JPS64385B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は正の誘電異方性を示す新規な液晶物質
に関する。 液晶表示素子は液晶物質が有する光学異方性及
び誘電異方性を利用したものであるが、その表示
方式にはTN型、DS型、ゲスト・ホスト型、
DAP型、ホワイト・テイラー型など各種の方式
があり、それぞれの方式により使用される液晶物
質に要求される性質も異る。例えば表示素子の種
類によつて、液晶物質として誘電異方性Δεが正
のものを必要としたり、負のものを必要とした
り、或はその中間的な値のものが適したりする。
しかしいずれにしても使用される液晶物質はでき
るだけ広い温度範囲で液晶相を示し、又水分、
熱、空気、光などに対して安定である必要があ
る。現在のところ単一化合物でこの様な条件をす
べて満たすものはなく、数種の液晶化合物や非液
晶化合物を混合して一応実用に耐えるものを得て
いるのが現状である。 近年広い温度範囲、すなわち低温から高温で動
作する液晶表示素子が要求されている。この要求
を満たすものとして広い温度範囲で液晶相を示
し、かつ低粘性なものが必要とされている。 本発明はこのような要求を満すものである。即
ち一般式 （上式中Ｒは水素又は炭素数１〜６のアルキル
基を示す） で表わされる４―シアノ―4′―〔トランス―4″―
（トランス―４―アルキルシクロヘキシル）シ
クロヘキシル〕ビフエニルである。 本発明の化合物は、例えばその一つである４―
シアノ―4′〔トランス―4″―（トランス―４―
プロピルシクロヘキシル）シクロヘキシル〕ビフ
エニルは結晶―スメクチツク（Ｃ―Sm）点109.0
℃、スメクチツク―ネマチツク（Sm―Ｎ）点
155.9℃、ネマチツク透明（Ｎ―Ｉ）点380℃（外
挿値）という様に広い温度範囲で液晶相を示し、
誘電異方性値は＋７程度、粘度は20℃で80cp（外
挿値）程度で水分、空気、光などに対して安定で
あり、少量の添加で温度範囲の広い低粘性なネマ
チツク液晶組成物をつくるのに有用な物質であ
る。 つぎに本発明の化合物の製造法について述べ
る。まず、４―ブロモビフエニルと金属マグネシ
ウムから４―ビフエニルマグネシウムブロミドと
し、それを４―（トランス―4′―アルキルシクロ
ヘキシル）シクロヘキサノンと反応して４―〔４
（トランス―４―アルキルシクロヘキシル）
シクロヘキサン―1″―オール〕ビフエニル（）
とする。次にこれを硫酸水素カリウムを触媒にし
て脱水して４―〔4″―（トランス―４―アルキ
ルシクロヘキシル）シクロヘキセン―1″―イル〕
ビフエニル（）を得、ついでラネーニツケル触
媒を用いて水素添加して４―〔トランス―4″―
（トランス―４―アルキルシクロヘキシル）シ
クロヘキシル〕ビフエニル（）を得る。このも
のは（）を直接、ラネーニツケルを使用して水
素添加しても得ることができる。次に化合物
（）をヨウ素酸又は過ヨウ素酸などでハワゲン
化することにより４―ヨード―4′―〔トランス―
4″―（トランス―４―アルキルシクロヘキシ
ル）シクロヘキシル〕ビフエニル（）とし、こ
れをシアン化第一銅でシアノ化すれば、目的の４
―シアノ―4′―〔トランス―4″―（トランス―４
―アルキルシクロヘキシル）シクロヘキシル〕
ビフエニル（）が得られる。 以上を化学式で示すと （）式の化合物は工程数は多くなるが上記の
（）の化合物から以下の様なルートによつて製
造することも出来る。即ち（）の化合物を塩化
アセチル又は無水酢酸と、無水塩化アルミニウム
存在下で反応させて４―アセチル―4′―〔トラン
ス―4″―（トランス―４―アルキルシクロヘキ
シル）シクロヘキシル〕ビフエニル（）とし、
ついで次亜臭素酸ナトリウム又は次亜塩素酸ナト
リウムでハロホルム反応を行つてアセチル基をカ
ルボキシル基にしてカルボン酸（）とし、更に
塩化チオニルで酸塩化物（）としてからアンモ
ニアによる酸アミド（）を経て塩化チオニルな
どによる脱水により（）を得る。化学式で示す
と、 以下、実施例により本発明の化合物につき更に
詳細に説明する。 実施例 １ 〔４―シアノ―4′―〔トランス―4″―（トラン
ス―４―プロピルシクロヘキシル）シクロヘ
キシル〕ビフエニル（（）式でＲ＝C₃H₅のも
の）の製造〕 削り状マグネシウム3.6ｇ（0.148モル）を３つ
口フラスコに入れ４―ブロモビフエニル34.5ｇ
（0.148モル）をテトラヒドロフラン100mlに溶か
した液をN₂気流中で反応温度30〜35℃に保ち撹
拌しながら、ゆつくり滴下していく。３時間後反
応は終了しマグネシウムは溶けて均一になり４―
ビフエニルマグネシウムブロミドを生じる。これ
に４―（トランス―4′―プロピルシクロヘキシ
ル）シクロヘキサン26.2ｇ（0.118モル）をテト
ラヒドロフラン50mlに溶かした液を反応温度を10
℃以下に保ちつつ速かに滴下する。滴下後35℃ま
で昇温させ30分間撹拌し、ついで3N―塩酸100ml
を加える。反応液を分液ロートに移し、ｎ―ヘプ
タン（100ml×３）で抽出後、合わせたｎ―ヘプ
タン層を水で洗液が中性になるまで水洗してから
溶媒を減圧留去する。残留物は４―〔4″―（トラ
ンス―４―プロピルシクロヘキシル）シクロヘ
キサン―1″―オール〕ビフエニルであり、これに
硫酸水素カリウム15ｇを加えN₂気流中170℃で２
時間、脱水する。冷却後300mlのｎ―ヘプタンを
加え、硫酸水素カリウムを別し、分液ロート上
でｎ―ヘプタン層を洗液が中性になるまで水洗
し、溶媒を減圧留去し、ｎ―ヘプタンとアセトン
で再結晶し得られるのが４―〔4″―（トランス―
４―プロピルシクロヘキシル）シクロヘキセン
―1″―イル〕ビフエニルである。このものの5.4
ｇ（0.0150モル）をエタノール300mlに溶解し、
ラネーニツケル触媒2.2ｇを加え、オートクレー
ブ中、50℃、５Kg／cm²の水素圧をかけ接触還元を
行なう。ガスクロマトグラフイーで追跡し、原料
が消失した時点即ち５時間後に還元反応を終了さ
せた。このときの水素吸収量は410mlであつた。
触媒を別してから溶媒を減圧留去し、残留物を
ｎ―ヘプタンで再結晶し、４―〔トランス―4″―
（トランス―４―プロピルシクロヘキシル）シ
クロヘキシル〕ビフエニルを得る。このものの
2.5ｇ（0.0069モル）を酢酸200mlに溶かし、純水
1.3ml、濃硫酸1.4ml、ヨウ素酸0.28ｇ、ヨウ素
0.71ｇ、四塩化炭素0.6mlの混合物を80℃で10時
間還流した。反応液を冷却し析出した結晶を過
し、この結晶をｎ―ヘプタンで再結晶し得られた
ものが４―ヨード―4′―〔トランス―4″―（トラ
ンス―４―プロピルシクロヘキシル）シクロヘ
キシル〕ビフエニルである。このものの2.1ｇ
（0.0043モル）をＮ，Ｎ―ジメチルホルムアミド
100mlに溶解し、シアン化第一銅0.77ｇを加え、
130℃で５時間還流した。冷却後、ｎ―ヘプタン
100mlに30％アンモニア水100mlを加え分液し、次
いで水洗い、6N―塩酸洗いを施こし、更に洗液
が中性になるまで水洗する。溶媒を減圧留去し、
ｎ―ヘプタンで再結晶し、得られたものが４―シ
アノ―4′―〔トランス―4″―（トランス―４―
プロピルシクロヘキシル）シクロヘキシル〕ビフ
エニルである。収量0.7ｇ、収率はシアノ化反応
につき42％、Ｃ―Sm点109.0℃、Sm―Ｎ点155.9
℃、Ｎ―Ｉ点380℃（外挿値）であつた。 実施例 ２，３ 実施例１に於ける４―（トランス―4′―プロピ
ルシクロヘキシル）シクロヘキサンの代りにシク
ロヘキシルシクロヘキサノン及び４―（トランス
―4′―ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキサノ
ンを使用し、同様にして第１表の実施例２，３の
欄に示す（）式の化合物を得た。それ等の収量
物性等を実施例１の結果と共に第１表に示す。

【表】 実施例 ４ トランス―４―プロピル―（4′―シアノフエニ
ル）シクロヘキサン 28％ トランス―４―ペンチル―（4′―シアノフエニ
ル）シクロヘキサン 42％ トランス―４―ヘプチル―（4′―シアノフエニ
ル）シクロヘキサン 30％ なる組成の液晶組成物のネマチツク液晶温度範囲
は−３〜52℃である。この液晶組成物をセル厚
10μmのTNセル（ねじれネマチツクセル）に封
入したものの動作しきい電圧は1.53V、飽和電圧
は2.12Vであつた。又粘度は20℃で23cpであつ
た。 上記の液晶組成物95部に本発明の実施例１の４
―シアノ―4′―〔トランス―4″―（トランス―４
―プロピルシクロヘキシル）シクロヘキシル〕
ビフエニル５部を加えた液晶組成物のネマチツク
液晶温度範囲は−15〜64.0℃に広がり、又これを
先と同じ10μmのセル厚のTNセルに封入したも
のの動作しきい電圧は1.63V飽和電圧は2.3Vであ
り、20℃における粘度は25.6cpであつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一般式 （上式中Ｒは水素又は炭素数１〜６のアルキル
   基を示す） で表わされる４―シアノ―4′―〔トランス―4″―
   （トランス―４―アルキルシクロヘキシル）シ
   クロヘキシル〕ビフエニル。