JPH09508401A

JPH09508401A - フェナントリジン誘導体およびそれらの液晶混合物における使用

Info

Publication number: JPH09508401A
Application number: JP7520367A
Authority: JP
Inventors: ライナー，ヴィンゲン; バルバラ，ホルヌンク
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1994-02-01
Filing date: 1995-01-30
Publication date: 1997-08-26
Anticipated expiration: 2015-02-28
Also published as: PT801067E; FI972775A0; AU695616B2; US6017927A; NL300141I2; NO973027D0; NO2005012I1; PL321019A1; HUT77006A; EP0801067A1; HU223778B1; WO1996020194A1; FR04C0032I1; EP0801067B1; TW305842B; DE69529844D1; LU91133I2; CA2208839A1; NO318026B1; CA2208839C

Abstract

(57)【要約】１種類または２種類以上の式（Ｉ）：［式中、Ｅ¹およびＥ²は、同一または異なり、−Ｎ−、−ＣＦ−または−ＣＨ−であり；Ｒ¹およびＲ²は、同一または異なり、例えば炭素数１〜２０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基であり；Ｑは、−ＣＨ₂−Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−または単結合であり；Ｍ¹およびＭ²は、同一または異なり、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＨ₂−Ｏ−、−Ｏ−ＣＨ₂−、−ＣＨ₂−ＣＨ₂−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり；Ａ¹およびＡ²は、同一または異なり、１個またはそれ以上の水素原子がＦで置換されていてもよい１，４−フェニレン、トランス−１，４−シクロヘキシレン、ピリミジン−２，５−ジイル、１個の水素原子がＦで置換されていてもよいピリジン−２，５−ジイル、１，３，４−チアジアゾール−２，５−ジイル、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、１，３−ジチアン−２，５−ジイル、１，３−チアゾール−２，４−ジイル、１，３−チアゾール−２，５−ジイル、チオフエン−２，４−ジイルまたはチオフェン−２，５−ジイルであり；ｍおよびｎは、０または１であり、但しこれらの合計は最大１である］のフェナントリジン誘導体を含む強誘電性液晶混合物。式（Ｉ）のフェナントリジン誘導体を非常に少ない量で添加した場合にも、大きい負の誘電異方性の値を有する強誘電性液晶混合物を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】フェナントリジン誘導体およびそれらの液晶混合物における使用最近は、ネマチック液晶およびコレステリック液晶の他、光学的に活性な傾斜スメクチック（強誘電性）液晶もまた、市販のディスプレイ素子に用いられている。クラーク（Clark）およびラガーヴァル（Lagerwall）は、非常に薄いセルの中において強誘電性液晶（ＦＬＣ）を使用すると、通常のＴＮ（ツイステッド・ネマチック）セルの1000倍も速い応答時間を示す光電気的スイッチングまたはディスプレイ素子が得られることを明らかにした（例えば、ＥＰ−Ａ００３２３６２を参照）。このような性質、および、双安定性スイッチングが可能であること、および視角にほとんど依存しないコントラスト等の、その他の好ましい性質のため、ＦＬＣは基本的に、コンピュータ・ディスプレイ等の応用分野に非常に適している。電気光学的成分または完全に光学的な成分においてＦＬＣを使用する場合には、傾斜もしくは直交スメクチック相を形成しそれ自体光学的に活性な化合物、または、そのようなスメクチック相を形成するがそれ自体は光学活性でない化合物を光学活性な化合物によってドーピングすることによって強誘電性スメクチック相を誘起しうる化合物のいずれかを必要とする。望ましい相は、可能な限り広い温度範囲において安定であるものである。電気光学的成分において良好なコントラストを達成するためには、液晶の均一な平面配向（planar）が必要である。Ｓ_A相およびＳ_c ^*相における良好な配向は、例えば、液晶混合物の相系列が温度低下に従って次のようなものである場合に達成することができる：等方性 → Ｎ^* → Ｓ_A → Ｓ_c ^* 第１の要件は、Ｎ^*相における螺旋のピッチが非常に大きい（１０μｍより大きい）か、またはより好ましくは完全に相補されていることである（例えばマツモト（T．Matsumoto）ら、Proc．of the 6th Int．Display Research Conf.，Ja pan Disp1ay，Sept．30−Oct．2，1986，Tokyo Japan，p．468−470、ムラカミ（M．Murakami）ら、同上、p．344-347 を参照）。これは、例えば、Ｎ^*相において左巻きの螺旋を有するキラル液晶混合物に、右巻き螺旋を誘起する１または２種類以上の光学活性なドーパントを、ちょうど螺旋が相補されるような量だけ加えることによって達成される。クラークおよびラガーヴァルのＳＳＦＬＣＤ効果（表面安定化強誘電性液晶ディスプレイ）を使用して均一な平面配向を得るためにさらに必要な要件は、スメクチックＣ^*相におけるピッチがディスプレイ素子の厚さに比べて著しく大きいということである（Mol．Cryst．Liq．Cryst．94（1983），213-234 および 114 （1984），151-187）。このことは、コレステリック・ピッチの場合と同様に、反対方向の螺旋の回転を有するドーパントを使用することによって達成される。強誘電性液晶系の光学的応答時間τ（μs）は、短ければ短いほどよいが、系の回転粘度γ（mPas）、自発分極Ｐｓ（nC/cm²）、および電界強度Ｅ（V/m）に依存し、次の式に従う： τ〜γ／Ｐｓ・Ｅ電界強度Ｅは、電気光学的成分における電極間距離および印加された電圧によって決定されるため、短い応答時間を達成するためには、強誘電性ディスプレイ媒質は低い粘度および高い自発分極を有していなくてはならない。最後に、熱的、化学的および光化学的安定性に加えて、低い光学的異方性△ｎ（好ましくは約０．１３）および低い正のまたは好ましくは負の誘電異方性△ε が必要である（ラガーヴァルら、「ディスプレイ用強誘電性液晶（Ferroelectri c Liquid Crystals for Displays，SID Symposium，October Meeting，1985，Sa n Diego，Ca，USA）」を参照）。複数の成分を含む混合物を用いた場合にのみ、これらの条件を全て満たすことができる。ここで用いられるベース（またはマトリックス）としては、可能ならばそれ自体が既に望ましい相系列Ｉ→Ｎ→Ｓ_A→Ｓ_cを有する化合物であることが好ましい。融点を低下させ、Ｓ_c相および通常はＮ相の温度範囲をも拡大させ、自発分極を誘導し、ピッチを相補し、光学的異方性と誘電異方性とを釣り合わせるために、混合物にさらに他の成分がしばしば加えられる。しかし、例えば回転粘度は可能ならば高めるべきではない。強誘電性液晶ディスプレイはまた、ＤＨＦ効果（ねじれ螺旋形成）またはＰＳＦＬＣＤ効果（ピッチ安定化強誘電性液晶ディスプレイ、ＳＢＦ＝短ピッチ双安定性強誘電効果としても知られている）を利用することによって動作させることもできる。ＤＨＦ効果はオストロフスキー（B．I．Ostrovski）、「液晶の研究と応用の進歩（Advances in Liquid Crystal Research and Applications，Oxfo rd/Budapest，1980，469ff）」に述べられており、ＰＳＦＬＣＤ効果はＤＥ−Ａ３９２０６２５およびＥＰ−Ａ０４０５３４６に記載されている。これらの効果を利用するためには、ＳＳＦＬＣＤ効果と比べ、短いＳ_cピッチを有する液晶材料が必要である。フェナントレンの誘導体（本明細書では、９，１０−ジヒドロフェナントレンも含む）は既に、液晶または液晶混合物の成分として記載されている：フェナントレンまたは９，１０−ジヒドロフェナントレン単位を含むアゾメチン類（J．C hem．Soc．［London］（1958）552；J．Chem．Soc.，Perkin II（1982）465）；９，１０−ジヒドロフェナントレンまたはフェナントレンのケト誘導体（Chem． Ind．[London］（1974）615；Prod．Int．Liq．Cryst．Conf．（1973）397；Tet rahedr on 37，2815（1981））；９，１０−ジヒドロフェナントレンのカルボキシ誘導体（ＧＤＲ特許１５３８２６）；２，７−ビス（アルコキシ）フェナントレン（Nippon Kogaku kaishi（1980）250）；および２，７−位にメゾゲニックラジカルを含む９，１０−ジヒドロフェナントレン（JP 05，262，744）。しかし、特に強誘電性液晶混合物の開発は、決して完成と見なすことはできないため、ディスプレイの製造業者は混合物に使用する非常に広範な成分に関心を持っている。このことはまた、液晶混合物とディスプレイ素子またはセルの個々の成分（例えば配向膜）との相互作用によってのみ液晶混合物の質について結論づけることが可能だからであるという理由にもよる。したがって、本発明は、液晶混合物において混合物の特性を改良するために適当な新規化合物を提供することを目的とする。驚くべきことに、ある種の３，８−二置換フェナントリジン誘導体が強誘電性、液晶混合物において用いるために特に適していることが見いだされた。本発明は、１種類または２種類以上の式（Ｉ）のフェナントリジン誘導体を含む強誘電性液晶混合物に関する：［式中、記号および添字は次の意味を有する：Ｅ¹およびＥ²は、同一または異なり、−Ｎ−、−ＣＦ−または−ＣＨ−であり；Ｒ¹およびＲ²は、同一または異なり、炭素数１〜２０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基（不整炭素を有していても有していなくてもよい）であり、ここで１個またはそれ以上の−ＣＨ₂−基が、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｃ≡Ｃ−、シクロプロパン−１，２−ジイルまたは−Ｓｉ（ＣＨ₃）₂−で置換されていてもよいが、ただし酸素原子およびイオウ原子は互いに直接結合せず、さらに、アルキル基の１個またはそれ以上の水素原子がフッ素で置換されていてもよく、または下記のいずれかのキラル基（光学的に活性であるかまたはラセミ体である）：であり；あるいは、Ｒ¹およびＲ²の一方は水素であり；Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵、Ｒ⁶およびＲ⁷は、同一または異なり、水素または炭素数１〜１６の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基（不整炭素を有していても有していなくてもよい）であり、ここで１個の−ＣＨ₂−基が−Ｏ−で置換されていてもよく、さらに、アルキル基の１個またはそれ以上の水素原子がフッ素で置換されていてもよく；あるいはＲ⁴およびＲ⁵は、ジオキソラン系に結合する場合には、一緒になって−（ＣＨ₂）₄−または−（ＣＨ₂）₅−を形成してもよく；Ｑは、−ＣＨ₂−Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−または単結合であり；Ｍ¹およびＭ²は、同一または異なり、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＨ₂− Ｏ−、−Ｏ−ＣＨ₂−、−ＣＨ₂−ＣＨ₂−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり；Ａ¹およびＡ²は、同一または異なり、１個またはそれ以上の水素原子がＦで置換されていてもよい１，４−フェニレン、トランス−１，４−シクロヘキシレン、ピリミジン−２，５−ジイル、１個の水素原子がＦで置換されていてもよいピリジン−２，５−ジイル、１，３，４−チアジアゾール−２，５−ジイル、１，３ −ジオキサン−２，５−ジイル、１，３−ジチアン−２，５−ジイル、１，３− チアゾール−２，４−ジイル、１，３−チアゾール−２，５−ジイル、チオフェン−２，４−ジイルまたはチオフェン−２，５−ジイルであり；ｍおよびｎは、０または１であり、但しこれらの合計は最大１である］。式（Ｉ）のフェナントリジン誘導体を非常に少ない量で添加した場合にも、大きい負の誘電異方性の値を有する強誘電性液晶混合物を得ることができる。好ましくは、強誘電性液晶混合物は、式（Ｉ）において、基：が次のいずれかの意味：を有する１種類または２種類以上の化合物を含む。これらの中でも、式（Ｉ）において、Ｒ¹およびＲ²が炭素数１〜１６の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基（不整炭素を有していても有していなくてもよい）であり、ここで１個またはそれ以上の−ＣＨ₂−基が、−Ｏ−、シクロプロパン− １，２−ジイルまたは−Ｓｉ（ＣＨ₃）₂−で置換されていてもよいが、ただし酸素原子は互いに直接結合せず、さらに、アルキル基の１個またはそれ以上の水素原子がＦで置換されていてもよい化合物が特に好ましい。さらに、強誘電性液晶混合物において使用するために、式（Ｉ）においてＲ¹ およびＲ²が炭素数１〜１０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基であり、ここで少なくともさらに２つの−ＣＨ₂−基で環から離れている１個の−ＣＨ₂−基が− Ｓｉ（ＣＨ₃）₂−で置換されていてもよい、次の化合物群が特に好ましい：本発明はまた、式（Ｉ）のフェナントリジン誘導体を強誘電性液晶混合物において使用することに関する。式（Ｉ）のフェナントリジン誘導体のいくつかは公知であるが、いくつかは新規である。したがって、本発明はさらに、式（Ｉａ）のフェナントリジン誘導体に関する：［式中、記号および添字は次の意味を有する：Ｅ¹およびＥ²は、同一または異なり、−Ｎ−、−ＣＦ−または−ＣＨ−であり；Ｒ¹およびＲ²は、同一または異なり、炭素数１〜２０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基（不整炭素を有していても有していなくてもよい）であり、ここで１個またはそれ以上の−ＣＨ₂−基が、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｃ≡Ｃ−、シクロプロパン−１，２−ジイルまたは−Ｓｉ（ＣＨ₃）₂−で置換されていてもよいが、ただし酸素原子およびイオウ原子は互いに直接結合せず、さらに、アルキル基の１個またはそれ以上の水素原子がフッ素で置換されていてもよく、または下記のいずれかのキラル基（光学的に活性であるかまたはラセミ体である）：であり；Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵、Ｒ⁶およびＲ⁷は、同一または異なり、水素または炭素数１〜１６の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基（不整炭素を有していても有していなくてもよい）であり、ここで１個の−ＣＨ₂−基が−Ｏ−で置換されていてもよく、さらに、アルキル基の１個またはそれ以上の水素原子がフッ素で置換されていてもよく；あるいはＲ⁴およびＲ⁵は、ジオキソラン系に結合する場合には、一緒になって−（ＣＨ₃）₄−または−（ＣＨ₂）₅−を形成してもよく；Ｑは、−ＣＨ₂−Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−または単結合であり；Ｍ¹およびＭ²は、同一または異なり、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＨ₂− Ｏ−、−Ｏ−ＣＨ₂−、−ＣＨ₂−ＣＨ₂−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり；Ａ¹およびＡ²は、同一または異なり、１個またはそれ以上の水素原子がＦで置換されていてもよい１，４−フェニレン、トランス−１，４−シクロヘキシレン、ピリミジン−２，５−ジイル、１個の水素原子がＦで置換されていてもよいピリジン−２，５−ジイル、１，３，４−チアジアゾール−２，５−ジイル、１，３ −ジオキサン−２，５−ジイル、１，３−ジチアン−２，５−ジイル、１，３− チアゾール−２，４−ジイル、１，３−チアゾール−２，５−ジイル、チオフェン−２，４−ジイルまたはチオフェン−２，５−ジイルであり；ｍおよびｎは、０または１であり、但しこれらの合計は最大１である］。式（Ｉａ）の好ましいフェナントリジン誘導体は、式（Ｉ）のものと一致する。本発明の化合物は、有機合成に関する標準的な書物（例えば、ハウベン−ヴェイル（Houben-Weyl），Methoden der Organischen Chemie（有機化学の方法）， Georg-Thieme-Verlag，Stuttgart）に記載されているような、文献からそれ自体公知の方法によって製造する。製造は、公知であり反応に適する反応条件下で実施する。それ自体公知の改良法も行うことができるが、ここでは詳述しない。所望ならば、出発原料をインサイチオで製造し、反応混合物から単離せずに直ちにさらに式（Ｉ）の化合物に転換することもできる。フェナントリジン誘導体の製造に関しては、Advanc．Heterocyclic Chem．13 ， 315（1971）；khim．Geterosikl．Soedin 1969，1044（C．A．1970，72，111 265w）；Tetrahedron 1981，37，825；Zh．Org．Khim．1978，14，891（C．A．1 978，89， 24118h）；J．Chem．Soc．Perkin Trans．1，1972，113；Org．React ions 1984， 30，1；Syhthesis 1985，107；Heterocycles 1980，14，1567；Acc ．Chem．Res． 1978，11，283；Tetrahedron 1984，40，1919；Tetrahedron Let t．29，5463（1988）；Chem．Scripta 1986，26，311 を参照されたい。このタイプの方法は文献から公知であり、式（Ｉ）および（Ｉａ）の化合物の３つの好ましい群について、以下のスキーム１−３により詳細に記載する。スキーム１：ａ）ＲＯＨ中のＮａＯＲｂ）１．ＢｕＬｉ；２．ＤＭＦ；３．Ｈ⁺；J．Org．Chem．51，3762（1986）と同様。ｃ）例えば、Angew．Chemie 81，903（1969）と同様。ｄ）ｈ・γ／Ｏ₂；例えば、J．Am．Chem．Soc．84，4361（1962）と同様。スキーム２：スキーム３：基：Ｒ¹−（Ａ^t−Ｍ¹）_mもしくは（Ｍ²−Ａ²）_n−Ｒ²、またはこれらの適当な反応性誘導体、あるいはこの基の他の適当な前駆体の合成は、当業者に知られる方法により実施する。式（Ｉ）および（Ｉａ）の化合物を構成する特定の芳香族環の合成については、１，４−シクロヘキシレン基および１，４−フェニレン基を含む化合物についてはＤＥ−Ａ２３４４７３２、２４５００８８、２４２９０９３、２５０２９０４、２６３６６８４、２７０１５９１および２７５２９７５；ピリミジン−２，５−ジイル基を含む化合物についてはＤＥ−Ａ２６４１７２４；ピリジン−２，５−ジイル基を含む化合物についてはＤＥ−Ａ４０２６２２３およびＥＰ−Ａ０３９１２０３；ピリダジン−３，６−ジイル基を含む化合物についてはＤＥ−Ａ３２３１４６２；芳香族環と芳香族複素環との直接結合に関しては、N．Miyaura ，T．Yanagi，and A．Suzuki，Synthetic Communicatlons 11（1981），513-519 ，ＤＥ−Ｃ３９３０６６３，M．J．Sharp，W．Cheng，V．Snieckus，Tetrahedro n Letters 28 （1987），5093，G．W．Gray，J．Chem．Soc．Perkin Trans．II，1989，2041 およびMol．Cryst．Liq．Cryst．172（1989），165，204（1991）43および91，ＥＰ−Ａ０４４９０１５，ＷＯ−Ａ８９／１２０３９，ＷＯ−Ａ８９／０３８２１，ＥＰ−ＡＯ３５４４３４；−ＣＨ₂−ＣＨ₂−架橋を含む化合物については、ＤＥ−Ａ３２０１７２１；−Ｃ≡Ｃ−架橋を含む化合物については、Koji Seto et al.，Liquid Crystals 8（1990）861-870をそれぞれ参照されたい。二置換ピリジン類、二置換ピラジン類、二置換ピリミジン類および二置換ピリダジン類の製造は、例えば、シリーズ「複素環式化合物の化学（″The Chemistr yof Heterocyclic Compounds″，A．Weissberger and E．C．Taylor（editors）」の適当な巻に記載されている。ジオキサン誘導体は、対応するアルデヒド（またはその反応性誘導体）と対応する１，３−ジオール（またはその反応性誘導体）との反応により適宜製造することができる。反応は、好ましくはベンゼンまたはトルエン等の不活性溶媒の存在下、および／または強酸（例えば硫酸、ベンゼンスルホン酸またはｐ−トルエンスルホン酸）等の触媒の存在下で、約２０℃から約１５０℃、好ましくは８０ ℃から１２０℃の間の温度で実施する。主として適当な出発物質の反応性誘導体は、アセタール類である。前記アルデヒドおよび１，３−ジオールならびにこれらの誘導体のうちいくつかは公知であり、またいくつかは文献から公知の化合物から有機化学の標準的な方法により容易に製造することができる。例えば、アルデヒドは対応するアルコールの酸化またはニトリルもしくは対応するカルボン酸またはこれらの誘導体の還元により得ることができ、ジオールは対応するジエステルの還元により得ることができる。芳香族環が少なくとも１つのフッ素原子により置換されている化合物もまた、対応するジアゾニウム塩から、例えばバルツ−シーマン（Balz and Schiemann）の方法にしたがって、ジアゾニウム基をフッ素原子で置換することにより得ることができる。環系の互いの結合については、芳香族環と芳香族複素環との直接結合に関しては、例えば、N．Miyaura，T．Yanagai，and A．Suzuki，Synthetic Communicati ons 11（1981），513-519，ＤＥ−Ｃ３９３０６６３，M．J．Sharp，W．Cheng，V．S nieckus，Tetrahedron Letters 28（1987），5093，G．W．Gray，J．Chem．Soc ．Perkin Trans．11，1989，2041 および Mol．Cryst．Liq．Cryst．172（1989 ），165，204（1991）43 および91，ＥＰ-Ａ０４４９０１５，ＷＯ−Ａ８９／１２０３９，ＷＯ−Ａ８９／０３８２１，ＥＰ−Ａ０３５４４３４；−ＣＨ₂−ＣＨ₂−架橋を含む化合物については、ＤＥ−Ａ３２０１７２１；−Ｃ≡Ｃ−架橋を含む化合物については、Koji Seto et al.，Liquid Crystals 8（1990）861-8 70をそれぞれ参照されたい。式（Ｉ）のエステルは、アルコールまたはフェノール（またはそれらの反応性誘導体）を用いて対応するカルボン酸（またはその反応性誘導体）をエステル化することにより、または、ＤＣＣＩ法（ＤＣＣＩ＝ジシクロヘキシルカルボジイミド）によって得ることもできる。対応するカルボン酸およびアルコールまたはフェノールは公知であり、公知の方法と同様にして製造することができる。前記カルボン酸の特に好ましい反応性誘導体は、酸ハライド、特に塩化物および臭化物、さらに無水物、例えば混合無水物、アジドまたはエステル、特にアルキル基に１〜４個の炭素原子を有するアルキルエステルである。前記アルコールおよびフェノールの特に好ましい反応性誘導体は、対応する金属アルコキシドまたはフェノキシド、好ましくはナトリウムまたはカリウム等のアルカリ金属のアルコキシドまたはフェノキシドである。エステル化は不活性溶媒の存在下で行うと有利である。特に適した溶媒はエーテル、例えばジエチルエーテル、ジ−ｎ−ブチルエーテル、ＴＨＦ、ジオキサンまたはアニソール；ケトン、例えばアセトン、ブタノンまたはシクロヘキサノン；アミド、例えばＤＭＦまたはヘキサメチルリン酸トリアミド；炭化水素、例えばベンゼン、トルエンまたはキシレン；ハロゲン化炭化水素、例えばテトラクロロメタン、ジクロロメタンまたはテトラクロロエチレン；およびスルホキシド、例えばジメチルスルホキシドまたはスルホランである。式（Ｉ）のエーテルは、対応するヒドロキシル化合物、好ましくは対応するフェノールのエーテル化によって得られ、ここではヒドロキシル化合物をまず、ＮａＨ、ＮａＮＨ₂、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｎａ₂ＣＯ₃またはＫ₂ＣＯ₃で処理することによって、対応する金属誘導体、例えば対応するアルカリ金属アルコキシドまたはアルカリ金属フェノキシドに適宜変換する。これを次に、アセトン、１，２ −ジメトキシエタン、ＤＭＦまたはジメチルスルホキシドのような不活性溶媒中で対応するアルキルハライド、アルキルスルホネートまたはジアルキルスルフェートと反応させるか、あるいは過剰の水性もしくは水性／アルコール性ＮａＯＨまたはＫＯＨと、約２０〜１００℃で反応させることができる。具体的な基Ｒの合成に関しては、例えば、ケイ素含有側鎖についてはＥＰ−Ａ０３５５００８、そして側鎖にシクロプロピル基を含む化合物についてはＥＰ−Ａ０３９８１５５をさらに参照することができる。式（Ｉ）の化合物を含む強誘電性液晶混合物を提供することは、一般に、種々の応用の観点から、適当な液晶混合物の範囲を著しく広げる。この点に関して、式（Ｉ）の化合物は広範な応用範囲を有している。置換基の選択により、式（Ｉ）の化合物は、本発明にしたがう液晶相を主として形成する液晶基本材料として用いることもできるが、これらを他の種類の化合物からなる液晶基本材料に添加して、例えば、新規誘電体の誘電異方性および光学異方性を変化させ、電圧のしきい値および粘度を最適化することができる。式（Ｉ）の化合物は、少量を混合した場合においても、誘電異方性Δεをより大きい負の値に変化させるのに特に適している。本発明に従う液晶混合物は、一般に２〜３５成分、好ましくは２〜２５成分、特に好ましくは２〜２０成分を含む。これらの混合物は、一般に、０．０１〜８０重量％、好ましくは０．１〜６０重量％、特に好ましくは０．１〜３０重量％の、１種類またはそれ以上、好ましくは１〜１０種類、特に好ましくは１〜５種類、非常に好ましくは１〜３種類の本発明の式（Ｉ）の化合物を含む。本発明の液晶混合物のその他の成分は、好ましくはスメクチックおよび／またはネマチックおよび／またはコレステリックおよび／または反強誘電性液晶相を有する既知の化合物から選択される。これらの化合物としては、例えば次のものが挙げられる： − 例えば、ＷＯ８６／０６４０１およびＵＳ−Ａ４８７４５４２に記載されるフェニルピリミジン誘導体、 − 例えば、ＥＰ−Ａ０５７８０５４に記載される６員環を有するｍ−置換芳香族化合物、 − 例えば、ＥＰ−Ａ０３５５００８に記載されるケイ素化合物、 − 例えば、ＥＰ−Ａ０５４１０８１に記載される、１つの側鎖のみを有するメゾゲニック化合物、 − 例えば、ＥＰ−Ａ０６０３７８６に記載されるヒドロキノン誘導体、 − 例えば、ＷＯ９２／１２９７４に記載されるピリジルピリミジン、 − 例えば、ケラー（P．Keller），Ferroelectrics 58（1984），３およびグッドバイ（J．W．Goodby）ら，Liquid Crystals and Ordered Fluids，Vol．4，Ne w York，1984 に記載されるフェニルベンゾエート、および − 例えば、ＥＰ−Ｂ３０９５１４に記載されるチアジアゾール。適当なキラル非ラセミ体ドーパントとしては、例えば次のものが挙げられる： − 例えば、ケラー，Ferroelectrics 58（1984），３およびグッドバイら，Liq uidCrystals and Ordered Fluids，Vol．4，New York，1984 に記載される光学活性なフェニルベンゾエート、 − 例えば、ＥＰ−Ａ０２６３４３７およびＷＯ−Ａ９３／１３０９３に記載される光学活性なオキシランエーテル、 − 例えば、ＥＰ−Ａ０２９２９５４に記載される光学活性なオキシランエステル、 − 例えば、ＥＰ−Ａ０３５１７４６に記載される光学活性なジオキソランエーテル、 − 例えば、ＥＰ−Ａ０３６１２７２に記載される光学活性なジオキソランエステル、および − 例えば、ＥＰ−Ａ０３５５５６１に記載される光学活性なテトラヒドロフラン−２−カルボン酸エステル。新規混合物は、また、電気光学的または完全に光学的な素子、例えば、ディスプレイ素子、スイッチング素子、光変調器、イメージプロセシングおよび／またはシグナルプロセシング用の素子、または一般に非線形光学の分野で用いることができる。式（Ｉ）の化合物を含む新規液晶混合物は、電気光学的スイッチングおよびディスプレイ素子（ディスプレイ）に用いるのに特に適している。通常は、これらのディスプレイは、液晶層が、通常は液晶層、少なくとも１つの配向膜、電極および限界プレート（例えばガラス製）の順である層により両面を挟持されるように構築される。さらに、これらのディスプレイは、スペーサー、接着フレーム、偏光子、およびカラー表示のためには薄いカラーフィルター層を含む。さらに反射防止層、不働態層、補償層およびバリヤー層、ならびに薄膜トランジスター（ＴＦＴ）および金属／絶縁体／金属（ＭＩＭ）素子等の電気的非線形素子等の要素を含んでいてもよい。液晶ディスプレイの構造は関連するモノグラフにすでに詳述されている（例えば、カネコ（E．Kaneko）、「液晶ＴＶディスプレイ：液晶ディスプレイの原理と応用（″Liquid Crystal TV Displays；Principles and Applications of Liquid Crystal Displays″，KTK Scientific Publishers，1 987）」）。さらに、混合物は、電界処理、すなわち、準ブックシェルフ構造（ＱＢＧ）において動作させる場合に適している。（例えば、H．Rieger et al.，SID 91 Dig est（Anaheim），1991，p．396 を参照されたい）。新規混合物はまた、ＤＨＦ効果またはＰＳＦＬＣＤ効果（ピッチ安定化強誘電性液晶ディスプレイ、ＳＢＦ＝短ピッチ双安定性強誘電効果としても知られている）の利用に基づく強誘電性液晶ディスプレイにおいて使用するのにも適している。本発明を以下の実施例によってさらに詳しく説明するが、これは本発明を限定するものではない。実施例１４−フルオロ−８−メトキシ−３−オクチルオキシフェナントリジントルエン５０ｍｌ中の、２−フルオロ−３−オクチルオキシベンズアルデヒド（２−オクチルオキシフルオロベンゼンをリチウムジイソプロピルアミドと反応させ、続いてＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドと反応させることにより製造）２．５ｇの溶液を、３−メトキシアニリン１．４ｇとともに、１１０℃に３０分間加熱した。回転蒸発機で真空下で溶媒を留去して、（２−フルオロ−３−オクチルオキシ）ベンジリデン（３−メトキシ）アニリンの粗生成物を得た。これをシクロヘキサンに溶解し、４モル％のヨードを加え、石英装置内で２５℃でＵＶ光に８時間露光した。ジクロロメタンを用いてＳｉＯ₂上でクロマトグラフィーを行い、アセトニトリルから再結晶させて、４−フルオロ−８−メトキシ−３−オクチルオキシフェナントリジン０．８ｇを得た。実施例１と同様にして、以下の化合物を得た。実施例２８−デシルオキシ−４−フルオロ−３−オクチルオキシフェナントリジン実施例３４，７−ジフルオロ−３，８−ビス（オクチルオキシ）フェナントリジン実施例４７−フルオロ−３，８−ビス（ヘキシルオキシ）フェナントリジン実施例５８−メトキシ−３−オクチルオキシ−４−アザフェナントリジン実施例６８−ヘプチルオキシ−３−オクチルオキシ−４−アザフェナントリジン実施例７７−フルオロ−３，８−ビス（オクチルオキシ）−４−アザフェナントリジン実施例８７−フルオロ−３−（４−ブチルジメチルシリル）ブチルオキシ−８ −オクチルオキシフェナントリジン実施例９４−フルオロ−３−オクチルオキシフェナントリジン使用例１次の成分（重量％）を含む強誘電性液晶混合物：は、次の液晶相範囲を有し：Ｘ −２９Ｓ_C ^* ７４Ｓ_A ８６Ｎ^* ９５Ｉ２５℃における自発分極は、４０ｎＣ／ｃｍ²であった。使用例２次の組成を含む強誘電性液晶混合物：２−（４−エトキシフェニル）−５−オクチルオキシ−ピリミジン４．６重量％２−（４−ブトキシフェニル）−５−オクチルオキシ−ピリミジン１２．６重量％２−（４−ヘキシルオキシフェニル）−５−オクチルオキシ−ピリミジン１３．９重量％９−オクチルオキシ−２−（４−オクチルオキシフェニル）ピリミジン６．４重量％２−［４−（１０−ウンデカン−１−イル）オキシフェニル）−５−オクチル−ピリミジン２６．９重量％４−（５−オクチルオキシピリミジン−２−イル）フェニルトランス−４ −ペンチルシクロヘキサンカルボキシレート１１．４重量％４−［２−（Ｓ）−７−メチルノニルオキシ）ピリミジン−５−イル）フェニル（２Ｓ，３Ｓ）−２−クロロ−３−メチルペンタノエート１０．７重量％５−［４−（（Ｓ）−３，７−ジメチル−オクト−６−エン−１−イル）− オキシフェニル］−２−オクチルオキシピリミジン１．０重量％を、４−フルオロ−６−ヘキシルオキシ−３−オクチルオキシフェナントリジン１．９５重量％と混合した。Ｘ／Ｓ_C ^*転移温度は−１℃から０℃に上昇し、Ｓ_C ^* ／Ｓ_A転移温度は７１℃から６９℃に下降し、Ｓ_A／Ｎ^*転移温度は７９℃で変化しなかつた。一方、Δε（２０ＫＨ₂）は、−０．８から−１．０に変化した。この例は、良好なメゾフェン適合性を有する新規化合物をわずか少量用いることにより、誘電異方性を適宜変更しうることを示す。

Claims

【特許請求の範囲】１．１種類または２種類以上の式（Ｉ）：［式中、記号および添字は次の意味を有する：Ｅ¹およびＥ²は、同一または異なり、−Ｎ−、−ＣＦ−または−ＣＨ−であり；Ｒ¹およびＲ²は、同一または異なり、炭素数１〜２０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基（不整炭素を有していても有していなくてもよい）であり、ここで１個またはそれ以上の−ＣＨ₂−基が、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｃ≡Ｃ−、シクロプロパン−１，２−ジイルまたは−Ｓｉ（ＣＨ₃）₂−で置換されていてもよいが、ただし酸素原子およびイオウ原子は互いに直接結合せず、さらに、アルキル基の１個またはそれ以上の水素原子がフッ素で置換されていてもよく、または下記のいずれかのキラル基（光学的に活性であるかまたはラヤミ体である）：であり；あるいは、Ｒ¹およびＲ²の一方は水素であり；Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵、Ｒ⁶およびＲ⁷は、同一または異なり、水素または炭素数１〜１６の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基（不整炭素を有していても有していなくてもよい）であり、ここで１個の−ＣＨ₂−基が−Ｏ−で置換されていてもよく、さらに、アルキル基の１個またはそれ以上の水素原子がフッ素で置換されていてもよく；あるいはＲ⁴およびＲ⁵は、ジオキソラン系に結合する場合には、一緒になって−（ＣＨ₂）₄−または−（ＣＨ₂）₅−を形成してもよく；Ｑは、−ＣＨ₂−Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−または単結合であり；Ｍ¹およびＭ²は、同一または異なり、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＨ₂− Ｏ−、−Ｏ−ＣＨ₂−、−ＣＨ₂−ＣＨ₂−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり；Ａ¹およびＡ²は、同一または異なり、１個またはそれ以上の水素原子がＦで置換されていてもよい１，４−フェニレン、トランス−１，４−シクロヘキシレン、ピリミジン−２，５−ジイル、１個の水素原子がＦで置換されていてもよいピリジン−２，５−ジイル、１，３，４−チアジアゾール−２，５−ジイル、１，３ −ジオキサン−２，５−ジイル、１，３−ジチアン−２，５−ジイル、１，３− チアゾール−２，４−ジイル、１，３−チアゾール−２，５−ジイル、チオフェン−２，４−ジイルまたはチオフェン−２，５−ジイルであり；ｍおよびｎは、０または１であり、但しこれらの合計は最大１である］のフェナントリジン誘導体を含む強誘電性液晶混合物。２．式（Ｉ）において、基：が次のいずれかの意味：を有する化合物を含む、請求項１記載の強誘電性液晶混合物。３．式（Ｉ）において、Ｒ¹およびＲ²が炭素数１〜１６の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基（不整炭素を有していても有していなくてもよい）であり、ここで１個またはそれ以上の−ＣＨ₂−基が、−Ｏ−、シクロプロパン−１，２−ジイルまたは−Ｓｉ（ＣＨ₃）₂−で置換されていてもよいが、ただし酸素原子は互いに直接結合せず、さらに、アルキル基の１個またはそれ以上の水素原子がＦで置換されていてもよい、請求項１または２に記載の強誘電性液晶混合物。４．式（Ｉ）において、Ｒ¹およびＲ²が炭素数１〜１０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基であり、ここで少なくともさらに２つの−ＣＨ₂−基で環から離れている１個の−ＣＨ₂−基が−Ｓｉ（ＣＨ₃）₂−で置換されていてもよい、次の群：からの化合物を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の強誘電性液晶混合物。５．２〜２０成分を含み、１〜１０種類の式（Ｉ）の化合物を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の強誘電性液晶混合物。６．０．０１〜８０重量％の１種類または２種類以上の式（Ｉ）の化合物を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の強誘電性液晶混合物。７．請求項１〜６のいずれかに記載の強誘電性液晶混合物の、電気光学的スイッチングおよび／またはディスプレイ素子における使用。８．請求項１〜６のいずれかに記載の強誘電性液晶混合物を含む、電気光学的スイッチングおよび／またはディスプレイ素子。９．式（Ｉａ）：［式中、記号および添字は次の意味を有する：Ｅ¹およびＥ²は、同一または異なり、−Ｎ−、−ＣＦ−または−ＣＨ−であり；Ｒ¹およびＲ²は、同一または異なり、炭素数１〜２０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基（不整炭素を有していても有していなくてもよい）であり、ここで１個またはそれ以上の−ＣＨ₂−基が、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｃ≡Ｃ−、シクロプロパン−１，２−ジイルまたは−Ｓｉ（ＣＨ₃）₂−で置換されていてもよいが、ただし酸素原子およびイオウ原子は互いに直接結合せず、さらに、アルキル基の１個またはそれ以上の水素原子がフッ素で置換されていてもよく、または下記のいずれかのキラル基（光学的に活性であるかまたはラセミ体である）：であり：Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵、Ｒ⁶およびＲ⁷は、同一または異なり、水素または炭素数１〜１６の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基（不整炭素を有していても有していなくてもよい）であり、ここで１個の−ＣＨ₂−基が−Ｏ−で置換されていてもよく、さらに、アルキル基の１個またはそれ以上の水素原子がフッ素で置換されていてもよく；あるいはＲ⁴およびＲ⁵は、ジオキソラン系に結合する場合には、一緒になって−（ＣＨ₂）₄−または−（ＣＨ₂）₅−を形成してもよく；Ｑは、−ＣＨ₂−Ｏ−、−ＣＯ−Ｏ−または単結合であり；Ｍ¹およびＭ²は、同一または異なり、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＨ₂− Ｏ−、−Ｏ−ＣＨ₂−、−ＣＨ₂−ＣＨ₂−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり；Ａ¹およびＡ²は、同一または異なり、１個またはそれ以上の水素原子がＦで置換されていてもよい１，４−フェニレン、トランス−１，４−シクロヘキシレン、ピリミジン−２，５−ジイル、１個の水素原子がＦで置換されていてもよいピリジン−２，５−ジイル、１，３，４−チアジアゾール−２，５−ジイル、１，３ −ジオキサン−２，５−ジイル、１，３−ジチアン−２，５−ジイル、１，３− チアゾール−２，４−ジイル、１，３−チアゾール-２，５−ジイル、チオフェン−２，４−ジイルまたはチオフェン−２，５−ジイルであり；ｍおよびｎは、０または１であり、但しこれらの合計は最大１である］のフェナントリジン誘導体。