−（トリフルオロメチル）エトキシカルボニル］フ
ェニルエステル Ｎｏ、　　８：　　（Ｓ）　−４−（５−テトラデシル
オキシピリミジン−２−イル）安息香酸−４−［２−ペ
ンタノイル−１−（トリフルオロメチル）エトキシ力ル
ポニルコフェニルエステル Ｎｏ、９：　　（Ｒ）−４−（５−オクチルオキシピリ
ミジン−２−イル）安息香酸−４−［２−ヘプタノイル
−１−（トリフルオロメチル）エトキシ力ルポニルコフ
ェニルエステル Ｎｏ、１０：　　（Ｒ）　−４−（５−デシルオキシピ
リミジン−２−イル）安息香酸−４−［２−ヘプタノイ
ル−１−（トリフルオロメチル）エトキシ力ルポニルコ
フェニルエステル Ｎｏ、　　１１：　　（Ｒ）　−４−（５−）デシルオ
キシピリミジン−２−イル）安息、香酸−４−［２−−
＼ブタノイルー１−（トリフルオロメチル）エトキシカ
ルボニル］フェニルエステル Ｎｏ、　　１２：　　（Ｒ）　−４−（５−テトラデシ
ルオキシビリミシンー２−イル）安息香酸−４−［２−
ヘプタノイル−１−（トリフルオロメチル）エトキソ力
ルボニル］フェニルエステル Ｎｏ、１３：　　（Ｓ）　−４−（５−オクチルオキシ
ピリミジン−２−イル）安息香ａ−４−［２−ノナノイ
ル−１−（トリフルオロメチル）エトキシカルボニル］
フェニルエステル Ｎｏ、　　１４：　　（Ｓ）　−４−（５−デシルオキ
シピリミジン−２−イル）安息香酸−４−［２−ノナメ
イル−１−（トリフルオロメチル）エトキシ力ルポニル
コフェニルエステル Ｎｏ、１５：　　（Ｓ）　　４　　（５−ドデシルオキ
ソビリミジン−２−イル）安息香酸−４−［２−ノナノ
イル−１−（トリフルオロメチル）エトキシカルボニル
］フェニルエステル Ｎｏ、　　Ｉ　６：　　（Ｓ）　−４−（５−テトラデ
シルオキシピリミジン−２−イル）安、密、香酸−４−
［２−ノナツイルー１−（トリフルオロメチル）エトキ
シ力ルポニルコフェニルエステル Ｎｏ、　　１７：　　（Ｒ）　−４−（５−オクチルオ
キシピリミジン−２−イル）安息香１ｌ−４−［２−ウ
ンデカノイル−１−（トリフルオロメチル）エトキシカ
ルボニル］フェニルエステル Ｎｏ、１８：　　（Ｒ）−４−（５−デシルオキシピリ
ミジン−２−イル）安息香酸−４−［２−ウンデカノイ
ル−１−（トリフルオロメチル）エトキシ力ルホニルコ
フェニルエステル Ｎｏ、１９：　　（Ｒ）−４−（５−ドデシルオキシピ
リミジン−２−イル）安息香酸−４−［２−ウンデカノ
イル−１−（トリフルオロメチル）エトキシカルボニル
］フェニルエステル Ｎｏ、２０：　　（Ｒ）−４−（５−テトラデシルオキ
シビリミシン−２−イル）安、密、香酸−４−［２−ウ
ンゾカノイルー１−（トリフルオロメチル）エトキシカ
ルボニル］フェニルエステルこれらの化合物の化学構造
は、下表に示すとおりである。

（化合物の１！遣） 一般式（１）で示される光学活性化合物は、合目的な任
意の方法により製造することができる。

適当な製造法の一つは、下記の反応式に従ったものであ
る。式中Ｒ１及びＲ２は一般式（１）で定義したものと
同一であり、式中の（）内の番号はその上段の化合物を
表わす。

（６ン 反応工程（１）は、脱水縮合剤とし・てジシクロへキシ
ルカルボジイミド、塩＠ｌ−エチル−３−（３−ジメチ
ルアミノプロピル）カルボジイミド等を用い、触媒とし
てＮ、　　Ｎ−ツメチル−４−アミノピリジン等の有機
塩基を用い、溶媒として塩化メチレン、クロロホルム等
を用いることにより容易に実施できる０反応工程（ｆｆ
）は脱ヘンシル化工程であるが、公知の方法により実施
できる。

例えば、触媒としてパラジウム／チャコールを用い、溶
媒としてエタノール、酢酸等を用い、常圧水添すること
により容易に実施できる。又、反応工程（ｍ）は、反応
工程（Ｉ）とまったく同様に実施でき、容易に本発明の
目的化合物である式（１）の化合物に導くことができる
。

反応工程（１）で用いる式（３）の化合物である含フツ
素アルコールは、例えば、油化学、Ｉｌｌ、６０８　（
１９８６）に記載の公知の方法により合成することがで
きる。一方、反応工程（■）で用いる式（６）の化合物
も、例えば特公昭５５−６６３２号公報に記載の方法に
より得られるシアノ化合物を加水分解することにより合
成できる。

（液晶表示素子） 本発明による一般式（１）の化合物が液晶材料として有
用であることは前記したところである。

本発明化合物が有する液晶相は、現在広範にわたり研究
されているカイラルスメクチックＣ相とは異なる特性を
有している。従来のカイラルスメクチックＣ相では表面
安定型強誘電性液晶モートにおいて二つの安定な状態が
存在することが知られ、これを利用することにより明、
暗の二通りの表示が行えることが知られているが、カイ
ラルスメクチックＣｏ相では、カイラルスメクチックＣ
相の二つの安定状態に加え第三の安定な状態が存在する
。さらにこの第三の安定状態は、電界強度ゼロを中心と
する領域において存在するので、従来の明、暗の表示に
加え第三の安定状態を利用した中間の明るさを表示する
ことができる。従って、本発明による液晶表示素子にお
いては、印加電圧強度の変化により三種類の表示を行う
ことがてき使用する液晶材料が一般式（１）の化合物で
あるという点を除けは、本発明による液晶表示素子は従
来の場合をも含めて従来公知のものと本質的には異なら
ない。

従って、基本的には本発明の液晶表示素子の作製は、透
明電極をもうけ、表面を配向処理した２枚のガラス基板
をスペーサをはさんではりあわせることにより得られる
セルに、液晶化合物を注入することにより実施できる。

セルの作製は、従来のカイラルスメクチックＣ相を有す
る液晶化合物を用いる液晶素子の作製技術が応用できる
。例えば、スペーサとしては、アルミナビーズ、ガラス
ファイバー、ポリエステルフィルム等を用いることがで
きる。又、配向処理材料としては、ＰＶＡ、ＰＩ、５ｉ
Ｏ１Ｓｉ０２などが例示できる。

本発明による液晶表示素子は、明、暗および中間調の表
示を行うことができるので、従来の黒、白だけの表示に
比べて灰色の表示を加えることによって多用なデイスプ
レィ機能を有している。従って、この様な液晶表示素子
は、多用なデイスプレィ機能に着目して、従来の黒白二
色の表示の場合に比−（て各種の用途に使用される。

（実施例） 以下の実施例は本発明を更に具体的に説明するためのも
のである。実施例中の相転移温度の測定および、相の同
定はＤＳＣ測定ならびに偏光顕微鏡観察により実施した
。Ｃｒｙは結晶相、ＳｍＣ９本はカイラルスメクチック
Ｃｏ相、ＳｍＡはスメクチックＡ相、　Ｉｓｏは等月相
を表わす。

実施例１（合成例） （Ｒ）−４−（５−ドデシルオキシピリミジン−２−イ
ル）安息香酸−４−［２−ヘプタノイル−１−（）リフ
ルオロメチル）エトキシカルボニル］フェニルエステル
（化合物Ｎｏ−１１）（Ｉ）　　　（Ｒ）−４−ベンジ
ルオキシ安息香酸−２−ヘプタノイル−１−トリフルオ
ロメチルエチルエステルの製造 ４−ヘンシルオキシ安息香酸２５１ｍｇ（１゜１０ｍｍ
ｏｌ）、　（Ｒ）−２−ヒドロキシ−２−トリフルオロ
メチルエチル−ｎ−へキシルケトン２２６ｍｇ　（１，
０ｍｍｏ　Ｉ）およびＮ、　　Ｎ−ジメチル−４−アミ
ノピリジン１２２ｒｎｇ（１，，００ｍｍｏｌ）を塩化
メチレン１０　ｍ　ｌに室温にて溶解した後、塩酸１−
エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジ
イミド２１１ｍｇ（１，１０ｍｍｏｌ）を加え、室温に
て５時間反応させた。

反応終了後、析出した固形物を濾別し、水洗、５％酢酸
水溶液による洗浄、水洗を経た後、無水硫酸マグネシウ
ムで乾燥させた。乾燥剤を濾別した後、塩化メチレンを
留去し粗目的物を得た。このものをシリカゲルカラムク
ロマトグラフィーにより精製し、油状の（Ｒ）−４−ベ
ンジルオキシ安息香酸−２−ヘプタノイル−１−トリフ
ルオロメチルエチルエステル２１５ｍｇ　（０，４９ｍ
ｍｏｌ）を得た。

（ｎ）　　（Ｒ）　−４−ｔｌ；’Ｃ１−シ安患香＠−
２−ヘプタノイル−１−トリフルオロメチルエチルエス
テルの製造 （Ｉ）で得られた（Ｒ）−４−ベンジルオキシ安息香酸
−２−ヘプタノイル−１−トリフルオロメチルエチルエ
ステル２１０ｍｇ　（０，４８ｍｍｏ１）を酢酸１０ｍ
夕に溶解後、水嚢雰囲気下で５％パラジウム／チャコ−
ルア　５　ｍ　ｇと室温にて５時間接触させた。パラジ
ウム／チャコールを濾別し、酢酸を減圧下に留去し粗目
的物を得た。このものをシリカゲルカラムクロマトグラ
フィーによりＩｆ製し、油状の（Ｒ）−４−ヒドロキシ
安息香酸−２−ヘプタノイル−１−トリフルオロメチル
エチルエステル１５４ｍｇ　（０，４４ｍｍｏ　ｌ）を
得た。

（ｍ）（Ｒ）−４−（５−ドデシルオキシピリミジン−
２−イル）安息香＊−４−［２−ヘブタノイル−１−（
トリフルオロメチル）エトキシカルボニル］フェニルエ
ステルの製造 （ＩＩ）で得られた（Ｒ）−４−ヒドロキシ安息香酸−
２−ヘプタノイル−１−トリフルオロメチルエチルエス
テル１５４ｍｇ　（０，４４ｍｍｏ　１）５−ドデシル
オキシピリミジン−２−イル安息香ｖｉ１８６ｍｇ　（
０，４８ｍｍｏ　１）及びＮ、　　Ｎ−ジメチル−４−
アミノピリジン３０ｍｇ（０゜２４ｍｍｏｌ）を塩化メ
チレン１０ｍ！に室温にて溶解した後、ジシクロへキシ
ルカルボジイミド１１８ｍｇ　（０，５７ｍｍｏ　ｌ）
を加え、室温にて１７時間反応させた。

反応終了後、析出した固形物を濾別し、水洗、５％酢酸
水溶液による洗浄、水洗を経た後、無水硫酸マグネシウ
ムで乾燥させた。乾燥剤を濾別した後、塩化メチレンを
留去し、粗目的物を得た。

このものをシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより
精製し、更にヘキサンより再結晶することにより目的の
（Ｓ）−４−（５−ドデシルオキシピリミジン−２−イ
ル）安息香酸−４−［２−ヘプタノイル−１−（トリフ
ルオロメチル）エトキシ力ルポニルコフェニルエステル
９８ｍｇ（０゜１４ｍｍｏｌ）を得た。この化合物の物
性等は次の通りであった。

’Ｈ−ＮＭＲスペクトル（ＣＤＣ見３．　　ｐ　ｐｍ）
０．８６（ｔ、３Ｈ）、０．８８（ｔ、３）１）、１．
２５−１．５４（ｍ、２４）１）、１．５７−１．６０
（ｎ＋、２Ｎ）　、　１．８４−１．８８（ｍ　、２Ｎ
’）　、　２．４８（ｔ、　２）１）　、　３．０２（
ｄ、２Ｈ）、４．１４（ｔ、２Ｎ）　、６．１２（ｔ、
　ＩＨ）　、　７．３７（ｄ、２Ｂ）　、８．１６（ｄ
、２Ｈ）、８．３１（ｄ、２Ｈ）、８．５６（ｄ、２）
１）、８．６９（ｄ、２Ｈ）ＩＲスペクトル（ＫＢｒデ
ィスク！　　Ｃｒｎ−’）２９６０．２８６０．１？３
０．１４４０．１２６０．　＋２０５，７６５，７５５
マススペクトル（ＦＡＢ法、ｍ／ｅ（相対強度））７Ｉ
３（３５，ＭＨ＋）　、７１２（ＬＭ＋）、　３６７（
＋００）相転移温度（ＤＳＣ，偏光顕微鏡観察２℃）実
施例２（液晶素子としての性能） ２枚の透明電極がもうけられたガラス基板にポリイミド
を塗布した後、それぞれのラビング方向が互いに平行と
なるように組み立てられたガラス基板間隔３７１ｍのセ
ルに、実施例１で得られた化合物を注入し直行する２枚
の偏向板にはさみ液晶素子を作製した。このものに、９
０℃で±３０Ｖの電圧印加にて光学的応答速度を測定し
たところｌＯμｓｅｃと非常に速い応答時間が得られた
。

実施例３（液晶素子としての性能） 実施例２で作製したセルに、９０℃で±２０Ｖの三角波
を印加したところ、明、暗の他に電圧ＯＶ付近で中間調
の状態を含む三通りの変化が認められた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［ I ］下記一般式（１）で示される光学活性化合物。 ▲数式、化学式、表等があります▼（１） （但し、上記式（１）中Ｒ＾１は、炭素数６〜１８のア
   ルキル基を表わし、Ｒ＾２は、炭素数１〜１２のアルキ
   ル基を表わし、＊を付したＣは不斉炭素原子を表わす。 ） ［２］下記一般式（１）で示される光学活性化合物を液
   晶材料とする表示素子。 ▲数式、化学式、表等があります▼（１） （但し、上記式（１）中Ｒ＾１は、炭素数６〜１８のア
   ルキル基を表わし、Ｒ＾２は、炭素数１〜１２のアルキ
   ル基を表わし、＊を付したＣは不斉炭素原子を表わす。 ）