JP4904622B2 - 液晶相を示す重合性組成物及びこれを用いた光学異方体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、位相差板、偏光板、偏光プリズム、光導波路、圧電素子、非線形光学素子、各種光フィルター、コレステリック液晶相等の選択反射を利用した液晶顔料、液晶−樹脂複合ディスプレー、ホログラフィック液晶ディスプレー、高分子安定化液晶(強誘電性液晶、反強誘電性液晶)ディスプレー、光ファイバー等の被覆剤などとして有用な重合性を有する液晶性化合物を含有する重合性液晶組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】
重合性官能基を有する液晶性化合物(以下、重合性液晶化合物という。)又はこのような化合物を含有する重合性液晶組成物を、液晶状態で配向させた後、その状態で紫外線等の活性エネルギー線を照射すると、液晶分子の配向状態構造を固定化した高分子を作製することができる。このようにして得られた高分子は、屈折率、誘電率、磁化率、弾性率、熱膨張率等の物理的性質の異方性を有しているので、例えば、位相差板、偏光板、偏光プリズム、導波路、圧電素子、非線形光学素子、各種光フィルター、コレステリック液晶相等の選択反射を利用した顔料、光ファイバー等の被覆剤として応用可能である。
【0003】
このような用途に用いる重合性液晶組成物として、特開平8−3111号公報には、1分子中に(メタ)アクリル基を1個有する液晶性化合物を含有する重合性液晶組成物を提供した。該公報に開示した重合性液晶組成物は、室温で液晶性を示すという特徴を有するものの、重合後の透明性や重合物の機械的強度が不十分であるという問題点があった。
【0004】
特表平6−507987号公報(米国特許第5871665号明細書)、特開平10−310612号公報(欧州特許公開第869112号公報)、特表平11−513360号公報(米国特許第5833880号明細書)、ドイツ国公開特許第4226994号公報、イギリス国公開特許第2306470号公報及び国際特許出願公開第98/23580号明細書などには、1分子中に(メタ)アクリル基の如き重合性官能基を2個有する液晶性化合物及びそのような化合物を含有する重合性液晶組成物が開示されている。これらの公報に記載の化合物は、少なくとも一方の重合性官能基がアルキレンオキシ基の如き連結鎖を介して環Aと結合し、この環Aが、直接、あるいは、エーテル結合、チオエーテル結合、アルキレン基、オキシアルキレン基、アルキレンオキシ基、カルボニル基、エステル結合、チオエステル結合、ビニル基、ビニルカルボニルオキシ基、ビニルアルレン基、アルキレンビニル基、メチルイミノ基、アゾ基又はアミド基を介して、別の環Bと結合した部分構造を有するものである。
【0005】
これらの化合物のうち、環に置換基を有しない化合物は、ネマチック相を示す下限温度が100℃以上のものであり、また、環にフッ素原子、メチル基、メトキシ基、メチルカルボニル基の如き置換基を有する化合物の中には、ネマチック相を示す温度の下限が、一部、60℃前後まで低下したものが開示されている。重合性液晶組成物は、液晶状態で均一に配向させた後、液晶状態を保持したまま紫外線などのエネルギー線を照射することによって光重合させて均一な配向状態を半永久的に固定するので、ネマチック相を示す下限温度が室温よりも高いと、液晶状態に保持し、均一な配向とするために、加温する必要があり、この加温が原因で、エネルギー線による光重合だけでなく、意図しない熱重合も誘起されて、液晶分子の均一な配向状態が失われ、所望する配向状態とは異なる不均一な配向状態が固定化されてしまうという問題点がある。さらに、これらの材料を用いて、熱重合を誘起しない温度範囲であり、かつ、作業性に優れた室温ないし40℃程度でネマチック相を示す重合性液晶組成物を調製するには、多くの種類の液晶化合物を併用しなければならないという問題点もあった。また、環に置換基を有する化合物は、合成が複雑となる上、特に、環にフッ素原子を有する化合物は、非塗工物との密着性に劣る、という問題点があった。
【0006】
また、特開平10−310612号公報(欧州特許公開第869112号公報)及び国際特許出願公開第98/23580号明細書に記載の化合物は、1分子中に複数の架橋性中間相(液晶相)形成性残基を有するので、ガラス状に凝固するという性質があり、しかも、分子量が1000乃至3000と大きいので、粘度が高く、併用する他の重合性を有する液晶性化合物との相溶性が悪いという問題点を有していた。
【0007】
さらに、特開平9−40585号公報(米国特許第5800733号明細書)及び特開平9−52857号公報(欧州特許第755915号公報)には、2つの架橋性中間相(液晶相)形成性残基が6員環の1,2−位に結合した構造を有する化合物が開示されている。これらの化合物は、ネマチック相を示さず、一部、スメクチックA相を示す化合物が開示されているが、スメクチックA相は、粘度が高く、配向性が悪いという問題点がある。
【0008】
さらにまた、「リキッドクリスタルズ」(第24巻、第3号、第375〜379頁、1998年)には、目的化合物である分子の末端に2−(アルケニルオキシフェニルオキシ)−5−(ヒドロチオアルキレンオキシフェニルオキシ)トルエンを合成した際に生じる不純物として、この化合物のヒドロチオ基と、4−ヒドロチオアルキレンオキシ安息香酸とが結合した構造を有する化合物が記載されている。しかしながら、この文献には、不純物として特定されたことが開示されているに過ぎず、不純物として特定された化合物の重合性液晶組成物への使用可能性については、全く論じられていない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、環にフッ素原子などの置換基を特に導入しなくても、ネマチック相を示す温度が低く、併用する他の重合性を有する液晶性化合物との相溶性に優れ、また、重合後の透明性及び機械的強度が高いものが得られる重合性を有する液晶性化合物を含有する重合性液晶組成物を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、重合性を有する液晶性化合物の化学構造と物性との相関について鋭意検討した結果、重合性官能基が結合する環(A)と、カルボニルオキシアルキレンオキシ基又はオキシアルキレンカルボニルオキシ基(D)を介して環(A)と結合する環(H)を有する液晶性化合物の使用により、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0011】
即ち、本発明は上記課題を解決するために、(A)2以上の環構造を有する液晶性骨格と、一般式
【化9】
[式中、P1は、重合性官能基を表わす。
S1は、−(CH2)w−、−O(CH2)w−、
−(CH2)wO−、−(CH2)wC(=O)O− 、
−(CH2)wOC(=O)− 、−C(=O)O(CH2)w−
及び−OC(=O)(CH2)w−
(wは、1〜20の整数を表わす。)
からなる群から選ばれる連結鎖を表わす。
A1及びE1は、おのおの独立的に、炭化水素環又はヘテロ環を表わす。ただし、E1は、液晶性骨格に含まれる環である。
D1は、−C(=O)−O−(CH2)m−O−、
−O(CH2)m−O−C(=O)−、−O−C(=O)−(CH2)m−O−又は−O(CH2)m−C(=O)−O−
(mは、1〜15の整数を表わす。)
を表わされる連結鎖を表わす。]
で表わされる部分構造を有する化合物(I)を含有し、液晶相を示すことを特徴とする重合性組成物を提供する。
【0012】
また、本発明は上記課題を解決するために、(B)上記(A)記載の重合性液晶組成物を重合させて得られる重合体から構成される光学異方体を提供する。
【0013】
さらに、本発明は上記課題を解決するために、(C)上記(B)記載の光学異方体を構成要素とする光学的ローパスフィルターを提供する。
【0014】
【発明の実施の形態】
【0015】
本発明の重合性液晶組成物に用いられる化合物(I)は、一般式(II)
【0016】
【化10】
【0017】
[式中、P2及びP3は、おのおの独立的に、(メタ)アクリロイルオキシ基、(メタ)アクリルアミド基、ビニル基、エポキシ基、メルカプト基、ビニルオキシ基及びマレイミド基からなる群から選ばれる重合性官能基を表わす。
S2及びS3は、おのおの独立的に、−(CH2)w−、−O(CH2)w−、
−(CH2)wO−、−(CH2)wC(=O)O− 、
−(CH2)wOC(=O)− 、−C(=O)O(CH2)w−
及び−OC(=O)(CH2)w−
(wは、1〜20の整数を表わす。)
からなる群から選ばれる連結鎖を表わす。
A2、A3、E2、F1及びG1は、おのおの独立的に、
【0018】
【化11】
【0019】
(式中、pは1〜4の整数を表わす。)
からなる群から選ばれる環構造を表わす。
D2及びD3は、おのおの独立的に、
−C(=O)−O−(CH2)m−O−、−O(CH2)m−O−C(=O)−、
−O−C(=O)−(CH2)m−O−又は−O(CH2)m−C(=O)−O−
(mは、1〜15の整数を表わす。)
からなる群から選ばれる連結鎖を表わす。
Y1及びY2は、おのおの独立的に、単結合、−CH2CH2−、−CH2O−、
−OCH2− 、−C(=O)O−、−OC(=O)−、−C≡C−、
−CH=CH−、−CF=CF−、−(CH2)4−、−CH2CH2CH2O− 、
−OCH2CH2CH2−、−CH=CH−CH2CH2−、
−CH2CH2−CH=CH−、−CH=CH−C(=O)O−及び
−OC(=O)−CH=CH−からなる群から選ばれる連結基を表わす。nは、0〜3の整数を表わし、qは0又は1を表わす。]
で表わされる化合物であることが好ましい。
【0020】
本発明の液晶性を有する重合性組成物に用いる化合物(I)及び一般式(II)で表わされる化合物において、重合性官能基は、ラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合の如き重合反応可能なものであれば、特に制限はないが、紫外線、電子線、α線、β線、γ線のような電離放射線、マイクロ波、高周波活性光線の如き活性エネルギー線の照射によって重合する官能基が特に好ましい。
【0021】
重合性官能基としては、例えば、(メタ)アクリロイルオキシ基、(メタ)アクリルアミド基、ビニル基、エポキシ基、エチニル基、メルカプト基、ビニルオキシ基、マレイミド基、などが挙げられるが、これらの中でも、(メタ)アクリロイルオキシ基、ビニル基、エポキシ基、メルカプト基又はビニルオキシ基が好ましく、(メタ)アクリロイルオキシ基、ビニル基、エポキシ基、ビニルオキシ基が特に好ましく、(メタ)アクリロイルオキシ基が更に好ましい。
【0022】
S1、S2及びS3は、おのおの独立的に、−(CH2)w−、−O(CH2)w−、−(CH2)wO−、−(CH2)wC(=O)O− 、−(CH2)wOC(=O)− 、−C(=O)O(CH2)w−及び−OC(=O)(CH2)w−(wは、1〜20の整数を表わす。)からなる群から選ばれる連結鎖を表わすが、wは2〜18の範囲のものが好ましく、4〜10の範囲のものが特に好ましい。
【0023】
化合物(I)において、A1及びE1は、おのおの独立的に、脂肪族炭化水素環、芳香族炭化水素環の如き炭化水素環、又は、複素環の如きヘテロ環を表わす。これらの環は、6員環あるいは、6員環同士の縮合環であることが好ましい。また、環上の水素原子は、フッ素原子、塩素原子の如きハロゲン原子、メチル基の如き低級アルキル基、メトキシ基の如き低級アルコキシル基などの置換基で置換されていてもよい。また、E1は、液晶性骨格に含まれる環である。さらに、化合物(I)における液晶性骨格は、炭化水素環及び/又はヘテロ環の如き環構造を2以上、好ましくは2〜6個有するものである。そのような液晶性骨格としては、上記一般式(II)における一般式 −E2−(Y1−F1)n−Y2−G1− で表わされる液晶性骨格が好ましい。
【0024】
A1、A2、A3、E1、E2、F1及びG1は、おのおの独立的に、
【0025】
【化12】
【0026】
(式中、pは1〜4の整数を表わす。)からなる群から選ばれる環構造であることが好ましい。これらの中でも、
【0027】
【化13】
(式中、pは1〜4の整数を表わす。)からなる群から選ばれる環構造であることが特に好ましく、
【0028】
【化14】
であることが更に好ましい。
【0029】
D1、D2及びD3は、おのおの独立的に、−C(=O)−O−(CH2)m−O−、−O(CH2)m−O−C(=O)−、−O−C(=O)−(CH2)m−O−又は−O(CH2)m−C(=O)−O−(mは、2〜15の整数を表わす。)からなる群から選ばれる連結鎖を表わすが、これらの連結鎖の中でも、−C(=O)O(CH2)m−O−又は−O(CH2)m−O−C(=O)−が特に好ましい。なお、この場合、m=1の場合の連結鎖−C(=O)OCH2−O−では、1つの炭素原子に2つのエーテル基が結合した構造であるので、化合物単体が耐光性に劣るだけでなく、重合物も耐光性に劣るので、好ましくない。
【0030】
Y1及びY2は、おのおの独立的に、単結合、−CH2CH2−、−CH2O− 、−OCH2− 、−C(=O)O−、−OC(=O)−、−C≡C−、−CH=CH−、−CF=CF−、−(CH2)4−、−CH2CH2CH2O− 、 −OCH2CH2CH2−、−CH=CH−CH2CH2−、−CH2CH2−CH=CH−、−CH=CH−C(=O)O−又は−OC(=O)−CH=CH−を表わす。また、nは、0〜3の整数を表わす。また、nが2又は3である場合、それぞれのY1とF1は、同じであっても、異なっていても良い。
【0031】
液晶性骨格の例である一般式 −E2−(Y1−F1)n−Y2−G1−で表わされる構造としては、例えば、以下の式(1)〜(446)で表わされるような構造を挙げることができる。
【0032】
【化15】
【0033】
【化16】
【0034】
【化17】
【0035】
【化18】
【0036】
【化19】
【0037】
【化20】
【0038】
【化21】
【0039】
【化22】
【0040】
【化23】
【0041】
【化24】
【0042】
【化25】
【0043】
【化26】
【0044】
【化27】
【0045】
【化28】
【0046】
【化29】
【0047】
【化30】
【0048】
【化31】
【0049】
【化32】
【0050】
【化33】
【0051】
【化34】
【0052】
【化35】
【0053】
【化36】
【0054】
【化37】
【0055】
【化38】
【0056】
【化39】
【0057】
【化40】
【0058】
【化41】
【0059】
【化42】
【0060】
【化43】
【0061】
【化44】
【0062】
【化45】
【0063】
【化46】
【0064】
【化47】
【0065】
(式(1)〜(446)中の芳香環、脂環、複素環及び縮合環は、シアノ基、ハロゲン原子、炭素原子数1〜7のアルキル基、アルコキシ基及びアルカノイル基からなる群から選ばれる一つ以上の置換基で置換されていても良い。)
【0066】
一般式(II)で表わされる化合物の中でも、一般式(VI)
【0067】
【化48】
【0068】
(式中、Xは、水素原子又はメチル基を表わし、Y3は、単結合、−OC(=O)−、−C(=O)O−、−C≡C−及び−CH2CH2−からなる群から選ばれる連結基を表わし、qは、1〜20の整数を表わし、mは、2〜15の整数を表わし、pは、0又は1の整数を表わす。また、それぞれの1,4−フェニレン基は、おのおの独立的に、シアノ基、ハロゲン原子、炭素原子数1〜7のアルキル基、アルコキシ基及びアルカノイル基からなる群から選ばれる一つ以上の置換基で置換されていても良い。)
で表わされる重合性液晶化合物、一般式(VII)
【0069】
【化49】
【0070】
(式中、Xは、水素原子又はメチル基を表わし、Y3は、単結合、−OC(=O)−、−C(=O)O−、−C≡C−及び−CH2CH2−からなる群から選ばれる連結基を表わし、qは、1〜20の整数を表わし、mは、2〜15の整数を表わし、pは、0又は1の整数を表わす。また、1,4−シクロヘキシレン基及び1,4−フェニレン基は、おのおの独立的に、シアノ基、ハロゲン原子、炭素原子数1〜7のアルキル基、アルコキシ基及びアルカノイル基からなる群から選ばれる一つ以上の置換基で置換されていても良い。)
で表わされる重合性液晶化合物、
一般式(VIII)
【0071】
【化50】
【0072】
(式中、Xは、水素原子又はメチル基を表わし、Y3、Y4及びY5は、おのおの独立的に、単結合、−OC(=O)−、−C(=O)O−、−C≡C−及び−CH2CH2−からなる群から選ばれる連結基を表わし、p及びqは、おのおの独立的に、0又は1を表わし、lは、1〜20の整数を表わし、mは、2〜15の整数を表わし、環Jは、1,4−シクロヘキシレン基又は1,4−フェニレン基を表わす。また、1,4−シクロヘキシレン基及び1,4−フェニレン基は、おのおの独立的に、シアノ基、ハロゲン原子、炭素原子数1〜7のアルキル基、アルコキシ基及びアルカノイル基からなる群から選ばれる一つ以上の置換基で置換されていても良い。)
で表わされる重合性液晶化合物、
一般式(XXXV)
【0073】
【化51】
【0074】
(式中、X1及びX2は、水素原子又はメチル基を表わし、l及びnは、おのおの独立的に、1〜20の整数を表わし、mは、3〜16の整数を表わす。また、1,4−シクロヘキシレン基及び1,4−フェニレン基は、おのおの独立的に、シアノ基、ハロゲン原子、炭素原子数1〜7のアルキル基、アルコキシ基及びアルカノイル基からなる群から選ばれる一つ以上の置換基で置換されていても良い。)
で表わされる重合性液晶化合物、
一般式(IX)
【0075】
【化52】
【0076】
(式中、Xは、水素原子又はメチル基を表わし、Y3、Y4及びY5は、おのおの独立的に、単結合、−OC(=O)−、−C(=O)O−、−C≡C−及び−CH2CH2−からなる群から選ばれる連結鎖を表わし、p及びqは、おのおの独立的に、0又は1を表わし、lは1〜20の整数を表わし、mは2〜15の整数を表わし、環Jは1,4−シクロヘキシレン基又は1,4−フェニレン基を表わす。また、1,4−シクロヘキシレン基及び1,4−フェニレン基は、おのおの独立的に、シアノ基、ハロゲン原子、炭素原子数1〜7のアルキル基、アルコキシ基及びアルカノイル基からなる群から選ばれる一つ以上の置換基で置換されていても良い。)
で表わされる重合性液晶化合物、一般式(X)
【0077】
【化53】
【0078】
(式中、X1及びX2は、水素原子又はメチル基を表わし、lは、1〜20の整数を表わし、m及びnは、おのおの独立的に、3〜16の整数を表わし、oは、1〜20の整数を表わす。また、それぞれの1,4−フェニレン基は、シアノ基、ハロゲン原子、炭素原子数1〜7のアルキル基、アルコキシ基及びアルカノイル基からなる群から選ばれる一つ以上の置換基で置換されていても良い。)
で表わされる重合性液晶化合物が特に好ましい。
【0079】
上記一般式(VI)、(VII)及び(XXXV)で表される望ましい重合性液晶化合物を下記(表1)、(表2)及び(表3)に示す。
【0080】
【表1】
(表1)
【0081】
表1に示したNo.1〜8は、一般式(VI)、(VII)及び(XXXV)にあてはまる構造もしくは数字を表す。
【0082】
【表2】
(表2)
【0083】
表2に示したNo.9〜16は、一般式(VI)、(VII)及び(XXXV)にあてはまる構造もしくは数字を表す。
【0084】
【表3】
(表3)
【0085】
表3に示したNo.17〜24は、一般式(VI)、(VII)及び(XXXV)にあてはまる構造もしくは数字を表す。
【0086】
上記一般式(VIII)、(IX)及び(X)で表される望ましい重合性液晶化合物を下記(表4)、(表5)及び(表6)に示す。
【0087】
【表4】
(表4)
【0088】
表4に示したNo.25〜32は、一般式(VIII)、(IX)及び(X)にあてはまる構造もしくは数字を表す。
【0089】
【表5】
(表5)
【0090】
表5に示したNo.33〜40は、一般式(VIII)、(IX)及び(X)にあてはまる構造もしくは数字を表す。
【0091】
【表6】
(表6)
【0092】
表6に示したNo.41〜48は、一般式(VIII)、(IX)及び(X)にあてはまる構造もしくは数字を表す。
【0093】
本発明の化合物の好ましい例として、(メタ)アクリレート化合物を挙げてきたが、反応性基としてエポキシ基を有する化合物も好ましい。そのような化合物としては、例えば、以下の一般式(XI)及び(XII)で表わされる化合物を挙げることができる。
【0094】
【化54】
【0095】
(式中、Y3は、単結合、−OC(=O)−、−C(=O)O−、−C≡C−及び−CH2CH2−からなる群から選ばれる連結基を表わし、qは、1〜20の整数を表わし、mは、2〜15の整数を表わし、pは、0又は1の整数を表わす。また、それぞれの1,4−フェニレン基は、シアノ基、ハロゲン原子、炭素原子数1〜7のアルキル基、アルコキシ基及びアルカノイル基からなる群から選ばれる一つ以上の置換基で置換されていても良い。)
【0096】
本発明の化合物の好ましい例として、(メタ)アクリレート化合物を挙げてきたが、反応性基としてビニルオキシ基を有する化合物も好ましい。そのような化合物としては、例えば、以下の一般式(XIII)及び(XIV)で表わされる化合物を挙げることができる。
【0097】
【化55】
【0098】
(式中、Y3は、単結合、−OC(=O)−、−C(=O)O−、−C≡C−及び−CH2CH2−からなる群から選ばれる連結基を表わし、qは、1〜20の整数を表わし、mは、2〜15の整数を表わし、pは、0又は1の整数を表わす。また、それぞれの1,4−フェニレン基は、シアノ基、ハロゲン原子、炭素原子数1〜7のアルキル基、アルコキシ基及びアルカノイル基からなる群から選ばれる一つ以上の置換基で置換されていても良い。)
【0099】
上記一般式(XIII)及び(XIV)で表される望ましい重合性液晶化合物を下記(表7)及び(表8)に示した。
【0100】
【表7】
(表7)
【0101】
表7に示したNo.49〜56は、一般式(XII)、(XII)、(XIII)及び(XIV)にあてはまる構造もしくは数字を表す。
【0102】
【表8】
(表8)
【0103】
表8に示したNo.57〜64は、一般式(XI)、(XII)、(XIII)及び(XIV)にあてはまる構造もしくは数字を表す。
【0104】
以上、本発明の化合物の好ましい例を挙げたが、これらの化合物において、シクロヘキサン環は、トランスシクロヘキサン環が好ましい。
【0105】
一般式(VI) で表わされる化合物は、例えば、以下の方法により、合成することができる。
【0106】
【化56】
【0107】
(式中、X、Y3、q、m及びpは、一般式(VI)の場合と同じ内容を表わす。また、DCCは、ジシクロヘキシルカルボジイミドを表わす。)
【0108】
即ち、一般式(XVI)で表わされるアルコール誘導体と、これに対し2当量の一般式(XV)で表わされるカルボン酸誘導体をDCC(ジシクロヘキシルカルボジイミド)等の縮合剤を用いることによりエステル化反応させることにより、目的とする一般式(VI)で表わされる化合物を合成することができる。
【0109】
一般式(VI) で表わされる化合物の合成原料となる一般式(XV)で表わされるカルボン酸誘導体は、例えば、以下の方法により合成することができる。
【0110】
【化57】
【0111】
(式中、X及びqは、一般式(VI) と同じ内容を表わす。また、Meは、メチル基を表わす。)
【0112】
即ち、式(XV-1)で表わされる4−ヒドロキシ安息香酸メチルと一般式(XV-2)で表わされるブロム基を有するアルコール誘導体とを反応させて、一般式(XV-3)で表わされる化合物を得た後、メチルエステルを加水分解して、一般式(XV-4)で表わされる化合物を得る。この化合物を酸触媒の存在下に、水を留去しながら(メタ)アクリル酸と反応させることにより、目的とする一般式(XV-5)で表わされるカルボン酸誘導体を得ることができる。
【0113】
一般式(VI) で表わされる化合物の合成原料となる一般式(XV)で表わされるカルボン酸誘導体であって、芳香環上の水素原子がフッ素原子で置換された化合物(一般式(XV-9)で表わされる化合物)は、例えば、以下の方法により、合成することができる。
【0114】
【化58】
【0115】
(式中、X及びqは、一般式(VI) と同じ内容を表わす。)
【0116】
即ち、式(XV-6)で表わされる2−フルオロ−4−ヒドロキシベンゾニトリルと一般式(XV-2)で表わされるブロム基を有するアルコール誘導体とを反応させて、一般式(XV-7)で表わされる化合物を得た後、シアノ基を加水分解して、一般式(XV-8)で表わされる化合物を得る。この化合物を酸触媒の存在下で水を留去しながら(メタ)アクリル酸と反応させることにより、目的とする一般式(XV-9)で表わされるカルボン酸誘導体を得ることができる。
【0117】
一般式(VI) で表わされる化合物の合成原料となる一般式(XV)で表わされるカルボン酸誘導体であって、芳香環上の水素原子がメトキシ基で置換された化合物(一般式(XV-13)で表わされる化合物)は、例えば、以下の方法により、合成することができる。
【0118】
【化59】
【0119】
(式中、X及びqは、一般式(VI) と同じ内容を表わす。また、Meは、メチル基を表わす。)
【0120】
即ち、式(XV-10)で表わされるバニリン酸メチルと一般式(XV-2)で表わされるブロム基を有するアルコール誘導体とを反応させて、一般式(XV-11)で表わされる化合物を得た後、メチルエステルを加水分解して、一般式(XV-12)で表わされる化合物を得る。この化合物を酸触媒の存在下で水を留去しながら(メタ)アクリル酸と反応させることにより、目的とする一般式(XV-13)で表わされるカルボン酸誘導体を得ることができる。
【0121】
一般式(VI) で表わされる化合物の合成原料となる一般式(XV)で表わされるカルボン酸誘導体であって、芳香環上の水素原子がメチル基で置換された化合物(一般式(XV-17)で表わされる化合物)は、例えば、以下の方法により、合成することができる。
【0122】
【化60】
【0123】
(式中、X及びqは、一般式(VI) と同じ内容を表わす。)
【0124】
即ち、式(XV-14)で表わされる4−ヒドロキシ−2−メチルベンゾニトリルと一般式(XV-2)で表わされるブロム基を有するアルコール誘導体を反応させて、一般式(XV-15)で表わされる化合物を得た後、さらにシアノ基を加水分解して、一般式(XV-16)で表わされる化合物を得る。この化合物を酸触媒の存在下で水を留去しながら(メタ)アクリル酸と反応させることにより、目的とする一般式(XV-17)で表わされるカルボン酸誘導体を得ることができる。
【0125】
一般式(VI) で表わされる化合物の合成原料となる一般式(XVI)において、Y3 が単結合であり、pが1であるアルコール誘導体(一般式(XVI-3)で表わされる化合物)は、例えば、以下の方法により合成することができる。
【0126】
【化61】
【0127】
(式中、mは、一般式(VI) と同じ内容を表わす。)
【0128】
即ち、式(XVI-1)で表わされる4,4’−ビフェノールと一般式(XVI-2)で表わされるブロム基を有するアルコール誘導体とを反応させることによって、目的とする一般式(XVI-3)で表わされるアルコール誘導体を得ることができる。
【0129】
一般式(XI) で表わされる化合物の合成原料となる一般式(XVI)において、Y3 が単結合であり、pが1であり、かつ、芳香環上の水素原子がフルオロ基で置換されたアルコール誘導体(一般式(XVI-11)で表わされる化合物)は、例えば、以下の方法により合成することができる。
【0130】
【化62】
【0131】
(式中、mは、一般式(VI) と同じ内容を表わす。)
【0132】
即ち、式(XVI-4)で表わされる4−ブロモ−2−フルオロフェノールの水酸基を、テトラピラニルエーテルを用いて保護した後、マグネシウムと反応させて、式(XVI-6)で表わされるグリニアール試薬を得る。次に、式(XVI-7)で表わされる4−ヨードフェノールと一般式(XVI-2)で表わされるブロム基を有するアルコール誘導体とを反応させた後、末端の水酸基をテトラピラニルエーテルとして保護して、一般式(XVI-9)で表わされる化合物を得る。一般式(XVI-9)で表わされる化合物と式(XVI-6)で表わされるグリニアール試薬とを、パラジウム触媒の存在下に、クロスカップリング反応させて、一般式(XVI-10)で表わされる化合物を得た後、脱保護を行なうことによって、目的とする一般式(XVI-11)で表わされるアルコール誘導体を得ることができる。
【0133】
一般式(VI) で表わされる化合物の合成原料となる一般式(XVI)において、Y3 が単結合であり、pが1であり、かつ、芳香環上の水素原子がフルオロ基で置換されたアルコール誘導体(一般式(XVI-17)で表わされる化合物)は、例えば、以下の方法により合成することができる。
【0134】
【化63】
【0135】
(式中、mは、一般式(VI) と同じ内容を表わす。)
【0136】
即ち、式(XVI-4)で表わされる4−ブロモ−2−フルオロフェノールと一般式(XVI-2)で表わされるブロム基を有するアルコール誘導体を反応させた後、末端の水酸基をテトラピラニルエーテルとして保護し、さらにマグネシウムと反応させて一般式(XVI-14)で表わされるグリニアール試薬を得る。次に、式(XVI-7)で表わされる4−ヨードフェノールの水酸基をテトラピラニルエーテルとして保護して、式(XVI-15)で表わされる化合物を得る。式(XVI-15)で表わされる化合物と一般式(XVI-14)で表わされるグリニアール試薬とを、パラジウム触媒の存在下に、クロスカップリング反応させて、一般式(XVI-16)で表わされる化合物を得た後、さらに脱保護を行なうことにより、目的とする一般式(XVI-17)で表わされるアルコール誘導体を得ることができる。
【0137】
一般式(VI) で表わされる化合物の合成原料となる一般式(XVI)において、Y3 が単結合であり、pが1であり、かつ、芳香環上の水素原子がフルオロ基で置換されたアルコール誘導体(一般式(XVI-24)で表わされる化合物)は、例えば、以下の方法により合成することができる。
【0138】
【化64】
【0139】
(式中、mは、一般式(VI) と同じ内容を表わす。)
【0140】
即ち、式(XVI-18)で表わされる4−ブロモ−2−フルオロ−1−フェニルベンゼンにフリーデルクラフツ反応を用いてアセチル基を導入して、式(XVI-19)で表わされる化合物を得る。次に、式(XVI-19)で表わされる化合物のアセチル基を、m−クロロ過安息香酸を用いて酸化してエステル基にした後、加水分解を行なうことにより、式(XVI-20)で表わされる化合物を得る。式(XVI-20)で表わされる化合物と式(XVI-2)で表わされるブロム基を有するアルコール誘導体とを反応させた後、水酸基をテトラピラニルエーテルとして保護して、一般式(XVI-22)で表わされる化合物を得る。一般式(XVI-22)で表わされる化合物をマグネシウムと反応させてグリニアール試薬とした後、ジメチルホルムアミドと反応させ、さらに加水分解して、一般式(XVI-23)で表わされる化合物を得る。次に、一般式(XVI-23)で表わされる化合物のアルデヒド基を酸化し、さらに加水分解することによって、目的とする一般式(XVI-24)で表わされるアルコール誘導体を得ることができる。
【0141】
上記に1,4−フェニレン基の水素原子の1つがフッ素原子で置換された化合物の合成例を挙げたが、2つ以上置換しても良く、フッ素原子と共に、あるいはフッ素原子に代えて、メチル基やメトキシ基で置換されている化合物も上記に準じて合成することができる。
【0142】
一般式(VI) で表わされる化合物の合成原料となる一般式(XVI)において、Y3 が−C(=O)O−であり、pが1であるアルコール誘導体(一般式(XVI-30)で表わされる化合物)は、例えば、以下の方法により合成することができる。
【0143】
【化65】
【0144】
(式中、mは、一般式(VI) と同じ内容を表わす。また、DCCは、ジシクロヘキシルカルボジイミドを表わし、Baseは、塩基を表わし、Phは、フェニル基を表わす。)
【0145】
即ち、式(XVI-25)で表わされる4−アセトキシ安息香酸と式(XVI-26)で表わされる4−ベンジルオキシフェノールとをジシクロヘキシルカルボジイミド等の縮合剤を用いて反応させて、式(XVI-27)で表わされる化合物を得る。式(XVI-27)で表わされる化合物をベンジルアミンと反応させて、式(XVI-28)で表わされる化合物を得る。式(XVI-28)で表わされる化合物と一般式(XVI-2)で表わされるブロム基を有するアルコール誘導体とを反応させた後、さらに、ベンジル基を還元的に脱離させることにより、目的とする一般式(XVI-30)で表わされるアルコール誘導体を得ることができる。
【0146】
一般式(VI) で表わされる化合物の合成原料となる一般式(XVI)において、Y3 が−C≡C−であり、pが1であり、かつ、芳香環上の水素原子がフルオロ基で置換されたアルコール誘導体(一般式(XVI-36)で表わされる化合物)は、例えば、以下の方法により合成することができる。
【0147】
【化66】
【0148】
(式中、mは、一般式(VI) と同じ内容を表わす。また、Baseは、塩基を表わし、Phは、フェニル基を表わす。)
【0149】
即ち、式(XVI-4)で表わされる4−ブロモ−2−フルオロフェノールの水酸基を、テトラピラニルエーテルを用いて保護した後、パラジウム触媒の存在下に、2−メチル−3−ブチン−2−オールと反応させ、さらに、t−ブチルアルコール基を脱離させて、式(XVI-33)で表わされるアセチレン誘導体を得る。式(XVI-33)で表わされるアセチレン誘導体と式(XVI-7)で表わされる4−ヨードフェノールとを、パラジウム触媒の存在下に、カップリング反応させて、式(XVI-34)で表わされる化合物を得る。式(V-34)で表わされる化合物と一般式(XVI-2)で表わされるブロム基を有するアルコール誘導体とを反応させた後、脱保護させることにより、目的とする一般式(XVI-36)で表わされるアルコール誘導体を得ることができる。
【0150】
一般式(VI) で表わされる化合物の合成原料となる一般式(XVI)において、Y3 が−CH2CH2−であり、pが1であり、かつ、芳香環上の水素原子がフルオロ基で置換されたアルコール誘導体(一般式(XVI-37)で表わされる化合物)は、例えば、以下の方法により合成することができる。
【0151】
【化67】
【0152】
(式中、mは、一般式(VI) と同じ内容を表わす。)
【0153】
一般式(XVI-36)で表わされるアルコール誘導体の三重結合を還元することによって、一般式(XVI-37)で表わされるアルコール誘導体を得ることができる。
【0154】
一般式(VI) で表わされる化合物の合成原料となる一般式(XVI)において、pが0であるアルコール誘導体(一般式(XVI-39)で表わされる化合物)は、例えば、以下の方法により合成することができる。
【0155】
【化68】
【0156】
(式中、mは、一般式(VI) と同じ内容を表わす。)
【0157】
即ち、式(XVI-38)で表わされるヒドロキノンと一般式(XVI-2)で表わされるブロム基を有するアルコール誘導体とを反応させることにより、目的とする一般式(XVI-39)で表わされるアルコール誘導体を得ることができる。
【0158】
一般式(VI) で表わされる化合物の合成原料となる一般式(XVI)において、pが0であり、かつ、芳香環上の水素原子がフルオロ基で置換されたアルコール誘導体(一般式(XVI-41)で表わされる化合物)は、例えば、以下の方法により合成することができる。
【0159】
【化69】
【0160】
(式中、mは、一般式(VI) と同じ内容を表わす。また、DMFは、ジメチルホルムアミドを表わし、mCPBAは、メタクロロ過安息香酸を表わす。)
【0161】
即ち、一般式(XVI-14)で表わされるグリニアール試薬とジメチルホルムアミドとを反応させた後、加水分解することによって、一般式(XVI-40)で表わされるアルデヒド誘導体を得る。このアルデヒド誘導体を、過酸によって酸化した後、加水分解することによって、目的とする一般式(XVI-41)で表わされるアルコール誘導体を得ることができる。
【0162】
次に、一般式(VII)で表わされる化合物について説明する。一般式(VII)で表わされる化合物は、例えば、以下の方法により合成することができる。
【0163】
【化70】
【0164】
(式中、X、Y3 、q、m及びpは、一般式(VII)の場合と同じ内容を表わす。また、DCCは、ジシクロヘキシルカルボジイミドを表わし、Baseは、塩基を表わす。)
【0165】
即ち、一般式(XVI)で表わされるアルコール誘導体と、これに対し2当量の一般式(XVII)で表わされるカルボン酸誘導体をジシクロヘキシルカルボジイミド等の縮合剤の存在下に、エステル化反応させて、目的とする一般式(VII)で表わされる化合物を合成することができる。
【0166】
一般式(VII)で表わされる化合物の合成原料となる一般式(XVII)で表わされるカルボン酸誘導体は、例えば、以下の方法により合成することができる。
【0167】
【化71】
【0168】
(式中、q及びXは、一般式(VII)の場合と同じ内容を表わす。)
【0169】
即ち、式(XVII-1)で表わされる4−ヒドロキシベンズアルデヒドと一般式(XVII-2)で表わされるブロム基を有するアルコール誘導体とを反応させた後、核還元して、一般式(XVII-4)で表わされる化合物を得る。さらに、一般式(XVII-4)で表わされる化合物を酸触媒の存在下に、水を留去しながら、(メタ)アクリル酸と反応させた後、アルデヒド基を酸化することによって、目的とする一般式(XVII-6)で表わされるカルボン酸誘導体を得ることができる。
【0170】
また、一般式(VII)で表わされる化合物の合成原料となる一般式(XVI)で表わされるアルコール誘導体は、前述の合成例に従って得られるものを使用することができる。
【0171】
次に、一般式(XXXV)で表わされる化合物について説明する。一般式(XXXV)で表わされる化合物は、例えば、以下の方法によって合成することができる。
【0172】
【化72】
【0173】
(式中、X1、X2、l、m及びnは、一般式(XXXV)の場合と同じ内容を表わす。また、DCCは、ジシクロヘキシルカルボジイミドを表わし、Baseは、塩基を表わす。)
【0174】
即ち、一般式(XVI-35)で表わされる化合物と一般式(XXXVI)で表わされる化合物とを、ジシクロヘキシルカルボジイミドのような縮合剤を用いて反応させて、一般式(XXXVII)で表わされる化合物を得る。次に、一般式(XXXVII)で表わされる化合物のテトラピラニルエーテル保護基を脱離させて、一般式(XXXVIII)で表わされる化合物を得る。一般式(XXXVIII)で表わされる化合物と一般式(XXXIX)で表わされる化合物とを、ジシクロヘキシルカルボジイミドのような縮合剤を用いて反応させることにより、目的とする一般式(XXXV)で表わされる化合物を得ることができる。
【0175】
一般式(XXXV)で表わされる化合物の合成原料となる一般式(XXXVI)で表わされる化合物は、前記した一般式(XVII)で表わされる化合物の合成方法と同様の方法により、また、一般式(XXXIX)で表わされる化合物は、前記した一般式(XV)で表わされる化合物の合成方法と同様の方法により、それぞれ合成することができる。
【0176】
次に、一般式(VIII)で表わされる化合物について説明する。一般式(VIII)で表わされる化合物は、例えば、以下の方法により合成することができる。
【0177】
【化73】
【0178】
(式中、X、Y3、Y4、Y5、p、q、l及びmは一般式(VIII)の場合と同じ内容を表わす。また、DCCは、ジシクロヘキシルカルボジイミドを表わし、Baseは、塩基を表わす。)
【0179】
即ち、一般式(XLVI)で表わされる化合物と一般式(XLVII)で表わされる化合物とを、ジシクロヘキシルカルボジイミドのような縮合剤を用いて反応させることによって、目的とする一般式(VIII)で表わされる化合物を得ることができる。
【0180】
一般式(XLV)で表わされる化合物の合成原料となる一般式(XLVI)で表わされる化合物は、例えば、以下の方法により合成することができる。
【0181】
【化74】
【0182】
(式中、Y3、Y4、Y5、p、q、l及びmは、一般式(VIII)の場合と同じ内容を表わす。また、Baseは、塩基を表わす。)
【0183】
即ち、一般式(XLII)で表わされる化合物と式(XLVI-1)で表わされる化合物を反応させて、目的とする一般式(XLVI)で表わされる化合物を得ることができる。
【0184】
一般式(VIII)で表わされる化合物の合成原料となる一般式(XLVII)で表わされる化合物は、一般式(XV)で表わされる化合物と同様の方法で合成できる。
【0185】
次に、一般式(IX)で表わされる化合物について説明する。一般式(IX)で表わされる化合物は、例えば、以下の方法により合成することができる。
【0186】
【化75】
【0187】
(式中、X、Y3、Y4、Y5、p、q、l及びmの意味は、一般式(IX)の場合と同じ内容を表わす。また、DCCは、ジシクロヘキシルカルボジイミドを表わし、Baseは、塩基を表わす。)
【0188】
即ち、一般式(XLVI)で表わされる化合物と一般式(IL)で表わされる化合物とを、ジシクロヘキシルカルボジイミドのような縮合剤を用いて反応させることによって、目的とする一般式(IX)で表わされる化合物を得ることができる。
【0189】
一般式(XLVIII)で表わされる化合物の合成原料となる一般式(IL)で表わされる化合物は、前記した一般式(XII’)で表わされる化合物と同様の方法で合成することができる。
【0190】
本発明の重合性液晶化合物は、それ自体で組成物を調製することができるが、公知の重合性液晶化合物を混合して組成物とすることもできる。公知の重合性液晶化合物としては、分子内に通常この技術分野で液晶性環骨格と認められる骨格と重合性官能基を同時に有する重合性の液晶化合物が挙げられる。当該液晶性環骨格は、少なくとも2つ又は3つの6員環を有するものが特に好ましい。重合性官能基としては、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、エポキシ基、ビニルオキシ基、シンナモイル基、ビニル基、エチニル基、マレイミドなどを挙げることができる。
【0191】
一分子中に複数の重合性官能基を有する化合物の場合には、重合性官能基の種類が異なっていてもよい。例えば、重合性官能基を2つ有する化合物の場合、一方がメタクリロイル基、他方がビニルエーテル基であってもよい。そのような重合性液晶化合物としては、例えば、下記一般式(LX)及び(LXI)で示される化合物が挙げられるが、これらの化合物に限定されるものではない。
【0192】
【化76】
【0193】
(式中、nは、6〜11の整数を表わす。)
【0194】
本発明の液晶組成物は、光学素子の作製に応用する場合には、室温で、典型的には25℃において液晶相を呈することが好ましい。
【0195】
本発明の液晶組成物は、通常この技術分野で液晶相と認識される相を示す組成物であればよい。そのような組成物の中でも、液晶相として、ネマチック相、スメクチックA相、(キラル)スメクチックC相、コレステリック相を発現するものが好ましい。それらの中でも、ネマチック相は良好な配向性を有するため、特に好ましい。また、(キラル)スメクチックC相を示す場合には、該(キラル)スメクチックC相の温度領域より高い温度領域でスメクチックA相を、該スメクチックA相の温度領域より高い温度領域でネマチック相を、それぞれ発現する液晶組成物は、良好な配向性を得られる傾向にあるので好ましい。
【0196】
本発明の液晶組成物には、さらに一般式(III)
【0197】
【化77】
【0198】
(式中、X1は水素原子又はメチル基を表わし、rは0又は1の整数を表わし、6員環K、L及びMは、それぞれ独立的に、
【化78】
【0199】
からなる群から選ばれる環構造を表わし、pは1〜4の整数を表わし、Y7及びY8は、それぞれ独立的に、単結合、−CH2CH2−、−CH2C(CH3)H−、−C(CH3)HCH2−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−COO−、−OCO−、−C≡C−、−CH=CH−、−CF=CF−、−(CH2)4−、−CH2CH2CH2O−、−OCH2CH2CH2−、−CH=CH−CH2CH2−及び−CH2CH2CH=CH−からなる群から選ばれる連結鎖を表わし、Y9は、単結合、−O−、−COO−又は−OCO−を表わし、Z7は、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、炭素原子1〜20のアルキル基又は炭素原子2〜20のアルケニル基を表わす。)
で表わされる液晶性(メタ)アクリレートを含有させることもできる。
【0200】
本発明の液晶組成物に含有させることができる一般式(III)で表わされる液晶性(メタ)アクリレート化合物としては、一般式(IV)
【0201】
【化79】
【0202】
(式中、X1は、水素原子又はメチル基を表わし、R1は、炭素原子数1〜10のアルキル基を表わす。)
で表わされる化合物や、一般式(V)
【0203】
【化80】
【0204】
(式中、X1は、水素原子又はメチル基を表わし、R1は、炭素原子数1〜10のアルキル基を表わす。)
で表わされる化合物が好ましい。これらの一般式(IV)で表わされる化合物や一般式(V)で表わされる化合物は、単独で用いても良いし、組み合わせて用いても良い。組み合わせて用いる場合、一般式(IV)と一般式(V)で表わされる化合物の濃度を等しくすることが好ましい。しかしながら、本発明の液晶組成物において使用することができる化合物は、これらの化合物に限定されるものではない。
【0205】
一般式(III)で表わされる化合物の具体的なものとして、式(a-1)〜式(a-25)で表わされる化合物が挙げられる。なお、例示した式(a-1)〜式(a-25)で表わされる化合物の構造式の下に、相転移温度を示した。(式中、シクロヘキサン環はトランスシクロヘキサン環を表わす。また、数字は相転移温度を表わし、Cは結晶相、Nはネマチック相、Sはスメクチック相、Iは等方性液体相をそれぞれ表わす。)
【0206】
【化81】
【0207】
【化82】
【0208】
【化83】
【0209】
【化84】
【0210】
また、本発明の液晶組成物には、一般式(III)で表わされる(メタ)アクリレート化合物以外にも、他の単官能(メタ)アクリレート化合物を含有させることもできる。そのような化合物としては、例えば、以下の式(a-26)〜(a-35)で表わされる化合物が挙げられる。しかしながら、本発明の液晶組成物において使用することができる化合物はこれらに限定されるものではない。なお、例示した式(a-26)〜式(a-35)で表わされる化合物の構造式の下に、相転移温度を示した。(式中、シクロヘキサン環は、トランスシクロヘキサン環を表わす。数字は相転移温度を表わし、Cは結晶相、Nはネマチック相、Sはスメクチック相、Iは等方性液体相をそれぞれ表わす。)
【0211】
【化85】
【0212】
【化86】
【0213】
また、本発明の液晶組成物には、上記に掲げた化合物以外に、側鎖に液晶性環骨格を有する(メタ)アクリレート化合物を含有させることもできる。そのような化合物としては、例えば、以下の式(a-36)〜式(a-45)で表わされる化合物を挙げることができる。(式中、シクロヘキサン環は、トランスシクロヘキサン環を表わす。数字は相転移温度を表わし、Cは結晶相、Nはネマチック相、Sはスメクチック相、Iは等方性液体相をそれぞれ表わす。)
【0214】
【化87】
【0215】
【化88】
【0216】
さらに、本発明の液晶組成物には、上記に挙げた化合物以外にも、本発明の液晶組成物に、他の液晶性(メタ)アクリレート化合物を含有させることもできる。そのような化合物としては、例えば、以下の式(a-46)〜式(a-61)で表わされる化合物を挙げることができる。
【0217】
【化89】
【0218】
【化90】
【0219】
(式中、X6及びX7は、おのおの独立的に、水素原子又はメチル基を表わし、s及びtは、おのおの独立的に、2〜18の整数を表わす)。
【0220】
また、本発明の液晶組成物には、重合性官能基を有していない液晶化合物を用途に応じて添加することもできる。しかしながら、液晶組成物を用いて作製する高分子の耐熱性を確保する観点から、その添加量は80重量%以下が好ましく、30重量%以下がさらに好ましく、10重量%以下が特に好ましい。
【0221】
また、本発明の液晶組成物には、重合性官能基を有する化合物であって、液晶性を示さない化合物を添加することもできる。このような化合物としては、通常、この技術分野で高分子形成性モノマーあるいは高分子形成性オリゴマーとして認識されるものであれば特に制限なく使用することができる。
【0222】
本発明の液晶組成物は、液晶相の温度領域で活性エネルギー線を照射して、組成物中の重合性化合物を重合させることを目的としている。従って、活性エネルギー線照射工程における、望ましくない熱重合の誘起を避け、均一性に優れた高分子を製造するために、本発明の液晶組成物は、室温(典型的には25℃)又は室温付近で液晶性を示すものが好ましい。例えば、(キラル)スメクチックC相において、本発明の液晶組成物に活性エネルギー線を照射して、組成物中の重合性化合物を重合させる場合、室温又は室温付近で(キラル)スメクチックC相を発現するものが好ましい。
【0223】
また、本発明の液晶組成物には、液晶骨格の螺旋構造を内部に有する高分子を得ることを目的として、キラル(光学活性)化合物を添加することもできる。そのような目的で使用するキラル化合物は、それ自体が液晶性を示す必要は無く、また、重合性官能基を有していても、有していなくても良い。また、キラル化合物の螺旋の向きは、重合体の使用用途によって適宜選択することができる。
【0224】
そのようなキラル化合物としては、例えば、キラル基としてコレステリル基を有するペラルゴン酸コレステロール、ステアリン酸コレステロール、キラル基として2−メチルブチル基を有するビーディーエイチ社(BDH社;イギリス国)製の「CB−15」、「C−15」、メルク社(ドイツ国)製の「S−1082」、チッソ社製の「CM−19」、「CM−20」、「CM」;キラル基として1−メチルヘプチル基を有するメルク社製の「S−811」、チッソ社製の「CM−21」、「CM−22」、などを挙げることができる。
【0225】
キラル化合物を添加する場合の好ましい添加量は、液晶組成物の用途によるが、重合して得られる重合体の厚み(d)を重合体中での螺旋ピッチ(P)で除した値(d/P)が0.1〜100の範囲となる量が好ましく、0.1〜20の範囲となる量がさらに好ましい。
【0226】
更に本発明の液晶組成物には、その重合反応性を向上させることを目的として、熱重合開始剤、光重合開始剤等の重合開始剤を添加することもできる。
【0227】
熱重合開始剤としては、例えば、過酸化ベンゾイル、ビスアゾブチロニトリル等が挙げられる。また、光重合開始剤としては、例えば、ベンゾインエーテル類、ベンゾフェノン類、アセトフェノン類、ベンジルケタール類等が挙げられる。熱重合開始剤あるいは光重合開始剤を添加する場合の添加量は、液晶組成物に対して、10重量%以下が好ましく、5重量%以下が特に好ましく、0.5〜1.5重量%の範囲が更に好ましい。
【0228】
また、本発明の液晶組成物には、その保存安定性を向上させるために、安定剤を添加することもできる。使用できる安定剤としては、例えば、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノアルキルエーテル類、第三ブチルカテコール類、ピロガロール類、チオフェノール類、ニトロ化合物類、β−ナフチルアミン類、β−ナフトール類等が挙げられる。安定剤を使用する場合の添加量は、液晶組成物に対して、1重量%以下が好ましく、0.5重量%以下が特に好ましい。
【0229】
以上のように、本発明の液晶組成物には、一般式(I)で表わされる液晶性(メタ)アクリレート以外に、重合性官能基を有する液晶化合物、重合性官能基を有さない液晶化合物、液晶性を示さない重合性化合物、重合開始剤、安定剤を適宜組み合わせて添加してもよいが、少なくとも得られる液晶組成物の液晶性が失われないよう、各成分の添加量を調整する必要がある。
【0230】
また、本発明の液晶組成物を偏光フィルムや配向膜の原料、又は印刷インキ及び塗料、保護膜等の用途に利用する場合には、その目的に応じて、金属、金属錯体、染料、顔料、色素、蛍光材料、燐光材料、界面活性剤、レベリング剤、チキソ剤、ゲル化剤、多糖、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、抗酸化剤、イオン交換樹脂、酸化チタンの如き金属酸化物、などを添加することもできる。
【0231】
本発明の液晶化合物を含有する液晶組成物は、重合させて重合体とすることによって、位相差板、偏光板、偏光プリズム、導波路、圧電素子、非線形光学素子、各種光フィルター、コレステリック液晶相等の選択反射を利用した液晶顔料、液晶−樹脂複合ディスプレー、ホログラフィック液晶ディスプレー、高分子安定化液晶(強誘電性液晶、反強誘電性液晶)ディスプレー、光ファイバー等の被覆剤などの各種の用途に応用することができる。中でも、本発明の液晶組成物を配向させた状態において、重合させた重合体は、物理的性質に異方性を有しており、有用である。このような重合体は、例えば、本発明の重合性液晶組成物を、布等で表面をラビング処理した基板、有機薄膜を形成した基板の表面を布等でラビング処理した基板、あるいはSiO2 を斜方蒸着した配向膜を有する基板上に担持させるか、基板間に挟持させた後、重合性化合物を重合させることによって製造することができる。
【0232】
重合性液晶組成物を基板上に担持させる際の方法としては、例えば、スピンコーティング、ダイコーティング、エクストルージョンコーティング、ロールコーティング、ワイヤーバーコーティング、グラビアコーティング、スプレーコーティング、ディッピング、プリント法、などが挙げられる。また、コーティングの際、重合性液晶組成物に有機溶媒を添加することもできる。そのような目的で使用することができる有機溶媒としては、例えば、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、トルエン、ヘキサン、メタノール、エタノール、ジメチルホルムアミド、塩化メチレン、イソプロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、アセトニトリル、セロソルブ類、などが挙げられる。これらの有機溶媒は、単独で用いることも、2種類以上を組み合わせて用いることもでき、その蒸気圧と重合性液晶組成物の溶解性を考慮し、適宜選択すれば良い。また、有機溶剤の添加量は、コーティング材料の90重量%以下が好ましい。90重量%以上になると、得られる膜厚が薄くなってしまう傾向にあるので好ましくない。
【0233】
添加した有機溶媒を揮発させる方法としては、自然乾燥、加熱乾燥、減圧乾燥、減圧加熱乾燥を用いることができる。重合性液晶材料の塗布性をさらに向上させるために、基板上にポリイミド薄膜等の中間層を設ける方法、重合性液晶材料にレベリング剤を添加する方法も有効である。特に、基板上にポリイミド薄膜等の中間層を設ける方法は、重合性液晶材料を重合させて得られる高分子と基板の密着性が良くない場合に、密着性を向上させる手段としても有効である。
【0234】
重合性液晶材料を基板間に挟持させる方法としては、毛細管現象を利用した注入法が挙げられる。基板間に形成された空間を減圧し、その後、重合性液晶材料を注入する手段も有効である。
【0235】
ラビング処理あるいはSiO2 斜方蒸着以外の配向処理の方法として、液晶材料の流動配向を利用する方法、電場又は磁場の利用する方法が挙げられる。これらの配向手段は、単独で用いることも、2種類以上の方法を組み合わせて用いることもできる。
【0236】
さらに、ラビングに代わる配向処理方法として、光配向法を用いることもできる。この方法は、例えば、ポリビニルシンナメート等の分子内に光二量化反応する官能基を有する有機薄膜、光で異性化する官能基を有する有機薄膜又はポリイミド等の有機薄膜に、偏光した光、好ましくは偏光した紫外線を照射することによって、配向膜を形成するものである。この光配向法に光マスクを適用することにより、配向のパターン化が容易に達成できるので、高分子内部の分子配向も精密に制御することができる。
【0237】
基板の形状としては、平板の他、曲面を有するものであっても良い。基板を構成する材料は、有機材料、無機材料を問わずに用いることができる。基板の材料となる有機材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリアリレート、ポリスルホン、トリアセチルセルロース、セルロース、ポリエーテルエーテルケトン等が挙げられ、また、無機材料としては、例えば、シリコン、ガラス、方解石等が挙げられる。
【0238】
これらの基板を布等でラビングすることによって適当な配向性を得られない場合、公知の方法に従ってポリイミド薄膜又はポリビニルアルコール薄膜等の有機薄膜を基板表面に形成し、これを布等でラビングしても良い。また、通常のツイステッド・ネマチック(TN)素子又はスーパー・ツイステッド・ネマチック(STN)素子で使用されているプレチルト角を与えるポリイミド薄膜は、高分子内部の分子配向構造を更に精密に制御することができることから、特に好ましい。
【0239】
また、電場によって配向状態を制御する場合には、電極層を有する基板を使用する。この場合、電極上に前述のポリイミド薄膜等の有機薄膜を形成することが好ましい。
【0240】
液晶組成物の配向状態としては、液晶の技術分野で一般的に知られている種々の配向状態でよく、例えば、ホモジニアス(水平)配向、傾いたホモジニアス配向、ホメオトロピック(垂直)配向、傾いたホメオトロピック配向、ハイブリッド配向、ツイステッドネマチック配向、スーパーツイステッドネマチック配向状態を挙げることができる。また、これらの配向の組み合わせや、場所ごとに配向状態を変えてパターン化しても良い。
【0241】
傾いたホモジニアス配向及び傾いたホメオトロピック配向の場合、双方の場合とも基板面と液晶分子長軸のなす角度が0度又は90度以外になっている状態を意味する。基板面と液晶分子長軸のなす角度は、得られる重合体の用途・機能によって選択すれば良い。基板面と液晶分子長軸のなす角度を10〜80度、さらに好ましくは、20〜70度の範囲に設定した場合、得られる重合体は、液晶ディスプレイの視野角を広く改善するための光学部材として使用することができる。
【0242】
また、液晶組成物の配向状態をハイブリッド配向にした場合も、得られる重合体は、液晶ディスプレイの視野角を広く改善するための光学部材として使用可能である。また、基板面と液晶分子長軸のなす角度を30〜60度、さらに好ましくは、40〜50度、特に好ましくは45度に設定した場合、得られる重合体に、偏光分離能を効率良く付与することができる。このような重合体は、偏光分離素子や光学的ローパスフィルターとして有用である。
【0243】
また、液晶組成物の配向状態をハイブリッド配向にした場合も、得られる重合体は、偏光光学素子や光学的ローパスフィルターとして有用である。
【0244】
一方、ツイステッドネマチック配向、スーパーツイステッドネマチック配向、コレステリック配向に代表されるような螺旋構造を有する配向構造も有用である。ねじり角度を60〜270度に設定した場合、得られる重合体は、液晶表示素子の光学補償用途に有用である。また、螺旋ピッチを調節し、特定の波長領域を選択的に反射するように設定した場合、得られる重合体は、ノッチフィルターや反射型カラーフィルターとして有用である。
【0245】
また、選択的に反射する波長領域を赤外線の領域に設定した場合、得られる重合体は、熱線カットフィルターとして有用である。また、ホモジニアス配向、ホメオトロピック配向状態にした場合、得られる重合体は、プラスチックを延伸処理したものと比較して、屈折率の異方性が大きいため、同じ屈折率の異方性を示すものを薄く設計できるという利点がある。また、液晶セル内部に、光学補償板を作り込める可能性もある。反射型液晶表示素子の光学補償に用いる場合、この特性は重要であり、特に1/4波長板として極めて有用である。
【0246】
本発明の液晶組成物を重合させる方法としては、迅速に重合する点で、紫外線又は電子線等の活性エネルギー線を照射することによって重合させる方法が好ましい。紫外線を使用する場合、偏光光源を用いても良いし、非偏光光源を用いても良い。また、液晶組成物を2枚の基板間に挟持させて状態で重合を行なう場合には、少なくとも照射面側の基板は、活性エネルギー線に対して適当な透明性が与えられていなければならない。また、光照射時にマスクを用いて特定の部分のみを重合させた後、電場や磁場又は温度等の条件を変化させることにより、未重合部分の配向状態を変化させて、さらに活性エネルギー線を照射して重合させるという手段を用いても良い。また、照射時の温度は、本発明の液晶組成物の液晶状態が保持される温度範囲内であることが好ましい。特に、光重合によって高分子を製造しようとする場合には、意図しない熱重合の誘起を避ける意味からも可能な限り、室温に近い温度、即ち、典型的には25℃での温度で重合させることが好ましい。活性エネルギー線の強度は、0.1mW/cm2〜2W/cm2の範囲が好ましい。強度が0.1mW/cm2未満の場合、光重合を完了させるのに多大な時間が必要になり、生産性が悪化する傾向にあり、2W/cm2を超える強度では、重合性液晶組成物が劣化する傾向にあるので、好ましくない。
【0247】
本発明の重合性液晶組成物に活性光線を照射した後、得られた重合体の初期特性変化を軽減し、安定的な特性発現を図ることを目的として、熱処理を施すこともできる。熱処理の温度は、50〜250℃の範囲で、熱処理時間は30秒〜12時間の範囲が好ましい。
【0248】
このような方法によって製造される本発明の重合性液晶組成物からなる重合体は、基板から剥離して単体で用いることも、基板から剥離せずにそのまま用いることもできる。また、本発明の重合性液晶組成物からなる重合体は、2つ以上を積層して用いることも、他の基板に貼り合わせて用いることもできる。
【0249】
【実施例】
以下、実施例を用いて、本発明を更に詳細に説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施例の限定されるものではない。なお、以下の実施例におけるヘイズの測定は、補償法(JIS、K7361)で行った。
【0250】
<実施例1>〔液晶性アクリレート化合物の合成(1)〕
4,4’−ビフェノール100.0g、6−クロロ−1−ヘキサノール73.0g、水酸化ナトリウム22.0g、ヨウ化カリウム21.0g、エタノール400ml及び水400mlから成る混合物を撹拌しながら、80℃で5時間加熱した。得られた反応液を室温まで冷却した後、反応液の水層が弱酸性になるまで希塩酸を加えた。析出した結晶を、ガラスフィルターを用いてろ取した後、結晶を水1500mlで洗うことにより、粗生成物700gを得た。この粗生成物をメタノール700mlから再結晶させ、さらに、メタノール300mlから再結晶させる操作を2回行なうことにより、精製物を得た。さらに、得られた化合物を300mlのテトラヒドロフランに溶解させた後、不溶物を濾過して除き、テトラヒドロフランを減圧留去して、式(s−1)
【0251】
【化91】
【0252】
で表わされる化合物40.6gを得た。
【0253】
4−ヒドロキシ安息香酸138.1g、6−クロロ−1−ヘキサノール136.1g、水酸化ナトリウム84.0g、ヨウ化カリウム25.0g、エタノール440ml及び水440mlから成る混合物を撹拌しながら、80℃で32時間加熱した。得られた反応液を室温まで冷却した後、反応液に飽和食塩水1000mlを加え、反応液の水層が弱酸性になるまで希塩酸を加えた。この反応溶液に酢酸エチル1000mlを加えて反応生成物の抽出を行った。有機層を水洗した後、抽出溶媒を減圧留去し、さらに風乾させて、式(s−2)
【0254】
【化92】
【0255】
で表わされる化合物223.9gを得た。
【0256】
式(s−2)で表わされる化合物110.0g、アクリル酸133.1g、p−トルエンスルホン酸27.0g、ヒドロキノン6.0g、トルエン420ml、n−ヘキサン180ml及びテトラヒドロフラン260mlから成る混合物を加熱撹拌し、生成してくる水を留去しながら6時間還流させた。反応液を室温まで冷却した後、反応液に飽和食塩水1000ml及び酢酸エチル800mlを加えて反応生成物の抽出を行った。有機層を水洗した後、有機溶媒を減圧留去して粗生成物231.4g得た。次に、この粗生成物を、n−ヘキサン400mlとトルエン100mlの混合物から再結晶させる操作を2回行なうことにより、式(s−3)
【0257】
【化93】
【0258】
で表わされる化合物を111.8g得た。
1H−NMR(300MHz、CDCl3);
δ=1.42〜1.87(m、8H)、4.14(t、2H)、4.38(t、2H)、5.84(d、1H)、6.11(d、1H)、6.43(d、1H)、6.94(d、2H)、8.06(d、2H)
【0259】
式(s−1)で表わされる化合物2.0g、式(s−3)で表わされる化合物4.5g、4−ジメチルアミノピリジン1.9g、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩3.0g及びテトラヒドロフラン50mlからなる混合物を、室温で16時間撹拌した。撹拌終了後、沈殿物を濾過器で取り除いた後、飽和食塩水100mlを加えた。水層を希塩酸水溶液で中和した後、酢酸エチル200mlを加えて反応生成物の抽出を行った。有機層を水洗した後、有機溶媒を減圧留去して、粗生成物7.0gを得た。得られた粗生成物を酢酸エチル及びトルエンからなる混合溶媒(容量比で酢酸エチル:トルエン=1:4、Rf=0.68)を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィー、を用いて精製し、さらに、15mlのメタノールから再結晶させて精製して、式(s−4)
【0260】
【化94】
【0261】
で表わされる液晶性アクリレート化合物を4.5g得た。
【0262】
式(s−4)で表わされる液晶性アクリレート化合物の相転移温度は、結晶相−スメクチックX相(詳細な相構造は特定できなかった)転移温度が46℃、スメクチックX相−スメクチックA相転移温度が55℃、スメクチックA相−ネマチック相転移温度が93℃、ネマチック相−等方性液体相転移温度が100℃であり、式(s−4)の化合物は、93〜100℃でネマチック相を示すものであった。
【0263】
1H−NMR(300MHz、CDCl3);
δ=1.44〜1.86(m、24H)、3.97〜4.07(m、6H)、4.15〜4.21(m、4H)、4.30(t、J=6Hz、2H)、5.78〜5.84(m、2H)、6.07〜6.17(m、2H)、6.36〜6.44(m、2H)、6.87〜8.17(m、16H)
【0264】
一方、式(s−4)の化合物と類似構造を有する特表平6−507987号の実施例4に記載の式(4.1)
【0265】
【化95】
【0266】
で表わされる化合物の相転移温度は、結晶相−スメクチックA相転移温度が87℃、スメクチックA相−ネマチック相転移温度が145℃、ネマチック相−等方性液体相転移温度が170℃であり、式(4.1)の化合物は、145〜170℃でネマチック相を示すものであった。
【0267】
実施例1で得た式(s−4)の化合物は、公知の式(4.1)の化合物と比較して、一分子中の環の数が1個増加しているにも係わらず、ネマチック相を示す温度が50℃以上低くなっているが、この効果は、式(4.1)の化合物のビフェニル基と、このビフェニル基に結合したアクリロイルオキシアルキレンオキシ基との間に、フェニルカルボニルオキシアルキレンオキシ基を導入したことによるものであることが明らかである。
【0268】
<実施例2>〔液晶性アクリレート化合物の合成(2)〕
4−ヒドロキシ安息香酸メチル80.0g、3−ブロモ−1−プロパノール80.4g、炭酸カリウム80.0g及びジメチルホルムアミド320mlからなる混合物をを撹拌しながら、80℃で6時間加熱還流した。得られた反応液を室温まで冷却した後、反応液に飽和食塩水800mlを加え、反応液の水層が弱酸性になるまで希塩酸を加えた。この反応溶液にテトラヒドロフラン1000mlを加えて反応生成物の抽出を行った。有機溶媒を減圧留去して、式(s−8)
【0269】
【化96】
【0270】
で表わされる粗生成物112.6gを得た。
【0271】
式(s−8)で表わされる粗生成物112.6g、水酸化ナトリウム21.0g、メタノール100ml及び水100mlから成る混合物を、撹拌しながら3時間加熱還流させた。反応液を室温まで冷却した後、反応液に塩酸を加えて中和した。次に、反応液に飽和食塩水1000mlを加え、さらにテトラヒドロフラン1000mlを加えて反応生成物の抽出を行った。有機溶媒を減圧留去して粗生成物242.1g得た。次に、粗生成物をトルエン200mlから再結晶させ、次に、トルエン400mlから再結晶させ、さらに、トルエン200mlとテトラヒドロフラン100mlの混合溶媒から再結晶させて、式(s−9)
【0272】
【化97】
【0273】
で表わされる化合物92.0g得た。
【0274】
式(s−9)で表わされる化合物92.0g、アクリル酸135.0g、p−トルエンスルホン酸15.0g、ヒドロキノン3.0g、トルエン420ml及びn−ヘキサン420mlからなる混合物を加熱撹拌し、生成してくる水をディーンスターク水分離器で留去しながら、5時間還流させた。反応液を室温まで冷却した後、反応液に飽和食塩水1000mlを加えて反応液を洗浄した。有機層に酢酸エチル800ml加えた後、有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液300mlで2回洗浄した。さらに有機層を水1000mlで3回洗浄した後、有機溶媒を減圧留去し、粗生成物121.7gを得た。粗生成物をトルエン70mlとn−ヘキサン200mlの混合溶媒から再結晶させて、式(s−10)
【0275】
【化98】
【0276】
で表わされる化合物39.9gを得た。
【0277】
式(s−1)で表わされる化合物3.0g、式(s−10)で表わされる化合物5.8g、4−ジメチルアミノピリジン0.6g、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩4.5g及びテトラヒドロフラン100mlからなる混合物を撹拌しながら、50℃まで加熱昇温した。50℃まで昇温した後、直ちに加熱を中止し、撹拌をつづけながら室温まで自然冷却させた。その後、室温で6時間撹拌した。反応液に、水層が弱酸性になるまで希塩酸水溶液を加えた後、さらに飽和食塩水200ml及び酢酸エチル300mlを加えて反応生成物の抽出を行った。有機層を水洗した後、有機溶媒を減圧留去して粗精製物12.2g得た。得られた粗生成物をトルエンと酢酸エチルの混合溶媒(容量比で酢酸エチル:トルエン=1:4、Rf=0.52)を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーを用いて精製し、さらにメタノール40mlから再結晶させて精製して、式(s−11)
【0278】
【化99】
【0279】
で表わされる液晶性アクリレート化合物3.0gを得た。
【0280】
式(s−11)で表わされる液晶性アクリレート化合物の相転移温度は、結晶相−スメクチックX相(詳細な相構造は特定できなかった)転移温度が82℃、スメクチックX相−スメクチックA相転移温度が84℃、スメクチックA相−ネマチック相転移温度が86℃、ネマチック相−等方性液体相転移温度が105℃であった。
【0281】
1H−NMR(300MHz、CDCl3);
δ=1.55〜2.35(m、12H)、4.01(t、J=6Hz、2H)、4.10(t、J=6Hz、2H)、4.16(t、J=6Hz、2H)、4.31(t、J=7Hz、2H)、4.38(t、J=6Hz、4H)、5.84(dd、J=10Hz、2H)、6.07〜6.18(m、2H)、6.41(dd、J=17Hz、2H)、6.87〜8.17(m、16H)
【0282】
<実施例3>液晶性アクリレート化合物の合成(3)
4−ブロモフェノール1075.0g、6−クロロ−1−ヘキサノール1017.8g、炭酸カリウム1029.7g、ヨウ化カリウム130g、ジメチルホルムアミド4300mlからなる混合物を撹拌しながら、80℃で20時間加熱した。得られた反応液を室温まで冷却後、反応液の水槽が弱酸性になるまで希塩酸を加えた。酢酸エチル10000mlを加えて抽出を行った。有機層を水洗した後、有機溶媒を減圧留去し、さらに真空乾燥して式(s−12)の粗生成物を1962.0g得た。
【0283】
【化100】
【0284】
(s−12)の化合物1962.0g、p−トルエンスルホン酸ピリジニウム塩180.4g、塩化メチレン9800mlからなる混合物に3,4−ジヒドロピラン1207.8gを混合物の温度が30℃を越えないように滴下した。滴下終了後、3時間撹拌した。反応終了後、反応液を飽和食塩水3000mlで3回洗浄した後、有機溶媒を減圧留去し、さらに真空乾燥することにより(s−13)の粗生成物を2977.2g得た。
【0285】
【化101】
【0286】
4−ブロモ−2−フルオロフェノール1635.0g、p−トルエンスルホン酸ピリジニウム塩215.1g、塩化メチレン8200mlからなる混合物に3,4−ジヒドロピラン1440.0gを混合物の温度が30℃を越えないように滴下した。滴下終了後、3時間撹拌した。反応終了後、反応液を飽和食塩水3000mlで3回洗浄した後、有機溶媒を減圧留去し、さらに真空乾燥することにより(s−14)の粗生成物を2320.0g得た。
【0287】
【化102】
【0288】
マグネシウム225.4gに8000mlのテトラヒドロフランに溶解させた(s−14)の粗生成物2320.0gを内温が40〜50℃を保つように滴下した。滴下終了後、1時間室温で撹拌した。反応液中に残ったマグネシウム片を濾過して取り除き、(s−15)の化合物のテトラヒドロフラン溶液を得た。
【0289】
【化103】
【0290】
次に、(s−13)の粗生成物2977.2g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)を75.2g、8000mlのテトラヒドロフランからなる混合物を45℃に加熱撹拌した。この反応液に、内温が40〜50℃に保たれるような速度で、(s−15)の化合物のテトラヒドロフラン溶液を滴下した。滴下終了後3時間、反応液の内温を40〜50℃に保ちながら、加熱撹拌した。反応終了後、室温まで冷却した後、希塩酸を加えて中和した。この反応液に酢酸エチル10000mlを加えて抽出した。有機層を飽和食塩水3000mlで3回洗浄後、有機溶媒を減圧留去、さらに真空乾燥して、(s−16)の粗生成物3120.0gを得た。
【0291】
【化104】
【0292】
(s−16)の粗生成物3120.0gと7000mlのテトラヒドロフラン、1500mlの塩酸水溶液からなる混合物を3時間加熱還流させた。反応終了後、室温まで冷却した後、酢酸エチル10000mlを加えて抽出した。有機層を飽和食塩水3000mlで3回洗浄した後、有機溶媒を減圧して、さらに真空乾燥して(s−17)の粗生成物1870.0gを得た。これを6000mlの熱トルエンにより洗浄して、(s−17)の化合物800gを得た。
【0293】
【化105】
【0294】
(s−17)の化合物2.0g、実施例1で合成した(s−3)の化合物4.2g、4−ジメチルアミノピリジン0.2g、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩2.8g、テトラヒドロフラン50mlからなる混合物を、室温で16時間撹拌した。撹拌終了後、沈殿物を濾過器で取り除いた後、飽和食塩水100mlを加えた。水層を希塩酸水溶液で中和した後、酢酸エチル200mlを加えて抽出を行った。有機層を水洗した後、有機溶媒を減圧留去して、粗生成物6.0gを得た。得られた粗生成物を酢酸エチル及びトルエンからなる混合溶媒(容量比で酢酸エチル:トルエン=1:10、Rf=0.33)を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィー、ヘキサン30mlと酢酸エチル10mlからなる混合溶媒を用いた再結晶、エタノール30mlと酢酸エチル10mlからなる混合溶媒を用いた再結晶により精製して、(s−18)の液晶性アクリレート化合物を1.7g得た。
【0295】
【化106】
【0296】
式(s−18)の液晶性アクリレート化合物の相転移温度は、スメクチックA相−ネマチックが66℃、ネマチック−等方性液体相が86℃であった。
【0297】
<実施例4>液晶性アクリレート化合物の合成(4)
(s−17)の化合物2.0g、実施例3で合成した(s−10)の化合物3.6g、4−ジメチルアミノピリジン0.2g、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩2.8g、テトラヒドロフラン50mlからなる混合物を、室温で16時間撹拌した。撹拌終了後、沈殿物を濾過器で取り除いた後、飽和食塩水100mlを加えた。水層を希塩酸水溶液で中和した後、酢酸エチル200mlを加えて抽出を行った。有機層を水洗した後、有機溶媒を減圧留去して、粗生成物5.5gを得た。得られた粗生成物を酢酸エチル及びトルエンからなる混合溶媒(容量比で酢酸エチル:トルエン=1:5、Rf=0.51)を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィー、エタノール10mlと酢酸エチル5mlからなる混合溶媒を用いた再結晶を10回行い、(s−19)の液晶性アクリレート化合物を1.8g得た。
【0298】
【化107】
【0299】
式(s−19)の液晶性アクリレート化合物の相転移温度は、スメクチックA相−ネマチックが37℃、ネマチック−等方性液体相が86℃であった。
【0300】
<実施例5>液晶性アクリレート化合物の合成(5)
4−ベンジルオキシフェノール50.0g、3−クロロ−1−プロパノール28.3g、炭酸カリウム41.3g、ヨウ化カリウム5.0g、ジメチルホルムアミド100mlからなる混合物を撹拌しながら、80℃で5時間加熱した。得られた反応液を室温まで冷却後、反応液の水層が弱酸性になるまで希塩酸を加えた。800mlのテトラヒドロフランを加えて、抽出を行った。有機層を水洗した後、有機溶媒を減圧留去し、さらに真空乾燥して(s−20)の粗生成物67.2gを得た。これを140mlのトルエンを用いて2回再結晶を行うことにより精製し、(s−20)の化合物31.9g得た。
【0301】
【化108】
【0302】
(s−20)の化合物31.9g、パラジウムカーボン触媒6.0g、エタノール500mlからなる混合物をオートクレーブ中に加え、0.3MPaの水素雰囲気下で3時間撹拌した。反応終了後、パラジウムカーボンを濾取した後、有機溶媒を減圧留去し、さらに真空乾燥することにより、(s−21)の粗生成物を27.7g得た。これを100mlの熱トルエン洗浄により精製し、(s−21)の化合物20.1gを得た。
【0303】
【化109】
【0304】
(s−21)の化合物3.2g、実施例3で合成した(s−10)の化合物10.0g、4−ジメチルアミノピリジン0.5g、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩7.7g、テトラヒドロフラン120mlからなる混合物を、室温で16時間撹拌した。撹拌終了後、沈殿物を濾過器で取り除いた後、飽和食塩水200mlを加えた。水層を希塩酸水溶液で中和した後、酢酸エチル400mlを加えて抽出を行った。有機層を水洗した後、有機溶媒を減圧留去して、粗生成物13.1gを得た。得られた粗生成物を酢酸エチル及びトルエンからなる混合溶媒(容量比で酢酸エチル:トルエン=1:5、Rf=0.36)を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィー、エタノール10mlを用いた再結晶行い、(s−22)の液晶性アクリレート化合物を5.0g得た。
【0305】
【化110】
の(s−22)の液晶性アクリレート化合物は、ネマチック液晶相を示した。
【0306】
<実施例6>液晶性アクリレート化合物の合成(6)
4−ブロモ−2−フルオロフェノール48.0gとジクロロメタン250mの溶液にピリジニウムパラトルエンスルホン酸を6.3g加えた後、氷浴下でジヒドロピラン42.0gとジクロロメタン75mlの溶液を滴下漏斗から約1時間掛けて徐々に滴下した。滴下終了後に反応温度を室温にして約4時間攪拌した。ガスクロマトグラフィーより反応を確認して反応を終了した後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液250mlで1回洗浄、飽和食塩水250mlで1回洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムより脱水した後、減圧下溶媒留去して式(s−14)
【0307】
【化111】
【0308】
で表わされる化合物67.0gを得た。
【0309】
1H−NMR(300MHz、CDCl3);
δ=1.50〜2.08(m、6H)、3.56〜3.63(m、1H)、3.84〜3.92(m、1H)、5.38〜5.40(m、1H)、7.00〜7.32(m、3H)
【0310】
上記の合成で得られた(s−14)化合物34.4g、トリメチルシリルアセチレン14.7g、ジメチルホルムイミド120ml及びトリエチルアミン45mlの溶液にテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム1.73g及びヨウ化銅0.57gを加えて撹拌しながら、80℃で8時間加熱した。薄層クロマトグラフィー(ヘキサン:ジクロロメタン=2:1)より反応を確認して反応を終了した後、酢酸エチル300mlを用いて反応液を希釈した。飽和塩化アンモニウム水溶液200mlで1回洗浄、飽和食塩水200mlで2回洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムより脱水し、減圧下溶媒留去した後、粗生成物をカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:ジクロロメタン=2:1)より精製して式(s−23)
【0311】
【化112】
【0312】
で表わされる化合物32.8gを得た。
【0313】
75%テトラノルマルブチルアンモニウムフロリド34.5gとジクロロメタン60mlの溶液を氷浴下で冷やした後、上記合成した式(s−23)で表わされる化合物30.7gとジクロロメタン60mlの溶液を滴下漏斗から約1時間掛けて徐々に滴下した。滴下終了後に反応温度を室温にして約3時間攪拌した。薄層クロマトグラフィー(トルエン)より反応を確認して反応を終了した後、飽和食塩水150mlで2回洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムより脱水した後、減圧下溶媒留去した後、粗生成物をカラムクロマトグラフィー(トルエン)より精製して、式(s−24)
【0314】
【化113】
【0315】
で表わされる化合物22.1gを得た。
【0316】
1H−NMR(300MHz、CDCl3);
δ=1.50〜2.09(m、6H)、3.01(s、1H)、3.60〜3.65(m、1H)、3.85〜3.93(m、1H)、5.46〜5.48(m、1H)、7.10〜7.35(m、3H)
【0317】
上記の合成で得られた(s−24)化合物22.5g、4−ブロモフェノール19.9g、ジメチルホルムイミド120ml及びトリエチルアミン35mlの溶液にテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム1.25g及びヨウ化銅0.41gを加えて撹拌しながら、90℃で12時間加熱した。薄層クロマトグラフィー(トルエン:酢酸エチル=10:1)より反応を確認して反応を終了した後、酢酸エチル200mlを用いて反応液を希釈した。飽和塩化アンモニウム水溶液150mlで1回洗浄、飽和食塩水150mlで2回洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムより脱水し、減圧下溶媒留去した後、粗生成物をカラムクロマトグラフィー(トルエン:酢酸エチル=10:1)より精製して式(s−25)
【0318】
【化114】
【0319】
で表わされる化合物17.5gを得た。
【0320】
1H−NMR(300MHz、CDCl3);
δ=1.60〜2.06(m、6H)、3.62〜3.66(m、1H)、3.90〜3.98(m、1H)、5.11(s、1H)、5.47〜5.49(m、1H)、6.70〜7.41(m、7H)
【0321】
上記の合成で得られた(s−25)化合物14.4g、6−ブロモヘキサノール16.7g及びジメチルホルムイミド140mlの溶液に炭酸カリウム12.7gを加えて撹拌しながら、85℃で約4時間加熱した。薄層クロマトグラフィー(トルエン:酢酸エチル=4:1)より反応を確認して反応を終了した後、酢酸エチル200mlを用いて反応液を希釈した。飽和食塩水100mlで3回洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムより脱水し、減圧下溶媒留去した後、粗生成物をカラムクロマトグラフィー(トルエン:酢酸エチル=4:1)より分離した。減圧下溶媒留去した後、再結晶(クロロホルム:ヘキサン=1:3)より精製して式(s−26)
【0322】
【化115】
【0323】
で表わされる化合物17.0gを得た。
【0324】
白色結晶、融点:96.5〜97.0℃
1H−NMR(300MHz、CDCl3);
δ=1.32〜2.12(m、14H)、3.61〜3.69(m、3H)、3.88〜3.99(m、3H)、5.46〜5.48(m、1H)、6.84〜7.45(m、7H)
【0325】
上記の合成で得られた(s−26)化合物7.6g及びテトラヒドロフラン70mlの溶液に10%塩酸水溶液35mlを加えて撹拌しながら、室温で約4時間反応を行った。薄層クロマトグラフィー(トルエン:酢酸エチル=4:1)より反応を確認して反応を終了した後、酢酸エチル200mlを用いて反応液を希釈した。飽和食塩水100mlで2回洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムより脱水し、減圧下溶媒留去した後、粗生成物を再結晶(クロロホルム)より精製して式(s−27)
【0326】
【化116】
【0327】
で表わされる化合物5.5gを得た。
【0328】
白色結晶、融点:127.0〜128.0℃
1H−NMR(300MHz、CDCl3);
δ=1.42〜1.83(m、8H)、3.00(br.s、1H)3.56(t、2H)、4.02(t、2H)、6.92〜7.45(m、7H)
【0329】
上記の合成で得られた(s−27)化合物2.2g、(s−3)化合物の4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)安息香酸5.9g及びテトラヒドロフラン100mlの溶液に1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩3.85g及び4−ジメチルアミニピリジン2.45gを加えて撹拌しながら、室温で約3日間反応を行った。薄層クロマトグラフィー(トルエン:酢酸エチル=4:1)より反応を確認して反応を終了した後、酢酸エチル200mlを用いて反応液を希釈した。飽和食塩水100mlで2回洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムより脱水し、減圧下溶媒留去した後、粗生成物をカラムクロマトグラフィー(トルエン:酢酸エチル=4:1)より分離して式(s−28)
【0330】
【化117】
【0331】
で表わされる液晶性化合物4.5gを得た。式(s−28)の液晶性アクリレート化合物の昇温時における相転移温度は、結晶相−ネマチック相が50℃、ネマチック相−等方性液体相が87℃で、降温時の相転移温度は、等方性液体相−ネマチック相が87℃、ネマチック相−結晶相が25℃以下であった。
【0332】
1H−NMR(300MHz、CDCl3);
δ=1.44〜1.83(m、24H)、3.96〜4.33(m、12H)、5.80(m、2H)、6.13(m、2H)、6.43(m、2H)、6.85〜7.46(m、9H)、8.00(d、2H)、8.14(d、2H)
【0333】
一方、式(s−28)の化合物と類似構造を有する特開2000−281628号の実施例4に記載の式(cxvii)
【0334】
【化118】
【0335】
で表わされる化合物の相転移温度は、結晶相−スメクチックC相転移温度が56℃、スメクチックC−スメクチックA相転移温度が66℃、スメクチックA相−ネマチック相転移温度が123℃、ネマチック相−等方性液体相転移温度が139℃であり、式(cxvii)で表わされる化合物は、123〜129℃でネマチック相を示すものであった。
【0336】
実施例6で得た式(s−4)の化合物は、公知の式(cxvii)の化合物と比較して、一分子中の環の数が1個増加しているにも係わらず、ネマチック相を示す温度が50℃以上低くなっているが、この効果は、式(cxvii)の化合物のフェニル基と、このフェニル基に結合したアクリロイルオキシアルキレンオキシ基との間に、フェニルカルボニルオキシアルキレンオキシ基を導入したことによるものであることが明らかである。
【0337】
<実施例7>液晶性アクリレート化合物の合成(7)
上記の合成で得られた(s−26)化合物5.0g、(s−3)化合物の4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)安息香酸4.6g及びテトラヒドロフラン150mlの溶液に1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩3.0g及び4−ジメチルアミニピリジン1.92gを加えて撹拌しながら、室温で約3日間反応を行った。薄層クロマトグラフィー(トルエン:酢酸エチル=4:1)より反応を確認して反応を終了した後、酢酸エチル300mlを用いて反応液を希釈した。飽和食塩水150mlで2回洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムより脱水し、減圧下溶媒留去した後、粗生成物をカラムクロマトグラフィー(トルエン:酢酸エチル=4:1)より分離して式(s−29)
【0338】
【化119】
【0339】
で表わされる化合物7.5gを得た。
【0340】
上記の合成で得られた(s−29)化合物6.6g及びテトラヒドロフラン60mlの溶液に10%塩酸水溶液35mlを加えて撹拌しながら、室温で約4時間反応を行った。薄層クロマトグラフィー(トルエン:酢酸エチル=4:1)より反応を確認して反応を終了した後、酢酸エチル200mlを用いて反応液を希釈した。飽和食塩水100mlで2回洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムより脱水し、減圧下溶媒留去した後、粗生成物を再結晶(エタノール)より精製して式(s−30)
【0341】
【化120】
【0342】
で表わされる化合物5.0gを得た。式(s−30)の化合物は液晶性化合物であって、その相転移温度は、モノトロピクとして等方性液体相−ネマチック相が78℃、ネマチック相−結晶相が74℃であった。
【0343】
1H−NMR(300MHz、CDCl3);
δ=1.42〜1.81(m、16H)、3.95〜4.33(m、8H)、5.81(d、1H)、6.12(dd、1H)、6.41(d、1H)、6.83〜7.30(m、7H)、7.44(d、2H)、7.98(d、2H)
【0344】
6−ブロモヘキサノール45.0gとジクロロメタン250mの溶液にピリジニウムパラトルエンスルホン酸を6.3g加えた後、氷浴下でジヒドロピラン42.0gとジクロロメタン75mlの溶液を滴下漏斗から約1時間掛けて徐々に滴下した。滴下終了後に反応温度を室温にして約4時間攪拌した。ガスクロマトグラフィーより反応を確認して反応を終了した後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液250mlで1回洗浄、飽和食塩水250mlで1回洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムより脱水した後、減圧下溶媒留去して式(s−31)
【0345】
【化121】
【0346】
で表わされる化合物65.5gを得た。
【0347】
上記の合成で得られた(s−31)化合物18.5gとエタノール10mlの溶液を滴下漏斗から4−ヒドロキシ安息香酸10.14g、ヨウ化カリウム1.75g、エタノール30ml及び17%水酸化ナトリウム水溶液36.0gから成る混合物に撹拌しながら、80℃で約20分間滴下した。滴下終了後、さらに反応温度80℃で7.5時間反応を行った。薄層クロマトグラフィー(トルエン:酢酸エチル=1:1)より反応を確認して反応を終了して、得られた反応液を室温まで冷却した後、1N塩酸水溶液を用いて反応液の水層が弱酸性になるまで希塩酸を加えた。この反応溶液に酢酸エチル500mlを加えて反応生成物の抽出を行った。有機層を水洗した後、抽出溶媒を減圧留去し、さらに風乾させて、式(s−32)
【0348】
【化122】
【0349】
で表わされる化合物20.0gを得た。
【0350】
1H−NMR(300MHz、CDCl3);
δ=1.40〜1.87(m、14H)、3.38〜3.91(m、4H)、4.02(t、2H)、4.59(m、1H)、6.92(d、2H)、8.06(d、2H)
【0351】
上記の合成で得られた(s−32)化合物6.8g、(s−20)化合物7.1g及びテトラヒドロフラン150mlの溶液に1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩4.1g及び4−ジメチルアミニピリジン2.6gを加えて撹拌しながら、室温で約2日間反応を行った。薄層クロマトグラフィー(トルエン:酢酸エチル=4:1)より反応を確認して反応を終了した後、酢酸エチル300mlを用いて反応液を希釈した。飽和食塩水150mlで2回洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムより脱水し、減圧下溶媒留去した後、粗生成物をカラムクロマトグラフィー(トルエン:酢酸エチル=4:1)より分離して式(s−33)
【0352】
【化123】
【0353】
で表わされる化合物9.6gを得た。
【0354】
上記の合成で得られた(s−33)化合物9.6g及びテトラヒドロフラン80mlの溶液に10%塩酸水溶液35mlを加えて撹拌しながら、室温で約4時間反応を行った。薄層クロマトグラフィー(トルエン:酢酸エチル=4:1)より反応を確認して反応を終了した後、酢酸エチル200mlを用いて反応液を希釈した。飽和食塩水100mlで2回洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムより脱水し、減圧下溶媒留去した。得られた粗生成物をカラムクロマトグラフィー(トルエン:酢酸エチル=4:1)より分離した後、再結晶(エタノール)より精製して式(s−34)
【0355】
【化124】
【0356】
で表わされる化合物7.8gを得た。式(s−34)の化合物は液晶性アクリレート化合物であって、その相転移温度は、結晶相−ネマチック相が45℃、ネマチック相−等方性液体相が111℃であった。
【0357】
1H−NMR(300MHz、CDCl3);
δ=1.43〜1.84(m、24H)、3.64〜4.33(m、12H)、5.80(d、1H)、6.12(dd、1H)、6.40(d、1H)、6.85〜7.46(m、11H)、7.98(d、2H)、8.14(d、2H)
【0358】
上記の合成で得られた(s−34)化合物4.0g、(s−3)化合物の4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)安息香酸2.15g及びテトラヒドロフラン60mlの溶液に1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩1.41g及び4−ジメチルアミニピリジン0.90gを加えて撹拌しながら、室温で約3日間反応を行った。薄層クロマトグラフィー(トルエン:酢酸エチル=4:1)より反応を確認して反応を終了した後、酢酸エチル150mlを用いて反応液を希釈した。飽和食塩水100mlで2回洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムより脱水し、減圧下溶媒留去した後、粗生成物をカラムクロマトグラフィー(トルエン:酢酸エチル=7:1)より分離して式(s−35)
【0359】
【化125】
【0360】
で表わされる液晶性アクリレート化合物4.4gを得た。式(s−35)の液晶性アクリレート化合物の昇温時における相転移温度は、結晶相−ネマチック相が28℃、ネマチック相−等方性液体相が60℃で、降温時の相転移温度は、等方性液体相−ネマチック相が60℃、ネマチック相−結晶相が25℃以下であった。
【0361】
1H−NMR(300MHz、CDCl3);
δ=1.43〜1.84(m、32H)、3.96〜4.33(m、16H)、5.81(d、2H)、6.12(dd、2H)、6.41(d、2H)、6.85〜6.98(m、7H)、7.19〜7.46(m、6H)、7.96〜8.16(m、6H)
【0362】
実施例6で得た式(s−28)の液晶性アクリレート化合物は、昇温時に、50〜87℃でネマチック相を示すのに対し、実施例7で得た式(s−35)の液晶性アクリレート化合物は、昇温時に、式(s−28)の化合物よりも約25℃低い28〜60℃でネマチック相を示す。また、実施例6で得た式(s−28)の液晶性アクリレート化合物は、降温時に、25〜60℃でネマチック相を示すのに対し、実施例7で得た式(s−35)の液晶性アクリレート化合物は、降温時に、式(s−28)の化合物よりも広い25℃以下から87℃でネマチック相を示す。
【0363】
実施例7で得た式(s−35)の化合物は、実施例6で得た式(s−28)の化合物と比較して、一分子中の環の数が1個増加しているにも係わらず、ネマチック相を示す温度が昇温時に、25℃以上低くなっており、降温時には、ネマチック相の温度範囲が更に広がっている。この効果は、式(s−28)の化合物のフェニル基と、このフェニル基に結合したアクリロイルオキシアルキレンオキシ基との間に、フェニルカルボニルオキシアルキレンオキシ基を導入したことによるものであることが明らかである。
【0364】
<実施例8>〔液晶組成物の調製(1)〕
実施例1で得た式(s−4)で表わされる液晶性アクリレート化合物及び実施例2で得た式(s−11)で表わされる液晶性アクリレート化合物を混合したところ、任意の割合で良く相溶した。図1に、式(s−4)で表わされる液晶性アクリレート化合物及び式(s−11)で表わされる液晶性アクリレート化合物からなる組成物の式(s−11)で表わされる液晶性アクリレート化合物の割合と出現する相との関係を示した。
【0365】
<実施例9>〔液晶組成物の調製(2)〕
式(a−1)
【0366】
【化126】
【0367】
で表わされる液晶性アクリレート化合物50重量部及び式(a−4)
【0368】
【化127】
【0369】
で表わされる液晶性アクリレート50重量部から成る組成物(A)を調製した。
【0370】
組成物(A)は、室温(25℃)でネマチック液晶相を呈した。ネマチック相−等方性液体相転移温度は46℃であった。また、589nmで測定したne(異常光の屈折率)は1.662で、no(常光の屈折率)は1.510、複屈折率は0.152であった。
【0371】
実施例1で得た式(s−4)で表わされる液晶性アクリレート化合物10重量部及び組成物(A)90重量部から成る組成物(B)を調製した。組成物(B)は、室温(25℃)でネマチック液晶相を呈した。ネマチック相−等方性液体相転移温度は52℃であった。また、589nmで測定したne(異常光の屈折率)は1.664で、no(常光の屈折率)は1.511、複屈折率は0.153であった。
【0372】
<実施例10>〔液晶組成物の調製(3)〕
実施例1で得た式(s−4)で表わされる液晶性アクリレート化合物20重量部及び組成物(A)80重量部から成る組成物(C)を調製した。組成物(C)は、室温(25℃)でネマチック液晶相を呈した。ネマチック相−等方性液体相転移温度は57℃であった。また、589nmで測定したne(異常光の屈折率)は1.666で、no(常光の屈折率)は1.513、複屈折率は0.153であった。
【0373】
<実施例11>〔液晶組成物の調製(4)〕
実施例1で得た式(s−4)で表わされる液晶性アクリレート化合物30重量部及び組成物(A)70重量部から成る組成物(D)を調製した。組成物(D)は、室温(25℃)でネマチック液晶相を呈した。ネマチック相−等方性液体相転移温度は62℃であった。また、589nmで測定したne(異常光の屈折率)は1.667で、no(常光の屈折率)は1.513、複屈折率は0.154であった。
【0374】
<実施例12>〔液晶組成物の調製(5)〕
実施例1で得た式(s−4)で表わされる液晶性アクリレート化合物40重量部及び組成物(A)60重量部から成る組成物(E)を調製した。組成物(E)は、室温(25℃)でネマチック液晶相を呈した。ネマチック相−等方性液体相転移温度は67℃であった。また、589nmで測定したne(異常光の屈折率)は1.667で、no(常光の屈折率)は1.513、複屈折率は0.154であった。
【0375】
<実施例13>〔液晶組成物の調製(6)〕
実施例2で得た式(s−11)で表わされる液晶性アクリレート化合物10重量部及び組成物(A)90重量部から成る組成物(F)を調製した。組成物(F)は、室温(25℃)でネマチック液晶相を呈した。ネマチック相−等方性液体相転移温度は49℃であった。また、589nmで測定したne(異常光の屈折率)は1.665で、no(常光の屈折率)は1.513、複屈折率は0.152であった。
【0376】
<実施例14>〔液晶組成物の調製(7)〕
実施例2で得た式(s−11)で表わされる液晶性アクリレート化合物20重量部及び組成物(A)80重量部から成る組成物(G)を調製した。組成物(G)は、室温(25℃)でネマチック液晶相を呈した。ネマチック相−等方性液体相転移温度は56℃であった。また、589nmで測定したne(異常光の屈折率)は1.667で、no(常光の屈折率)は1.515、複屈折率は0.152であった。
【0377】
<実施例15>〔液晶組成物の調製(8)〕
実施例2で得た式(s−11)で表わされる液晶性アクリレート化合物30重量部及び組成物(A)70重量部から成る組成物(H)を調製した。組成物(H)は、室温(25℃)でネマチック液晶相を呈した。ネマチック相−等方性液体相転移温度は61℃であった。また、589nmで測定したne(異常光の屈折率)は1.669で、no(常光の屈折率)は1.517、複屈折率は0.152であった。
【0378】
<実施例16>〔液晶組成物の調製(9)〕
実施例6で得た式(s−28)で表わされる液晶性アクリレート化合物10重量部及び組成物(A)90重量部から成る組成物(I)を調製した。組成物(I)は、室温(25℃)でネマチック液晶相を呈した。また、589nmで測定したne(異常光の屈折率)は1.6689で、no(常光の屈折率)は1.5107、複屈折率は0.1582であった。
【0379】
<実施例17>〔液晶組成物の調製(10)〕
実施例6で得た式(s−28)で表わされる液晶性アクリレート化合物30重量部及び組成物(A)70重量部から成る組成物(J)を調製した。組成物(J)は、室温(25℃)でネマチック液晶相を呈した。また、589nmで測定したne(異常光の屈折率)は1.6785で、no(常光の屈折率)は1.5110、複屈折率は0.1675であった。
【0380】
<実施例18>〔液晶組成物の調製(11)〕
実施例7で得た式(s−35)で表わされる液晶性アクリレート化合物10重量部及び組成物(A)90重量部から成る組成物(K)を調製した。組成物(K)は、室温(25℃)でネマチック液晶相を呈した。また、589nmで測定したne(異常光の屈折率)は1.6702で、no(常光の屈折率)は1.5110、複屈折率は0.1592であった。
【0381】
<実施例19>〔液晶組成物の調製(12)〕
実施例7で得た式(s−35)で表わされる液晶性アクリレート化合物30重量部及び組成物(A)70重量部から成る組成物(L)を調製した。組成物(L)は、室温(25℃)でネマチック液晶相を呈した。また、589nmで測定したne(異常光の屈折率)は1.6813で、no(常光の屈折率)は1.5120、複屈折率は0.1693であった。
【0382】
<実施例20>〔液晶組成物の調製(13)〕
実施例6で得た式(s−28)で表わされる液晶性アクリレート化合物50重量部及び実施例8で得た式(s−35)で表わされる液晶性アクリレート化合物50重量部から成る組成物(M)を調製した。組成物(M)の昇温時の相転移温度は、結晶相−ネマチック相が38℃、ネマチック相−等方性液体相が101℃で、降温時の相転移温度は、等方性液体相−ネマチック相が101℃、ネマチック相−結晶相が25℃以下であった。
【0383】
<比較例1>〔液晶組成物の調製(14)〕
式(a−62)
【0384】
【化128】
【0385】
で表わされる化合物(この化合物は、室温でスメクチックC相を示した。相転移温度は、スメクチックC相−スメクチックA相転移温度が89℃、スメクチックA相−ネマチック相転移温度が92℃、ネマチック相−等方性液体相転移温度が132℃である)20重量部及び組成物(A)80重量部から成る組成物(N)を調製した。この組成物中において、式(a−62)で表わされる化合物は、組成物(A)と相溶性が悪く、室温で結晶相と液晶相に分離した。
【0386】
<比較例2>〔液晶組成物の調製(15)〕
比較例1で用いた式(a−62)で表わされる化合物30重量部及び組成物(A)70重量部から成る組成物(O)を調製した。この組成物中において、式(a−62)で表わされる化合物は、組成物(A)と相溶性が悪く、室温で結晶相と液晶相に分離した。
【0387】
<比較例3>〔液晶組成物の調製(17)〕
式(a−63)
【0388】
【化129】
【0389】
で表わされる化合物(この化合物は、室温で結晶相を示した。相転移温度は、結晶−スメクチック相が87℃、スメクチック相−ネマチック相が91℃、ネマチック相−等方性液体相が110℃である)20重量部及び組成物(A)80重量部から成る組成物(K)を調製した。組成物(P)は、室温(25℃)でネマチック液晶相を呈した。ネマチック相−等方性液体相転移温度は64℃であった。また、589nmで測定したne(異常光の屈折率)は1.673で、no(常光の屈折率)は1.507、複屈折率は0.166であった。
【0390】
<比較例4>〔液晶組成物の調製(17)〕
比較例3で用いた式(a−63)で表わされる化合物30重量部及び組成物(A)70重量部から成る組成物(Q)を調製した。この組成物中において式(a−63)で表わされる化合物は、組成物(A)と混和性が悪く、室温で結晶相と液晶相に分離した。
【0391】
実施例8〜20は、本発明で使用する液晶性化合物が、1分子中にメソゲンを一つだけ有する化合物から成る組成物(A)と良好に混和する例である。比較例1及び2は、1分子中に2つのメソゲンを有するツイン型の重合性液晶が、1分子中にメソゲンを一つだけ有するような化合物から成る組成物(A)との混和性が悪いことを示している。比較例3及び4より、本発明で使用する化合物(s−11)、(s−28)及び(s−34)の相溶性が良好であることがわかる。
【0392】
<実施例21>〔光学異方体の作製(1)〕
実施例5で調製した組成物(C)99重量部、光重合開始剤「イルガキュアー651」(チバガイギー社製)1重量部からなる組成物(R)を調製した。セルギャップ50ミクロンのアンチパラレル配向液晶ガラスセル(液晶を一軸配向するよう配向処理を施したガラスセル)に、組成物(R)を室温にて注入した。注入後、均一な一軸配向が得られていることを確認することができた。次に、室温(25℃)にてUVP社のUVGL−25を用いて1mW/cm2の紫外線を10分間照射して、組成物(R)を重合させて、重合物を得た。得られた重合物は、方向によって屈折率が異なっており、光学異方体として機能することを確認することができた。ガラスセルに入れたままの重合物のヘイズは7.8%であった。
【0393】
<実施例22>〔光学異方体の作製(2)〕
実施例6で調製した組成物(D)99重量部、光重合開始剤「イルガキュアー651」(チバガイギー社製)1重量部からなる組成物(S)を調製した。セルギャップ50ミクロンのアンチパラレル配向液晶ガラスセル(液晶を一軸配向するよう配向処理を施したガラスセル)に、組成物(S)を室温にて注入した。注入後、迅速に均一な一軸配向が得られていることを確認することができた。次に、室温(25℃)にてUVP社のUVGL−25を用いて1mW/cm2の紫外線を10分間照射して、組成物(S)を重合させて、重合物を得た。得られた重合物は、方向によって屈折率が異なっており、光学異方体として機能することを確認することができた。ガラスセルに入れたままの重合物のヘイズは3.3%であった。
【0394】
<実施例23>〔光学異方体の作製(3)〕
実施例7で調製した組成物(E)99重量部、光重合開始剤「イルガキュアー651」(チバガイギー社製)1重量部からなる組成物(T)を調製した。セルギャップ50ミクロンのアンチパラレル配向液晶ガラスセル(液晶を一軸配向するよう配向処理を施したガラスセル)に、組成物(T)を室温にて注入した。注入後、均一な一軸配向が得られていることを確認することができた。次に、室温(25℃)にてUVP社のUVGL−25を用いて1mW/cm2の紫外線を10分間照射して、組成物(T)を重合させて、重合物を得た。得られた重合物は、方向によって屈折率が異なっており、光学異方体として機能することを確認することができた。ガラスセルに入れたままの重合物のヘイズは1.8%であった。
【0395】
<実施例24>〔光学異方体の作製(4)〕
実施例10で調製した組成物(H)99重量部、光重合開始剤「イルガキュアー651」(チバガイギー社製)1重量部からなる組成物(U)を調製した。セルギャップ50ミクロンのアンチパラレル配向液晶ガラスセル(液晶を一軸配向するよう配向処理を施したガラスセル)に、組成物(U)を室温にて注入した。注入後、均一な一軸配向が得られていることを確認することができた。次に、室温(25℃)にてUVP社のUVGL−25を用いて1mW/cm2の紫外線を10分間照射して、組成物(U)を重合させて、重合物を得た。得られた重合物は、方向によって屈折率が異なっており、光学異方体として機能することが確かめられた。ガラスセルに入れたままの重合物のヘイズは5.8%であった。
【0396】
<実施例25>〔光学異方体の作製(5)〕
実施例16で調製した組成物(I)99重量部、光重合開始剤「イルガキュアー651」(チバガイギー社製)1重量部からなる組成物(V)を調製した。セルギャップ50ミクロンのアンチパラレル配向液晶ガラスセル(液晶を一軸配向するよう配向処理を施したガラスセル)に、組成物(V)を室温にて注入した。注入後、均一な一軸配向が得られていることを確認することができた。次に、室温(25℃)にてUVP社のUVGL−25を用いて1mW/cm2の紫外線を10分間照射して、組成物(V)を重合させて、重合物を得た。得られた重合物は、方向によって屈折率が異なっており、光学異方体として機能することが確かめられた。ガラスセルに入れたままの重合物のヘイズは4.6%であった。また、重合物のリタデーションは3.26μmであった。
【0397】
<実施例26>〔光学異方体の作製(6)〕
実施例17で調製した組成物(J)99重量部、光重合開始剤「イルガキュアー651」(チバガイギー社製)1重量部からなる組成物(W)を調製した。セルギャップ50ミクロンのアンチパラレル配向液晶ガラスセル(液晶を一軸配向するよう配向処理を施したガラスセル)に、組成物(W)を室温にて注入した。注入後、均一な一軸配向が得られていることを確認することができた。次に、室温(25℃)にてUVP社のUVGL−25を用いて1mW/cm2の紫外線を10分間照射して、組成物(W)を重合させて、重合物を得た。得られた重合物は、方向によって屈折率が異なっており、光学異方体として機能することが確かめられた。ガラスセルに入れたままの重合物のヘイズは1.54%であった。また、重合物のリタデーションは3.72μmであった。
【0398】
<実施例27>〔光学異方体の作製(7)〕
実施例18で調製した組成物(K)99重量部、光重合開始剤「イルガキュアー651」(チバガイギー社製)1重量部からなる組成物(X)を調製した。セルギャップ50ミクロンのアンチパラレル配向液晶ガラスセル(液晶を一軸配向するよう配向処理を施したガラスセル)に、組成物(X)を室温にて注入した。注入後、均一な一軸配向が得られていることを確認することができた。次に、室温(25℃)にてUVP社のUVGL−25を用いて1mW/cm2の紫外線を10分間照射して、組成物(X)を重合させて、重合物を得た。得られた重合物は、方向によって屈折率が異なっており、光学異方体として機能することが確かめられた。ガラスセルに入れたままの重合物のリタデーションは4.72μmであった。
【0399】
<実施例28>〔光学異方体の作製(8)〕
実施例19で調製した組成物(L)99重量部、光重合開始剤「イルガキュアー651」(チバガイギー社製)1重量部からなる組成物(Y)を調製した。セルギャップ50ミクロンのアンチパラレル配向液晶ガラスセル(液晶を一軸配向するよう配向処理を施したガラスセル)に、組成物(Y)を室温にて注入した。注入後、均一な一軸配向が得られていることを確認することができた。次に、室温(25℃)にてUVP社のUVGL−25を用いて1mW/cm2の紫外線を10分間照射して、組成物(Y)を重合させて、重合物を得た。得られた重合物は、方向によって屈折率が異なっており、光学異方体として機能することが確かめられた。ガラスセルに入れたままの重合物のリタデーションは5.27μmであった。
【0400】
<実施例29>〔光学異方体の作製(9)〕
実施例20で調製した組成物(M)99重量部、光重合開始剤「イルガキュアー651」(チバガイギー社製)1重量部からなる組成物(Z)を調製した。セルギャップ5ミクロンのアンチパラレル配向液晶ガラスセル(液晶を一軸配向するよう配向処理を施したガラスセル)に、組成物(Z)を室温にて注入した。注入後、均一な一軸配向が得られていることを確認することができた。次に、室温(25℃)にてUVP社のUVGL−25を用いて1mW/cm2の紫外線を2分間照射して、組成物(Z)を重合させて、重合物を得た。得られた重合物は、方向によって屈折率が異なっており、光学異方体として機能することが確かめられた。ガラスセルに入れたままの重合物のリタデーションは0.76μmであった。
【0401】
<比較例5>〔光学異方体の作製(10)〕
実施例9で調製した(本発明の液晶性アクリレート化合物を含有しない)組成物(A)99重量部及び光重合開始剤「イルガキュアー651」(チバガイギー社製)1重量部からなる組成物(AA)を調製した。セルギャップ5及び50ミクロンのアンチパラレル配向液晶ガラスセル(液晶を一軸配向するよう配向処理を施したガラスセル)に、組成物(AA)を室温にて注入した。注入後、均一な一軸配向が得られていることを確認することができた。次に、室温(25℃)にてUVP社のUVGL−25を用いて1mW/cm2の紫外線を2及び10分間照射して、組成物(AA)を重合させて、重合物を得た。得られた重合物は、方向によって屈折率が異なっており、光学異方体として機能することを確認することができた。ガラスセルに入れたままの50ミクロンセルの重合物のヘイズは13.5%、リタデーションは2.75μmであった。また、5ミクロンセルの重合物のリタデーションは0.38μmであった。
【0402】
<比較例6>〔光学異方体の作製(11)〕
比較例3で調製した(本発明の液晶性アクリレート化合物を含有しない)組成物(P)99重量部及び光重合開始剤「イルガキュアー651」(チバガイギー社製)1重量部からなる組成物(BB)を調製した。セルギャップ50ミクロンのアンチパラレル配向液晶ガラスセル(液晶を一軸配向するよう配向処理を施したガラスセル)に、組成物(BB)を室温にて注入した。注入後、均一な一軸配向が得られていることを確認することができた。次に、室温(25℃)にてUVP社のUVGL−25を用いて1mW/cm2の紫外線を10分間照射して、組成物(BB)を重合させて、重合物を得た。得られた重合物は、方向によって屈折率が異なっており、光学異方体として機能することが確かめられた。ガラスセルに入れたままの重合物のヘイズは18.8%であった。
【0403】
実施例21〜29と比較例5、6との結果から、本発明の一般式(I)の化合物を含有する液晶組成物を用いることにより、重合により作製される重合物のヘイズが低減され、また、リタデーションが改善されることがわかる。
【0404】
<実施例30>
実施例24で調製した組成物(T)50重量部及び酢酸エチル50重量部からなる組成物(CC)を調製した。次に、5cm角のガラス基板の表面にポリイミド配向剤「AL1051」(JSR製)を用いて、膜厚約100ナノメートルのポリイミド薄膜を形成し、さらにポリイミド薄膜表面をラビング処理した。ラビング処理した表面上に、組成物(S)を乾燥膜厚10ミクロンになるようにコーティングした。酢酸エチルが自然乾燥する間に、組成物は大きく流動せず、良好な膜厚均一性を保った。酢酸エチルを自然乾燥させた後、窒素気流下でUVP社のUVGL−25を用いて2mW/cm2の紫外線を5分間照射して、組成物を重合させた。得られた重合物は方向によって屈折率が異なっており、光学異方体として機能することを確認することができた。膜厚ムラは少なかった。
【0405】
<比較例7>
実施例30において、組成物(T)に代えて、比較例5で調製した組成物(AA)を用いた以外は、実施例31と同様にして、コーティングしたところ、自然乾燥中に組成物が流動しやすく、膜厚均一性が損なわれた。酢酸エチルを自然乾燥させた後、窒素気流下でUVP社のUVGL−25を用いて2mW/cm2の紫外線を5分間照射して、組成物を重合させた。得られた重合物は方向によって屈折率が異なっており、光学異方体として機能することを確認することができたが、膜厚ムラも観察された。
【0406】
実施例30と比較例7から、本発明の液晶組成物の粘度は、コーティングに適した粘度に調整されていることがわかる。本発明で使用する一般式(I)の化合物は、粘度の調整剤としても有用である。
【0407】
【発明の効果】
本発明で使用する化合物は、液晶相を示す温度が低く、また、他の液晶化合物との相溶性にも優れており、さらに、重合して得られる重合物のヘイズも低い。また、当該化合物を含有する本発明の重合性液晶組成物は、コーティングに適した粘度に調整することができる。従って、本発明の重合性液晶組成物は、例えば、位相差板、偏光板、偏光プリズム、光導波路、圧電素子、非線形光学素子、各種光フィルター、コレステリック液晶相等の選択反射を利用した顔料、光ファイバー等の被覆剤への応用に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】式(s−4)で表わされる液晶性アクリレート化合物及び式(s−11)で表わされる液晶性アクリレート化合物からなる組成物の式(s−11)で表わされる液晶性アクリレート化合物の割合と出現する相との関係を示した図表である。
Claims (7)
- 一般式(II)
- さらに、化合物(II)以外の重合性化合物を含有する請求項1記載の重合性液晶組成物。
- 化合物(II)以外の重合性化合物が、一般式(III)
- 一般式(IV)で表わされる化合物として、X1が水素原子であり、かつ、R1が炭素原子数2〜7のアルキル基である化合物を用い、一般式(V)で表わされる化合物として、X1が水素原子であり、かつ、R2が炭素原子数2〜7のアルキル基である化合物を用いる請求項4記載の重合性液晶組成物。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の重合性液晶組成物の重合体から構成されることを特徴とする光学異方体。
- 請求項6記載の光学異方体を構成要素とすることを特徴とする光学的ローパスフィルター。
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