JPH04501573A - ジフルオロベンゾニトリル化合物および液晶相 - 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】 ジフルオロベンゾニトリル化合物および液晶相本発明は、下記の式１で示される ジフルオロベンゾニトリル化合物に関するものである： ［式中、Ｙは、炭素原子１〜１２個をそれぞれ有するアルキル、アルケニル、ア ルコキシ、オキサアルキルまたはアルケニルオキシであり、そして よりなる群から選ばれた基である］。

本発明はさらにまた、液晶相の成分として、これらの化合物を使用することに関 するものであり、さらにまた、本発明は本発明に係る液晶相を含有する液晶表示 素子および電気光学表示素子に間するものである。

式１で示される化合物は、液晶相の成分として、特にねじれセルの原則、ゲスト −ホスト効果、整列相の変形の効果または動的散乱の効果にもとづく表示体用の 液晶相の成分として、使用することができる。

本発明の目的は、液晶相の成分として適しており、同時に、特に比較的小さい粘 度および非常に大きい誘；異方性を有し、かつまた良好な低温挙動を有する、新 規で安定な液晶化合物またはメソーゲン性化合物を見い出すことにある。

ここに、式Ｉで示される化合物が、液晶相の成分として格別に適することが見い 出された。特に、これらの化合物は、比較的小さい粘度を有する。これらの化合 物を使用することによって、広いメソフェース範囲を有し、かつまた有利な光学 異方性値および誘；異方性値を有する、安定な液晶相を得ることができる。

ＤＥ　３２０９１７８には、次式で示される液晶がすでに記載さＪＰ　６２／１ ０３０５７には、次式で示される化合物が記載されている： さらにまた、ＪＰ　６３／２１６８５８および米圓特許４，８５３．ｉ５２には 、次式で示される化合物が記載されている：しかしながら、非常に大きいΔεを 有するこれらの化合物の非常に広く種々の用途範囲の観点から、特定の用途に対 して正確に仕立てられている物性を有する、さらに別の化合物を入手できること が望まれていた。

さらにまた、式■で示される化合物を提供することによって、種々の適用の観点 から、液晶混合物の調製に適する液晶物質の範囲が、非常に一般的に、相当に拡 大される。

式Ｉで示される化合物は、広い用途範囲を有する。置換基を選択することによっ て、これらの化合物は、液晶相を主として構成する基材として使用することがで きる。

しかしながら、式１で示される化合物はまた、＠ρ種類の化合物からの液晶基材 混合物に加えて、たとえばこの種の誘電体の誘電異方性および（または）光学異 方性に影響を与えることができ、そしてくあるいは）そのしきい電圧および（ま たは）その粘度を最適にすることができる。

式Ｉで示される化合物は、純粋な状態で無色であり、電気光学用途に対して好ま しい位１にある温度範囲で液晶メソフェースを形成する。これらの化合物は、化 学的に、熱的に、そしてまた光に対して安定である。

従って、本発明は、式Ｉで示される化合物およびこれらの化合物を液晶相の成分 として使用することに関するものである０本発明はさらにまた、式Ｉで示される 化合物のうちの少なくとも１種を含有する液晶相およびこの種の相を含有する液 晶表示素子、特に電気光学表示素子に関するものである。

従って、式１で示される化合物は、下記の付属式１ａ〜Ｉｊで示される化合物を 包含する： これらの化合物の中で、式Ｉａ、Ｉｂ−Ｉｄ、Ｉｆ、シルである。

Ｉａ、Ｉｈおよび工１で示される化合物は特に好ましい。

Ｙは、好ましくはアルキルであり、さらにまた、アルコキシである。

Ｙがアルキル基および（または）アルコキシ基である場合には、この基は直鎖状 または分枝鎖状であることができる。この基は、好ましくは直鎖状であり、炭素 原子２．３．４．５．６まなは７個を有し、従って、この基は好ましくは、エチ ル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、エトキシ、プロポキシ 、ブトキシ、ペントキシ、ヘキソキシまたはへブトキシであり、さらにまた、こ の基はメチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル 、テトラデシル、ペンタデシル、メトキシ、オクトキシ、ツノキシ、デクキシ、 ウンデコキシ、ドデコキシ、トリデクキシまたはテトラデシルシである。

オキサアルキルは、好ましくは直鎖状の２−オキサプロピル（＝メトキシメチル ）、２−（＝エトキシメチル）または３−オキサブチル（＝２−メトキシメチル ）、２−２３−または４−オキサペンチル、２−２３−１４−または５−オキサ ヘキシル、２−１３−１４−５５−または６−オキサヘプチル、２−２３−１４ −１５−１６−または７−オキサオクチル、２−１３−１４−１５−１６−１７ −または８−オキサノニル、あるいは２−１３−２４−１５−５６−１７−１８ −または９−オキサゾＹがアルキル基であり、この基中に存在する１個のＣＨ２ 基が−ＣＨ＝ＣＨ−によって置き換えられている場合には、この基は、直鎖状ま たは分枝鎖状であることができる。

この基は、好ましくは直鎖状であり、炭素原子２〜１０個を有する。従って、こ の基は特に、ビニル、プロプ−１−２またはプロブ−２−エニル、ブドー１−５ ２−またはブドー３−エニル、ベント−１−１２−１３−またはベント−４−エ ニル、ヘキス−１−５２−１３−１４−またはへキス−５−エニル、ヘプト−１ −５２−１３−１４−２５−またはヘプト−６−エニル、オクト−１−５２−１ ３−１４−１５−１６−またはオクト−７−エ二ル、ノン−１−１２−２３−５ ４−５５−１６−１７−またはノン−８−エニル、あるいはデク−１−１２−１ ３−１４−１５−２６−５７−５８−またはデク−９−エニルである。

分枝鎖状側鎖基Ｙを有する、式■で示される化合物は、慣用の液晶基材中で良好 な溶解性を有することから、場合により重要でありうるが、特に、これらが光学 活性である場合には、カイラルドーピング物質として重要でありうる。

Ｓ、相を有する、式Ｉで示される化合物は、たとえば熱により駆動する表示体に 適している。

この種の分枝鎖状基は一般に、１個より多くはない鎖分校を有する。好適な分枝 鎖状基Ｙは、イソプロピル、２−ブチル（＝１−メチルプロピル）、イソブチル （＝２−メチルプロピル）、２−メチルブチル、イソペンチル（＝３−メチルブ チル）、２−メチルペンチル、３−メチルペンチル、２−エチルヘキシル、２− プロピルペンチル、イソプロポキシ、２−メチルプロポキシ、２−メチルブトキ シ、３−メチルブトキシ、２−メチルペントキシ、３−メチルペントキシ、２− エチルヘキソキシ、１−メチルヘキソキシおよび１−メチルへブトキシである。

式１は、これらの化合物のラセミ体、ならびにその光学対本体およびその混合物 を包含する。

式Ｉおよびその付属式で示される化合物の中で、その分子中に存在する基のうち の少なくとも一つが、前記の好ましい意味のうちの一つを有する化合物は好まし い化合物である。

式１で示される化合物は文献［たとえばＨｏｕｂｅｎ　−Ｗｅｙ　ｌによるＭｅ ｔｈｏｄｅｎ　ｄｅｒ　ＯｒにａｎｌｓｃＦｌｅｎＣｈｅ１１ｉｅ　（有機化学 の方法）　（Ｇｅｏｒｇ　Ｔｈ＋ｅｍｅ出版社、５ｔｕｔｔａａｒｔ市）■巻、 ８６７頁以降のような標準的学術書］に記載されているようなそれ自体既知の方 法により、特に、あげられている反応に適する既知の反応粂件の下で製造される 。それ自体既知であって、ここでは詳細に説明されていない変法を使用すること もできる。

本発明による化合物は、たとえば下記の反応経路に従い、式■ （式中、ＹおよびＱは、前記定義のとおりである）で示される化合物に金属付加 し、引続いてこの生成物を適当な電子性化合物と反応させることによっ”Ｃ１製 造することができる： さらに別の合成方法は、当業者にとって明らかである。

たとえば、相当して５−置換されている１、３−ジフルオロベンゼン化合物は、 上記反応経路に従い、２−シアノ−１，３−ジフルオロ化合物に変換することが でき、引続いて、液晶化学で慣用の反応［たとえば、Ｅ、Ｐｏｅｔｓｃｈによる 刊行物、にｏｎｔａｋｔｅ　（Ｄａｒｍｓｔａｄｔ）、１９８ｇ　（２）、１５ 頁などに記載されている、たとえばエステル化、エーテル化またはカップリング ］によって、Ｙ−〇−基を導入することができる。

式■で示される化合物は、たとえば下記の合成経路に従って製造することができ る： ル 付属式のＩａ、ＩｂおよびＩｃで示される好ましい化合物を製造するための、特 に好適な方法を、下記の合成経路に示す： 出発物質は、公知であるが、あるいは公知化合物と同様に、製造することができ るかのどちらがである。

本発明による液晶相は、本発明に係る化合物の１種または２種以上に加えて、追 加の成分として、好ましくは２〜４０種、特に４〜３０種の成分を含有する。こ れらの相は、非常に特に好ましくは、本発明に係る化合物の１種または２種以上 に加えて、７〜２５種の成分を含有する。

これらの追加の成分は、好ましくはネマティックまたはネマティック形成性（単 変性または等方性）物質、特にアゾキシベンゼン化合物、ベンジリデンアニリン 化合物、ビフェニル化合物、ターフェニル化合物、フェニルまたはシクロへキシ ルベンゾエート化合物、シクロヘキサンカルボン酸のフェニルまたはシクロヘキ シルエステル化合物、シクロヘキシル安息香酸のフェニルまたはシクロヘキシル エステル化合物、シクロヘキシルシクロヘキサンカルボン酸のフェニルまたはシ クロヘキシルエステル化合物、安息香酸のシクロへキシルフェニルエステル化合 物、シクロヘキサンカルボン酸のシクロへキシルフェニルエステル化合物、シク ロヘキシルシクロヘキサンカルボン酸のシクロへキシルフェニルエステル化合物 、フェニルシクロヘキサン化合物、シクロへキシルビフェニル化合物、フェニル シクロへキシルシクロヘキサン化合物、シクロへキシルシクロヘキサン化合物、 シクロへキシルシクロヘキセン化合物、シクロへキシルシクロへキシルシクロヘ キセン化合物、１．４−とスージクロヘキシルベンゼン化合物、４，４°−とス ーシクロへキシルビフェニル化合物、フェニル−またはシクロへキシルピリミジ ン化合物、フェニル−またはシクロへキシルピリジン化合物、フェニル−または シクロへキシルジオキサン化合物、フェニル−またはシクロへキシル−１，３− ジチアン化合物、１，２−ジフェニルエタン化合物、１，２−ジシクロヘキシル エタン化合物、１−フェニルー２−シクロヘキシルエタン化合物、１−シクロヘ キシル−２−（４−フェニルシクロへキシル）エタン化合物、１−シクロへキシ ル−２−ビフェニリルエタン化合物、１−フェニル−２−シクロへキシルフェニ ルエタン化合物、場合によりハロゲン化されていてらよいスチルベン化合物、ベ ンジルフェニルエーテル化合物、トラン化合物および置換ゲイ皮酸化合物の群か らの物質から選択される。これらの化合物中に存在する１、４−フユニレン基は また、フッ素化されていてもよい。

本発明による相の追加の成分として適する最も重要な化合物は次式の１．２．３ ．４および５で示すことができる特徴を有する： Ｒ’−１−Ｅ−Ｒ”　Ｉ Ｒ’−Ｌ−Ｃｏｏ−Ｅ−Ｒ”　２ Ｒ’−Ｌ−００Ｃ−Ｅ−Ｒ“３ Ｒ’−Ｌ−ＣＨ２ｃｈ−Ｅ−Ｒ”　４ Ｒ’−Ｌ−Ｃ＝　Ｃ−Ｅ−Ｒ”　５ 式１、式２、式３、式４および式５において、しおよびＥは同一または興なるこ とができ、相互に独立して、それぞれ、−ρｈｅ−、−Ｃｙｃ−、−ρｈｅ−Ｐ ｈｅ−、−Ｐｈｅ−Ｃｙｃ−１−Ｃｙｃ−Ｃｙｃ−、−Ｐｙｒ−１−Ｄｉｏ、− Ｇ−Ｐｈｅ−および−Ｇ−Ｃｙｃ−、ならびにそれらの鏡像基からなる群からの 二価の基であり、ここで、Ｐｈｅは１，４−７エニレンであり（この基は非置換 であるか、またはフッ素で１換されている）　、Ｃｙｃはトランス−７，４−シ クロヘキシレンまたは１．４−シクロヘキセニレンであり、Ｐｙｒはピリミジン −２，５−ジイルまたはピリジン−２，５−ジイルであり、Ｄｉｏは１，３−ジ オキサン−２，５−ジイルであり、そしてＧは２−（トランス−１，４−シクロ ヘキシル）エチル、ピリミジン−２，５−ジイル、ピリジン−２，５−ジイルま たは１，３−ジオキサン−２，５−ジイルである。

基しおよび基Ｅのうちの一つは好ましくは、Ｃｙｃ、ＰｈｅまたはＰｙｒである 。Ｅは好ましくは、Ｃｙｃ　、　ＰｈｅまたはＰｈｅ−Ｃｙｃである０本発明に よる相は、好ましくは、式１、式２、式３、式４および式５において、その分子 中に存在する基りおよび基ＥがＣｙｃ　、　ＰｈｅおよびＰｙｒからなる群から 選ばれる相当する化合物から選択される成分の一種または二種以上と、同時に、 式１、式２、式３、式４および式５において、その分子中に存在する基しおよび 基Ｅのうちの一つがＣｙｃ　、　ＰｈｅおよびＰｙｒからなる群から選ばれ、そ して基しおよび基Ｅのうちの他の一つが一ρｈｅ−Ｐｈｅ−、−Ｐｈｅ−Ｃｙｃ −、−Ｃｙｃ−Ｃｙｃ−、−Ｇ−Ｐｈｅ−および−〇−Ｃｙニーからなる群から 選ばれる相当する化合物から選択される成分の一種または二種以上、および場合 により、式１、式２、式３、式４および式５において、その分子中に存在する基 しおよび基Ｅが−Ｐｈｅ−Ｃｙｃ−１−Ｃｙｃ−Ｃｙｃ−、−Ｇ−Ｐｈｅ−およ び−Ｇ−Ｃｙｃ−からなる群から選ばれる相当する化合物から選択される成分の 一種または式の１．２．３．４および５で示される化合物の中の小さいサブグル ープにおいては、ＲｏおよびＲ”は相互に独立して、それぞれ、８個までの炭素 原子を有するアルキル、アルケニル、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルケ ニルオキシまたはアルカノイルオキシである。この小さいサブグループを以下で 、グループＡと記し、これらの化合物を付属式の１ａ、２ａ、３ａ、４ａおよび ５ａで表わされるものとする。これらの化合物の大部分において、Ｒ。

およびＲ”は相互に異なっており、これらの基のうちの一つは、通常、アルキル 、アルケニル、アルコキシまたはアルコキシアルキルである９式の１．２．３． ４および５で示される化合物の中のもう一つの小さいサブグループにおいては、 Ｒ“°は、−Ｆ、−ＣＩ！　、−ＮＣ３または−（０）ｌＣＨ３−（ｘ＋ｚ）Ｆ ｘＣＦｚ　（式中、ｉはＯまたは１であり、そしてに＋Ｊは、１．２または３で ある）である、このグループはグループＢとして知られており、Ｒｏが上記意味 を有する化合物を付属式の１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂおよび５ｂで表わされるもの とする。付属式の１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂおよび５ｂで示される化合物において 、Ｒｏが、−Ｆ、−Ｃｊ　、−ＮＣＳ、−ＣＦａ、−０ＣＨＦ、または−〇ＣＦ ３である化合物は特に好ましい化合物としてあげられる。

付属式の１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂおよび５ｂで示される化合物において、Ｒｏは 付属式１ａ〜５ａで示される化合物について前記した意味を有し、好ましくはア ルキル、アルケニル、アルコキシまたはアルコキシアルキルである。

式１、式２、式３、式４および式５で示される化合物の中のもう一つの小さいサ ブグループにおいて、Ｒｏ“は−ＣＮである。このサブグループは以下でグルー プＣとして知られ、このサブグループの化合物を、相応して、付属式の１Ｃ５２ Ｃ２３Ｃ１４Ｃおよび５Ｃで表わされるものとする。

付属式の１０．２Ｃ１３Ｃ１４Ｃおよび５Ｃで示される化合物において、Ｒｏは 付属式１ａ〜５ａで示される化合物に係り定義されているとおりであり、好まし くはアルキル、アルコキシまたはアルケニルである。

グループＡ、グループＢおよびグループＣの中の好ましい化合物に加えて、提案 されている、その他の種々の１換基を有する、式１、式２、式３、式４および式 ５で示される、その他の化合物もまた慣用である。これらの物質はいずれも、刊 行物から知られている方法またはその類似方法によって得ることができる。

本発明による相は好ましくは、本発明に係る式■で示される化合物に加えて、グ ループＡおよびくまたは）グループＢおよび（または）グループＣから選ばれる 化合物の１種または２種以上を含有する。

本発明による相中の、これらのグループからの化合物の重量による割合は、好ま しくは下記のとおりであるニゲループＡ：０〜９０％、好ましくは２０〜９０％ 、特に３０〜９０％ グループＢ：０〜８０％、好ましくは１０〜８０％、特に１０〜６５％ グループＣ：０〜８０％、好ましくは５〜８０％、特に５へ一５０％ 本発明による特定の相中に存在する、グループＡおよび（または）グループＢお よび（または）グループＣの化合物の重量割合の合計は、好ましくは５％〜９０ ％、特に１０％〜９０％である。

本発明による相は好ましくは、本発明に係る化合物を１〜４０％、特に好ましく は、５〜３０％含有する０本発明に係る化合物を、４０％より多い量、特に４５ 〜９０％の量で含有する相はまた、好ましい０本発明による相は、好ましくは３ 種、４種または５種の本発明に係る化合物を含有する。

本発明による相はそれ自体慣用の方法で調製される。

一般に、諸成分を相互に、好ましくは高められた温度で溶解させる０本発明によ る液晶相は、適当な添加剤を使用することにより、これらを従来開示されている タイプの全部の液晶表示素子で使用することができるように変性することができ る。このような添加剤は当業者にとって既知であり、文献（Ｈ，ｋｅｌｋｅｒ／ 　Ｒ，ＨａｔｚによるＨａｒ＋＋ｊｂｏｏｋｏｆ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａ ｌｓ、、Ｖｅｒｌａｇ　Ｃｈｅｉｉｅ　、　１４ｅｉｎｈｅｉ３１９８０年）に 詳細に記載されている。たとえば、着色ゲスト−ホスト系を生成するために多色 性染料を添加することができ、あるいは誘電巽方性、粘度および（または）ネマ ティック相の配閏を変えるための物質を添加することができる。

以下の諸例は本発明を説明するためのものであり本発明を制限するものではない 、前記および後記の記載において、データに関してパーセントは重量によるもの である。温度はいずれも、摂氏度で示すものである。　Ｎｐ、は融点であり、ｃ ｐ、は透明点である。

さらにまた、Ｃ＝結晶状態、Ｎ−ネマティック相、Ｓ＝スメクティック相および Ｉ＝等方性相である。２種の記号間の数値は転移温度を示すものである。Δｎは 光学異方性であり（５８９ｎｎ、２０℃）、そして粘度（ｎｒＡ２７秒）は２０ ℃で測定した。

「慣用の方法で仕上げ処理するｊの用語は次の意味を有するものとする：必要に 応じて、水を加え、混合物を塩化メチレン、ジエチルエーテルまたはトルエンで 抽出し、有機相を分離し、乾燥させ、次いで蒸発させ、生成物を減圧の下におけ る蒸留、あるいは結晶化および（または）クロマトグラフィにより精製する。下 記の略語を使用する： ＤＡＳＴ　ジエチルアミノサルファートリフルオライドＤＣＣジシクロへキシル 力ルポジイミドＤＤＱ　ジクロロジシアノベンゾキノンＤＩＢＡＬＨ水素化ジイ ソブチルアルミニウムρ０■　カリウムｔｅｒｔ−ブタル−トＴＨＥ　テトラヒ ドロフラン ｐＴｓＯＨｐ−トルエンスルホン酸 ＴＮＥＤ＾　テトラメチルエチレンジアミン例　Ｉ ＴＨＥ　３（ｉｏｉｎ中の１−（４’−ｎ−ペンチルビフェニル−４−イル）− ２−（３，５−ジフルオロフェニル）エタン０．１ｍ（この化合物は、合成経路 １に従い製造される、融点＝５９°）およびＴＨＥＤ八０．へｍ　の溶液に、約 −９０゜でｒｚ　−Ｂｕｌ、ｉ　（ヘＱサン中の１．５Ｍ）　０．１　ｍを滴下 して処理する。この混合物を、この温度でさらに３０分間撹拌し、次いでＴＨＥ 　７０ｍｇ、中の１２０．１ｍの溶液をゆっくり加える。

この添加が完了した時点で、この混合物を、−２０°まで温め、次いでＨ２Ｏを 用いて加水分解する。ジエチルエーテルを加え、生成物を完全に溶解させ、次い で過剰のＩ２を千オＫＢナトリウムｍＨおよび水で洗浄することにより除去する 。蒸発工程の後に、生成物は残留物として残る。この生成物をさらに精製するこ となく　、（ＣｕＣＮ）ｘＯ，１２ｍおよびＮＨＰ　１００ｉｊとともに、油浴 中で１７０℃において、４時間温める。この時間の後に、冷却させた反応混合物 を水およびＣＨ３ＣＮ、で処理し、その有機相を洗浄し、乾燥させ、次いで蒸発 させる。クロマトグラフィおよび結晶化によって、純粋な生成物を得ることがで きる。１−（４°−ｎ−ペンチルビフェニル−４−イル）−２−（４−シアノ− ３，５−ジフルオロフェニル）エタンが得られる。

例　２〜３９ 式■で示される相当する前駆化合物から、下記の本発明による化合物が得られる 二 Ｙ　Ｑ （８）　エトキシ　−ＯＫ◇−ＣＨ２ＣＨ２−（９）ｎ−ブチル　−Ｑ＠−ｃａ ２ｃａ２−（１４）　ｎ−ニア’Ｏヒル−＜Ｅ）ｃａ２ｃａ２−（Ｅ＞−Ｙ　Ｑ （２２）　ｎ−ブチル　−ωΣ＄ｃＨ２ＣＨ２−＜Ｅ＞−（３１）ｎ−ヘンチル 　−クシ（）−ｃａ２ｃＨ２（９−（３３）　ｎ−プロピル　ＫＥｌＣＸ（シー ＣＨ２ＣＨ２−（３４）　ｎ−フｆＡｔ　−侶Σ■Ｘ０ｃｒ５ｃｒｉ、−（３７ ）　ｎ−プロピル８（）（リ一１２ＣＨ２−国際調査報告 国際調査報告 ＥＰ　９００１４１１ Ｓ＾　３９３５３

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．式Ｉ ▲数式、化学式、表等があります▼Ｉ ［式中、Ｙは、炭素原子１〜１２個をそれぞれ有する、アルキル、アルケニル、 アルコキシ、オキサアルキルまたはアルケニルオキシであり、そしてＱ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▼、▲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▼および▲数式、化学式、表等 があります▼ よりなる群から選ばれる基である］ で示されるジフルオロベンゾニトリル化合物。
2. ２．電気光学表示素子用の液晶相の成分として、請求項１に記載の式Ｉで示され る化合物を使用すること。
3. ３．少なくとも２種の液晶成分を含有する電気光学表示素子用液晶相であって、 少なくとも１種の成分が請求項１に記載の式Ｉで示される化合物であることを特 徴とする液晶相。
4. ４．請求項３に記載の相を含有することを特徴とする電気光学表示素子。