JP2001522822A - フェナントレンのフッ素化誘導体、および液晶混合物におけるそれらの使用 - Google Patents
フェナントレンのフッ素化誘導体、および液晶混合物におけるそれらの使用Info
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- C09K2323/00—Functional layers of liquid crystal optical display excluding electroactive liquid crystal layer characterised by chemical composition
Abstract
Description
およびコレステリック液晶に加えて、市販デイスプレイデバイスに使用されてい
る。
型のセルに強誘電性液晶(FLC)を使用すると、従来のTN(ねじれネマテイ
ック)セル(例えば,EP−A0 032 362参照)と比較して、最高10
00までの因子だけ早い応答時間を有する光電気スイッチング素子または表示素
子が得られることを示すことが出来た。このような特性および他の好ましい特性
に基づいて、例えば双安定スイッチングの可能性やコントラストが視野角度にほ
とんど依存しないという事実に基づいて、FLCはコンピユータデイスプレイな
どの用途に基本的に十分に適している。
めには、傾斜または直交スメクテイック相を形成し自身光学的に活性な化合物か
、あるいはこのようなスメクテイック相は形成するが、自身は光学的に活性では
ない化合物を光学的に活性な化合物と共にドーピングすることにより強誘電性ス
メクテイック相を誘導するかのどちらかが要求される。所望の液晶相は出来るだ
け広い温度範囲にわたって安定でなければならない。 電気光学コンポーネントにおいて良好なコントラストを実現するには、液晶の
配向が一様なプレ−ナ状をなすことが必要である。SAおよびS* C相において
良好な配向は、例えば、液晶混合物の相シーケンスが、温度の減少に伴って, アイソトロピック→N*→SA→S* C である場合に実現出来る。
10μmより大)か、あるいはむしろより良好にはそれが十分に補償されること
が必要である(例えば,T.MatsumotoらによるProc. of t
he 6th Int. Display Research Conf.,J
apan Display,Sept.30−Oct.2,1986,Toky
o,Japan,pp.468−470;M.Murakamiら,同上,pp
344−347参照)。 これは、例えば,N*相において左回りの螺旋を有するカイラル液晶混合物に
右回り螺旋を誘起する一種またはそれ以上の光学的に活性なド−パントを、螺旋
が補償される量で混合することにより実現出来る。
プレイ)効果を均一プレ−ナ状配向に利用するには、スメクテイックC*相のピ
ッチがデイスプレイ素子の厚さよりかなり大きいことが更に要求される(Mol
.Cryst.Liq.Cryst.1983,94,213および1984,
114,151)。
、下記の式に従って系の回転粘度γ(mPas)、自発分極Ps(nC/cm2 )および電場強度E(V/m)に依存して与えられる。
決定されるので、強誘電性デイスプレイ媒体は、短い応答時間を実現するために
は低い粘度および高い自発分極を有さなければならない。
よび低い正のあるいは好適には負の誘電異方性Δεが要求される(例えば,S.
T.Lagerwallら、“Ferroelectric Liquid C
rystals for Displays(デイスプレイ用強誘電性液晶)”
,SID Symposium、Oct.Meeting 1985,San
Diego,Ca.,USA参照)。
達成出来る。使用される基本材料(または、マトリクス)は、好適には、可能な
ら所望の相シ−ケンスI→N→SA→SCを自身既に有している化合物である。
この混合物の他のコンポ−ネントが、融点を下げるために、またSCおよび通常
はまたN相を広げるために、光学活性を誘起してピッチ補償に供するために、更
に光学的異方性および誘電異方性の整合のためにしばしば添加されるが、しかし
ながら例えば回転粘度は、可能なら、増加されるべきではない。
LCD効果(ピッチ安定化強誘電性液晶デイスプレイ、これは、SBF=ショー
トピッチ双安定強誘電性効果としても知られる。)を利用することにより動作さ
せることが出来る。このDHF効果は、B.I.Ostrovskiにより、A
dvances in Liquid Crystal Research a
nd Aplications、Oxford/Budapest、1980、
469ff.に開示されており、PSFLCD効果はDE−A3920625お
よびEP−A0405346に開示されている。SSFLCD効果と対照的に、
これらの効果を利用する場合は短いSCピッチを持つ液晶材料が必要とされる。 液晶混合物に使用するフェナントレンのフッ素化誘導体は、例えば、DE−A
19500768に開示されている。
出来ず,デイスプレイの製造業者は非常に広い範囲の混合物用成分に関心を持っ
ている。これに対する他の理由はまた、デイスプレイ装置の、あるいはセルの個
々のコンポーネント(例えば,アラインメント、整合層)と液晶混合物との相互
作用のみが、液晶混合物の品質に対して結論が得られることを可能にするという
ことにある。
ィルの改良に適した新規な化合物を提供することにある。 驚くことに、下記式(1)のフッ素化フェナントレン誘導体は液晶混合物にお
ける使用に特に適することが見出されている。
条件とし、 a)X1およびX2、およびX3およびX4は同時にはHではなく、 b)X1およびX2、およびX3およびX4は同時にはFではなく、 c)このグループからの少なくとも一個のXはFであり;
ていてもよい、直鎖または分岐アルキル基(不斉炭素原子を有するか、又は有し
ない)であり、上記アルキル基は、 a1)1個またはそれ以上の非隣接かつ非末端−CH2−基は−O−
、−S−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−または−Si(CH 3 )2−により置換されていてもよく、および/または a2)1個またはそれ以上の−CH2−基は−CH=CH−、−C=
C−、シクロプロパン−1、2−ジイル、1,4−フェニレン、1,4−シクロ
ヘキシレンまたは1,3−シクロペンチレンにより置換されていてもよく、およ
び/または a3)末端−CH3基は下記のカイラル基(光学活性またはラセミッ
ク)の1個により置換されていてもよい:
F2、−OCH2F、−CHF2または−CH2Fであり、 b)R1はまた水素、ClまたはFであり; R3、R4、R5、R6およびR7は同一あるいは異なって a)水素であり、又は、 b)1〜16個の炭素原子を有する直鎖または分岐アルキル基(不斉炭素原
子を有するか、又は有しない)であって、 b1)1個以上の非隣接かつ非末端−CH2−基は−O−により置換
されていてもよく、および/または b2)1個または2個の−CH2−基は−CH=CH−により置換さ
れていてもよく、 c)また、 R3が上記環系の一つの置換基である場合は、R3は水素でのみあり得ると
いう条件で R4およびR5は、オキシラン、ジオキソラン、テトラハイドロフラン
、テトラハイドロピラン、ブチロラクトンあるいはバレロラクトン系に結合され
るとき、一体となって−(CH2)4−又は(CH2)5−であってもよく;
もよい1,4−フェニレン、一個または二個のH原子がCNおよび/またはCH 3 および/またはFにより置換されていてもよい1,4−シクロヘキシレン、一
個以上のH原子がF、Clおよび/またはCNにより置換されていてもよいナフ
タレン−2,6−ジイル;または単結合である。
適した液晶物質の範囲を非常に一般的にかなり拡大する。 この点で、式(1)の化合物は広い範囲の応用を有する。置換体の選択に依存
して、上記化合物が、液晶相が支配的に構成される基本材料として用いることが
出来るが、しかしながら、例えば、上記式(1)の化合物を他ののクラスの化合
物から液晶基本材料に順に添加してこの種の誘電体の誘電的および/または光学
的異方性を改質し、および/またはそのしきい値電圧および/またはその粘度を
最適にすることも可能である。
響を与えることに特に適している。 この特性を利用して、本発明による式(1)の化合物は逆モードで動作するF
LC混合物における使用に特に適している。これらの化合物は更にECBモード
(電気的に制御された複屈折)に基づく混合物における使用に特に適している。
式(1)の化合物はまた、活性マトリクスあるいは超TFTモードに供するため
に開発されたネマテイックおよびカイラルスメクテイック混合物における使用に
特に適している。
いて、式(1)における記号および指数は下記の意味を有する: G1は−CH=CH−であり; Y1およびY2はHであり; X1、X2、X3およびX4はFであり(上記の条件付きで); R1およびR2は好適には同一あるいは異なり、更に a)直鎖または分岐アルキル基(不斉炭素原子のある場合または無い場合
)は1個〜18個の炭素原子を有し,ここで、更に一個またはそれ以上のH原子
はFにより置換してもよく、更にここで a1)1個またはそれ以上の非隣接および非末端−CH2−基は、
−O−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−または−Si(CH3 )2−により置換されてもよく、および/または a2)1個の−CH2−基は、シクロプロパン−1,2−ジイル、
1,4−フェニレンまたはトランス−1,4−シクロヘキシレンにより置換され
ていてもよく;
ない)は1〜16個の炭素原子を有し,ここで a2)1個の非末端−CH2−基は−O−により置換されていてもよ
く、更に一個またはそれ以上のH原子はFにより置換されてもよい。 M1は好適には−CH2CH2−、−CH2CH2CH2CH2−または単結合
である。 M1は特に好適には単結合である。 A1は好適には1,4−フェニレン、トランス−1,4−シクロヘキシレンまた
は単結合である。 A1は特に好適には単結合である。
lq)を含むものである。 活性マトリクスまたは超TFT用途に供するネマテイック液晶混合物における
使用に特に適した化合物のグループにおいて、上記式(1)における記号および
添字は下記の意味を有している。 G1は−CH=CH−であり; Y1はFであり; Y2はHであり; X1はHまたはFであり; X2はHまたはFであり; X3はHであり; X4はHであり; R1はH、Cl、F、CF3O、CH2FO、CF3または1〜5個の炭素原子
を持つ直鎖アルキル基であり; R2は1〜5個の炭素原子を持つ直鎖アルキルまたはアルコキシ基であり; M1は単結合であり; A1は単結合である。 このグループは、例えば、以下に示す化合物(lg)、(lh)、(li)、
(lk)、(lL)、(lm)、(ln)、(lo)、(lp)、(lq)、(
lr)、(ls)、(lt)および(lu)を含んでいる。 本発明による化合物は、有機合成に関する標準的な仕事、例えばHouben
−Weyl、Methoden der Organischen Chemi
e 有機化学の方法)、Georg−Thieme−Verlag、Stutt
gartに開示されるように、参考文献からの従来公知の方法により調整される
。
、従来公知であり、しかしここでは詳細には言及しない変形例の使用がここでは
可能である。 必要ならば、出発材料が、これらの材料を反応混合物から分離せず、代わりに
それらを更に上記式(1)の化合物に直ちに変換することによりインシチューで
形成することも可能である。 下記のスキ−ムは、他の工程も実行可能であるが、上記式(1)の化合物に対
して可能な合成ル−トを例示により示す。
例えば、J.Organomet.Chem.453(1993)2、C19 b)HN(iPr)2、Pd(O)触媒;J.Organomet.Chem.
453(1993)2、C19 c)H2/触媒(P.N.Rylander、Hydrogenation M
ethods、Academic Press、London、1985、p5
3) d)photocyclization(例えば、J.Am.Chem.Soc
.84、4361(1962)) e)H2/Pd(C) R8:R2に対応し、あるいは適切な引き続く反応によりR2に変換することが
出来る。
フルオロブロモベンゼンは市販されており、3−ブロモ−2−フルオロ−R8− フェニル誘導体の合成を以下に開示する。1−(2,3,4−トリフルオロフェ
ニル)−2−(2−フルオロ−3−R8−フェニル)エテン(ethene)の
光環化の段階で、(Z)−異性体が好適には使用されるが、しかしながら、光環
化条件の下で(Z)−異性体がそれから形成されるので(E)異性体も使用する
ことが出来、またインシチューで反応して(la)を形成することが出来る。 スキ−ム2によれば、タ−ゲット構造(lc)、(ld)、(le)、および(
lf)は、1−ブロモ−2,4,5−トリフルオロベンゼン(市販)および上記
の3−ブロモ−2−フルオロ−R8−フェニル誘導体から得ることが出来る。同
様に、スキ−ム3は、同様に市販品である1−ブロモ−2,4−ジフルオロベン
ゼンからの目標化合物(lg)、(lh)、(li)、および(lk)の合成を
開示する。
市販されており;反応はスキ−ム1−3で既に開示したものと実質的に同様に進
行する。 スキ−ム5において出発材料として要求される3,4−ジフルオロアセトフェノ
ンも市販されている。目標生成物への更なる変換は、他の合成ル−トからずれる
特異性は何も示さない。目標化合物(lp)、(lq)、(lr)および(ls
)の合成に対して、スキ−ム6は市販の4−ブロモ−2−フルオロフェノールか
ら出発し、これは標準的な方法により(例えば、ウイリアムソン(Willia
mson)のエーテル合成法)により対応するメチルエ−テルに変換される。目
標化合物(lp)、または(lq)の段階で、メチル基は(標準の方法により、
例えば臭化水素酸/酢酸を用いて)開裂させることが出来る。得られたヒドロキ
シフェナントレンは、インシチュ−で生成されるジフルオロカルベンとの反応に
より目標化合物(lr)または(ls)に変換することが出来る。
は目標化合物(lt)、(lu)を上記スキ−ムとほぼ同様にアクセサブルにす
る。
例えば,J.Organomet.Chem.453(1993)2、C19 b)HN(iPr)2、Pd(O)触媒;J.Organomet.Chem.
453(1993)2、C19 c)H2/触媒(P.N.Rylander,Hydrogenation M
ethods、Academic Press、London、1985、p.
53) d)光環化(例えば,J.Am.Chem.Soc.84、4361(1962
)) e)H2/Pd(C) f)1.LDA 2.R9−Br または1.LDA 2.R−CHO 3.H
+ 4.H2 R8:R2に対応する。 または適切な引き続く反応によりR2に変換出来る。
R9:R1に対応する。 または適切な引き続く反応によりR1に変換出来る。
R:1個の炭素原子より短いR9に対応する。
例えば、J.Organomet.Chem.453(1993)2、C19 b)HN(iPr)2、Pd(O)触媒;J.Organomet.Chem.
453(1993)2、C19 c)H2/触媒(P.N.Rylander、Hydrogenation M
ethods、Academic Press、London、1985、p.
53) d)光環化(例えば,J.Am.Chem.Soc.84、4361(1962
)) e)H2/Pd(C) f)1.LDA 2.R9−Br または 1.LDA 2.R−CHO 3.
H+ 4.H2 R8:R2に対応する。または適切な引き続く反応によりR2に変換できる。 R9:R1に対応する。または適切な引き続く反応によりR1に変換できる。 R:1個の炭素原子だけ短いR9に対応する。
例えば、J.Organomet.Chem.453(1993)2、C19 b)HN(iPr)2、Pd(O)触媒;J.Organomet.Chem.
453(1993)2、C19 c)H2/触媒(P.N.Rylander、Hydrogenation M
ethods、Academic Press、London、1985、p.
53) d)光環化(例えば,J.Am.Chem.Soc.84、4361(1962
)) e)H2/Pd(C) R8:R2に対応する。または、適切な引き続く反応によりR2に変換できる。
例えばJ.Organomet.Chem.453(1993)2、C19 b)HN(iPr)2、Pd(O)触媒;J.Organomet.Chem.
453(1993)2、C19 c)H2/触媒(P.N.Rylander、Hydrogenation M
ethods、Academic Press、London、1985、p.
53) d)光環化(例えば、J.Am.Chem.Soc.84、4361(1962
)) e)H2/Pd(C) R8:R2に対応する。または、適切な引き続く反応によりR2に変換できる。
例えば、J.Organomet.Chem.453(1993)2、C19 b)HN(iPr)2、Pd(O)触媒;J.Organomet.Chem.
453(1993)2、C19 c)H2/触媒(P.N.Rylander、Hydrogenation M
ethods、Academic Press、London,1985、p.
53) d)光環化(例えば、J.Am.Chem.Soc.84、4361(1962
)) e)H2/Pd(C) f)1.HBr/HOAc 2.CF2Cl2/base/phase−tra
nsfer触媒 R8:R2に対応する。または、適切な引き続く反応によりR2に変換できる。
例えばJ.Organomet.Chem.453(1993)2、C19 b)HN(iPr)2、Pd(O)触媒;J.Organomet.Chem.
4 53(1983)2、C19 c)H2/触媒(P.N.Rylander、Hydrogenation M
ethods、Academic Press、London、1985、p5
3) d)光環化(例えば、J.Am.Chem.Soc.84、4361(1962
)) e)H2/Pd(C) R8:R2に対応する.または、適切な引き続く反応によりR2に変換出来る。 一般に、基(−A1−M1)、R1および−CH2−R2の合成は、1、4−
シクロヘキシレンおよび1、4−フェニレン基を含有する化合物に対して、例え
ば、DE−A2344732、2450088、2429093、250294
、2701591および2752975を参照することが出来る。
120℃の温度で、好適には、ベンゼンまたはトルエンなどの不活性溶媒の存在
下で、および/または触媒、例えば、硫酸、ベンゼンスルフォン酸あるいはp−
トルエンスルフォン酸などの例えば強酸の存在下で対応するアルデヒド(あるい
は、その反応性誘導体)の対応する1、3−ジオ−ル(あるいは、その反応性誘
導体)との反応により都合よく調整される。出発材料の主として適切な反応性誘
導体はアセタ−ルである。
体は公知であり、幾つかのものは、文献から知られた化合物から有機化学の標準
的な方法により問題なく調整することが出来る。例えば、アルデヒドは、対応す
るアルコ−ルの酸化によりまたはニトリルまたは対応するカルボン酸あるいはそ
れらの誘導体の還元により得ることが出来る。 芳香環が少なくとも一個のF原子により置換される化合物はまた、対応するジ
アゾニウム塩から、ジアゾニウム基のフッ素原子との置換により、例えばBal
zおよびSchiemannの方法により得ることも出来る。 環状システムの他のものへの結合に関しては,例えば以下の文献を参照するこ
とが出来る: Synthetic Communications 11(1981)、51
3−519、DE−C3930663、におけるN.Miyaura、T.Ya
nagiおよびA.Suzuki;Tetrahedron Letters
28(1987)5093におけるM.J.Sharp、W.Cheng、V.
Snieckus;芳香族および複素環式芳香族の直接結合に対してJ.Che
m.Soc.Perkin transII 1989、2041 およびMo
l.Cryst.Liq.Cryst.172(1989)165、204(1
991)43および91;EP−A0449015;WO−A89/12039
;WO−A89/03821;EP−A0354434およびEP−A0694
530;−CH2CH2−ブリッジに対してDE−A3201721におけるG
.W.Gray、および−C C−bridging members を含有
する化合物に対してLiquid Crystals 8(1990)861−
870におけるKoji Setoら。
反応性誘導体を使用した対応するカルボン酸(あるいは、それらの反応性誘導体
)のエステル化により、DCC法により)(DCC=ジシクロヘキシルカルボジ
イミド)あるいはDE―A4427198と同様に得ることも出来る。対応する
カルボン酸およびアルコ−ルあるいはフェノ−ルは公知であり、既知のプロセス
と同様に調整することが出来る。 上記カルボン酸の特に適した反応性誘導体は、酸ハライド、特に塩化物および臭
化物であり、更に無水物、例えばまた混合した無水物、アジ化物あるいはエステ
ル、特にアルキル基中に1−4個の炭素原子を有するアルキルエステルである。
るいはカリウムなどの好適にはアルカリ金属の対応する金属アルコキシドあるい
は、フェノキシドである。 上記エステル化は不活性溶媒の存在下で実施すると都合がよい。特に適した溶媒
は、ジエチルエ−テル、ジ−n−ブチルエ−テル、THF、ジオキサン、あるい
はアニゾ−ルなどのエ−テル類、アセトン、ブタノン、あるいはシクロヘキサノ
ンなどのケトン類、DMFあるいはヘキサメチルフォスフォリックトリアミドな
どのアミド類、ベンゼン、トルエン、あるいはキシレンなどのハイドロカーボン
類、テトラクロロメタン、ジクロロメタンあるいはテトラクロロエチレンなどの
ハロゲン化炭化水素類、およびジメチルスルフォキシドあるいはスルフォランな
どのスルフォキシド類などである。
ェノ−ル類のエーテル化により得ることが出来、ここでヒドロキシル化合物は、
先ず、NaH、NaNH2、NaOH、KOH、Na2 CO3あるいはK2C
O3により処理して、対応する金属誘導体、例えば対応するアルカリ金属アルコ
キシドあるいはアルカリ金属フェノキシドに変換されると都合がよい。次に、こ
のアルカリ金属化合物は、対応するアルキルハライド、アルキルスルフォネ−ト
あるいはジアルキル硫酸塩と、約20℃から100℃の温度で、都合良くは、ア
セトン、1,2−ジメトキシエタン、DMFあるいはジメチルスルフォキシド、
あるいは代わりに過剰の水溶性あるいは水溶性−アルコール性NaOHあるいは
KOHにより処理して反応させることが出来る。
ことが出来る: シリコン含有側鎖を有する化合物に対してはEP−A0355008、 オキシランエステルユニットを含有する光学的に活性の化合物に対してEP−A
0292954、 オキシランエーテルユニットを含有する光学的に活性の化合物に対してEP−A
0263437, ジオキソランエステルユニットを含有する光学活性化合物に対するEP−A03
61272、 ジオキソランエ−テルユニットを含有する光学活性化合物に対するEP−A03
51746、 2,3−ジフルオロアルコキシユニットを含有する光学活性化合物に対するUS
5、051、506、 2−フルオロアルコキシユニットを含有する光学活性化合物に対するUS4、7
98、680 α−クロロカルボキシルユニットを含有する光学活性化合物に対するUS4,8
55,429、 シクロヘキシルプロピオニル基を含有する化合物に対するEP−A055265
8、 側鎖におけるシクロプロピル基を含有する化合物に対するEP−A031842
3
特に好適には強誘電性とネマテイックの混合物における式(1)の化合物の使用
に関係する。逆モードで動作する強誘電性液晶混合物における使用、および「活
性マトリクス」、ス−パ−TFT−IPSおよび/またはECB用途に対するネ
マテイック液晶混合物における使用に対して特定の優先権が与えられる。
液晶混合物、好適にはスメクテイックとネマテイックの混合物、特に好適には強
誘電性とネマテイックの混合物に関係する。本発明によるスメクテイックまたは
ネマテイック液晶混合物は、特に「活性マトリクスデイスプレイ」および「イン
・プレインスイッチングデイスプレイ」(IPS−LCDs)に対するネマテイ
ック混合物の場合に、ECB(電気的に制御された複屈折)に対するスメクテイ
ック液晶混合物および電気クリニックデイスプレイおよびカイラル傾斜スメクテ
イック(強誘電性および反強誘電性)デイスプレイに対するスメクテイック液晶
混合物の場合に、電気光学デイスプレイにおける使用に好適に適している。
成分、特に好適には2から20成分を含有する。 これらの混合物は一般に、本発明による式(1)の化合物の、一種またはそれ
以上の、好適には1から10の、特に好適には1から5の、非常に特に好適には
1から3の0.01から80重量%の、好適には0.1から60重量%の、特に
好適には0.1から30重量%からなる。
スメクテイックおよび/またはネマテイックおよび/またはコレステイック相を
有する既知の化合物から好適に選択される。これらは、例えば、下記のものから
なる: −例えば,WO−A86/06401およびUS−A4,874,542に開示
されたフェニルピリミジンの誘導体、 −例えば,EP−A0578054に開示された六員環を有するメタ−置換芳香
族化合物、 −例えば,EP−A0355008に開示されたシリコン化合物、 −例えば,EP−A0541081に開示された只一個の側鎖を持つメソジェニ
ック化合物、 −例えば、EP−A0603786に開示されたハイドロキノン誘導体、 −例えば、P.Keller、Ferroelectrics58(1984)
、3、およびJ.W.Goodbyら、Liquid Crystals an
d Ordered Fluids、Vol.4、New York、1984
に開示されたフェニルベンゾエ−ト、および −例えば,EP−A0309514に開示されたチアジアゾール。
、3、およびJ.W.Goofbyら、liquidCrystals and
Ordered Fluids、Vol.4、New York、1984に
開示された光学活性フェニルベンゾエート、 −例えば,EP−A0263437およびWO−A93/13093に開示され
た光学活性オキシランエーテル、 −例えば,EP−A0292954に開示された光学活性オキシランエステル、 −例えば,EP−A0351746に開示された光学活性ジオキソランエ−テル
、 −例えば,EP−A0361272に開示された光学活性ジオキソランエステル
、 −例えば,EP−A0355561に開示された光学活性テトラヒドロフラン−
2−カルボキシリックエステル、および −例えば,EP−A0237007、EP−A0428720およびUS−5,
051,506に開示された光学活性2−フルオロアルキルエーテル。
たは異なり、更に互いに独立であり; AおよびMは、式(II)で定義されるように、同等または異なり、更に互い
に独立であり、 a,b,cおよびdは、化合物が四環系程度を含有することが出来るという条
件の下で、更に式(II)を例外として、同等または異なり,互いに独立であり
,少なくとも二個の環系を含有しなければならない。 本発明によるネマテイックまたはカイラルネマテイック液晶混合物の適切な他
の構成成分は例えば次のようになる:
6、DE−A4111766、DE−A4112024、DE−A411200
1、DE−A4100288、DE−A4101468、EP−A423520
、DE−A3923064、EP−A406468、EP−A393577およ
びEP−A393490、 −例えば、DE−A4108448、EP−A507094およびEP−A50
2407に開示された3,4−ジフルオロベンゼン、 −例えば,DE−A4108448およびEP−A387032に開示された3
,4,5−トリフルオロベンゼン、 −例えば、DE−A4108448に開示された4−ベンゾトリフルオライド、 −例えば、DE−A4108448に開示されたフェニルシクロヘキサン。
デイスプレイ素子、スイッチング素子、光変調器、画像処理素子、および/また
は信号処理用素子、あるいは一般に非線形光学において使用することが出来る。 これらの混合物は更に、現場での処理、すなわち準ブックシェルフジオメトリ
(QGB)(例えば、H.Riegerら、SID91Digest(Anah
eim)1991、396参照)における動作に適している。 本発明による強誘電性液晶混合物は、いわゆる逆、またはτV(min)モ−
ドにおける動作に特に適している(例えば,J.C.Jones、M.J.To
wler、J.R.Hughes、Displays1993、14、No。2
、86−93;M.Koden、Ferroelectrics 1996、1
79、121−129参照)。
イスプレイ装置(デイスプレイ)における使用に特に適している。これらのデイ
スプレイは、液晶層が、通常は、LC層から出発するこのシ−ケンスにおいて、
少なくとも一個の整合層、電極および制限板(例えば,ガラス)である層により
両側で閉鎖されるように構成されるのが普通である。更に,これらのデイスプレ
イは、スペ−サ−、接着フレ−ム、偏光子、さらにカラ−デイスプレイに対して
薄いカラ−・フィルタ層を有することが出来る。この他の可能な構成要素は、反
射防止、不動態化、補償および障壁層および薄膜トランジスタ(TFT)などの
電気的非線形素子、および金属−絶縁体−金属(MIM)素子である。液晶デイ
スプレイの構造は既に関連するモノグラフで詳細に開示されている(例えば,E
.Kaneko、「Liquid Crystal TV Displays:
Principles and Applications of Liqui
d Crystal Displays(液晶デイスプレイの原理と応用)」、
KTK Scientific Publishers、1987)。
好適にはスメクテイックまたはネマテイックスイッチングおよび/またはデイス
プレイデバイス、特に強誘電性スイッチングおよび/またはデイスプレイデバイ
スに関係し、式(1)の一種あるいはそれ以上の化合物を含有する液晶混合物を
有する。 スメクテイック液晶混合物を含有する装置においては、ECB(電気的に制御
された複屈折)デイスプレイ、電気クリニックデイスプレイおよびカイラル傾斜
スメクテイック(強誘電性または反強誘電性)デイスプレイが好適である。 このようなデイスプレイは、例えば、コンピユ−タデイスプレイとして、ある
いはスマ−トカ−ドにおいて使用することが出来る。
あるいは逆モ−ドで動作される。 マルチプレクスアドレッシングにより動作される強誘電性スイッチングおよび
/またはデイスプレイデバイスは、なかでも、二つの異なるモ−ド、いわゆる正
常モ−ドまたはいわゆる逆モ−ド(τV(min)モ−ド)で動作させることが
出来る。両者の差異は、アドレッシングスキ−ムにあり、またFLC材料の、す
なわちFLC混合物の誘電体テンソルからなる異なる要件にある。概観は、例え
ば以下のもので与えられる:、J.C.Jonesら、Displays 19
93、14、No.2、86−93、以下では「Jones」と呼ぶ、およびM
.Koden、Ferroelectrics 1996、179、121−1
29、およびそれらで引用した文献。
プロットされ、アドレッシングパルス(τ、時間)の幅が垂直軸線上をプロット
されるダイアグラムにより表わすことが出来る(例えば、Jones、図4,8
,10および11を参照)。 スイッチング曲線は、実験的に決定され、またV、τ領域をスイッチング領域
および非スイッチング領域に分割する。パルス幅は通常は、電圧が増加されると
、短くなる。この挙動はいわゆる正常モ−ドを特徴づける(例えば,Jones
、図4を参照。)。
0、および11に示されるように最小値を有する(電圧V(min)で)。この
最小値は誘電体および強誘電性ツイストの重なりから生じる。FLC装置は、動
作温度範囲における列および行駆動電圧の和がVτ曲線の最小値より大きいとき
は、すなわちV《列》+V(行)>V(min)のとき逆モードで動作する。 本願では、例えば本発明に対する技術的背景を説明するために多くの書類が引
用される。ここで、これらの書類の全てを特に引用により取り込む。
、 R11は、Z6がFのときHであり;あるいは
アルコキシであり;Z3、Z4およびZ5はHであり;Z6はFであり、 Z4およびZ5はHであり;Z6はFであり; b)Z1、Z2およびZ3はFであり;Z4およびZ5はHであり;Z6はFで
あり; c)Z1およびZ3はFであり;Z2はHであり;Z4およびZ5はHであり;
Z6はFであり、 d)Z1およびZ3はFであり;Z2はHであり;Z4およびZ5はHであり;
Z6はHであり、 e)Z2およびZ3はFであり;Z1はHであり;Z4およびZ5はHであり;
Z6はHであり。 f)Z1、Z2およびZ3はFであり;Z4およびZ5はHであり;z6はHで
あり、 g)Z1はHであり;Z2はClであり;Z3はFであり;Z4およびZ5はH
であり、Z6はHである。
かなりの量の副産物の生成なしに、一方では、それらは非常に良い収率および高
い純度で対応するエテン誘導体(これらは自身光環化される;上記スキ−ム1−
7を参照)に水素と化合させられることが出来、また他方では、同族化を簡単に
容易にする集中的な反応において高い収率および非常に良好な純度でアクセスし
易くすることからキ−機能を有している。
リル−2−アリル’−エテネ−光環化は本発明によるフェナンスレン誘導体に特
に適しているだけではなく、陰性基の異なる置換パタ−ンを有するフェナントレ
ン誘導体の調整に特に適している(例えば、なお他の調整工程を与えるUS5,
648,021あるいはDE−A19524230に開示されるように)。
よるという理解の下で、Hであり、あるいは1から10個の炭素原子を有するア
ルキルであり、好適にはHである。
は形成されるが、これは、混合物および個別の成分の各々の両者が関連する反応
を受けることから、Suzuki結合に対するかあるいはフェノ−ルに対する酸
化のいずれかに対する問題をもたらすことはない。
る3−ブロモ−2−フルオロフェノ−ルの調整に供する工程に関する。この工程
は、他の可能な工程(例えば、2,6−ジブロモフルオロベンゼンの臭素原子の
一つの求核性置換)と比べると、高いレジオセレクテイビテイ、良好な収率およ
び高い純度により識別される。
更に詳細に開示する。 例1:6−フルオロ−2−メチル−7−メトキシフェナンスレン 4−ブロモ−2−メトキシフルオロベンゼン(基本条件の下でのジメチル硫酸塩
との反応により5−ブロモ−2−フルオロフェノ−ルから得ることが出来る)が
、20℃におけるジメチルアミン中でビス(トリフェニルフォスフィン)パラジ
ウム(II)クロライドおよび銅(I)沃化物による触媒によりトリメチルシリ
ルアセチレンと反応され、1−(4−フルオロ−3−メトキシフェニル)−2−
(トリメチルシリル)エチンを与え、濾過クロマトグラフィ−(SiO2/ジク
ロロメタン)の後、粗生成物はメタノ−ル中20℃で1時間1N水溶性NaOH
溶液を加えて攪拌する。蒸留による溶媒の除去およびクロマトグラフィー(Si
O2/ジクロロメタン)から、4−エチニル−3−メトキシフルオロベンゼンが
得られる。
キス(トリフェニルフォスフィン)−パラジウム(O)(触媒として)およびn
−プロピルアミンと共にベンゼン量(容量)の30倍で攪拌する。低減圧力の下
での蒸留による揮発成分の除去により1−(4−フルオロ−3−メトキシフェニ
ル)−2−(3−メチルフェニル)エチンが得られる。得られた後者の成分はテ
トラハイドロフラン(無水)の量の50倍に溶解され、Lindlar触媒(O
rg.Synthesis 46、89(1966))を用いて水素化され、(
Z)−1−(4−フルオロ−3−メトキシフェニル)−2−(3−メチルフェニ
ル)エテンが得られ;少量の(E)−アイソマ−異性体は反応の残部の性能と干
渉することはない。
ロヘキサン(中間生成物の500ml/g)中に溶解され、4mol%の沃素を
加え、石英装置中で15時間紫外線照射される。クロマトグラフィ−(SiO2 /ジクロロメタン)およびアセトニトリルからの再結晶化から目標の化合物を得
た。 式(I)の他の化合物も同様にして得られ、個々の反応ステップの変形例を用い
ることも可能である。
と反応させることにより4−ブロモ−2−オクチルオキシフルオロベンゼンが得
られる。例1からの化合物をエ−テル開裂させ(例えば、臭化水素酸/酢酸を使
用して)、得られたフェノールをオクチルブロマイドを使用してエーテル化する
ことも可能である。
0mlのジエチルエーテル中112gの2,6−ジブロモフルオロベンゼン(1
435−54−7)の溶液に−70℃で添加した。混合物を同じ温度に2時間保
持した後、60mlのトリメチルボレ−トを添加し、混合物をこの温度で12時
間攪拌した。混合物を室温までゆっくり加温した後、300mlの水を加え、p
Hを塩酸を加えることにより1に調節した。有機相を分離し、水溶相を100m
lのエ−テルにより時間毎に二度抽出し、結合された有機相を低減圧力の下で乾
燥し、91gの3−ブロモ−2−フルオロフェニルボロニック酸(そのサイクリ
ックな無水物と混合される)が褐色固体として得られる;1 H−NMR(DMSO−d6):7.1−7.7(m)ppm、19F−NM
R(DMSO−d6):−99ppm。
−シヤリ−−ブチルメチルエ−テルに溶解されたクルードな2−ブロモ−1−フ
ルオロフェニルボロニック酸(80g)に添加し、この添加の間に温度は55℃
まで上昇する。添加が完了すると、混合物は更に2時間還流される。混合物が冷
却された後,100mlの水を添加し、更に有機相が飽和亜硫酸ナトリウム溶液
と共に二度シェークすることにより抽出される。溶媒が低減圧力の下で蒸留によ
り除去された後,真空蒸留(90℃;4mbar)により54gの3−ブロモ−
2−フルオロフェノ−ルがオイルとして得られ,直ちに結晶化された。1 H−NMR(CDCl3):6.9−7.1(m;3H);5.1(br;1
H)、19F−NMR(CDCl3):−135ppm.
セトン中の53.6gの3−ブロモ−2−フルオロフェノールの溶液に添加し、
混合物は8時間還流した。混合物はろ過され、元の体積の1/3に蒸発され、6
00mlの水中に注がれた。pHは塩酸を用いて1に調整され、更に混合物は、
それぞれの時に、150mlのターシヤリ−−ブチルメチルエ−テルにより三回
抽出された。結合された有機相が低減圧力の下で濃縮され、残液は真空蒸発され
(103℃;1mbar)、無色のオイルとして67gの6−ブロモ−2−ヘキ
シルオキシフルオロベンゼンを与えた。1 H−NMR(CDCl3):6.9−7.1(m;3H);4.0(t;2H
)、0.9−1.8(m、11H)、19 F−NMR(CDCl3):−128ppm
の2−メチル−3−ブチン−2−ol(115−19−5)、0.7gのビス(
トリフェニルフォスフィン)パラジウム(II)クロライドおよび0.7gの沃
化銅の340mlのトリエチルアミンの溶液が5時間還流される。次に,混合物
は1.5lの氷−水中に注入され、pHは塩酸を用いて1に調整され、混合物が
三回200mlのターシヤリ−ブチルメチルエ−テルをそれぞれの時間に抽出さ
れた。結合された有機相が低減された圧力の下で乾燥される。クル−ドな4−(
2−フルオロ−3−ヘキシルフェニル)−2−メチル−3−ブチン−1−olが
水酸化ナトリウムの三モル等価量と共に1000mlのトルエン中3時間還流さ
れた。混合物はろ過され、希塩酸で洗浄され、溶媒は蒸留により除去され、残留
物は蒸留され(90℃;0.5mbar)、34gの1−(2−フルオロ−3−
ヘキシルオキシフェニル)エチンが得られた。1H−NMR(CDCl3):7
.0(m;3H);4.0(t;2H)、3.3(“s”;1H)、0.9−1
.8(m、11H)、19F−NMR(CDCl3):−132ppm 2,3,4−トリフルオロブロモベンゼンとのその反応により1−(2−フル
オロ−3−ヘキシルオキシフェニル)−2−(2,3,4−トリフルオロフェニ
ル)エチンが得られ,その水素化を伴い、1−(2−フルオロ−3−ヘキシルオ
キシフェニル)−2−(2,3,4−トリフルオロフェニル)エテンが得られ,
例1と同様に光環化が行われた。
Claims (12)
- 【請求項1】下記式(I)で表わされるフッ素化フェナントレン誘導体: 【化1】 式中、記号と指数は次のように定められる: G1は−CH=CH−又は−CH2CH2−であり; X1、X2、X3およびX4は、 a)X1およびX2およびX3およびX4は同時にはHではなく、 b)X1およびX2およびX3およびX4は同時にはFではなく、 c)このグル−プからの少なくとも一つのXはFであることを条件に、互
いに独立に、H又はFであり、 Y1およびY2は、互いに独立に、H又はFであり; R1およびR2は同一又は異なって a)1〜20個の炭素原子を有し、一個以上のH原子がFにより置換され
ていてもよい、直鎖または分枝アルキル基(不斉炭素原子を有しない)であり、
上記アルキル基は、 a1)一つ以上の非隣接かつ非末端−CH2−基が−O−、−S−、
−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−または−Si(CH3)2−に
より置換されていてもよく、および/または a2)一つ以上の−CH2−基が−CH=CH−、−C=C−、シク
ロプロパン−1,2−ジイル、1,4−フェニレン、1,4−シクロ−ヘキシレ
ンまたは1,3−シクロペンチレンにより置換されていてもよく、および/また
は a3)末端−CH3基が下記のカイラル基(光学活性またはラセミッ
ク)の一つにより置換されてもよく: 【化2】 【化3】 各式中、 R1はまた水素、−OCF3、−CF3、−CN、−F、−Cl、−OCHF 2、− OCH2F、−CHF2または−CH2Fであり、 b)R1はまた水素、ClまたはFであり; R3、R4、R5、R6およびR7は同一又は異なって、 a)水素であり、又は b)1〜16個の炭素原子を有する直鎖または分岐アルキル基(不斉炭素原子を
有するか、又は有しない)であって、 b1)一つ以上の非隣接かつ非末端−CH2−基は−O−により置換されていて
もよく、および/または b2)一個または二個の−CH2−基は−CH=CH−により置換されていても
よく、 c)また、 R3が環系の一つの置換基である場合は、R3は水素でのみあり得るという
条件で、 R4およびR5はオキシラン、ジオキソラン、テトラハイドロフラン、
テトラハイドロピラン、ブチロラクトン又はバレロラクトン系に結合されるとき
、一体となって−(CH2)4−又は−(CH2)5−であってもよく; M1は−CO−O−、−CH2−O−、−CH=CH−、−C=C−、−CH2 −CH2−CO−O−、−CH2CH2CH2CH2−、−CH2CH2CH2 O−およびこれらの鏡像配置;又は単結合であり; A1は1一個以上のH原子がF、Clおよび/またはCNにより置換されていて
もよい1,4−フェニレン、一個または二個のH原子がCNおよび/またはCH 3 および/またはFにより置換されていてもよい1,4−シクロヘキシレン、一
個以上のH原子がF、Clおよび/またはCNにより置換されていてもよいナフ
タレン−2,6−ジイル;または単結合である。 - 【請求項2】式(1)の記号および指数が下記の意味を有する、請求項1に
記載のフッ素化フェナントレン誘導体: G1は−CH=CH−であり; Y1およびY2はHであり; X1、X2、X3およびX4はFであり(請求項1に記載の条件付きで); R1およびR2は同一または異なって、 a)1個〜18個の炭素原子を有し、一個以上のH原子がFにより置換さ
れていてもよい、直鎖または分岐アルキル基(不斉炭素原子を有するか、又は有
しない)であり、上記アルキル基は、 a1)一個以上の非隣接かつ非末端−CH2基が−O−、−CO−O
−、−O−CO−、−O−CO−O−または−Si(CH3)2−により置換さ
れていてもよく、および/または、 a2)一個の−CH2 −基がシクロプロパン−1,2−ジイル、1
,4−フェニレンまたはトランス−1,4−シクロヘキシレンにより置換されい
てもよく; M1は好適には−CH2CH2−、−CH2CH2CH2CH2−または単結合
であり; A1は好適には1,4−フェニレン、トランス−1,4−シクロヘキシレンまた
は単結合であり; A1は特に好適には単結合である。 - 【請求項3】式(1)における記号と指数が下記の意味を持つ請求項1に記
載のフッ素化フェナントレン誘導体: G1は−CH=CH−; Y1はF; Y2はH; X1はHまたはF; X2はHまたはF; X3はH; X4はH; R1はH、Cl、F、CF3O、CH2FO、CF3または1個から5個の炭素
原子を有する直鎖アルキル基; R2は1個から5個の炭素原子を持つ直鎖アルキルまたはアルコキシ基; M1は単結合; A1は単結合である。 - 【請求項4】請求項1から3の一項またはそれ以上に記載の一個またはそれ
以上の化合物を含有する液晶混合物。 - 【請求項5】カイラル傾斜スメクテイックまたはネマテイックである請求項
4に記載の液晶混合物。 - 【請求項6】式(1)の一個またはそれ以上の誘導体を0.01から80重
量%含有する請求項5に記載の液晶混合物。 - 【請求項7】請求項6に記載の液晶混合物を含有するスイッチングおよび/
またはデイスプレイ素子。 - 【請求項8】 −請求項5に記載のカイラル傾斜スメクテイック液晶混合物を含有する強誘電性
スイッチングおよび/またはデイスプレイ素子、又は −請求項5に記載の液晶混合物を含有する活性マトリクスデイスプレイ素子、又
は −請求項5に記載のネマテイック液晶混合物を含有するス−パ−−TFT(IP
SI)デイスプレイ素子、又は −請求項5に記載のネマテイック液晶混合物を含有するECBデイスプレイ素子
の形態をなすスイッチングおよび/またはデイスプレイ素子。 - 【請求項9】請求項5に記載の液晶混合物を含有する単安定強誘電性活性マ
トリクスデイスプレイ。 - 【請求項10】下記式のボロン酸誘導体: 【化4】 式中、R12はHである場合に形成される環状無水物が同様に本発明に含まれと
いう理解の下で、R12はHまたは1から10個の炭素原子を持つアルキルであ
り、好適にはHである。 - 【請求項11】3−ブロモ−2−フルオロフェノールの製造方法であって、
好適には有機溶媒に溶解された、3−ブロモ−2−フルオロフェニルボロン酸を
、酸化体と、好適には過酸化水素と、特に好適には水溶液としての過酸化水素と
、−40から80℃の温度で、好適には0から60℃の温度で反応させる工程を
含む上記方法。 - 【請求項12】下記式のエチン誘導体: 【化5】 式中、R10は1から16個の炭素原子を有するアルキルまたはアルコキシ基
であり、 R11は、Z6がFのときHであり得、又は 【化6】 であり、ただし、式中、 a)Z1はF;Z2は1個から16個の炭素原子を有するアルキルまたはアルコ
キシであり;Z3、Z4およびZ5はHであり;Z6はFであり、又は b)Z1,Z2およびZ3はFであり、Z4およびZ5はHであり;Z6はFで
あり、又は c)Z1およびZ3はFであり;Z2はHであり;Z4およびZ5はHであり;
Z6はFであり、又は d)Z1およびZ3はFであり;Z2はHであり;Z4およびZ5はHであり;
Z6はHであり、又は e)Z2およびZ3はFであり、Z1はHであり、Z4およびZ5はHであり;
Z6はHであり;又は f)Z1、Z2およびZ3はFであり;Z4およびZ5はHであり;Z6はHで
あり;又は g)Z1はHであり;Z2はClであり;Z3はFであり;Z4およびZ5はH
であり;Z6はHである。
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