DE3743965C2

DE3743965C2 - Optisch aktive Flüssigkristall-Verbindung und sie enthaltende Flüssigkristall-Zusammensetzung

Info

Publication number: DE3743965C2
Application number: DE3743965A
Authority: DE
Inventors: Shigeru Mitsuhashi; Hitoshi Kondo; Tetsuharu Okazaki; Shinji Endoh; Hiroko Kudo; Akio Yamaguchi; Haruki Tsuruta; Susumu Akutagawa
Original assignee: TAKASAGO INTERNATIONAL CORP TOKIO/TOKYO; Takasago Perfumery Industry Co
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1986-12-23
Filing date: 1987-12-23
Publication date: 2000-11-30
Anticipated expiration: 2007-12-24
Also published as: GB8729498D0; GB2199826B; DE3743965A1; JPH066555B2; US5049308A; JPS63159351A; GB2199826A; US4886623A

Description

Die Erfindung betrifft eine optisch aktive Flüssigkristall-Verbindung, welche in Anzeigegeräten eine schnelle elektro-optische Umschaltung gewährleistet, und eine Flüssigkristall-Zusammensetzung, welche die optisch aktive Flüssigkristall-Verbindung und eine davon verschiedene Art einer Flüssigkristall- Verbindung, welche eine S_C-Phase aufweist, umfasst. Die Verbindung gemäss der Erfindung eignet sich zur Verwendung in Bildanzeigegeräten für eine Flüsigkristall-Fernsehempfänger-Einheit, einen Foto-Druckkopf und dergleichen.

Flüssigkristalle finden als Bildanzeigeelemente breite Verwendung. Häufig angewendete Bildanzeigeverfahren unter Verwendung von Flüssigkristallmaterialien umfassen TN (getwistet nematisch)-Typ-Anzeigeverfahren und G-H (Gast-Wirt)- Typ-Anzeigeverfahren. Sowohl die Anzeigesysteme vom TN- als auch vom G-H-Typ bedienen sich nematischer Flüssigkristalle und zeigen nach dem Stand der Technik - im Vergleich mit anderen Anzeigematerialien, wie CRT, Plasmaanzeige, Elektrolumineszenz-Anzeige etc. - ein langsameres Ansprechvermögen.

Demgegenüber weist aber ein Bildanzeigesystem unter Verwendung von Flüssigkristallen insofern Vorteile auf, als es die Augen wenig ermüdet und der Stromverbrauch gering ist. In der letzten Zeit wurde es für Anzeigeelemente, die grossräumig sind und über eine hohe Dichte verfügen, erforderlich, das Ansprechvermögen der Flüssigkristall-Anzeigeelemente in seiner Geschwindigkeit zu erhöhen, so dass diese für die Konstruktion dünner und leichter Anzeigevorrichtungen geeignet sind. In den letzten Jahren hat man ferroelektrische Flüssigkristalle als Anzeigematerialien entwickelt, die über eine schnelle Umschaltzeit verfügen; ausserdem wurden Bildanzeigevorrichtungen vorgeschlagen, die von dem schnellen elektro-optischen Umschaltphänomen Gebrauch machen. Ferroelektrische Flüssigkristalle wurden von R. B. Meyer et al. J. de Phys. Lett., Bd. 36, 69 (1975), beschrieben. Von diesen nimmt man an, dass sie eine chirale smektische C-Phase, eine chirale smektische F-Phase, eine chirale smektische I-Phase, eine chirale smektische G-Phase etc., (welche im folgenden mit S_C*-Phase, S_F*-Phase, S_I*-Phase oder S_G*-Phase bezeichnet werden), je nach der Flüssigkristall-Klassifikation, aufweisen. Von diesen Phasen besitzt die S_C*-Phase die schnelle Umschaltzeit und man nimmt an, dass diese im Hinblick auf die Phasenstruktur und die der Phasenstruktur entsprechende Viskosität für die praktische Anwendung am wahrscheinlichsten geeignet ist.

So haben N. A. Clark et al ein elektro-optisches Umschaltphänomen in der Grössenordnung von Mikrosekunden beobachtet, wenn p-Decyloxybenzyliden-p'-amino-2-methylbutyl cinnamat (im folgenden mit DOBAMBC abgekürzt), das ist eine der Flüssigkristall-Verbindungen, welche die S_C*-Phase aufweist, innerhalb einer sehr dünnen Zelle versiegelt wird, wie dies in Applied Phys. Lett., Bd. 36, 899 (1980) berichtet wird. Untersuchungen zur Anwendung von ferroelektrischen Flüssigkristallen (insbesondere in der S_C*-Phase derselben), als elektro-optische Materialien, wie für Flüssigkristall-TV- Geräte, Foto-Druckköpfe, nicht-lineare, optische Elemente und dergleichen, die von dieser hohen Ansprechgeschwindigkeit Gebrauch machen, wurden bereits durchgeführt.

Die Ansprechzeit tau von ferroelektrischen Flüssigkristallen entspricht der folgenden Gleichung:

τ = η/P_S.E

worin P_S den spontanen Polarisationswert darstellt; E ein elektrisches Feld bedeutet; und η (eta) die Rotationsviskosität darstellt (d. h. die Umschaltung betreffende Viskosität) [cf. Okano & Kobayashi, Ekisho, Kiso-hen, Seiten 152-153, Baifu-kan (1985)].

Wie aus dieser Gleichung hervorgeht, steht die spontane Polarisation in enger Beziehung mit der Ansprechzeit und es wird angenommen, dass eine Flüssigkristall-Verbindung mit einer grösseren spontanen Polarisation eine höhere Ansprechgeschwindigkeit aufweist. Die spontane Polarisation von DOBAMBC ist jedoch nur ca. 3 nC/cm². Aus diesem Grunde hat man die Einführung verschiedener struktureller Modifikationen vorgeschlagen, um eine grössere spontane Polarisation zu erzielen. Da angenommen wird, dass die sehr geringe spontane Polarisation von ferroelektrischen Flüssigkristallen für das Dipolmoment, das sie besitzen, auf die Beeinflussung der freien Rotation einer Bindung im Molekül zurückgeht, wurde vorgeschlagen, eine Struktur einzuführen, bei welcher die freie Rotation zwischen der optisch aktiven Gruppe (asymmetrischer Kohlenstoff) und einer chromophoren Gruppe beschränkt ist, d. h. eine Struktur, bei welcher sich ein asymmetrisches Kohlenstoffatom in Nachbarschaft einer chromophoren Gruppe befindet. So offenbart z. B. die japanische Patentanmeldung (OPI) Nr. 67453/85 (der Ausdruck "OPI", wie er hier verwendet wird, bedeutet "nicht-geprüfte, veröffentlichte, japanische Patentanmeldung") eine Struktur der Formel:

die einen spontanen Polarisationswert von 17 nC/cm² besitzt;
die japanische Patentanmeldung (OPI) Nr. 207486/87 offenbart eine Struktur der Formel:

die einen spontanen Polarisationswert von 80 bis 100 nC/cm² besitzt. Somit zeigen Flüssigkristall-Verbindungen, die diese optisch aktiven Gruppen aufweisen, die nur auf einer Alkylgruppe beruhen, eine erhöhte spontane Polarisation, die bis zu 100 nC/cm² geht.

Ausserdem wurden auch optisch aktive Gruppen vorgeschlagen, in welchen ein Heteroatom inkorporiert ist (insbesondere ein Halogenatom). So weisen z. B. Verbindungen mit einer Struktur der Formel:

worin X ein Chloratom oder ein Bromatom bedeutet, spontane Polarisationswerte bis zu 220 nC/cm² auf, wie dies in der japanischen Patentanmeldung (OPI) Nr. 218358/85 offenbart wird. Diese Flüssigkristall-Verbindungen zeigen die höchste spontane Polarisation unter den bisher entwickelten ferroelektrischen Flüssigkristallen (insbesondere S_C*-Phase). Wenn jedoch diese halogen-substituierten Verbindungen in Anzeigematerialien verwendet werden, so wird ihnen eine optische und elektrische Instabilität zugeschrieben, so dass sie für praktische Zwecke nicht geeignet sind.

Im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Umstände besteht ein starker Bedarf, eine optisch und elektrisch stabile Flüssigkristall-Verbindung zu entwickeln, die einen spontanen Polarisationswert von 200 nC/cm² oder höher in ihrer S_C*-Phase besitzt.

Die grundlegenden Anforderungen für ferroelektrische Flüssigkristalle im Hinblick auf grosse spontane Polarisationswerte von 200 nC/cm² oder darüber und deren praktische Verwendbarkeit scheinen darin zu liegen, dass sich ein asymmetrisches Kohlenstoffatom in der Nähe einer chromophoren Gruppe unter Bildung einer optisch und elektrisch stabilen Struktur befindet und dass ein Dipolmoment vorliegt, das senkrecht zur Hauptachse des Moleküls eine Vektorkomponente besitzt und dass die Flüssigkristalle eine S_C*-Phase aufweisen. In dem Bestreben, Flüssigkristalle aufzufinden, die diesen Anforderungen entsprechen, wurde eine Anzahl von Verbindungen entwickelt. Dabei wurde jedoch - wie vorstehend erwähnt - nur eine Art von Flüssigkristall-Verbindungen mit einem grossen spontanen Polarisationswert von 200 nC/cm² oder höher, bei welcher ein Heteroatom, wie ein Halogenatom, zu dem asymmetrischen Kohlenstoffatom eingefügt wird, entwickelt.

EP-A-0 136 725 betrifft ferroelektrische Flüssigkristall- Verbindungen mit chiralen Kohlenstoffatomen. Verbindungen dieser Art mit einem chiralen Kohlenstoffatom in α-Position zu einer an einen aromatischen Ring gebundenen Carbonylgruppe finden sich darin nicht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Flüssigkristall-Verbindung zur Verfügung zu stellen, die optisch und elektrisch stabil ist und einen spontanen Polarisationswert von 200 nC/cm² oder höher in ihrer S_C*-Phase aufweist, sowie eine Flüssigkristall-Zusammensetzung, die diese Verbindung enthält.

Die Erfinder haben ausgedehnte Untersuchungen zu ferroelektrischen Flüssigkristall-Verbindungen, die eine S_C*-Phase aufweisen und einen spontanen Polarisationswert von 200 nC/cm² oder mehr in der S_C*-Phase besitzen, durchgeführt, wobei sie ihre Aufmerksamkeit auf die Molekularstrukturen einschliesslich der optisch aktiven Gruppen richteten. Als Ergebnis davon wurde gefunden, dass viele Flüssigkristall-Verbindungen, die inkorporiert eine Ketogruppe mit einem asymmetrischen Kohlenstoff in der Nähe derselben enthalten, eine S_C*-Phase aufweisen und einen spontanen Polarisationswert von 200 nC/cm² oder mehr besitzen. Die vorliegende Erfindung baut auf diesen Befunden auf.

Die Erfindung betrifft eine optisch aktive Flüssigkristall-Verbindung entsprechend der Formel (I):

worin R₁ eine geradkettige Alkylgruppe mit 4 bis 18 Kohlenstoffatomen bedeutet; R₂ eine geradkettige Alkylgruppe mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen oder eine verzweigte Alkylgruppe mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen, die in ihrer Seitenkette eine Methylgruppe aufweist, darstellt; und m und n 1 oder 2 bedeuten.

In Formel (I) bedeutet R₂ vorzugsweise eine 4-Methylpentylgruppe. Die Verbindungen der Formel (I), worin R₂ eine 4-Methylpentylgruppe darstellt, weisen eine besonders stabile S_C*-Phase auf. Die Einführung einer verzweigten Alkylgruppe, die eine Alkylseitenkette mit 2 oder mehr Kohlenstoffatomen aufweist, z. B. Ethylpropyl-, Ethylbutyl-, Propylbutyl-gruppen, reduzieren in ungünstiger Weise die thermische Stabilität der Flüssigkristalle.

Verbindungen mit einer Kohlenstoffkette, z. B. eine Methylengruppe, eine Ethylengruppe etc., zwischen der Ketogruppe und dem asymmetrischen Kohlenstoffatom, besitzen eine reduzierte spontane Polarisation, wie dies aus dem nachfolgend beschriebenen Vergleichsbeispiel 1 hervorgeht.

Die optisch aktiven Flüssigkristall-Verbindungen gemäss der vorliegenden Erfindung können mit üblichen bekannten ferroelektrischen Flüssigkristallen oder mit solchen Verbindungen, die lediglich eine S_C-Phase und keine Ferroelektrizität besitzen, vermischt werden, um auf diese Weise Flüssigkristall-Zusammensetzungen zu schaffen, die einen ausgedehnten Temperaturbereich für die S_C*-Phase aufweisen und sich zur praktischen Anwendung als Anzeigevorrichtungen eignen. Ausserdem wiesen manche der erfindungsgemässen Verbindungen mangelnde Flüssigkristall-Eigenschaften auf; diese können jedoch zu Verbindungen zugegeben werden, die eine S_C-Phase oder eine S_C*-Phase aufweisen, und zwar in einem Anteil von ca. 5 bis 20 Gew.-%, um ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzungen mit einer grösseren spontanen Polarisation zu schaffen.

Die optisch aktive Flüssigkristall-Verbindung entsprechend der Formel (I) kann im allgemeinen durch folgende Umsetzungen synthetisiert werden: Ein 4-Hydroxyarylbromid wird in üblicher Weise in einen Benzylether umgesetzt, der dann mit metallischem Magnesium zur Herstellung eines Grignard-Reagens umgesetzt wird. Ein optisch aktiver Aldehyd wird mit dem erhaltenen Grignard-Reagens unter Erhalt einer Alkoholverbindung umgesetzt. Die Alkoholverbindung wird mit Chrom(VI)oxid zu einem Ketonderivat oxidiert. Das erhaltene Ketonderivat wird in Gegenwart von Palladium-auf-Kohle unter Bildung einer 4-Hydroxyarylketon-Verbindung hydriert.

Die auf diese Weise hergestellte 4-Hydroxyalkylketon- Verbindung und eine 4-n-Alkyloxyarylcarbonsäure werden in Methylenchlorid in Gegenwart von N,N'-Dicyclohexylcarbodiimid unter Erhalt einer Esterverbindung umgesetzt. Das erhaltene Produkt wird durch Silicagel-Säulenchromatografie und Umkristallisierung unter Erhalt des gewünschten Produktes gereinigt. Die Struktur der erhaltenen Flüssigkristall- Verbindung wurde durch NMR-Analyse und massenspektrografische Analyse identifiziert.

Typische Beispiele der Flüssigkristall-Verbindungen entsprechend der Formel (I) sind nachfolgend aufgeführt.

(Verbindung von Beispiel 5)

(Verbindung von Beispiel 6)

(Verbindung von Beispiel 7)

(Verbindung von Beispiel 8)

Die Erfindung wird nun genauer unter Bezugnahme auf die Beispiele, Vergleichsbeispiele und Anwendungsbeispiele erläutert. Diese Beispiele sollen jedoch keine Beschränkung der Erfindung darstellen.

BEISPIEL 1 Synthese von 4-Bromphenyl-benzylether

Zu 200 ml Aceton wurden 63,5 g Benzylchlorid, 95,15 g 4-Bromphenol und 69,1 g Kaliumcarbonat zugegeben und das Gemisch zur Umsetzung 8 Stunden unter Rückfluss belassen. Nach Beendigung der Reaktion wurde das Reaktionsgemisch zu 200 ml Wasser gegeben und mit 200 ml Chloroform extrahiert. Der Extrakt wurde mit 200 ml Wasser unter Erhalt eines Rohproduktes gewaschen. Das Rohprodukt wurde mit einem Claisen-Kolben destilliert, wobei 108,1 g Destillat erhalten wurden, das im weiteren mit Silicagel-Säulenchromatografie unter Verwendung von Benzol als Eluierungsmittel gereinigt wurde. Dabei wurden 96 g (Gesamtausbeute: 73%) der vorstehend genannten Verbindung mit einem Schmelzpunkt von 47°C erhalten.

BEISPIEL 2 Synthese von 4-(2,6-Dimethyl-1-hydroxyheptyl)phenyl-benzylether

In einen 200 ml-Kolben wurden 1,704 g metallisches Magnesium gegeben. Nachdem die Luft durch Stickstoff verdrängt worden war, wurde eine kleine Menge an Jod hinzugegeben und anschliessend zur Aktivierung des Magnesiums erwärmt. 10 ml Tetrahydrofuran (THF) wurden zugegeben und ein Gemisch aus 18,5 g 4-Bromphenyl-benzylether, wie es in Beispiel 1 hergestellt worden war, und 40 ml THF tropfenweise zu dem System aus einem Tropftrichter bei Raumtemperatur über einen Zeitraum von 30 Minuten zugegeben. Die Reaktion wurde bei Rückflusstemperatur von THF weitere 2,5 Stunden fortgesetzt, um ein Grignard-Reagens herzustellen. Zu dem erhaltenen Grignard-Reagens wurde ein Gemisch von 10,0 g (S)-2,6-Dimethylheptanal und 30 ml THF bei 15°C zugegeben, dann wurde das Gemisch 2 Stunden lang zur Umsetzung stehen gelassen, wobei man es auf dieser Temperatur hielt. Das Reaktionsgemisch wurde mit verdünnter Salzsäure behandelt, mit einer wässrigen Natriumbicarbonatlösung neutralisiert und mit Wasser gewaschen. Dabei wurden 21,8 g eines Rohproduktes erhalten. Die Reinigung mit Silicagel-Säulenchromatografie (Eluierungsmittel: Benzol) ergab 11,8 g (theoretische Ausbeute: 47%) der im Titel genannten Verbindung als gelbe viskose Flüssigkeit.

BEISPIEL 3 Synthese von 4-(2,6-Dimethyl-heptanoyl)phenyl-benzylether

Zu einem Gemisch aus 11,8 g Benzylether, wie es in Beispiel 2 hergestellt worden war, und 160 ml Essigsäure wurde ein Gemisch aus 53 ml Essigsäure, 13,3 ml Wasser und 7,5 g Chrom(IV)oxid über einen Zeitraum von 30 Minuten zugegeben, wobei das Ganze auf 20°C gehalten wurde. Die Reaktion wurde bei dieser Temperatur eine weitere Stunde lang fortgesetzt. Nachdem 400 ml Methanol zugegeben worden waren, wurde das Reaktionsgemisch unter reduziertem Druck destilliert, um das Methanol und die Essigsäure zu entfernen. Zu dem Rückstand wurden 300 ml Wasser zugegeben und das Gemisch mit einer 5%-igen wässrigen Natriumhydroxidlösung auf pH 9 eingestellt; daran schloss sich eine Extraktion mit 100 ml Diethylether an. Die Etherschicht wurde zweimal mit Wasser gewaschen; der Diethylether wurde abdestilliert, wobei 8,1 g eines Rohproduktes erhalten wurden. Die Reinigung des Rohproduktes mittels Silicagel-Säulenchromatografie (Eluierungsmittel: Benzol) ergab 7,1 g (theoretische Ausbeute: 66,5%) der im Titel genannten Verbindung als eine gelbe Flüssigkeit.

BEISPIEL 4 Synthese von 4-(2,6-Dimethylheptanoyl)phenol

In einen 50 ml-eierförmigen Kolben, der mit einem Dreiwege-Hahn ausgerüstet ist, wurden 2 g Benzylether, wie er in Beispiel 3 hergestellt wurde, 10 ml Methanol und 0,2 g 10% Palladium-auf-Kohle gegeben, um eine Hydrierungsreaktion bei Raumtemperatur unter Normaldruck herbeizuführen. Die Wasserstoffabsorption war innerhalb 2 Stunden beendet. Der Katalysator wurde durch Filtration entfernt; das Methanol wurde aus dem Filtrat unter reduziertem Druck abdestilliert. Dabei wurden 1,46 g (theoretische Ausbeute: 99%) der Titelverbindung als schwach-braune, hochviskose Flüssigkeit erhalten.

Spezifische Rotation: α 24|D: +22,1°

BEISPIEL 5 Synthese von 4'-n-Octyloxybiphenyl-4-carbonsäure-4"-(2,6- dimethylheptanoyl)phenylester

In einen 200 ml-Kolben wurden 1,39 g 4'-Octyloxybiphenyl-4- carbonsäure, 0,054 g 4-Dimethylaminopyridin, 1,0 g des Phenols, wie es in Beispiel 4 hergestellt worden war, und 70 ml Dichlormethan gegeben und dann das Ganze auf 0°C abgekühlt. Zu dem Gemisch wurden 1,15 g N,N'-Dicyclohexyl carbodiimid zugegeben und das Gemisch wurde zur Umsetzung bei dieser Temperatur 2 Stunden lang stehen gelassen. Das gebildete Aminsalz wurde durch Filtration entfernt und das Filtrat wurde unter reduziertem Druck destilliert, um das Dichlormethan zu entfernen. Das erhaltene Rohprodukt wurde aus 100 ml Ethanol umkristallisiert, wobei 1,2 g (theoretische Ausbeute: 51,8%) der Titelverbindung mit einem Schmelzpunkt von 84°C erhalten wurden.

Spezifische Rotation: α 24|D: +5,05°

MS: 542 (M⁺)

NMR: delta (ppm, CDCl₃):
0,85 (6H, d, J = 6,6 Hz),
0,90 (3H, t, J = 7,0 Hz),
1,21 (3H, d, J = 6,8 Hz),
1,18-1,52 (16H, m),
1,81 (3H, m),
3,47 (1H, m),
4,01 (2H, t, J = 6,6 Hz),
7,0 (2H, m),
7,35 (2H, m),
8,05 (2H, m), und
8,23 (2H, m).

BEISPIEL 6 Synthese von 4'-n-Decyloxybiphenyl-4-carbonsäure-4"-(2,6- dimethylheptanoyl)phenylester

4,65 g 4-(2,6-Dimethylheptanoyl)phenol (4,65 g) und 3,1 g 4'-Decyloxybiphenyl-4-carbonsäure wurden auf die gleiche Weise, wie in Beispiel 5 angegeben, umgesetzt. Das rohe Produkt wurde durch Umkristallisierung gereinigt, wobei 3 g (theoretische Ausbeute: 40%) der Titelverbindung mit einem Schmelzpunkt von 83,7°C erhalten wurden.

Spezifische Rotation: α 24|D: +5,31°

MS: 570 (M+)

NMR: delta (ppm, CDCl₃):
0,85 (6H, d, J = 6,6 Hz),
0,89 (3H, t, J = 7,0 Hz),
1,21 (3H, d, J = 6,8 Hz),
1,61-1,52 (20H, m),
1,81 (3H, m),
3,47 (1H, m),
4,01 (2H, t, J = 6,6 Hz),
7,01 (2H, m),
7,35 (2H m),
8,05 (2H, m),
8,24 (2H, m).

BEISPIEL 7 Synthese von 4-n-Octyloxybenzoesäure-4'-(2,6-dimethylheptanoyl)- 4"-biphenylester

a) 4-Brom-4'-biphenyl-benzylether wurde in der gleichen Weise, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist, erhalten, mit der Ausnahme, dass 4-Bromphenol durch 4-Brom-4'-hydroxybiphenyl ersetzt wurde.
b) Ein Gemisch aus 12 g des vorstehend genannten Benzylethers und 100 ml THF wurde zu einem Gemisch aus 0,89 g Magnesium, 10 ml THF und einer geringen Menge an Jod zur Herstellung eines Grignard-Reagens gegeben. Zu dem Grignard-Reagens wurde ein Gemisch aus 5 g (S)-2,6-Dimethylheptanal und 5 ml THF über einen Zeitraum von ca. 15 Minuten gegeben und das Gemisch wurde zur weiteren Reaktion 3 Stunden bei Raumtemperatur stehen gelassen. Nach Beendigung der Reaktion wurde THF durch Destillation unter vermindertem Druck entfernt. Der Rückstand wurde mit Benzol extrahiert und der Extrakt nacheinander mit Wasser, einer wässrigen Natriumbicarbonatlösung und Wasser gewaschen. Das Benzol wurde abdestilliert und der Rückstand mittels Silicagel-Säulenchromatografie gereinigt (Eluierungsmittel: Benzol). Dabei wurden 4,2 g 4-(2,6-Dimethyl-1-hydroxyheptyl)-4'-biphenyl-benzylether erhalten.
c) Der Benzylether (4,2 g), wie er unter (b) hergestellt worden war, wurde in der gleichen Weise, wie dies in Beispiel 3 beschrieben ist, unter Erhalt von 3 g 4-(2,6-Dimethylheptanoyl)- 4'-biphenyl-benzylether umgesetzt. Die Reinigung mittels Säulenchromatografie wurde unter Verwendung von Chloroform als Eluierungsmittel durchgeführt.
d) Das Produkt, wie es unter (c) hergestellt worden war, wurde unter Normaldruck einer Hydrierung unterworfen, und zwar in der gleichen Weise, wie dies in Beispiel 4 beschrieben ist. Das rohe Produkt wurde mittels Silicagel-Säulenchromatografie unter Verwendung eines Lösungsmittelgemisches aus Benzol und Ethylacetat (20 : 1 nach dem Volumen) als Eluierungsmittel gereinigt. Dabei wurden 1,4 g 4-Hydroxy-4'-(2,6-dimethylheptanoyl)biphenyl erhalten.
e) Zu 20 ml Dichlormethan wurden 1 g des Biphenylderivates, wie es unter (d) hergestellt worden war, 0,8 4-Octyloxy benzoesäure, 0,04 g 4-Dimethylaminopyridin und 0,87 g N,N'-Dicyclohexylcarbodiimid zugegeben und das Gemisch 3 Stunden lang bei 15 bis 20°C zur Umsetzung stehen gelassen. Das gebildete Aminsalz wurde durch Filtration abgetrennt; das Dichlormethan wurde aus dem Filtrat durch Destillation unter vermindertem Druck entfernt. Dabei wurden 2,8 g eines Rohproduktes erhalten. Das rohe Produkt wurde einer Silicagel-Säulenchromatografie (Eluierungsmittel: Benzol) unterworfen und dann aus n-Heptan umkristallisiert, wobei 1,16 g eines 4-n-Octyloxybenzoesäure-4'-(2,6-dimethylheptanoyl- 4"-biphenylester-Kristalles mit einem Schmelzpunkt von 75°C erhalten wurden.

Spezifische Rotation: α 24|D: +1.6°

MS: 542 (M⁺)

NMR: delta (ppm, CDCl₃):
0,88 (9H, m),
1,36 (19H, m),
1,83 (3H, m),
3,5 (1H, m),
4,06 (2H, t, J = 6,54 Hz),
7,0 (2H, m),
7,33 (2H, m),
7,69 (4H, m),
8,04 (2H, m), und
8,17 (2H, m).

BEISPIEL 8 Synthese von 4-n-Decyloxybenzoesäure-4'-(2,6-Dimethylheptanoyl)- phenylester

1 g 4-(2,6-Dimethylheptanoyl)phenol, wie es in Beispiel 4 hergestellt worden war, und 1,18 g 4-Decyloxybenzoesäure wurden in der gleichen Weise umgesetzt, wie dies in Beispiel 5 beschrieben ist, wobei 1,3 g (theoretische Ausbeute: 61,9%) der Titelverbindung mit einem Schmelzpunkt von 52°C erhalten wurden.

MS: 494 (M⁺)

NMR: delta (ppm, CDCl₃):
0,90 (9H, d, J = 6,7 Hz),
1,35 (24H, m),
1,82 (2H, m),
3,42 (1H, m),
4,05 (2H, m),
6,97 (2H, m),
7,34 (2H, m),
8,06 (2H, m), und
8,16 (2H, m).

BEISPIEL 9

Flüssigkristall-Charakteristika von 4'-n-Octyl-oxybiphenyl-4- carbonsäure-4"-(2,6-dimethylheptanoyl)-phenylester, wie er in Beispiel 5 erhalten wurde, wurden wie folgt bestimmt.

Auf einer Glasplatte wurde eine transparente Elektrode gebildet und die Oberfläche mit einem hochpolymeren Film beschichtet; daran schloss sich eine in eine Richtung gehende Reibung. Die auf diese Weise hergestellten Basisplatten wurden mit einem 3 µm dicken Abstandhalter zwischen denselben zu einer Zelle zusammengebaut, und zwar so, dass die Reibrichtungen der beiden Platten parallel waren. Die vorstehend genannte Flüssigkristall-Verbindung wurde in der Zelle versiegelt. Wenn an die Flüssigkristallzelle ein Rechteckwellen-Wechselstrom von ±20 V angelegt wurde, so konnten mit Hilfe eines He-Ne-Lasers und eines Fotovervielfachers die elektro-optischen Effekte beobachtet werden; es wurde nicht nur festgestellt, dass die Flüssigkristallzelle einen klaren Kontrast ergab, sondern auch, dass sie eine schnelle Ansprechzeit zeigte, was auf die praktische Verwendbarkeit zu Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen schliessen lässt.

Ausserdem wurden die Phasenübergangstemperaturen der Flüssigkristall-Verbindung durch Beobachtung mit Hilfe eines Differential-Scanning-Calorimeters und eines Polarisationsmikroskops bestimmt. Die S₁- und S₂-Phasen konnten nicht bestimmt werden. Die erhaltenen Ergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 zusammengefasst.

BEISPIELE 10 BIS 13

Die Flüssigkristall-Charakteristka von 4'-n-Decyloxy-biphenyl-4- carbonsäure-4"-(2,6-dimethylheptanoyl)phenylester, wie er in Beispiel 6 erhalten wurde, und der Flüssigkristall-Verbindungen, wie sie in den Beispielen 7 bis 8 erhalten wurden, wurden in der gleichen Weise, wie in Beispiel 9, bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 wiedergegeben.

VERGLEICHSBEISPIELE 1 UND 2

Die Phasenübergangstemperaturen und verschiedene Charakteristika der folgenden Vergleichsverbindungen, die eine verhältnismässig analoge Struktur zu den Verbindungen der Formel (I) aufweisen, wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 9 bestimmt. Die Vergleichsverbindung 1 stellt eine Verbindung dar, worin das optisch aktive Kohlenstoffatom nicht in der Nähe der CO-Gruppe ist und welche eine verhältnismässig kleine spontane Polarisation aufweist. Die Vergleichsverbindung 2 zeigt eine S_C*-Phase bei einer verhältnismässig niederen Temperatur, besitzt jedoch einen geringen spontanen Polarisationswert und ist in ihrer Ansprechzeit nicht so schnell. Die erhaltenen Ergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 aufgeführt.

Vergleichsverbindung 1

(J. Am. Chem. Soc. 108 (1986) 4736)

Vergleichsverbindung 2

(Pre-Print for the 11th International Liquid Crystal Conference, 0-036-FF)

ANWENDUNGSBEISPIELE

Um Flüssigkristall-Zusammensetzungen zu erhalten, die über einen breiten Temperaturbereich der tatsächlichen Anwendung ein schnelles elektro-optisches Ansprechvermögen besitzen, wurden die Flüssigkristall-Verbindungen gemäss der Erfindung mit verschiedenen bekannten Flüssigkristall-Verbindungen vermischt, wie dies nachfolgend gezeigt wird. Jede der erhaltenen Zusammensetzungen wurde im Hinblick auf ihre Ansprechcharakteristika als Flüssigkristall-Anzeigeelement bewertet. Die erhaltenen Ergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 aufgeführt.

TABELLE 1

TABELLE 2

Wie vorstehend beschrieben, gewährleisten die Flüssigkristall-Verbindungen gemäss der Erfindung ein schnelles elektro-optisches Umschalten der Bildanzeigevorrichtungen und entsprechen in ausreichender Weise den Anforderungen von Anzeigevorrichtungen mit hoher Dichte und grossräumiger Konstruktion.

Während vorstehend die Erfindung in Details und unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne vom Inhalt und Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Optisch aktive Flüssigkristall-Verbindung entsprechend der Formel:
worin R₁ eine geradkettige Alkylgruppe mit 4 bis 18 Kohlenstoffatomen bedeutet; R₂ eine geradkettige Alkylgruppe mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen oder eine verzweigte Alkylgruppe mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen, wobei diese in der Seitenkette eine Methylgruppe aufweist, darstellt; und m und n jeweils 1 oder 2 bedeuten.

2. Flüssigkristall-Verbindung nach Anspruch 1, wobei die genannte Verbindung der folgenden Formel entspricht:
worin R₁ eine geradkettige Alkylgruppe mit 4 bis 18 Kohlenstoffatomen bedeutet; und R₂, eine geradkettige Alkylgruppe mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellt.

3. Flüssigkristall-Verbindung nach Anspruch 1, wobei die genannte Verbindung der folgenden Formel entspricht:
worin R₁ eine geradkettige Alkylgruppe mit 4 bis 18 Kohlenstoffatomen bedeutet; und R_2' eine verzweigte Alkylgruppe mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen, wobei diese in ihrer Seitenkette eine Methylgruppe aufweist, darstellt.

4. Flüssigkristall-Verbindung nach Anspruch 1, wobei die genannte Verbindung der folgenden Formel entspricht:
worin R₁ eine geradkettige Alkylgruppe mit 4 bis 18 Kohlenstoffatomen bedeutet; und R₂, eine geradkettige Alkylgruppe mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellt.

5. Flüssigkrstiall-Verbindung nach Anspruch 1, wobei die genannte Verbindung der folgenden Formel entspricht:
worin R₁ eine geradkettige Alkylgruppe mit 4 bis 18 Kohlenstoffatomen bedeutet; und R_2'' eine verzweigte Alkylgruppe mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen, wobei diese in der Seitenkette eine Methylgruppe aufweist, darstellt.

6. Flüssigkristall-Verbindung nach Anspruch 1, wobei die genannte Verbindung der folgenden Formel entspricht:
worin R₁ eine geradkettige Alkylgruppe mit 4 bis 18 Kohlenstoffatomen bedeutet; und R₂, eine geradkettige Alkylgruppe mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellt.

7. Flüssigkristall-Verbindung nach Anspruch 1, wobei die genannte Verbindung der folgenden Formel entspricht:
worin R₁ eine geradkettige Alkylgruppe mit 4 bis 18 Kohlenstoffatomen bedeutet; und R_2'' eine verzweigte Alkylgruppe mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen, wobei diese in der Seitenkette eine Methylgruppe aufweist, darstellt.

8. Flüssigkristall-Zusammensetzung, welche eine optisch aktive Flüssigkristall-Verbindung entsprechend der Formel:
worin R₁ eine geradkettige Alkylgruppe mit 4 bis 18 Kohlenstoffatomen bedeutet; R₂ eine geradkettige Alkylgruppe mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen oder eine verzweigte Alkylgruppe mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen, wobei diese in ihrer Seitenkette eine Methlygruppe aufweist, darstellt; und m und n jeweils 1 oder 2 bedeuten,
und eine davon verschiedene Art einer Flüssigkristall- Verbindung, welche eine S_C-Phase aufweist, umfasst.