JPH0873854A - 4−(2−シクロヘキシルエチル)シクロヘキシルベンゼン誘導体 - Google Patents

4−(2−シクロヘキシルエチル)シクロヘキシルベンゼン誘導体

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JPH0873854A
JPH0873854A JP6211072A JP21107294A JPH0873854A JP H0873854 A JPH0873854 A JP H0873854A JP 6211072 A JP6211072 A JP 6211072A JP 21107294 A JP21107294 A JP 21107294A JP H0873854 A JPH0873854 A JP H0873854A
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general formula
mixture
liquid crystal
trans
formula
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Application number
JP6211072A
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English (en)
Inventor
Sadao Takehara
貞夫 竹原
Haruyoshi Takatsu
晴義 高津
Shinji Ogawa
真治 小川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DIC Corp
Original Assignee
Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 一般式(I) 【化1】 (R1:C1〜12のアルキル又はアルコキシアルキ
ル、X1〜X8:H又はD、但し少なくとも1個はD、Y
1及びY2:それぞれ独立的に、H又はF、Z:F、C
l、H、CN、R2、OR2、OCN、CF3、OCF3
OCF2H又はOCH2CF3、R2:C1〜12のアルキ
ル又はC3〜12のアルケニル)で表わされる化合物の
2種以上からなる混合物。 【効果】 この混合物は、工業的にも容易に製造するこ
とができる。更にこの混合物は、組成物のネマチック相
上限温度を低下させずに、融点を効果的に低下させる。
しかも低温でも結晶を析出させ難いという優れた特徴を
有する。従って、低温での使用が期待される液晶表示素
子、特にアクティブマトリクス駆動用液晶表示素子の構
成材料として極めて有用である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電気光学的液晶表示材料
の特性を改善することができる、重水素原子を有する液
晶化合物からなる混合物に関し、更に詳しくは、低温領
域で長期間結晶を析出させない優れた効果を有する4−
(2−シクロヘキシルエチル)シクロヘキシルベンゼン
誘導体の混合物に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示素子は、時計、電卓をはじめと
して、各種測定機器、自動車用パネル、ワープロ、電子
手帳、プリンター、コンピューター、テレビ等に用いら
れるようになっている。液晶表示方式としては、その代
表的なものにTN(捩れネマチック)型、STN(超捩
れネマチック)型、DS(動的光散乱)型、GH(ゲス
ト・ホスト)型あるいはFLC(強誘電性液晶)等があ
り、また駆動方式としても従来のスタティック駆動から
マルチプレックス駆動が一般的になり、最近ではこのよ
うな単純マトリックス駆動から、TFT(Thin Film Tr
ansistor)やMIM(Metal-Insulator-Metal)等を用
いたアクティブマトリックス駆動が実用化されている。
【0003】これらの表示方式や駆動方式に応じて、液
晶組成物に種々の特性が要求されているが、(1)液晶
相の温度範囲が低温から高温まで広く、広い温度範囲で
駆動できること、(2)しきい値電圧が低く、低電圧で
駆動可能なこと、(3)低粘性であり、高速応答可能な
ことは、表示方式や駆動方式によらず、どの液晶組成物
にも共通して要求されている重要な特性である。
【0004】現在までのところ、こうした要求特性を単
独で満たす液晶化合物は知られておらず、種々の液晶化
合物を混合することによって所望の特性を有する液晶組
成物を得ているのが現状である。
【0005】このうち、幅広い温度範囲で液晶相を示す
液晶組成物を得るために、液晶相の温度領域の異なる種
々の液晶化合物を混合する方法が用いられている。この
ような手法を用いる場合、例えば、液晶組成物のネマチ
ック相−等方性液体相転移温度(以下、TN-I点とい
う。)を上昇させる場合には、TN-I点の高い液晶化合
物の混合割合を高くすればよい。しかしながら、このよ
うな化合物はネマチック相の下限温度(以下、TC-N
という。)も高いので、必然的に得られる液晶組成物の
C-N点も上昇してしまい、低温で結晶が析出してしま
うものが多く、実用的な液晶組成物として用いることが
できなくなる場合が多い。
【0006】このようなことから、ネマチック相の温度
範囲が低温領域から高温領域まで広い実用的な液晶組成
物を調製する場合には、一般的に融点の低い液晶化合物
と室温付近でネマチック相を示す液晶化合物とTN-I
の高い化合物を、経験的に10〜20種類混合すること
により、液晶相の温度範囲を調整している。
【0007】しかしながら、温度範囲を拡大すると同時
に、実際には使用目的に応じて、電気光学的特性や粘性
も最適化しなければならないため、液晶組成物の構成成
分となる液晶化合物としては、他の化合物との相溶性も
含めて数々の要求特性をある程度満たすものでなければ
使用できない。従って、数多い液晶化合物の中でも、実
用的な液晶組成物を調製する上で使用できる化合物の選
択範囲はかなり限定される。
【0008】例えば、現在、液晶表示装置の主流となり
つつあるTFTやMIM等のアクティブマトリクス駆動
方式用の液晶組成物にも、前述の(1)から(3)の特
性が要求されるが、これらに加えて第4番目の特性とし
て、(4)高い電圧保持率を有することが更に要求され
る。これは、液晶組成物の電圧保持率が低いと、駆動さ
せたはずの画素の輝度が変化するフリッカ現象が起きて
しまうからである。
【0009】一般的に、液晶組成物の電圧保持率を高く
するためには、デバイス中での熱や光等に対して化学的
に安定で、しかも比抵抗値が高くなければならない。こ
のような要求特性を満たす液晶化合物が種々検討された
結果、従来、TN、STNに用いられていた化合物の中
でも、エステル基、シアノ基、ピリミジン環あるいはジ
オキサン環等を有する液晶化合物は、電圧保持率を低下
させるので、アクティブマトリクス用には適さないこと
が明らかになった。
【0010】また、アクティブマトリクス駆動方式にお
いても、表示方式は従来のTN表示方式と同じであるた
め、液晶組成物の誘電率異方性(Δε)は全体として正
であることが必須である。しかしながら、従来使用され
ていたΔεが正の液晶化合物(以下、p形液晶化合物と
する。)の中でも比較的大きなΔεを有するものも、同
様に電圧保持率を低下させるので、下記のような化合物
はアクティブマトリクス駆動用には適さないことが明ら
かになった。
【0011】
【化2】
【0012】(式中、Rはアルキル基を表わす。) そのため、現在では液晶組成物のΔεを正の適当な値に
するために、官能基としてフルオロ基やクロロ基を有す
る化合物、例えば、下記のようなp形液晶化合物がアク
ティブマトリクス用の材料として用いられている。
【0013】
【化3】
【0014】
【化4】
【0015】(式中、Rはアルキル基を表わし、R’は
アルキル基、アルケニル基又はアルコキシアルキル基を
表わす。) しかしながら、これらの化合物を用いてアクティブマト
リクス駆動に必要な電気光学的特性を達成することはで
きても、アクティブマトリクスに用いられる液晶化合物
は、比較的TN-I点が高いものが多いので、TC-N点が十
分に低い液晶組成物を調製することは非常に難しい。
【0016】この問題を解決するために、前記フルオロ
系化合物のうち、同一骨格を有し、且つ末端アルキル基
の炭素原子数が2〜7までの範囲で互いに異なる同族体
を数種添加することによって液晶組成物のTC-N点を低
下させる方法が用いられている。しかしながら、この方
法ではTC-N点はさほど低下せず、しかも末端アルキル
基の炭素原子数が大きくなるほど粘性が上昇する傾向が
あるので、結果的には前述の(3)の応答特性を悪化さ
せてしまう。
【0017】このように、前述の(1)から(4)の特
性をすべて満足するアクティブ用液晶組成物は現在のと
ころ得られておらず、アクティブマトリクス用の液晶組
成物としては、(2)〜(4)の特性を満たすことを優
先させており、(1)の温度範囲については、TC-N
が充分に低くないものでも使用せざるを得ない状況であ
り、当然、低温では結晶が析出しやすいものが多い。
【0018】また、STN液晶表示装置に用いられる液
晶組成物には、前述の(1)から(3)の特性に加え
て、更に4番目の特性として(5)液晶組成物の弾性定
数比(K33/K11)が大きく、高コントラストを達成す
ることが要求されている。更に、STN表示方式は、特
にラップトップコンピューター等の汎用機器に多く適用
されているため、(2)のしきい値電圧が低いことも重
要な要求特性である。
【0019】液晶組成物のしきい値電圧を低下させるた
めには、下記の式に従って、液晶組成物の誘電率異方性
Δεを大きくするか、弾性定数Kを小さくする必要があ
る。
【0020】
【数1】
【0021】(式中、kは比例定数を、Vthはしきい値
電圧を、Δεは誘電率異方性をそれぞれ表わす。) ここで、Δεの非常に大きな液晶化合物としては例え
ば、下式のような化合物があるが、Δεの大きすぎる化
合物を多量に使用すると、電流値の増大等の問題を引き
起こす場合が多く、実際に液晶表示装置として使用する
場合、信頼性の面で問題がある。
【0022】
【化5】
【0023】(式中、Rはアルキル基を表わす。) また、弾性定数の小さい液晶組成物は、p形液晶化合物
からなる母体液晶と、TN-I点が高く、且つ弾性定数の
比較的小さく、Δεが負の液晶化合物(以下、n形液晶
化合物とする。)の3環系液晶化合物若しくは3環系p
形液晶化合物を混合する方法によって調製される。
【0024】弾性定数比K33/K11の値が大きいp形液
晶化合物として、例えば、下式の化合物が用いられる。
【0025】
【化6】
【0026】(式中、R’はアルキル基、アルケニル基
又はアルコキシアルキル基を表わし、Xは水素原子又は
フッ素原子を表わす。) 従って、STNにおけるしきい値電圧特性とコントラス
ト特性を満たすために、このようなp形液晶化合物と前
述の3環系のp形あるいはn形液晶化合物を混合する
と、低温領域で結晶が析出しやすい傾向があるという問
題がある。そこで、アクティブマトリクスの場合と同様
に、同一骨格を有し、且つR’の炭素原子数が互いに異
なる同族体を何種類も添加したり、R’がアルケニル基
である場合、二重結合の位置が互いに異なる同族体を何
種類も添加して、得られる液晶組成物のTC-N点を低下
させている。
【0027】しかしながら、このような方法では、炭素
原子数の違いあるいは二重結合の位置の違いによって、
化合物の弾性定数比K33/K11の値も大きく異なるの
で、結局、得られる液晶組成物の弾性定数比K33/K11
が小さくなり、コントラストが低下してしまう場合が多
い。また、同族体を添加する方法ではTC-N点の低下に
も限界があることに加えて、粘性が増大し、応答速度が
遅くなるという問題もあり、これらの問題点を考慮した
上で液晶組成物の組成設計をすることは非常に難しい。
【0028】現状では、しきい値電圧が1.2V程度の
しきい値電圧の低いSTN用液晶組成物も調製されては
いるが、上述のように弾性定数比K33/K11の値が充分
大きくないので、低電圧駆動で、高いコントラストのS
TN液晶表示装置は現在のところ作製されていない。
【0029】ここまで説明してきたように、前述の
(1)の液晶相の温度範囲の広い液晶組成物としては、
液晶組成物のTN-I点が高いことはもちろん、TC-N点が
低いことも要求されるが、実際には、TC-N点よりも高
い温度であっても、長期間低温領域で保存すると結晶が
析出してしまう材料も少なくないので、信頼性の高い液
晶表示装置には、低温領域でも長期間液晶組成物中に結
晶が析出せず、表示画面全体に環境温度変化による表示
欠陥のないことが要求される。
【0030】液晶組成物のTC-N点は、個々の液晶単体
物質で構成される混合系組成物が過冷却現象を示す場合
が多いので、TC-N点は液晶組成物を液体窒素等で固化
あるいはガラス状態に充分低温(例えば−70℃)に冷
却して結晶化をはかり、しかるのちに温度を徐々に上昇
させながら固体からネマチック相への転移温度を測定
し、これをもってTC-N点としている。
【0031】しかしながら、成分数が10〜20種類の
実用的な液晶組成物の場合、共融混合物ではないため、
前述の測定に基づくネマチック相の下限温度より高い温
度で保存したとしても、結晶が析出してしまう場合が多
々あり、結局駆動可能な温度範囲は狭められてしまう。
【0032】例えば、TC-N点が−70℃であるにもか
かわらず、室温で結晶が析出するというものも珍しくな
い。また、前述のように車載用あるいは航空機用などに
は−40℃から110℃までの幅広い温度範囲で安定に
ネマチック相を示すことが要求されているが、−55℃
の低温で保存しても結晶が析出しない液晶組成物は現在
のところ得られていない。そのため、実際に車載用とし
て汎用されている液晶組成物でさえ、例えば、−25℃
で保存すると1週間程度で結晶が析出してしまうものも
ある。
【0033】このような例からも、液晶組成物のTC-N
点が非常に低くても、それより高い温度で結晶が析出し
ないとは限らないので、前述の(1)の特性を満たすも
のとしては、TC-N点が低いことではなく、低温領域で
も結晶が析出しないことが高い信頼性を得るために必要
とされる。
【0034】以上述べたように、液晶組成物はその表示
方式や駆動方式に適応するように種々の液晶化合物を混
合することによって調製されるが、現在使用されている
液晶化合物だけでは特性の改善には限界がある。特に、
汎用の液晶組成物は電気光学的特性を満足することに主
眼が置かれて組成設計されている場合が多い。しかしな
がら、そのような汎用の液晶組成物の中でも、特にTF
TやMIM等のアクティブマトリクス駆動方式用の液晶
組成物や、STN液晶表示装置用の液晶組成物において
は、(1)の液晶相の温度範囲が広いものであって、且
つ低温領域で結晶が析出しないことで、実用上高い信頼
性を得ている材料はほとんど存在しない。
【0035】前述の(2)〜(5)の特性をほぼ満足す
る汎用の液晶組成物は、その使用目的により温度は異な
るが、比較的低い温度で保存しても約1カ月間結晶が析
出しなければ、信頼性の高い実用液晶として認識されて
いる。
【0036】しかしながら、このような液晶組成物を用
いた場合、それを構成材料とする液晶表示装置は使用す
る環境温度が当然制限されている。このようなことから
も明らかなように、より低温でも結晶が析出しない、信
頼性の高い液晶組成物であって、各種の表示方式や駆動
方式に要求される電気光学的特性を充分に満足する液晶
組成物が望まれているにもかかわらず、このような液晶
組成物は現在のところ得られていないのである。
【0037】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、液晶材料に添加することにより低温領域に
おける結晶析出の問題点を顕著に改善できるという効果
を示し、しかもしきい値電圧等の電気光学的特性等を悪
化させることのない液晶材料を提供することにある。
【0038】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討したが、現在汎用されている
液晶化合物だけでは、前述のように特性の改善には限界
があった。従って、本発明者らは、汎用の液晶組成物に
は全く用いられていない液晶材料を開発する必要がある
と考えた。
【0039】そこで、本発明者らは種々の文献に着目し
たが、その中で重水素原子(D)を有する液晶化合物に
ついては、以下に示すように既に数例の報告がある。 1) H.Gasparoux等,Ann.ReV.Phys.Chem.,27, 175(1976) 2) G.W.Gray等, Mol.Cryst.Liq.Cryst.,41, 75(1977) 3) A.J.Leadbetter等, J.Phys.[Paris]coll C3, 40,
125(1979) 4) A.Kolbe等, Z.Naturforsch.,23a, 1237(1968) 5) J.D.Rowell等, J.Chem.Phys.,43, 3442(1965) 6) W.D.Philips等, J.Chem.Phys.,41, 2551(1964) 7) A.F.Martins等, Mol.Cryst.Liq.Cryst.,14, 85(197
1) 8) E.T.Samulski等, Phys.Rev.Lett.,29, 340(1972) 9) H.Zimmermann等,Liquid Crystals.,4, 591(1989)
【0040】しかしながら、これらの報告において、4
−アルコキシ安息香酸のカルボキシル基における水素原
子(H)を重水素原子(D)で置換した例(文献(1))
以外はすべて、末端基中の水素原子(H)を重水素原子
(D)で置換するか、あるいはベンゼン環に結合する水
素原子(H)を重水素原子(D)で置換した例であっ
た。しかもこれらの文献には、その化合物を液晶組成物
に添加した例すらも記載されていない。
【0041】そこで、本発明者らは、これまでに報告さ
れていない、飽和炭化水素環に結合する水素原子(H)
を重水素原子(D)で置換することを試みたが、これに
よって得られる液晶材料は、前述の文献からは全く予想
もできないような、優れた特性を有していることが明ら
かになった。
【0042】即ち、本発明は上記課題を解決するため
に、一般式(I)
【0043】
【化7】
【0044】(式中、R1は炭素原子数1〜12のアル
キル基又はアルコキシアルキル基を表わし、X1、X2
3、X4、X5、X6、X7及びX8はそれぞれ独立的に水
素原子(H)又は重水素原子(D)を表わし、Y1及び
2はそれぞれ独立的に水素原子又はフッ素原子を表わ
し、Zはフッ素原子、塩素原子、水素原子、シアノ基、
−R2、−OR2、−CF3、−OCF3、−OCF2H又
は−OCH2CF3を表わし、R2は炭素原子数1〜12
のアルキル基又は炭素原子数3〜12のアルケニル基を
表わし、シクロヘキサン環はトランス配置である。)で
表わされる2種以上の化合物が、(1)互いにX1〜X8
における重水素原子(D)の数及び/又は置換位置が異
なり、且つ(2)互いにR1、Y1、Y2及びZが同一で
あることを特徴とする、前記一般式(I)で表わされる
化合物の2種以上からなる混合物(以下、一般式(I)
の混合物とする。)を提供する。
【0045】この一般式(I)の混合物の中でも、R1
が炭素原子数1〜7の直鎖状アルキル基又はアルコキシ
アルキル基を表わし、Zがフッ素原子、塩素原子、シア
ノ基、炭素原子数1〜7の直鎖状アルキル基若しくはア
ルコキシル基、−OCF3又は−OCH2CF3を表わす
ことが好ましい。
【0046】更に詳細には、(A)一般式(I)におい
て、Y1、Y2及びZのうち少なくとも1個がフッ素原子
であることが好ましく、更にZ及びY1が共にフッ素原
子であることが好ましい。
【0047】また、(B)一般式(I)において、Y1
及びY2が共に水素原子であることも好ましく、このと
きZが塩素原子又はシアノ基であることがより好まし
い。上述のように、一般式(I)の混合物の特徴は、一
般式(I)において、X1、X2、X3、X4、X5、X6
7及びX8はそれぞれ独立的に、水素原子(H)又は重
水素原子(D)を表わし、且つそのうちの少なくとも1
個は重水素原子(D)である化合物の2種以上からな
り、しかもその2種以上の化合物において、(1)互い
にX1〜X8における重水素原子(D)の数及び/又は置
換位置が異なり、且つ(2)互いにR1、Y1、Y2及び
Zが同一であることを特徴とする点にある。即ち、一般
式(I)において、R1、Y1、Y2及びZを固定した場
合に、一般式(I)の化合物には立体異性体を含めると
非常に多種類の化合物が存在し得ることになる。
【0048】ところが、後述するようにその製造工程に
おいて、これらの多種類の化合物を選択的に1種ずつ製
造することは、製造工程が煩雑になり産業上有利ではな
い。このため重水素原子(D)の数及び/又は置換位置
の違いによる多種類の同族体のうちの数種の化合物から
なる混合物の状態で使用することは液晶材料として何等
差し支えがない。
【0049】逆に混合物として用いることにより、低温
領域における結晶析出が起こり難くなることや、他の液
晶化合物との相溶性が向上するといった優れた特性が得
られ、むしろ一般式(I)で表わされる1種の化合物単
独で用いる場合よりも好ましい。
【0050】また、このような本発明の混合物の中で
も、一般式(I)で表わされる2種以上の化合物からな
る混合物における重水素原子(D)の数の割合が、一般
式(I)におけるX1〜X8の総数に対して20〜95%
の範囲にある混合物が好ましく、30〜90%の範囲が
より好ましく、60〜90%の範囲が特に好ましい。
【0051】本発明の一般式(I)の混合物において
は、必ずしもX1〜X8のすべてが重水素置換の対象であ
る一般式(Ia)
【0052】
【化8】
【0053】(式中、R1、X1、X2、X3、X4、X5
6、X7、X8、Y1、Y2、Z及びシクロヘキサン環の
立体配置は一般式(I)の混合物におけると同じ意味を
表わす。)で表わされる化合物のみからなる必要はな
く、一般式(I)においてX5、X6、X7及びX8が水素
原子(H)である一般式(Ib)
【0054】
【化9】
【0055】(式中、R1、X1、X2、X3、X4、Y1
2、Z及びシクロヘキサン環の立体配置は一般式
(I)におけると同じ意味を表わす。)で表わされる2
種以上の化合物が、(1)互いにX1〜X4における重水
素原子(D)の数及び/又は置換位置が異なり、且つ
(2)互いにR1、Y1、Y2及びZが同一であることを
特徴とする、前記一般式(Ib)で表わされる化合物の
2種以上からなる混合物(以下、一般式(Ib)の混合
物とする。)、あるいは一般式(I)においてX1
2、X3及びX4が水素原子(H)である一般式(I
c)
【0056】
【化10】
【0057】(式中、R1、X5、X6、X7、X8、Y1
2、Z及びシクロヘキサン環の立体配置は一般式
(I)におけると同じ意味を表わす。)で表わされる2
種以上の化合物が、(1)互いにX5〜X8における重水
素原子(D)の数及び/又は置換位置が異なり、且つ
(2)互いにR1、Y1、Y2及びZが同一であることを
特徴とする、前記一般式(Ic)で表わされる化合物の
2種以上からなる混合物(以下、一般式(Ic)の混合
物とする。)もまた好ましい。
【0058】このような混合物においては、一般式(I
b)の混合物における重水素原子(D)の数の割合が、
一般式(Ib)におけるX1〜X4の総数に対して、ある
いは一般式(Ic)の混合物における重水素原子(D)
の数の割合が、一般式(Ic)におけるX5〜X8の総数
に対して、それぞれ40〜95%の範囲にあることが好
ましく、50〜90%の範囲にあることが更に好まし
い。
【0059】本発明に係わる一般式(I)の混合物は、
例えば以下の製造方法によって得ることができる。 一般式(II)
【0060】
【化11】
【0061】(式中、R1、X1、X2、X3及びX4は一
般式(I)におけると同じ意味を表わす。)で表わされ
る2種以上の化合物が、(1)互いにX1〜X4における
重水素原子(D)の数及び/又は置換位置が異なり、巻
つ(2)互いにR1が同一であることを特徴とする、前
記一般式(II)で表わされる4−置換シクロヘキサノ
ン誘導体の2種以上からなる混合物(以下、一般式(I
I)の混合物とする。)と、一般式(III)
【0062】
【化12】
【0063】(式中、X5、X6、X7、X8、Y1、Y2
びZは一般式(I)におけると同じ意味を表わす。)で
表わされる2種以上の化合物が、(1)互いにX5〜X8
における重水素原子(D)の数及び/又は置換位置が異
なり、且つ(2)互いにY1、Y2及びZが同一であるこ
とを特徴とする、前記一般式(III)で表わされる4
−フェニルシクロヘキサノン誘導体の2種以上からなる
混合物(以下、一般式(III)の混合物とする。)と
から、例えば以下のようにして製造することができる。 (製法a)
【0064】
【化13】
【0065】(式中、R1、X1、X2、X3、X4、X5
6、X7、X8、Y1、Y2及びZは一般式(I)におけ
ると同じ意味を表わす。)一般式(II)の混合物を式
(IV)のウィティヒ反応剤と反応させた後、酸処理
し、次いで塩基でシクロヘキサン環をトランス配置に異
性化させて、一般式(V)で表わされる2種以上の化合
物が、(1)互いにX1〜X4における重水素原子(D)
の数及び/又は置換位置が異なり、且つ(2)互いにR
1が同一であることを特徴とする、前記一般式(V)で
表わされるシクロヘキサンカルバルデヒド誘導体の2種
以上からなる混合物(以下、一般式(V)の混合物とす
る。)を得る。これを再度式(IV)の化合物と反応さ
せ、酸処理することにより、一般式(VI)で表わされ
る2種以上の化合物が、(1)互いにX1〜X4における
重水素原子(D)の数及び/又は置換位置が異なり、且
つ(2)互いにR1が同一であることを特徴とする、前
記一般式(VI)で表わされるシクロヘキサンエタナー
ル誘導体の2種以上からなる混合物(以下、一般式(V
I)の混合物とする。)を得る。これを水素化ホウ素ナ
トリウム等の還元剤を用いて還元してシクロヘキサンエ
タノール誘導体の混合物を得る。これを三臭化リン等の
臭素化剤で(2−ブロモエチル)シクロヘキサン誘導体
の混合物とした後、トリフェニルホスフィンと反応させ
てホスホニウム塩を得る。これを強塩基によりウィッテ
ィヒ反応剤として、前述の一般式(III)の混合物と
反応させることにより得られるアルキリデンシクロヘキ
サン誘導体を接触還元により水素添加し、必要に応じて
シス体を分離除去することにより、一般式(Ia)の混
合物を得ることができる。
【0066】あるいは、中間体である(2−ブロモエチ
ル)シクロヘキサン誘導体をマグネシウムと反応させて
グリニヤール反応剤とし、これを一般式(III)の混
合物と反応させた後、酸で脱水し、次いで水素添加して
もよい。この場合、X5〜X8の少なくとも1個は水素原
子である。 (製法b)
【0067】
【化14】
【0068】(式中、X5、X6、X7、X8、Y1、Y2
びZは一般式(I)におけると同じ意味を表わす。) 一般式(III)の混合物を式(IV)の化合物と反応
させ、酸処理後、塩基で異性化させることにより、一般
式(VII)で表わされる2種以上の化合物が、(1)
互いにX5〜X8における重水素原子(D)の数及び/又
は置換位置が異なり、且つ(2)互いにY1、Y2及びZ
が同一であることを特徴とする、前記一般式(VII)
で表わされるシクロヘキサンカルバルデヒド誘導体の2
種以上からなる混合物(以下、一般式(VII)の混合
物とする。)を得る。
【0069】
【化15】
【0070】(式中、R1、X1、X2、X3、X4、X5
6、X7、X8、Y1、Y2及びZは一般式(I)におけ
ると同じ意味を表わす。) 次に前述の一般式(V)の混合物を水素化ホウ素ナトリ
ウム等の還元剤によりシクロヘキサンメタノール誘導体
とし、これから(製法a)と同様にしてウィッティヒ反
応剤を得る。このウィッティヒ反応剤に一般式(VI
I)の混合物を反応させ、次いで水素添加することによ
り、一般式(Ia)の混合物を得ることができる。
【0071】あるいは、中間体である(ブロモメチル)
シクロヘキサン誘導体をマグネシウムと反応させてグリ
ニヤール反応剤とし、これを一般式(VII)の混合物
と反応させた後、酸で脱水し、次いで水素添加してもよ
い。 (製法c)
【0072】
【化16】
【0073】(式中、R1、X1、X2、X3、X4、X5
6、X7、X8、Y1、Y2及びZは一般式(I)におけ
ると同じ意味を表わす。) 一般式(VII)の混合物を水素化ホウ素ナトリウム等
の還元剤によりシクロヘキサンメタノール誘導体とし、
これから(製法a)と同様にしてウィッティヒ反応剤を
得る。このウィッティヒ反応剤に一般式(V)の混合物
を反応させ、次いで水素添加することにより、一般式
(Ia)の混合物を得ることができる。
【0074】あるいは、中間体である(ブロモメチル)
シクロヘキサン誘導体をマグネシウムと反応させてグリ
ニヤール反応剤とし、これを一般式(V)の混合物と反
応させた後、酸で脱水し、次いで水素添加してもよい
が、この方法ではトランス体のシクロヘキサン環の一部
が水素添加の際にシス体になるので、前記の製法がより
好ましい。 (製法d)
【0075】
【化17】
【0076】(式中、R1、X1、X2、X3、X4、X5
6、X7、X8、Y1、Y2及びZは一般式(I)におけ
ると同じ意味を表わす。) 一般式(VII)の混合物を再度式(IV)の化合物と
反応させ、酸処理することにより、一般式(VIII)
で表わされる2種以上の化合物が、(1)互いにX5
8における重水素原子(D)の数及び/又は置換位置
が異なり、且つ(2)互いにY1、Y2及びZが同一であ
ることを特徴とする、前記一般式(VIII)で表わさ
れるシクロヘキサンエタナール誘導体の2種以上からな
る混合物(以下、一般式(VIII)の混合物とす
る。)を得る。これを水素化ホウ素ナトリウム等の還元
剤を用いて還元してシクロヘキサンエタノール誘導体を
得る。これを三臭化リン等の臭素化剤で(2−ブロモエ
チル)シクロヘキサン誘導体とした後、トリフェニルホ
スフィンと反応させてホスホニウム塩を得る。これを強
塩基によりウィッティヒ反応剤として、一般式(II)
の混合物と反応させることにより得られるアルキリデン
シクロヘキサン誘導体を接触還元により水素添加し、必
要に応じてシス体を分離除去することにより、一般式
(Ia)の混合物を得ることができる。
【0077】あるいは、中間体である(2−ブロモエチ
ル)シクロヘキサン誘導体をマグネシウムと反応させて
グリニヤール反応剤とし、これを一般式(II)の混合
物と反応させた後、酸で脱水し、次いで水素添加しても
よい。
【0078】上記の各製造方法では、一般式(Ia)に
おいてZがその反応条件、反応剤等に対して活性な基で
ある場合も存在する。そのような場合にはまず一般式
(Ia)において、Zが水素原子である一般式(Ia
h)の混合物を製造し、次いでこれにその基を導入する
ことにより製造することができる。
【0079】
【化18】
【0080】(式中、R1、X1、X2、X3、X4、X5
6、X7、X8、Y1及びY2は一般式(I)におけると
同じ意味を表わす。) 例えば、Zがシアノ基を表わす場合には、一般式(Ia
h)の混合物を臭素化あるいは沃素化した後、シアン化
銅(I)と反応させることにより得ることができる。
【0081】
【化19】
【0082】(式中、R1、X1、X2、X3、X4、X5
6、X7、X8、Y1及びY2は一般式(I)におけると
同じ意味を表わす。) あるいは、一般式(Iah)の混合物に塩化アルミニウ
ム等のルイス酸存在下に蓚酸ジクロリドを反応させて酸
クロリドとし、これをアンモニアで酸アミドとし、次い
で塩化チオニル等で脱水させることにより得ることがで
きる。
【0083】
【化20】
【0084】(式中、R1、X1、X2、X3、X4、X5
6、X7、X8、Y1及びY2は一般式(I)におけると
同じ意味を表わす。) あるいは、一般式(Iah)の混合物に塩化アルミニウ
ム等のルイス酸存在下に塩化アセチル又は無水酢酸を反
応させてアセチル体とし、これをアルカリ中臭素等で酸
化してカルボン酸とし、これを酸クロリドとした後、上
記と同様にして得ることもできる。
【0085】
【化21】
【0086】(式中、R1、X1、X2、X3、X4、X5
6、X7、X8、Y1及びY2は一般式(I)におけると
同じ意味を表わし、Wは塩素原子、臭素原子、沃素原子
又はp−トルエンスルホニル基等の脱離基を表わす。) また、Zがアルケニル基を表わす場合には、上記中間体
の臭化物をブチルリチウム等のアルキルリチウムでリチ
オ化し、これを銅(I)触媒(LiCubl2が好まし
い。)存在下に、あるいは銅アート錯体としてからアル
ケニルハライド等と反応させることにより得ることがで
きる。
【0087】特に、一般式(Iah)においてY1=Y2
=フッ素原子の場合には、一般式(Iah)の混合物を
直接ブチルリチウムでリチオ化することもできる。
【0088】
【化22】
【0089】(式中、R1、X1、X2、X3、X4、X5
6、X7、X8、Y1及びY2は一般式(I)におけると
同じ意味を表わし、Wは前述と同じ意味を表わす。) また、Zがアルケニルオキシ基を表わす場合には、一般
式(Ia)においてZがOCH3の混合物を脱メチル化
(臭化水素酸、三臭化ホウ素、ヨウ化トリメチルシリ
ル、ジメチルスルフィド/塩化アルミニウム等が用いら
れる。)して、Z=OHの一般式(Ioh)の混合物を
得て、これを塩基存在下にアルコラートとして、上記と
同様にアルケニル化することにより得ることができる。
【0090】また、一般式(Ioh)の混合物をピリジ
ン等の塩基存在下に、BrCNと反応させることによ
り、一般式(I)においてZが−OCNの化合物からな
る混合物を得ることができる。
【0091】上記製造方法において、一般式(III)
の混合物に換えて、重水素置換されていない一般式(I
II’)
【0092】
【化23】
【0093】(式中、Y1、Y2及びZは一般式(I)に
おけると同じ意味を表わす。)で表わされるフェニルシ
クロヘキサノン誘導体を用いることにより、一般式(I
b)の混合物を得ることができる。
【0094】同様に、一般式(II)に換えて、重水素
置換されていない一般式(II’)
【0095】
【化24】
【0096】(式中、R1は一般式(I)におけると同
じ意味を表わす。)で表わされる化合物を用いることに
より、一般式(Ic)の混合物を得ることができる。上
記製造方法において出発原料として用いられた一般式
(II)あるいは(III)の各混合物は、それぞれ対
応する重水素置換されていない一般式(II’)あるい
は(III’)の化合物を塩基存在下に、D2Oで重水
素置換することにより得ることができる。反応溶媒はジ
クロロメタン等の非プロトン性溶媒が好ましく、塩基と
してはアルカリ金属アルコラートが好ましい。また反応
は室温〜溶媒の還流温度が望ましく、反応を促進するた
めに、臭化テトラブチルアンモニウム等の4級アンモニ
ウム塩を共存させることも好ましい。
【0097】斯くして得られる一般式(Ia)の混合
物、一般式(Ib)の混合物、及び一般式(Ic)の混
合物の例をその相転移温度とともに第1表に掲げる。
【0098】
【表1】
【0099】(表中、Cは結晶相を、Nはネマチック相
を、Iは等方性液体相をそれぞれ表わす。) 本発明の一般式(I)の混合物は、対応する重水素置換
されていない化合物と比較すると明らかに融点が低い。
しかも低温で結晶が析出しにくいという特徴を有してい
る。
【0100】その例として、アクティブマトリックス用
低粘性ホスト液晶(H)
【0101】
【化25】
【0102】70重量%及び第1表中の(No.3)の
混合物30重量%から成る混合液晶(M−3)を調製し
た。更に比較のためにホスト液晶(H)70重量%及び
(No.3)の類似構造を有するが、重水素置換されて
いない式(R−3)
【0103】
【化26】
【0104】の化合物30重量%からなる混合液晶(M
R−3)を調製した。これらの混合液晶を室温(約25
℃)で放置したところ、(M−3)では1週間放置して
も結晶の析出は観察できなかった。これに対して(MR
−3)では3日後に微量の結晶の析出が観察された。次
にこれらの混合液晶を−20℃で保存したところ、1週
間で共に結晶化したが、その後これらの融点を測定した
ところ、(M−3)では26℃であったのに対し、(M
R−3)では30℃と高かった。
【0105】次に、ホスト液晶(H)70重量%及び第
1表中の(No.1)の混合物30重量%から成る混合
液晶(M−1)を調製し、比較のためにホスト液晶
(H)70重量%及び(No.1)の類似構造を有する
が、重水素置換されていない式(R−1)
【0106】
【化27】
【0107】の化合物30重量%からなる混合液晶(M
R−1)を調製した。これらの混合液晶を室温(約25
℃)で放置したところ、共に1週間放置しても結晶の析
出は観察できなかった。しかしながら、これらの混合液
晶を−20℃で保存して結晶化させた後、これらの融点
を測定したところ、(M−1)では7℃であったのに対
し、(MR−3)では12℃と同様に高くなった。
【0108】このことから、本発明に係わる一般式
(I)の混合物は融点が低く、低温で結晶が析出し難
く、実用的な液晶材料として極めて有用であることが理
解できる。
【0109】
【実施例】以下に本発明の実施例を示し、本発明を更に
説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施例に限
定されるものではない。
【0110】尚、化合物の構造は、重水素化されていな
い既知の化合物と、キャピラリーガスクロマトグラフ及
び薄層クロマトグラフを比較し、同一の保持時間(ある
いはRf値)を示すこと、及び核磁気共鳴スペクトル
(NMR)、質量スペクトル(MS)、赤外吸収スペク
トル(IR)により確認した。また、混合物のD化率は
NMRにより測定したが、その測定に用いたNMRは日
本電子(株)製JNM−GSX400(400MHz1
H)である。なお、一般式(I)の混合物のD化率は原
料として用いた一般式(II)あるいは一般式(II
I)の混合物のD化率をそのまま用いた。
【0111】なお、構造式中、環Dはそのシクロヘキサ
ンあるいはシクロヘキサノン環の少なくとも1個の水素
原子(H)が重水素原子(D)で置換されていること
(Dは一般式(I)、(II)、(III)等におい
て、X1〜X8で示した位置に置換されている。)を表わ
し、化合物名中に記したd4−はシクロヘキサン環の上
記の位置の水素原子のうち、X1〜X4あるいはX5〜X8
において最大4個までが重水素置換された化合物からな
る混合物であることを表わすものとする。また、組成物
における「%」は「重量%」を表わす。
【0112】(参考例1) d4−4−プロピルシクロ
ヘキサノンの合成
【0113】
【化28】
【0114】ナトリウムメトキシド24gを重水(D化
率99.8%)160mlに溶解した。これにジクロロ
メタン200mlに溶解した4−プロピルシクロヘキサ
ノン185gを加え、6時間溶媒の還流温度で加熱攪拌
した。放冷後、有機層を分離し、水層はジクロロメタン
で抽出した後回収した。有機層を併せ、水で洗浄し、無
水硫酸ナトリウムで脱水乾燥した。
【0115】溶媒を溜去して、シクロヘキサノン環の2
位及び/又は6位が重水素置換されたd4−4−プロピ
ルシクロヘキサノン180gを得た。薄層クロマトグラ
フィー(TLC)及びキャピラリーガスクロマトグラフ
ィーによる分析では不純物は全く生成していなかった。
NMRによりそのD化率を測定したところ約85%であ
った。
【0116】(参考例2) d4−4−ブチルシクロヘ
キサノンの合成 参考例1において、4−プロピルシクロヘキサノンに換
えて、4−ブチルシクロヘキサノンを用いた以外は参考
例1と同様にして、d4−4−ブチルシクロヘキサノン
を得た。NMRによりそのD化率を測定したところ約8
8%であった。
【0117】(参考例3) d4−4−(3,4−ジフ
ルオロフェニル)シクロヘキサノンの合成
【0118】
【化29】
【0119】ナトリウムメトキシド14.0gを重水
(D化率99.8%)44gに溶解した。これにジクロ
ロメタン180mlに溶解した4−(3,4−ジフルオ
ロフェニル)シクロヘキサノン(この化合物は1−ブロ
モ−3,4−ジフルオロベンゼンから調製したグリニヤ
ール反応剤をシクロヘキサン−1,4−ジオンのモノエ
チレンアセタールと反応させ、脱水した後シクロヘキセ
ン環を水素添加し、次いで脱アセタールすることにより
合成した。)105gを加え、更に臭化テトラブチルア
ンモニウム2.0gを加えて、6時間溶媒の還流温度で
加熱攪拌した。放冷後、有機層を分離し、水層はジクロ
ロメタンで抽出した後回収した。有機層を併せ、水で洗
滌し、無水硫酸ナトリウムで脱水乾燥した。
【0120】溶媒を溜去して、シクロヘキサノン環の2
位及び/又は6位が重水素置換されたd4−4−(3,
4−ジフルオロフェニル)シクロヘキサノン106gを
得た。薄層クロマトグラフィー(TLC)及びキャピラ
リーガスクロマトグラフィーによる分析では不純物は全
く生成していなかった。NMRによりそのD化率を測定
したところ約65%であった。
【0121】(参考例4) d4−4−(3,4,5−
トリフルオロフェニル)シクロヘキサノンの合成 参考例3において、4−(3,4−ジフルオロフェニ
ル)シクロヘキサノンに換えて、4−(3,4,5−ト
リフルオロフェニル)シクロヘキサノンを用いた以外は
参考例3と同様にして、d4−4−(3,4,5−トリ
フルオロフェニル)シクロヘキサノンを得た。NMRに
よりそのD化率を測定したところ約70%であった。
【0122】(参考例5) d4−4−(4−フルオロ
フェニル)シクロヘキサノンの合成 参考例3において、4−(3,4−ジフルオロフェニ
ル)シクロヘキサノンに換えて、4−(4−フルオロフ
ェニル)シクロヘキサノンを用いた以外は参考例3と同
様にして、d4−4−(4−フルオロフェニル)シクロ
ヘキサノンを得た。NMRによりそのD化率を測定した
ところ約65%であった。
【0123】(参考例6) d4−4−(4−クロロフ
ェニル)シクロヘキサノンの合成 参考例3において、4−(3,4−ジフルオロフェニ
ル)シクロヘキサノンに換えて、4−(4−クロロフェ
ニル)シクロヘキサノンを用いた以外は参考例3と同様
にして、d4−4−(4−クロロフェニル)シクロヘキ
サノンを得た。NMRによりそのD化率を測定したとこ
ろ約70%であった。
【0124】(参考例7) d4−4−フェニルシクロ
ヘキサノンの合成 参考例3において、4−(3,4−ジフルオロフェニ
ル)シクロヘキサノンに換えて、4−フェニルシクロヘ
キサノンを用いた以外は参考例3と同様にして、d4
4−フェニルシクロヘキサノンを得た。NMRによりそ
のD化率を測定したところ約68%であった。
【0125】(参考例8) d4−トランス−4−
(3,4,5−トリフルオロフェニル)シクロヘキサン
カルバルデヒドの合成
【0126】
【化30】
【0127】塩化メトキシメチルトリフェニルホスホニ
ウム248gをテトラヒドロフラン(THF)250m
l及びトルエン750mlに懸濁し、氷冷した。これに
t−ブトキシカリウム81.2gを内温が5℃を超えな
いように2回にわけて加えウィッティヒ反応剤を調製し
た。1時間攪拌した後、参考例4で得られたd4−トラ
ンス−4−(3,4,5−トリフルオロフェニル)シク
ロヘキサノンの129gをトルエン100ml及びTH
F400mlに溶解して、内温10℃以下で滴下した。
更に1時間攪拌した後、水1000mlを加え、更に少
量の稀塩酸で中和した。有機層を減圧下に濃縮し、ヘキ
サン1200mlを加え、析出結晶を濾別した。濾液を
水/メタノール混合溶媒で洗滌し、溶媒を溜去して、中
間体であるエノールエーテル体172gを得た。この全
量をTHF650mlに溶解し、200mlの稀塩酸を
加え、1時間加熱還流させた。放冷後、酢酸エチルで抽
出し、脱水後溶媒を溜去した。メタノール560mlに
溶解し、水酸化ナトリウム20%水溶液28mlを滴下
し、2時間攪拌した。水200mlを加え、トルエンで
抽出し、有機層を水で洗滌後、減圧下に溶媒を溜去し
て、d4−トランス−4−(3,4,5−トリフルオロ
フェニル)シクロヘキサンカルバルデヒド143gを得
た。
【0128】(参考例9) d4−トランス−4−
(3,4−ジフルオロフェニル)シクロヘキサンカルバ
ルデヒドの合成 参考例3で得られたd4−4−(3,4−ジフルオロフ
ェニル)シクロヘキサノンから参考例8と同様にして、
4−トランス−4−(3,4−ジフルオロフェニル)
シクロヘキサンカルバルデヒドを得た。
【0129】(参考例10) d4−トランス−4−
(4−フルオロフェニル)シクロヘキサンカルバルデヒ
ドの合成 参考例5で得られたd4−4−(4−フルオロフェニ
ル)シクロヘキサノンから参考例8と同様にして、d4
−トランス−4−(4−フルオロフェニル)シクロヘキ
サンカルバルデヒドを得た。
【0130】(参考例11) d4−トランス−4−
(4−クロロフェニル)シクロヘキサンカルバルデヒド
の合成 参考例6で得られたd4−4−(4−クロロフェニル)
シクロヘキサノンから参考例8と同様にして、d4−ト
ランス−4−(4−クロロフェニル)シクロヘキサンカ
ルバルデヒドを得た。
【0131】(参考例12) d4−トランス−4−フ
ェニルシクロヘキサンカルバルデヒドの合成 参考例7で得られたd4−4−フェニルシクロヘキサノ
ンから参考例8と同様にして、d4−トランス−4−フ
ェニルシクロヘキサンカルバルデヒドを得た。
【0132】(参考例13) d4−トランス−1−ブ
ロモメチル−4−プロピルシクロヘキサンの合成
【0133】
【化31】
【0134】塩化メトキシメチルトリフェニルホスホニ
ウム30.9gをTHF120mlに溶解して5℃に冷
却した。これにt−ブトキシカリウム10.9gを加
え、同温度で1時間攪拌し、ウィッティヒ反応剤を調製
した。これに参考例1で得られたd4−4−プロピルシ
クロヘキサノン10.3gをTHF20mlに溶解して
滴下し、更に同温度で1時間攪拌した。水80mlを加
え、更に少量の稀塩酸で中和した。有機層を減圧下に濃
縮し、ヘキサン150mlを加え、析出結晶を濾別し
た。濾液を水/メタノール混合溶媒で洗滌し、溶媒を溜
去して、中間体であるエノールエーテル体11.9gを
得た。この全量をTHF50mlに溶解し、10mlの
10%塩酸を加え、室温で5時間攪拌した。ヘキサン及
び水を加え、分液後、水層はヘキサンで抽出し、有機層
を併せて脱水乾燥した後、溶媒を溜去した。得られた粗
結晶11.6gをエタノール11ml及びメタノール8
5mlに溶解し、水酸化ナトリウム20%水溶液1ml
及び水10mlを滴下し、2時間攪拌した。水100m
lを加え、ヘキサンで抽出し、有機層を水で洗滌後、減
圧下に溶媒を溜去してd4−トランス−4−プロピルシ
クロヘキサンカルバルデヒド11.5gを得た。
【0135】この全量をエタノール50mlに溶解し、
これを水素化ホウ素ナトリウム1.3gの15mlエタ
ノール溶液に5℃で滴下した。2時間攪拌した後、水及
び稀塩酸を加えて、過剰の水素化物を分解した。減圧下
に大部分のエタノールを溜去した後、トルエンで抽出し
てd4−トランス−4−プロピルシクロヘキサンメタノ
ール10.5gを得た。
【0136】この全量をヘキサンmlに溶解し、5℃に
冷却した。これに三臭化リン21.3gを30分間で滴
下し、更に1時間攪拌した。水を加えて過剰の三臭化リ
ンを分解した後、有機層を分離した。脱水乾燥した後、
溶媒を溜去し、更に減圧下に蒸留(92〜95℃/4m
mHg)して、d4−トランス−1−ブロモメチル−4
−プロピルシクロヘキサン9.9gを得た。
【0137】(参考例14) 臭化(d4−トランス−
4−プロピルシクロヘキシルメチル)トリフェニルホス
ホニウムの合成
【0138】
【化32】
【0139】トリフェニルホスフィン287gのトルエ
ン70ml溶液に参考例13で得られたd4−トランス
−1−ブロモメチル−4−プロピルシクロヘキサン20
0gを加え、8時間加熱還流させた。減圧下にトルエン
を溜去し、THF200mlを加え、更に2時間加熱還
流させた。室温まで放冷し、析出した結晶を濾別し、減
圧下に乾燥させて、臭化(d4−トランス−4−プロピ
ルシクロヘキシルメチル)トリフェニルホスホニウムの
結晶233gを得た。
【0140】(実施例1) 1−[d4−トランス−4
−[2−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)エ
チル]シクロヘキシル]−3,4,5−トリフルオロベ
ンゼン(第1表中のNo.1の混合物)の合成
【0141】
【化33】
【0142】参考例14で得られた臭化(d4−トラン
ス−4−プロピルシクロヘキシルメチル)トリフェニル
ホスホニウム223gをトルエン600ml及びTHF
200mlに溶解し、−20℃に冷却した。t−ブトキ
シカリウム52.0gを30分間で2回にわけて加え、
更に−20℃で1時間攪拌してウィッティヒ反応剤を調
製した。これに参考例8で得られたd4−トランス−4
−(3,4,5−トリフルオロフェニル)シクロヘキサ
ンカルバルデヒド95.1gのトルエン200ml溶液
を30分で滴下した。室温まで昇温し、更に1時間攪拌
した。水800mlを加え、稀塩酸で中和した後、トル
エン500mlで2回抽出した。有機層を併せ、無水硫
酸ナトリウムで脱水乾燥した。減圧下にトルエンを溜去
し、ヘキサン1000mlを加え、析出したトリフェニ
ルホスフィンオキシドの結晶を濾別した。濾液を再度濃
縮した後、カラムクロマトグラフィーを用いて精製し
て、1−[d4−トランス−4−[2−(トランス−4
−プロピルシクロヘキシル)エテニル]シクロヘキシ
ル]−3,4,5−トリフルオロベンゼンの結晶131
gを得た。この全量を酢酸エチル500mlに溶解し、
5%パラジウム炭素13gを加え、水素圧4Kg/cm
2で8時間室温で攪拌した。触媒を珪藻土濾過し、濾液
を濃縮して得られた粗結晶を、ヘキサン/エタノール混
合溶媒(1/10)から再結晶して、1−[d4−トラ
ンス−4−[2−(トランス−4−プロピルシクロヘキ
シル)エチル]シクロヘキシル]−3,4,5−トリフ
ルオロベンゼンの結晶93.8gを得た。この混合物の
融点は44℃であり、等方性液体(I)相からの冷却
時、83℃でネマチック(N)相に相転移した。
【0143】(比較例1) 1−[トランス−4−[2
−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)エチル]
シクロヘキシル]−3,4,5−トリフルオロベンゼン
(式(R−1)の化合物)の合成 実施例1において、d4−トランス−4−(3,4,5
−トリフルオロフェニル)シクロヘキサンカルバルデヒ
ドに換えて、重水素置換されていないトランス−4−
(3,4,5−トリフルオロフェニル)シクロヘキサン
カルバルデヒドを用いた以外は実施例1と同様にして、
1−[トランス−4−[2−(トランス−4−プロピル
シクロヘキシル)エチル]シクロヘキシル]−3,4,
5−トリフルオロベンゼンを得た。この化合物の融点は
49℃と高く、N相上限温度は83.5℃であった。
【0144】(実施例2) 1−[d4−トランス−4
−[2−(d4−トランス−4−プロピルシクロヘキシ
ル)エチル]シクロヘキシル]−3,4,5−トリフル
オロベンゼン(第1表中のNo.2の混合物)の合成 実施例1において、臭化(トランス−4−プロピルシク
ロヘキシルメチル)トリフェニルホスホニウムに換え
て、参考例14で得られた臭化(d4−トランス−4−
プロピルシクロヘキシルメチル)トリフェニルホスホニ
ウムを用いた以外は実施例1と同様にして、1−[d4
−トランス−4−[2−(d4−トランス−4−プロピ
ルシクロヘキシル)エチル]シクロヘキシル]−3,
4,5−トリフルオロベンゼンを得た。この混合物の相
転移温度は第1表にまとめて示した。
【0145】(実施例3) 1−[d4−トランス−4
−[2−(トランス−4−エチルシクロヘキシル)エチ
ル]シクロヘキシル]−3,4,5−トリフルオロベン
ゼン(第1表中のNo.3の混合物)の合成 実施例1において、臭化(トランス−4−プロピルシク
ロヘキシルメチル)トリフェニルホスホニウムに換え
て、臭化(トランス−4−エチルシクロヘキシルメチ
ル)トリフェニルホスホニウムを用いた以外は実施例1
と同様にして、1−[d4−トランス−4−[2−(ト
ランス−4−エチルシクロヘキシル)エチル]シクロヘ
キシル]−3,4,5−トリフルオロベンゼンを得た。
この混合物の相転移温度は第1表にまとめて示した。
【0146】(実施例4) 1−[d4−トランス−4
−[2−(d4−トランス−4−プロピルシクロヘキシ
ル)エチル]シクロヘキシル]−3,4−ジフルオロベ
ンゼン(第1表中のNo.4の混合物)の合成
【0147】
【化34】
【0148】実施例1において、d4−トランス−4−
(3,4,5−トリフルオロフェニル)シクロヘキサン
カルバルデヒドに換えて、参考例9で得られたd4−ト
ランス−4−(3,4−ジフルオロフェニル)シクロヘ
キサンカルバルデヒドを用い、臭化(トランス−4−プ
ロピルシクロヘキシルメチル)トリフェニルホスホニウ
ムに換えて、参考例14で得られた臭化(d4−トラン
ス−4−プロピルシクロヘキシルメチル)トリフェニル
ホスホニウムを用いた以外は実施例1と同様にして、1
−[d4−トランス−4−[2−(d4−トランス−4−
プロピルシクロヘキシル)エチル]シクロヘキシル]−
3,4−ジフルオロベンゼンを得た。この混合物の相転
移温度は第1表にまとめて示した。
【0149】(実施例5) 1−[トランス−4−[2
−(d4−トランス−4−ブチルシクロヘキシル)エチ
ル]シクロヘキシル]−3,4−ジフルオロベンゼン
(第1表中のNo.5の混合物)の合成 実施例1において、d4−トランス−4−(3,4,5
−トリフルオロフェニル)シクロヘキサンカルバルデヒ
ドに換えて、トランス−4−(3,4−ジフルオロフェ
ニル)シクロヘキサンカルバルデヒドを用い、臭化(ト
ランス−4−プロピルシクロヘキシルメチル)トリフェ
ニルホスホニウムに換えて、臭化(d4−トランス−4
−ブチルシクロヘキシルメチル)トリフェニルホスホニ
ウムの混合物を用いた以外は実施例1と同様にして、1
−[トランス−4−[2−(d4−トランス−4−ブチ
ルシクロヘキシル)エチル]シクロヘキシル]−3,4
−ジフルオロベンゼンを得た。この混合物の相転移温度
は第1表にまとめて示した。
【0150】(実施例6) 1−[d4−トランス−4
−[2−[トランス−4−(3−メトキシプロピル)シ
クロヘキシル]エチル]シクロヘキシル]−3,4−ジ
フルオロベンゼン(第1表中のNo.6の混合物)の合
成 実施例1において、d4−トランス−4−(3,4,5
−トリフルオロフェニル)シクロヘキサンカルバルデヒ
ドに換えて、d4−トランス−4−(3,4−ジフルオ
ロフェニル)シクロヘキサンカルバルデヒドを用い、臭
化(トランス−4−プロピルシクロヘキシルメチル)ト
リフェニルホスホニウムに換えて、臭化[トランス−4
−(3−メトキシプロピル)シクロヘキシルメチル]ト
リフェニルホスホニウムの混合物を用いた以外は実施例
1と同様にして、1−[d4−トランス−4−[2−
[トランス−4−(3−メトキシプロピル)シクロヘキ
シル]エチル]シクロヘキシル]−3,4−ジフルオロ
ベンゼンを得た。この混合物の相転移温度は第1表にま
とめて示した。
【0151】(実施例7) 1−[d4−トランス−4
−[2−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)エ
チル]シクロヘキシル]−4−フルオロベンゼン(第1
表中のNo.7の混合物)の合成 実施例1において、d4−トランス−4−(3,4,5
−トリフルオロフェニル)シクロヘキサンカルバルデヒ
ドに換えて、d4−トランス−4−(4−フルオロフェ
ニル)シクロヘキサンカルバルデヒドを用いた以外は実
施例1と同様にして、1−[d4−トランス−4−[2
−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)エチル]
シクロヘキシル]−4−フルオロベンゼンを得た。この
混合物の相転移温度は第1表にまとめて示した。
【0152】(実施例8) 1−[d4−トランス−4
−[2−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)エ
チル]シクロヘキシル]−4−クロロベンゼン(第1表
中のNo.8の混合物)の合成 実施例1において、d4−トランス−4−(3,4,5
−トリフルオロフェニル)シクロヘキサンカルバルデヒ
ドに換えて、d4−トランス−4−(4−クロロフェニ
ル)シクロヘキサンカルバルデヒドを用いた以外は実施
例1と同様にして、1−[d4−トランス−4−[2−
(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)エチル]シ
クロヘキシル]−4−クロロベンゼンを得た。この混合
物の相転移温度は第1表にまとめて示した。
【0153】(実施例9) 1−[d4−トランス−4
−[2−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)エ
チル]シクロヘキシル]−4−シアノベンゼン(第1表
中のNo.9の混合物)の合成
【0154】
【化35】
【0155】実施例1において、d4−トランス−4−
(3,4,5−トリフルオロフェニル)シクロヘキサン
カルバルデヒドの混合物に換えて、d4−トランス−4
フェニルシクロヘキサンカルバルデヒドの混合物を用い
た以外は実施例1と同様にして、[d4−トランス−4
−[2−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)エ
チル]シクロヘキシル]ベンゼンを得た。
【0156】この混合物の20gをジクロロメタン80
mlに溶解し、無水塩化アルミニウム12gを加えて氷
冷した。ジクロロメタン40mlに溶解したシュウ酸ジ
クロリド9.5gを内温が10℃を超えないよう注意し
て滴下した。2時間氷冷下に攪拌後、稀塩酸及び氷中に
あけ、ジクロロメタンで抽出した。このジクロロメタン
溶液を30%アンモニア水200mlに氷冷下10℃以
下で滴下した。1時間5〜10℃で攪拌した後、析出し
た結晶を濾取し、減圧下に乾燥して、4−[d 4−トラ
ンス−4−[2−(トランス−4−プロピルシクロヘキ
シル)エチル]シクロヘキシル]ベンズアミドの粗結晶
12gを得た。
【0157】得られたベンズアミドの混合物の全量をト
ルエン50mlに溶解し、塩化チオニル20mlを加
え、還流下1時間加熱攪拌した。放冷後、水を加え攪拌
し、有機層を分離した。水層はトルエンで抽出し、有機
層を併せて、水で洗滌し、無水硫酸ナトリウムで乾燥し
た。溶媒を溜去して得られた粗生成物をシリカゲルカラ
ムクロマトグラフィー(トルエン)を用いて精製し、更
にメタノールから再結晶して、1−[d4−トランス−
4−[2−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)
エチル]シクロヘキシル]−4−シアノベンゼンの粗結
晶4.8gを得た。この混合物の相転移温度は第1表に
まとめて示した。
【0158】(実施例10) 液晶組成物の調製(1)
【0159】
【化36】
【0160】(式中、シクロヘキサン環はトランス配置
を表わす。)からなり、特にアクティブマトリックス用
として好適なフッ素系のホスト液晶(H)を調製したと
ころ、116.7℃以下でネマチック(N)相を示し、
その融点は11℃であった。
【0161】このホスト液晶(H)70%及び実施例1
で得られた(No.1)の混合物30%からなる液晶組
成物(M−1)を調製した。この組成物のTN-Iは10
5℃であった。この組成物(M−1)を0℃及び室温
(約20℃)で1週間保存したが、共に結晶の析出は観
察されなかった。また、この組成物(M−3)を−25
℃で保存したところ結晶化したが、その後融点を測定し
たところ7℃であった。
【0162】(比較例2)ホスト液晶(H)70%及び
比較例1で得られた式(R−1)
【0163】
【化37】
【0164】の1−[トランス−4−[2−(トランス
−4−プロピルシクロヘキシル)エチル]シクロヘキシ
ル]−3,4,5−トリフルオロベンゼン30%からな
る液晶組成物(MR−1)を調製した。この組成物のT
N-Iは105.5℃と(M−1)とほとんど変化がなか
った。この組成物(MR−1)を0℃及び室温(約20
℃)で保存したところ、室温では変化がなかったが、0
℃では1週間で結晶の析出が観察された。一方、この組
成物を−25℃で保存したところやはり結晶化したが、
その後融点を測定したところ12℃と(M−1)より高
かった。
【0165】(実施例11) 液晶組成物の調製(2) ホスト液晶(H)70%及び実施例3で得られた(N
o.3)の混合物30%からなる液晶組成物(M−3)
を調製した。この組成物のTN-Iは95.5℃であっ
た。この組成物(M−3)を室温(約20℃)で1週間
保存したが、結晶の析出は観察されなかった。一方、こ
の組成物(M−3)を−25℃で保存したところ結晶化
したが、その後融点を測定したところ26℃であった。
【0166】(比較例3)ホスト液晶(H)70%及
び、式(R−3)
【0167】
【化38】
【0168】の1−[トランス−4−[2−(トランス
−4−エチルシクロヘキシル)エチル]シクロヘキシ
ル]−3,4,5−トリフルオロベンゼン30%からな
る液晶組成物(MR−3)を調製した。この組成物のT
N-Iは96℃と(M−3)とほとんど変化がなかった。
この組成物(MR−3)を室温(約20℃)で保存した
ところ、1週間以内に微量の結晶の析出が観察された。
一方、この組成物を−25℃で保存したところやはり結
晶化したが、その後融点を測定したところ30℃と(M
−1)より高かった。
【0169】従って、本発明の重水素置換された一般式
(I)の混合物は、添加により液晶組成物のTN-Iをほ
とんど変化させずにその融点を低下させることが明らか
であり、これにより液晶相の温度範囲がより広い液晶組
成物を得られる。また、更に低温において結晶を析出し
難くさせる効果を有することも明らかである。
【0170】
【発明の効果】本発明の一般式(I)で表わされる重水
素置換された化合物からなる混合物は、実施例にも示し
たように市販の入手容易な化合物から工業的にも容易に
製造することができ、他の液晶化合物との相溶性にも優
れている。従って、現在汎用されている液晶材料に添加
した場合、TN-I点を大きく低下させることなく、融点
を低下させ、しかも電気光学的特性を低減させることも
なく、低温領域においても結晶を析出させないという優
れた効果が得られる。従って、低温領域で使用される液
晶表示装置、特にTN、STN、アクティブマトリクス
表示装置の構成材料として極めて有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C07C 43/225 C 7419−4H 255/50 261/00 9451−4H C09K 19/42 G02F 1/13 500 // C07M 5:00

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(I) 【化1】 (式中、R1は炭素原子数1〜12のアルキル基又はア
    ルコキシアルキル基を表わし、X1、X2、X3、X4、X
    5、X6、X7及びX8はそれぞれ独立的に水素原子(H)
    又は重水素原子(D)を表わし、Y1及びY2はそれぞれ
    独立的に水素原子又はフッ素原子を表わし、Zはフッ素
    原子、塩素原子、水素原子、シアノ基、−R2、−O
    2、−OCN、−CF3、−OCF3、−OCF2H又は
    −OCH2CF 3を表わし、R2は炭素原子数1〜12の
    アルキル基又は炭素原子数3〜12のアルケニル基を表
    わし、シクロヘキサン環はトランス配置である。)で表
    わされる2種以上の化合物が、(1)互いにX1〜X8
    おける重水素原子(D)の数及び/又は置換位置が異な
    り、且つ(2)互いにR1、Y1、Y2及びZが同一であ
    ることを特徴とする、前記一般式(I)で表わされる化
    合物の2種以上からなる混合物。
  2. 【請求項2】 一般式(I)において、R1が炭素原子
    数1〜7の直鎖状アルキル基又はアルコキシアルキル基
    を表わし、Zがフッ素原子、塩素原子、シアノ基、炭素
    原子数1〜7の直鎖状アルキル基若しくはアルコキシル
    基、−OCF 3又は−OCH2CF3を表わすことを特徴
    とする請求項1記載の混合物。
  3. 【請求項3】 一般式(I)において、Y1、Y2及びZ
    のうち少なくとも1個がフッ素原子であることを特徴と
    する請求項2記載の混合物。
  4. 【請求項4】 一般式(I)において、Z及びY1が共
    にフッ素原子であることを特徴とする請求項3記載の混
    合物。
  5. 【請求項5】 一般式(I)において、Y1及びY2が共
    に水素原子であることを特徴とする請求項2記載の混合
    物。
  6. 【請求項6】 一般式(I)において、Zが塩素原子又
    はシアノ基であることを特徴とする請求項5記載の混合
    物。
  7. 【請求項7】 一般式(I)において、R1が炭素原子
    数1〜7の直鎖状アルキル基であることを特徴とする請
    求項6記載の混合物。
  8. 【請求項8】 一般式(I)において、X1、X2、X3
    及びX4がすべて水素原子(H)であることを特徴とす
    る請求項3乃至7記載の混合物。
  9. 【請求項9】 一般式(I)において、X5、X6、X7
    及びX8がすべて水素原子(H)であることを特徴とす
    る請求項3又は4記載の混合物。
  10. 【請求項10】 一般式(I)で表わされる2種以上の
    化合物におけるX1、X2、X3、X4、X5、X6、X7
    びX8の総数に対して、重水素原子(D)の数の割合が
    20〜95%の範囲にあることを特徴とする請求項1乃
    至9記載の混合物。
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