【発明の詳細な説明】
キラル化合物
冷却の際に液晶相から層構造を形成しながらガラス状に凝固するキラルの、ス
メティック液晶材料は、電気光学の分野において公知で多様な目的で使用されて
いる。これについては、例えば光学的メモリーシステム(DE−A−38276
03及びDE−A−3917196)、電子写真(DE−A−3930667)
、ディスプレーのような液晶表示素子(Mol.Cryst.Liq.Cryst.,114,151(19
90))並びに同時に存在する強誘電性特性における電気的メモリーシステム(Fer
roelectrics,104,241(1990))が挙げられる。
強誘電性のSc *−相の層構造において、分子長軸は個々の層内で垂線zに対し
て傾いている。この傾斜の方向は配向ベクトルnにより示され、zとnとの角度
はいわゆる傾斜角Θである。Sc *−相は、電場をかけることにより生じることが
できるnの異なる方向を有する2つの安定な状態を示す(電気光学効果)。
SC *−相は、低分子量の液晶材料の場合、オリゴメソゲン(oliqomesoqen)の
場合及びポリマーの強誘電性材料の場合に生じ、その際、SC *−相の主要な特性
は一致する。
しかしながら、今まで製造された液晶材料は、例えば僅かな自発分極、僅かな
相の幅、室温で安定な傾斜したスメティックガラスではなく、緩慢すぎるスイッ
チングであるという欠点を有する。
液晶のSC *−相の出現は分子の全ての基、つまり側鎖A、メソゲン基M及びキ
ラル基により著しい程度で影響され、その結果、分子構造の最小の変化がSC *−
相を誘導するか、又は消滅させることができる。
特に、キラル基はその構造及び特別な機能により自発分極の成立のために決定
的な役割がある。
本発明の根底を成す課題は、液晶特性にできる限り障害を与えず、同時に高い
自発分極を誘導し、合成により提供可能な液晶材料のためのキラル基を探すこと
にある。
従って、本発明は一般式I:
A−Y−(M−Y)n−Z−(Y−M)n−Y−A
[式中、
Zは次の式の基
を表し、
Aは相互に無関係に、場合によりフッ素、塩素、臭素又はシアンにより置換され
及び場合によりO、S、NH、NCH3、COO又はOCOにより中断されてい
るC1〜C30アルキルを表し、
Yは相互に無関係に化学結合、O、S、NH、N(CH3)、COO又はOCO
を表し、及び
Mは相互に無関係に、一般式II:
−Y1−(Z1−Y1)m− II
(式中、
Y1は相互に無関係に直接結合、O、COO、OCO、CH2O、OCH2、CH
=N又はN=CHを表し、
Z1は相互に無関係に、場合によりフッ素、塩素、臭素、ヨウ素、シアン、ヒド
ロキシ、メトキシ又はメチルにより置換されたp−フェニレン、1,3,4−チ
アジアゾリレン−2,5又はピリミジレン−2,5を表し、
mは1〜3の整数を表す)の芳香族又は脂肪族の環系からなるメソゲン基を表し
、及び
nは相互に無関係に0又は1を表すが、一方のnが0ではないものとする]で示
される化合物に関する。
特に、本発明は、
Aは相互に無関係に場合によりO、COO又はOCOにより中断されているC2
〜C20アルキル、有利にC6〜C14アルキルを表し、
Yは相互に無関係に直接結合又はO、COO又はOCOを表す一般式Iの化合物
に関する。
レーザー光学的及び電気的記録素子のための記録層の構築のため、電子写真に
おいて、荷電の潜像の製造のため、液晶表示素子の構築又は成分として並びに有
色の反射体としての本発明による化合物の使用も同様に本発明の対象である。
メソゲン分子部分Mは、一般式II:
−Y1−(Z1−Y1)m− II
[式中、
Y1は相互に無関係に直接結合、O、COO、OCO、CH2O、CH2、CH=
N又はN=CHを表し、
Z1は相互に無関係に、場合によりフッ素、塩素、臭素、ヨウ素、シアン、ヒド
ロキシ、メトキシ又はメチルにより置換されているp−フェニレン、1,3,4
−チアジアゾリレン−2,5又はピリミジレン−2,5を表し、及び
mは1〜3の間の整数を表す]で示される芳香族又は脂肪族環系からなる。
特に有利な基Z1の例は
である。
本発明による単位A−Y−(M−Y)n(式中、A、Y及びMは前記のものを
表す)は、原則として、一般に公知の合成方法、例えばドイツ連邦共和国特許出
願公開(DE−A)第3917186号明細書及びMol.Cryst.Liq.Cryst.19
1,231(1991)に記載されたような合成方法により得ることができる。
全ての反応は、シリカゲル−製品シートGF245(Merck)を用いて薄層ク
ロマトグラフィー(DC)により追跡した。この検出はUV−蛍光溶液により及
び/又は15%のエタノール性の塩酸をスプレーし、引き続き熱処理することに
より行った。
カラムクロマトグラフィーによる分離は、シリカゲル60(230−400メ
ッシュ、Merck)を用いるフラッシュクロマトグラフィーにより実施した。
旋光度の測定はパーキン−エルマー偏光計(Perkin-Elmer-Polarimeter 589(N
atrium-D-Linie))
を用いて実施した。
NMRスペクトル(1H:400MHz、13C:100.67MHz)はブル
カー(Bruker AMX-400)NMR−分光計を用いてサービス単位で測定した。この
評価は一次(first order)により行った。
相転移温度はライツ偏光顕微鏡(Leitz Polarisationsmikroskop)(Ortholux
II pol)を用いて、メットラー顕微鏡加熱ステージ(Mettler FP 800/84)と組
み合わせて測定した。次の省略形は、相の表示のために一貫して使用された(キ
ラル相は*で表した):
K 結晶相
SC スメティックC相
SA スメテイックA相
Ch コレステリック相
I 等方性液相
D 立方D相
Q スメテイツクQ相
一般的作業手順:
フェニルエーテルの製造(手順1)
フェノール25mmolをアセトン15mlに溶かし、アルキルハロゲン化物
50mmol並びに炭酸カリウム30mmol(4.14g)を添加し、フェノ
ール全部が反応するまで加熱還流させた。アセトンを
回転蒸発器で留去し、残留物を真空で蒸留した。
C−グリコシドとボロン酸との反応(手順2)
β−グリコシド10mmolをトルエン4mlに収容させ、ボロン酸20mm
olを添加した。溶剤を真空中で回転蒸発器を用いて数回留去することにより、
反応の際に生じる水をトルエンと共に共沸で留去した。結晶の残留物をエタノー
ルから再結晶させた。
ジメチルアセタールのC−グリコシドを用いたアセタール交換(手順3)
β−グリコシド8mmolを、ジメチルアセタール9.6mmol及びスパチ
ュラ先端量のp−トルエンスルホン酸と共に無水ジメチルホルムアミド4mlに
溶かし、回転蒸発器を用いて69〜65℃の水浴温度で、29〜33hPaの圧
力で反応させた。反応が完了した後、溶剤を除去し、残留物を再結晶しさせた後
、数mlの飽和炭酸水素ナトリウム溶液を添加し、濾別し、水及び冷たいエタノ
ールで洗浄し、エタノールから再結晶させた。
例1
(1S,3R,6R,8R)−(4″−デシルオキシフェニル)−8−(4′−
デシルオキシフェニル)−2,4,7−トリオキシビシクロ−[4.4.0]−
デカンの製造
a) 1′−(4,6−ジ−O−アセチル−2,3−ジデソキシ−β−D−エリ
トロ−ヘキソピラノキシル)−4′−デシルオキシベンゼンの製造
トリ−O−アセチル−D−グルカール2g及びドデシルオキシベンゼン4gに
乾燥ジクロロメタン50ml中で四塩化スズ2滴を添加し、室温で2時間撹拌し
た。固体の炭酸ナトリウム2gを添加し、15分間撹拌した後に濾過し、ジクロ
ロメタンを真空中で除去し、生成物混合物をエタノール40ml及び酢酸エチル
120mlに収容させた。活性炭上のパラジウム10mg(10%)を添加しな
がら、水素雰囲気下で4時間室温で撹拌し、濾過し、真空中で濃縮させた。精製
をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル60、粒度0.04〜0.063、展
開剤:石油エーテル/酢酸エチル20/l)により行った。
収率:28%
融点:53.4℃
b) 1′−(2,3−ジデソキシ−β−エリトロ−ヘキソ−ピラノキシル)−
4′−デシルオキシベンゼンの製造
1aからの生成物の脱アセチルのために、これをメタノール50mlに収容さ
せ、ナトリウムメタノラー
ト10mgを添加した。室温で4時間撹拌した後、酸性イオン交換体(Amberlit
e IR 120 H+型)で中和し、濾過し、溶剤を真空中で除去した。
融点:103〜106℃
c) (1S,3R,6R,8R)−(4″−デシルオキシフェニル)−8−(
4′−デシルオキシフェニル)−2,4,7−トリオキシビシクロ−[4.4.
0]−デカンの製造
1′−(2,3−ジデソキシ−β−D−エリトロ−ヘキソピラノキシル)−4
′−ドデシルオキシベンゼン50mgを、4−ドデシルベンズアルデヒドジメチ
ルアセタール5mg及びp−トルエンスルホン酸(1水和物)5mgと、N,N
−ジメチルホルムアミド5ml中で、回転蒸発器を用いて60℃の浴温度で、2
9〜33mbarの圧力で反応させた。1時間の反応時間の後、圧力8mbar
及び浴温度75℃で溶剤を除去し、冷やされた結晶材料に飽和炭酸水素ナトリウ
ム溶液5mlを添加し、吸引濾過した。残留物を炭酸水素ナトリウム溶液、水及
び冷たいエタノールで洗浄し、エタノールから再結晶させた。
収率:53%
相特性:K 133.4 SA150.2 I
例2
(1S,3R,6R,8R)−3−ヘプチル−8−(4′−デシルオキシ−フ
ェニル)−2,4,7−ト
リオキシビシクロ−[4.4.0]−デカンの製造
1′−(2,3−ジデソキシ−β−D−エリトロ−ヘキソピラノキシル)−4
′−デシルオキシベンゼン50mgを、オクタナルジメチルアセタール5mg及
びp−トルエンスルホン酸(1水和物)5mgと、N,N−ジメチルホルムアミ
ド5ml中で、回転蒸発器を用いて浴温度60℃及び圧力29〜33mbarで
反応させた。1時間の反応時間の後、圧力8mbar及び浴温度75℃で溶剤を
除去し、冷やされた結晶材料に飽和炭酸水素ナトリウム5mlを添加し、吸引濾
過した。残留物を炭酸水素ナトリウム溶液、水、冷たいエタノールで洗浄し、エ
タノールから再結晶させた。
収率:65%
相特性:K 75(SA 57)I
例3
(1S,3R,6R,8R)−3−(4″−ヘプチルオキシフェニル)−8−
(4′−デシルオキシフェニル)−3−ボラ−2,4,7−トリオキシビシクロ
−[4.4.0]−デカンの製造
1′−(2,3−ジデソキシ−β−D−エリトロ−ヘキソピラノキシル)−4
′−デシルオキシベンゼン50mgを4−ヘプチルオキシフェニルボロン酸25
mgと共にトルエン5mlに収容させた。真空中で回転蒸発器を用いて生じる水
をトルエンと一緒に共沸で留去した。この工程を3回繰り返した。結晶性の残留
物をエタノールから再結晶させた。
収率:57%
相特性:K76.8(SC57)SA173−174 I
例4〜26の化合物は例1と同様に合成した。
一般構造式:
例27及び28の化合物は例1と同様に製造した:
例29の化合物は例1と同様に製造した:
相特性:K192 SC233 Ch>300分解
例30〜46の化合物は例2と同様に製造した:
例47〜例68の化合物は例3と同様に製造した:
例69
(1S,6R,8R)−3−(4′−オクトキシフェニル)−8−(2″−フ
ルオロ−4″−ヘキソキシフェニル)−2,4,7−トリオキサ−3−ボラビシ
クロ[4.4.0]デカン
C−グリコシド(1′−[2,3−ジデソキシ−2,
3−ジデヒドロ−β−D−エリトロ−ヘキソピラノシル]−2′−フルオロ−4
′−ヘキソキシベンゼンの合成
トリ−O−アセチル−D−グルカール11mmol(3.06g)の無水ジク
ロロメタン50ml中の溶液に、3−フルオロヘキソキシベンゼン3.31g(
16.87mmol)を注ぎ、四塩化スズ2滴を添加し、室温で撹拌した。四塩
化スズの添加は、この場合、反応に応じて数時間後に繰り返すことができる。反
応の進行の後、固体の炭酸ナトリウム2gを添加し、15分間更に撹拌した後、
濾過し、溶剤を回転蒸発器で除去した。
残留物をエタノール/酢酸エチル1:3中に収容させ、炭素上のパラジウム1
0mgを添加し、水素雰囲気下で室温で撹拌した。反応の終了後、触媒を濾別し
、溶剤を回転蒸発器で除去した。生成物混合物をカラムクロマトグラフィー(展
開剤石油エーテル60/70:酢酸エステル20:1)により分離した。
脱アセチルのために、生成物をメタノール50mlに溶かし、スパチュラ先端
量のナトリウムメタノラートを添加し、一晩中室温で撹拌した。酸性のイオン交
添加した後、この交換体を濾別し、メタノールを真空で除去した。
収量:0.219g、[α]D 20=+19.0(c=
0.5、CHCl3)
目的化合物の製造は、上記のC−グリコシド35mg(0.11mmol)を
4−オクチルオキシフェニルボロン酸39.5mg(0.14mmol)との手
順2による反応により行った。
収量:28.4mg(49%)、白色固体、[α]D 20=+26.8(c=0.
5、CHCl3)
相特性:K71.5 Ch118.6 I
例70
(1S,6R,8R)−3−(4′−ドデコキシフェニル)−8−(2″−フル
オロ−4″−ヒドロキシフェニル)−2,4,7−トリオキサ−3−ボラビシク
ロ[4.4.0]デカン
この製造は例69に従って行った。例69からのC−グリコシド27mg(0
.083mmol)を、4−ドデシルオキシフェニルボロン酸40.4mg(0
.12mmol)と反応させた。
収量:24.8mg(50%)、白色固体、[α]D 20=+25.0(c=0.
2、CHCl3)。
相特性:K71.6 Ch132.5 I
例71
(1S,6R,8R)−3−(3′−フルオロ−4′
−ヘキソキシフェニル)−8−(2″−フルオロ−4″ヘキソキシフェニル)−
2、4,7−トリオキサ−3−ボラビシクロ[4.4.0]デカン
3−フルオロ−4−ヘキソキシフェニルボロン酸の合成
4−ブロモ−2−フルオロ−ヘキソキシベンゼン3g(10.9mmol)の
無水テトラヒドロフラン20ml中の溶液に、窒素雰囲気下で、常に撹拌しなが
ら、−78℃で、n−ブチルリチウムのヘキサン(10.9mmol)中の15
%溶液6.7mlを滴加した。2.5時間−78℃で撹拌した後、反応バッチに
注意深くトリメチルボレート2.4ml(21.8mmol)を添加した。この
バッチを一晩中撹拌し、その際、室温まで暖めた。
翌日、このバッチに10%塩酸9.9mlを添加し、更に1時間室温で撹拌し
た。引き続き、この有機相を分離し、水相をジエチルエーテル約50mlで2回
振出した、合わせた有機相を水で1回洗浄し、次いで、硫酸マグネシウムで乾燥
させた。溶剤を回転蒸発器で除去し、残留物をエタノール−水混合物から再結晶
させた。
収量:1.07g(41%)、白色結晶。
上記の式の化合物を製造するため、例69からのC−グリコシド28g(0.
086g)を、3−フルオロ−4−ヘキソキシ−フェニルボロン酸44.3mg
(0.185mmol)と反応させた。
収量:1.34mg(29%)、白色固体、[α]D 20=+26.0(c=0.
1、CHCl3)。
相特性:K65.3 Ch118.0 I
例72
(1S,3R,6R,8R)−3−(4′−ニトロフェニル)−8−(2″−フ
ルオロ−4−ヘキソキシフェニル)−2,4,7−トリオキサビシクロ[4.4
.0]デカン
4−ニトロベンズアルデヒドジメチルアセタール20mg(0.102mmo
l)と例69からのC−グリコシド27.8mg(0.085mmol)との手
順3による反応により化合物が得られた。
収量:25mg(64%)、白色固体、[α]D 20=+34.4(c=0.5、
CHCl3)。
相特性:K59.6 Q90.5 D69.3 Ch129.9 I。
例73
(1S,3R,6R,8R)−3−(4′−シアノフェニル)−8−(2″−フ
ルオロ−4″−ヘキソキシフェニル)−2,4,7−トリオキサビシクロ[4.
4.0]デカン
この製造は、例72に記載したと同様に行った。手順3に従って、例69から
のC−グリコシド40mg(0.122mmol)と、4−シアノベンズアルデ
ヒドジメチルアセタール40mg(0.226mmol)とを反応させた。
収量:26.3mg(49%)、白色固体、[α]D 20=+30.0(c=0.
5、CHCl3)。
相特性:K110.8 Ch154.9 I。
例74
(1S,3R,6R,8R)−3−(4′−ドデコキシフェニル)−8−(2″
−フルオロ−4″−ヘキソキシフェニル)−2,4,7−トリオキサビシクロ[
4.4.0]デカン
この製造は、例72に記載したと同様に行った。例
69からのC−グリコシド28.2mg(0.086mmol)と、4−ドデシ
ルオキシベンズアルデヒドジメチルアセタール40mg(0.12mmol)と
を反応させた。
収量:34.9mg(66%)、白色固体、[α]D 20=+20.8(c=0.
5、CHCl3)。
相特性:K93.6 Ch106.0 I。
例75
(1S,3R,6R,8R)−3−(4′−{4″−ヘキソキシ−ベンゾイルオ
キシ}フェニル)−8−(2−フルオロ−4−ヘキソキシフェニル)−2,4,
7−トリオキサビシクロ[4.4.0]デカン
この製造は、例72に記載したと同様に行った。例69からのC−グリコシド
31.0mg(0.095mmol)と、4−(4′−ヘキソキシベンゾイルオ
キシ)フェニルジメチルアセタール41.0mg(0.11mmol)とを反応
させた。
収量:39.9mg(66%)、白色固体、[α]D 20=+27.0(c=0.
5、CHCl3)。
相特性:K97.0 Ch250.0 I。
例76
(1S,6R,8R)−3−(3′−フルオロ−4′−ヘキソキシフェニル)−
8−(4″−オクトキシフェニル)−2,4,7−トリオキサ−3−ボラビシク
ロ[4.4.0]デカン
この化合物の製造は、一般的な手順2に従って行った。(1−[2,3−ジデ
ソキシ−2,3−ジデヒドロ−β−D−エリトロ−ヘキサピラノシル]−4′−
オクトキシベンゼン30mg(0.085mmol)を例71に記載されたボロ
ン酸43mg(0.179mmol)と反応させた。
収量:29.0mg(60%)、白色固体、[α]D 20=+19.4(c=0.
5、CHCl3)。
相特性:K66.7(SC *52.4) SA163.7 I。
例77
(1S,6R,8R)−3−(3′−フルオロ−4′−ヘキソキシフェニル)−
8−(4″−デコキシフェニル)−2,4,7−トリオキサ−3−ボラビシクロ
[4.4.0]デカン
この製造は、例76に記載したと同様に行った。1′−[2,3−ジデソキシ
−2,3−ジデヒドロ−β−エリトロ−ヘキサピラノシル]−4−デシルオキシ
ベンゼン30mg(0.078mmol)を、例71に記載したボロン酸39.
5mg(0.164mmol)と反応させた。
収量:23.5mg(50%)、白色固体、[α]D 20=+17.5(c=0.
2、CHCl3)。
相特性:K67.7 (SC *39.3) SA158.7 I。
例78
(1S,6R,8R)−3−(3′−フルオロ−4′−ヘキソキシフェニル)−
8−(4″−ドデコキシフェニル)−2,4,7−トリオキサ−3−ボラビシク
ロ[4.4.0]デカン
この製造は、例76に記載したと同様に行った。(1−[2,3−ジデソキシ
−2,3−ジデヒドロ−β−エリトロ−ヘキサピラノシル]−4−ドデシルオキ
シベンゼン32mg(0.078mmol)を、例71に記載したボロン酸50
mg(0.208mmol)と反応させた。
収量:31.5mg(65%)、白色固体、[α]D 20=+15.8(c=0.
5、CHCl3)。
融点:69.0℃
例79
(1S,6R,8R)−3−(3′−フルオロ−4′−ヘキソキシフェニル)−
8−(4″−テトラデコキシフェニル)−2,4,7−トリオキサ−3−ボラビ
シクロ[4.4.0]デカン
この製造は、例76に記載したと同様に行った。(1−[2,3−ジデソキシ
−2,3−ジデヒドロ−β−エリトロ−ヘキサピラノシル]−4−テトラデシル
オキシベンゼン32mg(0.073mmol)を、例71に記載したボロン酸
50mg(0.208mmol)と反応させた。
収量:32.2mg(67%)、白色固体、[α]D 20=+16.8(c=0.
5、CHCl3)。
相特性:K73.4 (SC *28.0) SA150.7 I。
例80
2,4−ビス{(1S,3R,6R,8R)−8−(2″−フルオロ−4″−ヘ
キソキシフェニル)−2,4,7−トリオキサビシクロ[4.4.0]デシル}
ベンゼン
この製造は手順3に従って行った。例69に記載されたグリコシド26.4m
g(0.081mmol)をテレフタルジアルデヒドテトラメチルアセタール8
.6mg(0.038mmol)と反応させた。
収量:23.3mg(38%)、白色固体、[α]D 20=+43.0(c=0.
1、CHCl3)。
相特性:K143.9 Ch280.0 I。
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(51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI
// C07M 7:00
(72)発明者 ハンス−ヴァルター トゥンガー
ドイツ連邦共和国 D−22085 ハンブル
ク ヴィンターフーダー ヴェーク 21