JP2632683B2 - Liquid crystalline compounds with extremely large spontaneous polarization - Google Patents
Liquid crystalline compounds with extremely large spontaneous polarizationInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気光学的表示材料としての有用な新規液晶
性化合物に関するもので、特に強誘電性を有する液晶材
料を提供するものであり、従来の液晶材料と比較して、
特に応答性、メモリー性にすぐれた液晶表示素子への利
用可能性を有する液晶材料を提供するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel liquid crystal compound useful as an electro-optical display material, and more particularly to a liquid crystal material having ferroelectricity. Compared to the liquid crystal material of
In particular, it is an object of the present invention to provide a liquid crystal material which has excellent responsiveness and memory properties and can be used for a liquid crystal display device.
液晶表示素子は、その低電圧作動性、低消費電力性、
薄型表示が可能なこと、受光型であるため明るい場所で
も使用でき、目が疲れないことなどの多くのすぐれた特
徴を有しているため、現在では各種の表示素子として、
広く用いられている。現在のところ、表示方式としては
Twisted Nematic(TN)型と呼ばれるものが最も一般的
である。このTN型表示方式はネマチック液晶を用いるも
のであるが、これにおいては、前記のすぐれた特徴をす
べて有する反面、CRTをはじめとする他の発光型表示方
式と比較すると、その応答が非常に遅いという欠点があ
った。また印加した電場を切ったときには、もとの状態
にもどるため表示の記憶(メモリー効果)が得られなか
った。これらのために、高速応答や、時分割作動が必要
な光シャッター、プリンターヘッド、テレビ等への動画
面への応用には種々の制約を受け適したものであるとは
言えなかった。The liquid crystal display element has low voltage operation, low power consumption,
It has many excellent features such as thin display, light receiving type, so it can be used even in bright places and eyes are not tired.
Widely used. At present, the display method is
The so-called Twisted Nematic (TN) type is the most common. This TN-type display system uses a nematic liquid crystal, but in this case, while having all the above-mentioned excellent features, its response is very slow as compared with other light-emitting display systems such as a CRT. There was a disadvantage. When the applied electric field was turned off, the display was not restored (memory effect) because it returned to the original state. For these reasons, it cannot be said that the method is suitable for application to a moving image plane such as an optical shutter, a printer head, and a television, which require a high-speed response and time-sharing operation, due to various restrictions.
液晶表示素子としてはTN型以外にもゲスト−ホスト
(GH)型、複屈折制御(ECB)型、相転移(PC)型、熱
効果型等が研究開発されており、それぞれ特徴を有して
いるが、その応答性においては、いずれもTN型と比べて
特に改善がなされたものとは言えなかった。これらに対
し、高速応答が得られる液晶表示方式として二周波駆動
型と呼ばれるものが開発されており、その応答性におい
ては、かなりの改善がなされたが、それでも充分満足で
きるものとは言えず、また、その作動回路が複雑になり
すぎるなどの欠点を有していた。このため、さらに応答
性にすぐれた新しい液晶表示方式の開発が試みられてき
た。In addition to the TN type, R & D has been conducted on guest-host (GH) type, birefringence control (ECB) type, phase transition (PC) type, and thermal effect type liquid crystal display devices. However, the responsiveness was not particularly improved compared to the TN type. On the other hand, a so-called dual frequency drive type has been developed as a liquid crystal display system capable of obtaining a high-speed response, and the responsiveness has been considerably improved, but it cannot be said that it is still satisfactory. In addition, there is a disadvantage that the operation circuit becomes too complicated. For this reason, development of a new liquid crystal display system with even better responsiveness has been attempted.
この目的に沿ったものとして、最近、強誘電性液晶が
発表された。(R.Mayer et al;J.Physique 36 L69(197
5))この強誘電性液晶を利用した表示素子は、従来の
液晶表示と比較して100〜1000倍という高速応答と、双
安定性によりもたらされるメモリー効果を有することが
指摘され(N.A.Clark,S.T.Lagerwall:Appl Phys.Lett;3
6 899(1980))、テレビ等の動画面や高速光シャッタ
ープリンターヘッド、コンピューター端末など他方面の
表示素子への応用が期待できるものである。To meet this goal, ferroelectric liquid crystals have recently been announced. (R. Mayer et al; J. Physique 36 L69 (197
5)) It has been pointed out that a display device using this ferroelectric liquid crystal has a high-speed response of 100 to 1000 times as compared with a conventional liquid crystal display and a memory effect brought about by bistability (NAClark, STLagerwall). : Appl Phys.Lett; 3
6 899 (1980)), and can be expected to be applied to moving images such as televisions, high-speed optical shutter printer heads, and other display devices such as computer terminals.
強誘電性液晶は、液晶相としてはチルト系のカイラル
スメクチック相に属するものであるが、その中でも、実
用的に望ましいものは、最も粘度の低いカイラルスメク
チックC(以下SC*と省略する。)相と呼ばれるもので
ある。The ferroelectric liquid crystal belongs to a tilt type chiral smectic phase as a liquid crystal phase. Among them, a practically desirable one is a chiral smectic C (hereinafter abbreviated as SC * ) phase having the lowest viscosity. It is called.
SC*相を示す液晶化合物はこれまでにも検討されてき
ており、既に数多くの化合物が合成されている。しかし
ながら、これらのSC*化合物は単独では強誘電性液晶表
示素子として用いるための以下の条件、即ち(イ)室温
を含む広い温度範囲で強誘電性を示すこと、(ロ)長い
ら旋ピッチを示すこと、(ハ)適当なチルト角を持つこ
と、(ニ)自発分極が大きい値であること、(ホ)粘性
が小さいこと、(ヘ)上記(ニ)および(ホ)の結果と
して高速の応答性を示すこと、を満足するものは知られ
ておらず、SC*液晶組成物として用いる必要がある。Liquid crystal compounds exhibiting the SC * phase have been studied so far, and many compounds have already been synthesized. However, these SC * compounds are required to be used alone as a ferroelectric liquid crystal display device under the following conditions: (a) exhibit ferroelectricity over a wide temperature range including room temperature; (b) exhibit a long spiral pitch. (C) having an appropriate tilt angle, (d) having a large spontaneous polarization, (e) having a low viscosity, and (f) having a high speed as a result of the above (d) and (e). There is no known material which satisfies responsiveness, and it is necessary to use it as an SC * liquid crystal composition.
SC*液晶組成物を得るには2通りの方法があり、一つ
はSC*相を示す化合物の複数を混合する方法であり、他
の方法はカイラルでないスメクチックC(以下SCと省略
する。)相を示す液晶化合物又は組成物にカイラルな液
晶化合物あるいは組成物を添加する方法である。There are two methods for obtaining the SC * liquid crystal composition, one is a method of mixing a plurality of compounds exhibiting the SC * phase, and the other is a non-chiral smectic C (hereinafter abbreviated as SC). In this method, a chiral liquid crystal compound or composition is added to a liquid crystal compound or composition exhibiting a phase.
前者の方法では、広い温度範囲や強い自発分極を得る
のは容易である。しかしながら、SC*相を有する化合物
は分子内、特に側鎖中に不斉炭素を有しており、枝分れ
基(主にメチル基である)が存在する。この枝分れ基が
液晶分子の中心核(コア)部分及びカルボニル基等の大
きい永久双極子に近い程、液晶の自発分極は大きくなる
が、同時に液晶の粘性も高められる傾向がある。そのた
め、液晶の自発分極を高めても、特に低温域における粘
性の増加が大きく、室温付近において200μsec以下の高
速応答を得るのは容易ではない。In the former method, it is easy to obtain a wide temperature range and strong spontaneous polarization. However, the compound having the SC * phase has an asymmetric carbon in the molecule, particularly in the side chain, and has a branched group (mainly a methyl group). The closer the branched group is to a large permanent dipole such as a central portion (core) of a liquid crystal molecule and a carbonyl group, the greater the spontaneous polarization of the liquid crystal, but the higher the viscosity of the liquid crystal tends to be. Therefore, even if the spontaneous polarization of the liquid crystal is increased, the viscosity increases particularly in a low temperature range, and it is not easy to obtain a high-speed response of 200 μsec or less around room temperature.
後者の方法では、添加するカイラルな液晶化合物の量
にもよるが、母体とするSC液晶には自発分極が存在しな
いため、組成物としての自発分極があまり大きいものは
得られにくい。しかしながら、母体のSC組成物中の液晶
化合物には枝分れ基の存在が不必要であるため、その粘
性は非常に小さいものが得られる。そのため、カイラル
な液晶化合物を添加し、SC*液晶として、自発分極を与
えることによって、高速応答を得ることも容易であり、
現在では後者の方法が主流となりつつある。In the latter method, although depending on the amount of the chiral liquid crystal compound to be added, spontaneous polarization does not exist in the base SC liquid crystal, so that it is difficult to obtain a composition having a very large spontaneous polarization as a composition. However, the liquid crystal compound in the parent SC composition does not require the presence of a branching group, and therefore has a very low viscosity. Therefore, it is easy to obtain a high-speed response by adding a chiral liquid crystal compound and giving spontaneous polarization as SC * liquid crystal.
At present, the latter method is becoming mainstream.
SC液晶組成物に添加するカイラルな液晶性化合物とし
ては、単独では特にSC*相を示す必要はなく、また液晶
相を示すことも必ずしも必要ではないが、組成物の温度
範囲を狭くしないためには液晶相、特にカイラルスメク
チック(以下S*と省略する。)相を示すことが望まし
い。また、組成物の自発分極をなるべく大きくするため
にも、大きい自発分極を示しうるような分子構造、即
ち、カイラル基の不斉炭素が中心核(コア)にできるだ
け近く、かつカルボニル基等の永久双極子にできるだけ
近い必要があるが、このような構造のものでは、その液
晶相に対する捩り力が大きいためら旋の出現するSC*相
においてはら旋ピッチが短くなりすぎ、その配向性に悪
影響を与え、またセル厚を大きくしにくいなどの問題が
生じた。従って、その添加量を制限するか、あるいは捩
れの方向の逆のカイラル化合物を加えてSC*液晶組成物
のら旋ピッチを調整する必要があった。この場合、捩れ
方向の逆のカイラル化合物の自発分極の方向も逆向きで
あるならば組成物の自発分極が相殺されて小さくなるな
ど、そのら旋ピッチ調整には面倒な問題が多かった。そ
のため、大きな自発分極を有しながら、そのら旋ピッチ
が大きく且つできるだけ自身でSC*相を示すような、カ
イラルな液晶化合物が望まれていた。As a chiral liquid crystalline compound to be added to the SC liquid crystal composition, it is not necessary to show the SC * phase alone, and it is not always necessary to show the liquid crystal phase, but in order not to narrow the temperature range of the composition. Preferably represents a liquid crystal phase, particularly a chiral smectic (hereinafter abbreviated as S * ) phase. In order to increase the spontaneous polarization of the composition as much as possible, a molecular structure capable of exhibiting a large spontaneous polarization, that is, the asymmetric carbon of the chiral group is as close as possible to the central nucleus (core) and the permanent structure such as carbonyl group Although it is necessary to be as close as possible to the dipole, in such a structure, the twist pitch is too short in the SC * phase where the spiral appears due to the large torsional force on the liquid crystal phase, which adversely affects the orientation. And it is difficult to increase the cell thickness. Therefore, it was necessary to limit the amount of addition or to adjust the helical pitch of the SC * liquid crystal composition by adding a chiral compound having the opposite direction of twist. In this case, if the direction of the spontaneous polarization of the chiral compound having the opposite twist direction is also opposite, the spontaneous polarization of the composition is canceled out and becomes small, and there are many troublesome adjustments to the helical pitch. Therefore, a chiral liquid crystal compound which has a large spontaneous polarization, a large helical pitch, and exhibits the SC * phase itself as much as possible has been desired.
本発明が解決しようとする問題点は、大きな自発分極
を有しながら、ら旋ピッチが比較的大きく、しかも、そ
れ自身S*相を示し混合によって室温を含むような広い温
度範囲でSC*相を示し高速応答が可能であるような新規
でカイラルな液晶化合物を提供することにある。The problem to be solved by the present invention is that while having a large spontaneous polarization, the helical pitch is relatively large, and the SC * phase exhibits a S * phase itself and is mixed over a wide temperature range including room temperature by mixing. And to provide a novel and chiral liquid crystal compound capable of high-speed response.
本発明は、上記問題点を解決するために、一般式 で表わされる化合物を提供するものである。The present invention solves the above problems by using a general formula And a compound represented by the formula:
上式において、R1は炭素原子数2〜16のアルキル基を
表わし、より好ましくは炭素原子数2〜6のアルキル基
を表わし、原料のカイラルアルコール の入手の容易さ、価格等の面から最も好ましいのはn−
ヘキシル基である。In the above formula, R 1 represents an alkyl group having 2 to 16 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 2 to 6 carbon atoms, and the raw chiral alcohol The most preferable in terms of availability, price, etc. is n-
It is a hexyl group.
Xは中央連結基であって、 又は単結合を表わしている。X is a central linking group, Or a single bond.
m及びnは1又は2の整数を表わし、互いに等しくとも
異っていてもよいが、m=n=1の場合、一般式(I)
であらわされる化合物(以下に化合物(I)と略称す
る。)は2環型となり、液晶性の低下が大きく、また、
m=n=2の場合、化合物(I)は4環型となり、粘性
が増加し、自発分極も小さくなるため、より好ましくは
m+n=3の3環型の場合である。m and n represent an integer of 1 or 2 and may be equal to or different from each other, but when m = n = 1, the general formula (I)
(Hereinafter abbreviated as compound (I)) is a bicyclic compound, and has a large decrease in liquid crystallinity.
When m = n = 2, the compound (I) becomes a four-ring compound, the viscosity increases, and the spontaneous polarization decreases. Therefore, the compound (I) is more preferably a three-ring compound in which m + n = 3.
また、Xが単結合のとき、m又はnの少なくとも一方
は2を表わしている。When X is a single bond, at least one of m and n represents 2.
R2は炭素原子数1〜10のアルキル基をあらわすが、炭
素原子数1、即ち、メチル基では による自発分極がやや小さくなり、また炭素原子数があ
まり多くなると化合物(I)の粘性が高くなるため、炭
素原子数2〜8の直鎖アルキル基がより好ましい。R 2 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, but has 1 carbon atom, that is, a methyl group. When the number of carbon atoms is too large, the viscosity of the compound (I) increases, and a linear alkyl group having 2 to 8 carbon atoms is more preferable.
その炭素原子が、各々独立的に(R)または(S)の絶
対配置を有する不斉炭素原子であることをあらわしてい
るが、後述するように、より好ましいのは(S)と
(R)、あるいは(R)と(S)のように異った組み合
わせである。 The carbon atoms each independently represent an asymmetric carbon atom having the absolute configuration of (R) or (S). As described later, more preferred are (S) and (R) Or different combinations such as (R) and (S).
本発明における液晶組成物とは、化合物(I)の1種
又はそれ以上と、化合物(I)以外の液晶化合物又は液
晶組成物であって、特に化合物(I)以外の液晶化合物
又は液晶組成物は主成分として、側鎖に枝分れがなく、
SC相を示す化合物からなるものが好ましい。The liquid crystal composition in the present invention is one or more compounds (I) and a liquid crystal compound or a liquid crystal composition other than the compound (I), particularly a liquid crystal compound or a liquid crystal composition other than the compound (I). Has no branching in the side chain as the main component,
What consists of a compound which shows SC phase is preferable.
本発明に係わる式(I)の化合物は、例えば、次の製
造方法に従って製造することができる。The compound of the formula (I) according to the present invention can be produced, for example, according to the following production method.
〔上記式(II)〜(IV)におけるR1,R2,m,n, 式(I)におけるR1,R2,m,n, 各々同じ意味を持つ。〕 式(II)で表わされる乳酸誘導体を塩化チオニル等の
塩素化剤と反応させて式(III)で表わされる酸塩化物
を製造する。次に式(III)で表わされる酸塩化物を式
(IV)で表わされる光学活性フェノールとをピリジン等
の塩基性物質の存在下で反応させた後、酢酸エチルを抽
出溶媒として加え、10%塩酸水、飽和炭酸ナトリウム
水、水、飽和食塩水で順次洗浄する。抽出液を乾燥した
後、抽出液から溶媒を留去して得られる粗成物をシリカ
ゲルクロマトグラフィーによって分離精製し、更にエタ
ノールから再結晶させて本発明に係わる式(V)の化合
物を製造することができる。 [R 1 , R 2 , m, n, in the above formulas (II) to (IV)] R 1 , R 2 , m, n, in the formula (I) Each has the same meaning. A lactic acid derivative represented by the formula (II) is reacted with a chlorinating agent such as thionyl chloride to produce an acid chloride represented by the formula (III). Next, after reacting the acid chloride represented by the formula (III) with the optically active phenol represented by the formula (IV) in the presence of a basic substance such as pyridine, ethyl acetate is added as an extraction solvent, and 10% Wash sequentially with aqueous hydrochloric acid, saturated aqueous sodium carbonate, water, and saturated saline. After the extract is dried, the solvent is distilled off from the extract, the crude product obtained is separated and purified by silica gel chromatography, and further recrystallized from ethanol to produce the compound of formula (V) according to the present invention. be able to.
また、式(II)の乳酸誘導体と式(IV)の光学活性フ
ェノールとを、ジシクロヘキシルカルボジイミド等の脱
水剤の存在下で直接エステル化させて本発明に係わる式
(V)の化合物を製造することもできる。Further, the lactic acid derivative of the formula (II) and the optically active phenol of the formula (IV) are directly esterified in the presence of a dehydrating agent such as dicyclohexylcarbodiimide to produce the compound of the formula (V) according to the present invention. Can also.
(2)Xが単結合である場合 〔上記式(VI)〜(VII)におけるR1,R2,m,n, 式(I)におけるR1,R2,m,n, と同じ意味を持つ。〕 式(VI)で表わされる2−アルコキシプロピオン酸塩
化物と式(VII)で表わされる光学活性フェノールと
を、(1)の場合と同様に反応させ、精製して本発明に
係わる式(VIII)の化合物を製造することができる。(2) When X is a single bond [R 1 , R 2 , m, n, in the above formulas (VI) to (VII)] R 1 , R 2 , m, n, in the formula (I) Has the same meaning as The 2-alkoxypropionate chloride represented by the formula (VI) is reacted with the optically active phenol represented by the formula (VII) in the same manner as in the case of (1), purified, and purified according to the formula (VIII) according to the present invention. ) Can be produced.
なお、式(II)で表わされる乳酸誘導体は、次の製造
方法に従って製造することができる。The lactic acid derivative represented by the formula (II) can be produced according to the following production method.
本発明者らが、特願昭61−140157号で示しているよう
に、乳酸エチルを酸化銀及びヨウ化アルキル(R2−I)
と反応させて、2−アルコキシプロピオン酸エチルと
し、これを加水分解して得られる2−アルコキシプロピ
オン酸を塩化チオニル等の塩素化剤と反応させて、2−
アルコキシプロピオン酸塩化物を製造する。この酸塩化
物と4′−ヒドロキシビフェニル−4−カルボン酸(n
=2の場合)、あるいは4−ヒドロキシ安息香酸(n=
1の場合)とをピリジンの存在下で反応させて、式(I
I)の乳酸誘導体を製造することができる。 As disclosed by the present inventors in Japanese Patent Application No. 61-140157, ethyl lactate was converted to silver oxide and alkyl iodide (R 2 -I).
To give ethyl 2-alkoxypropionate, and hydrolyze the resulting 2-alkoxypropionic acid with a chlorinating agent such as thionyl chloride to give 2-alkoxypropionic acid.
Produce an alkoxypropionate chloride. This acid chloride and 4'-hydroxybiphenyl-4-carboxylic acid (n
= 2) or 4-hydroxybenzoic acid (n =
1) in the presence of pyridine to give a compound of formula (I
The lactic acid derivative of I) can be produced.
式(IV)で表わされる光学活性フェノールは、次の製
造方法に従って製造することができる。The optically active phenol represented by the formula (IV) can be produced according to the following production method.
4−4′−ビフェノール(m=2の場合)あるいはハ
イドロキノン(m=1の場合)と光学活性な2−アルカ
ノールのp−トルエンスルホン酸エステル とを塩基性条件下で反応させた後、酸で処理することに
よって式(IV)の光学活性フェノールを製造することが
できる。 P-Toluenesulfonic acid ester of 4-4'-biphenol (when m = 2) or hydroquinone (when m = 1) and an optically active 2-alkanol Is reacted under basic conditions and then treated with an acid to produce the optically active phenol of the formula (IV).
式(VII)で表わされる光学活性フェノールも、上記
の製造方法に準じて製造することができる。The optically active phenol represented by the formula (VII) can also be produced according to the above production method.
斯くして製造される式(I)の化合物の代表的なもの
の転移温度と誘起するら旋の向き及び自発分極の向きと
値を第1表に掲げる。Table 1 shows the transition temperature, the direction of the induced helix, and the direction and the value of the spontaneous polarization of typical compounds of the formula (I) thus produced.
尚、液晶相及び相転移温度の測定は、温度調節ステー
ジを備えた偏光顕微鏡及び示差走査熱量計(DSC)を併
用して行ったが、転移温度は、その試料の純度あるいは
測定条件によって若干変動するものである。The liquid crystal phase and the phase transition temperature were measured using a polarizing microscope equipped with a temperature control stage and a differential scanning calorimeter (DSC), but the transition temperature slightly fluctuated depending on the purity of the sample or the measurement conditions. Is what you do.
第1表において、Cは結晶相、SC*はカイラルスメク
チックC相、SAはスメクチックA相、Iは等方性液体相
を各々表わす。・はその相が存在することを表わし、−
はその相が存在しない(又は確認できない)ことを表わ
し、・の右の数字はその相からより高温域の相への転移
温度を表わし、()内は、その相がモノトロピックであ
ることを表わす。また、「ら旋の向き」とは、ネマチッ
ク(以下、Nと省略する。)相を示す液晶に添加した場
合に誘起するら旋の向きを表わし「自発分極の大きさ」
は、SC*相の上限温度より10°低い温度における値を表
わす。 In Table 1, C represents a crystal phase, SC * represents a chiral smectic C phase, SA represents a smectic A phase, and I represents an isotropic liquid phase. Indicates that the phase exists;
Indicates that the phase does not exist (or cannot be confirmed), the number to the right of indicates the transition temperature from the phase to the higher temperature phase, and the parentheses indicate that the phase is monotropic. Express. Further, the “direction of helix” refers to the direction of helix induced when added to a liquid crystal exhibiting a nematic (hereinafter abbreviated as N) phase, and “magnitude of spontaneous polarization”
Represents a value at a temperature 10 ° lower than the upper limit temperature of the SC * phase.
本発明の化合物(I)における構造的に最も大きな特
徴は、分子内に2つの不斉炭素原子を有し、それらが、
コアの両側に分かれて存在するということにある。The greatest structural feature of the compound (I) of the present invention is that it has two asymmetric carbon atoms in the molecule,
It exists on both sides of the core.
一方の2−アルコキシプロパノイルオキシ基は、乳酸
及びそのエステルに由来するものであり、その立体配置
は(S)または(R)であって、式(III)の乳酸誘導
体あるいは化合物(I)に導いても変化しないと考えら
れる。On the other hand, the 2-alkoxypropanoyloxy group is derived from lactic acid and its ester, and its steric configuration is (S) or (R), and the lactic acid derivative of the formula (III) or the compound (I) It is thought that it does not change even if it leads.
他方の1−メチルアルコキシ基は、光学活性アルコー
ル に由来するものであって、その立体配置はやはり(S)
または(R)である。しかしながら、合成法で示したよ
うに、この光学活性アルコールをまず、p−トルエンス
ルホン酸エステルとした後、ハイドロキノンあるいは4,
4′−ビフェノールと反応させて、式(IV)の光学活性
フェノールへのカイラル基の導入を行っているが、この
第1段階(トシル化)では、立体配置は保持されている
とみなされるものの、第2段階の反応は、光学活性中心
における反応であって、一般にはこのように塩基性条件
下におけるアルコラートとトシレートとの反応は立体配
置が逆転するとされているものである。従って、本発明
の化合物(I)においても、(S)体の2−アルカノー
ルからは(R)−1−メチルアルコキシ基を、(R)体
の2−アルカノールからは(S)−1−メチルアルコキ
シ基を、有する化合物が得られると考えることができ
る。The other 1-methylalkoxy group is an optically active alcohol And its configuration is still (S)
Or (R). However, as shown in the synthesis method, this optically active alcohol is first converted into p-toluenesulfonic acid ester, and then hydroquinone or 4,4
The chiral group is introduced into the optically active phenol of the formula (IV) by reacting with 4'-biphenol. In this first step (tosylation), although the configuration is considered to be retained, The reaction in the second step is a reaction in the optically active center, and generally, the reaction between the alcoholate and the tosylate under basic conditions is such that the configuration is reversed. Therefore, in the compound (I) of the present invention, the (R) -1-methylalkoxy group is converted from the (S) -form 2-alkanol, and the (S) -1-methylalkoxy group is converted from the (R) -form 2-alkanol. It can be considered that a compound having an alkoxy group is obtained.
本発明の化合物(I)の物性面における最も大きな特
徴は、極めて大きい自発分極を有していることである。
既に、1−メチルアルコキシ基を有する液晶化合物の中
には、大きな自発分極を有するものが知られており、例
えば で示される化合物では、89nC/cm2の値が報告されてい
る。また乳酸より導かれた2−アルコキシ−プロパノイ
ルオキシ基を有する化合物においても、本発明者らによ
る研究によると100nC/cm2以上の大きな自発分極を示す
ことが確認されている。The most significant feature of the compound (I) of the present invention in physical properties is that it has a very large spontaneous polarization.
Already, among the liquid crystal compounds having a 1-methylalkoxy group, those having a large spontaneous polarization are known, for example, For the compound shown by, a value of 89 nC / cm 2 was reported. In addition, according to a study by the present inventors, it has been confirmed that a compound having a 2-alkoxy-propanoyloxy group derived from lactic acid shows a large spontaneous polarization of 100 nC / cm 2 or more.
しかしながら、この程度の値の自発分極では必ずしも
充分とはいえず、より速い応答を得るためには、より大
きい自発分極を有する化合物が必要であった。また、大
きい自発分極を有する2−アルコキシプロパノイルオキ
シ基などを有する化合物においては、それ自体強い捩り
力を有しているため、そのカイラルネマチック(以下N*
と省略する。)相やS*相におけるら旋ピッチは非常に小
さく、組成物として10〜30%加えて用いる場合にも捩り
方向の逆のものを相当量加えるなど、そのら旋ピッチが
大きくなるように調整する必要があり、その際にも自発
分極の方向を揃えて相殺することがないようにするな
ど、面倒な点が多かった。However, a spontaneous polarization of this value is not always sufficient, and a compound having a larger spontaneous polarization is required to obtain a faster response. In addition, a compound having a large spontaneous polarization, such as a 2-alkoxypropanoyloxy group, itself has a strong torsional force, and therefore has a chiral nematic (hereinafter referred to as N *).
Is abbreviated. ) Spiral pitch in the phase and S * phase is very small, so when adding 10 to 30% as a composition, add a considerable amount of the reverse of the twist direction to adjust the helical pitch to be large. In that case, there are many troublesome points such as making the directions of the spontaneous polarization uniform and not canceling each other.
本発明者らは、1−メチルアルコキシ基 に由来する自発分極の方向が、よく知られた強誘電性液
晶である(S)−2−メチルブチル p−デシルオキシ
ベンジリデンアミノシンナメート(DOBAMBC)の自発分
極の方向をとするとき、(S)体では、(R)体で
はであり、ら旋の捩れの向きが(S)体では右巻き、
(R)体では左巻きであること、及び、2−アルコキシ
プロパノイルオキシ基 に由来する自発分極の方向が、(S)体では、(R)
体ではであり、ら旋の捩れの向きが(S)体では右巻
き、(R)体では左巻きであることに着目し、同一分子
中に、 の両方を含む化合物においては、その の立体配置の組み合せによっては、例えば が(S)で が(R)である場合、あるいはその逆の が(R)で が(S)である場合では、捩れ力は相殺されて小さくな
り、かつ自発分極は加算されて非常に大きなものが得ら
れるのではないかと考え、本発明に至ったものである。The present inventors have proposed a 1-methylalkoxy group When the direction of spontaneous polarization derived from is the direction of spontaneous polarization of the well-known ferroelectric liquid crystal (S) -2-methylbutyl p-decyloxybenzylideneaminocinnamate (DOBAMBC), In the body, it is an (R) body, and the direction of the twist of the helix is right-handed in the (S) body,
(R) body is left-handed, and 2-alkoxypropanoyloxy group The direction of spontaneous polarization derived from (S) is (R)
Focusing on the fact that the helix direction is right-handed in the (S) body and left-handed in the (R) body, In compounds containing both Depending on the combination of configuration Is (S) Is (R) or vice versa Is (R) Is (S), the torsional force is canceled out to be small, and the spontaneous polarization is added to obtain a very large one, and the present invention has been achieved.
本化合物(I)は、単一化合物では必ずしもエナンチ
オトロピックにSC*相を示すものではないので、SC相を
示すピリミジン−フェニルベンゾエート系の母体液晶に
10〜50%添加して、その組成物の自発分極を測定し、そ
の値から外挿して単独での自発分極を求めたところ、例
えば4−((S)−2−プロポキシプロパノイルオキ
シ)安息香酸4′−((R)−1−メチルヘプチルオキ
シ)ビフェニル−4−イル(実施例1の化合物)ではTC
−T=5°(TCはSC*の上限温度)で350nC/cm2、TC−T
=10°で420nC/cm2、TC−T=20°では490nC/cm2と非常
に大きい値を示した。これは今までに知られている化合
物の中でも最も大きいものである。しかも、両方のカイ
ラル基に由来する自発分極の和よりもむしろ2倍近く大
きい値となっており、同一液晶分子の両端のカイラル基
に由来する自発分極が、相乗的ともいえる効果を持って
強めあうことを示した初めての例である。これは、複数
の分岐メチル基を有することにより分子長軸止の回転が
さらに阻害されることによるものと考えられる。Since this compound (I) does not necessarily show an SC * phase enantiotropically as a single compound, it is used as a pyrimidine-phenylbenzoate-based base liquid crystal showing an SC phase.
The spontaneous polarization of the composition was measured by adding 10 to 50%, and the spontaneous polarization of the composition was extrapolated from the value to obtain the spontaneous polarization alone. For example, 4-((S) -2-propoxypropanoyloxy) benzo The acid 4 '-((R) -1-methylheptyloxy) biphenyl-4-yl (the compound of Example 1)
350 nC / cm 2 at -T = 5 ° (TC is the upper limit temperature of SC * ), TC-T
= 10 °, a very large value of 420 nC / cm 2 and TC-T = 20 °, 490 nC / cm 2 . This is the largest compound known so far. Moreover, the value is almost twice as large as the sum of the spontaneous polarizations derived from both chiral groups, and the spontaneous polarization derived from the chiral groups at both ends of the same liquid crystal molecule is enhanced with an effect that can be said to be synergistic. This is the first example that shows a match. This is thought to be due to the fact that the presence of a plurality of branched methyl groups further inhibits the rotation of the molecular long axis.
一方、 ともに(S)である4−((S)−2−プロポキシプロ
パノイルオキシ)安息香酸4′−((S)−1−メチル
ヘプチルオキシ)ビフェニル−4−イル(実施例2の化
合物)では、同様の条件で測定したところ、自発分極の
値はTC−T=10°で80nC/cm2と約1/5にすぎず、双方の
自発分極の向きが逆の場合には全体としては相殺されて
いることがわかる。on the other hand, In 4-((S) -2-propoxypropanoyloxy) benzoic acid 4 '-((S) -1-methylheptyloxy) biphenyl-4-yl (compound of Example 2), both of which are (S), When measured under the same conditions, the value of spontaneous polarization is only about 1/5 of 80 nC / cm 2 at TC-T = 10 °, and when the directions of both spontaneous polarizations are reversed, they are totally offset. You can see that it is.
第1表に各化合物の相転移温度とともに、そのら旋の
向き、及び自発分極の向きと大きさを示したが、それら
からわかるように、そのら旋の向きは、2−アルコキシ
プロパノイルオキシ基の不斉炭素 の絶対配置が一定であれば、1−メチルアルコキシ基の
不斉炭素 の絶対配置によらず、常に一定である。Table 1 shows the direction of the helix, and the direction and magnitude of the spontaneous polarization along with the phase transition temperature of each compound. As can be seen from the table, the helix direction is 2-alkoxypropanoyloxy. Asymmetric carbon of the group Is an asymmetric carbon atom of a 1-methylalkoxy group Is always constant irrespective of the absolute arrangement.
このことから、2−アルコキシプロパノイルオキシ基
の誘起する捩れ力は1−メチルアルコキシ基によるより
も強いと考えられる。N相を示す液晶組成物に、カイラ
ル基として2−アルコキシプロパノイルオキシ基のみを
有する化合物である3−フルオロ−4−デシルオキシフ
ェニル 4′−((S)−2−プロピルオキシプロパノ
イルオキシ)ビフェニル−4−カルボキシレートを混合
してN*相のら旋ピッチを測定し、外挿値としてそのら旋
ピッチを測定したところ、0.43μmであった。一方、実
施例3の化合物で同様にしてそのら旋ピッチを測定した
ところ、0.63μmと大きくなり、相方のカイラル基の捩
れ力が打ち消し合っていることが確認された。From this, it is considered that the twisting force induced by the 2-alkoxypropanoyloxy group is stronger than that by the 1-methylalkoxy group. 3-fluoro-4-decyloxyphenyl 4 '-((S) -2-propyloxypropanoyloxy) which is a compound having only a 2-alkoxypropanoyloxy group as a chiral group in a liquid crystal composition exhibiting an N phase The helical pitch of the N * phase was measured by mixing biphenyl-4-carboxylate, and the helical pitch was measured as an extrapolated value to be 0.43 μm. On the other hand, when the helical pitch of the compound of Example 3 was measured in the same manner, the helical pitch was as large as 0.63 μm, and it was confirmed that the torsional forces of the two chiral groups were cancelled.
一方、第1表から、化合物(I)の自発分極の向きは
2−アルコキシプロパノイルオキシ基の不斉炭素 の絶対配置によって決定していることがわかる。On the other hand, from Table 1, the direction of the spontaneous polarization of the compound (I) is determined by the asymmetric carbon atom of the 2-alkoxypropanoyloxy group. It can be seen that the absolute configuration is determined.
一般に液晶分子の側鎖への分枝基を導入することは液
晶性を低下させ、その相転移温度を下げることになる
が、化合物(I)においては両方の側鎖に分枝メチル基
が存在するため、その相転移温度は同様の骨格構造を有
するものに比べると、かなり低く、単独で液晶性を示す
のはm+n=3の3環からであり、2環型では、単独で
液晶相を示すことはない。In general, introducing a branching group into the side chain of a liquid crystal molecule lowers the liquid crystallinity and lowers its phase transition temperature, but in compound (I), a branched methyl group is present in both side chains. Therefore, its phase transition temperature is considerably lower than that having a similar skeletal structure, and it is only from m + n = 3 rings that exhibit liquid crystallinity that it has a liquid crystal phase alone. I will not show it.
化合物(I)は分枝鎖をもたないSC液晶化合物、ある
いは組成物に混合してSC*液晶として用いるのが効果的
であるが、その際、カイラル化合物にカイラルスメクチ
ック性が全くない場合にはその組成物におけるSC*相の
温度範囲を狭くする傾向がみられる。化合物(I)はそ
の相転移温度は比較的低いが、S*相を示し、混合の際に
もその温度域をほとんど狭くすることはない。The compound (I) is effectively used as an SC liquid crystal compound having no branched chains or as an SC * liquid crystal when mixed with a composition. In this case, when the chiral compound has no chiral smecticity, Tends to narrow the temperature range of the SC * phase in the composition. Compound (I) has a relatively low phase transition temperature, but shows an S * phase, and does not substantially narrow the temperature range during mixing.
さて、SC液晶組成物に化合物(I)を10〜30%程度添
加して得られるSC*液晶組成物のら旋ピッチは、捩れが
相殺された場合では充分大きなものが得られるが、さら
に調整の必要が生じた場合には、化合物(I)と捩りの
向きが逆であるもので、自発分極の向きが同一である
か、あるいは逆であっても数nC/cm2以下の小さい化合物
であれば、ら旋ピッチ調整用として用いることができ
る。この量は化合物(I)が実施例1の化合物の如く捩
れの相殺された場合では少量で充分であり、逆に実施例
2の化合物の如く捩れが可算された場合では相当量が必
要である。The SC * liquid crystal composition obtained by adding about 10 to 30% of the compound (I) to the SC liquid crystal composition has a sufficiently large helical pitch when the twist is canceled out. When the need arises, the direction of the twist is opposite to that of the compound (I), and the direction of the spontaneous polarization is the same, or even if the direction is reversed, a small compound of several nC / cm 2 or less is used. If there is, it can be used for adjusting the helical pitch. This amount is small enough when the compound (I) is twisted off as in the compound of Example 1, and conversely, a considerable amount is required when the twist is countable as in the compound of Example 2. .
さて化合物(I)の単独、又は複数と混合して用いる
SC液晶化合物又は組成物としては、例えば2環型では以
下に示すようなフェニルベンゾエート系化合物(A)や
ピリミジン系化合物(B)などをあげることができる。
またそのSC相の温度範囲を高温域に拡大するには3環型
の化合物(C)、(D)などを用いることができる。The compound (I) may be used alone or in combination with a plurality of compounds.
Examples of the SC liquid crystal compound or composition include a phenylbenzoate-based compound (A) and a pyrimidine-based compound (B) as shown below in a two-ring type.
In order to extend the temperature range of the SC phase to a high temperature range, tricyclic compounds (C) and (D) can be used.
A: (R3、R4は直鎖のアルキル基、アルコキシ基、アルキル
カルボニルオキシ基、アルコキシカルボニル基、アルコ
キシカルボニルオキシ基のいずれかを表わし、同一であ
っても異っていてもよい。) B: (R3、R4は前記と同様である。) C: (R3、R4は前記と同様であり、m′+n′=3であ
る。) D: (R3、R4は前記と同様で、Y1、Y2はそれぞれ−COO−ま
たは を表わす。) これらは単独でも用いることができるが、2成分以上
の組成物として用いる方がより広い温度範囲が得られる
ため好都合である。また、(A)〜(D)以外でも、側
鎖が直鎖アルキルであって、SC相を示すものは同様に用
いることができる。また、(A)〜(D)以外の化合物
であって、それ自身SC相を示さなくとも、粘性の小さな
液晶性化合物であれば、組成物の粘度低下のため少量加
えることも、速い応答速度を得るためには有効な方法で
ある。A: (R 3 and R 4 represent any of a linear alkyl group, an alkoxy group, an alkylcarbonyloxy group, an alkoxycarbonyl group, and an alkoxycarbonyloxy group, and may be the same or different.) (R 3 and R 4 are the same as described above.) C: (R 3 and R 4 are the same as above, and m ′ + n ′ = 3.) D: (R 3 and R 4 are the same as above, and Y 1 and Y 2 are each —COO— or Represents These can be used alone, but it is more convenient to use them as a composition of two or more components because a wider temperature range can be obtained. In addition, other than (A) to (D), those having a side chain of linear alkyl and showing an SC phase can be used in the same manner. In addition, if the compound is a compound other than (A) to (D) and does not exhibit the SC phase itself, it may be added in a small amount to lower the viscosity of the composition if the compound is a liquid crystal compound having a small viscosity. This is an effective way to get
さて、得られた液晶化合物あるいは組成物は、2枚の
透明な電極板の間に、均一な厚さ(1μm〜20μm程
度)の薄膜とすることにより、液晶表示用セルとして使
用することができる。The obtained liquid crystal compound or composition can be used as a liquid crystal display cell by forming a thin film having a uniform thickness (about 1 μm to 20 μm) between two transparent electrode plates.
表示用セル中においては、液晶の分子は分子長軸が電
極面に平行な、いわゆるホモジニアスの、かつ向きの均
一な配向をとったモノドメインである必要がある。この
ために電極板の表面にラビング、蒸着等による配向処理
を施すか、あるいは電場、または磁場を印加するか、あ
るいは温度勾配をもたせるか、あるいはこれらの手段の
複数を併用した状態で、等方性液体相(I)から、液晶
相まで徐々に冷却して、配向させる方法が一般に採用さ
れている。In the display cell, the molecules of the liquid crystal need to be monodomains in which the molecular major axis is parallel to the electrode surface, that is, a so-called homogeneous and uniform orientation. For this purpose, the surface of the electrode plate is subjected to an alignment treatment such as rubbing or vapor deposition, or an electric or magnetic field is applied, or a temperature gradient is provided, or a plurality of these means are used together in an isotropic manner. In general, a method of gradually cooling from the ionic liquid phase (I) to the liquid crystal phase to orient the liquid crystal phase is adopted.
特に最近では、等方性液体相(I)→カイラルネマチ
ック相(N*)→スメクチックA相(SA)→カイラルスメ
クチックC相(SC*)という相系列を示す液晶を配向処
理を施したセルで、特にN*のら旋ピッチを大きくするこ
とにより配向させる方法がよく用いられており、本発明
の化合物(I)を10〜30%程度含むようなSC*液晶組成
物においても、同様な方法により、容易に均一に配向し
たモノドメインのセルを得ることができる。In particular, recently, a cell in which a liquid crystal exhibiting a phase sequence of isotropic liquid phase (I) → chiral nematic phase (N * ) → smectic A phase (SA) → chiral smectic C phase (SC * ) has been subjected to alignment treatment. In particular, a method of aligning by increasing the helical pitch of N * is often used, and the same method is used for an SC * liquid crystal composition containing about 10 to 30% of the compound (I) of the present invention. Thereby, a mono-domain cell uniformly aligned can be easily obtained.
以下に実施例をあげて本発明を具体的に説明するが、
勿論、本発明の主旨および適用範囲は、これらの実施例
によって制限されるものではない。Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples.
Of course, the spirit and scope of the present invention are not limited by these examples.
実施例1 4−((S)−2−プロポキシプロパノイルオキシ)
安息香酸4′−((R)−1−メチルヘプチルオキシ)
ビフェニル−4−イルの合成 1−a 4′−((R)−1−メチルヘプチルオキシ)
ビフェニル−4−オールの合成 塩化p−トルエンスルホニル190.5g(1.0モル)を塩
化メチレン750mlに溶解し、5〜10℃に冷却した。この
溶液に(S)−2−オクタノール130.0g(1.0モル)を
加えた後、内温が10℃を越えないように注意しながらピ
リジン80gを滴下した。滴下終了後、10℃以下で約8時
間放置した後、抽出溶媒としてヘキサン2lを加え、1%
塩酸、水、次いで飽和食塩水で洗浄した。抽出液を無水
硫酸ナトリウムで脱水後、溶媒を留去してp−トルエン
スルホン酸(S)−1−メチルヘプチル267.0gを得た。
(収率94.0%) 4,4′−ビフェノール46.5g(0.25mol)をジメチルス
ルホキシド400mlに溶解し、この溶液に、水冷下で、t
−ブトキシカリウム29.4g(0.26mol)をジメチルスルホ
キシド250mlに溶解して滴下した。室温で、この反応混
合物に、上記で調製したp−トルエンスルホン酸(S)
−1−メチルヘプチル71.0g(0.25mol)をテトラヒドロ
フラン100mlに溶解した溶液を30分で滴下した。滴下終
了後、50〜55℃で4時間攪拌した。Example 1 4-((S) -2-propoxypropanoyloxy)
Benzoic acid 4 '-((R) -1-methylheptyloxy)
Synthesis of biphenyl-4-yl 1-a 4 '-((R) -1-methylheptyloxy)
Synthesis of biphenyl-4-ol 190.5 g (1.0 mol) of p-toluenesulfonyl chloride was dissolved in 750 ml of methylene chloride and cooled to 5 to 10 ° C. After 130.0 g (1.0 mol) of (S) -2-octanol was added to this solution, 80 g of pyridine was added dropwise while taking care that the internal temperature did not exceed 10 ° C. After completion of the dropwise addition, the mixture was allowed to stand at 10 ° C. or lower for about 8 hours.
Washed with hydrochloric acid, water and then with saturated saline. After the extract was dehydrated with anhydrous sodium sulfate, the solvent was distilled off to obtain 267.0 g of (S) -1-methylheptyl p-toluenesulfonate.
(Yield 94.0%) 4,4'-biphenol (46.5 g, 0.25 mol) was dissolved in dimethyl sulfoxide (400 ml).
-29.4 g (0.26 mol) of potassium butoxide was dissolved in 250 ml of dimethyl sulfoxide and added dropwise. At room temperature, the reaction mixture is added to the p-toluenesulfonic acid (S) prepared above.
A solution of 71.0 g (0.25 mol) of -1-methylheptyl in 100 ml of tetrahydrofuran was added dropwise over 30 minutes. After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred at 50 to 55 ° C for 4 hours.
放冷後、この反応混合物に塩酸を加え弱酸性とし、水
1を加えた後、エーテルで3回抽出した。エーテル層
をあわせて水洗した後、濃縮して得られた粗生成物(原
料の4,4′−ビフェノール、及びジアルキル体4,4′−ジ
−((R)−1−メチルヘプチルオキシ)ビフェニルを
含む)をカラムクロマトグラフィーで分離し、さらにn
−ヘキサンから再結晶して4′−((R)−1−メチル
ヘプチルオキシ)ビフェニル−4−オールの白色結晶3
5.8gを得た。(収率48%) 1−b 4−((S)−2−プロポキシプロパノイルオ
キシ)安息香酸の合成 (S)−乳酸エチル20.0g、ヨウ化プロピル45.0g、お
よび酸化銀30.0gを100mlのジメチルホルムアミド中で40
時間攪拌した。不溶物を別し、液に水を加え、ヘキ
サンで3回抽出した。ヘキサン層を脱水後、有機溶媒を
減圧蒸留して(S)−2−プロポキシプロピオン酸エチ
ル20.0gを得た。(沸点78℃/50mmHg)この18.0gを5N水
酸化ナトリウム水溶液100ml中で6時間攪拌後、氷冷下
稀硫酸でpH3〜4とした。エーテルで数回抽出した後、
脱水し、エーテルを留去して10.2gの(S)−2−プロ
ポキシプロピオン酸を得た。この全量に、20mlの塩化チ
オニル及び0.5mlのピリジンを加え2時間加熱還流させ
た。反応混合物から減圧下で過剰の塩化チオニルを留去
した後、反応混合物にベンゼンを加えて溶解し、不溶物
を別した後、液からベンゼンを留去し、油状の
(S)−2−プロポキシプロピオン酸塩化物10.5gを得
た。After cooling, hydrochloric acid was added to the reaction mixture to make it weakly acidic, water 1 was added, and the mixture was extracted three times with ether. The combined ether layers were washed with water, and then concentrated to obtain a crude product (4,4'-biphenol as a raw material and 4,4'-di-((R) -1-methylheptyloxy) bialkyl dialkyl derivative) biphenyl Are separated by column chromatography, and further n
Recrystallized from -hexane to give white crystals of 4 '-((R) -1-methylheptyloxy) biphenyl-4-ol 3
5.8 g were obtained. Synthesis of 1-b 4-((S) -2-propoxypropanoyloxy) benzoic acid (S) -Ethyl lactate 20.0 g, propyl iodide 45.0 g, and silver oxide 30.0 g in 100 ml 40 in dimethylformamide
Stirred for hours. The insolubles were separated, water was added to the solution, and the mixture was extracted three times with hexane. After dehydrating the hexane layer, the organic solvent was distilled under reduced pressure to obtain 20.0 g of ethyl (S) -2-propoxypropionate. (Boiling point: 78 ° C./50 mmHg) 18.0 g of this was stirred in 100 ml of 5N aqueous sodium hydroxide solution for 6 hours, and then adjusted to pH 3 to 4 with dilute sulfuric acid under ice-cooling. After several extractions with ether,
After dehydration, the ether was distilled off to obtain 10.2 g of (S) -2-propoxypropionic acid. To this total amount, 20 ml of thionyl chloride and 0.5 ml of pyridine were added, and the mixture was refluxed for 2 hours. After distilling off excess thionyl chloride from the reaction mixture under reduced pressure, benzene was added to the reaction mixture to dissolve it. After separating insolubles, benzene was distilled off from the liquid to obtain oily (S) -2-propoxy. 10.5 g of propion acid chloride were obtained.
この5.0gを、ピリジン30mlに溶解した4−ヒドロキシ
安息香酸4.9g中に滴下し、30〜40℃で8時間反応させ
た。エタノールを加えて未反応の酸塩化物をエステル化
した後、塩酸水を加え弱酸性とした後、エーテルで抽出
した。溶媒を留去して得られた粗結晶にn−ヘキサンか
ら再結晶を繰り返して、4−((S)−1−プロポキシ
プロパノイルオキシ)安息香酸の結晶4.8gを得た。5.0 g of this was dropped into 4.9 g of 4-hydroxybenzoic acid dissolved in 30 ml of pyridine and reacted at 30 to 40 ° C. for 8 hours. After unreacted acid chloride was esterified by adding ethanol, the mixture was made weakly acidic by adding aqueous hydrochloric acid and extracted with ether. The solvent was distilled off, and the obtained crude crystals were repeatedly recrystallized from n-hexane to obtain 4.8 g of crystals of 4-((S) -1-propoxypropanoyloxy) benzoic acid.
1−c 表記化合物の合成 1−bで得た4−((S)−2−プロポキシプロパノ
イルオキシ)安息香酸1.20gに塩化チオニル5mlピリジン
3滴を加えて、3時間加熱攪拌した。反応混合物から過
剰の塩化チオニルを留去した後、反応混合物にベンゼン
を加えて溶解し、不溶物を別して除き、液からベン
ゼンを留去して、4−((S)−2−プロポキシプロパ
ノイルオキシ)安息香酸塩化物1.15gを得た。これに、
1−aで得た4′−((R)−1−メチルヘプチルオキ
シ)ビフェニル−4−オール1.27gを塩化メチレン20ml
に溶解した溶液を加えた。この混合液にピリジン2.0ml
を加え、還流温度で2時間反応させた。放冷後、反応混
合物に酢酸エチルを抽出溶媒として加え、10%塩酸水、
飽和炭酸水素ナトリウム水、水、飽和食塩水で順次洗浄
した。抽出液を無水硫酸ナトリウムで脱水した後、溶媒
を留去して得られた粗成物をシリカゲルカラムクロマト
グラフィーで分離精製し(留出溶媒:クロロホルム−ヘ
キサン)、さらにエタノールから再結晶させて4−
((S)−2−プロポキシプロパノイルオキシ)安息香
酸4′−((R)−1−メチルヘプチルオキシ)ビフェ
ニル−4−イル1.40gを得た。この化合物はカイラルス
メクチック(S*)相を示した。1-c Synthesis of the title compound To 1.20 g of 4-((S) -2-propoxypropanoyloxy) benzoic acid obtained in 1-b, 5 drops of thionyl chloride and 3 drops of pyridine were added, and the mixture was stirred with heating for 3 hours. After the excess thionyl chloride was distilled off from the reaction mixture, benzene was added to the reaction mixture to dissolve it, insoluble substances were separately removed, and benzene was distilled off from the liquid to give 4-((S) -2-propoxypropanoyl). 1.15 g of oxy) benzoic acid chloride were obtained. to this,
1.27 g of 4 '-((R) -1-methylheptyloxy) biphenyl-4-ol obtained in 1-a was added to 20 ml of methylene chloride.
Was added. 2.0 ml of pyridine is added to this mixture.
Was added and reacted at reflux temperature for 2 hours. After cooling, ethyl acetate was added to the reaction mixture as an extraction solvent.
The extract was washed successively with saturated aqueous sodium hydrogen carbonate, water and saturated saline. After the extract was dehydrated with anhydrous sodium sulfate, the solvent was distilled off, and the crude product obtained was separated and purified by silica gel column chromatography (distilled solvent: chloroform-hexane), and further recrystallized from ethanol. −
1.40 g of 4 '-((R) -1-methylheptyloxy) biphenyl-4-yl ((S) -2-propoxypropanoyloxy) benzoate was obtained. This compound exhibited a chiral smectic (S * ) phase.
その相転移温度及び自発分極の向きと値、誘起するら
旋の向きを第1表に示したが、本文に示したように極め
て大きい自発分極を有するものである。The phase transition temperature, the direction and value of the spontaneous polarization, and the direction of the induced helix are shown in Table 1. As shown in the main text, it has a very large spontaneous polarization.
実施例2〜4 実施例1において(S)−2−オクタノールに換えて
(R)−2−オクタノールを用いることにより4−
((S)−2−プロポキシプロパノイルオキシ)安息香
酸4′−((R)−1−メチルヘプチルオキシ)ビフェ
ニル−4−イルを得た。(実施例2) また実施例1,2において4,4′−ビフェノールに換えて
ハイドロキノンを、4−ヒドロキシ安息香酸に換えて
4′−ヒドロキシビフェニル−4−カルボン酸を用いる
ことにより4−((S)−2−プロポキシプロパノイル
オキシ)ビフェニル−4−カルボン酸4−((R)−1
−メチルヘプチルオキシ)フェニル(実施例3)、及び
4′((S)−2−プロポキシプロパノイルオキシ)ビ
フェニル−4−カルボン酸4−((S)−1−メチルヘ
プチルオキシ)フェニル(実施例4)を得た。それぞれ
の化合物の物性値を第1表に示した。Examples 2 to 4 By using (R) -2-octanol instead of (S) -2-octanol in Example 1,
4 (-((R) -1-Methylheptyloxy) biphenyl-4-yl) ((S) -2-propoxypropanoyloxy) benzoate was obtained. Example 2 In Examples 1 and 2, 4-((4-hydroxybiphenyl-4-carboxylic acid was used instead of 4,4′-biphenol and hydroquinone was used instead of 4-hydroxybenzoic acid to obtain 4-(( S) -2-Propoxypropanoyloxy) biphenyl-4-carboxylic acid 4-((R) -1
-Methylheptyloxy) phenyl (Example 3) and 4 '((S) -2-propoxypropanoyloxy) biphenyl-4-carboxylate 4-((S) -1-methylheptyloxy) phenyl (Example 4) was obtained. The physical properties of each compound are shown in Table 1.
実施例5 化合物(I)を含むSC*液晶組成物の調製とそれを用
いた光スイッチング素子の作成 2環型SC液晶化合物又は混合物の例としてAで示した
フェノールベンゾエート系化合物のうち、R1及びR2がと
もにアルコキシのもの4成分(R1=C10H21O-,R2=C8H
17O-,10重量%;R1=C9H19O-,R2=C6H13O-,10重量%;
R1=C8H17O-,R2=C10H21O-,10重量%;R1=R2=C8H17O
-,10重量%)及びBで示されたピリミジン4成分(R3=
C8H17-,R4=C10H21-,24重量%;R3=C8H17-,R4=C9H
19-,27重量%;R3=C8H17-,R4=C6H13O-,6重量%;R3
=C9H19-,R4=C9H19O-,3重量%)からなる組成物を調
製した。この組成物は65℃以下でSC相を示し、67℃まで
SA相72℃までN相を示した。また融点は5℃であった。Example 5 Preparation of SC * Liquid Crystal Composition Containing Compound (I) and Preparation of Optical Switching Device Using the Same Among the phenol benzoate compounds represented by A as an example of a bicyclic SC liquid crystal compound or a mixture, R 1 And R 2 are both alkoxy (R 1 = C 10 H 21 O-, R 2 = C 8 H
17 O-, 10 wt%; R 1 = C 9 H 19 O-, R 2 = C 6 H 13 O-, 10 wt%;
R 1 = C 8 H 17 O-, R 2 = C 10 H 21 O-, 10% by weight; R 1 = R 2 = C 8 H 17 O
-, 10% by weight) and four pyrimidine components represented by B (R 3 =
C 8 H 17 -, R 4 = C 10 H 21 -, 24 wt%; R 3 = C 8 H 17 -, R 4 = C 9 H
19 - 27 wt%; R 3 = C 8 H 17 -, R 4 = C 6 H 13 O-, 6 wt%; R 3
= C 9 H 19- , R 4 = C 9 H 19 O-, 3% by weight). This composition shows SC phase below 65 ° C, up to 67 ° C
The N phase showed up to 72 ° C. in the SA phase. The melting point was 5 ° C.
このSC組成物80%と実施例3で得た4′−((S)−
2−プロポキシプロパノイルオキシ)ビフェニル−4−
カルボン酸4−((R)−1−メチルヘプチルオキシ)
フェニル20%からなる液晶組成物を調製したところ、5
8.5℃以下でSC*相を示した。58.8℃までSA相、67℃まで
N*相を示し、それ以上の温度で等方性液体相を示した。
この組成物の融点は0℃以下であった。80% of this SC composition and 4 '-((S)-obtained in Example 3
2-propoxypropanoyloxy) biphenyl-4-
Carboxylic acid 4-((R) -1-methylheptyloxy)
When a liquid crystal composition comprising 20% of phenyl was prepared,
At 8.5 ° C or less, it showed SC * phase. SA phase up to 58.8 ° C, up to 67 ° C
It showed an N * phase, above which it exhibited an isotropic liquid phase.
The melting point of this composition was 0 ° C. or less.
このSC*組成物を80℃に加熱して等方性液体相とし、
これを厚さ2.4μmのスペーサーを介した2枚のガラス
透明電極(うち1枚にはポリイミドコーティング−ラビ
ング配向処理を施してある)間に充填し、薄膜セルを作
成した。これを1分間に5°の割合で徐冷し、N*相、SA
相を配向させ、58℃以下でSC*相のモノドメインを得る
ことができた。Heating this SC * composition to 80 ° C. to an isotropic liquid phase,
This was filled between two glass transparent electrodes (one of which had been subjected to polyimide coating and rubbing alignment treatment) via a 2.4 μm thick spacer to form a thin film cell. This was gradually cooled at a rate of 5 ° per minute, and N * phase, SA
The phase was oriented, and a monodomain of SC * phase could be obtained below 58 ° C.
このセルに24V 50Hzの矩形波を印加し、その透過光強
度を測定したところ、29℃で57μ秒、24℃で60μ秒とい
う極めて速い応答が確認された。A rectangular wave of 24 V and 50 Hz was applied to this cell, and the transmitted light intensity was measured. As a result, an extremely fast response of 57 μs at 29 ° C. and 60 μs at 24 ° C. was confirmed.
この組成物の25℃における自発分極は26nC/cm2、チル
ト角は30.5°であった。The spontaneous polarization of this composition at 25 ° C. was 26 nC / cm 2 , and the tilt angle was 30.5 °.
〔発明の効果〕 本発明の化合物(I)は、混合によりSC*液晶組成物
とした場合において、従来知られているエステル系強誘
電性液晶化合おりも大きい自発分極を有しており、また
ら旋ピッチも充分大きくSC液晶化合物又は組成物に添加
してSC*液晶組成物として用いる際には、ら旋ピッチ調
整が極めて容易である。[Effects of the Invention] The compound (I) of the present invention has a spontaneous polarization with a large amount of a known ester-based ferroelectric liquid crystal compound when an SC * liquid crystal composition is obtained by mixing. The spiral pitch is also sufficiently large, and when added to the SC liquid crystal compound or composition and used as an SC * liquid crystal composition, the spiral pitch can be easily adjusted.
また、化合物(I)は、実施例にも示したように、工
業的にも容易に製造でき、それ自体無色であって、光、
水分、熱等に対する化学的安定姓に優れるものであり、
非常に実用的である。Further, as shown in the examples, compound (I) can be easily produced industrially, and is itself colorless,
Excellent chemical stability against moisture, heat, etc.
Very practical.
更に、本発明における強誘電性液晶化合物及びそれを
含有する組成物は、応答速度が従来のネマチック液晶の
100倍以上と極めて大きく、表示用光スイッチング素子
として極めて有用である。Further, the ferroelectric liquid crystal compound and the composition containing the same according to the present invention have a response speed of a conventional nematic liquid crystal.
It is extremely large, 100 times or more, and is extremely useful as an optical switching element for display.
───────────────────────────────────────────────────── 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 // G02F 1/13 500 G02F 1/13 500 C07M 7:00 (72)発明者 大沢 政志 千葉県佐倉市城内町76−2 (56)参考文献 特表 昭63−502507(JP,A)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Agency reference number FI Technical display location // G02F 1/13 500 G02F 1/13 500 C07M 7:00 (72) Inventor Masashi Osawa Chiba 76-2 Jonai-cho, Sakura City (56) References Special Table Sho-63-502507 (JP, A)
Claims (4)
m,nは各々独立的に1又は2を表わし、Xは 又は単結合を表わすが、Xが単結合のとき、m又はnの
少なくとも一方は2を表わし、R2は炭素原子数1〜10の
アルキル基を表わす。また は各々独立的に絶対配置が(R)又は(S)の不斉炭素
原子であることを表わしている〕 で表わされる化合物。1. The compound of the general formula (I) Wherein R 1 represents an alkyl group having 2 to 10 carbon atoms,
m and n each independently represent 1 or 2, and X is Or X represents a single bond, and when X is a single bond, at least one of m and n represents 2, and R 2 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Also Each independently represents an asymmetric carbon atom of (R) or (S) in the absolute configuration.]
化合物。2. In the general formula (I) The absolute configuration of (R) is Is the absolute configuration of (S), The absolute configuration of (S) and 2. The compound according to claim 1, wherein the absolute configuration of (R) is (R).
である特許請求の範囲第1項又は第2項記載の化合物。3. The compound according to claim 1, wherein R 1 in the general formula (I) is an n-hexyl group.
化合物。4. In the general formula (I), X is 4. The compound according to claim 1, 2 or 3, which is:
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JPS6447737A JPS6447737A (en) | 1989-02-22 |
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