JP2619006B2

JP2619006B2 - トラン誘導体化合物及びそれを含有する液晶組成物

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Publication number: JP2619006B2
Application number: JP63210810A
Authority: JP
Inventors: 勝彦武田; 多聞橘; 徹人相原
Original assignee: Seimi Chemical Co Ltd
Current assignee: Seimi Chemical Co Ltd
Priority date: 1988-08-26
Filing date: 1988-08-26
Publication date: 1997-06-11
Anticipated expiration: 2012-06-11
Also published as: JPH0259530A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は液晶電気光学素子に用いられるトラン誘導体
化合物及びそれを含有する液晶組成物に関するものであ
る。

［従来の技術］液晶表示素子は、時計、電卓をはじめ、近年では、測
定器、自動車用計器、複写器、カメラ等、種々の用途に
使用され始めており、広い動作温度範囲、低動作電圧、
高速応答性、化学的安定性等の種々の性能要求がなされ
ている。

しかし、現在のところこれらの特性を単独の材料で全
て満たす材料はなく、複数の液晶、及び、非液晶の材料
を混合して液晶組成物として要求性能を満たしている状
態である。このため各種特性の全てではなく、一もしく
は二以上の特性に優れた液晶材料または非液晶材料の材
料開発が望まれている。

［発明の解決しようとする課題］液晶を用いた表示素子分野において、TN型セルでは、
セル外観を損なう原因となるセル面での干渉縞の発生を
防止するために、セルに充填される液晶材料の屈折率異
方性値（△ｎ）とセルの厚さ（ｄ）μｍの積を或る特定
の値に設定する必要がある。実用的に使用される液晶表
示セルでは、△ndの値が一定とされている。このように
△ndの値が一定値に設定されるから、△ｎの大きな材料
を使用すれば、ｄの値を小ならしめることができる。ｄ
の値が小となれば、応答時間（τ）は、よく知られたτ
αd²の関係式に従って小となる。従って、△ｎの値が大
きな液晶材料は、応答速度が速く、しかも干渉縞のない
液晶表示セルを製作するのに極めて重要な材料である。

一方、実用可能な液晶材料の多くは、通常、室温付近
にネマチック相を有する化合物と、室温より高い温度領
域にネマチック相を有する化合物とからなる数種または
それ以上の成分を混合することにより調整される。

最近では、液晶表示セルの応用製品の多様化に伴い、
動作温度範囲を高温側に拡大した液晶材料が要求されて
おり、このため、特にネマチック相−等方性液体相（Ｎ
−Ｉ）転移温度（透明点）の高いネマチック液晶化合物
が必要とされている。

従って、△ｎの値が大きく、Ｎ−Ｉ転移温度が高く、
さらに、他の液晶材料または非液晶材料との相溶性に優
れ、化学的にも安定な材料を提供することは重要な課題
である。

［課題を解決するための手段］本発明は、前述の問題点を解決すべく新規な材料を提
供するものであり、一般式（式中はトランス−1,4−ジ置換シクロヘキサン環を示し、Ｒ
及びＲ′は夫々独立に炭素数１〜10の直鎖アルキル基
（これらの基中の１個のCH₂基又は隣接していない２個
のCH₂基は、酸素原子により置き換えられていてもよ
い）を示す）で表されるトラン誘導体化合物及びその少
なくとも１種を組成物中に含有することを特徴とする液
晶組成物を提供するものである。

本発明の一般式（Ｉ）の化合物は、大きな屈折率異方
性（△ｎ）と、高いＮ−Ｉ転移温度を有する新規な材料
であり、他の液晶組成物に混合することにより、その△
ｎを大きくし、ネマチック相温度範囲を高温側に拡大せ
しめるものである。

また、他の液晶材料または非液晶材料との相溶性に優
れ、化学的にも安定な材料である。

本発明の一般式（Ｉ）の化合物は、他の液晶材料、非
液晶材料に少なくとも１種を混合することにより、液晶
組成物として使用される。

本発明の化合物として混合させる物質としては、例え
ば以下のようなものがある。

以下の式でＲ、Ｒ′は、本発明でのＲ、Ｒ′とは異な
り、アルキル着、アルコキシ着、ハロゲン原子、シアノ
基等の基を表す。

なお、これらの化合物は単なる例示にすぎなく、水素
原子のハロゲン原子、シアノ基、メチル基等への置換、
シクロヘキサン環、ベンゼン環の他の六員環、五員環等
への置換、環の間の結合基の変更等種々の材料が選択使
用される。

本発明の組成物は、液晶セルに注入されて用いられ
る。

代表的な液晶セルとしては、ツイストネマチック（T
N）液晶素子があり、ガラス、プラスチツク等の透明基
板内面にIn₂O₃−SnO₂等の透明電極を所望のパターン状
に形成して、必要に応じて、SiO₂、ポリイミド等のオー
バーコートをし、水平配向相を形成した基板を相対向せ
しめ周辺をシールし、液晶を注入し、注入口を封止した
ものであり、この両外面に偏光板を積層して使用され
る。又、この外、最近注目されている高ツイスト角のス
ーパーツイストネマチック（STN）型、相転移型、ゲス
トホスト型、動的散乱型又はそれらを組み合せて用いら
れても良いし、電気的にでなく熱による書き込みをする
タイプのものに用いてもよい。

さらにセルの構造としては透明基板と透明電極の間
に、SiO₂,Al₂O₃等のアンダーコート層を設けたり、反射
性電極を用いたり、複層電極を用いたり、カラー偏光板
を用いたり、カラーフイルターを用いたり、半導体基板
を用いたり、複層素子としたりする等種々の応用が可能
であり、時計、電卓、計測器、自動車用計器、ゲーム、
コンピユーター端末機等種々の用途に使用可能である。

本発明の一般式（Ｉ）の化合物は例えば、次のような
方法に従って製造される。

（式中Ｒ及びＲ′は夫々式（Ｉ）におけるＲ及びＲ′と同じ意味を持つ。）即ち、式（II）の化合物を塩化チオチルと反応させ酸
塩化物（III）とする。この（III）を無水塩化アルミニ
ウム存在下、式（IV）の化合物と反応させ、式（Ｖ）の
化合物を得る。この（Ｖ）を水素化リチウムアルミニウ
ムにより還元し、アルコール（VI）とする。この（VI）
を硫酸水素カリウムにより脱水し、スチルベン（VII）
を得る。この（VII）に臭素を付加させ、ジブロマイド
（VIII）とし、ついで1,5−ジアザビシクロ［5,4,0］ウ
ンデセン−５を用いて脱臭化水素を行えば、一般式
（Ｉ）の化合物が得られる。なお、この製造法は単なる
例示に過ぎなく、種々の製造方法が使用できる。

［実施例］以下実施例により、本発明の化合物の製造法、及び、
本発明の化合物を用いた液晶組成物により、本発明を更
に詳しく説明する。

実施例１ｐ−（トランス−４−ｎ−プロピルシクロヘキシル）
−フェニル酢酸46.1g（0.177mol）に四塩化炭素180ml、
及び塩化チオニル37mlを加え、さらにこれにジメチルア
ニリンを数滴加え、室温下で24時間攪拌した後、溶媒及
び過剰の塩化チオニルを留去し、残渣としてｐ−（トラ
ンス−４−ｎ−プロピルシクロヘキシル）−フェニル酢
酸クロリドを得た。

ジクロロエタン250ml中に無水塩化アルミニウム26.0g
（0.195mol）を加え、攪拌しながら−15℃、で、１−フ
ェニル−２−（トランス−４−ｎ−プロピルシクロヘキ
シル）エタン40.8g（0.177mol）を滴下した。これに、
先に合成したｐ−（トランス−４−ｎ−プロピルシクロ
ヘキシル）−フェニル酢酸クロリドのジクロロエタン20
0mlの混合物を−20℃で滴下し、さらに同温度で３時間
攪拌した。次いで、この反応液を３％希塩酸1000mlに加
え、トルエンにて抽出し、水洗、乾燥の後、トルエンを
留去し、エタノール−トルエン混合溶媒により再結晶を
行い、下記化合物66.9g（0.142mol）を得た。

この化合物を無水テトラヒドロフラン500mlに溶解し
た溶液を、水素化リチウムアルミニウム5.93g（0.156mo
l）と無水テトラヒドロフラン200mlの混合溶液に滴下
し、室温で15時間攪拌した。これに、10％希塩酸400ml
を加え、トルエンにて抽出し、水洗、乾燥の後、トルエ
ンを留去し、下記化合物を得た。

この化合物を、トルエン800mlに溶解し、硫酸水素カ
リウム4.83g（0.0355mol）を加え、30分間加熱還流し
た。冷却後、トルエン800mlを追加し、水洗、乾燥の
後、トルエンを留去し、エタノール−トルエン混合溶媒
により再結晶を行い、下記化合物56.4g（0.124mol）を
得た。

この化合物をクロロホルム1000mlに溶解し、室温で臭
素21.7g（0.136mol）を滴下した。室温で１時間攪拌し
た後、これを冷却し、析出した結晶をろ取し、メタノー
ルによる洗浄の後、乾燥した。

得られた化合物を、N,N−ジメチルホルムアミド500ml
に溶解し、1.5−ジアザビシクロ［5,4,0］ウンデセン−
5 37.8g（0.248mol）を加え、20時間加熱還流した。冷
却後、水500mlを加え、析出した結晶をろ取し、乾燥の
後、アルミナ−トルエンのカラムクロマトにかけ、溶媒
留去跡、トルエン−エタノール混合溶媒により再結晶を
行い、目的とする下記化合物39.5g（0.0868mol）を得
た。収率49.0％融点（Ｃ−Ｎ）150.4℃、透明点261.4
℃。

¹H−NMR（CDCl₃溶媒、TMS内部標準）スペクトルの帰
属は以下の通りであった。

δ（ppm） 0.84−2.65（complex m,aliphatic,38H） 7.12−7.45（m,aromatic,8H）同様にして、ｐ−（トランス−４−ｎ−プロピルシク
ロヘキシル）−フェニル酢酸に代え、対応するｐ−（ト
ランス−４−ｎ−アルキルシクロヘキシル）−フェニル
酢酸、ｐ−（トランス−４−ｎ−アルコキシシクロヘキ
シル）−フェニル酢酸等を用い、また、１−フェニル−
２−（トランス−４−ｎ−プロピルシクロヘキシル）エ
タンに代え、対応する１−フェニル−２−（トランス−
４−ｎ−アルキルシクロヘキシル）エタン、１−フェニ
ル−２−（トランス−４−ｎ−アルコキシシクロヘキシ
ル）エタン等を使用することにより、以下に示す化合物
を合成できる。

実施例−２メルク社製液晶組成物ZLI−1565の透明点（Tc）は85.
9℃、屈折率異方性値（△ｎ）は0.1245である。上記の
組成物90重量％に本発明の実施例−１の化合物10重量％
を加えると、組成物の透明点（Tc）は105.2℃、屈折率
異方性値（△ｎ）は0.1381となった。

［発明の効果］以上の如く、本発明は新規な化合物である。一般式（式中はトランス−1,4−ジ置換シクロヘキサン環を示し、Ｒ
及びＲ′は夫々独立に炭素数１〜10の直鎖アルキル基
（これらの基中の１個のCH₂基または隣接していない２
個のCH₂基は、酸素原子により置き換えられていてもよ
い）を示す）で表されるトラン誘導体化合物を提供する
ことにより、液晶素子としての屈折率異方性値（△ｎ）
を大きくし、かつ動作温度範囲を高温側に拡大せしめ、
化学的にも安定な液晶組成物を構成させうる効果を生ず
る優れたものである。

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｃ０７Ｃ 33/34 9155−4ＨＣ０７Ｃ 33/34 Ａ 49/784 9049−4Ｈ 49/784 49/84 9049−4Ｈ 49/84 Ａ 9049−4ＨＣＧ０２Ｆ 1/13 ５００Ｇ０２Ｆ 1/13 ５００ (56)参考文献特開昭60−204731（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−152427（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−155142（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−140535（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−204734（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−5031（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−140579（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−8023（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一般式（式中はトランス−1,4−ジ置換シクロヘキサン環を示し、Ｒ
及びＲ′は夫々独立に炭素数１〜10の直鎖アルキル基
（これらの基中の１個のCH₂基又は隣接していない２個
のCH₂基は、酸素原子により置き換えられていてもよ
い）を示す）で表されるトラン誘導体化合物。
【請求項２】一般式（式中はトランス−1,4−ジ置換シクロヘキサン環を示し、Ｒ
及びＲ′は夫々独立に炭素数１〜10の直鎖アルキル基
（これらの基中の１個のCH₂基又は隣接していない２個
のCH₂基は、酸素原子により置き換えられていてもよ
い）を示す）で表されるトラン誘導体化合物の少なくと
も１種を組成物中に含有することを特徴とする液晶組成
物。