JPH058706B2 - - Google Patents
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- JPH058706B2 JPH058706B2 JP59250171A JP25017184A JPH058706B2 JP H058706 B2 JPH058706 B2 JP H058706B2 JP 59250171 A JP59250171 A JP 59250171A JP 25017184 A JP25017184 A JP 25017184A JP H058706 B2 JPH058706 B2 JP H058706B2
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- liquid crystal
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- phase
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- Liquid Crystal Substances (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
Description
(発明の技術分野)
本発明は、それ自体で、強誘電性カイラルスメ
クチツク液晶の電界への応答を利用した電気光学
素子に適する液晶化合物であるか、或はこれを他
の液晶化合物と混ぜ、液晶組成物としたとき、転
移温度が低温側に存在するカラルスメクチツク液
晶組成物を与える材料として有用な化合物を提供
するものである。又、当該化合物を含んでなるカ
イラルスメクチツク液晶組成物を提供するもので
ある。
液晶は、既に種々の電気光学素子として応用さ
れ、時計や電卓等の表示に実用化されてきてい
る。現在実用化されている液晶表示素子は、ネマ
チツク液晶やコレステリツク液晶の誘電的配列効
果を利用したものが大部分である。しかし、期待
されている画素数の多い表示素子への応用に当つ
ては、応答性の点や、駆動マージンが取れない事
によるコントラスト、視角特性等の点で問題にな
つている。そのため、一方において、各画素毎に
スイツチング素子を形成するMOSパネルやTFT
パネルの研究開発がさかんになつている。
(先行技術の説明)
こうした中で、クラーク(Clark)等は米国特
許第4367924号において、かかる液晶素子の欠点
を除去する、スメクチツク相を用いた新しい表示
原理による液晶素子を開示している。
図1には、スメクチツクC*相またはH相の模
式図が示されて居り、液晶は各分子層1から成つ
ており、個々の層の中では、分子長軸の平均的な
方向が、層に垂直な方向と角度Ψ0だけ傾いて示
されている。マイヤー(Mayer)等が物理ジヤ
ーナル(Le Journal de Physique第36巻3月
1975年、PPL−69〜L−71に発表した「強誘電
性液晶」という題名の論文において、光学的に活
性な分子からなるスメクチツクC*相あるいはH
相を示す液晶化合物は、一般に電気双極子密度P→
を有し、強誘電的であることを開示している。こ
の双極子密度P→は、分子の傾き方向nには垂直
で、スメクチツク相の層面に平行な方向に作用す
る。同論文の記載する所によれば、このことはス
メクチツクH相にも適用可能であるが、H相では
層に垂直な軸のまわりの回転に対しての粘性がよ
り大きくなる。これらのカイラルスメクチツク液
晶には電気双極子が存在するので、誘電異方性に
よるよりも、電場の作用を強く受ける。更に、こ
の作用力はP→の極性が電場Eと平行な方向を向く
という意味で極性のあるものなので、印加した電
場の方向を反転させることにより、P→の方向を反
転させることになる。即ち、電場を反転させるこ
とにより、第2図に図示した様に、分子をコーン
(このコーンの角2Ψ0を以下、コーン角という)
に沿つて変位することにより、その方向を制御す
ることが出来る。そしてこの分子の平均的な長軸
方向の変化を2枚の偏光板を用いて検出すること
により、電気光学素子として利用し得る。
このスメクチツクC*相またはH相の電界への
応答を利用した電気光学素子は、その自発分極と
電界の及ぼす作用力の方が、誘電異方性によるも
のより3〜4桁大きいので、TN型液晶素子に比
して、秀れた高速応答性を有し、かつ適当な配向
制御を行なうことによつて、記憶機能をもたすこ
とが可能であり、高速光学シヤツター又は表示情
報量の多いデイスプレイ等への応用が期待され
る。
ところで、この様な強誘電性を有するカイラル
スメクチツク液晶材料については、種々の化合物
が合成され、之等の化合物の性質について研究さ
れてきている。
強誘電性液晶として最初に合成されたものは、
DOBAMBCと呼称されているp−ドデシロキシ
ベンジリデンp−アミノ−2−メチルブチル−シ
ンナメートであり、このシツフ塩基系列の液晶
は、強誘電性液晶の研究対象として種々の化合物
が合成され詳しく研究された。
このシツフ塩基系列の液晶の1例として、次の
一般式で表わされる化合物が知られている。
(式中、Xは−H,−Cl,又は−CNであり、
Yは−Cl,−C2H5であり、*印は不整炭素原子を
表わす。)
しかし、この系列の液晶化合物は、室温より高
い温度で始めてカイラルスメクチツク相を呈する
ため、室温では使えず、又シツフ塩基系化合物で
あるため水分により分解されるので、安定性の点
で問題があるなどの欠点がある。
この系の発展系として、一般式(2)
で表される、一方のベンゼン環に水酸基が導入さ
れて、之がベンジリデンイミノ結合と分子内水素
結合を形成するシツフ系塩基のカイラルスメクチ
ツク液晶化合物が、B.I.オストロフスキー
(Ostrovskii)等によつて強誘電体
(Ferroelectrics)24巻、309頁(1980)に発表さ
れ、又A.ハルスバイ(Hallsby)等によつて、分
子性結晶および液晶、レター(MOLECULAR
CRYSTALS AND LIQUID CRYSTALS,
Letter)82巻、61頁、に発表されている。この系
の化合物は室温を含む広い温度範囲に亙つてスメ
クツツクC*相を呈する化合物として注目され
た。又、この化合物は分子内に水素結合を有する
ために、水分による分解が起りにくく、安定性の
面でも通常のシツフ系液晶に比較して秀れてい
る。然し乍ら、液晶化合物は一般に実用上0℃以
下の温度でも結晶化をおこさないことが要求され
るので、この系の液晶は液晶として使用できる温
度範囲の点で未だ実用上十分のものとは言い得な
い。
更に他の系列のものとしては、P.ケラー
(Keller)等によつてアゾキシ系液晶化合物が、
物理学年報(ANNALES DE PHYSIQUE)139
(1978)に発表せられているが、この系の化合物
も液晶温度範囲の点で不十分であり、又濃い黄色
を呈して居り、紫外線に弱いためフイルターの使
用を要する等実用上の問題を抱えている。
一方に、TN型液晶材料として広く使用され、
安定性の面でも実績のある安息香酸エステル系液
晶材料が知られている。この系の化合物として
は、B.I.オストロフスキーによつて、一般式
(但し、nは9又は10の整数を表わす。)
で表わされる液晶化合物が、比較的室温に近い温
度範囲でカイラルスメクチツク相を呈すると報告
されて居る。
又、G.W.グレイ(Gray)等は分子性結晶およ
び(MOLECULAR CRYSTALS AND
LIQUID CRYSTALS)37巻189頁(1976)及び
37(1978)において、常温より高い温度範囲でカ
イラルスメクチツク液晶相を呈するビフエニルエ
ステル系材料が報告されて居る。
(発明の略解)
上記の如く、現状では、実用に供せられる室温
を含む0℃以下から室温より上にあたる広い温度
範囲でカイラルスメクチツク相を呈する液晶化合
物はいまだ見出されて居らず、又、知られている
化合物の内で比較的広い温度範囲にわたつてカイ
ラルスメクチツク相を呈する化合物でも、安定性
或いは粘性などの点に問題がある。
従つて、Sc*相を呈する液晶化合物の液晶温
度範囲を広げ様とするには、種々の液晶化合物の
配合によらなければならないのが現状であり、
種々の多成分混合液晶組成物が知られている。
また既知のSc*相を呈する液晶化合物では、
その応答速度の最も速いものでも、例えば上記(2)
式のm=1,n=8の所謂MBRA8と称せられる
液晶化合物の応答速度は500μ秒であり、強誘電
性液晶デイスプレイ用の高速応答には更に速い応
答性を有する液晶化合物が要求せられている。
ここにおいて、本発明者等は安定性に秀れ、か
つ、室温を含む広い温度範囲で、迅速応答性を具
備するカイラルスメクメツク液晶組成物を得るに
適した有力な新規液晶化合物又はこれを含んでな
るカイラルスメクチツク液晶組成物を見い出し
た。即ち、本発明は、安定性に秀れ、且つ室温近
辺の広い液晶温度範囲を有するカイラルスメクチ
ツク液晶組成物及びこれを得るに適した新規化合
物を提供するものである。
本発明の次の目的は上記新規化合物を含む液晶
組成物を提供するにある。
本発明のその他の目的は以下の記載より明らか
になるであろう。
(発明の説明)
即ち、本発明は、式()
(式中、mは1〜8の整数を、nは5〜14の整
数を、Xはハロゲン原子、OH基又はCN基を、
*は不斉炭素原子を、−Sは当該アルキル基が直
鎖であることを示す。)
で表わされる新規化合物に係わり、該化合物はス
メクチツク液晶相をとるか、又は、他の液晶化合
物と混合するとき、混合系組成物の応答速度を高
めカイラルスメクチツク液晶相の転移速度をより
低温側へ拡げる性能を持つていることが見い出さ
れた。
本発明者は、先に、式()における陰性基x
に代えてメチル基を用いた化合物を合成し、この
化合物が室温近辺でSc*相を有し、応答速度が
速いことを見出した。即ち、フエニルピリミジン
という短い骨格環状基を用いているが、分子長軸
方向に分極を有し、かつ、側鎖のアルキル基、及
びアルコキシ基が、その分極を強める方向に置換
せられている。この分子長軸方向の強い分極性が
スメクチツク液晶性を高めており、分子全体が短
いこと、及びピリミジン環がベンゼン環に比較し
て横方向への広がりをもつており、分子間距離を
拡げていることが、応答を速くする働きをしてい
るものと思考せられる。
本発明者は、この秀れたカイラルスメクチツク
液晶化合物を土台として、更に応答性を良くする
ために、不整炭素原子に結合したメチル基を、強
い電子吸引性を有するハロゲン、CN基、又は
OH基により置換して、自発分極を大きくするこ
とを試た結果、化合物そのもののカイラルスメク
チツク性は弱いが、応答を速くし、かつ、低温側
にSc*相を広げた有力な新規ブレンド用液晶化
合物を得ることに成功した。
以下に本発明化合物の合成法を化学式により示
す。
2 xがCN基又はOH基を表わす場合
(上記反応式中、mは1〜8の整数、nは5〜
14の整数、p−Tsはp−トルエンスルホニル、
*は不斉炭素原子を示す。)
以下実施例により本発明を説明する。
尚、実施例中、Cryは結晶相を、SAはスメク
チツクA相を、Sc*はカイラルスメクチツクC
相を、Isoは等方液体相を意味する。
実施例1 (m=2,n=8,X=Cl)
光学活性な5−n−オクチル−2−〔4−(3′−
クロロペンチルオキシ)フエニル〕ピリミジン
の合成
滴下ロート、冷却管、塩化カルシウム管を備え
た10mlの二口フラスコに水素化ナトリウム(約50
%油中懸濁液)0.77g、乾燥N,N−ジメチルホ
ルムアミド3mlを入れた。次に之に乾燥N,N−
ジメチルホルムアミド1mlに溶解した4−(5−
n−オクチル−2−ピリミジニル)フエノール
0.38gを氷冷下に滴下した。室温で、30分間反応
した後、乾燥N,N−ジメチルホルムアミド1ml
に溶解した光学活性な3−クロロペンチル−p−
トルエンスルホン酸エステル0.37g(この化合物は
L(+)−β−ヒドロキシ吉草酸メチルエステル
〔[α]20 D=+28.1,(C=1,CHCl3)〕より常法に
より合成した。)を滴下した。滴下後、油浴中100
℃で8時間反応を行なつた。反応終了後、冷却
し、氷水に流し込み、酢酸エチルで抽出した。酢
酸エチル層は、5%NaOH、水で洗浄後、乾燥
し、有機溶媒を溜去した。残渣油状物をシリカゲ
ルカラムクロマトグラフイーにかけ、再結晶を繰
り返して精製し、光学活性な5−n−オクチル−
2−〔4−(3′−クロロペンチルオキシ)フエニ
ル〕ピリミジン0.19gを得た。
I.R.νfilm nax(cn-1)1610,1585,1430,1250,1170
,
1110,800,750
′H−NMR(60MHz,CDCl3/TMS int)
δ(ppm)8.62(S,2H,Pyrimidine H)
8.42(d,2H,Aromatic H)
7.02(d,2H,Aromatic H)
4.03(t,2H,−CH2 −O−)
2.60(t,2H,−CH2 −pyr)
転移温度(℃)
Cry 15.0
――――→
←――――
*13.5SA42.6
――――→
Iso
(但し、*印は過冷却を示す。)
実施例2 (m=2,n=11,x=OH)
光学活性な5−n−ウンデシル−2−〔4−
(3′−ヒドロキシ−ペンチルオキシ)フエニル〕
ピリミジンの合成
1 光学活性な5−n−ウンデシル−2−〔4−
(3′−テトラヒドロピラニルオキシ−ペンチル
オキシ)フエニル〕ピリミジンの合成
冷却管、温度計、滴下ロート、塩化カルシウム
管を備えた30mlの三つ口フラスコに水素化ナトリ
ウム(約、50%油中懸濁液)0.76g、乾燥N,N
−ジメチルホルムアミド5mlを入れた。次に乾燥
N,N−ジメチルホルムアミド5mlに溶解した4
−(5−n−ウンデシル−2−ピリミジニル)フ
エノール4.33gをゆつくり滴下した。80℃で、30
分間反応した後、p−トリエンスルホン酸−3−
テトラヒドロピラニルオキシペンチルエステル
4.3g(この化合物はL(+)−β−ヒドロキシ吉草
酸メチルエステル〔[α]20 D=+28.1,(C=1,
CHCl3)〕より常法により合成した。)の乾燥N,
N−ジメチルホルムアミド5ml中溶液を滴下し
た。混合物は80〜85℃で8時間反応後、冷却し、
氷水に流し込み、エーテル抽出した。エーテル層
は、10%NaOH、水で洗浄後、乾燥し、エーテ
ルを溜去し、光学活性な5−n−ウンデシル−2
−〔4−(3′−テトラヒドロピラニルオキシ−ペン
チルオキシ)フエニル〕ピリミジン6.39gの粗生
成物を得た。
この化合物は、精製せずに次の反応に用いた。
I.R.νneat nax(cn-1):1610,1590,1430,1253,
1170,1135,1125,800
2 光学活性な5−n−ウンデシル−2−〔4−
(3′−ヒドロキシ−ペンチルオキシ)フエニル〕
ピリミジン
冷却管を備えた300mlフラスコに1)で得た光
学活性な5−n−ウンデシル−2−〔4−(3′−テ
トラヒドロピラニルオキシ−ペンチルオキシ)フ
エニル〕ピリミジン6.39g、エチルアルコール100
ml、p−トルエンスルホン酸0.3gを入れ、加熱還
流下、1時間反応した。反応終了後、エチルアル
コールを溜去し、残渣に水、酢酸エチルを加えて
溶解し、有機層を分離した。有機層は、炭酸水素
ナトリウム水溶液、水で洗浄後、乾燥し、有機媒
体を溜去した。得た粗生成物をシリカゲルカラム
クロマトグラフイーにかけ、再結晶を繰り返して
精製し、2.85gの光学活性な5−n−ウンデシル
−2−〔4−(3′−ヒドロキシ−ペンチルオキシ)
フエニル〕ピリミジンを得た。
融点 80〜86℃
〔[α]25 D=+3.89°(C=2,CHCl3)〕
I.R.νnujol nax(cn-1)3400,1610,1590,1435,1255
,
1177,800
′H−NMR(60MHz,CDCl3/TMS int)
δ(ppm)8.53(S,2H,Pyrimidine H)
8.32(d,2H,Aromatic H)
6.95(d,2H,Aromatic H)
4.18(t,2H,−CH2 −O−)
3.43〜4.03(m,1H,
(Technical Field of the Invention) The present invention is a liquid crystal compound suitable for an electro-optical device that utilizes the response of a ferroelectric chiral smectic liquid crystal to an electric field, or a liquid crystal compound that is suitable for use in an electro-optical device that utilizes the response of a ferroelectric chiral smectic liquid crystal to an electric field, or a liquid crystal compound that is suitable for use in an electro-optical device that utilizes the response of a ferroelectric chiral smectic liquid crystal to an electric field. The object of the present invention is to provide a compound useful as a material for providing a liquid crystal composition having a transition temperature on the low temperature side when mixed to form a liquid crystal composition. The present invention also provides a chiral smectic liquid crystal composition containing the compound. Liquid crystals have already been applied as various electro-optical elements and have been put to practical use in displays such as watches and calculators. Most of the liquid crystal display elements currently in practical use utilize the dielectric alignment effect of nematic liquid crystals and cholesteric liquid crystals. However, when applied to display elements with a large number of pixels, which are expected to have a large number of pixels, there are problems in terms of responsiveness, contrast due to the inability to secure a driving margin, viewing angle characteristics, etc. Therefore, on the one hand, MOS panels and TFTs that form switching elements for each pixel
Panel research and development is gaining momentum. (Description of Prior Art) Under these circumstances, Clark et al., in US Pat. No. 4,367,924, disclose a liquid crystal element based on a new display principle using a smectic phase, which eliminates the drawbacks of such liquid crystal elements. Figure 1 shows a schematic diagram of the smectic C* phase or H phase, in which the liquid crystal consists of each molecular layer 1, and in each layer, the average direction of the long axis of the molecules is is shown tilted by an angle Ψ 0 with a direction perpendicular to . Mayer et al., Le Journal de Physique, Vol. 36, March.
In 1975, in a paper entitled ``Ferroelectric liquid crystals'' published in PPL-69 to L-71, the smectic C* phase or H phase consisting of optically active molecules was published.
Liquid crystal compounds exhibiting a phase generally have an electric dipole density P→
and is ferroelectric. This dipole density P→ acts in a direction perpendicular to the inclination direction n of the molecules and parallel to the layer plane of the smectic phase. The paper states that this is also applicable to the smectic H phase, but the H phase has a greater viscosity with respect to rotation about an axis perpendicular to the layer. Since these chiral smectic liquid crystals have electric dipoles, they are more strongly influenced by electric fields than by dielectric anisotropy. Furthermore, this acting force is polar in the sense that the polarity of P→ points in a direction parallel to the electric field E, so by reversing the direction of the applied electric field, the direction of P→ is reversed. That is, by reversing the electric field, the molecule is transformed into a cone (the angle 2Ψ 0 of this cone is hereinafter referred to as the cone angle), as shown in Figure 2.
By displacing it along, its direction can be controlled. By detecting the change in the average long axis direction of this molecule using two polarizing plates, it can be used as an electro-optical element. An electro-optical element that utilizes the response of this smectic C* phase or H phase to an electric field has a TN-type Compared to liquid crystal elements, it has excellent high-speed response, and by performing appropriate orientation control, it can have a memory function, and can be used for high-speed optical shutter or displaying a large amount of information. It is expected to be applied to displays, etc. By the way, various compounds have been synthesized as chiral smectic liquid crystal materials having such ferroelectric properties, and the properties of these compounds have been studied. The first ferroelectric liquid crystal synthesized was
It is p-dodecyloxybenzylidene p-amino-2-methylbutyl-cinnamate, which is called DOBAMBC, and various compounds of this Schiff base series liquid crystal have been synthesized and studied in detail as research subjects for ferroelectric liquid crystals. . A compound represented by the following general formula is known as an example of the Schiff base series liquid crystal. (wherein, X is -H, -Cl, or -CN,
Y is -Cl, -C2H5 , and the * mark represents an asymmetric carbon atom. ) However, this series of liquid crystal compounds cannot be used at room temperature because they begin to exhibit a chiral smectic phase at a temperature higher than room temperature, and because they are Schiff base compounds, they are decomposed by moisture, so they are unstable in terms of stability. There are drawbacks such as problems. As an evolution of this system, the general formula (2) A chiral smectic liquid crystal compound of a Schiff base, in which a hydroxyl group is introduced into one benzene ring and forms a benzylidene imino bond and an intramolecular hydrogen bond, was described by BI Ostrovskii et al. It was published in Ferroelectrics, vol. 24, p. 309 (1980), and A. Hallsby et al.
CRYSTALS AND LIQUID CRYSTALS,
Letter), volume 82, page 61. This type of compound has attracted attention as a compound that exhibits a smectic C* phase over a wide temperature range including room temperature. Furthermore, since this compound has hydrogen bonds within its molecules, it is less likely to be decomposed by moisture, and is superior in terms of stability compared to ordinary Schiff-type liquid crystals. However, since liquid crystal compounds are generally required for practical use to not crystallize even at temperatures below 0°C, it cannot be said that this type of liquid crystal is still sufficient for practical use in terms of the temperature range in which it can be used as a liquid crystal. do not have. In yet another series, azoxy liquid crystal compounds were developed by P. Keller et al.
Annual Physics Report (ANNALES DE PHYSIQUE) 139
(1978), but this type of compound is also insufficient in terms of the liquid crystal temperature range, exhibits a deep yellow color, and is sensitive to ultraviolet rays, resulting in practical problems such as the need to use a filter. I'm holding it. On the other hand, it is widely used as a TN type liquid crystal material,
Benzoic acid ester-based liquid crystal materials are known, which have a proven track record in terms of stability. As a compound of this series, BI Ostrovsky has given the general formula: (However, n represents an integer of 9 or 10.) It has been reported that a liquid crystal compound represented by the following formula exhibits a chiral smectic phase in a temperature range relatively close to room temperature. In addition, GW Gray etc. are molecular crystals and (MOLECULAR CRYSTALS AND
LIQUID CRYSTALS) Volume 37, Page 189 (1976) and
37 (1978), biphenyl ester materials exhibiting a chiral smectic liquid crystal phase in a temperature range higher than room temperature were reported. (Simplified explanation of the invention) As mentioned above, at present, no liquid crystal compound has yet been found that exhibits a chiral smectic phase in a wide temperature range from below 0°C to above room temperature, including the room temperature where it can be used practically. Furthermore, among the known compounds, even those that exhibit a chiral smectic phase over a relatively wide temperature range have problems in terms of stability or viscosity. Therefore, in order to widen the liquid crystal temperature range of liquid crystal compounds exhibiting the Sc* phase, it is currently necessary to mix various liquid crystal compounds.
Various multi-component mixed liquid crystal compositions are known. In addition, in the known liquid crystal compounds exhibiting the Sc* phase,
Even if the response speed is the fastest, for example (2) above
The response speed of a liquid crystal compound called MBRA8, where m = 1 and n = 8, is 500 microseconds, and a liquid crystal compound with even faster response is required for high-speed response for ferroelectric liquid crystal displays. There is. Here, the present inventors have discovered a promising new liquid crystal compound suitable for obtaining a chiral smek-metal liquid crystal composition that is excellent in stability and has rapid response in a wide temperature range including room temperature. A chiral smectic liquid crystal composition has been found. That is, the present invention provides a chiral smectic liquid crystal composition that is excellent in stability and has a wide liquid crystal temperature range around room temperature, and a novel compound suitable for obtaining the composition. Another object of the present invention is to provide a liquid crystal composition containing the above-mentioned novel compound. Other objects of the invention will become clear from the description below. (Description of the invention) That is, the present invention is based on the formula () (In the formula, m is an integer of 1 to 8, n is an integer of 5 to 14, X is a halogen atom, OH group or CN group,
* indicates an asymmetric carbon atom, and -S indicates that the alkyl group is linear. ), the compound takes a smectic liquid crystal phase or, when mixed with other liquid crystal compounds, increases the response speed of the mixed composition and further increases the transition speed of the chiral smectic liquid crystal phase. It was discovered that it has the ability to expand to the low temperature side. The present inventor previously discovered that the negative group x in formula ()
We synthesized a compound using a methyl group instead of , and found that this compound has an Sc* phase at around room temperature and has a fast response speed. That is, a short skeleton cyclic group called phenylpyrimidine is used, but it has polarization in the direction of the long axis of the molecule, and the alkyl group and alkoxy group in the side chain are substituted in a direction that strengthens the polarization. . This strong polarizability in the direction of the long axis of the molecule enhances the smectic liquid crystallinity, and the fact that the entire molecule is short and the pyrimidine ring has more lateral extension than the benzene ring, increases the intermolecular distance. I can think of this as having the effect of speeding up the response. Based on this excellent chiral smectic liquid crystal compound, in order to further improve the response, the present inventors added methyl groups bonded to asymmetric carbon atoms to halogens, CN groups, or
As a result of trying to increase the spontaneous polarization by substituting with OH groups, we found that although the chiral smectic property of the compound itself is weak, we found a promising new blend that speeds up the response and expands the Sc* phase toward the low temperature side. We succeeded in obtaining a liquid crystal compound for use in liquid crystals. The method for synthesizing the compounds of the present invention is shown below using chemical formulas. 2 When x represents a CN group or an OH group (In the above reaction formula, m is an integer of 1 to 8, n is 5 to
an integer of 14, p-Ts is p-toluenesulfonyl,
* indicates an asymmetric carbon atom. ) The present invention will be explained below with reference to Examples. In the examples, Cry represents a crystal phase, SA represents a smectic A phase, and Sc* represents a chiral smectic C phase.
phase, Iso means isotropic liquid phase. Example 1 (m=2, n=8, X=Cl) Optically active 5-n-octyl-2-[4-(3'-
Synthesis of chloropentyloxy)phenylpyrimidine Sodium hydride (approx.
% suspension in oil) and 3 ml of dry N,N-dimethylformamide were added. Then dry it N,N-
4-(5-
n-octyl-2-pyrimidinyl)phenol
0.38g was added dropwise under ice cooling. After reacting for 30 minutes at room temperature, add 1 ml of dry N,N-dimethylformamide.
Optically active 3-chloropentyl-p- dissolved in
0.37 g of toluenesulfonic acid ester (this compound was synthesized from L(+)-β-hydroxyvaleric acid methyl ester [[α] 20 D = +28.1, (C = 1, CHCl 3 )] by a conventional method.) was dripped. 100 in oil bath after dripping
The reaction was carried out at ℃ for 8 hours. After the reaction was completed, it was cooled, poured into ice water, and extracted with ethyl acetate. The ethyl acetate layer was washed with 5% NaOH and water, dried, and the organic solvent was distilled off. The residual oil was purified by silica gel column chromatography and repeated recrystallization to obtain optically active 5-n-octyl-
0.19 g of 2-[4-(3'-chloropentyloxy)phenyl]pyrimidine was obtained. IRν film nax(cn-1) 1610, 1585, 1430, 1250, 1170
,
1110, 800, 750'H-NMR (60MHz, CDCl 3 /TMS int) δ (ppm) 8.62 (S, 2H, Pyrimidine H) 8.42 (d, 2H, Aromatic H) 7.02 (d, 2H, Aromatic H) 4.03 (t, 2H, -CH 2 -O-) 2.60 (t, 2H, -CH 2 -pyr) Transition temperature (℃) Cry 15.0 ---→ ← --- *13.5S A 42.6 --- → Iso (However, * indicates supercooling.) Example 2 (m=2, n=11, x=OH) Optically active 5-n-undecyl-2-[4-
(3'-hydroxy-pentyloxy)phenyl]
Synthesis of pyrimidine 1 Optically active 5-n-undecyl-2-[4-
Synthesis of (3'-tetrahydropyranyloxy-pentyloxy)phenyl]pyrimidine In a 30 ml three-necked flask equipped with a condenser, thermometer, dropping funnel, and calcium chloride tube, sodium hydride (approximately 50% suspension in oil) was added. turbid liquid) 0.76g, dry N, N
- Added 5 ml of dimethylformamide. Then 4 was dissolved in 5 ml of dry N,N-dimethylformamide.
4.33 g of -(5-n-undecyl-2-pyrimidinyl)phenol was slowly added dropwise. At 80℃, 30
After reacting for a minute, p-trienesulfonic acid-3-
Tetrahydropyranyloxypentyl ester
4.3g (This compound is L(+)-β-hydroxyvaleric acid methyl ester [[α] 20 D = +28.1, (C = 1,
CHCl 3 )] by a conventional method. ) drying N,
A solution in 5 ml of N-dimethylformamide was added dropwise. The mixture was reacted at 80-85°C for 8 hours, then cooled.
It was poured into ice water and extracted with ether. The ether layer was washed with 10% NaOH and water, dried, the ether was distilled off, and the optically active 5-n-undecyl-2
6.39 g of crude product -[4-(3'-tetrahydropyranyloxy-pentyloxy)phenyl]pyrimidine was obtained. This compound was used in the next reaction without purification. IRν neat nax(cn-1) : 1610, 1590, 1430, 1253,
1170, 1135, 1125, 800 2 Optically active 5-n-undecyl-2-[4-
(3'-hydroxy-pentyloxy)phenyl]
Pyrimidine In a 300 ml flask equipped with a condenser, 6.39 g of the optically active 5-n-undecyl-2-[4-(3'-tetrahydropyranyloxy-pentyloxy)phenyl]pyrimidine obtained in 1), 100 g of ethyl alcohol
ml, and 0.3 g of p-toluenesulfonic acid were added thereto, and the mixture was reacted for 1 hour under heating and reflux. After the reaction was completed, ethyl alcohol was distilled off, water and ethyl acetate were added to the residue to dissolve it, and the organic layer was separated. The organic layer was washed with an aqueous sodium bicarbonate solution and water, then dried, and the organic medium was distilled off. The obtained crude product was purified by silica gel column chromatography and repeated recrystallization to obtain 2.85 g of optically active 5-n-undecyl-2-[4-(3'-hydroxy-pentyloxy)].
phenyl]pyrimidine was obtained. Melting point 80-86℃ [[α] 25 D = +3.89° (C = 2, CHCl 3 )] IRν nujol nax(cn-1) 3400, 1610, 1590, 1435, 1255
,
1177, 800′H-NMR (60MHz, CDCl 3 /TMS int) δ (ppm) 8.53 (S, 2H, Pyrimidine H) 8.32 (d, 2H, Aromatic H) 6.95 (d, 2H, Aromatic H) 4.18 (t , 2H, -CH 2 -O-) 3.43~4.03 (m, 1H,
【式】)
2.60(t,2H,−CH2 −pyr)
1.73(S,1H,−OH)
0.6〜2.4(m,28H)
転移温度(℃)
Cry77.5℃
――――→
←――――
*Sc*88.8
――――→
SA84.0
――――→
Iso
(但し、*印は過冷却を示す。)
実施例3 (m=2,n=11,x=CN)
光学活性な5−n−ウンデシル−2−〔4−
(3′−シアノペンチルオキシ)フエニル〕ピリ
ミジンの合成
1 光学活性な5−n−ウンデシル−2−〔4−
(3′−メタンスルホニルオキシ−ペンチルオキ
シ)フエニル〕ピリミジンの合成
光学活性な5−n−ウンデシル−2−〔4−
(3′−ヒドロキシ−ペンチルオキシ)フエニル〕
ピリミジン2.5gを乾燥ピリジン25mlに溶解した。
この混合物に、氷冷下5℃で、メタンスルホニル
クロリド0.76gをゆつくり滴下した。滴下後、さ
らに2時間反応し、次いで室温で2時間反応し
た。反応終了後、氷水に流し込み、エーテル抽出
した。エーテル層は、希塩酸水、水で洗浄後、乾
燥し、エーテルを溜去し、油状物を得た。この油
状物を結晶化分離し、2.63gの光学活性な5−n
−ウンデシル−2−〔4−(3′−メタンスルホニル
オキシ−ペンチルオキシ)フエニル〕ピリミジン
を得た。
I.R.νnujol nax(cn-1):1610,1590,1435,1337,
1183,1173,910,800
2 光学活性な5−n−ウンデシル−2−〔4−
(3′−シアノペンチルオキシ)フエニル〕ピリ
ミジンの合成
冷却管、塩化カルシウム管を備えた30mlのフラ
スコに、1)で得た光学活性な5−n−ウンデシ
ル−2−〔4−(3′−メタンスルホニルオキシ−ペ
ンチルオキシ)フエニル〕ピリミジン2.63g、乾
燥ジメチルスルホキシド10mlを入れ、溶解した
後、シアン化ナトリウム0.32gを加え入れ、室温
で15時間攪拌した。さらに、反応混合物を80〜90
℃で4時間加熱後、放冷し、氷水に流し込み、反
応物をエーテル抽出した。エーテル層は、水で洗
浄後、乾燥し、過し、エーテルを溜去した。得
た粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフイ
ーにかけ、再結晶を繰り返して精製し、1.0gの光
学活性な5−n−ウンデシル−2−〔4−(3′−シ
アノペンチルオキシ)フエニル〕ピリミジンを得
た。比施光度は、
[α]25 D=−28.57°(C=2,CHCl3)
であつたが、光学純度については、探究していな
い。
I.R.νnujol nax(cn-1):2240,1605,1585,1430,
1245,1165,797
′H−NMR(60MHz,CDCl3/TMS int)
δ(ppm)8.60(S,2H,Pyrimidine H)
8.40(d,2H,Aromatic H)
7.00(d,2H,Aromatic H)
4.20(t,2H,−CH2 −O−)
0.65〜3.15(m,31H)
得られた化合物の転移温度を測定して次の結果
を得た。
転移温度(℃):60.6℃
Cry
――――→
←――――
*53Iso
(但し、*印は過冷却を示す。)
試験例 1
化合物(1)
化合物(2)
化合物(1)と実施例3の化合物(2)を重量比3:1
で混合して得た液晶組成物は以下のような転移温
度及び応答速度を示した。
転移温度(℃):
Cry2℃
――――→
←――――
−1℃Sc*39.6
――――→
SA49.7
――――→
Iso
応答速度 180μs(30.0℃)
ここで、化合物(1)は以下のような転移温度及び
応答速度を示した。
転移温度(℃):
Cry3℃
―――→
←―――
3℃Sb14.2℃
――――→
←――――
*Sc*48.6
―――→
SA56.3
―――→
Iso
応答速度:600μs
化合物(2)の転移温度(℃)は実施例3に示す如
く以下の通りである。
転移温度:Cry60.6℃
――――→
←――――
*53.0Iso
(但し、*印は過冷却を示す。)
本発明の化合物(2)の添加により、液晶性を大き
く変化させることなく、応答を速くすることがで
きた。
試験例 2
試験例1と同様に
化合物(1)
と化合物(3)(実施例1の化合物)
を3:1の比に混合して得た液晶組成物の転移温
度及び応答速度は以下の通りであつた。
転移温度:
Cry10.5
――――→
←――――
*3℃Sc*27.2
――――→
SA51.7
――――→
Iso
応答速度:220μs(25.0℃)
化合物(3)の転移温度は実施例1に示す如く以下
の通りである。
転移温度(℃):Cry15.0℃
――――→
←――――
*13.5SA42.5
――――→
Iso
(但し、*印は過冷却を示す。)
上記の如く、本発明による新規液晶化合物は、
室温近辺の液晶温度を示す組成物を得るに適した
ブレンド剤として、又応答速度を速めるブレンド
剤として特に有効であり、室温を含む広い温度範
囲の実用的なSc*液晶組成物を得るに秀れた液
晶材料であつて、強誘電性液晶デイスプレイの実
用化に大きく寄与するものである。[Formula]) 2.60 (t, 2H, −CH 2 −pyr) 1.73 (S, 1H, −OH) 0.6 to 2.4 (m, 28H) Transition temperature (°C) Cry77.5°C ――――→ ←―― --- *Sc*88.8 ----→ S A 84.0 -----> Iso (However, * indicates supercooling.) Example 3 (m=2, n=11, x=CN) Optical activity 5-n-undecyl-2-[4-
Synthesis of (3'-cyanopentyloxy)phenyl]pyrimidine 1 Optically active 5-n-undecyl-2-[4-
Synthesis of (3'-methanesulfonyloxy-pentyloxy)phenyl]pyrimidine Optically active 5-n-undecyl-2-[4-
(3'-hydroxy-pentyloxy)phenyl]
2.5 g of pyrimidine was dissolved in 25 ml of dry pyridine.
To this mixture, 0.76 g of methanesulfonyl chloride was slowly added dropwise at 5° C. under ice cooling. After the dropwise addition, the reaction was further continued for 2 hours, and then at room temperature for 2 hours. After the reaction was completed, the mixture was poured into ice water and extracted with ether. The ether layer was washed with diluted hydrochloric acid and water, dried, and the ether was distilled off to obtain an oil. This oil was crystallized and separated, and 2.63 g of optically active 5-n
-undecyl-2-[4-(3'-methanesulfonyloxy-pentyloxy)phenyl]pyrimidine was obtained. IRν nujol nax(cn-1) : 1610, 1590, 1435, 1337,
1183, 1173, 910, 800 2 Optically active 5-n-undecyl-2-[4-
Synthesis of (3'-cyanopentyloxy)phenyl]pyrimidine In a 30 ml flask equipped with a cooling tube and a calcium chloride tube, the optically active 5-n-undecyl-2-[4-(3'- 2.63 g of methanesulfonyloxy-pentyloxy)phenyl]pyrimidine and 10 ml of dry dimethyl sulfoxide were added and dissolved, and then 0.32 g of sodium cyanide was added and stirred at room temperature for 15 hours. Furthermore, the reaction mixture is 80-90
After heating at °C for 4 hours, the mixture was allowed to cool, poured into ice water, and the reaction product was extracted with ether. The ether layer was washed with water, dried, filtered, and the ether was distilled off. The obtained crude product was purified by silica gel column chromatography and repeated recrystallization to obtain 1.0 g of optically active 5-n-undecyl-2-[4-(3'-cyanopentyloxy)phenyl]pyrimidine. Obtained. The specific optical power was [α] 25 D = -28.57° (C = 2, CHCl 3 ), but the optical purity was not investigated. IRν nujol nax(cn-1) : 2240, 1605, 1585, 1430,
1245, 1165, 797'H-NMR (60MHz, CDCl 3 /TMS int) δ (ppm) 8.60 (S, 2H, Pyrimidine H) 8.40 (d, 2H, Aromatic H) 7.00 (d, 2H, Aromatic H) 4.20 (t, 2H, -CH2 -O-) 0.65-3.15 (m, 31H) The transition temperature of the obtained compound was measured and the following results were obtained. Transition temperature (℃): 60.6℃ Cry ――――→ ←―――― *53Iso (However, * indicates supercooling.) Test example 1 Compound (1) Compound (2) Compound (1) and compound (2) of Example 3 in a weight ratio of 3:1
The liquid crystal composition obtained by mixing exhibited the following transition temperature and response speed. Transition temperature (℃): Cry2℃ ――――→ ←―――― −1℃Sc*39.6 ――――→ S A 49.7 ――――→ Iso response speed 180μs (30.0℃) Here, the compound ( 1) showed the following transition temperature and response speed. Transition temperature (℃): Cry3℃ ―――→ ←―――― 3℃Sb14.2℃ ――――→ ←―――― *Sc*48.6 ――――→ S A 56.3 ――――→ Iso Response speed :600μs The transition temperature (°C) of compound (2) is as shown in Example 3. Transition temperature: Cry60.6℃ ――――→ ←―――― *53.0Iso (However, * indicates supercooling.) The addition of the compound (2) of the present invention significantly changes the liquid crystallinity. I was able to speed up the response. Test Example 2 Same as Test Example 1 Compound (1) and compound (3) (compound of Example 1) The transition temperature and response speed of a liquid crystal composition obtained by mixing the following in a ratio of 3:1 were as follows. Transition temperature: Cry10.5 ――――→ ←―――― *3℃Sc*27.2 ――――→ S A 51.7 ――――→ Iso Response speed: 220μs (25.0℃) Transition of compound (3) The temperatures are as follows as shown in Example 1. Transition temperature (℃): Cry15.0℃ ――――→ ←―――― *13.5S A 42.5 ――――→ Iso (However, the * mark indicates supercooling.) As described above, according to the present invention The new liquid crystal compound is
It is particularly effective as a blending agent suitable for obtaining a composition that exhibits a liquid crystal temperature near room temperature and as a blending agent that increases response speed, and is excellent for obtaining a practical Sc* liquid crystal composition that can be used in a wide temperature range including room temperature. This liquid crystal material will greatly contribute to the practical application of ferroelectric liquid crystal displays.
第1図はスメクチツクC*相又はH相の模式図
であり、第2図はカイラルスメクチツク相の液晶
分子の電界によるコーンに沿つた運動を示す模式
図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a smectic C* phase or H phase, and FIG. 2 is a schematic diagram showing the movement of liquid crystal molecules in a chiral smectic phase along a cone due to an electric field.
Claims (1)
を、Xはハロゲン原子、OH基又はCN基をSは
直鎖アルキルであることを、*は不斉炭素原子を
示す) で表わされる光学活性なピリミジン化合物。 2 式 (式中mは1〜8の整数を、nは5〜14の整数
を、Xはハロゲン原子、又はCN基を、Sは直鎖
アルキルであることを、*は不斉炭素原子を示
す)で表わされる光学活性なピリミジン化合物を
含んで成る強誘電カイラルスメクチツク液晶組成
物。[Claims] 1 formula (In the formula, m is an integer of 1 to 8, n is an integer of 5 to 14, X is a halogen atom, OH group, or CN group, S is a straight-chain alkyl, and * is an asymmetric carbon atom. ) An optically active pyrimidine compound represented by 2 formulas (In the formula, m is an integer from 1 to 8, n is an integer from 5 to 14, X is a halogen atom or a CN group, S is a straight-chain alkyl, and * represents an asymmetric carbon atom) A ferroelectric chiral smectic liquid crystal composition comprising an optically active pyrimidine compound represented by:
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| JP59250171A JPS61129169A (en) | 1984-11-27 | 1984-11-27 | Liquid crystal compound |
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| EP85902658A EP0191860B1 (en) | 1984-06-07 | 1985-05-30 | Liquid crystal compound |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59250171A JPS61129169A (en) | 1984-11-27 | 1984-11-27 | Liquid crystal compound |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61129169A JPS61129169A (en) | 1986-06-17 |
| JPH058706B2 true JPH058706B2 (en) | 1993-02-02 |
Family
ID=17203872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59250171A Granted JPS61129169A (en) | 1984-06-07 | 1984-11-27 | Liquid crystal compound |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61129169A (en) |
Families Citing this family (4)
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| DE3518734A1 (en) * | 1985-05-24 | 1986-11-27 | Merck Patent Gmbh, 6100 Darmstadt | Smectic liquid crystal phases |
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Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3332692A1 (en) * | 1983-09-10 | 1985-03-28 | Merck Patent Gmbh, 6100 Darmstadt | ANISOTROPE COMPOUNDS AND LIQUID CRYSTAL MIXTURES |
-
1984
- 1984-11-27 JP JP59250171A patent/JPS61129169A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS61129169A (en) | 1986-06-17 |
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