JP2016540854A - メソゲン媒体および液晶ディスプレイ - Google Patents

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Abstract

【課題】メソゲン媒体および液晶ディスプレイを提供する。【解決手段】本発明は、ビメソゲン化合物から成る第1成分である成分Aと、好ましくは式B−I〜B−IIIの化合物の群から選択されるネマチック化合物から成る任意の第2成分である成分Bと、1種類以上のキラル分子から成る任意の第2または第3成分である成分Cとを含むメソゲン媒体と、フレキソエレクトリック液晶装置におけるメソゲン媒体の使用と、本発明による液晶媒体を含むそれらの装置とに関する。(式中、パラメーターは請求項1で与えられる意味を有する。)【選択図】なし

Description

本発明は、
ビメソゲン化合物から成り、式A−0の1種類以上のビメソゲン化合物および式A−I〜A−IIIの化合物の群から選択される1種類以上のビメソゲン化合物を含む第1成分である成分Aと、
ネマチック化合物から成る任意の第2成分である成分Bと、
1種類以上のキラル分子から成る第2または第3成分である成分Cと
を含むメソゲン媒体と、
液晶装置、特にフレキソエレクトリック液晶装置における、これらのメソゲン媒体の使用と、
本発明による液晶媒体を含む液晶装置に関する。
Figure 2016540854
式中、パラメーターは、本明細書で下に与えられる意味を有する。
ビメソゲン化合物は既知で、「二量体液晶」とも呼ばれる。
本発明は、特に、フレキソエレクトリック効果を利用するモード向けに開発された液晶混合物のスイッチ速度を改良する一般的な方法に関する。
液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)は、情報を表示するために広く使用されている。LCDは、直視ディスプレイ用ならびに投射型ディスプレイ用として使用されている。ほとんどのディスプレイで用いられる電気光学的モードは、依然として種々の改変が施されたツイストネマチック(TN:Twisted Nematic)−モードである。このモードに加え、スーパーツイストネマチック(STN:Super Twisted Nematic)−モードおよび更に最近は、光学補償ベンド(OCB:Optically Compensated Bend)−モードおよび電気制御複屈折(ECB:Electrically Controlled Birefringence)−モードとそれらの種々の変法で、例えば、垂直配向ネマチック(VAN:Vertically Aligned Nematic)、パターン化ITO垂直配向ネマチック(PVA:Patterned ITO Vertically Aligned nematic)−、ポリマー安定化垂直配向ネマチック(PSVA:Polymer Stabilized Vertically Aligned nematic)−モードおよび多重ドメイン垂直配向ネマチック(MVA:Multi domain Vertically Aligned nematic)−モードなど、ならびに他のモードが次第に使用されつつある。これらのモードは全て、基板と液晶層とにそれぞれ実質的に垂直な電場を使用する。これらのモードに加え、基板と液晶層とにそれぞれ実質的に平行な電場を用いる電気光学的モード、例えば、面内スイッチ(略してIPS:In Plane Switching)モード(例えば、ドイツ国特許第4000451号(特許文献1)および欧州特許第0588568号(特許文献2)に開示されている。)およびフリンジ場スイッチング(FFS:Fringe Field Switching)モードなどもある。とりわけ、後者の電気光学的モードは良好な視野角特性および改良された応答時間を有しており、最新のデスクトップモニター向けおよび更にはテレビ用およびマルチメディア用途用ディスプレイ向けのLCD用に次第に使用されつつあり、よってTN−LCDと競合している。
これらのディスプレイに加え、比較的短いコレステリックピッチを有するコレステリック液晶を使用する新しいディスプレイモードが、所謂「フレキソエレクトリック」効果を活用するディスプレイで使用するために提案されている。用語「液晶」、「メソモルフィック化合物」または「メソゲン化合物」(「メソゲン」とも略称する。)は、温度、圧力および濃度の適切な条件下で中間相(ネマチック、スメクチックなど)として、または特にLC相として存在できる化合物を意味する。非両親媒性メソゲン化合物は、例えば、1個以上のカラミチック、バナナ形状またはディスコチックのメソゲン基を含む。
フレキソエレクトリック液晶材料は、先行技術で既知である。フレキソエレクトリック効果は、とりわけ、Chandrasekhar著、「Liquid Crystals」、第2版、Cambridge University Press刊(1992年)(非特許文献1)およびP.G.deGennesら著、「The Physics of Liquid Crystals」、第2版、Oxford Science Publications刊(1995年)(非特許文献2)に記載されている。
これらのディスプレイにおいて、コレステリック液晶は「均一に横たわるへリックス」(ULH:uniformly lying helix)配向に配向しており、このディスプレイもULHディスプレイと名づけられている。この目的のために、キラル物質をネマチック材料と混合し、コレステリック材料と等価なキラルネマチック材料に材料を変換するヘリカルツイストを誘発する。用語「キラル」は、一般に、その鏡像体に重ね合わせることができない物体を記載するために使用する。「アキラル」(非キラル)な物体は、それらの鏡像体と同一の物体である。キラルネマチックおよびコレステリックとの用語は、他に明示的に述べてない場合、本出願では同意語として使用する。キラル物質で誘発されたピッチ(P)は、使用するキラル材料の濃度(c)に、第一次近似で反比例する。この関係の比例定数は、キラル物質のヘリカルツイスト力(HTP:Helical Twisiting Power)と呼ばれ、式(1)で定義される。
HTP≡1/(c・P) (1)
式中、
cは、キラル化合物の濃度である。
均一に横たわるへリックステクスチャは、典型的には0.2μm〜1μmの範囲内、好ましくは1.0μm以下、特には0.5μm以下の短いピッチを有するキラルネマチック液晶を使用して実現し、均一に横たわるへリックステクスチャは、液晶セルの基板、例えばガラスプレートに平行なヘリカル軸で単一方向に配向している。この配置において、キラルネマチック液晶のヘリカル軸は複屈折板の光軸と等価である。
ヘリカル軸と直交するこの配置に電界を印加すると、光軸がセル面内で回転し、この回転は、表面が安定化された強誘電性液晶ディスプレイ中の強誘電性液晶のダイレクターの回転と同様である。フレキソエレクトリック効果は、典型的には60μs〜100μsの範囲の速い応答時間で特徴づけられる。それは更に、優れた中間階調能で特徴づけられる。
電界は、光軸のチルトに応じたスプレイ−ベンド構造をダイレクターに誘発する。第一次近似において、軸の回転の角度は、電界の強度に直接的および線形的に比例する。直交する偏光板の間に、電源が入っていない状態で、一方の偏光子の吸収軸に対して光軸が22.5°の角度になるように液晶セルを置いた場合、光学的効果が最も良く見える。また、この22.5°の角度も電界の理想的な回転角度であり、よって、電界を逆転させることにより光軸は45°回転し、ヘリックス軸、偏光子の吸収軸、電界の方向の好ましい方向の相対的配向を適切に選択することにより、1つの偏光子に平行から両方の偏光子の間の中央角に光軸をスイッチできる。光軸のスイッチングの全角度が45°である場合、最適なコントラストが達成される。その場合、光学的リターデーション 、即ち、液晶の有効複屈折率およびセルの間隔の積を波長の1/4に選択するすることにより、この配置をスイッチ可能な1/4波長板として使用できる。これに関連して、他で明示的に述べない場合、波長は550nm、即ち、ヒトの目の感度が最も高い波長を言う。
光軸の回転角(Φ)は、式(2)による良好な近似で与えられる。
tanΦ=<e>PE/(2πK) (2)
式中、
は、コレステリック液晶の非かく乱ピッチであり、
<e>は、スプレイ・フレキソエレクトリック係数(esplay)と、ベンド・フレキソエレクトリック係数(ebend)との平均[<e>=1/2(esplay+ebend)]であり、
Eは、電界の強度であり、および
Kは、スプレイ弾性定数(k11)およびベンド弾性定数(k33)との平均[K=1/2(k11+k33)]であり、
および、ただし、
<e>/Kは、フレキソ−弾性比と呼ばれる。
この回転角は、フレキソエレクトリックスイッチング素子において、スイッチング角の半分である。
この電気光学的効果の応答時間(τ)は、式(3)により良好な近似で与えられる。
τ=[P/(2π)]・γ/K (3)
式中、
γは、へリックスの歪に伴う有効粘度係数である。
へリックスを解く臨界電界(E)が存在し、式(4)から得ることができる。
=(π/P)・[k22/(ε・Δε)]1/2 (4)
式中、
22は、ツイスト弾性定数であり、
εは、真空の誘電率であり、および
Δεは、液晶の誘電異方性である。
しかしながら、このモードにおいては、幾つかの課題が依然として解決されなければならず、なかでも、必要な均一性の配向を得ることが困難であり、好ましくないことにアドレスに高電圧が必要なため一般的な駆動電子機器に不向きで、「オフ状態」が真暗でないためコントラストが低く、最後に重要なこととして、電気光学特性における顕著なヒステリシスである。
比較的新しいディスプレイモード、いわゆる均一に起立するへリックス(USH:uniformly standing helix)モードは、広い視野角を提供する他のディスプレイモード(例えば、IPS、VAなど)と比較した場合においても、改善された黒色レベルを示すことができるため、IPSを引き継ぐ代替のモードと考えることができる。
ULHモードと同様にUSHモードについて、ビメソゲン液晶材料を使用するフレキソエレクトリック・スイッチが提案されてきた。ビメソゲン化合物は、先行技術から一般に既知である(Hori、K.、Iimuro、M.、Nakao、A.、Toriumi、H.著、J.Mol.Struc.2004年、第699巻、第23〜29頁(非特許文献3)も参照)。用語「ビメソゲン化合物」は、分子内に2個のメソゲン基を含む化合物に関する。通常のメソゲンと全く同様に、ビメソゲン化合物は、それらの構造に依存して、多くの中間相を形成できる。特に、式Iの化合物は、ネマチック液晶媒体に添加されると、第2のネマチック相を誘発する。
用語「メソゲン基」は、これに関連して、液晶(LC)相挙動を誘発する能力を有する基を意味する。メソゲン基を含む化合物は、それ自体が必ずしもLC相を示さなければならないと言う訳ではない。メソゲン基を含む化合物は、他の化合物との混合物においてのみLC相挙動を示すことも可能である。単純化のため、用語「液晶」は本明細書において、メソゲンおよびLC材料の両者に対して使用する。
しかしながら、好ましくなく高い駆動電圧が必要で、キラルネマチック材料の相対的に狭い相範囲、およびキラルネマチック材料の不可逆なスイッチ特性のため、先行技術からの材料は現行のLCD駆動スキームでの使用に不向きである。
USHおよびULHモードのディスプレイのために、改善された特性を有する新規な液晶媒体が必要である。特に、複屈折(Δn)は最適なモードに最適化されていなければならない。本明細書において複屈折Δnは、式(5)で定義される:
Δn=n−n (5)
式中、nは異常屈折率であり、nは通常屈折率であり、平均屈折率nav.は以下の式(6)で与えられる:
av.=[(2n +n )/3]1/2 (6)
異常屈折率nおよび通常屈折率nは、アッベ屈折計を使用して測定できる。次いで、式(5)からΔnを計算できる。
更に、USHおよびULHモードを利用するディスプレイのために、液晶媒体の光学的リターデーションd・Δn(有効)は、好ましくは式(7)を満足するものでなければならない。式(7)の右手側に関するズレの許容は、±3%である:
sin2(π・d・Δn/λ)=1 (7)
式中
dは、セルギャップであり、および
λは、光の波長である。
本願において通常言及される光の波長は、他に明示的に特定されない限り550nmである。
セルのセルギャップは、好ましくは1μm〜20μmの範囲内であり、特に2.0μm〜10μmの範囲内である。
ULH/USHモードに対し、誘電異方性(Δε)は、アドレス電圧の印加の際にヘリックスが解けるのを防ぐため可能な限り小さくしなければならない。好ましくは、0より僅かに大きく、非常に好ましくは0.1以上であり、しかし好ましくは10以下、より好ましくは7以下、最も好ましくは5以下である。本願において用語「誘電的に正」は、Δε>3.0を有する化合物または成分に対して使用され、「誘電的に中性」は−1.5≦Δε≦3.0を有するもの、および「誘電的に負」はΔε<−1.5を有するものである。Δεは、1kHzの周波数および20℃で決定する。それぞれの化合物の誘電異方性は、ネマチックホスト混合物におけるそれぞれ個々の化合物の10%溶液の結果から決定する。ホスト媒体におけるそれぞれの化合物の溶解度が10%未満の場合、少なくとも化合物の特性を決定できるのに十分に得られる媒体が安定するまで、化合物の濃度を1/2ずつ低下する。しかしながら、好ましくは、結果の有意性を可能な限り高く保つために、濃度は少なくとも5%に保つ。試験混合物の容量は、ホメオトロピック配向を有するおよびホモジニアス配向を有するセルの両方で決定する。両方のタイプのセルのセルギャップは、約20μmである。印加電圧は1kHzの周波数を有する矩形波で、二乗平均平方根値は0.5V〜1.0Vであるが、常にそれぞれの試験混合物の容量閾値より低く選択する。
Δεは(ε−ε)で定義され、一方でεavは(ε+2ε)/3である。化合物の誘電体誘電率は、対象化合物を添加した際のホスト混合物のそれぞれの値の変化より決定される。その値は、対象化合物の濃度100%に外挿される。典型的なホスト混合物は、H.J.Colesら著、J.Appl.Phys.2006年、第99巻、034104頁(非特許文献4)に開示されており、以下の表に与えられる組成を有する。
Figure 2016540854
上述のパラメーターに加えて、媒体は、適切に広い範囲のネマチック相、かなり小さな回転粘度および少なくとも適度に高い比抵抗を示さなければならない。
フレキソエレクトリック装置のための短いコレステリックピッチを有する同様の液晶組成物は、欧州特許第0 971 016号(特許文献3)、英国特許第2 356 629号(特許文献4)およびColes、H.J.、Musgrave、B.、Coles、M.J.およびWillmott、J.著、J.Mater.Chem.、第11巻、第2709〜2716頁(2001年)(非特許文献5)より既知である。欧州特許第0 971 016号(特許文献3)には、それ自体が高いフレキソエレクトリック係数を有するメソゲンエストラジオール類が報告されている。英国特許第2 356 629号(特許文献4)には、フレキソエレクトリック装置におけるビメソゲン化合物の使用が示唆されている。本明細書においては、フレキソエレクトリック効果を純粋なコレステリック液晶化合物中で、およびある程度まで同族の化合物の混合物中で検討した。これらの化合物のほとんどは、キラル添加物および単純で従来のモノメソゲン材料またはビメソゲン材料のいずれかであるネマチック液晶材料から成る二元混合物中で使用した。これらの材料は、十分に広くはない温度範囲のキラルネマチックまたはコレステリック相、小さすぎるフレキソエレクトリック比、小さな回転角度など、実用的用途のためのいくつかの欠点を有する。
本発明の1つの目的は、高いスイッチ角および速い応答時間を示す改良されたフレキソエレクトリック装置を提供することにあった。もう1つの目的は、特に機械的せん断工程を使用することなくディスプレイセルの全領域にわたって良好で均質な配向を可能するフレキソエレクトリックディスプレイで使用するために有利な特性、良好なコントラスト、高いスイッチ角および低温においても速い応答時間を有する液晶材料を提供することにあった。その液晶材料は、低い融点、広いキラルネマチック相範囲、短い温度非依存性ピッチ長および高いフレキソエレクトリック係数を示さなければならない。
フレキソエレクトリック光学的効果を液晶ディスプレイのためのモードとして用いることができることは、周知である。そのような効果の最も一般的な例は、ULHおよびUSH効果である。ULHモードは、最初は、MeyerおよびPatelにより、1987年に記載され(J.S.Patel、R.B.Meyer著、Phys.Rev.Lett.、1987年,第58巻、第1538頁(非特許文献6))、この分野における更なる研究が、Rudquistらにより1997年に記載された(P.RudquistおよびS.T.Largerwall著、Liquid Crystal 1997年、第23巻、第503頁(非特許文献7))。このモードのために用いることができる材料は、例えば英国特許第23 56 629号(特許文献4)に開示されている。主としてビメソゲン類で構成されるフレキソ混合物の特性を概説する論文が、Colesらにより出版され(H.J.Coles、M.J.Clarke、S.M.Morris、B.J.BroughtonおよびA.E.Blatch著、J.of Applied Physics 2006年、第99巻、第034104頁(非特許文献8))、ここにおいてULH混合物のスイッチ速度が多少詳しく議論されている。
アルキレンスペーサー基を有するビメソゲン類および類似のビメソゲン類の使用により、ネマチック相の下のより低温相を示すことが知られている。この相にはツイストベンドネマチック相(twist bend nematic phase)と同定され、例えば、Luckhurstら著、2011年 Physical Review E 2011年、第84巻、第031704頁(非特許文献9)を参照されたい。ビメソゲン類の混合物のフレキソエレクトリック特性を利用しようとするとき、ツイストベンドネマチック相は混合物の低い作動温度を制限し得る。未公開欧州特許出願第11 00 54 89.7号(特許文献5)に記載されるように、少量の低モル質量液晶を添加することを用いることにより、スイッチ速度を増加させることに加えて、ツイストベンド相への温度を低下させることができ、一方で同時にこの相を、それぞれのその転移前効果を使用できるようにでき、これらの混合物の所望の特性を増加させる。
ULH方式で液晶を配向させることが困難であることもまた見出されており、代替のフレキソエレクトリック光学的モードであるUSHモードが、Colesらにより国際特許出願公開第2006/003441号公報(特許文献6)において、およびSID2009(F.Castles、S.M.MorrisおよびH.J.Coles著、SID 09 DIGEST、2009年、582頁(非特許文献10))においてならびにColesら著 2011年(D.J.Gardiner、S.M.Morris、F.Castles、M.M.Qasim、W.S.Kim、S S.Choi、H.J.Park、I.J.Chung、H.J.Coles著、Applied Physics Letter、2011年、第98巻、第263508頁(非特許文献11))において提案された。ULHおよびUSHの両者に対する材料的要件は類似している。近年、Colesのグループは、二量体液晶に対する構造特性関連性に関する論文を出版した。Colesら著、2012年(Physical Review E 2012年、第85巻、第012701頁(非特許文献12))。
フレキソエレクトリック液晶装置の1つの欠点は、それらの不十分な応答時間である。いくつかの論文および特許は、1msより短いスイッチ時間を有する混合物を記載するが、しかし、ほとんどの場合において、スイッチ時間は周囲温度のはるか上の温度で引用されるか、またはこのスイッチ速度を達成するために必要な電圧が比較的高い。これらの混合物において用いられる材料は、ビメソゲン類である傾向にある。これらの化合物の使用の欠点の1つは、いくつかの場合においてスイッチ速度が、特には周囲に近い温度において、遅いことである。これに関する理由は、周囲温度における混合物の高い粘度に関連すると考えられている。のちに議論するように、粘度がキラルフレキソモード、例えば、均一に横たわるへリックス(ULH:Uniformly Lying Helix)モードおよび均一に起立するへリックス(USH:Uniformly Standing Helix)モードなどのスイッチ速度を記載する式における重要な変数であるであることが、理論により示されている。これがどの粘度であるのかは文献からは自明ではないが、それは回転粘度(γ)であると考えられている。
本発明の1つの目的は、主としてビメソゲン類からなり、より慣用的なビメソゲン類と組み合わせて低い回転粘度を示す液晶を用いることにより達成された、または達成可能な、改善されたスイッチ速度を示す、フレキソエレクトリック効果を利用するモードのために設計されたディスプレイのための混合物を提供することである。
本発明の他の目的は、特別に選択されたビメソゲン類を用いることにより、顕著に改善された特性を示す、そのようなディスプレイのための混合物を提供することである。
フレキソエレクトリックモードを利用する液晶ディスプレイにおいて、チルト角(Θ)はセルのx−y平面における光学軸の回転を言い表す。この効果を用いて白色および暗状態を作り出す2つの基本方法が存在する。これらの2つの方法の間の最大の違いは、必要とされるチルト角におよびゼロ電界状態におけるULHについての光学軸に対する偏光板の透過軸の配向にある。2つの異なる方法を、図1および図2を参照して以下に簡単に記載する。
「Θモード」(図2において説明する)と「2Θモード」(図1において示す)との間の主な違いは、ゼロ電界にある状態における液晶の光学軸が偏光板軸の1つに平行であるか(2Θモードの場合において)、または偏向板の1つの軸に対して22.5℃の角度にあるか(Θモードの場合)のいずれかである。Θモードに対する2Θモードの利点は、セルに電界が印加されていないときに液晶ディスプレイが黒色に見えることである。しかし、Θモードの利点は、この方式に対しては2Θモードと比較して半分のスイッチ角度のみが必要とされているため、e/Kがより低くてもよいことである。
ULH混合物のスイッチ速度を比較すると、それぞれの効果に関連するスイッチ角度を知ることもまた重要である。
他の混合物変数もまた、考慮すべきである。温度が高くなると、通常は混合物の粘度が低減するため、より速いスイッチ時間がもたらされる。用いられる電界もまた、重要である。ULHフレキソエレクトリックモードにおいては、より高い電界を用いると、より速いスイッチ速度を通常は達成することができる。
考慮しなければならないさらにもう1つの因子は、スイッチモードの詳細である。最も商業的なLC方式に反して、ULH Toff時間は駆動でき、それゆえ少なくとも2つの可能なスイッチ方式が存在する:
・スイッチ時間=Ton+Toff(駆動)
・スイッチ時間=Ton+Toff(非駆動)
スイッチオンおよびスイッチオフの両方が駆動するなら、応答時間は、5msと比較して典型的には2msの範囲において、より短い。
本発明は、低い回転粘度を有する添加物を加えることにより、これらの方式の両方においてスイッチ時間を低減させることを可能とする。
上で既に言及したように、本発明は、キラルフレキソ混合物のスイッチ速度の改善方法を開示する。文献において、そのような混合物の緩和スイッチ時間は、以下の式により記載することができることが報告された。
Figure 2016540854
式中、γは「ヘリックスの歪みに伴う実効粘度」である(Colesら 2006年(非特許文献8))。更に、Colesらの論文(B Musgrave、P.Lehmann、H.J.Coles著、Liquid Crystals、(1999年)、第28巻(第8号)、第1235頁(非特許文献13))において、粘度項はγとして言及されている。
例えば、J.Appl.Phys.第99巻、第034104頁(2006年)(非特許文献14)において、ビメソゲン類混合物の混合物のスイッチ速度は、温度が低下するにつれて顕著に増加することが示されている。これは、印加される電界を増加させることにより、ある程度までは対抗させることができるが、スイッチ速度は、高温に比較して、低温においてはなおも長い。
粘度改質剤の添加により、二量体を含有する混合物のスイッチ速度を改善することができることが、本発明により示される。驚くべきことに、少量の粘度改質剤でさえ、スイッチ速度にとても大きな効果を有することができる。加えて、これらの化合物を使用することにより、第2のネマチック(ツイストベンド)相または他の相へのネマチックの温度を低くし、かつ融点を低下させ、混合物の透明点を上昇させるためにもまた用いられ得る。
ビメソゲンおよびネマトゲンの両方を含む液晶媒体が、英国特許第2 387 603号(特許文献7)において開示されている。しかしこれらの媒体は、相対的に低い値のフレキソエレクトリック比e/Kを有する。
本発明の他の目的は、以下の詳細な説明から当業者には直ちに自明である。
ドイツ国特許第4000451号 欧州特許第0588568号 欧州特許第0 971 016号 英国特許第2 356 629号 未公開欧州特許出願第11 00 54 89.7号 国際特許出願公開第2006/003441号公報 英国特許第2 387 603号
Chandrasekhar著、「Liquid Crystals」、第2版、Cambridge University Press刊(1992年) P.G.deGennesら著、「The Physics of Liquid Crystals」、第2版、Oxford Science Publications刊(1995年) Hori、K.、Iimuro、M.、Nakao、A.、Toriumi、H.著、J.Mol.Struc.2004年、第699巻、第23〜29頁 H.J.Colesら著、J.Appl.Phys.2006年、第99巻、034104頁 Coles、H.J.、Musgrave、B.、Coles、M.J.およびWillmott、J.著、J.Mater.Chem.、第11巻、第2709〜2716頁(2001年) J.S.Patel、R.B.Meyer著、Phys.Rev.Lett.、1987年,第58巻、第1538頁 P.RudquistおよびS.T.Largerwall著、Liquid Crystal 1997年、第23巻、第503頁 H.J.Coles、M.J.Clarke、S.M.Morris、B.J.BroughtonおよびA.E.Blatch著、J.of Applied Physics 2006年、第99巻、第034104頁 Luckhurstら著、2011年 Physical Review E 2011年、第84巻、第031704頁 F.Castles、S.M.MorrisおよびH.J.Coles著、SID 09 DIGEST、2009年、582頁 D.J.Gardiner、S.M.Morris、F.Castles、M.M.Qasim、W.S.Kim、S S.Choi、H.J.Park、I.J.Chung、H.J.Coles著、Applied Physics Letter、2011年、第98巻、第263508頁 Colesら著、Physical Review E 2012年、第85巻、第012701頁 B Musgrave、P.Lehmann、H.J.Coles著、Liquid Crystals、(1999年)、第28巻(第8号)、第1235頁 J.Appl.Phys.第99巻、第034104頁(2006年)
本発明者らは、驚くべきことに、上記の目的を本発明によるビメソゲン化合物を提供することで達成できることを見出した。これらの化合物は、キラルネマチック液晶混合物中で使用すると、低い融点、広いキラルネマチック相を誘導する。特に、本発明の化合物は、比較的高い値の弾性定数k11、低い値のベンド弾性定数k33および高い値のフレキソエレクトリック係数を示す。
本発明は、
ビメソゲン化合物から成り、式A−0の1種類以上の化合物および式A−I〜A−IIIの化合物の群(ただし、式A−0の化合物は除外される。)から選択される1種類以上の化合物を含む第1成分である成分Aと、
好ましくは式B−I〜B−IIIの化合物の群より選択されるネマチック化合物から成り、任意であるが好ましくは必須である第2成分である成分Bと、
1種類以上のキラル分子から成り、任意であるが好ましくは必須である第2または第3成分である成分Cと
を含むメソゲン材料に関する。
Figure 2016540854
式中、
01およびR02は、それぞれ独立に、H、F、Cl、CN、NCSまたは1〜25個のC原子を有する直鎖状もしくは分岐状のアルキル基(該アルキル基は無置換でも、ハロゲンもしくはCNで一置換または多置換されていてもよく、1個以上の隣接していないCH基は、それぞれの出現で互いに独立に酸素原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−S−、−NH−、−N(CH)−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−CO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−CH=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−または−C≡C−で置き換えられていることも可能である。)であり、好ましくは極性基、より好ましくは、F、Cl、CN、OCF、CFであり、
MG01は、−A01−Z01−A02−であり、
MG02は、−A03−Z02−A04−Z03−A05−であり、
01〜Z03は、それぞれの出現で、それぞれ互いに独立に、単結合、−COO−、−OCO−、−O−CO−O−、−OCH−、−CHO−、−OCF−、−CFO−、−CHCH−、−(CH−、−CFCF−、−CH=CH−、−CF=CF−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−または−C≡C−であり、1個以上のF、Sおよび/またはSiで置換されていてもよく、好ましくは単結合であり、
01〜A05は、それぞれの出現で、それぞれ独立に、1,4−フェニレン(ただし加えて、1個以上のCH基はNで置き換えられていてもよい。)、トランス−1,4−シクロヘキシレン(ただし加えて、1個または2個の隣接していないCH基はOおよび/またはSで置き換えられていてもよい。)、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−ビシクロ−(2,2,2)−オクチレン、ピペリジン−1,4−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル、デカヒドロ−ナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロ−ナフタレン−2,6−ジイル、シクロブタン−1,3−ジイル、スピロ[3.3]ヘプタン−2,6−ジイルまたはジスピロ[3.1.3.1]デカン−2,8−ジイルであり、これら全ての基は無置換でも、F、Cl、CNまたは1〜7個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニルもしくはアルコキシカルボニル基で一置換、二置換、三置換または四置換されていることも可能であり、ただし、1個以上のH原子はFまたはCl、好ましくは、F、Cl、CHまたはCFで置換されていてもよく、
Spは、1個、3個または5〜40個のC原子を含むスペーサー基(ただし、また、1個以上の隣接していない末端でないCH基は、−O−、−S−、−NH−、−N(CH)−、−CO−、−O−CO−、−S−CO−、−O−COO−、−CO−S−、−CO−O−、−CH(ハロゲン)−、−CH(CN)−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられていてもよいが、2個のO原子は互いに隣接せず、2個の−CH=CH−基は互いに隣接せず、−O−CO−、−S−CO−、−O−COO−、−CO−S−、−CO−O−および−CH=CH−から選択される2個の基は互いに隣接しない。)であり、好ましくは−(CH−(即ち、n個のC原子を有する1,n−アルキレン)であり、ただしnは整数、好ましくは3〜19、より好ましくは3〜11、最も好ましくは奇数の整数(即ち、3、5、7、9または11)であり、
01およびX02は、互いに独立に、−CO−O−、−O−CO−、−CH=CH−、−C≡C−、−O−、−S−CO−、−CO−S−、−S−および−CO−から選択される連結基または単結合であり、好ましくはX01およびX02はそれぞれ互いに異なり、好ましくは、X01は−CO−O−または−O−でありX02は単結合であるか、X01は−CO−O−でありX02は−O−であり、最も好ましくは、X01は−CO−O−でありX02は単結合であり、
しかしながら、−X01−Sp−X02−において、2個のO原子は互いに隣接せず、2個の−CH=CH−基はそれぞれ互いに隣接せず、−O−CO−、−S−CO−、−O−COO−、−CO−S−、−CO−O−および−CH=CH−から選択される2個の基は互いに隣接しないことを条件とする。
Figure 2016540854
式中、
11およびR12、R21およびR22ならびにR31およびR32は、それぞれ独立に、H、F、Cl、CN、NCSまたは1〜25個のC原子を有する直鎖状もしくは分岐状のアルキル基であり、該アルキル基は無置換でも、ハロゲンもしくはCNで一置換または多置換されていてもよく、1個以上の隣接していないCH基は、それぞれの出現で互いに独立に酸素原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−S−、−NH−、−N(CH)−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−CO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−CH=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−または−C≡C−で置き換えられていることも可能であり、
MG11およびMG12、MG21およびMG22ならびにMG31およびMG32は、それぞれ独立にメソゲン基であり、
Sp、SpおよびSpは、互いに独立に、5〜40個のC原子を含むスペーサー基であり、ただし、また、O−MG11および/またはO−MG12に連結しているSpのCH基、MG21および/またはMG22に連結しているSpのCH基ならびにX31およびX32に連結しているSpのCH基を除く、1個以上の隣接していないCH基は、−O−、−S−、−NH−、−N(CH)−、−CO−、−O−CO−、−S−CO−、−O−COO−、−CO−S−、−CO−O−、−CH(ハロゲン)−、−CH(CN)−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられていてもよいが、(分子内)2個のO原子は互いに隣接せず、2個の−CH=CH−基は互いに隣接せず、−O−CO−、−S−CO−、−O−COO−、−CO−S−、−CO−O−および−CH=CH−から選択される2個の基は互いに隣接せず、
31およびX32は、互いに独立に、−CO−O−、−O−CO−、−CH=CH−、−C≡C−または−S−から選択される連結基であり、あるいは、X31およびX32の一方は−O−または単結合のいずれかでもよく、再度あるいは、X31およびX32の一方は−O−および他方は単結合でもよい。
Figure 2016540854
式中、
B1、RB21およびRB22ならびにRB31およびRB32は、それぞれ独立に、H、F、Cl、CN、NCSまたは1〜25個のC原子を有する直鎖状もしくは分岐状のアルキル基であり、該アルキル基は無置換でも、ハロゲンもしくはCNで一置換または多置換されていてもよく、1個以上の隣接していないCH基は、それぞれの出現で互いに独立に酸素原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−S−、−NH−、−N(CH)−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−CO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−CH=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−または−C≡C−で置き換えられていることも可能であり、
B1は、F、Cl、CN、NCS、好ましくはCNであり、
B1、ZB2およびZB3は、それぞれの出現で独立に、−CH−CH−、−CO−O−、−O−CO−、−CF−O−、−O−CF−、−CH=CH−または単結合、好ましくは、−CH−CH−、−CO−O−、−CH=CH−または単結合、より好ましくは−CH−CH−または単結合であり、より更に好ましくは、1個の化合物に存在する1個の基が−CH−CH−で、その他が単結合であり、最も好ましくは全てが単結合であり、
Figure 2016540854
Figure 2016540854
nは、1、2または3、好ましくは1または2である。
「2Θモード」の概略的説明を示す図である。 「Θモード」の概略的説明を示す図である。
本願によれば、連結基が以下である式Iの化合物が好ましい:
01およびX02はそれぞれ互いに異なり、好ましくは、一方が−O−CO−または−CO−O−であり、他方は−O−または単結合、好ましくは単結合であり、好ましくは
−X01−Sp−X02−は、−O−CO−Sp−O−、−O−Sp−CO−O−、−O−CO−Sp−、−Sp−CO−O−、−Sp−O−または−O−Sp−、より好ましくは、−O−CO−Sp−、−Sp−CO−O−、−Sp−O−または−O−Sp−、最も好ましくは−O−CO−Sp−または−Sp−CO−O−であり、
Spは、好ましくは、−(CH−であり、ただし
nは、好ましくは、1、3、4または5〜15の整数、より好ましくは、4、5、6、7、8または9であり、
−X01−Sp−X02−中のX01およびX02がメソゲン基MG01およびMG02の間の距離に寄与する1個または3個の原子を有する場合、例えば、−X01−Sp−X02−が−O−Sp−、−Sp−O−、−S−Sp−、−Sp−S−、−CO−O−Sp−O−または−O−Sp−CO−O−の場合、
nは好ましくは偶数、最も好ましくは、4、6または8であり、
一方、−X01−Sp−X02−中のX01およびX02がメソゲン基MG01およびMG02の間の距離に寄与する2個または4個の原子を有する場合、例えば、−X01−Sp−X02−が−O−Sp−S−、−O−Sp−S−、−CO−O−Sp−または−CO−S−Sp−O−CO−の場合、
nは好ましくは奇数、最も好ましくは、5、7または9であり、
ただし、−(CH−中の1個以上のH原子は、それぞれ互いに独立に、FまたはCHで置き換えられていてもよい。
本願によれば、任意の先の好ましい条件に追加するか代えて、末端基が以下である上で定義される式Iの化合物が更に好ましい:
01およびR02は、それぞれ互いに異なり、好ましくは
01およびR02は、それぞれ互いに異なって、F、Cl、CNまたはOCFから選択され、より好ましくは、R01およびR02の一方は、F、CNまたはOCFであり、最も好ましくは、R01およびR02の一方はCNまたはOCFである。
本願によれば、任意の先の好ましい条件に追加するか代えて、連結基の少なくとも一方、好ましくは一方が以下である上で定義される式Iの化合物が更に好ましい:
それぞれのメソゲン基MGおよびMG中のZ01〜Z03は、それぞれ単結合と異なり、好ましくは、−COO−、−OCO−、−O−CO−O−、−OCH−、−CHO−、−OCF−、−CFO−または−O−、より好ましくは、−COO−、−OCO−、−OCF−、−CFO−または−O−、より好ましくは、−COO−、−OCO−または−O−、最も好ましくは−COO−または−OCO−である。
本願による媒体で好ましく使用される式A−0の好ましい化合物のより小さい群は、メソゲン基MG01およびMG02が以下に列記する意味の1つを有するものである。単純化の理由により、これらの基におけるPheは1,4−フェニレンであり、PheLは1〜4個の基Lで置換された1,4−フェニレンであり、ただし、Lは、好ましくは、F、Cl、CN、OH、NOまたは1〜7個のC原子を有するフッ素化されていてもよいアルキル、アルコキシまたはアルカノイル基、非常に好ましくは、F、Cl、CN、OH、NO、CH、C、OCH、OC、COCH、COC、COOCH、COOC、CF、OCF、OCHF、OC、特に、F、Cl、CN、CH、C、OCH、COCHおよびOCF、最も好ましくは、F、Cl、CH、OCHおよびCOCHであり、Cycは1,4−シクロヘキシレンである。この列記は、下に示すサブ式およびそれらの鏡像を含む。
MG01は、好ましくは、以下の式の群より選択される。
Figure 2016540854
一方、MG02は、好ましくは、以下の式の群より選択される。
Figure 2016540854
式中、
Cycは、1,4−シクロへキシレン、好ましくはトランス−1,4−シクロヘキシレンであり、
Pheは、1,4−フェニレンであり、
PheLは、1個、2個または3個のフッ素原子で、1個または2個のCl原子で、1個のCl原子および1個のF原子で、1個または2個のCH基原子で、または1個のCH基原子および1個のF原子で置換された1,4−フェニレンであり、
Zは部分式IIで与えられるZ01の意味の1つを有し、少なくとも1つは、好ましくは、−COO−、−OCO−、−O−CO−O−、−OCH−、−CHO−、−OCF−または−CFO−から選択される。
サブ式II−1、II−4、II−5、II−7、II−8、II−14、II−15、II−16、II−17、II−18およびII−19が特に好ましい。
これらの好ましい群において、Zは、それぞれ場合で独立に、式Iで与えられるZ01の意味の1つを有する。好ましくは、Zの1つは、−COO−、−OCO−、−CH−O−、−O−CH−、−CF−O−または−O−CF−、より好ましくは、−COO−、−O−CH−または−CF−O−であり、および他のZは、好ましくは単結合である。
非常に好ましくは、メソゲン基MG01は、式IIa〜IIfおよびそれらの鏡像の以下の群から選択される。
Figure 2016540854
メソゲン基MG02は、式IIg〜IIr(本明細書では、混乱を避けるために、式番号「IIi」および「IIl」を意図的に省略している。)およびそれらの鏡像の以下の群から選択される。
Figure 2016540854
式中、
Lは、それぞれの出現でそれぞれ互いに独立に、F、ClまたはCH、好ましくはFであり、および
rは、それぞれの出現でそれぞれ互いに独立に、0、1、2または3、好ましくは、0、1または2である。
Figure 2016540854
Lは、それぞれの出現でそれぞれ互いに独立に、F、ClまたはCH、好ましくはFである。
非極性の末端基を有する式Iの化合物の場合、R01および/またはR02は、好ましくは、15個までのC原子を有するアルキルまたは2〜15個のC原子を有するアルコキシである。
01またはR02がアルキルまたはアルコキシ基、即ち、末端CH基が−O−で置き換えられている場合、これは直鎖状または分枝状でよい。好ましくは直鎖状で、2個、3個、4個、5個、6個、7個または8個の炭素原子を有し、よって好ましくは、例えば、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、ヘキソキシ、ヘプトキシまたはオクトキシ、更に、メチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ノノキシ、デコキシ、ウンデコキシ、ドデコキシ、トリデコキシまたはテトラデコキシである。
オキサアルキル、即ち、1個のCH基が−O−で置き換えられているものは、好ましくは例えば、直鎖状の2−オキサプロピル(=メトキシメチル)、2−(=エトキシメチル)もしくは3−オキサブチル(=2−メトキシエチル)、2−、3−もしくは4−オキサペンチル、2−、3−、4−もしくは5−オキサヘキシル、2−、3−、4−、5−もしくは6−オキサヘプチル、2−、3−、4−、5−、6−もしくは7−オキサオクチル、2−、3−、4−、5−、6−、7−もしくは8−オキサノニルまたは2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−もしくは9−オキサデシルである。
末端極性基を有する化合物の場合、R01およびR02は、CN、NO、ハロゲン、OCH、OCN、SCN、COR、COORまたは1〜4個のC原子を有する一フッ素化、オリゴフッ素化もしくは多フッ素化アルキルもしくはアルコキシ基から選択される。Rは、1〜4個、好ましくは1〜3個のC原子を有するフッ素化されていてもよいアルキルである。ハロゲンは、好ましくは、FまたはClである。
式Iにおいて特に好ましいR01およびR02は、H、F、Cl、CN、NO、OCH、COCH、COC、COOCH、COOC、CF、C、OCF、OCHFおよびOC、特に、H、F、Cl、CN、OCHおよびOCF、特には、H、F、CNおよびOCFから選択される。
加えて、アキラルな分枝状基R01および/またはR02を含有する式Iの化合物は、例えば、結晶化する傾向を低減するために、場合により重要なことがある。このタイプの分枝状基は、一般的に、1個より多い鎖分枝を含有しない。好ましいアキラルな分枝状基は、イソプロピル、イソブチル(=メチルプロピル)、イソペンチル(=3−メチルブチル)、イソプロポキシ、2−メチル−プロポキシおよび3−メチルブトキシである。
スペーサー基Spは、好ましくは、1個、3個または5〜40個のC原子、特に、1個、3個または5〜25個のC原子、非常に好ましくは、1個、3個または5〜15個のC原子、最も好ましくは5〜15個のC原子を有する直線状または分枝状のアルキレン基であり、ただし加えて、1個以上の隣接しておらず末端でないCH基は、−O−、−S−、−NH−、−N(CH)−、−CO−、−O−CO−、−S−CO−、−O−COO−、−CO−S−、−CO−O−、−CH(ハロゲン)−、−CH(CN)−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられていてもよい。
「末端の」CH基は、メソゲン基に直接結合しているものである。よって、「末端でない」CH基は、メソゲン基MG01およびMG02に直接結合していない。
典型的なスペーサー基は、例えば、−(CH−、−(CHCHO)−CHCH−であり、ただし、oは5〜40、特に5〜25、非常に好ましくは5〜15の整数であり、pは1〜8の整数、特に、1、2、3または4である。
好ましいスペーサー基は、例えば、ペンチレン、ヘキシレン、ヘプチレン、オクチレン、ノニレン、デシレン、ウンデシレン、ドデシレン、オクタデシレン、ジエチレンオキシエチレン、ジメチレンオキシブチレン、ペンテニレン、ヘプテニレン、ノネニレンおよびウンデセニレンである。
Spが5〜15個のC原子を有するアルキレンを表す式Iの本発明の化合物が、特に好ましい。直鎖状のアルキレン基が特に好ましい。
6個、8個、10個、12個または14個のC原子を有する直鎖状のアルキレンで、炭素数が偶数のスペーサー基が好ましい。
本発明の他の実施形態においては、5個、7個、9個、11個、13個または15個のC原子を有する直鎖状のアルキレンで、炭素数が奇数のスペーサー基が好ましい。7個、9個および11個のC原子を有する直鎖状のアルキレンスペーサーが非常に好ましい。
Spが5〜15個のC原子を有する完全に重水素化されたアルキレンを表す式Iの本発明の化合物が特に好ましい。重水素化された直鎖状のアルキレン基が非常に好ましい。部分的に重水素化された直鎖状のアルキレン基が最も好ましい。
特に好ましい化合物は、0個、2個または4個のF原子を横方向の位置(即ち、Lのように)に有する上で与えた式の群から選択される。
本発明の好ましい実施形態において、R11はOCFであり、R12は、OCF、FまたはCN、好ましくはOCFまたはCN、最も好ましくはCNである。
式Iの化合物は、それ自体は既知で、例えば、Houben−Weyl著、Methoden der organischen Chemie、Thieme−Verlag、Stuttgartなどの有機化学の標準的な著作に記載される方法に従うか類似して合成できる。好ましい調製方法は、以下の合成スキームより分かる。
式Iの化合物は、好ましくは、以下の一般的な反応スキームに従って入手可能である。
成分Cのキラル化合物は、好ましくは、式C−I〜C−IIIの化合物の群から選択される。
成分Cには、式C−I〜C=IIIから選択されるキラルドーパントとも呼ばれるキラル化合物が特に好ましく、式C−I〜C=IIIは、それぞれの(S,S)エナンチオマーを含む。
Figure 2016540854
式中、EおよびFは、それぞれ独立に、1,4−フェニレンまたはトランス−1,4−シクロヘキシレンであり、vは0または1であり、Zは−COO−、−OCO−、−CHCH−または単結合であり、Rは1〜12個のC原子を有するアルキル、アルコキシまたはアルカノイルである。
本願による特に好ましい媒体から、以下の媒体が除外される。
a)以下より成る媒体:
Figure 2016540854
および/または
b)90%の以下(上表)の混合物および10%の以下(下表)の混合物(混合物N1)から成る媒体:
Figure 2016540854
Figure 2016540854
および/または
c)以下(上表)および10%の以下(下表)の2成分系混合物(混合物N2)から成る媒体:
Figure 2016540854
Figure 2016540854
および/または
d)以下より成る媒体:
Figure 2016540854
および/または
e)以下より成る媒体:
Figure 2016540854
および/または
f)以下より成る媒体:
Figure 2016540854
本願による特に好ましい媒体から、以下の媒体が除外される。
g)95%の以下(最初の表)の混合物および5%の以下の式または式の群(2番目以降の表)の化合物の群から選択される化合物から成る媒体。
Figure 2016540854
Figure 2016540854
Figure 2016540854
および/または
Figure 2016540854
式中、nは1〜15の整数であり、−(CH−中の1個以上の−CH−基は−CO−で置き換えられていてもよく、
Figure 2016540854
式中、nは整数であり、
および/または
Figure 2016540854
式中、R11およびR12は、式A−0でR01およびR02に与えられるそれぞれの意味を有し、nは、1、3、4または5〜15の整数であり、Lは、それぞれの出現で互いに独立に、F、ClまたはCHであり、および/または、
Figure 2016540854
式中、nは、3および5〜15から選択される整数であり、
および/または
Figure 2016540854
式中、R11およびR12は、式A−0でR01およびR02に与えられるそれぞれの意味を有し、および
LGは、X01−Sp−X02−であり、
および/または
Figure 2016540854
式中、nは、3および5〜15から選択される整数である。
任意の先の好ましい条件に追加するか代えて、上で定義される通りであるが、以下の式または式の群の1種類以上の化合物が除外される式A−0の化合物が、本願による媒体で更に好ましく使用される。
Figure 2016540854
Figure 2016540854
任意の先の好ましい条件に追加するか代えて、上で定義される通りであるが、以下の式または式の群の1種類以上の化合物が除外される式A−0の化合物が、本願による媒体で更に好ましく使用される。
Figure 2016540854
式中、nは1〜15の整数であり、−(CH−中の1個以上の−CH−基は−CO−で置き換えられていてもよく、
Figure 2016540854
式中、nは整数である。
任意の先の好ましい条件に追加するか代えて、上で定義される通りであるが、以下の式または式の群の1種類以上の化合物が除外される式A−0の化合物が、本願による媒体で更に好ましく使用される。
Figure 2016540854
式中、R11およびR12は、式A−0でR01およびR02に与えられるそれぞれの意味を有し、nは、1、3、4または5〜15の整数であり、Lは、それぞれの出現で互いに独立に、F、ClまたはCHであり、および、
Figure 2016540854
式中、nは、3および5〜15から選択される整数である。
任意の先の好ましい条件に追加するか代えて、上で定義される通りであるが、以下の式または式の群の1種類以上の化合物が除外される式A−0の化合物が、本願による媒体で更に好ましく使用される。
Figure 2016540854
式中、R11およびR12は、式A−0でR01およびR02に与えられるそれぞれの意味を有し、および
LGは、X01−Sp−X02−である。
任意の先の好ましい条件に追加するか代えて、上で定義される通りであるが、以下の式または式の群の1種類以上の化合物が除外される式A−0の化合物が、本願による媒体で更に好ましく使用される。
Figure 2016540854
式中、nは、3および5〜15から選択される整数である。
Sp、SpおよびSpが、それぞれ独立に、−(CH−であり、ただし
nは、1〜15からの整数、最も好ましくは奇数であり、ただし、1個以上の−CH−基は−CO−で置き換えられていてもよい
式A−Iおよび/またはA−IIおよび/またはA−IIIの更なる化合物が好ましく使用される。
−X31−Sp−X32−が、−Sp−O−、−Sp−CO−O−、−Sp−O−CO−、−O−Sp−、−O−Sp−CO−O−、−O−Sp−O−CO−、−O−CO−Sp−O−、−O−CO−Sp−O−CO−、−CO−O−Sp−O−または−CO−O−Sp−CO−O−であるが、−X31−Sp−X32−において2個のO原子は互いに隣接せず、2個の−CH=CH−基はそれぞれ互いに隣接せず、−O−CO−、−S−CO−、−O−COO−、−CO−S−、−CO−O−および−CH=CH−から選択される2個の基は互いに隣接しないことを条件とする
A−IIIの化合物が特に好ましく使用される。
MG11およびMG12が、互いに独立に、−A11−(Z−A12−であり、
ただし、
は、−COO−、−OCO−、−O−CO−O−、−OCH−、−CHO−、−CHCH−、−(CH−、−CFCF−、−CH=CH−、−CF=CF−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、−C≡C−または単結合であり、
11およびA12は、それぞれの出現で、それぞれ独立に、1,4−フェニレン(ただし加えて、1個以上のCH基はNで置き換えられていてもよい。)、トランス−1,4−シクロヘキシレン(ただし加えて、1個または2個の隣接していないCH基はOおよび/またはSで置き換えられていてもよい。)、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−ビシクロ−(2,2,2)−オクチレン、ピペリジン−1,4−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル、デカヒドロ−ナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロ−ナフタレン−2,6−ジイル、シクロブタン−1,3−ジイル、スピロ[3.3]ヘプタン−2,6−ジイルまたはジスピロ[3.1.3.1]デカン−2,8−ジイルであり、これら全ての基は無置換でも、F、Cl、CNまたは1〜7個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニルもしくはアルコキシカルボニル基で一置換、二置換、三置換または四置換されていることも可能であり、ただし、1個以上のH原子はFまたはClで置換されていてもよく、および
mは、0、1、2または3である
A−Iの化合物が好ましく使用される。
MG21およびMG22が、互いに独立に、−A21−(Z−A22−であり、
ただし、
は、−COO−、−OCO−、−O−CO−O−、−OCH−、−CHO−、−CHCH−、−(CH−、−CFCF−、−CH=CH−、−CF=CF−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、−C≡C−または単結合であり、
21およびA22は、それぞれの出現で、それぞれ独立に、1,4−フェニレン(ただし加えて、1個以上のCH基はNで置き換えられていてもよい。)、トランス−1,4−シクロヘキシレン(ただし加えて、1個または2個の隣接していないCH基はOおよび/またはSで置き換えられていてもよい。)、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−ビシクロ−(2,2,2)−オクチレン、ピペリジン−1,4−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル、デカヒドロ−ナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロ−ナフタレン−2,6−ジイル、シクロブタン−1,3−ジイル、スピロ[3.3]ヘプタン−2,6−ジイルまたはジスピロ[3.1.3.1]デカン−2,8−ジイルであり、これら全ての基は無置換でも、F、Cl、CNまたは1〜7個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニルもしくはアルコキシカルボニル基で一置換、二置換、三置換または四置換されていることも可能であり、ただし、1個以上のH原子はFまたはClで置換されていてもよく、および
mは、0、1、2または3である
A−IIの化合物が好ましく使用される。
MG31およびMG32が、互いに独立に、−A31−(Z−A32−であり、
ただし、
は、−COO−、−OCO−、−O−CO−O−、−OCH−、−CHO−、−CHCH−、−(CH−、−CFCF−、−CH=CH−、−CF=CF−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、−C≡C−または単結合であり、
31およびA32は、それぞれの出現で、それぞれ独立に、1,4−フェニレン(ただし加えて、1個以上のCH基はNで置き換えられていてもよい。)、トランス−1,4−シクロヘキシレン(ただし加えて、1個または2個の隣接していないCH基はOおよび/またはSで置き換えられていてもよい。)、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−ビシクロ−(2,2,2)−オクチレン、ピペリジン−1,4−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル、デカヒドロ−ナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロ−ナフタレン−2,6−ジイル、シクロブタン−1,3−ジイル、スピロ[3.3]ヘプタン−2,6−ジイルまたはジスピロ[3.1.3.1]デカン−2,8−ジイルであり、これら全ての基は無置換でも、F、Cl、CNまたは1〜7個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニルもしくはアルコキシカルボニル基で一置換、二置換、三置換または四置換されていることも可能であり、ただし、1個以上のH原子はFまたはClで置換されていてもよく、および
mは、0、1、2または3である
A−IIIの化合物が最も好ましく使用される。
好ましくは、式A−IIIの化合物は非対称化合物であり、好ましくは異なるメソゲン性基MG31およびMG32を有する。
メソゲン基に存在するエステル基、即ち、全ての−CO−O−または全ての−O−CO−の双極子が全て同じ方向に向いている式A−I〜A−IIIの化合物が一般的に好ましい。
メソゲン基のそれぞれの組(MG11およびMG12)および(MG21およびMG22)および(MG31およびMG32)が、それぞれの出現で、それぞれ互に独立に、1個、2個または3個の6員環、好ましくは2個または3個の6員環を含む式A−Iおよび/またはA−IIおよび/またはA−IIIの化合物が特に好ましい。
式IIの好ましいメソゲン基のより小さい群を、下に列記する。単純化の理由により、これらの基におけるPheは1,4−フェニレンであり、PheLは1〜4個の基Lで置換された1,4−フェニレンであり、ただし、Lは、好ましくは、F、Cl、CN、OH、NOまたは1〜7個のC原子を有するフッ素化されていてもよいアルキル、アルコキシまたはアルカノイル基、非常に好ましくは、F、Cl、CN、OH、NO、CH、C、OCH、OC、COCH、COC、COOCH、COOC、CF、OCF、OCHF、OC、特に、F、Cl、CN、CH、C、OCH、COCHおよびOCF、最も好ましくは、F、Cl、CH、OCHおよびCOCHであり、Cycは1,4−シクロヘキシレンである。この列記は、下に示すサブ式およびそれらの鏡像を含む。
Figure 2016540854
サブ式II−1、II−4、II−6、II−7、II−13、II−14、II−15、II−16、II−17およびII−18が特に好ましい。
これらの好ましい群において、Zは、それぞれ場合で独立に、式IIで与えられるZの意味の1つを有する。好ましくは、Zは、−COO−、−OCO−、−CHCH−、−C≡C−または単結合、特に好ましくは単結合である。
非常に好ましくは、メソゲン基MG11およびMG12、MG21およびMG22ならびにMG31およびMG32は、それぞれ独立に、以下の式およびそれらの鏡像から選択される。
非常に好ましくは、メソゲン基MG11およびMG12、MG21およびMG22ならびにMG31およびMG32の個々の組の少なくとも一組、好ましくはこれらの組の両者は、それぞれ独立に、以下の式IIa〜IIn(混乱を避けるために、式番号「IIi」および「IIl」を意図的に省略している。)およびそれらの鏡像から選択される。
Figure 2016540854
式中、
Lは、それぞれの出現でそれぞれ互いに独立に、FまたはCl、好ましくはFであり、および
rは、それぞれの出現でそれぞれ互いに独立に、0、1、2または3、好ましくは、0、1または2である。
Figure 2016540854
サブ式IIa、IId、IIg、IIh、IIi、IIkおよびIIo、特にサブ式IIaおよびIIgが、特に好ましい。
非極性の基を有する化合物の場合、R11およびR12、R21およびR22ならびにR31およびR32は、好ましくは、15個までのC原子を有するアルキルまたは2〜15個のC原子を有するアルコキシである。
11およびR12、R21およびR22ならびにR31およびR32がアルキルまたはアルコキシ基、即ち、末端CH基が−O−で置き換えられている場合、これは直鎖状または分枝状でよい。好ましくは直鎖状で、2個、3個、4個、5個、6個、7個または8個の炭素原子を有し、よって好ましくは、例えば、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、ヘキソキシ、ヘプトキシまたはオクトキシ、更に、メチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ノノキシ、デコキシ、ウンデコキシ、ドデコキシ、トリデコキシまたはテトラデコキシである。
オキサアルキル、即ち、1個のCH基が−O−で置き換えられているものは、好ましくは例えば、直鎖状の2−オキサプロピル(=メトキシメチル)、2−(=エトキシメチル)もしくは3−オキサブチル(=2−メトキシエチル)、2−、3−もしくは4−オキサペンチル、2−、3−、4−もしくは5−オキサヘキシル、2−、3−、4−、5−もしくは6−オキサヘプチル、2−、3−、4−、5−、6−もしくは7−オキサオクチル、2−、3−、4−、5−、6−、7−もしくは8−オキサノニルまたは2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−もしくは9−オキサデシルである。
末端極性基を有する化合物の場合、R11およびR12、R21およびR22ならびにR31およびR32は、CN、NO、ハロゲン、OCH、OCN、SCN、COR、COORまたは1〜4個のC原子を有する一フッ素化、オリゴフッ素化もしくは多フッ素化アルキルもしくはアルコキシ基から選択される。Rは、1〜4個、好ましくは1〜3個のC原子を有するフッ素化されていてもよいアルキルである。ハロゲンは、好ましくは、FまたはClである。
それぞれ式A−I、A−II、A−IIIにおいて、特に好ましいR11およびR12、R21およびR22ならびにR31およびR32は、H、F、Cl、CN、NO、OCH、COCH、COC、COOCH、COOC、CF、C、OCF、OCHFおよびOC、特に、H、F、Cl、CN、OCHおよびOCF、特には、H、F、CNおよびOCFから選択される。
加えて、アキラルな分枝状基R11および/またはR21および/またはR31を含有するそれぞれ式A−I、A−II、A−IIIの化合物は、例えば、結晶化する傾向を低減するために、場合により重要なことがある。このタイプの分枝状基は、一般的に、1個より多い鎖分枝を含有しない。好ましいアキラルな分枝状基は、イソプロピル、イソブチル(=メチルプロピル)、イソペンチル(=3−メチルブチル)、イソプロポキシ、2−メチル−プロポキシおよび3−メチルブトキシである。
スペーサー基Sp、SpおよびSpは、好ましくは5〜40個のC原子、特に5〜25個のC原子、非常に好ましくは5〜15個のC原子を有する直線状または分枝状のアルキレン基であり、ただし加えて、1個以上の隣接しておらず末端でないCH基は、−O−、−S−、−NH−、−N(CH)−、−CO−、−O−CO−、−S−CO−、−O−COO−、−CO−S−、−CO−O−、−CH(ハロゲン)−、−CH(CN)−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられていてもよい。
「末端の」CH基は、メソゲン基に直接結合しているものである。よって、「末端でない」CH基は、メソゲン基R11およびR12、R21およびR22ならびにR31およびR32に直接結合していない。
典型的なスペーサー基は、例えば、−(CH−、−(CHCHO)−CHCH−であり、ただし、oは5〜40、特に5〜25、非常に好ましくは5〜15の整数であり、pは1〜8の整数、特に、1、2、3または4である。
好ましいスペーサー基は、例えば、ペンチレン、ヘキシレン、ヘプチレン、オクチレン、ノニレン、デシレン、ウンデシレン、ドデシレン、オクタデシレン、ジエチレンオキシエチレン、ジメチレンオキシブチレン、ペンテニレン、ヘプテニレン、ノネニレンおよびウンデセニレンである。
それぞれSp、Sp、Spが5〜15個のC原子を有するアルキレンである式A−I、A−II、A−IIIの化合物が、特に好ましい。直鎖状のアルキレン基が特に好ましい。
6個、8個、10個、12個または14個のC原子を有する直鎖状のアルキレンで、炭素数が偶数のスペーサー基が好ましい。
本発明の他の実施形態においては、5個、7個、9個、11個、13個および15個のC原子を有する直鎖状のアルキレンで、炭素数が奇数のスペーサー基が好ましい。5個、7個および9個のC原子を有する直鎖状のアルキレンスペーサーが非常に好ましい。
それぞれSp、Sp、Spが5〜15個のC原子を有する完全に重水素化されたアルキレンを表す式A−I、A−II、A−IIIの化合物が特に好ましい。重水素化された直鎖状のアルキレン基が非常に好ましい。部分的に重水素化された直鎖状のアルキレン基が最も好ましい。
メソゲン基R11−MG11−およびR12−MG−が異なる式A−Iの化合物が好ましい。式A−I中のR11−MG11−およびR12−MG12−が同一である式A−Iの化合物が特に好ましい。
式A−Iの好ましい化合物は、式A−I−1〜A−I−3の化合物の群から選択される。
Figure 2016540854
式中、パラメーターnは上で与えられる意味を有し、好ましくは、3、5、7または9、より好ましくは、5、7または9である。
式A−IIの好ましい化合物は、式A−II−1〜A−II−4の化合物の群から選択される。
Figure 2016540854
式中、パラメーターnは上で与えられる意味を有し、好ましくは、3、5、7または9、より好ましくは、5、7または9である。
式A−IIIの好ましい化合物は、式A−III−1〜A−III−11の化合物の群から選択される。
Figure 2016540854
式中、パラメーターnは上で与えられる意味を有し、好ましくは、3、5、7または9、より好ましくは、5、7または9である。
式A−Iの特に好ましい例示化合物は、以下の化合物である。
Figure 2016540854
Figure 2016540854
式A−IIの特に好ましい例示化合物は、以下の化合物である。
Figure 2016540854
Figure 2016540854
式A−IIIの特に好ましい例示化合物は、以下の化合物である。
Figure 2016540854
Figure 2016540854
Figure 2016540854
式B−I〜B−IIIの化合物は専門家に既知であるか、それ自体は既知で、例えば、Houben−Weyl著、Methoden der organischen Chemie、Thieme−Verlag、Stuttgartなどの有機化学の標準的な著作に記載される方法に従うか類似して合成できる。
式A−I〜A−IIIの化合物は、それ自体は既知で、例えば、Houben−Weyl著、Methoden der organischen Chemie、Thieme−Verlag、Stuttgartなどの有機化学の標準的な著作に記載される方法に従うか類似して合成できる。好ましい調製方法は、以下の合成スキームより分かる。
式A−I〜A−IIIのビメソゲン化合物は専門家に既知で、既知の化合物に類似の既知の方法で調製できるか、以下の一般的な反応スキームに従って調製する。
Figure 2016540854
式中、nは上でSpの定義において与えられる通りの(n−2)の意味を有し、種々の段階の反応条件は、それぞれの工程で以下の通りである:
段階1:Pd(PPhCl、CuI、THF、N(C、還流下で加熱、
段階2:Pd/C、THF、[H]、
段階3:Pd(PPhCl、NaCO、HO、THF、還流下で加熱、
段階4:NaOH、COH、
段階5:Pd(dppf)Cl、KPO、THF、還流下で加熱、
段階6:Pd(dppf)Cl、KPO、THF、還流下で加熱、
段階7:BBr、DCMおよび
段階8:TFAA、DCM。
このスキームおよび任意の以下のスキームに表す全てのフェニレン部分構造は、それぞれ互いに独立に、1個、2個もしくは3個、好ましくは1個もしくは2個のF原子、1個のCl原子または1個のClおよび1個のF原子を有してよい。
Figure 2016540854
式中、Rは、それぞれの出現で独立に、R11およびR12に与えられる意味を有し、これらの基の好ましい意味を含み、最も好ましくはFまたはCNで、成功裏な反応の条件は以下の通りである:
a)CuI、Pd(PPhCl、トリエチルアミン、30℃;
b)[H]、Pd/C;
c)n−BuLi、CO、−70℃;
d)DCC、DMAP、DCM、25℃;および
e)Pd(PPhCl、NaCO、THF、還流下。
このスキームおよび任意の以下のスキームに表す全てのフェニレン部分構造は、それぞれ互いに独立に、1個、2個もしくは3個、好ましくは1個もしくは2個のF原子、1個のCl原子または1個のClおよび1個のF原子を有してよい。
そのようなフッ素化化合物を調製するための例示的反応スキームを、以下のスキームに示す。
Figure 2016540854
式中、Rは、それぞれの出現で独立に、スキームIで与えられる意味を有し、成功裏な反応の条件もスキームIで与えられる通りである。
Figure 2016540854
式中、Rは、それぞれの出現で独立に、R11およびR12に与えられる意味を有し、これらの基の好ましい意味を含み、最も好ましくはFまたはCNで、成功裏な反応の条件は以下の通りである:
a)臭化ベンジル、KCO、ブタノン、80℃;
b)CuI、Pd(PPhCl、トリエチルアミン、30℃;
c)[H]、Pd/C;および
d)KCO、ブタノン、80℃。
Figure 2016540854
式中、成功裏な反応の条件は、スキームIIIで与えられる通りである。段階d)およびe)は、同一の条件下で行う。
Figure 2016540854
式中、Rは、それぞれの出現で独立に、R11およびR12に与えられる意味を有し、これらの基の好ましい意味を含み、最も好ましくはFまたはCNで、成功裏な反応の条件は以下の通りである:
a)CuI、Pd(PPhCl、トリエチルアミン、30℃;
b)[H]、Pd/C;
c)n−BuLi、THF、−70℃、CO
d)HSCSH、CFSOH、130℃;および
e)N(C、3HF、N(C、−70℃。
Figure 2016540854
成功裏な反応の条件は、以下の通りである:
a)(i)HBr、0℃;(ii)H、0℃;
b)DCC、DMAP、DCM;
c1)AlCl、S(CH、DCM、0℃;
c2)KCO、ブタノン、80℃;および
d)KCO、ブタノン、80℃。
式A−IIの化合物は、好ましくは、以下の合成スキームである反応スキームVIIに示す方法で合成できる。
Figure 2016540854
a)KCO、THF、HO、Pd触媒、80℃、24時間
b)THF、EtN、CuI、Pd触媒、40℃、24時間
c)THF、Pd/C、H、60℃、95bar
d)n−BuLi、THF、I、−70℃
e)NaCO、THF、HO、Pd触媒、80℃、24時間。
式中、Rは、それぞれの出現で独立に、R11およびR12の意味を有し、o、Lおよびrは、それぞれの出現で、それぞれ互いに独立に、上で定義される通りであり、これらの基の好ましい意味を含む。
Figure 2016540854
<化合物および合成例>
<合成例1:F−GIGI−5−Z−PUU−Nの調製>
Figure 2016540854
Figure 2016540854
<工程1.1>
Figure 2016540854
5−ヘキシン酸メチル(15.5g、122.86mmol)、4−ブロモ−3−フルオロヨードベンゼン(36.97g、122.86mmol)、ジイソプロピルアミン(45ml)およびTHF(225ml)を、窒素雰囲気下で三口丸底フラスコに入れる。フラスコを3回排気し、続いて窒素で充填し、次いで超音波浴中で処理して反応混合物を30分間脱気(本出願において、短く「超音波処理」と言う手順)し、溶解しているガスを除去し、更に窒素で再びフラッシュする。Pd(PhP)Cl(0.33g)およびCuI(0.165g)を、それぞれ1回で攪拌しながら混合物に加える。次いで、混合物を30℃まで20分、次いで40℃まで1時間温める。続いて、混合物を室温まで冷却(本出願を通して他に明言しない限り、室温および周囲温度を同意で使用し、およそ20℃の温度を意味する。)し、固体を濾別し、酢酸エチルで洗浄する。減圧下で粗生成物を濃縮して暗色の固体を与え、最少量のジクロロメタンに溶解し、シリカカラム上に置き、最初に石油エーテル:ジクロロメタンの混合物(2:1比)で、次いで生成物が溶出し始めたら石油エーテル:ジクロロメタン(1:1比)で溶出する、適切な画分を合わせ、濃縮して中間生成物を与える。
<工程1.2>
Figure 2016540854
窒素雰囲気下で、炭素上白金(2.7g、炭素上10%)を1リッター三口丸底フラスコに入れる。これに、テトラヒドロフラン(270ml)および先の工程である工程1.1の中間生成物(26.9g、89.9mmol)を加える。フラスコを水素ガスで2回フラッシュし、次いで水素雰囲気下で5時間、混合物を非常に激しく攪拌する。混合物を「セライト濾過助剤」に通して濾過し、濁りのない溶液を与える。この溶液を減圧下で濃縮して、中間生成物を与える。
<工程1.3>
Figure 2016540854
先の工程である工程1.2の中間生成物(26g、86.9mmol)、3,4−ジフルオロベンゼンボロン酸(13.74g、87mmol)、リン酸カリウム(72.7g、316mmol)、ジオキサン(160ml)、水(80ml)およびPd(dppf)Cl(615mg)の混合物を、窒素雰囲気下で30分超音波処理し、90℃の温度まで16時間加熱する。混合物を室温(本願の目的のためには、およそ20℃である。)まで冷却し、相を分離し、有機材料を減圧下で濃縮する。得られる暗色の固体を最小量のジクロロメタンに溶解し、石油エーテル:ジクロロメタン(1:1比)の混合物で溶出して、シリカのカラム上で精製する。適切な画分を濃縮して、濁りのない透明なオイルとして生成物を与える。
<工程1.4>
Figure 2016540854
先の工程である工程1.3の中間生成物(22g、65.4mmol)、NaOH(5.23g、131mmol)、エタノール(100ml)および水(100ml)を、窒素雰囲気下で100℃の温度まで2時間加熱する。混合物を冷却し、減圧下で体積を半分に低下し、濃塩酸で酸性とし、氷浴中で冷却し、結晶化させる。沈殿物を真空濾別し、水洗する。エタノール/水(1:1比)混合物中で溶液からの再結晶を行う。結晶を真空濾過し、最初に、少し(およそ、5ml〜10ml)のエタノール/水(1:1比)混合物で、次いで石油エーテルで洗浄する。真空オーブン内で乾燥後、中間生成物を単離する。
<工程1.5>
Figure 2016540854
4−メトキシフェニルボロン酸(23.8g、157mmol)、4−ヨード−2,6−ジフルオロブロモベンゼン(50g、157mmol)、ジオキサン(200ml)、水(100ml)およびリン酸カリウム水和物(40g、174mmol)を15分超音波処理する。次いで、[1,1−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロパラジウム(II)(1.5g、2.1mmol)を加え、混合物を40℃の温度まで6時間加熱する。次いで、混合物を室温まで冷却する。得られる2層を分離し、水層をトルエンで抽出する。有機層を合わせて、溶媒を真空中で除去する。残渣をヘプタン(200ml)に溶解し、シリカ(230g)上でヘプタン/DCMの混合物で溶出する真空フラッシュクロマトグラフィーで精製し、精製物を含有する画分を合わせる。
溶媒を真空中で除去し、残渣をエタノール(120ml)から再結晶して、中間生成物を与える。
<工程1.6>
Figure 2016540854
先の工程である工程1.5の中間生成物(34g、114mmol)、3,5−ジフルオロ−4−シアノフェニルボロン酸エステル(30.2g、114mmol)、ジオキサン(200ml)、水(100ml)およびリン酸カリウム水和物(55g、239mmol)を15分超音波処理する。次いで、[1,1−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロパラジウム(II)(1.4g、1.9mmol)を加え、混合物を90℃の温度まで5時間加熱する。次いで、混合物を室温まで冷却し、その温度で16時間放置する。暗黒色の結晶性固体が形成される。固体を真空中で濾別し、水洗する。固体をジクロロメタン(100ml)およびアセトニトリル(100ml)の混合物から0℃まで冷却して再結晶する。残渣を真空中で濾別し、アセトニトリルで洗浄して、中間生成物を与える。
<工程1.7>
Figure 2016540854
窒素雰囲気下で先の工程である工程1.6の中間生成物(34.5g、97mmol)をジクロロメタン(400ml)中に溶解し、攪拌し、−60℃の温度まで冷却する。反応混合物の温度を−60℃〜−70℃の範囲内の温度に維持しながら、三臭化ホウ素の溶液(200ml、1MのDCM中、200mmol)を40分の時間をかけて滴下で加える。次いで、混合物を放置して室温まで徐々に温め、更に16時間攪拌する。次いで、氷浴中で、混合物を10℃の温度まで冷却する。次いで、反応混合物の温度を5℃〜15℃の範囲内の温度に維持しながら、水(200ml)を30分の時間をかけて滴下で加える。次いで1時間攪拌し、次いで、固体を真空中で濾別し、水洗して、中間生成物を与える。
<工程1.8>
Figure 2016540854
工程1.4からの中間体酸(3.04g、9.4mmol)およびDCM(10ml)を室温で攪拌する。無水トリフルオロ酢酸(1.6ml、11.5mmol)を加え、混合物を30℃の温度で2時間攪拌する。次いで、工程1.7からの中間体フェノール(3.4g、10mmol)を加え、次いで、混合物を30℃の温度で更に4時間、続いて室温で更に16時間攪拌する。水(50ml)を混合物に加え、2層を分離する。水層をDCM(それぞれ50ml)で3回抽出する。有機層を無水硫酸ナトリウム上で乾燥し、濾過し、真空中で溶媒を除去する。残渣を、シリカ(60g)上でトルエン(100ml画分)で溶出する真空フラッシュクロマトグラフィーで精製する。画分1〜4を合わせて、真空中で溶媒を除去する。固体をアセトニトリル(25ml)から再結晶して、所望の生成物を与える。
Figure 2016540854
生成物は、以下の相範囲:K(87.7N)106.1Iおよび1.95Cm−1−1(=1.95V−1)のe/Kを有する。e/Kは、下に特定する混合物M−1について測定した。
<化合物例2および以下の化合物>
類似して、以下の式Iの化合物を調製する。
Figure 2016540854
Figure 2016540854
上の表中の材料は、一般に、例えば下の表中に示す既知でより従来のビメソゲン化合物と比較して、スクリーニングした混合物のなかでも、改良された性能を示す。
<合成例11>
Figure 2016540854
<工程11.1>
Figure 2016540854
55.1g(183mmol)のヨードブロモフルオロベンゼンおよび60mlテトラヒドロフランを反応フラスコに添加し、これを3回排気し、続いて窒素で充填し、次いで10分間、超音波浴で反応混合物を脱気(本出願において、短く「超音波処理」と言う手順)し、追加して排気/窒素でパージをする。触媒としてのPd(PPhCl(1.8g、2.6mmol)およびCuI(0.4g、2.1mmol)ならびにジイソプロピルアミン(60ml)を添加し、反応容器を再びパージし、そして超音波処理を10分間行い、次いで大きな水浴中に配置して反応温度を制御する。
1,8−ノナジイン(10g、83mmol)を15分間の時間をかけてゆっくりと添加し、微細な沈殿が形成する。反応混合物を周囲温度で一晩攪拌する。
次いで、反応混合物を真空濾過し、濾過パッドをジクロロメタンで洗浄する。濾液を半固体にまで濃縮し、これをジクロロメタンに再溶解させ、そしてシリカカラムを通過させて精製する。ジクロロメタンを追加すると目標生成物が溶出し、そして石油エーテルから再結晶し、最終的に単離する。
<工程11.2>
Figure 2016540854
水素化反応を、「H−Cube」水素化装置中で行う。反応のパラメーターは以下の通りである:流速:7ml/分、モード:100%H、触媒:Pt/C、温度:50℃および圧力:30bar。
<工程11.3>
Figure 2016540854
無水テトラヒドロフランを、9.4g(19.8mmol)の飽和スペーサーを有する二臭化物と共に三口フラスコに充填する。フラスコを排気し、窒素で充填する。反応混合物を攪拌し、固体COで冷却したアセトン浴中で−75℃の温度に冷却する。
次いで、31mlの1.6M(49.5mmol)n−ブチルリチウムを滴下で30分の時間をかけて、−75℃の温度を保ちながら添加する。更に3時間撹拌後、8.7g(200mmol)の粉砕した固体COを注意深く反応混合物に添加する。濃厚な白色スラッジが生じ、これを更に30分間攪拌し、そして希HClを添加して加水分解する。混合物をジエチルエーテルで3回抽出し、合わせた有機材料を水で中性になるまで洗浄する。次いで、トルエンを添加し、全体の溶媒は溶液であり蒸発させる。固体である生成物を単離し、更に精製せず以下で使用する。
<工程11.4>
Figure 2016540854
4.9g(24mmol)の酸中間体を50mlジクロロメタンで満たしたフラスコに添加する。この混合物を完全に攪拌し、そして6.5g(31mmol)のトリフルオロ酢酸無水物を5分間の時間をかけて滴下で添加する。次いで、反応混合物を更に5分間攪拌する。
次いで、4.6g(24.4mmol)の固体4−ヒドロキシ−3−フルオロブロモベンゼンを添加し、反応混合物を35℃の温度で攪拌する。反応の完了後、水を添加する。有機層と水層とを分離し、水性溶液をジクロロメタンで3回抽出する。合わせた有機溶液を炭酸ナトリウムの溶液で洗浄し、そして硫酸マグネシウム上で乾燥させ、濾過し、濃縮する。粗生成物をシリカプラグを通過させて精製し、石油エーテルおよびジクロロメタン(1:2)の混合物で抽出する。最終精製をMeCNから再結晶して行う。
<工程11.5>
Figure 2016540854
1.0g(1.33mmol)の臭化物中間体、0.61g(2.67mmol)のボロン酸4−シアノフェニル、0.63g(2.66mmol)のメタホウ酸ナトリウム八水和物、9.0ml(499mmol)の水および37.5ml(463mmol)のテトラヒドロフランを、丸底フラスコ中に充填する。この混合物を攪拌し、フラスコを排気し、窒素で充填し、そして30分間「超音波処理」する。次いで、0.075g(0.107mmol)のパラジウムジクロリド(ビストリフェニルホスフィン)を添加し、容器を排気し、次いで窒素で充填する。反応混合物を還流下で72時間、80℃の温度に加熱する。次いで、反応混合物を冷却し、続いて水およびジエチルエーテルを添加する。次いで、生じた相を分離する。水相をジエチルエーテルで2回抽出し、合わせた有機相を水で2回およびNaClの水性溶液で1回洗浄する。有機溶液を硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過し、溶媒を蒸発させる。粗生成物をショートシリカカラム上で精製し、最初に石油エーテルで、次いで石油エーテル/ジクロロメタン(2:1)の混合物で溶出させる。アセトニトリルからの再結晶を繰り返した後に、生成物を単離する。
Figure 2016540854
この化合物は、相順序:K130Sm255N271Iを有する。
Figure 2016540854
<合成例12>
<工程12.1>
4−ブロモフルオロフェノール(33.9g、0.178モル)、臭化ベンジル(21.1ml、0.178モル)、炭酸カリウム(34.4g、0.25モル)およびブタン−2−オン(300ml)を共に85℃の温度で還流下にて一晩加熱する。混合物を冷却し、濾過し、ブタノンおよびジエチルエーテルで洗浄し、溶媒を真空下で除去する。材料をヘプタンから−20℃で再結晶する。
<工程12.2>
先の工程からの臭化物(44.5g、115.8mmol)、トリエチルアミン(89ml)、テトラヒドロフラン(45ml)、ヨウ化銅(I)(0.694g、3.6mmol)およびビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)2塩化物(3.5g、4.91mmol)をフラスコに添加し、次いで、テトラヒドロフラン(45ml)中の1,8−ノナジイン(9.14g(76.0mmol)を30分間の時間にわたりゆっくりと添加する。反応混合物を一晩で40℃に温める。次いで、混合物を冷却し、濾過し、濾過パッドをジエチルエーテルで洗浄する。濾液を希塩酸で酸性にし、次いで水酸化ナトリウムで中和し、そして硫酸ナトリウム上で乾燥する。これをろ過し、濾液から溶媒を真空下で除去し、固体生成物を与える。固体をジクロロメタン溶液から50gのシリカ上に前吸収させ、石油エーテル中の10%DCMを溶離剤として使用し、ショートシリカカラムにカラム詰めした。生成物を含有する画分を収集し、最初に石油エーテルから、次いでアセトニトリルから再結晶し、濁りのない生成物を提供する。
<工程12.3>
再度、水素化反応を「H−Cube」水素化装置中で行う。
パラメーター:流量:10ml/分、モード:100%H、触媒:Pd/C、温度:50℃、圧力:30bar、反応終期に80℃および80barに上昇する。
<工程12.4>
段階3からのフェノール(2.80g、8.04mmol)、4−ブロモメチルベンゾニトリル(3.94g、20.09mmol)および炭酸カリウム(1.66g、12mmol)を、ジメチルホルムアミド(5.87g)およびエチルメチルケトン(50ml)と共にフラスコに添加する。混合物を85℃で一晩加熱する。混合物を冷却し、濾過し、濾過パッドをジエチルエーテルで洗浄し、濾液から溶媒を真空下で除去し、固体生成物を与える。この固体粗製生成物を、溶離剤として石油エーテル中の33%DCMを使用し、ショートシリカカラム上で精製する。生成物を含有する画分を収集し、アセトニトリルから再結晶し、濁りのない生成物を提供する。
Figure 2016540854
<合成例13>
工程13.1〜13.3は、合成例12のものと同一である。
<工程13.4>
合成例12、工程12.3からの生成物(2.50g、7.18mmol)、4−ブロモメチル−ベンゾニトリル(2.81g、14.4mmol)および炭酸カリウム(1.79g、19.9mmol)を、エチルメチルケトン(50ml)中で共に混合する。反応混合物を、還流下、80℃で12時間加熱する。そして反応混合物を冷却し、形成した固体沈殿物を真空濾別し、濾過パッドをエーテルで洗浄し、そして溶液を減圧下で濃縮する。粗生成物をシリカを通してクロマトグラフィで精製し、石油エーテル(40〜60)中の30%DCMで溶出する。次いで、材料をアセトニトリルから再結晶し、所望の非対称中間体アルコールを生成する。
<工程13.5>
先の工程である工程13.4からの生成物(2.15g、4.64mmol)、1−ブロモメチル−4−フルオロベンゼン(1.05g、5.56mmol)および炭酸カリウム(1.92g、14.9mmol)を、エチルメチルケトン(50ml)中で共に混合する。反応混合物を、還流下で80℃にて18時間加熱する。次いで、反応混合物を冷却し、固体を真空濾別し、濾過パッドをジエチルエーテルで洗浄し、次いで減圧下で濃縮する。粗生成物をシリカを通してカラムクロマトグラフィで精製し、石油エーテル(40〜60)中の30%DCMで溶出する。次いで、材料をアセトニトリルから2回再結晶し、生成物を提供する。
Figure 2016540854
<工程14.1>
25.0g(88.4mmol)のヨードブロモベンゼンおよび80mlテトラヒドロフランを反応フラスコに添加し、これを3回排気し、続いてそれぞれの回に窒素で充填し、そして10分間「超音波処理」し、追加の排気/窒素でのパージをする。触媒としてのPd(PPhCl(0.9g、1.3mmol)およびCuI(0.2g、1.1mmol)ならびにジイソプロピルアミン(14ml)を添加し、反応容器を再びパージし、そして超音波浴に戻して10分間配置し、そして大きな水浴中に配置し、反応温度を制御する。
1,8−ノナジイン(5.0g、41.6mmol)をテトラヒドロフラン(20ml)と共に混合し、15分間の時間をかけてゆっくりと添加する。微細な沈殿が形成する。反応混合物を周囲温度で一晩攪拌する。次いで、反応混合物を真空濾過し、濾過パッドをテトラヒドロフランで洗浄する。濾液を半固体に濃縮し、これをジクロロメタンに再溶解させて、そして精製のためにシリカカラムを通過させる。追加のジクロロメタンで目標生成物を溶出し、黄色結晶性の固体を提供する。
<工程14.2>
水素化反応を、「H−Cube」水素化装置中で行う。反応のパラメーターは以下の通りである:流速:7ml/分、モード:100%H、触媒:Pt/C、温度:50℃、および圧力:30bar。
<工程14.3>
先の段階からの9.4g(19.8mmol)の二臭化物と共に、無水テトラヒドロフランを三口フラスコ中に充填する。フラスコを排気し、窒素で充填する。反応混合物を攪拌し、固体COで冷却したアセトンの浴槽中で−75℃の温度に冷却する。
次いで、n−ブチルリチウム(1.6M、31ml、49.5mmol)を、−75℃で温度を保ちながら、30分間の時間をかけて滴下で添加する。3時間の更なる撹拌後、8.7g(200mml)の粉砕した固体COを注意深く反応混合物に添加する。濃厚な白色スラッジが発生し、これを更に30分間攪拌し、そしてそれを希HClを添加して加水分解する。混合物をジエチルエーテルで3回抽出し、合わせた有機材料を水で中性になるまで洗浄する。次いで、トルエンを添加し、全体の溶媒は溶液であり、蒸発させる。固体である生成物を単離し、更に精製せず以下で使用する。
<工程14.4>
先の工程からの中間体生成物(5.5g、15mmol)およびプロパンジオール(3.6g、33mmol)をフラスコに添加し、そしてトリフルオロメタンスルホン酸(6.8g、45mmol)を添加して、混合物を攪拌し始める。混合物を120℃に加熱し、次いで、この段階で濁っていない橙色の混合物を周囲温度に冷却し、そしてジエチルエーテル(300ml)で処置する。得られる溶液を、予め−70℃に冷却し激しく攪拌したジエチルエーテル(700ml)のフラスコに添加する。30分以内に微細な結晶が、攪拌混合物中に出現する。固体を真空濾過で単離し、エーテルで洗浄し、淡黄色の粉体を与え、これを直ちに使用する。
<工程14.5>
先の工程からの中間体(10.1g、12mmol)をジクロロメタン(50ml)と共にフラスコに添加し、次いで−70℃に冷却する。4−シアノフェノール(3.5g、30mmol)、ジクロロメタン(40ml)およびトリエチルアミン(3.5g、34mmol)の混合物を、滴下で添加する。90分の更なる撹拌後、トリエチルアミン水素フッ化物(20g、125mmol)を滴下で添加する。更なる1時間の撹拌後、ジクロロメタン(100ml)中の臭素(19.9g、125mmol)を滴下で添加する。反応混合物を30分間攪拌し、−30℃に温まるようにし、そしてモルホリン(10.9g、125mmol)を添加し、最終的に0℃に温め、更に1時間攪拌する。混合物を氷、水および水酸化カリウムの混合物上へと注意深く注ぎ、層を分離する。有機材料を水で洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、真空下で濃縮する。粗材料をフラッシュクロマトグラフィで精製し、石油エーテル中の30%DCMの溶液で溶出する。アセトニトリルから繰り返し再結晶して最終精製を行い、所望の生成物を提供する。
Figure 2016540854
工程15.1〜15.3は、合成例11のそれぞれの工程と同一である。
<工程15.4>
合成例11、工程11.3の中間体生成物(5.5g、15mmol)およびプロパンジオール(3.6g、33mmol)をフラスコに添加し、そしてトリフルオロメタンスルホン酸(6.8g、45mmol)を添加し、混合物を攪拌し始める。混合物を120℃に加熱し、次いで、濁りのない橙色の混合物を周囲温度に冷却し、そしてジエチルエーテル(300ml)で処置する。得られる溶液を、−70℃に予め冷却し激しく攪拌したジエチルエーテル(700ml)のフラスコに添加する。30分以内に、攪拌混合物中に微細な結晶が出現する。固体を真空濾過で単離し、エーテルで洗浄し、淡黄色の粉体を与え、これを直ちに使用する。
<工程15.5>
先の工程からの中間体(10.1g、12mmol)をジクロロメタン(50ml)と共にフラスコに添加し、次いで−70℃に冷却する。4−シアノフェノール(3.5g、30mmol)、ジクロロメタン(40ml)およびトリエチルアミン(3.5g、34mmol)の混合物を、滴下で添加する。90分の更なる撹拌後、トリエチルアミン水素フッ化物(20g、125mmol)を滴下で添加する。更なる1時間の撹拌後、ジクロロメタン(100ml)中の臭素(19.9g、125mmol)を滴下で添加する。反応混合物を30分間攪拌し、−30℃に温まるようにし、そしてモルホリン(10.9g、125mmol)を添加し、最終的に0℃に温め、更に1時間攪拌する。混合物を氷、水および水酸化カリウムの混合物上に注意深く注ぎ、層を分離する。有機材料を水で洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、真空下で濃縮する。粗材料をフラッシュクロマトグラフィで精製し、石油エーテル中の30%DCMの溶液で溶出する。アセトニトリルから繰り返し再結晶して最終精製を行い、所望の生成物を提供する。
Figure 2016540854
<工程16.1>
Figure 2016540854
メチルブチルビフェニル(44.8g、0.2mol)、ジクロロメタン(250ml)、臭化テトラエチルアンモニウム(2.1g、10mmol)および臭化水素(51.6g、0.3mo)を反応フラスコに導入し、0℃に冷却する。過酸化水素(48.6g、0.5mol)を、0.1ml/minの用量で添加する。
反応が完了したことを示したあと(TLC分析による)、反応物を0〜10℃に冷却し、水性溶液としての硫酸ナトリウム(17.8g、0.14mol)を脱色が生じるまで添加する。その環、温度を10℃に維持する。溶液は緑色となる。次いで、反応混合物を、2時間攪拌する。続いて、10%の炭酸ナトリウム溶液を調製し、添加する。得られる2つの相を、分離する。水相を100mlのジクロロメタンで抽出し、有機相に添加する。
材料を炭酸ナトリウム溶液、次いで水で洗浄し、そして真空下で濃縮する。次いで、残渣を150mlエタノールに溶解させ、還流下で3時間加熱する。
溶液を排出し、氷浴中で冷却する。得られる結晶を濾別し、周囲環境下で乾燥させる。
<工程16.2>
Figure 2016540854
アセトン(625ml)中のシアノビフェノール(25.0g、128mmol)の撹拌溶液に、炭酸カリウム(37.5g、271mmol)を添加し、還流下で1時間、窒素雰囲気下で加熱し、次いで周囲温度に冷却する。次いで、ジブロモノナン(200ml、961mmol)を、一度で添加する。反応混合物を再び加熱し、還流する。還流下で一晩加熱後、反応物を冷却し、真空濾過し、濾過パッドをdcmで洗浄し、濾液を減圧下で蒸発させ、粗材料を提供する。これをKugelrohr装置で真空蒸留し、過剰のジブロモノナンを除去し、固体淡黄色の生成物を提供する。
<工程16.3>
Figure 2016540854
4−メトキシ安息香酸(10g、65.7mmol)、工程6.1からの中間体(15.7g、65.3mmol)、ジシクロヘキシルカルボジイミド(13.5g、65.4mmol)、ジメチルアミノピリジン(0.5g)およびジクロロメタン(250ml)を窒素雰囲気下でフラスコに添加し、30℃で一晩攪拌する。反応プロセスの進行をTLCでモニターする。反応が完了したように見えたら、シュウ酸(5.9g、65.7mmol)を添加し、次いで、反応混合物を真空を使用して濾過し、真空下で濾液を蒸発させて乾燥する。生成物を白色固体として単離する。
<工程16.4>
Figure 2016540854
工程16.3からのエステル(20g、64.4mmol)をジクロロメタン(80ml)に溶解し、ジクロロメタン(80ml)中の塩化アルミニウム(35g、262mmol)の懸濁液に0℃〜−5℃の範囲の温度で添加する。次いで、硫化ジメチル(21ml、284mmol)を、温度を0℃より下に維持しながら滴下で添加し、得られる混合物(茶色溶液)を一晩攪拌する。
反応を、得られる混合物が酸性となるまで、(飽和)塩化アンモニウム溶液を添加(発熱的である。)して停止させ、白色固体の沈殿が誘導され、ジクロロメタンで希釈し、真空濾別し、沈殿を収集する。
<工程16.5>
Figure 2016540854
工程16.4からの中間体(3.5g、9.71mmol)、工程5.2からの中間体(4.0g、9.9mmol)、ヨウ化カリウム(1.8g、10.9mmol)、炭酸カリウム(0.9g、6.5mmol)およびジメチルホルムアミド(100ml)をフラスコに添加し、100℃で還流下48時間加熱する。
反応物を冷却し、反応混合物をジクロロメタンと水の混合物に注ぎ、層を分離し、有機溶液を水で洗浄し、有機物を硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過し、真空下で濃縮し、黄色固体を生成する。
材料をカラムクロマトグラフィで精製し、DCMで工業用変性アルコールを増量しながら溶出する。生成物をアセトンから再結晶し、最終材料を与える。
Figure 2016540854
<化合物例17〜34>
式Iの以下の化合物を、類似して調製する。
Figure 2016540854
Figure 2016540854
Figure 2016540854
上の表の化合物は、一般的にスクリーニング混合物において、既知で従来のビソゲン化合物よりも向上した性能を示す。
<例35:式A−II中のR21−MG21−およびR22−MG22−がそれぞれ互いに同一な式A−IIの化合物の一般的な合成>
Figure 2016540854
<工程35.1:(1)の合成>
1−ブロモ−3−フルオロヨードベンゼン(53.3g、0.177mol)を、3,5−ジフルオロベンゼンボン酸(29.0g、0.184mol)と共に丸底フラスコに添加する。テトラヒドロフラン(500ml)を添加し、混合物を窒素下で溶解するまで攪拌する。水(100ml)中の炭酸カリウム(36.7g、0.265mol)の溶液を、反応物に添加する。触媒であるビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)二塩化物(1.98g、2.83mmol)を添加し、反応物を加熱して18時間還流する。反応物を冷却し、水で希釈し、そして希塩酸で酸性にする。層を分離し、有機相を水で洗浄し、そして濃縮し、生成物を茶色の固体として得る。
粗固体をジクロロメタンに溶解し、濃縮してシリカゲル(100g)に吸収させる。材料をカラムクロマトグラフィで精製し、石油スピリット(40〜60℃)およびジクロロメタンの混合物で溶出し、精製生成物を黄色固体として得る。
<工程35.2:(2)の合成>
2,−3’−5’−トリフルオロ−4−ブロモビフェニル(26.1g、0.091mmol)を、丸底フラスコに添加する。トリエチルアミン(25.0ml)およびテトラヒドロフラン(50.0ml)を添加し、全体を蒸発させ、窒素で置き換える。ヨウ化銅(I)(0.404g、2.12mmol)およびビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)二塩化物(0.71g、1.01mmol)を添加し、反応物を蒸発させ、窒素で置き換える。反応混合物を40℃に加熱し、1,8−ノナジイン(5.25g、0.044mol)を30分間にわたってゆっくりと添加する。混合物を更に24時間40℃で、次いで48時間80℃で加熱する。
反応混合物を冷却し、真空濾過し、沈殿を除去する。濾液を希塩酸で酸性にし、ジエチルエーテルで抽出する。有機材料を水で洗浄し、そして濃縮し、黒色固体として生成物(26.0g)を提供する。粗固体をジクロロメタンに溶解し、50.0gシリカゲルに吸収させる。材料をカラムクロマトグラフィで精製し、石油エーテル中のジクロロメタンの混合物を使用して生成物を溶出する。
<工程35.3:(3)の合成>
材料(2)(21.5g、0.040mol)をテトラヒドロフラン(600ml)に溶解し、ThalesNano社製水素化装置に通過させる。材料は70bar圧力および60℃を要し、浅色の固体として生成物を生じた。
<工程35.4:(4)の合成>
材料(3)(21.5g、0.04mol)を、テトラヒドロフラン(150ml)と共に丸底フラスコに添加する。反応物を窒素下で攪拌し、−70℃に冷却する。n−ブチルリチウム溶液(ヘキサン中1.6M、55.0ml、0.087mol)を45分間にわたってゆっくりと添加し、反応物を更に1時間−70℃で攪拌する。テトラヒドロフラン(125ml)中のヨウ素(45.8g、00.179mol)の溶液を、−60〜−70℃の温度を保ちながら、ゆっくりと添加する。反応物を一晩攪拌し、室温まで温まるようにする。ゆっくりと湿THFを添加して反応を停止し、そして水、次いで酢酸エチルを添加する。層を分離し、水性のものを酢酸エチルで3回抽出する。有機物をチオ硫酸ナトリウム溶液(100ml、水中2M)で2回洗浄し、そして水で洗浄する。濃縮すると茶色の固体を提供する。材料を工業用変性アルコール、アセトンおよびアセトニトリル/アセトンからの連続再結晶で精製する。
<工程35.5:(5)の合成>
4−ブロモ−2−フルオロベンゾニトリル(42.4g、212mmol)をビス(ピナコラト)ジボラン(59.8g、235mmol)と共に、丸底フラスコに添加する。酢酸カリウム(31.1g、317mmol)、トリシクロヘキシルホスフィン(3.57g、12.7mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(3.66g、6.36mmol)および1,4−ジオキサン(600mol)を全て反応フラスコに添加し、混合物を窒素下で80℃において72時間攪拌する。冷却後、反応混合物、水およびジエチルエーテルを添加し、層を分離する。有機材料を塩水および水で洗浄し、そして茶色の固体に濃縮する。生成物を石油エーテル/ジクロロメタンからの再結晶して精製し、茶色の結晶固体を得る。
<工程35.6:(6)の合成>
材料(4)(10.17g、12.8mmol)および材料(5)(7.70g、31.2mmol)を丸底フラスコに添加し、テトラヒドロフラン(250ml)に溶解する。ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)二塩化物(456.2mg、0.642mmol)を炭酸ナトリウムの溶液(水中1M、77.0ml、77.0mmol)と共に添加する。反応物を85℃で24時間加熱し、その後それを冷却し、水で希釈し、そして希塩酸で酸性にする。層を分離し、有機相を水で洗浄し、そして濃縮して茶色の固体として生成物を生成する。材料をカラムクロマトグラフィで精製し、石油エーテル中の40%酢酸エチルで生成物を溶出する。生成物を、最初にアセトン/メタノール、次いでアセトン、最後にIPA/石油エーテルから再結晶して、更に精製する。
<例36〜52>
式A−IIの以下の化合物を、類似して調製する。
Figure 2016540854
Figure 2016540854
Figure 2016540854
<例53:式A−II中のR21−MG21−およびR22−MG22−が互いに異なる式A−IIの化合物の一般的な合成>
Figure 2016540854
<工程53.1:(1)の合成>
1−ブロモ−3−フルオロベンゼン(27.5g、92mmol)をテトラヒドロフラン(30ml)と共に丸底フラスコに添加し、混合物を窒素下で溶解するまで攪拌する。ジイソプロピルアミン(30ml)を添加し、反応物を超音波浴中に10分間配置する。触媒であるビス(トリフェニル−ホスフィン)パラジウム(II)二塩化物(0.9g、1.28mmol)およびヨウ化銅(I)(0.2g、1.05mmol)を添加し、反応物を水浴中で20℃に冷却する。1,8−ノナジイン(5.0g、41mmol)をゆっくりと反応物に添加し、更に20時間攪拌する。反応物を冷却し、真空濾過し、沈殿を除去する。濾液を希塩酸で酸性にし、ジエチルエーテルで抽出する。有機材料を水で洗浄し、濃縮して生成物を黒色の固体(19g)として提供する。材料をカラムクロマトグラフィで精製し、石油エーテル中のジクロロメタンの混合物を使用して生成物を溶出する。これにより、所望の生成物が生じる。
<工程53.2:(2)の合成>
材料(1)(21.5g、40mmol)をテトラヒドロフラン(600ml)に溶解し、ThalesNano社製水素化装置に通過させる。材料は、70bar圧力および60℃を要し、浅色の固体として生成物を生じた。
<工程53.3:(3)の合成>
材料(2)(14.35g、30.3mmol)、4−シアノフェニルボロン酸(4.45g、30.3mmol)、リン酸カリウム(25.4g、120mmol)、ジオキサン(57.4ml)および水(28.7ml)を、窒素雰囲気下で30分間、超音波浴中で超音波処理する。混合物を室温で攪拌し、Pd(DPPF)Cl−DCM複合体(215mg)を添加する。混合物を2時間、90℃に加熱する。混合物を冷却する。2層を分離し、有機相からの溶媒を真空下で除去し、黒色のオイルを与える。これを最少のDCMに溶解し、シリカのカラムにかけ、石油エーテル:DCM、1:1で溶出し、所望の生成物を与える。
<工程53.4:(4)の合成>
材料(3)(3.5g、7.05mmol)、3,4−ジフルオロベンゼンボロン酸(1.7g、8mmol)、リン酸カリウム(1.7g、8mmol)、ジオキサン(10.6ml)および水(5.3ml)を、窒素雰囲気下で30分間、超音波浴中で超音波処理する。混合物を室温で攪拌し、Pd(DPPF)Cl−DCM複合体(59mg)を添加する。混合物を5時間、90℃に加熱する。2層を分離し、有機相から溶媒を真空下で除去する。これを最少DCMに溶解し、シリカのカラムにかけ、石油エーテル:DCM、2:1で溶出する。粗生成物をDCM/アセトニトリルから2回結晶化(ドライアイス/アセトン浴で冷却)し、生成物を最少量のDCMに溶解し、シリカのカラムにかけ、石油エーテル:DCM、2:1で溶出する。粗生成物をアセトニトリルから結晶化(ドライアイス/アセトン浴で冷却)し、所望の生成物を与える。
<比較化合物例>
Figure 2016540854
本発明の他の目的は、液晶媒体における式A−Iおよび/またはA−IIおよび/またはA−IIIのビメソゲン化合物の使用である。
式A−IIの化合物は、ネマチック液晶混合物に添加すると、ネマチックの下に相を生成する。これに関連して、ネマチック液晶混合物に対するビメソゲン化合物の影響の最初の示唆は、Barnes、P.J.、Douglas、A.G.、Heeks、S.K.、Luckhurst、G.R.著、Liquid Crystals、1993年、第13巻、第4号、第603〜613頁で報告された。この参考文献は高極性のアルキルスペーサーを有する二量体を例示しており、ネマチックの下に相を認識し、これをスメクチックのタイプだと結論付けている。
ネマチック相の下に存在する中間相の写真証拠は、Henderson、P.A.、Niemeyer、O.、Imrie、C.T.著、Liquid Crystals、2001年、第28巻、第3号、第463〜472頁に刊行されたが、更には検討されなかった。
Liquid Crystals、2005年、第32巻、第11〜12号、第1499〜1513頁 Henderson、P.A.、Seddon,J.M.およびImrie、C.T.著において、ネマチックの下の新しい相が、いくつかの特別な例において、スメクチックC相に属することが報告された。第1のネマチックの下の追加のネマチック相が、Panov、V.P.、Ngaraj、M.、Vij、J.K.、Panarin、Y.P.、Kohlmeier、A.、Tamba、M.G.、Lewis、R.A.およびMehl、G.H.著、Phys.Rev.Lett.2010年、第105巻、第1678011〜1678014頁で報告された。
これに関連して、式A−Iおよび/またはA−IIおよび/またはA−IIIの新規で本発明のビメソゲン化合物を含む液晶混合物も、第2のネマチック相として同定される新規な中間相を示す。この中間相は元のネマチック液晶相より低温で存在し、本願で提供される独自の混合物の考え方において観察された。
従って、本発明による式A−IIのビメソゲン化合物によって、第2のネマチック相を通常この相を有さないネマチック混合物に誘発できる。更に、式A−IIの化合物の量を変化させることで、第2ネマチックの相挙動を必要な温度に合わすことができる。
本発明による混合物のいくつかの好ましい実施形態を、以下に示す。
メソゲン基MG11およびMG12、MG21およびMG22ならびにMG31およびMG32が、それぞれの出現で、それぞれ互いに独立に、1個、2個または3個の6員環、好ましくは2個または3個の6員環を含む式A−Iおよび/またはA−IIおよび/またはA−IIIの化合物が好ましい。
サブ式II−1、II−4、II−6、II−7、II−13、II−14、II−15、II−16、II−17およびII−18が、特に好ましい。
Lが、それぞれの出現で、それぞれ互いに独立に好ましくは、F、Cl、CN、OH、NOまたは1〜7個のC原子を有するフッ素化されていてもよいアルキル、アルコキシまたはアルカノイル基、非常に好ましくは、F、Cl、CN、OH、NO、CH、C、OCH、OC、COCH、COC、COOCH、COOC、CF、OCF、OCHF、OC、特に、F、Cl、CN、CH、C、OCH、COCHおよびOCF、最も好ましくは、F、Cl、CH、OCHおよびCOCHであるサブ式IIa、IId、IIg、IIh、IIi、IIkおよびIIo、特にサブ式IIaおよびIIgが特に好ましい。
好ましくは、式IにおけるR11およびR12、R21およびR22ならびにR31およびR32は、H、F、Cl、CN、NO、OCH、COCH、COC、COOCH、COOC、CF、C、OCF、OCHFおよびOC、特に、H、F、Cl、CN、OCHおよびOCF、特には、H、F、CNおよびOCFから選択される。
典型的なスペーサー基(Sp)は、例えば、−(CH−、−(CHCHO)−CHCH−であり、ただし、oは5〜40、特に5〜25、非常に好ましくは5〜15の整数であり、pは1〜8の整数、特に1、2、3または4である。
特に、媒体は、R11−MG11−およびR12−MG12−がそれぞれ互いに同一である式A−Iの1種類以上の化合物を含む。
本発明の他の好ましい実施形態において、媒体は、R11−MG11−およびR12−MG12−が互いに異なる式A−Iの1種類以上の化合物を含む。
特に、媒体は、R21−MG21−およびR22−MG22−がそれぞれ互いに同一である式A−IIの1種類以上の化合物を含む。
本発明の他の好ましい実施形態において、媒体は、R21−MG21−およびR22−MG22−が互いに異なる式A−IIの1種類以上の化合物を含む。
特に、媒体は、R31−MG31−X31−およびR32−MG32−X32−がそれぞれ互いに同一である式A−IIIの1種類以上の化合物を含む。
本発明の他の好ましい実施形態において、媒体は、R31−MG31−X31−およびR32−MG32−X32−が互いに異なる式A−IIIの1種類以上の化合物を含む。
メソゲン基MG31およびMG32が、1個、2個または3個の6員環を含み、非常に好ましくは、下に列記する式IIから選択されるメソゲン基である式A−IIIの化合物が特に好ましい。
式A−III中のMG31およびMG32については、サブ式II−1、II−4、II−6、II−7、II−13、II−14、II−15、II−16、II−17およびII−18が特に好ましい。これらの好ましい基において、Zは、それぞれの場合で独立に、式IIで与えられるZの意味の1つを有する。好ましくは、Zは、−COO−、−OCO−、−CHCH−、−C≡C−または単結合である。
非常に好ましくは、メソゲン基MG31およびMG32は、式IIa〜IIoおよびそれらの鏡像から選択される。
MG31およびMG23については、サブ式IId、IIg、IIh、IIi、IIkおよびIIo、特にサブ式IIdおよびIIkが特に好ましい。
非極性基を有する化合物の場合、R11、R12、R21、R22、R31およびR32は、好ましくは、15個までのC原子を有するアルキルまたは2〜15個のC原子を有するアルコキシである。
非極性基を有する化合物の場合で、R11、R12、R21、R22、R31またはR32がアルキルまたはアルコキシ基、即ち、末端CH基が−O−で置き換えられている場合、これは直鎖状でも分枝状でもよい。直鎖は、2個、3個、4個、5個、6個、7個または8個の炭素原子を有し、よって好ましくは、例えば、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、ヘキソキシ、ヘプトキシ、またはオクトキシ、更に、メチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ノノキシ、デコキシ、ウンデコキシ、ドデコキシ、トリデコキシまたはテトラデコキシである。
オキサアルキル、即ち、1個のCH基が−O−で置き換えられているものは、好ましくは例えば、直鎖状の2−オキサプロピル(=メトキシメチル)、2−(=エトキシメチル)もしくは3−オキサブチル(=2−メトキシエチル)、2−、3−もしくは4−オキサペンチル、2−、3−、4−もしくは5−オキサヘキシル、2−、3−、4−、5−もしくは6−オキサヘプチル、2−、3−、4−、5−、6−もしくは7−オキサオクチル、2−、3−、4−、5−、6−、7−もしくは8−オキサノニルまたは2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−もしくは9−オキサデシルである。
好ましいスペーサー基は、例えば、ペンチレン、ヘキシレン、ヘプチレン、オクチレン、ノニレン、デシレン、ウンデシレン、ドデシレン、オクタデシレン、ジエチレンオキシエチレン、ジメチレンオキシブチレン、ペンテニレン、ヘプテニレン、ノネニレンおよびウンデセニレンである。
Sp、それぞれSp、それぞれSpが5〜15個のC原子を有するアルキレンを表す式A−IおよびA−IIおよびA−IIIの本発明の化合物が特に好ましい。
本発明による特に好ましい媒体は、自体は液晶相を必ずしも示す必要がなく、自体に良好な均一な配向を与える少なくとも1種以上のキラルドーパントを含む。
式C−IIの化合物およびそれらの合成は、国際特許出願公開第98/00428号公報に記載される。下の表Dに示される化合物CD−1が特に好ましい。式C−IIIの化合物およびそれらの合成は、英国特許第2,328,207号に記載される。
高いヘリカルツイスト力(HTP)を有するキラルドーパントが特に好ましく、特に国際特許出願公開第98/00428号公報に開示されるものである。
更に典型的に使用されるキラルドーパントは、例えば、商業的に入手可能なR/S−5011、CD−1、R/S−811およびCB−15である(ドイツ国、ダルムスタット市、メルク社製)。
上述のキラル化合物R/S−5011およびCD−1ならびに式C−I、C−IIおよびC−IIIの(他の)化合物は、非常に高いヘリカルツイスト力(HTP)を示し、よって、本発明に目的のための特に有用である。
好ましくは、液晶媒体は、好ましくは上の式C−II、特にCD−1、および/または式C−IIIおよび/またはR−5011またはS−5011から選択される、1〜5種類、特に1〜3種類、非常に好ましくは1種類または2種類のキラルドーパントを含み、非常に好ましくは、キラル化合物はR−5011、S−5011またはCD−1である。
液晶媒体におけるキラル化合物の量は、混合物全体の好ましくは1〜20重量%、特に1〜15重量%、非常に好ましくは1〜10重量%である。
成分Bにおいて、式B−I−1〜B−I−、好ましくは式B−I−2および/またはB−I−4、最も好ましくはB−I−4の群から選択される式B−Iの1種類以上のネマトゲンを含む液晶媒体が更に好ましい
Figure 2016540854
式中、パラメーターは上で与えられる意味を有し、および好ましくは
B1は、12個までのC原子を有するアルキル、アルコキシ、アルケニルまたはアルケニルオキシであり、および
B1およびLB2は、独立にHまたはFであり、好ましくは一方がHで他方がHまたはFであり、最も好ましくは両方がHである。
成分Bにおいて、式B−II−1およびB−II−2、好ましくは式B−II−2および/またはB−II−4、最も好ましくは式B−II−1の群から選択される式B−IIの1種類以上のネマトゲンを含む液晶媒体が更に好ましい
Figure 2016540854
式中、パラメーターは上で与えられる意味を有し、および好ましくは
B21およびRB22は、独立に、12個までのC原子を有するアルキル、アルコキシ、アルケニルまたはアルケニルオキシであり、より好ましくは、RB21はアルキルで、RB22はアルキル、アルコキシまたはアルケニルであり、式B−II−1においては、最も好ましくはアルケニル、特にビニルまたは1−プロペニルであり、式B−II−2においては、最も好ましくはアルキルである。
成分Bにおいて、式B−III、好ましくは式B−III−1の1種類以上のネマトゲンを含む液晶媒体が更に好ましい
Figure 2016540854
式中、パラメーターは上で与えられる意味を有し、および好ましくは
B31およびRB32は、独立に、12個までのC原子を有するアルキル、アルコキシ、アルケニルまたはアルケニルオキシであり、より好ましくは、RB31はアルキルで、RB32はアルキルまたはアルコキシ、最も好ましくはアルコキシであり、
B31およびLB32は、独立に、HまたはF、好ましくは、一方がFで、他方がHまたはFであり、最も好ましくは両方がFである。
本発明による液晶媒体は、更なる添加剤を通常の濃度で含有してよい。これらの更なる成分の総濃度は、混合物全体に基づき、0.1%〜10%の、好ましくは0.1%〜6%の範囲内である。それぞれ使用される個々の化合物の濃度は、好ましくは0.1%〜3%の範囲内である。これらのおよび類似の添加剤の濃度は、本願における液晶媒体の液晶成分および化合物の濃度の値および範囲について考慮に入れない。これはまた、ホスト媒体の成分のそれぞれの化合物の濃度が特定される場合に考慮しない混合物において使用する二色性色素の濃度にもあてはめる。それぞれの添加剤の濃度は、常に、最終的にドープされた混合物に対して与えられる。
本発明による液晶媒体は、数種類の化合物、好ましくは3〜30種類、より好ましくは4〜20種類、最も好ましくは4〜16種類の化合物から成る。これらの化合物は、慣用の方式で混合される。原則として、より少量で使用される化合物の必要量を、より大量で使用する化合物に溶解する。より高い濃度で使用する化合物の透明点よりも温度が上である場合、溶解工程の完了を観察することは特に容易である。しかしながら、例えば、化合物の均質または共融混合物の場合もある所謂事前混合物を使用する、またはその成分が混合物自体を使用する所謂マルチボトルシステムを用いるなどの他の慣用の方法により、媒体を調製することも可能である。
特に好ましい混合物の考え方を、下に示す(使用する略号は、表Aで説明する)。
本発明による混合物は、好ましくは、以下を含む。
・成分Aとして、式A−I〜A−IIIの群から選択される1種類以上の化合物、好ましくは
・式A−Iの1種類以上の化合物および式A−IIの1種類以上の化合物、または
・式A−Iの1種類以上の化合物および式A−IIIの1種類以上の化合物、または
・式A−IIの1種類以上の化合物および式A−IIIの1種類以上の化合物、または、
・最も好ましくは、式A−Iの1種類以上の化合物および式A−IIの1種類以上の化合物および式A−IIIの1種類以上の化合物。
・好ましくは、混合物全体の90重量%以下、より好ましくは60〜90重量%の範囲、より好ましくは70〜90重量%の範囲、最も好ましくは70〜85重量%の範囲の合計濃度で、好ましくはこれらの混合物が以下から選択される、
・式A−I(即ち、エーテルで連結された二量体)の1種類以上の化合物を、成分Aに基づき、好ましくは40%以下、より好ましくは30%以下の濃度で、特に好ましくは式A−I−1〜A−I−3の1種類以上の化合物、特に好ましくは式N−GIGIGI−O−n−O−GGG−Nの群から選択され、特にN−GIGIGI−9−GGG−Nであり、存在するなら、成分Aに基づき、好ましくは濃度>5%で、特に10〜30%、
および/または
・式A−II(即ち、メチレンで連結された二量体)の1種類以上の化合物を、成分Aに基づき、好ましくは60%以下、より好ましくは40%以下の、例外的な場合においてはまた80〜100%およびこれらの場合において好ましくは90〜100%の濃度で、特に好ましくは式A−II−1〜A−II−4の1種類以上の化合物、および特に好ましくは式F−UIZIP−n−PZU−Fの群から選択され、特にFUIZIP−7−PZU−Fおよび/またはF−UIZP−9−PZU−Fであり、成分Aに基づき、好ましくは5%以上の、特に10〜20%の濃度、
および/または
・式A−III(即ち、エステルで連結された二量体)の1種類以上の化合物を、成分Aに基づき、好ましくは80%以下、より好ましくは70%以下の濃度で、特に好ましくは式A−III−1〜A−III−11で表される1種類以上の化合物、および特に好ましくは式F−PGI−ZI−n−Z−GP−FおよびF−PGI−ZI−n−Z−GP−Fの群から選択され、好ましくはF−PGI−7−GP−Fおよび/またはF−PGI−9−GP−Fおよび/またはN−PGI−7−GP−Nおよび/またはN−PGI−9−GP−Nであり、成分Aに基づき、好ましくは5%以上の、特に15〜30%の濃度。
および/または
・成分Bとして、式B−I〜B−IIIの群から選択される1種類以上の化合物、好ましくは
・式B−Iの1種類以上の化合物および式B−IIの1種類以上の化合物、または
・式B−Iの1種類以上の化合物および式B−IIIの1種類以上の化合物、または
・式B−IIの1種類以上の化合物および式B−IIIの1種類以上の化合物、または
・式B−Iの1種類以上の化合物および式B−IIの1種類以上の化合物および式B−IIIの1種類以上の化合物。
・好ましくは、混合物全体の40%以下、好ましくは5〜40%、より好ましくは10〜30%、最も好ましくは10〜20重量%の範囲の合計濃度で、好ましくはこれらの化合物は式B−Iおよび/またはB−IIおよび/またはB−IIIから選択され、ならびに特に好ましくは下の式の群、
PP−n−N、PPP−n−N、CC−n−V、CC−n−V1、CEPGI−n−m、PY−n−Om、CCY−n−Om、CPY−n−OmおよびPYP−n−(O)m、好ましくはPP−5−Nおよび/またはPPP−3−Nおよび/またはCC−3−Vおよび/またはCC−4−Vおよび/またはCC−5−Vおよび/またはCC−3−V1および/またはCC−4−V1および/またはCEPGI−3−2および/またはCEPGI−5−2および/またはPY−3−O4から選択され、全体としての混合物に基づき、化合物あたり、好ましくは1%以下、特には2〜10%の範囲の濃度。
および/または
・成分Cとして、1種類以上のキラル化合物、合計濃度で、全体の混合物の好ましくは1〜20重量%、特に1〜15重量%、非常に好ましくは1〜10重量%の範囲で、好ましくは、これらの化合物は式C−I、C−II、およびC−III、特にはR−5011またはS−5011またはCD−1から選択され、特に好ましくは以下を含む、
・R−5011、S−5011またはCD−1を、全体としての混合物に基づき、好ましくは1%以上の、特には1〜20%の濃度で、
・ULHモードでのディスプレイに対し1〜3%の、特には2%のR−5011またはS−5011、USHモードでのディスプレイに対し特には4.5%のR−5011またはS−5011、または既述の好ましい濃度のR−5011またはS−5011と同じコレステリックピッチを誘導する濃度の他のキラル材料。
メソゲン媒体に対する更に好ましい条件は、以下の通りである。それらは互いにおよび上に言及される条件から独立して満たす。しかし、好ましくは、これらの条件のおよび上に言及される条件の2つ、3つ、4つまたは5つ以上を同時に満たす。
媒体は、好ましくは、成分Bに基づき40%以上の、好ましくは60%以上の、メソゲン基のそれぞれにおいてちょうど2個の環を含むビメソゲンを含む。
媒体は、好ましくは、それぞれのメソゲン基においてちょうど3個の環を含む1種類以上のビメソゲンおよび/または1つのメソゲン基においてちょうど2個の環を含み、かつ他のメソゲン基においてちょうど3個の環を含む1種類以上のビメソゲンを含む。
媒体は、好ましくは、1種類以上の非対称のビメソゲンを、成分Aに基づき、好ましくは全体としての混合物に基づき、好ましくは50%以上の合計濃度で含む。
更に、特に好ましい条件は、混合物が低い絶対値のΔεを有することで、しかし好ましくは、特にT(N,I)および0.8T(N,I)の間の温度において、誘電的に正であることである。好ましくは、Δεは好ましくは、T(N,I)〜ULHテクスチャがなお安定である温度、少なくとも40℃までへの下方の温度において、誘電的に正である。好ましくは、これらの温度におけるΔεの値は3以下であり、より好ましくは0以上〜2以下の範囲である。この点において、Δεの値がより低い温度において負になると、そのとき好ましくは−1以上〜0以下の範囲であるということは、あまり重要ではない。
式A−I、A−IIおよびA−IIIのビメソゲン化合物およびこれらを含む液晶媒体は、STN、TN、AMD−TN、温度コンペンセーション、ゲスト−ホスト、相変化または表面安定化またはポリマー安定化コレステリックテクスチャ(SSCT、PSCT)ディスプレイなどの液晶ディスプレイ、特にフレキソエレクトリック装置において、偏光板、コンペンセータ、反射板、配向層、カラーフィルターまたはホログラフィック素子などのアクティブおよびパッシブ光学素子において、接着剤、異方性機械特性を有する合成樹脂、コスメティクス、診断薬、液晶顔料において、装飾およびセキュリティー用途のために、非線形光学、光学的情報ストレージにおいて、またはキラルドーパントとして使用できる。
式A−Iおよび/またはA−IIおよび/またはA−IIIの化合物およびそれより得ることができる混合物は、フレキソエレクトリック液晶ディスプレイにとって特に有用である。よって、本発明のもう1つの目的は、1種類以上の式A−Iおよび/またはA−IIおよび/またはA−IIIの化合物を含むか、1種類以上の式A−Iおよび/またはA−IIおよび/またはA−IIIの化合物を含む液晶媒体を含むフレキソエレクトリックディスプレイである。
式A−Iおよび/またはA−IIおよび/またはA−IIIの本発明のビメソゲン化合物およびそれらの混合物は、それらのコレステリック相において、専門家に既知の方法、例えば表面処理または電界により、異なる配向に配向できる。例えば、これらは平面(グランジャン)状態へと、フォーカルコニック状態へと、またはホメオトロピック状態へと配向させることができる。強い双極子モーメントを有する極性基を含む式Iの本発明の化合物は、更に、フレキソエレクトリックスイッチでき、よって、電気光学的スイッチまたは液晶ディスプレイで使用できる。
本発明の好ましい実施形態による異なる配向状態の間のスイッチを、下で詳細に、式A−Iおよび/またはA−IIおよび/またはA−IIIの本発明の化合物の例について例示的に記載する。
本願による媒体における全ての化合物の総濃度は、100%である。
この好ましい実施形態によると、試料を電極層、例えばITO層でコートされた2枚の平面平行ガラス板を含むセル中に配置し、コレステリックヘリックス軸がセル壁に直交して配向する平面状態に、そのコレステリック相中で配向する。この状態はグランジャン状態としてもまた、そして例えば偏光顕微鏡で観察される試料のテクスチャはグランジャンテクスチャとして既知である。平面配向は、例えばセル壁の表面処理により、例えばポリイミドなどの配向層でのラビングおよび/またはコートで達成できる。
高品位の配向およびわずかな欠陥のみを有するグランジャン状態は、更に、試料を等方相へと加熱し、次いでキラルネマチック−等方相転移近傍の温度でキラルネマチック相へと冷却すること、およびセルをラビングすることで達成できる。
平面状態において、材料のヘリカルピッチおよび平均屈折率に依存して、試料は、反射の中心波長で入射光の選択的反射を示す。
電界を、例えば10Hz〜1kHzの周波数および12Vrms/μmの振幅で電極に印加すると、試料は、ヘリックスが解かれ、分子が電界に平行に、即ち、電極面と垂直に配向するホメオトロピック状態にスイッチする。ホメオトロピック状態において、試料は通常の日光中で見ると透過性であり、交差した偏光板の間に配置すると黒色に見える。
ホメオトロピック状態において電界を低減または除去すると、試料は、ヘリカル軸が電界と垂直に、即ち、電極面と平行に配向するヘリカルツイスト構造を分子が示すフォーカルコニックテクスチャとなる。フォーカルコニック状態はまた、その平面状態において試料に弱い電界を印加するのみで達成できる。フォーカルコニック状態において、通常の日光中で見ると試料は散乱し、交差偏光板中で明るく見える。
異なる配向状態における本発明の化合物の試料は、異なる光の透過性を示す。よって、それぞれの配向状態、ならびにその配向の質は印加する電界の強度に依存し、試料の光透過を測定することで制御できる。このようにして、特定の配向状態およびこれらの異なる状態の間の転移を達成するために要する電界の強度も決定できる。
式Iの本発明の化合物の試料において、上記フォーカルコニック状態は多くの無秩序な複屈折小ドメインから成る。好ましくはセルの追加のせん断で、フォーカルコニックテクスチャの核生成のための電界よりも大きな電界を印加することにより、良好に配向された広い領域において、ヘリカル軸が電極面に平行で均一に配向されたテクスチャを達成する。最先端のキラルネマチック材料の文献、例えばP.Rudquistら著、Liq.Cryst.第23巻(第4号)、第503頁(1997年)などによると、このテクスチャはまた均一に横たわるへリックス(ULH:uniformly lying helix)テクスチャとも呼ばれる。このテクスチャは、本発明の化合物のフレキソエレクトリック特性を特徴付けるために必要である。
電界を増加または低減させる際のラビングしたポリイミド基板上の式Iの本発明の化合物の試料において典型的に観察されるテクスチャの順序を下に示す。
Figure 2016540854
ULHテクスチャから開始して、本発明のフレキソエレクトリック化合物および混合物を、電界を印加してフレキソエレクトリックスイッチできる。これにより、セル基板面における材料の光学軸の回転が引き起こされ、交差偏光板の間に材料を配置する際の透過の変化に至る。本発明の材料のフレキソエレクトリックスイッチは更に、上記[背景技術]および実施例において詳細に記載される。
また、フォーカルコニックテクスチャから開始して、例えば10kHzの高周波数の電界を試料に印加し、一方で等方相からコレステリック相へとゆっくり冷却し、セルをせん断することで、ULHテクスチャを得ることも可能である。電界周波数は、異なる化合物に対し異なってよい。
式Iのビメソゲン化合物は、顕微鏡的に均一な配向で容易に配向させ、高い値の弾性定数k11および高いフレキソエレクトリック係数eを液晶媒体中に導くことができるので、フレキソエレクトリック液晶ディスプレイにおいて特に有用である。
液晶媒体は、好ましくは、k11<1×10−10N、好ましくは<2×10−11N、およびフレキソエレクトリック係数e>1×10−11C/m、好ましくは>1×10−10C/mを示す。
また、フレキソエレクトリック装置での使用とは別に、本発明のビメソゲン化合物ならびにその混合物は、他のタイプのディスプレイならびに光学的コンペンせーションまたは偏光フィルム、カラーフィルター、反射コレステリック、旋光性および光学的情報ストレージなど他の光学的および電気光学的用途に適切である。
本発明の更なる態様は、セル壁がハイブリッド配向状態を示すディスプレイセルに関する。用語「ハイブリッド配向」またはディスプレイセル内もしくは2枚の基板間における液晶もしくはメソゲン材料の配向は、第1のセル壁に隣接するまたは第1の基板上のメソゲン基がホメオトロピック配向を示し、第2のセル壁に隣接するまたは第2の基板上のメソゲン基が平面配向を示すことを意味する。
用語「ホメオトロピック配向」またはディスプレイセル内もしくは基板上における液晶もしくはメソゲン材料の配向は、液晶またはメソゲン材料におけるメソゲン基がそれぞれ、セルまたは基板の平面に対して実質的に垂直に配向することを意味する。
用語「平面配向」またはディスプレイセル内もしくは基板上における液晶もしくはメソゲン材料の配向は、液晶またはメソゲン材料におけるメソゲン基がそれぞれ、セルまたは基板の平面に対し実質的に平行に配向することを意味する。
本発明の好ましい実施形態によるフレキソエレクトリックディスプレイは、2枚の平行基板、好ましくは内側表面にインジウムスズ酸化物(ITO)などの透明導電層がコートされたガラス基板、および該基板の間に提供されたフレキソエレクトリック液晶を含み、液晶媒体に関し、内側基板表面の一方がホメオトロピック配向状態を、反対側の内側基板表面が平面配向状態を示すことを特徴とする。
平面配向は、例えば、基板の最上部に塗工された例えば、ラビングしたポリイミドまたはスパッタしたSiOなどの配向層で達成できる。
代わりに、即ち、追加の配向層を塗工することなく、基板を直接ラビングすることも可能である。例えば、ラビングは、ラビング布、例えばベルベット布により、またはラビング布でコートした平棒で達成することが可能である。本発明の好ましい実施形態において、ラビングは少なくとも1本のラビングローラー、例えば基板にわたってブラシングする高速回転ローラーなどにより、または少なくとも2本のローラーの間に基板を置くことで達成され、それぞれの場合においてローラーの少なくとも1本はラビング布でコートされてよい。本発明の他の好ましい実施形態において、ラビングは、好ましくはラビング布で覆われているローラーの周りに、規定された角度で少なくとも部分的に基板を包むことで達成される。
ホメオトロピック配向は、例えば、基板の最上部にコートされた配向層で達成できる。ガラス基板上に用いられる適切な配向層は、例えば、アルキルトリクロロシランまたはレクチンであり、一方プラスチック基板に対しては配向手段としてレクチン薄層、シリカまたは高チルトポリイミド配向フィルムを使用できる。本発明の好ましい実施形態においては、シリカがコートされたプラスチックフィルムを基板として使用する。
平面またはホメオトロピック配向を達成する更なる適切な方法は、例えば、J.Cognard著、Mol.Cryst.Liq.Cryst.第78巻、追補第1巻、第1〜77頁(1981年)に記載される。
ハイブリッド配向状態を有するディスプレイセルを使用することで、非常に高いフレキソエレクトリックスイッチのスイッチ角、速い応答時間および良好なコントラストを達成できる。
また、本発明によるフレキソエレクトリックディスプレイは、ガラス基板の代わりにプラスチック基板を含んでよい。プラスチックフィルム基板は、上記ラビングローラーによるラビング処理に特に適切である。
本発明の他の目的は、式Iの化合物が、ネマチック液晶混合物に添加すると、ネマチックの下の相を生成することである。
従って、本発明による式Iのビメソゲン化合物によって、第2のネマチック相を通常この相の証拠を示さないネマチック混合物に誘発できる。更に、式Iの化合物の量を変化させることで、第2ネマチックの相挙動を必要な温度に合わすことができる。
これに対する例が与えられ、それから得られる混合物はフレキソエレクトリック液晶ディスプレイに特に有用である。よって、本発明の他の目的は、第2のネマチック相を示す式Iの1種類以上の化合物を含む液晶媒体である。
更に検討することなく、当業者は、前述の記載を使用し、本発明をその最大限の程度にまで利用できる。よって、以下の例は単なる説明と考えられるべきであり、本開示の残りの部分を一切限定しない。
文意が他に明確に示さない限り、本明細書で用いられる複数形の用語は本明細書中では単数形も含むものと解され、逆もまたそうである。
本明細書および本明細書の特許請求の範囲にわたって、用語「含む(comprise)」および「含有する(contain)」ならびにこれらの用語の変形、例えば「含んでいる(comprising)」および「含む(comprises)」は、「含むが限定しない(including but not limited to)」ことを意味し、他の成分を除外することを意図しない(および除外しない)。
本願にわたって、これらの角度が、例えば3員環、5員環または5員環など、小さい環の一部分であるなど、他に制限されなければ、いくつかの場合においていくつかの構造式においてこれらの角度は正確には表されてはいないが、3個の隣接する原子に結合するC原子における結合の、例えばC=CまたはC=O二重結合の、あるいは例えばベンゼン環における角度は120°であること、ならびに2個の隣接する原子に結合するC原子における結合の、例えばC≡CにおけるまたはC≡N三重結合における、またはアリル位C=C=Cにおける角度が180°であることが、当業者に理解される。
また、本発明の前述の実施形態を改変することもでき、一方でなお本発明の範囲内にあると考えられるべきである。本明細書において開示されるそれぞれの特徴は、他に述べない限り、同じ、均等のまたは類似の目的の役割をする代替の特徴で置き換えられてもよい。よって、他に述べない限り、開示されるそれぞれの特徴は、一般的な一連の均等なまたは類似の特徴の一例にすぎない。
本明細書に開示される特徴の全ては、そのような構成および/または工程の少なくともいくつかが互いに排他的である組み合わせを除き、任意の組合せで組み合わせてよい。特に、本発明の好ましい組み合わせは本発明の全ての側面に適用可能で、任意の組合せで使用してよい。同様に、必須でない組み合わせに記載される特徴は、別々に(組み合わせにおいてではなく)使用してよい。
前述のおよび以下の例において、他に示されない限り、全ての温度は未修正の摂氏度で設定され、全ての部およびパーセントは重量によってである。
以下の略号を、液晶化合物の液晶相挙動を説明するために使用する:K=結晶;N=ネマチック;N2=第2のネマチック;SまたはSm=スメクチック;Ch=コレステリック;I=等方;Tg=ガラス転移。記号の間の数字は、℃での相転移温度を示す。
本願においておよび特に以下の例において、液晶化合物の構造は、「頭文字」とも称される略号で表される。略号の対応する構造への変換は、以下の3つの表A〜Cにより直接的である。
全ての基C2n+1、C2m+1およびC2l+1は、好ましくはそれぞれn、mおよびl個のC原子を有する直鎖状のアルキル基であり、全ての基C2n、C2mおよびC2lは、好ましくはそれぞれ(CH、(CHおよび(CHであり、ならびに−CH=CH−は好ましくは、トランス−それぞれEビニレンである。
表Aは環要素に関して使用される記号を、表Bは連結基に関する記号を、表Cは分子の左手側および右手側の末端基に関する記号を列記する。
表Dは、例示的な分子構造をそれらのそれぞれのコードと共に列記する。
Figure 2016540854
Figure 2016540854
Figure 2016540854
Figure 2016540854
式中、nおよびmはそれぞれ整数であり、および3つの点「…」はこの表の他の記号のためのスペースを示す。
好ましくは、本発明による液晶は、式Iの化合物に加え、以下の表の式の化合物の群から選択される1種類以上の化合物を含む。
Figure 2016540854
Figure 2016540854
Figure 2016540854
Figure 2016540854
Figure 2016540854
Figure 2016540854
Figure 2016540854
<混合物例>
<混合物例1:混合物M1>
Figure 2016540854
この混合物は、ULHモードに特によく適している。ポリイミド配向層(例えば、AL3046)を有する逆平行にラビングした適切なセルギャップ、典型的には5.4μmのセル中で混合物を検討する。
混合物は、20℃〜90℃の(キラル)ネマチック相の範囲を有する。コレステリックピッチ(P)は300nmで、フレキソエレクトリック比(e/K)は3.6V−1で、両者は35℃の温度で決定する。電界を0V/μm)から約3.0V/μm)まで変化させると、その電界の範囲にわたってチルト角(Θ)が0°から約27.5°に増加した。
混合物は、3.0V/μmの電界において約1m秒および3.5V/μmの電界において約0.5m秒のスイッチオンに関する二重の応答時間(τon)を有し、即ち、応答時間の合計(ton,driven + toff,driven)は、3.0V/μm以上の電界において1m秒より短い。緩和のみによるスイッチオフに関する応答時間の合計(ton,driven + toff,non−driven)は、3.0V/μm以上の電界において5m秒より短い。本明細書において、スイッチオンに関する二重の応答時間(τon)は、混合物をアクティブスイッチオンならびにオフできるため、幾つかの用途にとって決定的な特徴である。
この混合物の空のセル(100%の参照用)に対する交差偏光子下での透過率は60%で、3.0V/μmの電界でスイッチした最大値である。3.5V/μmの電界においては、この混合物の相対透過率は約58%である。恐らく、最大透過率はヘリックスの不十分な配向で制限される:場合によっては、ULHが必要な方向に対して望ましくない角度である。
<混合物例2および比較混合物例2>
<比較混合物例2:混合物C2>
Figure 2016540854
この比較混合物を、混合物例1で記載した通りに検討する。
この比較混合物は、少なくとも35℃〜97℃の(キラル)ネマチック相範囲を有する。
フレキソエレクトリック比(e/K)は、
37℃の温度で13.9V−1
40℃の温度で7.6V−1
50℃の温度で4.9V−1、および更に
60℃の温度で4.3V−1である。
<混合物例2:混合物M2>
Figure 2016540854
得られる混合物(M2)を、混合物例1で記載した通りに検討する。混合物(M2)は、−20℃より低温から93℃まで(キラル)ネマチック相範囲を有する。フレキソエレクトリック比(e/K)は35℃の温度で4.33V−1、57℃の温度(0.9×T(N,J))で3.02V−1である。
<混合物例3:混合物M3>
Figure 2016540854
ただし、N(1)は、下のネマチック混合物である。
Figure 2016540854
N(1)は、以下の物理的特性を有する:
N,I=103.6℃;
Δn=25℃で0.124;
Δε=25℃で−2.8;および
γ=114mPa・秒。
得られる混合物(M3)を、混合物例1で記載した通りに検討する。混合物(M3)は、77℃まで(キラル)ネマチック相範囲を有する。コレステリックピッチ(P)は274nmで、フレキソエレクトリック比(e/K)は(0.9×T(N,J)の温度で3.3V−1である。総応答時間(ton,driven+toff,driven)は、2.2m秒である。
<混合物例4:混合物M4>
Figure 2016540854
ただし、N(1)は上記のネマチック混合物であり、N(2)は下のネマチック混合物である。
Figure 2016540854
混合物M4は、0.0838の複屈折率(Δn)を有する。
次いで、10%の化合物N−PGI−ZI−9−ZGGP−Nを前記混合物M4に添加し、得られる混合物M4.1は0.845の増加した複屈折率を有する。
一般的に、ネマチック化合物を使用することで媒体の粘度低下が助長され、よって応答時間が改良される。これを、以下の例で説明する。
<混合物例5:混合物M5>
Figure 2016540854
この混合物(M5)の80%に、3種類の異なるネマチック混合物20%の1つずつそれぞれを加える。最初のネマチック混合物はE7で、+14の誘電異方性(Δε)を有し、メルク社より入手できる。二番目は40%のネマチック混合物N1および60%のネマチック混合物N2から成る混合物で、両者とも上で述べたもので0のΔεを有し、三番目は以下の混合物N3で、−9のΔεを有する。
10%の以下の混合物(混合物N1)。
Figure 2016540854
混合物N1は、以下の物理的特性を有する:
Δε=20℃で−9。
ネマチック混合物を添加すると、得られる混合物M5.1〜M5.3は全て低下した粘度を示し、より速いスイッチに至る。しかしながら同時に、少なくとも負の誘電異方性を有するネマチック混合物を加える場合、即ち、ネマチック混合物N3を添加してM5.3に至る場合、フレキソエレクトリック比が低下する。

Claims (15)

  1. ビメソゲン化合物から成り、式A−0の1種類以上の化合物および式A−I〜A−IIIの化合物の群から選択される1種類以上の化合物を含む第1成分である成分Aと、
    好ましくは式B−I〜B−IIIの化合物の群より選択されるネマチック化合物から成る任意の第2成分である成分Bと、
    1種類以上のキラル分子から成り、任意の第2または第3成分である成分Cと
    を含むメソゲン媒体。
    Figure 2016540854
    (式中、
    01およびR02は、それぞれ独立に、H、F、Cl、CN、NCSまたは1〜25個のC原子を有する直鎖状もしくは分岐状のアルキル基(該アルキル基は無置換でも、ハロゲンもしくはCNで一置換または多置換されていてもよく、1個以上の隣接していないCH基は、それぞれの出現で互いに独立に酸素原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−S−、−NH−、−N(CH)−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−CO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−CH=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−または−C≡C−で置き換えられていることも可能である。)であり、好ましくは極性基、より好ましくは、F、Cl、CN、OCF、CFであり、
    MG01は、−A01−Z01−A02−であり、
    MG02は、−A03−Z02−A04−Z03−A05−であり、
    01〜Z03は、それぞれの出現で、それぞれ互いに独立に、単結合、−COO−、−OCO−、−O−CO−O−、−OCH−、−CHO−、−OCF−、−CFO−、−CHCH−、−(CH−、−CFCF−、−CH=CH−、−CF=CF−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−または−C≡C−であり、1個以上のF、Sおよび/またはSiで置換されていてもよく、好ましくは単結合であり、
    01〜A05は、それぞれの出現で、それぞれ独立に、1,4−フェニレン(ただし加えて、1個以上のCH基はNで置き換えられていてもよい。)、トランス−1,4−シクロヘキシレン(ただし加えて、1個または2個の隣接していないCH基はOおよび/またはSで置き換えられていてもよい。)、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−ビシクロ−(2,2,2)−オクチレン、ピペリジン−1,4−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル、デカヒドロ−ナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロ−ナフタレン−2,6−ジイル、シクロブタン−1,3−ジイル、スピロ[3.3]ヘプタン−2,6−ジイルまたはジスピロ[3.1.3.1]デカン−2,8−ジイルであり、これら全ての基は無置換でも、F、Cl、CNまたは1〜7個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニルもしくはアルコキシカルボニル基で一置換、二置換、三置換または四置換されていることも可能であり、ただし、1個以上のH原子はFまたはCl、好ましくは、F、Cl、CHまたはCFで置換されていてもよく、
    Spは、1個、3個または5〜40個のC原子を含むスペーサー基(ただし、また、1個以上の隣接していない末端でないCH基は、−O−、−S−、−NH−、−N(CH)−、−CO−、−O−CO−、−S−CO−、−O−COO−、−CO−S−、−CO−O−、−CH(ハロゲン)−、−CH(CN)−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられていてもよいが、2個のO原子は互いに隣接せず、2個の−CH=CH−基は互いに隣接せず、−O−CO−、−S−CO−、−O−COO−、−CO−S−、−CO−O−および−CH=CH−から選択される2個の基は互いに隣接しない。)であり、好ましくは−(CH−(即ち、n個のC原子を有する1,n−アルキレン)であり、ただしnは整数、好ましくは3〜19、より好ましくは3〜11、最も好ましくは奇数の整数(即ち、3、5、7、9または11)であり、
    01およびX02は、互いに独立に、−CO−O−、−O−CO−、−CH=CH−、−C≡C−、−O−、−S−CO−、−CO−S−、−S−および−CO−から選択される連結基または単結合であり、好ましくはX01およびX02はそれぞれ互いに異なり、好ましくは、X01は−CO−O−または−O−でありX02は単結合であるか、X01は−CO−O−でありX02は−O−であり、最も好ましくは、X01は−CO−O−でありX02は単結合であり、
    しかしながら、−X01−Sp−X02−において、2個のO原子は互いに隣接せず、2個の−CH=CH−基はそれぞれ互いに隣接せず、−O−CO−、−S−CO−、−O−COO−、−CO−S−、−CO−O−および−CH=CH−から選択される2個の基は互いに隣接しないことを条件とする。)
    Figure 2016540854
    (式中、
    11およびR12、R21およびR22ならびにR31およびR32は、それぞれ独立に、H、F、Cl、CN、NCSまたは1〜25個のC原子を有する直鎖状もしくは分岐状のアルキル基であり、該アルキル基は無置換でも、ハロゲンもしくはCNで一置換または多置換されていてもよく、1個以上の隣接していないCH基は、それぞれの出現で互いに独立に酸素原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−S−、−NH−、−N(CH)−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−CO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−CH=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−または−C≡C−で置き換えられていることも可能であり、
    MG11およびMG12、MG21およびMG22ならびにMG31およびMG32は、それぞれ独立にメソゲン基であり、
    Sp、SpおよびSpは、互いに独立に、5〜40個のC原子を含むスペーサー基であり、ただし、また、O−MG11および/またはO−MG12に連結しているSpのCH基、MG21および/またはMG22に連結しているSpのCH基ならびにX31およびX32に連結しているSpのCH基を除く、1個以上の隣接していないCH基は、−O−、−S−、−NH−、−N(CH)−、−CO−、−O−CO−、−S−CO−、−O−COO−、−CO−S−、−CO−O−、−CH(ハロゲン)−、−CH(CN)−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられていてもよいが、(分子内)2個のO原子は互いに隣接せず、2個の−CH=CH−基は互いに隣接せず、−O−CO−、−S−CO−、−O−COO−、−CO−S−、−CO−O−および−CH=CH−から選択される2個の基は互いに隣接せず、
    31およびX32は、互いに独立に、−CO−O−、−O−CO−、−CH=CH−、−C≡C−または−S−から選択される連結基であり、あるいは、X31およびX32の一方は−O−または単結合のいずれかでもよく、再度あるいは、X31およびX32の一方は−O−および他方は単結合でもよい。)
    Figure 2016540854
    (式中、
    B1、RB21およびRB22ならびにRB31およびRB32は、それぞれ独立に、H、F、Cl、CN、NCSまたは1〜25個のC原子を有する直鎖状もしくは分岐状のアルキル基であり、該アルキル基は無置換でも、ハロゲンもしくはCNで一置換または多置換されていてもよく、1個以上の隣接していないCH基は、それぞれの出現で互いに独立に酸素原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−S−、−NH−、−N(CH)−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−CO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−CH=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−または−C≡C−で置き換えられていることも可能であり、
    B1は、F、Cl、CN、NCS、好ましくはCNであり、
    B1、ZB2およびZB3は、それぞれの出現で独立に、−CH−CH−、−CO−O−、−O−CO−、−CF−O−、−O−CF−、−CH=CH−または単結合であり、
    Figure 2016540854
    Figure 2016540854
    nは、1、2または3である。)
  2. MG11およびMG12、MG21およびMG22ならびにMG31およびMG32が、それぞれ互いに独立に、式IIから選択されることを特徴とする式A−I〜A−IIIから選択される1種類以上の化合物を含む請求項1に記載のメソゲン媒体。
    Figure 2016540854
    (式中、
    は、−COO−、−OCO−、−O−CO−O−、−OCH−、−CHO−、−CHCH−、−(CH−、−CFCF−、−CH=CH−、−CF=CF−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、−C≡C−または単結合であり、
    およびAは、それぞれの出現で、それぞれ互いに独立に、1,4−フェニレン(ただし加えて、1個以上のCH基はNで置き換えられていてもよい。)、トランス−1,4−シクロヘキシレン(ただし加えて、1個または2個の隣接していないCH基はOおよび/またはSで置き換えられていてもよい。)、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−ビシクロ−(2,2,2)−オクチレン、ピペリジン−1,4−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル、デカヒドロ−ナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロ−ナフタレン−2,6−ジイル、シクロブタン−1,3−ジイル、スピロ[3.3]ヘプタン−2,6−ジイルまたはジスピロ[3.1.3.1]デカン−2,8−ジイルであり、これら全ての基は無置換でも、F、Cl、CNまたは1〜7個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニルもしくはアルコキシカルボニル基で一置換、二置換、三置換または四置換されていることも可能であり、ただし、1個以上のH原子はFまたはClで置換されていてもよく、
    mは、0、1、2または3である。)
  3. MG11およびMG12、MG21およびMG22ならびにMG31およびMG32が、それぞれ独立に、以下の式およびそれらの鏡像体から選択されることを特徴とする式A−I〜A−IIIから選択される1種類以上の化合物を含む請求項1または2に記載のメソゲン媒体。
    Figure 2016540854
    Figure 2016540854
    (式中、
    Lは、それぞれの出現で、それぞれ互いに独立に、F、Cl、CN、OH、NOまたは1〜7個のC原子を有するフッ素化されていてもよいアルキル、アルコキシもしくはアルカノイル基であり、および
    rは、それぞれの出現で、それぞれ互いに独立に、0、1、2、3または4である。)
  4. 式A−Iの1種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のメソゲン媒体。
  5. 式A−IIの1種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のメソゲン媒体。
  6. 式A−IIIの1種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のメソゲン媒体。
  7. 式B−Iの1種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のメソゲン媒体。
  8. 式B−IIの1種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のメソゲン媒体。
  9. 式B−IIIの1種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のメソゲン媒体。
  10. 媒体全体を基礎として40%以下の濃度で、式B−I〜B−IIIの群より選択される化合物から成る成分Bを含むことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のメソゲン媒体。
  11. 第2のネマチック相を示すことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載のメソゲン媒体。
  12. 液晶装置における請求項1〜11のいずれか1項に記載のメソゲン媒体の使用。
  13. 請求項1〜11のいずれか1項に記載のメソゲン媒体を含む液晶装置。
  14. フレキソエレクトリック装置であることを特徴とする請求項13に記載の液晶装置。
  15. 内側表面が平面逆平行配向の条件を示す2個の平面平行電極を含むことを特徴とする請求項13または14に記載の液晶装置。
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