JPH05255195A - 新規化合物及びその製造方法、液晶材料用組成物、液晶組成物並びに液晶素子 - Google Patents

新規化合物及びその製造方法、液晶材料用組成物、液晶組成物並びに液晶素子

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JPH05255195A
JPH05255195A JP4088400A JP8840092A JPH05255195A JP H05255195 A JPH05255195 A JP H05255195A JP 4088400 A JP4088400 A JP 4088400A JP 8840092 A JP8840092 A JP 8840092A JP H05255195 A JPH05255195 A JP H05255195A
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JP
Japan
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liquid crystal
composition
compound
trifluoromethyl
benzoic acid
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JP4088400A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Nohira
博之 野平
Akira Sakaigawa
亮 境川
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Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Original Assignee
Idemitsu Petrochemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 カイラルにチルトされたスメクチック液晶
相の成分として好適に用いられ、他の低分子又は高分子
の液晶化合物と配合することによって、高い自発分極、
高速応答性を示し、また、単独では液晶相を示さないも
のの末端アルキル基又はペルフルオロ基の炭素数のみが
異なる化合物同士の組成物とすることによって初めて液
晶相を発現するという極めて特異な性質を持っている新
規化合物及びこの新規化合物を含有する液晶組成物を提
供する。 【構成】 下記一般式で表わされる新規液晶化合物。 【化1】 (式中、kは1又は2、mは1〜20の整数、nは1〜
20の整数を示す。)上記新規化合物を含有する液晶組
成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶組成物の材料とし
て好適に用いられる新規化合物及びその製造方法、この
新規化合物同士からなる液晶材料用組成物、この新規化
合物を配合した液晶組成物並びにこの液晶組成物を液晶
材料として使用した光プリンターヘッド、液晶表示素
子、光フーリエ変換素子、ライトバルブ等に好適に用い
られる液晶素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】フッ素置換不斉骨格を持つ分子に、ペル
フルオロアルキル基を導入した化合物については既に知
られており、カイラルにチルトされたスメクチック液晶
相の成分として好適であるとされている(特表平2−5
03803号公報)。
【0003】しかしながら、この化合物を配合したカイ
ラルスメクチック液晶組成物は自発分極値、高速応答性
の点で十分な特性を有しているとはいえない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明はカイラルにチ
ルトされたスメクチック液晶相の成分として好適に用い
られ、他の低分子又は高分子の液晶化合物と配合するこ
とによって、それら液晶組成物の示す液晶相の液晶特性
を改良し、高い自発分極、高速応答性などを賦与するこ
とができ、また、単独では液晶相を示さないものの、ペ
ルフルオロ基又は末端アルキル基の炭素数のみが異なる
化合物同士の組成物とすることによって初めて液晶相を
発現するという極めて特異な性質を持っている新規化合
物を提供することを目的とする。
【0005】本発明はまた上記新規化合物を製造する新
規な製造方法を提供することを目的とする。
【0006】本発明はまた上記新規化合物の2種以上か
らなる液晶材料用組成物を提供することを目的とする。
【0007】本発明はまた上記新規化合物を含有する液
晶組成物であって、液晶特性の改良された液晶組成物を
提供することを目的とする。
【0008】本発明はまた上記液晶組成物を使用した液
晶素子を提供することを目的とする。
【0009】
【課題が解決するための手段】すなわち、本発明は下記
一般式で表わされる新規化合物を提供するものである。
【0010】
【化3】 (式中、kは1又は2、mは1〜20の整数、nは1〜
20の整数を示す。)本発明の新規化合物は、その少な
くとも1種を低分子又は高分子の液晶化合物あるいはそ
れらの液晶組成物に配合することにより自発分極値、高
速応答性等の液晶特性を改良することができる。例え
ば、スメクチックC液晶(SC液晶)化合物又は組成物
あるいはカイラルスメクチックC液晶(SC *液晶)化合
物又は組成物に配合すると、新規化合物の低粘性によ
り、応答速度の速いSC *液晶組成物を得ることができ
る。また、ネマチック液晶(N液晶)化合物又はネマチ
ック液晶組成物に配合することによりTN型セルにおけ
るリバースドメインの発生を防止することができる。更
に、ネマチック液晶化合物又は組成物あるいはカイラル
ネマチック液晶(N*液晶)化合物又は組成物に配合す
ることにより、カイラルネマチック液晶組成物として相
転移型の液晶素子やホワイト・テイラー型液晶素子に使
用することが可能となる。
【0011】本発明の新規化合物は、例えば下記一般式
で表される4−[X−(トリフルオロメチル)アルキ
ル]フェノール(Xは2又は3)と下記一般式で表され
る4−(ペルフルオロアルキル)安息香酸とをエステル
結合させることにより製造することができる。
【0012】
【化4】 本発明で用いられる4−[3−(トリフルオロメチル)
アルキル]フェノール又は4−[2−(トリフルオロメ
チル)アルキル]フェノールの合成法は例えば、Mol. C
ryst. Liq. Cryst., 1991, Vol. 206. pp.147-157に記
載されている。
【0013】また、4−(ペルフルオロアルキル)安息
香酸は、例えばペルフルオロアルキルヨージドと4−ヨ
ード安息香酸とをジメチルスルホキシドと銅の存在下で
加熱して反応させることにより得ることができる。
【0014】本発明においては、こうして得られた化合
物をエステル結合させることにより本発明の新規化合物
を合成するのであるが、特に4−[3−(トリフルオロ
メチル)アルキル]フェノール又は4−[2−(トリフ
ルオロメチル)アルキル]フェノールが光学活性である
ことが好ましい。光学活性な4−[X−(トリフルオロ
メチル)アルキル]フェノ−ル(Xは2又は3)は例え
ばMol. Cryst. Liq. Cryst., 1991, Vol. 206. pp.147-
157に記載されているように、ラセミの3−トリフルオ
ロアルカンカルボン酸を光学分割して得られた光学活性
化合物から誘導することができる。該化合物が光学活性
でない場合には、エステル結合させて合成された化合物
が、所望の物性を示さないことがある。
【0015】また、本発明の化合物はフェニル基と不斉
炭素との間にメチレン基又はエチレン基を有することが
重要である。
【0016】以下本発明の新規化合物の合成反応スキー
ムを示す。
【0017】
【化5】 次に、本発明の液晶材料用組成物は本発明の新規化合物
のペルフルオロアルキル基(−Cn2n+1)、あるいは
アルキル基(−Cm2m+1)の少なくとも一方の炭素数
n、mの値が異なる2種以上の化合物からなり、その配
合比については特に制限されない。この液晶材料用組成
物には液晶相を示すものも、液晶相を示さないものもあ
るが、エナンチオトロピックに液晶相を発現するために
は、少なくとも1種の成分が液晶組成物中に5重量%以
上、好ましくは10重量%以上含まれることが必要であ
る。他の液晶化合物等に配合して液晶特性を向上させる
効果は、エナンチオトロピック液晶相を発現する組成物
の方が高い場合が多い。
【0018】本発明の液晶組成物は液晶化合物又は液晶
組成物に本発明の新規化合物を少なくとも1種配合した
ものである。液晶化合物又は液晶組成物としては特に限
定されず、また、液晶化合物は低分子又は高分子液晶化
合物のいずれでもよく、液晶組成物も低分子液晶化合物
からなるもの、高分子液晶化合物からなるもの、低分子
及び高分子液晶化合物からなるもののいずれであっても
よい。特に、SC液晶化合物又は組成物、SC *液晶化合
物又は組成物に本発明の新規化合物を配合することによ
り、応答速度の速い液晶組成物が得られる。また、N液
晶化合物又は組成物に配合することにより、TN型セル
におけるリバースドメインの発生を防止できる。さら
に、ネマチック液晶化合物又は組成物あるいはカイラル
ネマチック液晶化合物又は組成物に配合することによ
り、相転移型液晶素子やホワイト・テイラー形ゲスト・
ホスト型液晶素子に液晶材料として使用することが可能
となる。液晶化合物又は液晶組成物に対する新規化合物
の配合割合は、液晶化合物又は液晶組成物に対して0.
01〜99重量%となるように配合することが好まし
い。なお、先に記載した如く、液晶特性向上の効果を高
くするためには、本発明の新規化合物2種以上からな
り、その少なくとも1種を5重量%以上、好ましくは1
0重量%以上含有し、エナンチオトロピックに液晶相を
発現する液晶材料用組成物を配合することが好ましい。
【0019】本発明の液晶材料用組成物又は液晶組成物
を液晶材料として使用した液晶素子は前記液晶組成物の
特異な特性に基づく優れた特性を有している。
【0020】本発明の液晶素子は、液晶材料として本発
明の上記液晶材料用組成物又は液晶組成物を用いている
限り、その構造を限定されるものではないが、通常は、
本発明の液晶材料用組成物又は液晶組成物を含有する液
晶材料を2枚の相対する電極付基板間に狭持してなる構
造を有する。また、必要に応じ、電極付基板の電極層と
液晶材料層との間に、ラビング層などの配向層が設けら
れていてもよい。
【0021】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0022】(製造例1)4−(ペルフルオロオクチ
ル)安息香酸の合成
【0023】
【化6】 ペルフルオロオクチルヨージド5.46g(10.0ミ
リモル)、細かく砕いた銅板3.10g(48.8ミリ
モル)、及び乾燥ジメチルスルホキシド15mlを混合
し、これを110℃で1時間加熱した。
【0024】4−ヨード安息香酸2.48g(10.0
ミリモル)を乾燥ジメチルスルホキシドに溶解したもの
を加え、110℃で6時間反応させた。反応溶液をひだ
折り瀘過し、2M硫酸及び水を加え、エーテルで抽出し
た。硫酸マグネシウムで1晩乾燥したのち溶媒を減圧留
去し、酢酸エチルで再結晶することにより目的物を収量
3.19g(5.89ミリモル)収率58.9%で得
た。
【0025】(製造例2)Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1
991, Vol. 206. pp.147-157に従って4−[3−(トリ
フルオロメチル)ノニル]フェノールを合成した。
【0026】(製造例3)4−(ペルフルオロオクチ
ル)安息香酸 4−[3−(トリフルオロメチル)ノニ
ル]フェニルの合成
【0027】
【化7】 蛇管冷却管を取り付けた30mlのスリ付きナスフラス
コに4−(ペルフルオロオクチル)安息香酸0.37g
(0.69ミリモル)と塩化チオニル3mlを加え、9
0℃で1.5時間加熱した。反応終了後、ベンゼンと共
沸させることにより塩化チオニルを除去した。ここに乾
燥テトラヒドロフラン3ml、光学活性4−[3−(ト
リフルオロメチル)ノニル]フェノール0.17g
(0.59ミリモル)及び水酸化カリウムで乾燥したト
リエチレンジアミン0.08g(0.72ミリモル)の
乾燥テトラヒドロフラン溶液を加えた。室温で30分間
攪拌し、70℃で5時間加熱した。反応終了後、1M塩
酸2ml、水10mlを加え、ジエチルエーテルで抽出
し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を減圧留去
し、薄層クロマトグラフィーにより精製し(展開溶媒
酢酸エチル:ヘキサン=1:8)、4−(ペルフルオロ
オクチル)安息香酸 4−[3−(トリフルオロメチ
ル)ノニル]フェニルを収量0.23g(0.28ミリ
モル)、収率47.5%で得た。更にこれをヘキサン/
95%エタノールから再結晶し、収量0.13g(0.
16ミリモル)、収率27.1%で得た。
【0028】比旋光度[α]28 D=-1.43゜、[α]27 Hg
=-1.71゜(c1.40,CHCl3) 得られた化合物の同定は1H−NMR、13C−NMR、
IR、MS(EI)スペクトル分析により行い、目的の
化合物であることを確認した。1H−NMRスペクトル
分析結果
【0029】
【化8】 δ:8.3(2Ha,d,J=8.3) 7.7(2Hb,d,J=8.3) 7.2(2Hc,d,J=8.5) 7.1(2Hd,d,J=8.5) 2.75(2He,d−d,J=8.2) 1.2〜2.2(Hf,Hg,Hh,Hi,Hj,8Hk) 1.9(3Hl,t,J=6.4)13 C−NMRスペクトル分析結果
【0030】
【化9】 δ:14〜33(h) 42(g) 110〜120(i) 121(f) 129(b) 130(e) 133(k) 134(a) 139(j) 149(d) 164(c) IRスペクトル分析結果 1100〜1400cm-1:C−F 1742cm-1:C=O MSスペクトル分析結果 M+:810 (製造例4)4−(ペルフルオロヘキシル)安息香酸
4−[3−(トリフルオロメチル)ノニル]フェニルの
合成
【0031】
【化10】 蛇管冷却管を取り付けた30mlのスリ付きナスフラス
コに4−(ペルフルオロヘキシル)安息香酸0.24g
(0.55ミリモル)と塩化チオニル2mlを加え、9
0℃で1.5時間加熱した。反応終了後、ベンゼンと共
沸させることにより塩化チオニルを除去した。ここに乾
燥テトラヒドロフラン3ml、光学活性4−[3−(ト
リフルオロメチル)ノニル]フェノール0.14g
(0.50ミリモル)及び水酸化カリウムで乾燥したト
リエチレンジアミン0.07g(0.60ミリモル)の
乾燥テトラヒドロフラン溶液を加えた。室温で30分間
攪拌し、50℃で5時間加熱したのち、70℃で3時間
加熱した。反応終了後、1M塩酸2ml、水10mlを
加え、ジエチルエーテルで抽出し、無水硫酸ナトリウム
で乾燥した。溶媒を減圧留去し、薄層クロマトグラフィ
ーにより精製し(展開溶媒 酢酸エチル:ヘキサン=
1:6)、4−(ペルフルオロヘキシル)安息香酸4−
[3−(トリフルオロメチル)ノニル]フェニルを収量
0.32g(0.45ミリモル)、収率90%で得た。
更にこれをヘキサン/95%エタノールから再結晶し、
収量0.10g(0.15ミリモル)、収率29%で得
た。
【0032】比旋光度[α]28 D=-1.74゜、[α]27 Hg
=-2.90゜(c1.20,CHCl3) 得られた化合物の同定は1H−NMR、13C−NMR、
IR、MS(EI)スペクトル分析により行い、目的の
化合物であることを確認した。
【0033】実施例1 製造例3及び製造例4で合成した化合物を表1に示す割
合で混合して組成物とした。表1からわかるように、製
造例3で合成した化合物の割合が60と62重量%のと
きに、液晶相がエナンチオトロピックに発現した。
【0034】
【表1】
【0035】
【発明の効果】本発明により、他の液晶化合物や液晶高
分子と配合することによって高い自発分極、高速応答性
を示し、またペルフルオロ基の炭素数の異なる化合物同
士を配合して組成物とすることによってエナンチオトロ
ピック液晶相を発現するという特異な性質を有する新規
化合物が得られた。また、この新規化合物の新規な製造
方法を提供することができた。また、本発明の液晶組成
物及び液晶素子は液晶材料として使用した場合、本発明
の新規化合物による特異な性質を有しており、その工業
的価値は極めて大である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式で表わされる新規化合物。 【化1】 (式中、kは1又は2、mは1〜20の整数、nは1〜
    20の整数を示す。)
  2. 【請求項2】 下記一般式で表される4−[X−(トリ
    フルオロメチル)アルキル]フェノール(Xは2又は
    3)と下記一般式で表される4−(ペルフルオロアルキ
    ル)安息香酸とをエステル結合させることを特徴とする
    請求項1記載の新規化合物の製造方法。 【化2】 (式中、kは1又は2、mは1〜20の整数、nは1〜
    20の整数を示す。)
  3. 【請求項3】 m又はnのいずれか一方が異なる2種以
    上の請求項1記載の新規化合物からなることを特徴とす
    る液晶材料用組成物。
  4. 【請求項4】 液晶化合物又は液晶組成物に請求項1記
    載の新規化合物を少なくとも1種配合したことを特徴と
    する液晶組成物。
  5. 【請求項5】 液晶材料として請求項3記載の液晶材料
    用組成物又は請求項4記載の液晶組成物を使用したこと
    を特徴とする液晶素子。
JP4088400A 1992-03-13 1992-03-13 新規化合物及びその製造方法、液晶材料用組成物、液晶組成物並びに液晶素子 Pending JPH05255195A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004504286A (ja) * 2000-07-13 2004-02-12 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフトング キラルな化合物i

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