JP2002241757A - 可変螺旋ピッチを誘導させるキラルドーピング剤および反射カラーディスプレー向けの該薬剤の用途 - Google Patents

可変螺旋ピッチを誘導させるキラルドーピング剤および反射カラーディスプレー向けの該薬剤の用途

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JP2002241757A JP2001384597A JP2001384597A JP2002241757A JP 2002241757 A JP2002241757 A JP 2002241757A JP 2001384597 A JP2001384597 A JP 2001384597A JP 2001384597 A JP2001384597 A JP 2001384597A JP 2002241757 A JP2002241757 A JP 2002241757A
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シュアール ティエリー
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クラッペール ロルフ
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】ネマチック型液晶組成物に添加される可変螺旋
ピッチを誘導させるキラルドーピング剤の提供。 【解決手段】式(1)で表わされるキラルドーピング
剤。 A−Y−X−Y−A (I) (式中、Xは二重活性化化合物から誘導されるキラル基
を、Yは−O−、−COO− −CON(R)−
等の官能性連結単位を、Aは式(11) に対応する光異性化メソゲニック基を表す。Mは−N=
N− −N=CH−、−CH=CH−等を示す。)具体
的化合物としては、例えば下記構造式を有するもの。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、可変螺旋ピッチを誘導させるキ
ラルドーピング剤、すなわち、ネマチック型液晶組成物
に少量において添加された時に、例えば、紫外線(U
V)から可視光線(VIS)に至るまで波長が様々であ
り得る適切な照射によって、あるいは熱勾配によって、
可変螺旋ピッチを化学構造の一部の異性化の関数として
誘導させることを可能にする化学化合物の新規ファミリ
ーに関する。
【0002】本発明は、より詳しくは、末端鎖が重合可
能成分を含むこうしたキラルドーピング剤に関し、こう
した重合可能成分は異性化によって誘導された螺旋ピッ
チを固定することを可能にし、従って本発明に係る単一
キラルドーピング剤または前記キラルドーピング剤の単
一組成物が添加される単一液晶組成物を用いることによ
り一以上の決定したカラーを固定することを可能にす
る。
【0003】「コレステリック」という用語によっても
呼ばれるキラルネマチック相材料を用いて反射モードで
動作するディスプレーにおいて、以下を用いるカラーの
固定は知られている。−キラルネマチック相を有する純
粋に光学的な活性物質。−すべてがキラルネマチック相
を有する光学的に活性な物質の混合物、あるいは−ネマ
チック相を有すると共に一種以上の光学的に活性な物
質、すなわち、メゾモルフィックとなることが可能であ
るか、あるいは可能でなく、そして全中間相において決
定ピッチを有するヘリシティを誘導させてコレステリッ
ク相を形成させることが可能なキラルドーピング剤、を
含有するキラル物質またはその混合物。
【0004】本発明に係る化合物は、光化学分子スイッ
チの最後の範疇であると共に光化学分子スイッチの範疇
により一般的に属するキラルドーピング剤に対応し、そ
れらの幾つかのファミリーは、既に、網羅的でない説明
を通して以下に引用される多数の研究および刊行物の主
題であった。
【0005】二ナフチルおよびその誘導体の光ラセミ
化、およびネマチック媒体中でのそれらのヘリシティ誘
導能力は、特にデウセン(H.J.Deussen)ら
(「Liq.Cryst.1996,21,327」、
「Mat.Res.Soc.Symp.Proc.19
96,425,55」)による綿密な研究の主題であっ
た。しかし、これらの化合物の光異性化が、決定色の存
続に有害である大幅な分解を伴うように思われる。
【0006】フェリンガ(B.L.Feringa)ら
(「J.Am.Chem.Soc.1991,113,
5468」)は、二つのジアステレオ異性体形態の間で
可逆式に異性化するチオキサンテン型化合物を研究し
た。その目的は、この系を情報の可逆記憶に適用し、よ
ってカラーディスプレーに応用することにある。しか
し、これらの化合物は、不十分な化学的安定性および例
えば時計のディジタルディスプレーに使用するにはあま
りにも長すぎて不適格なスイッチング速度(数分または
数時間でさえある)を有するという欠点をもつ。同じ分
野で、フェリンガ(B.L.Feringa)のチーム
は、開放形状と密閉形態との間で光異性化可能なジチエ
ニルエテン型の誘導体も研究した(ルーカス(L.N.
Lucas)ら「Chem.Commun.1998,
2313」、「Tetrahedron Lett.1
999,40,1775」)。
【0007】シュスター(G.B.Schuster)
ら(「J.Am.Chem.Soc.1995,11
7,8524」)は、コレステリック材料のヘリシティ
を改変するために、フルギド(fulgide)誘導体
に関するヨコヤマ(Y.Yokoyama)ら(「J.
Am.Chem.Coc.,Com.1995,78
5」)の研究を利用した。しかし、螺旋ピッチの中程度
の変化(約30%)だけのために高濃度(5%以上)の
フルギド誘導体を要するようである。
【0008】ハトール(H.Hattor)ら(「Li
q.Cryst.1999,26,1085」、「J.
Polym.Sci.2000,38、887」)は、
スピロピラン誘導体、より詳しくは、窒素以外の位置で
活性化されたスピロピラン単位を含む様々なモノマーと
のコレステロール誘導体の共重合を経由して得られる化
合物を研究した。しかし、UV照射によるHTPの改変
が不十分であり、またこの材料によって反射された色の
改変(Δλ約10nm)は可視スペクトルを網羅するた
め及び三色ディスプレーの製造を考えると不十分である
ように思われる。
【0009】メンチルから誘導された光変調可能キラル
単位に関するヤーモレンコ(S.N.Yarmolen
ko)ら(「Liq.Cryst.1994,16,8
77」)の研究およびチオインジゴから誘導された光変
調可能キラル単位に関するレミュークス(R.P.Le
mieux)ら(「Liq.Cryst.1996,2
0,741」、「J.Am.Chem.Soc.199
7,119,8111」)の研究も挙げることが可能で
ある。
【0010】特徴を前に簡単に説明したキラル分子光ス
イッチは、実用上すべて、キラル単位および光活性単位
が単一のものに統合されたものである。
【0011】しかし、本発明に係るキラルドーピング剤
は二官能性キラル単位を含み、その官能基の少なくとも
一方は異性化可能基間で化学結合が樹立されることを可
能にし、よってキラル単位とは独立した異性化可能基を
得られるようにする。好ましい実施形態において、異性
化可能基は、重合可能末端鎖または共重合可能末端鎖を
有する。
【0012】従って、本発明に係るキラルドーピング剤
は、UV線またはVIS光線によって、および/または
光開始剤の添加によって、構造上三つの本質的な特徴を
もつ:・二重活性化中心キラル単位はネマチック相にお
いてヘリシティ誘導を可能にする; ・少なくとも異性化可能単位は分子構造を変えることを
可能にし、よってネマチック相においてヘリシティを変
調することを可能にする;そして、 ・重合可能官能基は、一方では、分子が各末端を介して
結合することを可能にし、そして異性化反応を決定螺旋
ピッチにおいて、よって決定カラーにおいてブロッキン
グされることを可能にし、他方では、詳しく後で説明す
るように、三色ディスプレーを実現したい時に一つのピ
クセルからもう一つのピクセルへの拡散の現象をゲルの
形成を介して妨げる。
【0013】以下の説明において、「異性化可能単位」
は、UV線またはVIS光線によって異性化が得られる
ことを想定して「光異性化可能単位」と呼び、本発明に
よるキラルドーピング剤は、従って光変調可能キラルド
ーピング剤と呼ぶ。
【0014】本発明に係る光変調可能キラルドーピング
剤は、より正確に以下の式1に対応する: A1−Y1−X−Y2−A2 (I) 式中、Xは、二酸またはジオールなどの二重活性化化合
物から誘導されたキラル基を表し、Y1およびY2は同じ
かまたは異なり、そして各々が−O−、−S−、−CO
O−、−OCO−、−CON(R)−および−N(R)
CO−の中から選択された官能性連結単位を表し、ここ
でRはアルキル成分を表し、A1は、以下の式(II)
に対応する光異性化可能基を表し、
【化2】 式中、二個のフェニル成分ψおよびψ’は、−N=N
−、−N=CH−、−CH=N−および−CH=CH−
の中から選択された光異性化可能二価基−M−によって
連結され、前記フェニル成分は、水素、C1〜C5のアル
キル基またはアルコキシ基、ハロゲンおよびシアノ、ニ
トロまたはトリフルオロメチル基の中から選択された同
じかまたは異なる一個以上の置換基R1、R2をそれぞれ
有し、R’は、水素または以下の式(III)に対応す
る基を表し −Y3−Cn2n−Z(III) 式中、Y3はY1およびY2と同じ意義をもつか、あるい
はフェニレンを表し、nは0〜12の値を取ることが可
能であり、Zは水素またはアクリロイルおよびアクリロ
イルオキシ成分の中から選択された重合可能成分を表
す、そしてA2は、式(II)または式(III)の基
と同じ意義をもつ。
【0015】式(I)のキラル基Xへと誘導されるキラ
ル二酸およびジオールの中で、酒石酸、ジ−O,O’−
p−トルエン酒石酸、ジ−O,O’−p−ピバロイル酒
石酸、シクロヘキサン1,2ジカルボン酸、樟脳酸、イ
ソプロピリデン酒石酸、3−メチルアジピン酸、ならび
に二無水−グルシトールおよび二無水−マニトールを挙
げることができ、これらの二種のジオールは、以後示す
通り、好ましい化合物の合成を可能にする。
【0016】式(I)においてA1および/またはA2
よって表される光異性化可能単位は、その基本構造とし
て、Mが−N=N−を表す時にアゾフェニル、Mが−N
=CH−を表す時にアゾメチン、Mが−CH=CH−を
表す時にスチルベンを有する。以後示す通り、アゾフェ
ニルに対応する基本構造を例示のために残し、その理由
はその単純で容易に合成される構造にあり、そのトラン
ス⇔シス平衡は周知であり、シス形態に至る変位は40
0nm未満の波長λの放射線により起こり、そしてトラ
ンス形態に至る変位は熱又は400nmより長い波長λ
の放射線により起こる。
【0017】一般式Iに対応し、以下で特徴と特性を記
載する化合物は、例えば、以下の式に対応する化合物番
号209sである。
【化3】 式中、キラル基Xは、1,4;3,6−二無水−D−グ
ルシトールから由来し、Y1およびY2はそれぞれ−CO
O−を表し、A1およびA2は同じであり、各々がアゾフ
ェニル基(−M− = −N=N−)を表し、その非置
換(R1=H)フェニル成分(ψ)はパラ位で−COO
−に連結され、メチル基(R2=CH3)によって2’、
5’において二置換されたその別のフェニル成分
(ψ’)は、−O−(=Y3)、ヘキサメチレン基(n
=6)およびアクリロイルオキシ重合可能成分(=Z)
を逐次に含む鎖をパラ位にさらに含む。
【0018】本発明に係るキラルドーピング剤のファミ
リーを表す他の化合物の化学構造を物理化学特性(融点
/エンタルピー点、元素分析)を後に注記して表1にお
いて報告する。
【0019】
【表1】
【表2】
【表3】
【表4】 添付した図1に示された合成流れ図を参照しながら、表
1において番号201eを有する光異性化可能且つ重合
可能化合物の合成を以後に説明する。
【0020】実施例1:2,3−ビス[ジ−4,4’−
(4−アクリロイルオキシブチルオキシ)アゾフェニル
−カルボニロイル]−ジ−O,O’−p−トルイル−L
−タルトレート(番号201e)の合成 この化合物の合成を三つの工程で行う。
【0021】第1の工程:4,4’−ヒドロキシ−アゾ
ベンゼン中間体(200a)の調製 10.0g(71.9ミリモル)の4−ニトロフェノー
ルを50g(891.0ミリモル)のKOHと合わせて
乳鉢内で細かく砕く。混合物を磁器灰皿内に入れ、10
mlの水を添加し、そして均質ペーストを得るまで混合
物を適度に加熱し攪拌する。その後、加熱を高め、そし
てガスが発生する激しい反応において混合物は黄色から
紫−黒まで漸進的に進む。ガス発生が終了した時に加熱
を止める。まだ熱い間に固形物を最小の水(約150m
l)に溶解し、よって得られた溶液のpHを5N・HC
lと合わせて攪拌しつつ8〜9の間にもっていく。暗褐
色からベージュ色への色の変化が沈殿物の形成に加えて
発生し、その沈殿物をブフナー漏斗で濾過し、P25
存在下において真空炉で乾燥して5.8gの粗製品が生
じる。エーテルを溶離液として用いるシリコンゲルクロ
マトグラフィーによって粗製品を精製する。純製品を含
有するフラクションを蒸発乾固し、番号200aに相当
する製品4.62g(収率60%)が生じる。
【0022】第2の工程:4−ヒドロキシ−4’(4−
アクリロイルオキシブチルオキシ)−アゾベンゼン中間
体(200e)の調製 0.8g(3.73ミリモル)の化合物200aおよび
0.54g(3.73ミリモル)の4−ヒドロキシブチ
ルアクリレートを20mlの乾燥THFに溶解する。
1.00g(3.8ミリモル)のトリフェニルホスフィ
ンを添加し、溶液を0℃に冷却する。トルエン中の40
%DEAD(ジエチルアゾジカルボキシレート)の溶液
1.7ml(3.74ミリモル)を1滴ずつ添加し、そ
の後、放置して室温で一晩反応させる。回転蒸発器内で
溶媒を除去して3.2gの粗製品が生じ、CH2Cl2
AcOEt(97:3)溶離液を用いるシリコンゲルク
ロマトグラフィーによって粗製品を精製する。溶媒を除
去した後、集められたフラクションの一つによって、番
号200eに相当する製品0.4g(収率36%)を得
ることが可能となる。
【0023】第3の工程:標記化合物の取得 0.49g(1.28ミリモル)の(−)−ジ−O,
O’−p−トルイル−L−酒石酸、0.55g(2.6
7ミリモル)のDCC(N,N’−ジシクロヘキシルカ
ルボジイミド)および0.8g(2.68ミリモル)の
化合物200eを70mlの乾燥CH2Cl2に溶解し、
0℃に冷却する。0.04g(0.33ミリモル)の4
−DMAP(4−ジメチルアミノピリジン)を添加し、
反応混合物を0℃で7時間にわたり攪拌した後に、0.
01N・HClで洗浄する。有機相をMgSO4上で乾
燥し、回転蒸発器内で溶媒を除去して1.62gの粗製
品が生じる。始めはCH2Cl2/AcOEt(98:
2)の溶離液、次にCH2Cl2/AcOEt(96:
4)の溶離液を用いるシリコンゲルクロマトグラフィー
によって粗製品を精製する。0.76gの製品を単離
し、EtOH中で熱再結晶化して0.40g(収率33
%)の標記製品が生じた。
【0024】表1に記載された特性に加えて、核磁気共
鳴スペクトルおよび質量スペクトルも行い、予想製品の
構造および純度を確認した。
【数1】
【0025】添付した図2に示された合成流れ図を参照
しながら、表1において番号209s、209sf、2
09fsおよび209saを有する化合物の合成を以後
の実施例2〜5において説明する。 実施例2:2,5−ビス[4’−(6−アクリロイルオ
キシヘキシルオキシ)−2,5’−メチルアゾフェニル
−4−カルボニロイル]−1,4;3,6−二無水−
D.グルシトール(209s)の合成 市販製品ではない置換アゾベンゼンの反応形態を調製す
るのにこの合成が必要なので、この合成を五つの工程で
行う。
【0026】第1の工程:2,5−ジメチル−4−ヒド
ロキシ−4’−メトキシカルボニル−アゾベンゼン中間
体(200p)の調製 5.00g(33.1ミリモル)のメチル4−アミノベ
ンゾエートを40mlの3N・HClに溶解し、0℃に
冷却する。15mlの水中の2.76g(40.0ミリ
モル)のNaNO2の溶液を一滴ずつ添加し、その後、
混合物を0℃で別の1時間にわたり攪拌する。0.57
g(9.54ミリモル)の尿素を添加して過剰のNaN
2を分解させる。その後、反応混合物を2N・NaO
H40ml中の3,5−ジメチルフェノール4.04g
(33.1ミリモル)の0℃溶液に注いで、非常に濃い
オレンジ色の沈殿物が生成する。沈殿物をブフナー漏斗
で濾過し、P25の存在下において真空炉で乾燥して、
トルエン中での高温再結晶化後に、参照200pを有す
る7.83g(収率83%)の製品が生じる。
【0027】第2の工程:2,5−ジメチル−4−(6
−ヒドロキシヘキシルオキシ)アゾベンゼン中間体(2
00g)の調製 8.00g(28.1ミリモル)の200pを160m
lの乾燥EtOHに溶解し、1.13g(28.2ミリ
モル)のNaOHを添加する。この混合物を加熱して還
流し、3.80g(27.8ミリモル)の6−クロロ−
1−ヘキサノールを添加する。還流を6日間にわたり維
持し、3.80g(27.8ミリモル)の6−クロロ−
1−ヘキサノールの二つの後続部分を添加する(それぞ
れ反応の1日後と4日後に)。冷却後に、混合物を回転
蒸発装置内で約100mlに濃縮し、そして分液漏斗に
デカントする。300mlのエーテルを添加し、有機相
を1N・HClで洗浄する。水相がオレンジ色である時
に水相をエーテルで一回抽出する。有機相をグループ分
けし、MgSO4上で乾燥し、溶媒を回転蒸発装置内で
除去して粘性残留物が生じ、CH2Cl2/AcOEt
(95:5)溶離液を用いるシリコンゲルクロマトグラ
フィーによってそれを精製する。この操作によって、製
品参照200qを含有するフラクションを得ることが可
能になり、それを蒸発乾固して11.7gの製品が油状
で生じる。
【0028】第3の工程:2’,5’−ジメチル−4’
−(6−ヒドロキシヘキシルオキシ)−4−アゾフェニ
ルカルボン酸中間体(200r)の調製 前の工程で得られた油(11.7g)を150mlのE
tOHに溶解し、9.00g(225ミリモル)のNa
OHを含む水200mlを添加し、混合物を加熱して3
時間にわたり還流する。冷却後に、混合物を水/氷浴に
注ぎ、溶液を5N・HClで酸性化する。オレンジ色の
沈殿物をブフナー漏斗で濾過し、P25の存在下におい
て真空炉で乾燥する。AcOEt中での高温再結晶化に
よって、参照200rを有する3.46g(200pの
初期量から計算された収率33%)の製品が生じる。
【0029】第4の工程:2’,5’−ジメチル−4’
−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)−4−ア
ゾフェニルカルボン酸中間体(200s)の調製 3.00g(8.10ミリモル)の200rおよび2.
40g(19.8ミリモル)のN,N−ジメチルアニリ
ンを200mlのTHF(テトラヒドロフラン)に必要
ならば加熱によって溶解する。0.90g(9.94ミ
リモル)の塩化アクリロイルを室温で添加する。混合物
を室温で2日間にわたり攪拌し、一日後に別の2.40
g(19.8ミリモル)のN,N−ジメチルアニリンお
よび0.90g(9.94ミリモル)の塩化アクリロイ
ルを添加する。反応混合物を分液漏斗にデカントし、2
00mlのエーテルを添加し、有機相を2N・HClで
洗浄する。オレンジ色の相を乾燥し、回転蒸発器内で溶
媒を除去する。エーテルを溶離液として用いるシリコン
ゲルクロマトグラフィーによって残留物を精製する。純
製品を含有するフラクションを蒸発乾固して、番号20
0sを有する3.16g(収率92%)の製品が生じ、
それをエーテル/ヘキサン混合物中で再結晶化させるこ
とが可能である。
【0030】工程5:標記製品の取得 2.23g(5.33ミリモル)の200sを200m
lのDME(1.2−ジメトキシエタン)に溶解し、そ
して−25℃に冷却する。0.60g(5.24ミリモ
ル)のCH3SO2Cl、次に1.10g(10.87ミ
リモル)のTEA(トリエチルアミン)を添加し、混合
物を1時間−25℃にしておく。0.36g(2.46
ミリモル)の二無水−D−グルシトールおよび0.65
g(5.32ミリモル)の4−DAMPを添加する。冷
却を止め、反応混合物を室温で別の三日にわたり攪拌し
た後、希釈水性HClで加水分解し、分液漏斗にデカン
トする。200mlのCH2Cl2を添加し、その後有機
相を分離し、MgSO4上で乾燥し、回転蒸発器内で溶
媒を除去する。それぞれCH2Cl2/AcOEt(9
4:6)とCH2Cl2/AcOEt(96:4)の混合
物を溶離液として用いる二回の連続シリコンゲルクロマ
トグラフィー操作によって残留物を精製する。第2のカ
ラム後の純製品を含有するフラクションを蒸発乾固し
0.78gの固形物が生じ、それを高温空気内でEtO
H中で二回再結晶化し、0.24g(収率10%)の標
記製品が生じる。
【0031】表1に記載された特性に加えて、核磁気共
鳴スペクトルおよび質量スペクトルも行い、予想製品の
構造および純度を確認した。
【数2】
【0032】実施例3:2−[4’−(6−アクリロイ
ルオキシヘキシルオキシ)−2’,5’−メチルアゾフ
ェニル−4−カルボニロイル]−5−[4−(6−アクリ
ロイルオキシヘキシルオキシ)ベンゾイル]−1,4;
3,6−D−グルシトール(209sf)の調製 表1において説明された式で分かるように、この化合物
は唯一の光異性化可能基をもつ。それを得るために、特
に大過剰の二無水−D−グルシトールおよびより短い反
応時間を用いることにより実施例3の第5の工程の運転
条件を修正して、すべてのモノエステルの第1を得る。
エンド形態およびエキソ形態の異なる反応性およびシリ
コンゲルクロマトグラフィー実施中のそれらの異なる挙
動によって、この実施例において用いられるエキソ形態
または以下の二つの実施例において用いられるエンド形
態を選択的に得ることが可能となる。
【0033】第1の工程:209s−モノエステル−エ
キソ中間体および209s−モノエステル−エンド中間
体の取得 4.15g(9.78ミリモル)の200sを200m
lのDMEに溶解し、−30℃に冷却する。1.12g
(10.56ミリモル)のCH3SO2Cl、次に2.1
2g(20.95ミリモル)のTEAを添加し、混合物
を−30℃で1.5時間にわたり維持する。50mlの
DME中の9.5g(65.00ミリモル)の二無水−
D−グルシトールの溶液、次に1.30g(10.64
ミリモル)の4−DAPを添加する。冷却を止め、反応
混合物を室温で一晩攪拌した後に、希釈水性HClで加
水分解し、分液漏斗にデカントする。無色になるまで水
相をCH3Cl3で抽出する。有機相を再グループ分け
し、MgSO4上で乾燥し、回転蒸発器内で溶媒を除去
し6.0gの固形物が生じ、それをシリコンゲルクロマ
トグラフィーによって精製する。
【0034】CH2Cl2/AcOEt(95:5)を溶
離液として用いた第1のフラクションを集め、それは特
に二エステル化製品209sを含有している。CH2
2/AcOEt(85:15)を溶離液として用いた
第2のフラクションを集め、蒸発乾固し、よって得られ
た固形物をヘキサン中で高温再結晶化し、1.3g(収
率24%)の209s−モノエステル−エキソが生じ
る。
【0035】この化合物の核磁気共鳴スペクトルは次の
通りである。
【数3】
【0036】CH2Cl2/AcOEt(75:25)を
溶離液として用いた第3のフラクションを集め、蒸発乾
固し、よって得られた固形物をヘキサン中で高温再結晶
化し、2.59g(収率48%)の209s−モノエス
テル−エンドが生じる。
【0037】
【数4】 この化合物の核磁気共鳴スペクトルは次の通りである。
【0038】第2の工程:標記化合物の取得 3.67g(12.55ミリモル)の4−(6−アクリ
ロイルオキシヘキシルオキシ)安息香酸を150mlの
DMEに溶解し、−25℃に冷却する。1.42g(1
2.40ミリモル)のCH3SO2Cl、次に2.54g
(25.10ミリモル)のTEAを添加し、混合物を−
25℃で1時間にわたり維持する。30mlのDMEに
溶解され前の工程で調製された209s−モノエステル
−エキソ3.34g(6.04ミリモル)、次に0.7
6g(6.22ミリモル)4−DAPを添加する。冷却
を止め、反応混合物を室温でもう一晩攪拌した後に、加
熱しながら6時間にわたり還流する。冷却後に、反応混
合物を希釈水性HClで加水分解し、分液漏斗にデカン
トする。水相が無色になるまで水相をCH2Cl2で抽出
する。有機相をグループ分けし、MgSO4上で乾燥
し、回転蒸発器内で溶媒を除去し、残留物が生じ、それ
をCH2Cl2/AcOEt(96:4)溶離液を用いる
シリコンクロマトグラフィーによって精製する。純製品
を含有するフラクションを蒸発乾固し、固形物をEtO
H中で高温再結晶化し、3.65g(収率73%)の標
記製品が生じる。
【0039】表1に記載された特性に加えて、核磁気共
鳴スペクトルおよび質量スペクトルも行い、予想製品の
構造および純度を確認した。
【数5】
【0040】実施例4:2−[4−(6−アクリロイル
オキシヘキシルオキシ)ベンゾイル]−5−[4’−(6
−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)−2’,5’−
メチルアゾフェニル−4−カルボニロイル]−1,4;
3,6−D−グルシトール(209fs)の調製 4.40g(15.05ミリモル)の4−(6−アクリ
ロイルオキシヘキシルオキシ)安息香酸を200mlの
DMEに溶解し、−25℃に冷却する。1.70g(1
4.84ミリモル)のCH3SO2Cl、次に3.04g
(30.04ミリモル)のTEAを添加し、混合物を−
25℃で1時間にわたり維持する。30mlのDMEに
溶解された209s−モノエステル−エンド4.01g
(7.26ミリモル)、次に0.88g(7.20ミリ
モル)の4−DAPを添加する。冷却を止め、反応混合
物を室温でもう一晩攪拌した後に、加熱しながら6時間
にわたり還流する。冷却後に、反応混合物を希釈水性H
Clで加水分解し、分液漏斗にデカントする。水相が無
色になるまで水相をCH2Cl2で抽出する。有機相をグ
ループ分けし、MgSO4上で乾燥し、回転蒸発器内で
溶媒を除去し、残留物が生じ、それをCH2Cl2/Ac
OEt(96:4)溶離液を用いるシリコンクロマトグ
ラフィーによって精製する。純製品を含有するフラクシ
ョンを蒸発乾固し、固形物をEtOH中で高温再結晶化
し、4.21g(収率70%)の標記製品が生じる。
【0041】表1に記載された特性に加えて、核磁気共
鳴スペクトルを行い、予想製品の構造および純度を確認
した。
【数6】
【0042】実施例5:2−[4’−(6−アクリロイ
ルオキシヘキシルオキシ)−2’,5’−メチルアゾフ
ェニル−4−カルボニロイル]−5−アクリロイル−
1,4;3,6−D−グルシトール(209sa)の調
製 実施例3または4の化合物に似て、この化合物は唯一の
光異性化可能基を含むが、非光異性化可能基(しかし、
重合可能)鎖がより短いという点で実施例3または4の
化合物とは異なる。以後に説明するように、二無水−D
−グルシトールのモノエステル−エンド(209s−モ
ノエステル−エンド)に及ぼすアクリル酸の作用を介し
てこの化合物を得る。
【0043】1.95g(3.53ミリモル)の209
s−モノエステル−エンドを40mlのTHFに溶解す
る。2.40g(19.8ミリモル)のN,N−ジメチ
ルアニリン、次に1.00g(11.0ミリモル)の塩
化アクリロイルを室温で添加する。混合物を室温で5日
間にわたり攪拌する。反応混合物を加熱しすぎないよう
に注意しながら反応混合物5〜10mlに濃縮し、その
後、過剰の塩化アクリロイルの除去および従って重合の
おそれを低下させる狙いでCH2Cl2/AcOEt(9
5:5)を溶離液として用いるクロマトグラフィーを迅
速に行う。一つのフラクションを集め、1N・NaO
H、次に1N・HClで洗浄する。MgSO4上での乾
燥後に、回転蒸発器内で溶媒を除去し、残留物が生じ、
それをシリコンクロマトグラフィーによって直ちに精製
する。CH2Cl2を溶離液として用いた第1のフラクシ
ョンを集め、それは不純物を含有している。所望製品を
伴ったフラクションをCH2Cl2/AcOEt(95:
5)を溶離液として溶離させる。溶媒を除去した後に油
を得る。EtOH中で高温溶解後にそれを結晶化させ、
1.0g(収率47%)の標記製品が生じる。
【0044】表1に記載された特性に加えて、核磁気共
鳴スペクトルを行い、予想製品の構造および純度を確認
した。
【数7】
【0045】実施例6:2−[4’−(6−アクリロイ
ルオキシヘキシルオキシ)−2’,5’−メチルアゾフ
ェニル−4−カルボニロイル]−5−[4−(6−アクリ
ロイルオキシヘキシルオキシ)ベンゾイル]−1,4;
3,6−D−マニトール(210fs)の調製 実施例3に記載された化合物のジアステレオ異性体であ
るこの化合物を多少の修正を実験プロセスに加えて1,
4;3,6−二無水−D−マニトールから調製する。合
成流れ図を図1に示していない。
【0046】第1の工程:一置換1,4;3,6−二無
水−D−マニトール中間体(110f−モノエステル)
の調製 2.00g(6.84ミリモル)の4−(6−アクリロ
イルオキシヘキシルオキシ)安息香酸を150mlのD
MEに溶解し、−25℃に冷却する。0.80g(6.
84ミリモル)のCH3SO2Cl、次に1.40g(1
3.83ミリモル)のTEAを添加し、混合物を−25
℃で1時間にわたり維持する。50mlのDME中の
1,4;3,6−二無水−D−マニトール3.00g
(20.53ミリモル)の溶液、次に2.50g(2
0.46ミリモル)の4−DAPを添加する。冷却を止
め、反応混合物を室温でもう一日攪拌した後に、希釈水
性HClで加水分解し、分液漏斗にデカントする。30
0mlのCH2Cl2を添加し、有機相を分離し、MgS
4上で乾燥し、その後、回転蒸発器内で溶媒を除去
し、製品の一部の重合を引き起こす。残りの部分をCH
2Cl2に迅速に溶解し、その後、CH2Cl2/AcOE
t(75:25)溶離液を用いるシリコンクロマトグラ
フィーによって精製する。純製品を含有するフラクショ
ンを蒸発乾固し、固形物をEtOH中で高温再結晶化
し、再び製品の一部の重合を引き起こす。濾過によって
ポリマーを除去し、溶液を放置して室温で、次に冷蔵庫
内で結晶化させ、最終的に番号110f−モノエステル
を有する0.84g(収率29%)の製品が生じる。
【0047】第2の工程:標記化合物の取得 実施例1の第4の工程において調製された化合物(20
0s)420mg(0.99ミリモル)を100mlの
DMEに溶解し、−25℃に冷却する。113mg
(0.99ミリモル)のCH3SO2Cl、次に200m
l(1.98ミリモル)のTEAを添加し、混合物を−
25℃で1時間にわたり維持する。第1の工程において
調製された110f−モノエステル中間体800mg
(1.90ミリモル)および121mg(0.99ミリ
モル)の4−DMAPを添加する。冷却を止め、反応混
合物を室温でもう一日攪拌した後に、希釈水性HClで
加水分解し、分液漏斗にデカントする。400mlのエ
ーテルを添加し、その後有機相を分離し、MgSO4
で乾燥し、回転蒸発器内で溶媒を除去する。得られた残
留物を一回目にCH2Cl2/AcOEt(90:10)
溶離液、二回目にCH2Cl2/AcOEt(95:5)
溶離液を用いるシリコンゲルクロマトグラフィーによっ
て精製する。純製品を含有するフラクションを蒸発乾固
し、109mg(収率13%)の標記製品が生じる。
【0048】表1に記載された特性に加えて、核磁気共
鳴スペクトルおよび質量スペクトルを行い、予想製品の
構造および純度を確認した。
【数8】
【0049】以後の実施例7および8において実施され
報告された実験は、本発明に係るキラルドーピング剤が
媒体の光学的特性を改変することを可能にし、そして特
に波長が可視(VIS)光線から紫外線(UV)まで異
なり得る放射線の性質と持続期間の関数として可変螺旋
ピッチをネマチック液晶媒体中で誘導させることを可能
にすることを示している。好ましい用途において、本発
明に係るキラルドーピング剤の特性は、三色ディスプレ
ーの製造を可能にする。
【0050】実施例7:比旋光度、溶解度およびHTP 上で示した用途のために、化合物はネマチックにおいて
高い溶解度とHTPをもたなければならない。本発明に
係る所与の数の化合物に関するこれらの値を以後の表2
において報告する。この表において、異性化前および異
性化後の比旋光度[α]20 λの値を表に示した塩化メチレ
ン濃度および表に記載した波長に関して記録した。
【表5】
【0051】化合物210fsを除いて、他の化合物が
光学旋光度において殆ど50%超といった著しい改変を
示し、放射線による異性化への傾向を示すことが観察さ
れる。この表は、既に知られていたこと、すなわち、化
合物の比旋光度の変動とHTP値との間に一切の明らか
な相関が存在しないことを更に確認している。この表
は、検討された大多数の化合物に関して、溶解度が3重
量%以上のオーダーのものであり、HTPが11μm-1
〜35μm-1の間で異なることを示している。
【0052】実施例8:ディスプレーセルの色の光変調 例示のため、以後に記録された実験において、35μm
-1の非常に高いHTPと、特にビフェニルから形成され
たネマチック混合物(例えば、メルク(Merck)か
ら商品名E48で入手できる)を含む基本コレステリッ
ク材料に3.3%の濃度で配合することを可能にする良
好な溶解度とを有するキラル化合物209sを用いた。
6μmの開きで密封枠によって保持された2.2x2.
8mmおよび厚さ0.3mmのガラス板によって形成さ
れている前面基板と背面基板とを備える試験セルに、こ
うして調製された化合物を導入する。セルは、磨かれて
いない(non brushed)平面整列層と、電場
を加えることにより一つの状態から別の状態にセルを切
り替えることを可能にする電極を形成するインジウム酸
化錫(ITO)膜を各基板上に備える1cm正方形状ピ
クセルとを含む。充填できたら、セルをUV線に暴露
し、UV−VISスペクトルの展開を照射時間の関数と
して追跡する。
【0053】波長の関数として透過率%を示している図
3のグラフに対応する実験において、キラルドーピング
剤209sのみを基本コレステリック材料に添加し、そ
して初期状態(曲線a)および1分照射(曲線b)、3
分照射(曲線c)および10分照射(曲線d)後のそれ
ぞれのスペクトルを示している。より長い照射時間は、
もはやスペクトルを改変せず、曲線dは最大に光変調さ
れたセルスペクトルを表している。次に、初期スペクト
ルから160nmに及ぶ変位、すなわち、緑(曲線c)
を通過して紫青(曲線b)からオレンジ−赤(曲線d)
までの変位が観察される。
【0054】図4のグラフに対応する実験において、チ
バガイギー(Ciba−Geigy)から商品名Irg
acure(登録商標)369で市販されているモルホ
リノセトン型の光開始剤3重量%を基本コレステリック
材料に添加した。この光開始剤は、末端鎖の重合を改善
することを狙っている。重合および従って決定色の固定
を改善する目的において、メルク(Merck)から入
手できる化合物RM−82などのジスクリレート(di
scrylate)型コモノマーによって光開始剤を置
き換えることも可能である。光開始剤とコモノマーの両
方を適切な比で同時に用いることも可能である。基本コ
レステリック材料が本発明に係る一種のドーピング剤お
よび光開始剤のみを含有するセルに関する図4を参照す
ると、初期状態(曲線a)、2分後のスペクトル(曲線
b)、5分(曲線c)および18分照射(曲線d)をそ
れぞれ表している四つの曲線が示されている。初期スペ
クトルと最大に光変調されたセルのスペクトルとの間で
190nmの変動が観察される。
【0055】上の実験において、4.1重量%の濃度の
キラルドーピング剤209sfによってキラルドーピン
グ剤209sを置き換えることにより、220nmの変
動が同じ条件で5分後に観察されるであろう。
【0056】実施例9:三色セルの第1の実施形態 コレステリック材料の螺旋ピッチを220nmのウィン
ドウで改変する極めて良好な傾向を示した化合物209
sf(実施例4)を多色ディスプレーセルの調製のため
に用いた。パーティションがなく唯一の単色材料を含む
実施例8において用いられたセルと同じセルから、異な
る色(青、緑および赤)の三ゾーンをもつセルを三ゾー
ンを選択的または累進的にマスキングすることにより製
造し、三ゾーンそれぞれの照射率を変調することを可能
にした。
【0057】こうした三色セルは、情報を表示すること
が可能であるか、あるいはディスプレーアセンブリーに
おける着色フィルターとして用いることが可能である。
【0058】いわゆる「解離」プロセスにおいて、ピク
セルの各ファミリーは個々に光変調され、ピクセルの他
の二ファミリーは光線に対する障壁を形成するマスクに
よって覆われ、このプロセスは各ファミリーの照射時間
を変えて三ファミリーのそれぞれごとに繰り返される。
【0059】もちろん、ディスプレーセルは極めて小さ
い寸法の極めて多数のピクセルを含むので、マスキング
操作は、フォトリトグラフ技術などの公知の方法によっ
て形成されるか、あるいは得られるマスクによって行わ
れる。
【0060】このプロセスを図5において概略的に示し
ている。すべてのピクセルに関して同じコレステリック
材料CMの化学組成物から出発して、三色ディスプレー
CDを形成するために、第1の工程1において青ピクセ
ル(B)のファミリー、次に第2の工程2において緑ピ
クセル(G)のファミリーおよび第3の工程3において
赤ピクセル(R)のファミリーを作製する。
【0061】図6のグラフは波長の関数として透過率%
を、初期状態(曲線a)において、青色ピクセル(曲線
B)、緑色ピクセル(曲線G)および赤色ピクセル(曲
線R)について示している。
【0062】実施例10:三色セルの第2の実施形態 この第2の実施形態において、いわゆる「付加」プロセ
スに従ってピクセル化を達成する。セル全体、すなわ
ち、三色を規定するすべてのピクセルを照射の第1の期
間に供し、その後、ピクセルのファミリーをマスクし、
照射を第2の期間にわたり続け、最後に、前のファミリ
ーとは異なるピクセルの第2のファミリーを順次マスク
し、照射を第3の期間中に終わらせる。
【0063】実施例9の特徴と同じ特徴を有するセルを
用い、そしてピクセルファミリーごとに同じ照射期間に
わたって、図7に示された波長の関数として透過率%を
示すグラフを得る。
【0064】図6および7のグラフを比較すると、「解
離」プロセスと「付加」プロセスとの間で有意な差が存
在しないことが観察される。
【0065】実施例11:三色セルの第3の実施形態 前の実施例9および10の実施形態において、底基板と
最上基板との間の個々のピクセルの境界を定めるパーテ
ィションがないことを示した。これらの実施形態は、媒
体の強い重合を得ることが可能である時に満足である。
逆の場合、第3の実施形態に従って、本発明によるコレ
ステリック材料の単一組成物で充填した後に、ピクセル
を互いに物理的に分離することを可能にする底基板の
「ハニカム」構造またはチャンネル構造を提供すること
が可能である。もちろん、前述したように、ピクセルフ
ァミリーごとの光変調を「解離」プロセスまたは「付
加」プロセスに従って得ることが可能である。
【0066】実施例12:三色セルの第4の実施形態 実施例9〜11の実施形態において、ピクセルを用いる
ことにより、カラーディスプレー、すなわち、同じ画像
点のピクセルを組み合わせることによる着色された画像
の観察者による知覚を得ることが可能になる。第4の実
施形態は、それぞれがピクセルのサブファミリーをも
ち、よって情報を単一決定色で表示することを可能に
し、従って情報を異なる範疇の情報から非常に簡単に区
別することを可能にする幾つかの光変調可能ゾーンにデ
ィスプレー表面を分割するという点で、簡略化に相当す
る。この実施形態は、他の三つの実施形態の一つに従っ
て製造されるゾーンを提供することを決して排除しな
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るキラルドーピング剤の合成流れ図
を示している。
【図2】共通合成中間体からの本発明に係る四種のキラ
ルドーピング剤の合成流れ図を示している。
【図3】本発明に係るキラルドーピング剤を含有するコ
レステリック液晶組成物に関して波長の関数として透過
率%を示すグラフである。
【図4】本発明に係るキラルドーピング剤を含有するコ
レステリック液晶組成物に関して波長の関数として透過
率%を示すグラフである。
【図5】三色セルの実施形態を概略的に示している。
【図6】三色セルの実施形態に関して波長の関数として
透過率%を示すグラフである。
【図7】三色セルの実施形態に関して波長の関数として
透過率%を示すグラフである。
フロントページの続き (72)発明者 ロルフ クラッペール スイス国,セアッシュ−2000 ヌシャテ ル,リュ ドゥ メレイユフェール 10 (72)発明者 セベリーヌ メイエール スイス国,セアッシュ−2000 ヌシャテ ル,シュマン デ ブランダール Fターム(参考) 4H027 BA02 BA11 BD16 CA01 CA03 CJ01 DH01 DH03 DP01

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コレステリック液晶組成物の螺旋ピッチ
    の改変を誘導するキラルドーピング剤であって、その化
    学構造が二重活性化キラル単位を含み、その官能基の少
    なくとも一方が異性化可能基と化学結合を樹立すること
    を可能とし、当該異性化可能基が任意的に重合可能末端
    鎖または共重合可能末端鎖を有することを特徴とする、
    キラルドーピング剤。
  2. 【請求項2】 前記キラルドーピング剤が以下の式1に
    対応することを特徴とする請求項1に記載のキラルドー
    ピング剤: A1−Y1−X−Y2−A2 (I) (式中、 Xは、二重活性化化合物から誘導されたキラル基を表
    し、 Y1およびY2は同じかまたは異なり、そして各々が−O
    −、−S−、−COO−、−OCO−、−CON(R)
    −および−N(R)CO−の中から選択された官能性連
    結単位を表し、ここでRはアルキル残基を表し、 A1は、以下の式(II)に対応する光異性化可能メソ
    ゲニック基を表し、 【化1】 式中、二個のフェニル残基ψおよびψ’は、−N=N
    −、−N=CH−、−CH=N−および−CH=CH−
    の中から選択された光異性化可能−M−二価基によって
    連結され、前記フェニル基残基は、水素、C1〜C5のア
    ルキル基またはアルコキシ基、ハロゲンおよびシアノ、
    ニトロまたはトリフルオロメチル基の中から選択された
    同じかまたは異なる一個以上の置換基R1、R2をそれぞ
    れ有し、R’は、水素または以下の式(III)に対応
    する基を表し、 −Y3−Cn2n−Z(III) (式中、Y3はY1およびY2と同じ意義をもつか、ある
    いはフェニレンを表し、nは0〜12の間から成る整数
    であり、Zは水素またはアクリロイルおよびアクリロイ
    ルオキシ成分の中から選択された重合可能成分を表し、
    2は、以下の式(II)または式(III)の基と同
    じ意義をもつ)。
  3. 【請求項3】 −M−二価基は、成分ψおよびψ’と合
    わせてアゾフェニル基を形成するような基アゾ−N=N
    −であり、そして置換基RおよびY1またはY2は、成分
    ψおよびψ’上でそれぞれ同じオルト、メタまたはパラ
    位を占めることを特徴とする請求項2に記載のキラルド
    ーピング剤。
  4. 【請求項4】 A1およびA2がそれぞれ式IIの光異性
    化可能メソゲニック基に対応することを特徴とする請求
    項2に記載のキラルドーピング剤。
  5. 【請求項5】 A2が式IIIの基に対応することを特
    徴とする請求項2に記載のキラルドーピング剤。
  6. 【請求項6】 Rが式IIIの基を表し、そしてZがな
    おアクリロイルおよびアクリロイルオキシ基の中から選
    択された重合可能基を表すことを特徴とする請求項2〜
    5のいずれか1項に記載のキラルドーピング剤。
  7. 【請求項7】 キラル基Xが二酸またはキラルジオール
    から誘導されることを特徴とする請求項2に記載のキラ
    ルドーピング剤。
  8. 【請求項8】 キラル基Xが二無水−グルシトールまた
    は二無水−マニトールから誘導された二重活性化基に対
    応することを特徴とする請求項2〜7のいずれか1項に
    記載のキラルドーピング剤。
  9. 【請求項9】 前記キラルドーピング剤が、化合物2,
    5−ビス[4’−(6−アクリロイルオキシヘキシルオ
    キシ)−2’,5’−メチルアゾフェニル−4−カルボ
    ニロイル]−1,4;3,6−二無水−D−グルシトー
    ルに対応することを特徴とする請求項8に記載のキラル
    ドーピング剤。
  10. 【請求項10】 前記キラルドーピング剤は、化合物2
    −[4’−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)
    −2’,5’−メチルアゾフェニル−4−カルボニロイ
    ル]−5−[4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキ
    シ)ベンゾイル]−1,4;3,6−D−グルシトール
    に対応することを特徴とする請求項8に記載のキラルド
    ーピング剤。
  11. 【請求項11】 請求項1に記載のキラルドーピング剤
    を変調する方法であって、前記異性化可能基に対する紫
    外線(UV)、可視光線(VIS)または混合(UV+
    VIS)線の作用によってキラルドーピング剤の螺旋ピ
    ッチ改変を誘導し、ここで前記ドーピング剤がコレステ
    リック液晶組成物に配合される時に決定(determ
    ined)色が規定されるように照射時間を制御する、
    ことを特徴とする方法。
  12. 【請求項12】 二枚の透明基板、電子回路に接続され
    た支持電極、および少なくとも請求項1に記載のキラル
    ドーピング剤の配合されたコレステリック液晶組成物の
    導入された層空間の境界を合わせて規定する密封枠を含
    むディスプレーセルであって、当該セルが、マスクを使
    用し、且つ照射時間を変えることによって異なるゾーン
    または異なるピクセルファミリーの関数として変調され
    た紫外線(UV)または可視光線(VIS)に照射にか
    けられたことを特徴とする、ディスプレーセル。
  13. 【請求項13】 ピクセルの各ファミリーが、各ファミ
    リーの照射時間を調節することを可能にする決定マスク
    に対応することを特徴とする、請求項12に記載のディ
    スプレーセル。
  14. 【請求項14】 前記マスクが、各ピクセルファミリー
    を連続的に露出させ、各ピクセルファミリーの累進的な
    照射を可能にするように設計されていることを特徴とす
    る請求項12に記載のディスプレーセル。
  15. 【請求項15】 前記ディスプレーセルがパーティショ
    ンを全く含まず、そして請求項1によるキラルドーピン
    グ剤が重合可能末端鎖または共重合可能末端鎖を有する
    請求項12に記載のディスプレーセル。
  16. 【請求項16】 前記ディスプレーセルが、ゾーンごと
    またはピクセルごとのパーティションを含み、そして請
    求項1に記載のキラルドーピング剤が重合可能末端鎖ま
    たは共重合可能末端鎖を含まなくてもよいことを特徴と
    する、請求項12に記載のディスプレーセル。
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