JPS6058902B2 - 液晶性エステル化合物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、新規な有機化合物とその製造方法に係り、
更に詳しくは本発明は、液晶温度範囲が広く、透明点の
高い新規有機化合物とその製造方法に関するものである
。

液晶を用いた電気光学的表示素子には、従来より様々
な原理が応用され、実用化されている。

ネマチツク液晶材料を用いた電気光学的表示素子は、そ
のネマチツク液晶材料の誘電異方性によつて分類されて
いる。例えば、分子の長軸に垂直な方向の誘電率が長軸
方向の誘電率よりも大きいネマチツク液晶材料、即ち負
の誘電異方性を有するネマチツク液晶材料に電界を印加
した時に生ず）゛ＨＣｏト′〇ｙＲ・ ／ Ｌ／ る、イオンと液晶分子集団との衝突によつて起こされ
る光散乱現象、いわゆる動的散乱モードを利用した表示
素子、更に、電界の印加により２色性染料の配向を制御
しカラー表示を行うプレオクカイツク表示に於いてポジ
タイプのゲストホスト表示には負の誘電異方性を持つ液
晶材料は必要となる。

また分子の長軸方向の誘電率が、長軸に垂直方向の誘電
率より大きいネマチツク液晶材料、即ち正の誘電異方性
を有するネマチツク液晶材料に電界を印加した時に生じ
る分子のねじれ、または傾きの変化を利用したいわゆる
電界効果モードを利用した表示素子がある。また、電界
効果モードの発展として、液晶の低周波誘電分散効果を
利用・した２周波表示素子がある。これは次に示す原理
によつて成り立つている。第１図には代表的な正の誘電
異方性をもつ液晶組成物の周波数依存性を示す。（参照
Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｏレｔｔｅｒｓり０１４１９７４Ｐ１
８６〜）Ｆｃは誘電異方性のなくなる周波数であり、交
差周波数と称される。

２周波表示法とは、このような、ＦＯより低周波領域（
例えばＦＬ）では正の誘電異方性、ＦＯより高周波領域
（例えばＦＨ）では負の誘電異方性を持つ液晶組成物に
於いて、一定印加電圧の下に周波数変化によつて液晶分
子のねじれ又は、傾きを制限し表示を行うものである。

ここで、液晶物質あるいは液晶混合物に添加することに
より、Ｆｃより高周波領域で負の誘電異方性の絶対値が
大きくなれば駆動電圧を下け、ひいては消費電力削減に
有効である。一般に、ＦＯ値と応答時間τの間には次の
関係がある。

（τは立ち上がり時間と立ち下がり時間の平均値）即ち
、応答性をよくするとＦＯ値は大きくなり、高周波領域
での負の誘電異方性の絶対値は小さくなる。

逆にＦｃ値を小さくすると、応答性は悪くなるが、高周
波領域での負の誘電異方性の絶２対値は大きくなり消費
電力削減に有効となる。しかし、液晶物質あるいは液晶
混合物に添加することにより応答性がよく、かつＦＯ値
を下げることが望まれるが、この両者をバランス良く満
足することができる液晶性エステル化合物はあまり知ら
れていない。本発明の目的は、化学的、熱的、光、湿度
等に対し安定であり、液晶物質あるいは液晶混合物に添
加することにより、ＦＯ値を小さくし、かつ応答速度と
のバランスが良く、ＦＯ値の温度変化が小さく、液晶温
度範囲を大きくするような新規エステル化合物を提供す
ることにある。

本発明によつて提供される液晶性エステル化合物の合成
手順の概略を示す。

ＳｔｅｐＩ 市販のＰＣＨ液晶（メルク社製）をエチレングリコール
に加熱溶解し、等モル以上の強塩基性水溶液、例えば水
酸化カリウム水溶液を加え、加熱還流を８時間以上行う
。

反応式は以下の如くてある。Ｓｔｅｐ■ ＳｔｅｐＩで得られた一般式 なる化合物にその等モ 〔ル以上の酸性水溶液（例えば、塩酸など）を加え、数
時間の攪拌を行い、塩をカルボン酸に変え、適当な溶媒
により（例えばメタノール、エタノール等）再結晶を行
う。

反応式は以下の如くである。Ｓｔｅｐ■ Ｓｔｅｐ■で得られた一般式 モル以上の塩化チオニルを加え、加熱還流し、ガス発生
の起らなくなつた点を、反応終了時と定める。

反応終了後は、加熱減圧し、余剰の塩化チオニルを除去
する。反応式は以下の如くてある。ここで得られたは 所定の手段によつて減圧蒸溜し、精製を行う。

Ｓｔｅｐ■次にトルエンを溶媒として一般式 なる化合物を加熱溶解し、冷却 後、前記化合物と等モル量の を加え、触媒として少量の硫酸とホウ酸を加える。

これを３時間加熱還流を行い、還流後トルエンを減圧溜
去する。残渣を再結晶（例えば溶媒として、アセトニト
リル、メタノール等）し、：を得る。反応式は以下の如
くである。

Ｓｔｅｐ■ Ｓｔｅｐ■によつて得られた とＳｔｅｐ■で得られ た ゛を等モル量ずつ取 りそれぞれ溶液に溶解する。

溶媒としては、クロロホルム、エチルエーテル、トルエ
ン等がある。の溶けている溶液（ＳＯｌｌ）には反応の
触媒として塩基性物質としては、ピリジン、トリエチル
アミン等がある。

冷却下に於いて、ＳＯｌｌにの溶けた溶液（ＳＯｌ ２）を攪拌しながら加え反応させる。

反応式は以下の如くである。ＳＯｌ２を加え終つたら、
反応を完結させるために、数十分間加熱還流を行う。

ここで得られたエステル化合物は、水を加え、エーテル
あるいはクロロホルム等にて抽出を行う。

その後、このエーテル層あるいはクロロホルム層を取り
出し、酸性水溶液（例えば塩酸）及び塩基性水溶液（例
えば水酸化ナトリウム水溶液）で洗い、その後水洗をく
り返し、不純物を除去し、加熱あるいは減圧等の手段に
よつて、エーテルあるいはクロロホルム等を取り除く。

得られたエステル化合物は、エタノールあるいはヘキサ
ン等の有機溶媒にて再結晶を行う。以下実施例により、
具体的な液晶エステル化合物の合成法及びにその特性を
示す。

実施例１ ＳｔｅｐＩ 市販のＰＣＨ−３（構造式 （イ）．１ｍ０Ｉ）をエチレングリコール４５０ｍ１中
に加熱した。

この溶液が沸騰しているところへ、水酸化カリウム水溶
液（ＫＯＨ３５ｙ．．Ｈ２Ｏ２Ｏｙ）を少量ずつ短時間
で加え、８時間以上の加熱還流を行つた。Ｓｔｅｐ■冷
却後、水５００ｍ１以上を注ぎ入れて、析出している結
晶を溶解した。

尚、溶解しない部分はろ過して取り除いた。この溶液中
に濃塩酸の過剰量（２００ｍ１以上）を少量ずつ加え、
白色沈澱を生じさせ、３時間以上の攪拌を行つた。攪拌
終了後、ろ過し、結晶を充分水洗し、乾燥させてエタノ
ールにて再結晶を１回行つた。

得られた結晶４−（４１−プロピルシクロヘキシル）−
ベンゾイックアシッドの量は２０．１ｙであつた。Ｓｔ
ｅｐ■Ｓｔｅｐ■で得られた結晶１９．１ｙ（０．０８
２ｍ０りと塩化チオニル５０ｆＩ（０．４２ｎ１０りを
加え、加熱還流を１時間半行つた。

ガスの発生が終つた時点を反応終了時とし、次に過剰の
塩化チオニルを減圧溜去した。残渣の減圧蒸溜（１７１
７７！Ｈｇｌ５ｌ℃）により、精製４−（４″−プロピ
ルシクロヘキシル）ベンゾイルクロライドの結晶１９．
２ｙ（０．０７３ｒｎ０りが得られた。Ｓｔｅｐ■ 次に１′のトルエンを溶媒としてペンチルフエ，ノール
３２ｙ（０．２ｒｎ０１）を加熱溶解した。

冷却後、前記化合物と等モル量に当る２−クロロー４−
ヒドロキシベンゾイックアシッド３４．２ｑ（０．２ｍ
０１）と０．５ｙの硫酸、０．３ｙのホウ酸を触媒とし
て、３０時間以上加熱還流を行い、その後トルエンを減
圧！溜去した。そして、残渣をメタノールにて再結晶を
行つた結果、構造式晶を５２ｆ（０．１７ｍ０り得た。

Ｓｔｅｐ■ Ｓｔｅｐ■で得られた結晶を２．６４ｙ（０．０１ｍ０
りを適当量（約３０ｍ１）のトルエンに溶解した。

（ＳＯｌｌ）また、Ｓｔｅｐ■で得られた結晶３．０６
ｙ（４）．０１ｍ０１）にやはり適当量（約３０ｍ１）
のトルエンと、２ｍ１のピリジンを加えることによつて
溶解せしめた。

（ＳＯｌ２）ＳＯｌ２を冷却、攪拌しながらＳＯｌｌを
少量ずつ加え反応させ、白色沈澱を生じさせた。

その後、これを３紛間以上加熱還流した。還流終了後、
水を加え、白色沈澱を溶解しトルエン抽出を行つた。こ
のトルエン層を取り出し、１０％の塩酸で３回洗い、純
水で３回水洗し、１０％の水酸化ナトリウム溶液で３回
洗い、再び純水で３回水洗した。

このトルエン層から、トルエンを減圧溜去し結晶を得た
。この結晶をヘキサンとエタノール１：１の混合溶媒に
よつて３回再結晶を行つた。以上によつて精製Ｐ−ペン
チルフェニル２−クロローＰ″一〔ピー（４−プロピル
シクロヘキシル）ベンゾイロキシ〕ベンゾエート４．８
ｙ得た。実施例２実施例１と同様の方法を用いて、Ｐ−
ペンチルフェニル２−クロローＰ′−〔Ｐ″″−（４−
ペンチルシクロヘキシル）ベンゾイロキシ〕ベンゾエー
トを得た。

実施例３ 実施例１と同様の方法を用いて、Ｐ−ペンチルフェニル
２−クロローＰ′−〔ビー（４−ペンチルシクロヘキシ
ル）ベンゾイロキシ〕ベンゾエートを得た。

以下表１に本発明の液晶性エステル化合物の構造とＣ．
ｐ．、Ｍ．ｐ．を示す。

但し、表中Ｍ．ｐ．は固相からネマチツク液晶相への遷
移点（融点）、Ｃ．ｐ．はネマチツク液晶相から等方性
液体への遷移点（透明点）を示す。

第２図から第４図までは、それぞれの赤外吸収スペク２
トルを示した。実施例４ 母液晶として市販のＰ−ペンチルフェニル２−クロロー
４−（Ｐ−ペンチルベンゾイルロキシ）ーベンゾエート
を用い、本発明によつて得られた液晶性エステル化合物
を以下の成分比で加え、その誘電分散を第５図に示した
。

第５図かられかるように、本発明の液晶性エステル化合
物の添加量が多くなるに連れて、Ｆｃ値は小さくなつて
いる。

また、Ｆｃ値の減少に比較して応答性も良く、この両者
のバランスが満足されている。以上の様に、本発明の液
晶性エステル化合物は、液晶物質、液晶組成物に添加す
ることによりＦｃ値を減少させるが、それに比較して応
答性も良く、この両者のバランスが満足され、かつそれ
らの液晶温度範囲を広くすることができる。

また、本発明の化合物は、エステル化合物であり、化学
的、熱的、光、温度に対し安定であるのは言うまでもな
い。更に、本発明の液晶性エステル化合物は透明点が高
く、このような高透明点の化合物を既知の液晶組成物に
添加することによつて、該液晶組成物の透明点を高くす
ることができるのは公知の事実である。

このように、電界効果型液晶としても有効な使用が考え
られ、前記の如く、２周波表示用液晶としても言うまで
もなく有効な使用が考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図、代表的な液晶組成物の誘電異方性の周波数依存
、第２図、の赤外吸収スペクトル、第３図、 の赤外吸収スペクトル、第４図、 の赤外吸収スペクトル、第５図、母液晶 に本発明の液晶性エステル化合物を添加した時の誘電異
方性の周波数依存、ＮＯ．ｌ９％、ＮＯ．２ｌ８％、Ｎ
Ｏ．３２７％で、室温測定。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一般式が ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、Ｒ＿１は炭素数が３個、５個または７個の直鎖
   アルキル基を示し、Ｒ＿２は炭素数が５個の直鎖アルキ
   ル基を示す。 ）で表わされることを特徴とする液晶性エステル化合物
   。