JP4039281B2 - Cyclopropane compound and polymer thereof - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重合性の官能基を有する液晶性のシクロプロパン化合物、この化合物を含有する組成物、その重合体およびこれらの用途に関する。組成物および重合体は、液晶表示素子の構成要素である液晶組成物、位相差フィルム、反射膜、偏光素子、液晶配向膜、反射防止膜、および視野角補償膜などに利用することができる。
【0002】
本発明における用語について説明する。「液晶性」は単に化合物が液晶相を有するという意味に限定されない。この用語は、それ自体は液晶相を持っていないけれども、他の液晶化合物と混合したときに、液晶組成物の成分として使用できるような化合物にも用いられる。化学式中の特定の基を示すのに用いる「任意の」は、その基の位置だけではなく個数についても任意であることを示す。例えば、アルキルにおいて任意の−CH−が−O−または−CH=CH−で置き換えられてもよいと表現するときには、複数の−CH−のそれぞれが異なる基で置き換えられてもよい。このような場合の例は、アルキル、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルコキシアルケニル、アルケニルオキシアルキルなどである。「アルキル」および「アルキレン」は、特に断らない限り直鎖の基と分岐された基の両方を含有する。「(メタ)アクリロイルオキシ」は、「アクリロイルオキシまたはメタクリロイルオキシ」を意味する。「(メタ)アクリレート」は、「アクリレートまたはメタクリレート」を意味する。「(メタ)アクリル酸」は、「アクリル酸またはメタクリル酸」を意味する。そして、「重合性」は「付加重合性」を意味する用語として定義される。
【0003】
【従来の技術】
重合性の液晶化合物を配向させた状態で光重合させると、均一な配向状態が固定化されて光学異方性を有する重合体が得られることが、特許文献1に開示されている。重合性の液晶化合物としては、反応性の高さや得られる重合体の透明性などの点から、アクリレート誘導体が一般に用いられている(特許文献2、特許文献3など)。好ましい液晶性アクリレート誘導体の例は、下記の(a)〜(c)のような化合物である。
【0004】

Figure 0004039281
【特許文献1】
特開平8−3111号公報
【特許文献2】
特開平7−17910号公報
【特許文献3】
特開平9−316032号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、公知のアクリレート誘導体の重合体を用いた光学異方性体は、耐熱性や機械的強度において十分な特性を持っていなかった。本発明の課題は、この従来技術の問題点を解決することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記の課題を解決するべく研究の結果、シクロプロパン−1,2−ジイル骨格を有する重合性の液晶性化合物が、適正な液晶相の温度範囲や他の液晶性化合物との好適な相溶性などの優れた性質を有することを見いだした。そして、その重合体が耐熱性や機械的強度において優れていることを見いだした。本発明は下記の構成からなる。
【0007】
[1]式(1)で表されるシクロプロパン化合物。
Figure 0004039281
式(1)において、R1およびRは独立して、重合性の基、水素、ハロゲン、−CN、−CF、−CFH、−CFH、−OCF、−OCFH、−NCO、−NCS、または炭素数1〜20のアルキルであり、R1およびRの少なくとも1つは重合性の基であり、この炭素数1〜20のアルキルにおいて、任意の−CH2−は−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−NH−、−CH=CH−、−CF=CF−または−C≡C−で置き換えられてもよく、任意の水素はハロゲンまたは−CNで置き換えられてもよい;Bは下記の2価基のいずれか1つであり、これらの基中の任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよい;
Figure 0004039281
複数のAは独立して、単結合、B、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、ナフタレン−2,6−ジイル、またはテトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルであり、これらの環において任意の−CH−は−O−で置き換えられてもよく、任意の−CH=は−N=で置き換えられてもよく、そしてすべての環において、任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよい;複数のZは独立して、単結合または炭素数1〜20のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、任意の−CH2−は−O−、−CO−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−、−CFO−、−OCF−または−C≡C−で置き換えられてもよく、任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよい;mおよびnは独立して0〜10の整数であり、これらの合計は0〜10である;但し、m=n=0、R =水素、R =アルキルオキシカルボニルエテニルである場合、およびm=n=0、R =R =アルキルオキシカルボニルエテニルである場合を除く
【0008】
[2]重合性の基が式(2)で表される基、式(3)で表される基、または式(4)で表される基である、[1]項に記載のシクロプロパン化合物。
Figure 0004039281
これらの式において、R、RおよびRは独立して、水素または炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキルにおいて、任意の−CH2−は−O−、−COO−、−OCO−または−CH=CH−で置き換えられてもよく、任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよい;kは0〜20の整数であり、hおよびjは独立して0または1である;−(CH2−における任意の−CH2−は−O−で置き換えられてもよい。
【0009】
[3]式(1)で表される化合物が光学活性である、[1]または[2]項に記載のシクロプロパン化合物。
【0010】
[4]RおよびRの一方のみが式(2)で表される基、式(3)で表される基または式(4)で表される基である、[2]項に記載のシクロプロパン化合物。
【0011】
[5]RおよびRが独立して、式(2)で表される基、式(3)で表される基または式(4)で表される基である、[2]項に記載のシクロプロパン化合物。
【0012】
[6]RおよびRの一方のみが式(2)で表される基、式(3)で表される基または式(4)で表される基であり、R、RおよびRが独立して水素、炭素数1〜10のアルキル、炭素数2〜10のアルコキシカルボニル、または炭素数3〜10のアルコキシカルボニルアルキルである、[2]項に記載のシクロプロパン化合物。
【0013】
[7]RおよびRが独立して、式(2)で表される基、式(3)で表される基または式(4)で表される基であり、R、RおよびRが独立して水素、炭素数1〜10のアルキル、炭素数2〜10のアルコキシカルボニル、または炭素数3〜10のアルコキシカルボニルアルキルである、[2]項に記載のシクロプロパン化合物。
【0014】
[8]式(G−1)〜式(G−11)のいずれか1つで表される、[1]項に記載のシクロプロパン化合物。
Figure 0004039281
これらの式におけるR、B、R、AおよびZは、式(1)におけるこれらの記号と同様に定義される。
【0015】
[9]式(G−1)〜式(G−6)のいずれか1つで表される、[8]項に記載のシクロプロパン化合物。
【0016】
[10][1]〜[9]のいずれか1項に記載のシクロプロパン化合物の少なくとも1つを含有する組成物。
【0017】
[11][1]〜[3]のいずれか1項に記載のシクロプロパン化合物の少なくとも1つと、[1]項に記載のシクロプロパン化合物ではない重合性化合物とを含有する組成物。
【0018】
[12][4]および[5]項のそれぞれに記載のシクロプロパン化合物からなる群から選択される少なくとも1つの化合物と、[1]項に記載のシクロプロパン化合物ではない重合性化合物とを含有する組成物。
【0019】
[13][6]および[7]項のそれぞれに記載のシクロプロパン化合物からなる群から選択される少なくとも1つの化合物と、[1]項に記載のシクロプロパン化合物ではない重合性化合物とを含有する組成物。
【0020】
[14][8]項に記載のシクロプロパン化合物の少なくとも1つと、[1]項に記載のシクロプロパン化合物ではない重合性化合物とを含有する組成物。
【0021】
[15][9]項に記載のシクロプロパン化合物の少なくとも1つと、[1]項に記載のシクロプロパン化合物ではない重合性化合物とを含有する組成物。
【0022】
[16][1]〜[3]のいずれか1項に記載のシクロプロパン化合物の少なくとも1つと、重合性でない液晶性化合物とを含有する組成物。
【0023】
[17][4]および[5]項のそれぞれに記載のシクロプロパン化合物からなる群から選択される少なくとも1つの化合物と、重合性でない液晶性化合物とを含有する組成物。
【0024】
[18][6]および[7]項のそれぞれに記載のシクロプロパン化合物からなる群から選択される少なくとも1つの化合物と、重合性でない液晶性化合物とを含有する組成物。
【0025】
[19][8]項に記載のシクロプロパン化合物の少なくとも1つと、重合性でない液晶性化合物とを含有する組成物。
【0026】
[20][9]項に記載のシクロプロパン化合物の少なくとも1つと、重合性でない液晶性化合物とを含有する組成物。
【0027】
[21][1]〜[9]のいずれか1項に記載のシクロプロパン化合物から得られる重合体。
【0028】
[22][21]項に記載の重合体を水素添加することによって得られる重合体。
【0029】
[23][10]〜[15]のいずれか1項に記載の組成物から得られる重合体。
【0030】
[24][23]項に記載の重合体を水素添加することによって得られる重合体。
【0031】
[25]重合体が光学活性である、[21]〜[24]のいずれか1項に記載の重合体。
[26][21]〜[25]のいずれか1項に記載の重合体を含有する光学異方性体。
【0032】
[27][21]〜[25]のいずれか1項に記載の重合体を含有する位相差フィルム。
【0033】
[28][21]〜[25]のいずれか1項に記載の重合体を含有する液晶配向膜。
【0034】
[29][21]〜[25]のいずれか1項に記載の重合体を含有する反射防止フィルム。
【0035】
[30][21]〜[25]のいずれか1項に記載の重合体を含有する視野角補償フィルム。
【0036】
[31][21]〜[25]のいずれか1項に記載の重合体を含有する偏光素子。
【0037】
[32][26]項に記載の光学異方性体、[27]項に記載の位相差フィルム、[28]項に記載の液晶配向膜、[29]項に記載の反射防止フィルム、[30]項に記載の視野角補償フィルムおよび[31]項に記載の偏光素子の少なくとも1つを含有する液晶表示素子。
【0038】
[33][10]項または[16]〜[20]のいずれか1項に記載の組成物を含有する液晶表示素子。
【0039】
[34]少なくとも1つの光学活性化合物を更に含有する、[33]項に記載の液晶表示素子。
【0040】
【発明の実施の形態】
本発明のシクロプロパン化合物は式(1)で表される。以下の説明では、式(1)で表されるシクロプロパン化合物を、化合物(1)で表記することがある。
Figure 0004039281
式(1)中のBは、シクロプロパン−1,2−ジイル、1,1’−ビシクロプロパン−3,3’−ジイル、ターシクロプロパン−3,3”−ジイル、および任意の水素がハロゲンで置き換えられたこれらの基である。Bの好ましい例を次に示す。
Figure 0004039281
【0041】
式(1)中の複数のAは、独立して単結合、B、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、ナフタレン−2,6−ジイル、またはテトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルである。これらの環において任意の−CH−は−O−で置き換えられてもよく、任意の−CH=は−N=で置き換えられてもよい。任意の−CH−が−O−で置き換えられた例は、ジオキサンなどである。任意の−CH=が−N=で置き換えられた例は、ピリジン、ピリダジン、ピリミジンなどである。
そしてすべての環において、任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよい。ハロゲンとしてはフッ素および塩素を挙げることができ、フッ素が好ましい。
【0042】
Aの好ましい例は、前記のB、1,4−シクロへキシレン、2,2−ジフルオロ−1,4−シクロへキシレン、3,3−ジフルオロ−1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、3−フルオロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、3,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、ピリジン−2,5−ジイル、ピリダジン−3,6−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイルなどである。Aの更に好ましい例は、1,4−シクロへキシレン、2,2−ジフルオロ−1,4−シクロへキシレン、3,3−ジフルオロ−1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、3−フルオロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、および3,5−ジフルオロ−1,4−フェニレンである。
【0043】
式(1)中のRおよびRの少なくとも1つは、重合性の基である。重合性の基の例は、単独での重合または他の化合物との共重合により、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリジエン、ポリアセチレン、ポリビニルエステル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、ポリ(メタ)アクリレート、ポリマレイミドなどの重合体を得ることが可能な基である。
【0044】
そして、重合性の基の好ましい例は、式(2)、式(3)および式(4)のそれぞれで表される基である。
Figure 0004039281
これらの式において、R、RおよびRは独立して水素または炭素数1〜20のアルキルである。このアルキルにおいて、任意の−CH−は−O−、−COO−、−OCO−または−CH=CH−で置き換えられてもよく、任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよい。R〜Rの好ましい例は、水素、炭素数1〜10のアルキル、炭素数2〜10のアルコキシカルボニル、および炭素数3〜10のアルコキシカルボニルアルキルである。更に好ましい例は、水素、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、イソプロピルオキシカルボニル、ブトキシカルボニル、およびイソブチルオキシカルボニル、メトキシカルボニルメチル、エトキシカルボニルメチル、イソプロピルオキシカルボニルメチル、ブトキシカルボニルメチル、およびイソブチルオキシカルボニルメチルなどである。kは0〜20の整数であり、hおよびjは独立して0または1である。そして、−(CH−における任意の−CH−は−O−で置き換えられてもよい。
【0045】
式(1)中のRまたはRが重合性でない場合の例は、水素、ハロゲン、−CN、−CF、−CFH、−CFH、−OCF、−OCFH、−NCO、−NCS、または炭素数1〜20のアルキルである。このアルキルにおける任意の−CH−は、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、または−NH−で置き換えられてもよい。複数の−CH−が、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、および−NH−、から選ばれる2つ以上の基で置き換えられてもよいが、隣接する2個の−CH−が、−O−O−、−O−S−または−S−S−のように置き換えられることはない。このアルキル中の任意の水素は、ハロゲンまたは−CNで置き換えられてもよい。好ましいハロゲンはフッ素である。重合性の基でないRまたはRの好ましい例は、−CN、−CF、−CFH、−CFH、−OCF、−OCFH、炭素数1〜10の直鎖アルキル、炭素数1〜10の直鎖アルコキシ、および炭素数2〜10の直鎖アルコキシアルキルである。
【0046】
更に好ましい例は、−CN、−CF、−CFH、−CFH、−OCF、−OCFH、メチル、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、ノニル、デシル、メトキシ、エトキシ、プロピルオキシ、ブチルオキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ、ノニルオキシ、デシルオキシ、メトキシメチル、およびメトキシエチルである。特に好ましい例は、これらの中のアルキルおよびアルコキシである。
【0047】
式(1)におけるZは、環同士を結合させる結合基である。複数のZは独立して、単結合、または炭素数1〜20のアルキレンであり、これらのアルキレン中の任意の−CH2−は、−O−、−CO−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−、−CFO−、−OCF−または−C≡C−で置き換えられてもよく、これらのアルキレン中の任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよい。化合物(1)は、結合基が−COO−、−OCO−、−CFO−、−OCF−、−CH=CH−、または−C≡C−である場合には、広い液晶相の温度範囲を有する。結合基が−CFO−、または−OCF−である場合には、比較的低い粘性を有する。
【0048】
式(2)〜式(4)の好適例を次に示す。これらの式中のRは、水素、炭素数1〜10のアルキル、炭素数2〜10のアルコキシカルボニル、または炭素数3〜10のアルコキシカルボニルアルキルである。R6は炭素数1〜10のアルキルであって、これらのアルキル中の任意の−CH−は、−O−または−CH=CH−で置き換えられてもよい。R7は炭素数1〜9のアルキルである。そして、aは1〜20の整数であり、bは1〜10の整数であるが、aとbの合計は2〜19である。
【0049】
Figure 0004039281
【0050】
Figure 0004039281
【0051】
Figure 0004039281
【0052】
式(1)中のmおよびnは、独立して0〜10の整数であり、mとnの合計は〜10である。化合物(1)の好ましい例は、次の式によっても表される。
Figure 0004039281
これらの式におけるR、B、R、AおよびZは、式(1)におけるこれらの記号と同様に定義される。これらの式の内、式(G1)〜式(G6)がより好ましい。
【0053】
下記の構造に注目するとき、化合物(1)の好ましい例は、次の式(1−1)〜式(1−74)のそれぞれで示される。
Figure 0004039281
【0054】
Figure 0004039281
【0055】
Figure 0004039281
【0056】
Figure 0004039281
【0057】
Figure 0004039281
【0058】
Figure 0004039281
【0059】
Figure 0004039281
【0060】
Figure 0004039281
【0061】
これらの式において、R、BおよびRの意味は、式(1)におけるそれらと同じである。下記の記号は任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい1,4−フェニレンを示し、pおよびqは独立して0〜2の整数である。−(CH−、−(CH−、−(CH−、および−(CH−においては、任意の−CH−は−O−に置き換えられてもよいが、隣接した2つの−CH−が同時に−O−に置き換えられることはない。r、s、tおよびuは独立して0〜10の整数である。
Figure 0004039281
上記の例示化合物は、光学活性であってもよいし、光学活性でなくてもよい。不斉炭素の立体配置は(R)体、(S)体のどちらでもよい。ただし、ラセミ体およびメソ体の場合は不斉炭素を有していても光学活性を示さない。光学活性を示す部位は、式(1)中のR、BおよびRのいずれでも良いが、好ましくはBである。
【0062】
化合物(1)は、有機合成化学の手法を組み合わせることにより合成できる。出発物質に目的の末端基、環および結合基を導入する方法は、ホーベン−ワイル(Houben-Wyle, Methods of Organic Chemistry, Georg Thieme Verlag, Stuttgart)、オーガニック・シンセシーズ(Organic Syntheses, John Wiley & Sons, Inc.)、オーガニック・リアクションズ(Organic Reactions, John Wiley & Sons Inc.)、コンプリヘンシブ・オーガニック・シンセシス(Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press)、新実験化学講座(丸善)などに記載されている。シクロプロパン−1,2−ジイル基の合成、導入等の方法は、例えば、Tetrahedron Lett., 2000, 41, 8723、およびJ. Fluorine Chem., 2001, 112, 63に報告されている。これらの化合物を原料とする製造方法を具体的に説明する。いずれの方法も、化合物の光学活性の有無に関係なく利用できる。
【0063】
結合基としてCHを有するシクロプロパン化合物は、反応経路1によって合成することができる。なお、以下のすべての合成経路において用いられている式中の記号は、特に説明しない限り、式(1)〜式(4)において用いられている記号と同じ意味を示す。
<反応経路1>
Figure 0004039281
【0064】
化合物(101)を四臭化炭素等でハロゲン化させることによって、化合物(102)が得られる。水酸基がTHP(テトラヒドロピラニル)で保護された化合物(103)と化合物(102)とのクロス・カップリング反応により化合物(104)が得られる。水酸基の保護基はTHP等、有機合成化学において一般的に用いられているものでよいが、クロス・カップリング反応の条件に最適な保護基を選択する必要がある。酸性条件下で化合物(104)から保護基を外すことによって、化合物(105)が得られる。化合物(105)を種々のアクリル酸化合物と脱水縮合させることにより、化合物(1−a)が得られる。脱水縮合反応においては、DCC(ジシクロヘキシルカルボジイミド)等の縮合剤を用いることができる。アクリル酸化合物等の酸クロリドが入手可能な場合は、塩基性条件下で化合物(105)と酸クロリドを反応させることによって、エステル化してもよい。また、種々のアクリル酸の代わりに、フマル酸、イタコン酸、ソルビン酸、ムコン酸等のカルボン酸化合物と脱水縮合をさせることにより、それらのエステル化合物を得ることができる。このことは、以後に示されるすべての反応経路においても同様である。
【0065】
結合基として−OCO−を有するシクロプロパン化合物は、反応経路2によって合成することができる。
<反応経路2>
Figure 0004039281
【0066】
前記の化合物(101)に重クロム酸ピリジニウム等の酸化剤を作用させることによりカルボン酸化合物(111)を得ることができる。得られた化合物(111)を反応経路1に記載の方法を用いて、化合物(112)と脱水縮合させると化合物(113)が得られる。化合物(113)の保護基を除去することにより化合物(114)が得られる。化合物(114)は、先のようにアクリル酸化合物と反応させることにより、化合物(1−b)へ誘導される。
【0067】
結合基として−COCH−を有するシクロプロパン化合物は、反応経路3によって合成することができる。
<反応経路3>
Figure 0004039281
【0068】
化合物(121)と前記の(101)とをエステル化反応させて化合物(122)とする。化合物(122)の保護基を外して化合物(123)とした後、これとアクリル酸化合物とを脱水縮合させることによって化合物(1−c)が得られる。
【0069】
結合基として−OCF−を有するシクロプロパン化合物は、反応経路4によって合成することができる。
<反応経路4>
Figure 0004039281
【0070】
前記のカルボン酸(111)を、文献(Angew. Chem. Int. Engl., 2001, 40(8), 1480)の方法に従い、1,3−プロパンジチオールおよびトリフルオロメタンスルホン酸と反応させることにより、室温で安定な中間体(131)が得られる。これを塩基性条件下で前記の化合物(112)と反応させる。得られたジチアン化合物をDAST((ジエチルアミノ)サルファー トリフルオリド)またはHF/トリエチルアミン錯体等の求核性のフッ素化剤と反応させることにより、化合物(132)が得られる。この化合物の保護基を外して化合物(133)としたのち、この化合物とアクリル酸化合物とを脱水縮合させることにより、化合物(1−d)が得られる。
【0071】
結合基として−OCH−を有するシクロプロパン化合物は、反応経路5によって合成することができる。
<反応経路5>
Figure 0004039281
【0072】
前記の化合物(112)を塩基性条件下で化合物(102)と反応させて、化合物(141)とする。化合物(141)は、保護基を外した後アクリル酸化合物と脱水縮合させることにより、化合物(1−e)へ誘導される。
【0073】
結合基として−CH=CH−を有するシクロプロパン化合物は、反応経路6によって合成することができる。
<反応経路6>
Figure 0004039281
【0074】
前記の化合物(101)にピリジニウム クロロクロメート等の酸化剤を作用させることにより、アルデヒド化合物(151)を得ることができる。塩基性条件下で、化合物(151)と化合物(152)とをWittig反応させると、化合物(153)が得られる。酸性条件下で、化合物(153)の保護基を外すとアルコール(154)が得られる。化合物(154)とアクリル酸化合物との脱水縮合によって、化合物(1−f)が得られる。
【0075】
結合基として−C≡C−を有するシクロプロパン化合物は、反応経路7によって合成することができる。
<反応経路7>
Figure 0004039281
【0076】
前記の化合物(151)にトリフェニルホスフィンと四臭化炭素とを反応させると、化合物(161)が得られる。化合物(161)をn−BuLi等の塩基で処理することにより、化合物(162)が得られる。化合物(162)と前記の化合物(103)とを、例えばCastro反応またはSonogashira反応等を利用してクロスカップリングさせることにより、化合物(163)が得られる。酸性条件下で化合物(163)の保護基を外し、得られた化合物(164)とアクリル酸化合物とを脱水縮合させることによって、化合物(1−g)が得られる。
【0077】
、Rがアクリロイルオキシであるシクロプロパン化合物は、反応経路8によって合成することができる。
<反応経路8>
Figure 0004039281
【0078】
反応経路1〜7に記載の反応や他の公知の反応を適宜応用することにより、化合物(171)が得られる。酸性条件下でこの化合物の保護基を外し、得られた化合物(172)とアクリル酸化合物とを脱水縮合させることによって、化合物(1−h)が得られる。
【0079】
がフマロイルオキシ、Rがアクリロイルオキシであり、結合基としてCOCH、およびCHOCOを有するシクロプロパン化合物は、反応経路9によって合成することができる。
<反応経路9>
Figure 0004039281
【0080】
化合物(181)を、水酸化ナトリウム等による塩基性条件下で加水分解反応させて、化合物(182)とする。反応経路1〜8に記載の反応や他の公知の反応を適宜応用することにより、アクリレート化合物(183)が得られる。この化合物を、化合物(182)と脱水縮合させてエステル化合物(184)へ誘導する。反応経路1〜8に記載の反応や他の公知の反応を適宜応用することにより、フマレート化合物(186)が得られる。化合物(184)の保護基を外して化合物(185)とした後、これと化合物(186)とを脱水縮合させることによって、化合物(1−i)が得られる。
【0081】
がマレイミド(maleimide)
であり、結合基としてCHを有するシクロプロパン化合物は、反応経路10によって合成することができる。
<反応経路10>
Figure 0004039281
反応経路1〜9に記載の反応や他の公知の反応を適宜応用することにより、化合物(191)が得られる。DEAD(アゾジカルボン酸ジエチル)およびトリフェニルホスフィンの存在下で、化合物(191)と光延反応させて、前記の化合物(105)を化合物(192)に誘導する。化合物(192)を逆ディールスアルダー(Diels-Alder)反応させることにより、化合物(1−j)が得られる。
【0082】
がビニルエーテルであり、結合基として−CH−を有するシクロプロパン化合物は、反応経路11によって合成することができる。
<反応経路11>
Figure 0004039281
前記の化合物(105)に化合物(201)をパラジウム触媒とともに作用させることにより、化合物(1−k)が得られる。
【0083】
がビニルケトンであり、結合基としてCHを有するシクロプロパン化合物は、反応経路12によって合成することができる。
<反応経路12>
Figure 0004039281
【0084】
反応経路1〜11に記載の反応や他の公知の反応を適宜応用することにより、化合物(211)が得られる。これにマグネシウムを反応させて、グリニャール試薬(212)を調製できる。そして、(212)に(213)などの酸クロリドを触媒とともに適宜作用させることにより、化合物(214)を得ることができる。化合物(214)にt−BuOKなどの塩基を作用させることにより化合物(1−l)を得ることができる。なお、上記の経路図中のFe(acac)2において、acacはアセチルアセトネートを意味する。
以上の製造方法はすべて一般的な方法であり、化合物(1)はこれらの製造方法によって制限されない。
【0085】
本発明の組成物は、化合物(1)を少なくとも1つ含有する組成物である。重合性の基を有する化合物(1)の好ましい例は、RおよびRの片方のみが式(2)、式(3)および式(4)のいずれかで表される基であるシクロプロパン化合物、およびRおよびRが独立して式(2)、式(3)および式(4)のいずれかで表される基であるシクロプロパン化合物である。本発明の組成物にこのような化合物(1)を2つ以上用いる場合には、片方の末端に重合性官能基を有する化合物のみを用いることができる。そして、両端に重合性官能基を有する化合物のみを用いることもできる。更に、片方の末端に重合性官能基を有する化合物と、両端に重合性官能基を有する化合物とを組み合わせて用いることもできる。
【0086】
好ましい組成物の第1は、化合物(1)の少なくとも1つと重合性でない液晶性化合物とを含有する組成物である。以下の説明では、「重合性でない液晶性化合物」を「非重合性液晶化合物」で表記する。化合物(1)は、適正な液晶相の温度範囲や他の液晶性化合物との好適な相溶性など、液晶としての高い特性を示す。従って、化合物(1)と非重合性液晶化合物とを含有する液晶組成物は、液晶表示素子を製造するときに封入される液晶組成物として用いることができる。光学活性である化合物(1)は、高いねじれ誘起力を有するので組成物のらせんピッチの調整に有用である。この液晶組成物は、本発明の重合体を得るための原料として用いることもできる。その際には、本発明の重合体と液晶性化合物との複合体とすることもできる。非重合性液晶化合物の例は、液晶化合物データベースLiqCryst(LCI Publisher Gmbh (Hambrug, Germany))などに記載されている液晶性化合物である。この液晶組成物は、更に二色性色素などの添加物を含有してもよい。
【0087】
本発明の組成物の第2は、化合物(1)の少なくとも1つと化合物(1)でない重合性化合物とを含有する組成物である。以下の説明では、「化合物(1)でない重合性化合物」を「その他の重合性化合物」と称し、「化合物(1)の少なくとも1つとその他の重合性化合物とを含有する組成物」を、「重合性組成物」と称する。重合性組成物は液晶相を有することが好ましいが、目的によっては液晶相を示さなくてもよい。この重合性組成物に関する説明は、次の重合体に関する説明に含まれる。
【0088】
本発明の重合体の第1は、化合物(1)の1つを重合させて得られる単独重合体である。本発明の重合体の第2は、化合物(1)の少なくとも2つを重合させて得られる共重合体である。本発明の重合体の第3は、重合性組成物を重合させて得られる共重合体である。これらのどの重合体も、化合物(1)が有する重合性官能基に由来する構成単位を有する。即ち、例えば、式(2)〜式(4)の少なくとも1つに由来する構成単位を有する。そして、化合物(1)の重合性官能基が共役二重結合である場合には、主鎖中に二重結合を有する重合体が得られる。この主鎖中の二重結合は、水素添加反応によって飽和結合に変換させることができる。本発明の重合体には、この水素添加された重合体も好ましく含まれる。下記は、本発明の重合体に含まれる好ましい構成単位である。
【0089】
Figure 0004039281
これらの構成単位中のR、R6およびR7の意味は、式(2)〜式(4)の好適例におけるそれらと同じである。
【0090】
その他の重合性化合物は、皮膜形成性および機械的強度を低下させず、化合物(1)と共重合し得るものであれば特に限定されず、また液晶性を示さなくてもよい。その他の重合性化合物の例は、ビニル誘導体、スチレン誘導体、(メタ)アクリル酸誘導体、ソルビン酸誘導体、フマル酸誘導体、イタコン酸誘導体などである。
【0091】
液晶性を示さないビニル誘導体の好ましい例は、塩化ビニル、フッ化ビニル、酢酸ビニル、ピバリン酸ビニル、2,2−ジメチルブタン酸ビニル、2,2−ジメチルペンタン酸ビニル、2−メチル−2−ブタン酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、2−エチル−2−メチルブタン酸ビニル、N−ビニルアセトアミド、p−t−ブチル安息香酸ビニル、N,N−ジメチルアミノ安息香酸ビニル、安息香酸ビニル、エチルビニルエーテル、ヒドロキシブチルモノビニルエーテル、t−アミルビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールメチルビニルエーテル、α、β−ビニルナフタレン、メチルビニルケトン、イソブチルビニルケトンなどである。液晶性を示さないスチレン誘導体の好ましい例は、スチレン、o−クロロスチレン、m−クロロスチレン、p−クロロスチレン、o−クロロメチルスチレン、m−クロロメチルスチレン、p−クロロメチルスチレン、α−メチルスチレンなどである。
【0092】
液晶性を示さない(メタ)アクリル酸誘導体の好ましい例は、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、1,4ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールEO付加トリアクリレート、ペンタエリストールトリアクリレート、トリスアクリロイルオキシエチルフォスフェート、ビスフェノールA EO付加ジアクリレート、ビスフェノールA グリジジルジアクリレート(商品名:大阪有機化学株式会社製 ビスコート700)、ポリエチレングリコールジアクリレートジメチルイタコネートなどである。
【0093】
液晶性を示さないソルビン酸誘導体の好ましい例は、ソルビン酸ナトリウム、ソルビン酸カリウム、ソルビン酸リチウム、ソルビン酸1−ナフチルメチルアンモニウム、ソルビン酸ベンジルアンモニウム、ソルビン酸ドデシルアンモニウム、ソルビン酸オクタデシルアンモニウム、ソルビン酸メチル、ソルビン酸エチル、ソルビン酸プロピル、ソルビン酸イソプロピル、ソルビン酸ブチル、ソルビン酸t−ブチル、ソルビン酸ヘキシル、ソルビン酸オクチル、ソルビン酸オクタデシル、ソルビン酸シクロペンチル、ソルビン酸シクロヘキシル、ソルビン酸ビニル、ソルビン酸アリル、ソルビン酸プロパギルなどである。
【0094】
液晶性を示さないフマル酸誘導体の好ましい例は、フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル、フマル酸ジイソプロピル、フマル酸ジブチル、フマル酸ジシクロペンチル、フマル酸ジシクロヘキシルなどである。好ましいイタコン酸誘導体は、ジエチルイタコネート、ジブチルイタコネート、ジイソプロピルイタコネートなどである。この他、ブタジエンやイソプレンなどを用いることもできる。なお、液晶性を示さないその他の重合性化合物は、上記の例によって制限されない。
【0095】
液晶性を有するが化合物(1)ではないその他の重合性化合物の例は、アクリル酸誘導体、フマル酸誘導体、イタコン酸誘導体、ソルビン酸誘導体、これらの酸のエステル、またはマレイミドなどであって液晶性を有する化合物である。これらのうち液晶性のアクリル酸誘導体は、透明で機械的強度の大きいポリマーを与えるので好ましい。この化合物は、重合性組成物の液晶相温度範囲を調製するために用いることもできる。また、上記の液晶性を有するその他の重合性化合物のうち、液晶性アクリル酸誘導体を除く化合物においては、その重合に要する時間がアクリル酸誘導体より長い場合がある。しかしながら、これらの重合性化合物は、副生物の生成を抑制し、ポリマーの機械強度および熱安定性を向上させるので有用である。アクリル酸誘導体およびフマル酸誘導体の例を次に示す。
Figure 0004039281
【0096】
本発明の重合体は、化合物(1)の1つ、化合物(1)の少なくとも2つ、または重合性組成物に、必要に応じて触媒や溶剤を加えて重合させることによって得られる。共重合体は、ランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体等のいずれであってもよい。
【0097】
化合物(1)から本発明の重合体を得るには、種々の重合反応形式を用いることができる。利用できる重合反応形式は、フリーラジカル重合法、アニオン重合法、カチオン重合法、配位重合法などである。本発明の重合体を製造するには、その用途に適した重合法を選択することが好ましい。例えば、位相差フィルム、偏光素子などの光学異方性膜を製造するには、液晶相を保持した状態で敏速に重合させることが必要なため、紫外線または電子線等を照射する重合法が好ましい。その際には、化合物(1)と任意成分としてのその他の重合性化合物を、光ラジカル重合開始剤の存在下で重合させる。
【0098】
光ラジカル重合の好ましい開始剤は、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン(商品名:ダロキュアー1173)、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(商品名:イルガキュアー184)、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン(商品名:イルガキュアー651)、イルガキュアー500、イルガキュアー2959、イルガキュアー907、イルガキュアー369、イルガキュアー1300、イルガキュアー819、イルガキュアー1700、イルガキュアー1800、イルガキュアー1850、ダロキュアー4265、イルガキュアー784、p−メトキシフェニル−2,4−ビス(トリクロロメチル)トリアジン、2−(p−ブトキシスチリル)−5−トリクロロメチル−1,3,4−オキサジアゾール、9−フェニルアクリジン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1、2,4−ジエチルキサントン/p−ジメチルアミノ安息香酸メチル混合物などである。
【0099】
熱重合や光重合による重合体は、各種の保護膜や液晶配向膜、視野角補償膜などへの応用が可能である。光重合においては、偏光、特に偏光UV光を用いることにより、重合性分子を偏光の方向に揃えた状態で重合させることができる。従って、光重合による重合体は、各種の保護膜や液晶配向膜などの他、ラビングを必要としない配向膜などへの応用も可能である。本発明の重合体は光学異方性を有するため、単独で位相差フィルムとして使用するか、または他の位相差フィルムと組み合わせることにより、偏光素子、円偏光素子、楕円偏光素子、反射防止膜、色補償板、選択反射フィルムおよび視野角補償板等への応用が可能である。
【0100】
位相差フィルムは、光学活性を有する化合物(1)を適当量含有する組成物、または光学活性でない化合物(1)に他の光学活性化合物を適当量添加して得られる組成物を、配向処理した基板上に塗布し、重合することによって得られる。光学活性化合物の添加により、先の組成物の組織はらせん構造を示す。化合物(1)の重合によってこのらせん構造が固定され、位相差フィルムが形成される。位相差フィルムの特性は、得られたらせんピッチに依存する。このらせんピッチは、光学活性化合物の種類および添加量により調整できる。この添加量は、通常0.01〜50重量%、好ましくは1〜30重量%である。添加する光学活性化合物は1個でもよいが、らせんピッチの温度依存性を相殺する目的で複数の光学活性化合物を用いてもよい。また、この化合物(1)と光学活性化合物の他に、化合物(1)以外の重合性化合物が含まれてもよい。他の光学活性化合物のうち、非重合性の光学活性化合物の好ましい例は(OP−1)〜(OP−12)であり、重合性の光学活性化合物の好ましい例は(OP−13)〜(OP−19)である。
【0101】
Figure 0004039281
【0102】
Figure 0004039281
【0103】
Figure 0004039281
【0104】
Figure 0004039281
【0105】
Figure 0004039281
【0106】
この位相差フィルムの特性である可視光の選択反射は、らせん構造が入射光に作用し、円偏光や楕円偏光を反射させるものである。選択反射特性はλ=n・P(λは選択反射中心波長、nは平均屈折率、Pはらせんピッチ)で表されるため、n、Pによりλ、およびその帯域(Δλ)を適宜調整することができる。色純度を良くするにはΔλを小さくすればよいし、広帯域の反射を所望する際にはΔλを大きくすればよい。さらにこの選択反射はセル厚の影響も大きく受ける。色純度を保つためには、セル厚が小さくなりすぎないようにしなければならない。配向の均一性を保つためには、セル厚が大きくなりすぎないようにしなければならない。従って、適度なセル厚の調整が必要であり、0.5から25μmが好ましく、1から10μmがより好ましい。
【0107】
配向膜、反射防止膜、視野角補償膜などを製造するには熱重合が好ましい。熱重合に際しては、化合物(1)と任意成分としてのその他の重合性化合物とを、ラジカル重合開始剤の存在下で重合させる。熱によるラジカル重合の好ましい開始剤は、過酸化ベンゾイル、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシピバレート、ジ−t−ブチルパーオキシド(DTBPO)、t−ブチルパーオキシジイソブチレート、過酸化ラウロイル、2,2'−アゾビスイソ酪酸ジメチル(MAIB)、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル(ACN)などである。重合は、一般的に0〜150℃の反応温度で、1〜100時間で行う。
【0108】
アニオン重合、配位重合およびリビング重合の好ましい開始剤は、n−CLi、t−CLi−RAlなどのアルカリ金属アルキル、アルミニウム化合物、遷移金属化合物などである。
【0109】
重合に際しては、化合物(1)または重合性組成物に対して、触媒の他に溶剤を添加してもよい。好ましい溶剤は、例えばベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、テトラヒドロフラン、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、およびこれらの混合溶剤である。配向膜、反射防止膜、視野角補償膜などの製造を光重合によって行う場合には、組成物の溶液を基板上にスピンコート法で塗布し、溶剤を除去したのち光を照射して重合させてもよい。なお、重合時の溶剤の使用割合を限定することにはあまり意味がない。重合体の用途によって必要とされる重合体濃度が異なるし、この濃度は重合後の希釈によって調節することもできるからである。重合時の溶剤の使用割合は、重合効率、溶剤コスト、エネルギーコスト等の経済的観点を考慮して、個々のケースごとに決定されればよい。
【0110】
単離した重合体は溶剤に溶かして成形することができる。好ましい溶剤は、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドジメチルアセタール、テトラヒドロフラン、クロロホルム、1,4−ジオキサン、ビス(メトキシエチル)エーテル、γ−ブチロラクトン、テトラメチル尿素、トリフルオロ酢酸、トリフルオロ酢酸エチル、ヘキサフルオロ−2−プロパノール、2−メトキシエチルアセテート、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどである。しかしながら、溶剤はこれらに制限されることはなく、アセトン、ベンゼン、トルエン、ヘプタン、塩化メチレンなど一般的な有機溶剤との混合物であってもよい。なお、加工時の溶剤の使用割合を限定することには重合時と同様あまり意味がない。用途によっては、本発明の重合体の少なくとも2つを混合して用いることができるし、積層させて用いることもできる。積層させて用いる場合には、重合体を単離させず、光重合によって直接薄膜を形成させてもよい。
【0112】
本発明の重合体は、前記のような構成単位を有する重合体であるため、光学的異方性を有するので、単独で位相差フィルムに使用できる。この重合体を他の位相差フィルムと組み合わせることにより、偏光板、円偏光板、楕円偏光板、反射防止膜、色補償板、視野角補償板などに利用できる。
【0113】
【実施例】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により制限されない。実施例1〜3および実施例5〜7においては、化合物(1)を、実施例4に記載した化合物の番号を用いて表記した。化合物の構造は核磁気共鳴スペクトル、質量スペクトルなどで確認した。核磁気共鳴スペクトルにおいてdはダブレット、ddはダブルダブレット、tはトリプレット、sepはセプテット、mはマルチプレットを示す。相転移温度の単位は℃であり、Cは結晶を、Iは等方性液体相を示す。以下に、物性値の測定法を示す。
<らせんピッチ>
下記の液晶組成物(M−1)99重量%に、試料化合物1重量%を溶解した組成物を使用し、Canoのくさび法(応用物理、1974, 43, 125)に準じ、25℃において測定した。
Figure 0004039281
<重量平均分子量と数平均分子量>
島津製作所製の島津LC−9A型ゲル浸透クロマトグラフ、昭和電工製のカラムShodex GF−7M HQ(展開溶剤はDMF)を用いた。
<鉛筆硬度>
JIS規格「JIS−K−5400 8.4 鉛筆引掻試験」の方法に従って、測定した。
【0114】
実施例1
<No.(1R,2S,1'S,2'R)−117の化合物の製造>
Figure 0004039281
Tetrahedron Lett., 2000, 41, 8723 に記載の方法に準じて、化合物(ex 1−1)が得られた。WO 01/53248 に記載の方法により、化合物(ex 1−2)が得られた。
Figure 0004039281
化合物(ex 1−1)(100mmol)、化合物(ex 1−2)(220mmol)、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(220mmol)および4−ジメチルアミノピリジン(220mmol)をテトラヒドロフラン(200ml)に加え、窒素雰囲気下、室温で15時間撹拌した。析出した沈殿物を濾別し、食塩水(200ml)を加え希塩酸で中和し、トルエン(500ml)で抽出した。有機層を水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。減圧下で溶剤を留去し、残査をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、展開溶剤:酢酸エチル:トルエン=1:4)によって精製し、エタノールから再結晶して、標題の化合物(40mmol)を得た。
相転移温度: C 57.5 I.
H−NMR(500MHz,CDCl):δ(ppm);0.38−0.53(m,4H)、0.90−1.09(m,4H)、1.40−1.86(m,16H)、3.98−4.20(m,12H)、5.82(dd,2H)、6.12(dd,2H)、6.40(dd,2H)、6.89(d,4H)、7.98(d,4H).
らせんピッチ:12.1μm
【0115】
実施例2
<No.(1R,2S,1'S,2'R)−177の化合物の製造>
Figure 0004039281
Figure 0004039281
水浴上で、前記の化合物(ex 1−1)(100mmol)、上記の化合物(ex 2−1)(240mmol)、および4−ジメチルアミノピリジン(240mmol)をジクロロメタン(200ml)に加え、窒素雰囲気下で撹拌した。そこへ、1,3−ジシクロヘキシルカルボジイミド(240mmol)のジクロロメタン(100ml)溶液を滴下した。滴下後、室温で15時間撹拌した。析出した沈殿物を濾別し、食塩水(200ml)を加え、トルエン(500ml)で抽出した。有機層を水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。減圧下で溶剤を留去し、残査をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、展開溶剤:酢酸エチル:トルエン=1:4)によって精製し、エタノールから再結晶して標題の化合物(75mmol)を得た。
相転移温度: C 49.4 I.
H−NMR(500MHz,CDCl):δ(ppm);0.35−0.48(m,4H)、0.87−0.99(m,4H)、1.30(d、12H)、4.12(d,4H)、5.11(sep,2H)、6.83−6.85(m,4H).
らせんピッチ:10.3μm
【0116】
実施例3
<No.(1R,2S,1'S,2'R,1"S,2"R)−87の化合物の製造>
Figure 0004039281
(第1段)
Figure 0004039281
Tetrahedron Lett., 2000, 41, 8723 に記載の方法に準じて、化合物(ex 3−1)が得られた。化合物(ex 3−1)(300mmol)、テトラヒドロ−2H−ピラン(600mmol)およびピリジニウム p−トルエンスルホネート(2g)を塩化メチレン(300ml)に加え、窒素雰囲気下、室温で6時間撹拌した。水(200ml)を加え、トルエン(800ml)で抽出した。有機層を水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。減圧下で溶剤を留去し、粗製の(ex3−2)を得た。
Figure 0004039281
【0117】
(第2段)
Figure 0004039281
化合物(ex 3−3)(360mmol)をTHF(300ml)に加え、窒素雰囲気下−20℃に冷却した。そこにt−BuOK(360mmol)を加えて同温度で1時間撹拌した。次に同温度を保ちながら、第1段で得られた(ex 3−2)のTHF(300ml)溶液を滴下した。滴下後、同温度で2時間撹拌した後、徐々に室温まで昇温した。水(1000ml)を加え、トルエン(1000ml)で抽出した。有機層を水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。減圧下で溶剤を留去し、残査をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、展開溶剤:酢酸エチル:トルエン=1:4)によって精製し、化合物(ex3−4)(250mol)を得た。
Figure 0004039281
【0118】
(第3段)
化合物(ex 3−4)(250mmol)およびピリジニウム p−トルエンスルホネート(2g)をエタノール(300ml)に加え、窒素雰囲気下、60℃で6時間撹拌した。水(200ml)を加え、酢酸エチル(800ml)で抽出した。有機層を水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。減圧下で溶剤を留去し、粗製の(ex3−5)を得た。
Figure 0004039281
【0119】
(第4段)
水浴上、粗製の化合物(ex 3−5)、アクリル酸(300ml)および4−ジメチルアミノピリジン(300mmol)をジクロロメタン(300ml)に加え、窒素雰囲気下で撹拌した。そこへ、1,3−ジシクロヘキシルカルボジイミド(300mmol)のジクロロメタン(200ml)溶液を滴下した。滴下後、室温で10時間撹拌した。析出した沈殿物を濾別し、食塩水(300ml)を加え、トルエン(800ml)で抽出した。有機層を水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。減圧下で溶剤を留去し、残査をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、展開溶剤:酢酸エチル:トルエン=1:4)によって精製し、エタノールから再結晶して標題の化合物(120mmol)を得た。
【0120】
実施例4
実施例1〜3の方法に準じて、化合物No.1から化合物No.216を製造する。これらの化合物を表にまとめた。この表において、R、環構造の基およびRのそれぞれの欄に記載された基の結合順は、式(1)に従う。Bの例として記載されている骨格は、異なる立体配置が存在する場合には、それらのいずれであってもよいことを示す。それらの混合物であってもよい。ただし、ラセミ体およびメソ体の場合は不斉炭素を有していても光学活性を示さない。
【0121】
Figure 0004039281
【0122】
Figure 0004039281
【0123】
Figure 0004039281
【0124】
Figure 0004039281
【0125】
Figure 0004039281
【0126】
Figure 0004039281
【0127】
Figure 0004039281
【0128】
Figure 0004039281
【0129】
Figure 0004039281
【0130】
Figure 0004039281
【0131】
Figure 0004039281
【0132】
Figure 0004039281
【0133】
Figure 0004039281
【0134】
Figure 0004039281
【0135】
Figure 0004039281
【0136】
Figure 0004039281
【0137】
Figure 0004039281
【0138】
Figure 0004039281
【0139】
Figure 0004039281
【0140】
Figure 0004039281
【0141】
Figure 0004039281
【0142】
Figure 0004039281
【0143】
実施例5
実施例1で製造した化合物No.(1R,2S,1'S,2'R)−117(100mg)と光重合開始剤(チバ・スペシャリティー・ケミカルズ製のイルガキュアー184;4mg)とを混合して重合性の組成物を調製した。波長365nmの4W紫外線ランプを用いて、その組成物に30℃で30分間照射した。得られた重合体のGPCによる重量平均分子量(Mw)は25,000、多分散度(Mw/Mn)は1.40であった。融点(Tm)は200℃以上であり、耐熱性に優れていた。フィルムの鉛筆硬度は3Hであった。
【0144】
実施例6
実施例1で製造した化合物No.(1R,2S,1'S,2'R)−117(5重量%)および前記の液晶組成物(M−1)(95重量%)からなる組成物(100mg)と光重合開始剤(チバスペシャリティー・ケミカルズ製のイルガキュアー184;4mg)とを混合して、重合性の組成物を調製した。2枚のガラス基板を張り合わせ、間隔が5μmであるセルを作製した。得られた組成物をセルに40℃で注入した。セルに注入する際、この組成物は従来の組成物より速やかに注入できた。これはこの組成物の粘性が低いことを示す。セルを偏光顕微鏡で観察したところ、コレステリック相のテキスチャーが認められた。波長365nmの4W紫外線ランプを用いて、40℃で3分間照射した。セルを室温に戻し、形成された光学的異方性フィルムをガラス基板から剥がした。GPCによる重量平均分子量(Mw)は22,000、多分散度(Mw/Mn)は1.37であった。融点(Tm)は200℃以上であり、耐熱性に優れていた。フィルムの鉛筆硬度は3Hであった。
【0145】
実施例7
実施例2で製造した化合物No.(1R,2S,1'S,2'R)−177(0.2g)、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル(ACN;0.01g)、およびベンゼン(1mL)をガラスのアンプルに入れた。これを−60℃に冷却して、真空ポンプで十分脱気した後に封管した。このアンプルを70℃の水浴で24時間加熱した。得られた反応混合物を、メタノール(150mL)から3回再沈殿して重合体を得た。GPCで測定した重量平均分子量(M)は14,000であった。
【0146】
実施例8
Figure 0004039281
実施例1で製造した化合物No.(1R,2S,1'S,2'R)−117(20mg)、化合物(ex 7−1)(50mg)、化合物(ex 7−2)(50mg)、および光重合開始剤(チバスペシャリティー・ケミカルズ製のイルガキュアー184;4mg)を混合して重合性の組成物を調製した。この組成物を偏光顕微鏡で観察して、室温にてコレステリック相を示すことを確認した。配向処理したガラス基板と配向処理をしていないガラス板を張り合わせ、間隔が7μmであるセルを作製した。このセルに前記の組成物を室温で注入した。この組成物は速やかにセルに注入することができた。この事実は、この組成物の粘性が低いことを示す。セルを30℃にて5分間熱処理を行い偏光顕微鏡で観察したところ、均一なコレステリック配向が認められた。また、セルは可視光域で選択反射を示すことが確認された。波長365nmの4W紫外線ランプを用いて、30℃で30分間紫外線を照射し、注入した組成物を重合させた。セルを偏光顕微鏡で観察したところ均一なコレステリック配向が維持されていた。そして、セルの透過スペクトルを測定して、中心波長555nm、波長領域525から585nmの領域において選択反射を示すことを確認した。以上のことから、円偏光選択反射機能性素子として使用できることが確認された。生成した光学的異方性体をガラス基板から剥がした。GPCによる重量平均分子量(Mw)は13,000、多分散度(Mw/Mn)は1.60であった。融点(Tm)は130℃以上であり、耐熱性に優れていた。フィルムの鉛筆硬度は3Hであった。
【0147】
【発明の効果】
本発明のシクロプロパン化合物は、適正な液晶相温度範囲を示し、他の化合物との優れた相溶性を有する。この化合物を含有する重合性の組成物を重合させることによって、重合速度、重合体の透明性、機械的強度、塗布性などの特性に優れた重合体が得られる。この重合体は光学異方性体として利用できる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystalline cyclopropane compound having a polymerizable functional group, a composition containing the compound, a polymer thereof, and uses thereof. The composition and the polymer can be used for a liquid crystal composition, a retardation film, a reflective film, a polarizing element, a liquid crystal alignment film, an antireflection film, a viewing angle compensation film, and the like, which are constituent elements of a liquid crystal display element.
[0002]
  Terms used in the present invention will be described. “Liquid crystallinity” is not limited to simply meaning that a compound has a liquid crystal phase. This term is also used for compounds that do not have a liquid crystal phase per se but can be used as components of liquid crystal compositions when mixed with other liquid crystal compounds. “Arbitrary” used to indicate a particular group in a chemical formula indicates that it is arbitrary not only for the position of the group but also for its number. For example, any —CH in alkyl2When expressing that — may be replaced by —O— or —CH═CH—, a plurality of —CH2Each of-may be replaced by a different group. Examples of such cases are alkyl, alkoxy, alkoxyalkyl, alkoxyalkenyl, alkenyloxyalkyl and the like. “Alkyl” and “alkylene” include both straight and branched groups unless otherwise specified. “(Meth) acryloyloxy” means “acryloyloxy or methacryloyloxy”. “(Meth) acrylate” means “acrylate or methacrylate”. “(Meth) acrylic acid” means “acrylic acid or methacrylic acid”.“Polymerizability” is defined as a term meaning “addition polymerizability”.
[0003]
[Prior art]
Patent Document 1 discloses that when a polymerizable liquid crystal compound is photopolymerized in an aligned state, a uniform alignment state is fixed and a polymer having optical anisotropy is obtained. As the polymerizable liquid crystal compound, an acrylate derivative is generally used in view of high reactivity and transparency of the obtained polymer (Patent Document 2, Patent Document 3, etc.). Examples of preferred liquid crystal acrylate derivatives are the following compounds (a) to (c).
[0004]
Figure 0004039281
[Patent Document 1]
JP-A-8-3111
[Patent Document 2]
JP-A-7-17910
[Patent Document 3]
JP-A-9-316032
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, an optically anisotropic material using a polymer of a known acrylate derivative does not have sufficient characteristics in heat resistance and mechanical strength. An object of the present invention is to solve the problems of the prior art.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As a result of research to solve the above problems, the present inventor has found that a polymerizable liquid crystal compound having a cyclopropane-1,2-diyl skeleton is in an appropriate liquid crystal phase temperature range and other liquid crystal compounds. It has been found that it has excellent properties such as suitable compatibility. And it discovered that the polymer was excellent in heat resistance and mechanical strength. The present invention has the following configuration.
[0007]
    [1] A cyclopropane compound represented by the formula (1).
Figure 0004039281
In formula (1), R1And R2Is independently a polymerizable group, hydrogen, halogen, -CN, -CF3, -CF2H, -CFH2, -OCF3, -OCF2H, —NCO, —NCS, or alkyl having 1 to 20 carbon atoms;1And R2At least one of these is a polymerizable group, and in the alkyl having 1 to 20 carbon atoms, any —CH2-May be replaced by -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -NH-, -CH = CH-, -CF = CF- or -C≡C-, Any hydrogen may be replaced by halogen or -CN; B1Is any one of the following divalent groups, and any hydrogen in these groups may be replaced by a halogen;
Figure 0004039281
A plurality of A are independently a single bond, B11,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, 1,4-phenylene, naphthalene-2,6-diyl, or tetrahydronaphthalene-2,6-diyl, and any —CH in these rings2-May be replaced by -O-, any -CH = may be replaced by -N =, and in all rings, any hydrogen may be replaced by halogen; Independently, it is a single bond or alkylene having 1 to 20 carbon atoms, and in this alkylene, any —CH2-Is -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, -CH = CH-, -CF = CF-, -CF2O-, -OCF2-Or -C≡C- may be substituted and any hydrogen may be replaced by halogen; m and n are independently integers from 0 to 10 and their sum is from 0 to 10; M = n = 0, R 1 = Hydrogen, R 2 = Alkyloxycarbonylethenyl, and m = n = 0, R 1 = R 2 = Except when alkyloxycarbonylethenyl.
[0008]
[2] The cyclopropane according to item [1], wherein the polymerizable group is a group represented by formula (2), a group represented by formula (3), or a group represented by formula (4). Compound.
Figure 0004039281
In these equations, R3, R4And R5Is independently hydrogen or alkyl of 1 to 20 carbon atoms, in which any —CH2-May be replaced by -O-, -COO-, -OCO- or -CH = CH-, any hydrogen may be replaced by halogen; k is an integer from 0 to 20, h and j is independently 0 or 1;-(CH2)kAny -CH in-2-May be replaced by -O-.
[0009]
[3] The cyclopropane compound according to item [1] or [2], wherein the compound represented by formula (1) is optically active.
[0010]
[4] R1And R2The cyclopropane compound according to item [2], wherein only one of the groups is a group represented by formula (2), a group represented by formula (3), or a group represented by formula (4).
[0011]
[5] R1And R2Is a group represented by the formula (2), a group represented by the formula (3) or a group represented by the formula (4), the cyclopropane compound according to item [2].
[0012]
[6] R1And R2Is only a group represented by the formula (2), a group represented by the formula (3) or a group represented by the formula (4), and R3, R4And R5The cyclopropane compound according to item [2], wherein each independently represents hydrogen, alkyl having 1 to 10 carbons, alkoxycarbonyl having 2 to 10 carbons, or alkoxycarbonylalkyl having 3 to 10 carbons.
[0013]
[7] R1And R2Are independently a group represented by the formula (2), a group represented by the formula (3) or a group represented by the formula (4), and R3, R4And R5The cyclopropane compound according to item [2], wherein each independently represents hydrogen, alkyl having 1 to 10 carbons, alkoxycarbonyl having 2 to 10 carbons, or alkoxycarbonylalkyl having 3 to 10 carbons.
[0014]
[8] The cyclopropane compound according to item [1], which is represented by any one of formulas (G-1) to (G-11).
Figure 0004039281
R in these equations1, B1, R2, A and Z are defined similarly to these symbols in formula (1).
[0015]
[9] The cyclopropane compound according to item [8], represented by any one of formulas (G-1) to (G-6).
[0016]
[10] A composition containing at least one of the cyclopropane compounds according to any one of [1] to [9].
[0017]
[11] A composition containing at least one of the cyclopropane compounds according to any one of [1] to [3] and a polymerizable compound that is not the cyclopropane compound according to [1].
[0018]
[12] containing at least one compound selected from the group consisting of cyclopropane compounds according to each of items [4] and [5], and a polymerizable compound that is not a cyclopropane compound according to item [1] Composition.
[0019]
[13] containing at least one compound selected from the group consisting of cyclopropane compounds according to each of items [6] and [7], and a polymerizable compound that is not a cyclopropane compound according to item [1] Composition.
[0020]
[14] A composition comprising at least one of the cyclopropane compounds according to the item [8] and a polymerizable compound that is not the cyclopropane compound according to the item [1].
[0021]
[15] A composition comprising at least one of the cyclopropane compounds according to the item [9] and a polymerizable compound that is not the cyclopropane compound according to the item [1].
[0022]
[16] A composition containing at least one of the cyclopropane compounds according to any one of [1] to [3] and a non-polymerizable liquid crystal compound.
[0023]
[17] A composition comprising at least one compound selected from the group consisting of cyclopropane compounds according to each of items [4] and [5], and a non-polymerizable liquid crystal compound.
[0024]
[18] A composition comprising at least one compound selected from the group consisting of cyclopropane compounds according to each of items [6] and [7] and a non-polymerizable liquid crystal compound.
[0025]
[19] A composition comprising at least one of the cyclopropane compounds according to the item [8] and a non-polymerizable liquid crystal compound.
[0026]
[20] A composition comprising at least one of the cyclopropane compounds according to the item [9] and a non-polymerizable liquid crystal compound.
[0027]
[21] A polymer obtained from the cyclopropane compound according to any one of [1] to [9].
[0028]
[22] A polymer obtained by hydrogenating the polymer described in item [21].
[0029]
[23] A polymer obtained from the composition according to any one of [10] to [15].
[0030]
[24] A polymer obtained by hydrogenating the polymer described in the item [23].
[0031]
[25] The polymer according to any one of [21] to [24], wherein the polymer is optically active.
[26] An optically anisotropic material containing the polymer according to any one of [21] to [25].
[0032]
[27] A retardation film containing the polymer according to any one of [21] to [25].
[0033]
[28] A liquid crystal alignment film containing the polymer according to any one of [21] to [25].
[0034]
[29] An antireflection film containing the polymer according to any one of [21] to [25].
[0035]
[30] A viewing angle compensation film containing the polymer according to any one of [21] to [25].
[0036]
[31] A polarizing element containing the polymer according to any one of [21] to [25].
[0037]
[32] The optical anisotropy according to the item [26], the retardation film according to the item [27], the liquid crystal alignment film according to the item [28], the antireflection film according to the item [29], [ A liquid crystal display device comprising at least one of the viewing angle compensation film according to item [30] and the polarizing element according to item [31].
[0038]
[33] A liquid crystal display device comprising the composition according to any one of items [10] or [16] to [20].
[0039]
[34] The liquid crystal display element according to the item [33], further containing at least one optically active compound.
[0040]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The cyclopropane compound of the present invention is represented by the formula (1). In the following description, the cyclopropane compound represented by the formula (1) may be represented by the compound (1).
Figure 0004039281
B in formula (1)1Are cyclopropane-1,2-diyl, 1,1′-bicyclopropane-3,3′-diyl, tercyclopropane-3,3 ″ -diyl, and these groups where any hydrogen is replaced by halogen B1A preferred example of is shown below.
Figure 0004039281
[0041]
A plurality of A in formula (1) are each independently a single bond, B11,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, 1,4-phenylene, naphthalene-2,6-diyl, or tetrahydronaphthalene-2,6-diyl. Any —CH in these rings2-May be replaced with -O-, and any -CH = may be replaced with -N =. Any -CH2Examples where-is replaced by -O- include dioxane and the like. Examples where any —CH═ is replaced by —N═ are pyridine, pyridazine, pyrimidine, and the like.
In any ring, any hydrogen may be replaced with a halogen. Examples of halogen include fluorine and chlorine, with fluorine being preferred.
[0042]
A preferred example of A is the aforementioned B11,4-cyclohexylene, 2,2-difluoro-1,4-cyclohexylene, 3,3-difluoro-1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4 -Phenylene, 3-fluoro-1,4-phenylene, 2,3-difluoro-1,4-phenylene, 3,5-difluoro-1,4-phenylene, pyridine-2,5-diyl, pyridazine-3,6 -Diyl, pyrimidine-2,5-diyl, 1,3-dioxane-2,5-diyl and the like. More preferable examples of A include 1,4-cyclohexylene, 2,2-difluoro-1,4-cyclohexylene, 3,3-difluoro-1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 2 -Fluoro-1,4-phenylene, 3-fluoro-1,4-phenylene, 2,3-difluoro-1,4-phenylene, and 3,5-difluoro-1,4-phenylene.
[0043]
  R in formula (1)1And R2At least one of the polymerizable groupsIt is. Polymerizable groupFor example, polymer such as polyolefin, polystyrene, polydiene, polyacetylene, polyvinyl ester, polyvinyl ether, polyvinyl ketone, poly (meth) acrylate, polymaleimide can be obtained by polymerization alone or copolymerization with other compounds. Possible groupIt is.
[0044]
  And the preferable example of a polymeric group is each in Formula (2), Formula (3), and Formula (4).Group representedIt is.
Figure 0004039281
In these equations, R3, R4And R5Is independently hydrogen or alkyl having 1 to 20 carbon atoms. In this alkyl, any —CH2-May be replaced with -O-, -COO-, -OCO- or -CH = CH-, and any hydrogen may be replaced with a halogen. R3~ R5Preferred examples of are hydrogen, alkyl having 1 to 10 carbons, alkoxycarbonyl having 2 to 10 carbons, and alkoxycarbonylalkyl having 3 to 10 carbons. Further preferred examples are hydrogen, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, isopropyloxycarbonyl, butoxycarbonyl, and isobutyloxycarbonyl, methoxycarbonylmethyl, ethoxycarbonylmethyl, isopropyloxycarbonylmethyl, Butoxycarbonylmethyl, isobutyloxycarbonylmethyl and the like. k is an integer of 0 to 20, and h and j are independently 0 or 1. And-(CH2)kAny -CH in-2-May be replaced by -O-.
[0045]
  R in formula (1)1Or R2Examples of when is not polymerizable are hydrogen, halogen, -CN, -CF3, -CF2H, -CFH2, -OCF3, -OCF2H, -NCO, -NCS, or alkyl having 1 to 20 carbons. Any —CH in this alkyl2-Is -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-,Or -NH-It may be replaced. Multiple -CH2-Is -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-,And -NH-,May be replaced by two or more selected groups, but two adjacent —CH2-Is not replaced by -O-O-, -O-S- or -S-S-. Any hydrogen in the alkyl may be replaced with halogen or -CN. A preferred halogen is fluorine. R which is not a polymerizable group1Or R2Preferred examples of —CN, —CF3, -CF2H, -CFH2, -OCF3, -OCF2H, linear alkyl having 1 to 10 carbons, linear alkoxy having 1 to 10 carbons, and linear alkoxyalkyl having 2 to 10 carbons.
[0046]
Further preferred examples are -CN, -CF3, -CF2H, -CFH2, -OCF3, -OCF2H, methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, methoxy, ethoxy, propyloxy, butyloxy, pentyloxy, hexyloxy, heptyloxy, octyloxy, nonyloxy, decyloxy, methoxymethyl, And methoxyethyl. Particularly preferred examples are alkyl and alkoxy among them.
[0047]
Z in Formula (1) is a linking group for bonding rings together. A plurality of Z are independently a single bond or alkylene having 1 to 20 carbon atoms, and any —CH in these alkylenes2-Is -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, -CH = CH-, -CF = CF-, -CF2O-, -OCF2-Or -C≡C- may be replaced, and any hydrogen in these alkylenes may be replaced by halogen. In the compound (1), the bonding group is —COO—, —OCO—, —CF2O-, -OCF2In the case of-, -CH = CH-, or -C≡C-, the liquid crystal phase has a wide temperature range. The bonding group is -CF2O- or -OCF2If-, it has a relatively low viscosity.
[0048]
The suitable example of Formula (2)-Formula (4) is shown next. R in these formulas3Is hydrogen, alkyl having 1 to 10 carbons, alkoxycarbonyl having 2 to 10 carbons, or alkoxycarbonylalkyl having 3 to 10 carbons. R6Is an alkyl having 1 to 10 carbon atoms, and any —CH in these alkyls2-May be replaced by -O- or -CH = CH-. R7Is alkyl having 1 to 9 carbon atoms. And a is an integer of 1 to 20, and b is an integer of 1 to 10, but the sum of a and b is 2 to 19.
[0049]
Figure 0004039281
[0050]
Figure 0004039281
[0051]
Figure 0004039281
[0052]
  M and n in the formula (1) are independently integers of 0 to 10, and the sum of m and n is0-10. Preferred examples of compound (1) are also represented by the following formula.
Figure 0004039281
R in these equations1, B1, R2, A and Z are defined similarly to these symbols in formula (1). Of these formulas, formulas (G1) to (G6) are more preferable.
[0053]
When attention is paid to the following structure, preferred examples of the compound (1) are represented by the following formulas (1-1) to (1-74), respectively.
Figure 0004039281
[0054]
Figure 0004039281
[0055]
Figure 0004039281
[0056]
Figure 0004039281
[0057]
Figure 0004039281
[0058]
Figure 0004039281
[0059]
Figure 0004039281
[0060]
Figure 0004039281
[0061]
In these equations, R1, B1And R2Are the same as those in formula (1). The following symbols indicate 1,4-phenylene in which arbitrary hydrogen may be replaced by fluorine, and p and q are each independently an integer of 0 to 2. -(CH2)r-,-(CH2)s-,-(CH2)t-, And-(CH2)uIn-, any -CH2-May be replaced by -O-, but two adjacent -CH2-Is not replaced by -O- at the same time. r, s, t and u are each independently an integer of 0 to 10.
Figure 0004039281
The above exemplary compounds may or may not be optically active. The configuration of the asymmetric carbon may be (R) or (S). However, racemic and meso forms do not exhibit optical activity even if they have asymmetric carbons. The site exhibiting optical activity is R in formula (1).1, B1And R2Any of these may be used, but preferably B1It is.
[0062]
Compound (1) can be synthesized by combining organic synthetic chemistry techniques. Methods for introducing the desired end groups, rings and linking groups into the starting material are described by Houben-Wyle, Methods of Organic Chemistry, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, Organic Syntheses, John Wiley & Sons. , Inc.), Organic Reactions (John Wiley & Sons Inc.), Comprehensive Organic Synthesis (Pergamon Press), New Experimental Chemistry Course (Maruzen), and the like. Methods for synthesizing and introducing cyclopropane-1,2-diyl groups are reported, for example, in Tetrahedron Lett., 2000, 41, 8723, and J. Fluorine Chem., 2001, 112, 63. A production method using these compounds as raw materials will be specifically described. Any of these methods can be used regardless of the optical activity of the compound.
[0063]
CH as a linking group2A cyclopropane compound having can be synthesized by Reaction Route 1. In addition, the symbol in the formula used in all the following synthetic pathways shows the same meaning as the symbol used in Formula (1)-Formula (4), unless it explains in particular.
<Reaction route 1>
Figure 0004039281
[0064]
Compound (102) is obtained by halogenating compound (101) with carbon tetrabromide or the like. A compound (104) is obtained by a cross-coupling reaction between the compound (103) having a hydroxyl group protected with THP (tetrahydropyranyl) and the compound (102). The protecting group for the hydroxyl group may be one commonly used in organic synthetic chemistry such as THP, but it is necessary to select an optimum protecting group for the conditions of the cross-coupling reaction. Removal of the protecting group from compound (104) under acidic conditions provides compound (105). Compound (1-a) is obtained by subjecting compound (105) to dehydration condensation with various acrylic acid compounds. In the dehydration condensation reaction, a condensing agent such as DCC (dicyclohexylcarbodiimide) can be used. When an acid chloride such as an acrylic acid compound is available, esterification may be performed by reacting the compound (105) with an acid chloride under basic conditions. Moreover, those ester compounds can be obtained by carrying out dehydration condensation with carboxylic acid compounds such as fumaric acid, itaconic acid, sorbic acid and muconic acid instead of various acrylic acids. The same applies to all the reaction routes shown below.
[0065]
A cyclopropane compound having —OCO— as a linking group can be synthesized by Reaction Route 2.
<Reaction route 2>
Figure 0004039281
[0066]
Carboxylic acid compound (111) can be obtained by allowing an oxidizing agent such as pyridinium dichromate to act on compound (101). Compound (113) is obtained by dehydrating condensation of compound (111) with compound (112) using the method described in Reaction Path 1. Compound (114) is obtained by removing the protecting group of compound (113). Compound (114) is derived into compound (1-b) by reacting with an acrylic acid compound as described above.
[0067]
-CO as a linking group2CH2A cyclopropane compound having-can be synthesized by Reaction Scheme 3.
<Reaction route 3>
Figure 0004039281
[0068]
The compound (121) and the above (101) are esterified to obtain a compound (122). After removing the protecting group of the compound (122) to obtain the compound (123), the compound (1-c) is obtained by dehydrating and condensing this with an acrylic acid compound.
[0069]
-OCF as a linking group2A cyclopropane compound having-can be synthesized by Reaction Route 4.
<Reaction route 4>
Figure 0004039281
[0070]
By reacting the carboxylic acid (111) with 1,3-propanedithiol and trifluoromethanesulfonic acid according to the method of the literature (Angew. Chem. Int. Engl., 2001, 40 (8), 1480), An intermediate (131) stable at room temperature is obtained. This is reacted with the compound (112) under basic conditions. By reacting the obtained dithiane compound with a nucleophilic fluorinating agent such as DAST ((diethylamino) sulfur trifluoride) or HF / triethylamine complex, compound (132) is obtained. After removing the protecting group of this compound to give compound (133), this compound and acrylic acid compound are subjected to dehydration condensation to give compound (1-d).
[0071]
-OCH as a linking group2A cyclopropane compound having-can be synthesized by Reaction Route 5.
<Reaction route 5>
Figure 0004039281
[0072]
The compound (112) is reacted with the compound (102) under basic conditions to obtain the compound (141). The compound (141) is derived into the compound (1-e) by removing the protective group and then dehydrating and condensing with the acrylic acid compound.
[0073]
A cyclopropane compound having —CH═CH— as a linking group can be synthesized by Reaction Route 6.
<Reaction route 6>
Figure 0004039281
[0074]
The aldehyde compound (151) can be obtained by allowing an oxidizing agent such as pyridinium chlorochromate to act on the compound (101). When a compound (151) and a compound (152) are subjected to a Wittig reaction under basic conditions, a compound (153) is obtained. When the protecting group of compound (153) is removed under acidic conditions, alcohol (154) is obtained. Compound (1-f) is obtained by dehydration condensation of compound (154) and an acrylic acid compound.
[0075]
A cyclopropane compound having —C≡C— as a linking group can be synthesized by Reaction Route 7.
<Reaction route 7>
Figure 0004039281
[0076]
Compound (161) is obtained by reacting the above compound (151) with triphenylphosphine and carbon tetrabromide. The compound (162) is obtained by treating the compound (161) with a base such as n-BuLi. Compound (163) is obtained by cross-coupling compound (162) and compound (103) using, for example, Castro reaction or Sonogashira reaction. Compound (1-g) is obtained by removing the protecting group of compound (163) under acidic conditions and subjecting the resulting compound (164) and acrylic acid compound to dehydration condensation.
[0077]
R1, R2A cyclopropane compound in which is acryloyloxy can be synthesized by Reaction Route 8.
<Reaction route 8>
Figure 0004039281
[0078]
The compound (171) can be obtained by appropriately applying the reactions described in Reaction Routes 1 to 7 and other known reactions. The compound (1-h) is obtained by removing the protecting group of this compound under acidic conditions and subjecting the resulting compound (172) and acrylic acid compound to dehydration condensation.
[0079]
R1Fumaroyloxy, R2Is acryloyloxy and CO as a linking group2CH2, And CH2A cyclopropane compound having OCO can be synthesized by Reaction Route 9.
<Reaction route 9>
Figure 0004039281
[0080]
The compound (181) is hydrolyzed under basic conditions such as sodium hydroxide to obtain the compound (182). The acrylate compound (183) is obtained by appropriately applying the reactions described in Reaction Paths 1 to 8 and other known reactions. This compound is dehydrated and condensed with the compound (182) to derive the ester compound (184). The fumarate compound (186) is obtained by appropriately applying the reactions described in the reaction pathways 1 to 8 and other known reactions. After removing the protecting group of compound (184) to give compound (185), this and compound (186) are subjected to dehydration condensation to give compound (1-i).
[0081]
R1Is maleimide
And CH as the linking group2A cyclopropane compound having can be synthesized by Reaction Route 10.
<Reaction route 10>
Figure 0004039281
The compound (191) can be obtained by appropriately applying the reactions described in Reaction Paths 1 to 9 and other known reactions. Mitsunobu reaction with the compound (191) in the presence of DEAD (diethyl azodicarboxylate) and triphenylphosphine induces the compound (105) to the compound (192). Compound (1-j) is obtained by subjecting compound (192) to a reverse Diels-Alder reaction.
[0082]
R1Is vinyl ether, and —CH2A cyclopropane compound having a-can be synthesized by the reaction pathway 11.
<Reaction pathway 11>
Figure 0004039281
Compound (1-k) is obtained by allowing compound (201) to act on compound (105) together with a palladium catalyst.
[0083]
R1Is vinyl ketone and CH as a linking group2A cyclopropane compound having can be synthesized by reaction pathway 12.
<Reaction route 12>
Figure 0004039281
[0084]
The compound (211) is obtained by appropriately applying the reactions described in Reaction Paths 1 to 11 and other known reactions. This can be reacted with magnesium to prepare the Grignard reagent (212). The compound (214) can be obtained by appropriately reacting (212) with an acid chloride such as (213) together with a catalyst. Compound (1-l) can be obtained by reacting compound (214) with a base such as t-BuOK. In addition, Fe (acac) in the above route map2In acac means acetylacetonate.
The above production methods are all general methods, and the compound (1) is not limited by these production methods.
[0085]
  The composition of the present invention is a composition containing at least one compound (1).It is. PolymerizabilityPreferred examples of the compound (1) having a group of1And R2A cyclopropane compound in which only one of the groups is a group represented by any one of formula (2), formula (3) and formula (4), and R1And R2Is a cyclopropane compound which is independently a group represented by any one of formula (2), formula (3) and formula (4). When two or more such compounds (1) are used in the composition of the present invention, only compounds having a polymerizable functional group at one end can be used. And only the compound which has a polymerizable functional group in both ends can also be used. Furthermore, a compound having a polymerizable functional group at one end and a compound having a polymerizable functional group at both ends may be used in combination.it can.
[0086]
  Preferred compositionThe first is a composition containing at least one of the compound (1) and a non-polymerizable liquid crystal compound. In the following description, “non-polymerizable liquid crystal compound” is expressed as “non-polymerizable liquid crystal compound”. The compound (1) exhibits high characteristics as a liquid crystal such as an appropriate temperature range of the liquid crystal phase and suitable compatibility with other liquid crystal compounds. Therefore, the liquid crystal composition containing the compound (1) and the non-polymerizable liquid crystal compound can be used as a liquid crystal composition to be encapsulated when manufacturing a liquid crystal display element. Compound (1) which is optically active has a high twist-inducing force and is useful for adjusting the helical pitch of the composition. This liquid crystal composition can also be used as a raw material for obtaining the polymer of the present invention. In that case, it can also be set as the composite_body | complex of the polymer of this invention and a liquid crystalline compound. Examples of non-polymerizable liquid crystal compounds are liquid crystal compounds described in the liquid crystal compound database LiqCryst (LCI Publisher Gmbh (Hambrug, Germany)). This liquid crystal composition may further contain additives such as a dichroic dye.
[0087]
The second of the compositions of the present invention is a composition containing at least one of the compound (1) and a polymerizable compound that is not the compound (1). In the following description, “a polymerizable compound that is not compound (1)” is referred to as “other polymerizable compound”, and “a composition containing at least one of compound (1) and another polymerizable compound” is referred to as “ It is referred to as “polymerizable composition”. The polymerizable composition preferably has a liquid crystal phase, but may not exhibit a liquid crystal phase depending on the purpose. The description regarding this polymeric composition is contained in the description regarding the following polymer.
[0088]
The first polymer of the present invention is a homopolymer obtained by polymerizing one of the compounds (1). The second of the polymers of the present invention is a copolymer obtained by polymerizing at least two compounds (1). The third of the polymers of the present invention is a copolymer obtained by polymerizing a polymerizable composition. Any of these polymers has a structural unit derived from the polymerizable functional group of the compound (1). That is, for example, it has a structural unit derived from at least one of formulas (2) to (4). And when the polymeric functional group of a compound (1) is a conjugated double bond, the polymer which has a double bond in a principal chain is obtained. This double bond in the main chain can be converted to a saturated bond by a hydrogenation reaction. The polymer of the present invention preferably includes this hydrogenated polymer. The following are preferable structural units contained in the polymer of the present invention.
[0089]
Figure 0004039281
R in these structural units3, R6And R7Are the same as those in the preferred examples of the formulas (2) to (4).
[0090]
The other polymerizable compound is not particularly limited as long as it does not decrease the film forming property and mechanical strength and can be copolymerized with the compound (1), and may not exhibit liquid crystallinity. Examples of other polymerizable compounds are vinyl derivatives, styrene derivatives, (meth) acrylic acid derivatives, sorbic acid derivatives, fumaric acid derivatives, itaconic acid derivatives, and the like.
[0091]
Preferred examples of vinyl derivatives that do not exhibit liquid crystallinity include vinyl chloride, vinyl fluoride, vinyl acetate, vinyl pivalate, vinyl 2,2-dimethylbutanoate, vinyl 2,2-dimethylpentanoate, 2-methyl-2- Vinyl butanoate, vinyl propionate, vinyl stearate, vinyl 2-ethyl-2-methylbutanoate, N-vinylacetamide, vinyl pt-butylbenzoate, vinyl N, N-dimethylaminobenzoate, vinyl benzoate, Examples thereof include ethyl vinyl ether, hydroxybutyl monovinyl ether, t-amyl vinyl ether, cyclohexanedimethanol methyl vinyl ether, α, β-vinyl naphthalene, methyl vinyl ketone, and isobutyl vinyl ketone. Preferred examples of styrene derivatives that do not exhibit liquid crystallinity include styrene, o-chlorostyrene, m-chlorostyrene, p-chlorostyrene, o-chloromethylstyrene, m-chloromethylstyrene, p-chloromethylstyrene, α-methyl. Such as styrene.
[0092]
Preferred examples of the (meth) acrylic acid derivative that does not exhibit liquid crystallinity include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, 1, 4-butanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, 1,9-nonanediol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, dipropylene glycol diacrylate, tripropylene glycol diacrylate, tetraethylene Glycol diacrylate, trimethylolpropane triacrylate, trimethylol EO addition triacrylate, pentaerythritol triacrylate, trisacryloyloxyethyl ester Sufeto, bisphenol A EO addition diacrylate, bisphenol A glycidyl Jijiru diacrylate (trade name: Osaka Organic Chemical Co., Ltd. Viscoat 700) is polyethylene glycol diacrylate dimethyl itaconate.
[0093]
Preferred examples of sorbic acid derivatives that do not exhibit liquid crystallinity include sodium sorbate, potassium sorbate, lithium sorbate, 1-naphthylmethyl ammonium sorbate, benzyl ammonium sorbate, dodecyl ammonium sorbate, octadecyl ammonium sorbate, sorbic acid Methyl, ethyl sorbate, propyl sorbate, isopropyl sorbate, butyl sorbate, t-butyl sorbate, hexyl sorbate, octyl sorbate, octadecyl sorbate, cyclopentyl sorbate, cyclohexyl sorbate, vinyl sorbate, sorbic acid And allyl and propargyl sorbate.
[0094]
Preferred examples of fumaric acid derivatives that do not exhibit liquid crystallinity include dimethyl fumarate, diethyl fumarate, diisopropyl fumarate, dibutyl fumarate, dicyclopentyl fumarate, dicyclohexyl fumarate, and the like. Preferred itaconic acid derivatives are diethyl itaconate, dibutyl itaconate, diisopropyl itaconate and the like. In addition, butadiene, isoprene, or the like can be used. In addition, the other polymerizable compound which does not show liquid crystallinity is not restrict | limited by said example.
[0095]
Examples of other polymerizable compounds having liquid crystallinity but not compound (1) are acrylic acid derivatives, fumaric acid derivatives, itaconic acid derivatives, sorbic acid derivatives, esters of these acids, maleimides, etc. It is a compound which has this. Of these, liquid crystalline acrylic acid derivatives are preferred because they give a transparent polymer with high mechanical strength. This compound can also be used to adjust the liquid crystal phase temperature range of the polymerizable composition. Of the other polymerizable compounds having liquid crystallinity described above, compounds other than the liquid crystalline acrylic acid derivative may take longer to polymerize than the acrylic acid derivative. However, these polymerizable compounds are useful because they suppress the formation of by-products and improve the mechanical strength and thermal stability of the polymer. Examples of acrylic acid derivatives and fumaric acid derivatives are shown below.
Figure 0004039281
[0096]
The polymer of the present invention can be obtained by adding a catalyst or a solvent to one of the compounds (1), at least two of the compounds (1), or the polymerizable composition and polymerizing them as necessary. The copolymer may be any of a random copolymer, an alternating copolymer, a block copolymer, a graft copolymer, and the like.
[0097]
In order to obtain the polymer of the present invention from the compound (1), various polymerization reaction modes can be used. Available polymerization reaction forms include a free radical polymerization method, an anionic polymerization method, a cationic polymerization method, and a coordination polymerization method. In order to produce the polymer of the present invention, it is preferable to select a polymerization method suitable for the application. For example, in order to produce an optically anisotropic film such as a retardation film and a polarizing element, it is necessary to rapidly polymerize while maintaining a liquid crystal phase, and therefore, a polymerization method in which ultraviolet rays or electron beams are irradiated is preferable. . In that case, the compound (1) and another polymerizable compound as an optional component are polymerized in the presence of a radical photopolymerization initiator.
[0098]
Preferred initiators for photo radical polymerization are 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one (trade name: Darocur 1173), 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone (trade name: Irgacure 184), 2, 2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one (trade name: Irgacure 651), Irgacure 500, Irgacure 2959, Irgacure 907, Irgacure 369, Irgacure 1300, Irgacure 819, Irgacure 1700 , Irgacure 1800, Irgacure 1850, Darocur 4265, Irgacure 784, p-methoxyphenyl-2,4-bis (trichloromethyl) triazine, 2- (p-butoxystyryl) -5-trichloromethyl-1,3 4-oxadiazole, 9-phenylacridine, 1- (4-isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, benzyldimethyl ketal, 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl ] -2-morpholinopropane-1,2,4-diethylxanthone / p-dimethylaminobenzoic acid methyl mixture.
[0099]
Polymers obtained by thermal polymerization or photopolymerization can be applied to various protective films, liquid crystal alignment films, viewing angle compensation films, and the like. In the photopolymerization, by using polarized light, particularly polarized UV light, the polymerizable molecules can be polymerized in a state where they are aligned in the direction of polarized light. Therefore, the polymer by photopolymerization can be applied to various protective films, liquid crystal alignment films, and the like, as well as alignment films that do not require rubbing. Since the polymer of the present invention has optical anisotropy, a polarizing element, a circularly polarizing element, an elliptically polarizing element, an antireflection film, by using it alone as a retardation film or in combination with another retardation film, Application to color compensation plates, selective reflection films, viewing angle compensation plates, and the like is possible.
[0100]
For the retardation film, a composition containing an appropriate amount of the compound (1) having optical activity, or a composition obtained by adding an appropriate amount of another optically active compound to the non-optically active compound (1) was subjected to orientation treatment. It is obtained by coating on a substrate and polymerizing. Due to the addition of the optically active compound, the structure of the previous composition exhibits a helical structure. The helical structure is fixed by polymerization of the compound (1), and a retardation film is formed. The properties of the retardation film depend on the helical pitch obtained. This helical pitch can be adjusted by the type and amount of the optically active compound. This addition amount is usually 0.01 to 50% by weight, preferably 1 to 30% by weight. One optically active compound may be added, but a plurality of optically active compounds may be used for the purpose of offsetting the temperature dependence of the helical pitch. In addition to the compound (1) and the optically active compound, a polymerizable compound other than the compound (1) may be contained. Of the other optically active compounds, preferred examples of non-polymerizable optically active compounds are (OP-1) to (OP-12), and preferred examples of polymerizable optically active compounds are (OP-13) to (OP). OP-19).
[0101]
Figure 0004039281
[0102]
Figure 0004039281
[0103]
Figure 0004039281
[0104]
Figure 0004039281
[0105]
Figure 0004039281
[0106]
In the selective reflection of visible light, which is a characteristic of this retardation film, the helical structure acts on incident light and reflects circularly polarized light and elliptically polarized light. Since the selective reflection characteristic is expressed by λ = n · P (λ is a selective reflection center wavelength, n is an average refractive index, P is a helical pitch), λ and its band (Δλ) are appropriately adjusted by n and P. be able to. In order to improve color purity, Δλ should be reduced, and Δλ should be increased when broadband reflection is desired. Further, this selective reflection is greatly affected by the cell thickness. In order to maintain color purity, the cell thickness must be kept from becoming too small. In order to maintain the uniformity of orientation, the cell thickness must not be too large. Accordingly, it is necessary to appropriately adjust the cell thickness, preferably 0.5 to 25 μm, and more preferably 1 to 10 μm.
[0107]
Thermal polymerization is preferred for producing alignment films, antireflection films, viewing angle compensation films, and the like. In the thermal polymerization, the compound (1) and other polymerizable compounds as optional components are polymerized in the presence of a radical polymerization initiator. Preferred initiators for radical polymerization by heat are benzoyl peroxide, diisopropyl peroxydicarbonate, t-butyl peroxy-2-ethylhexanoate, t-butyl peroxypivalate, di-t-butyl peroxide (DTBPO). ), T-butylperoxydiisobutyrate, lauroyl peroxide, dimethyl 2,2′-azobisisobutyrate (MAIB), azobisisobutyronitrile (AIBN), azobiscyclohexanecarbonitrile (ACN) and the like. The polymerization is generally performed at a reaction temperature of 0 to 150 ° C. for 1 to 100 hours.
[0108]
Preferred initiators for anionic polymerization, coordination polymerization and living polymerization are n-C4H9Li, t-C4H9Li-R3Alkali metal alkyl such as Al, aluminum compound, transition metal compound and the like.
[0109]
In the polymerization, a solvent may be added to the compound (1) or the polymerizable composition in addition to the catalyst. Preferred solvents are, for example, benzene, toluene, xylene, mesitylene, hexane, heptane, octane, nonane, decane, tetrahydrofuran, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, and mixed solvents thereof. When manufacturing alignment films, antireflection films, viewing angle compensation films, etc. by photopolymerization, the composition solution is applied onto the substrate by spin coating, and after removing the solvent, it is irradiated with light for polymerization. May be. It is not meaningful to limit the ratio of the solvent used during the polymerization. This is because the required polymer concentration differs depending on the use of the polymer, and this concentration can be adjusted by dilution after polymerization. The use ratio of the solvent at the time of polymerization may be determined for each case in consideration of economic viewpoints such as polymerization efficiency, solvent cost, and energy cost.
[0110]
The isolated polymer can be formed by dissolving in a solvent. Preferred solvents are N-methyl-2-pyrrolidone, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide dimethyl acetal, tetrahydrofuran, chloroform, 1,4-dioxane, bis ( Methoxyethyl) ether, γ-butyrolactone, tetramethylurea, trifluoroacetic acid, ethyl trifluoroacetate, hexafluoro-2-propanol, 2-methoxyethyl acetate, methyl ethyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone and the like. However, the solvent is not limited to these, and may be a mixture with common organic solvents such as acetone, benzene, toluene, heptane, methylene chloride. In addition, it is not so meaningful to limit the use ratio of the solvent at the time of processing as in the polymerization. Depending on the application, at least two of the polymers of the present invention can be mixed and used by being laminated. In the case of using in a laminated state, the thin film may be formed directly by photopolymerization without isolating the polymer.
[0112]
Since the polymer of this invention is a polymer which has a structural unit as mentioned above, since it has optical anisotropy, it can be used for a retardation film independently. By combining this polymer with other retardation films, it can be used for polarizing plates, circularly polarizing plates, elliptically polarizing plates, antireflection films, color compensation plates, viewing angle compensation plates, and the like.
[0113]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not restrict | limited by these Examples. In Examples 1 to 3 and Examples 5 to 7, compound (1) was expressed using the compound numbers described in Example 4. The structure of the compound was confirmed by nuclear magnetic resonance spectrum, mass spectrum and the like. In the nuclear magnetic resonance spectrum, d is a doublet, dd is a double doublet, t is a triplet, sep is a septet, and m is a multiplet. The unit of the phase transition temperature is ° C., C represents a crystal, and I represents an isotropic liquid phase. Below, the measuring method of a physical-property value is shown.
<Helix pitch>
Measured at 25 ° C. in accordance with Cano's wedge method (Applied Physics, 1974, 43, 125) using a composition in which 1% by weight of a sample compound is dissolved in 99% by weight of the following liquid crystal composition (M-1) did.
Figure 0004039281
<Weight average molecular weight and number average molecular weight>
Shimadzu LC-9A gel permeation chromatograph manufactured by Shimadzu Corporation and column Shodex GF-7MHQ (developing solvent: DMF) manufactured by Showa Denko were used.
<Pencil hardness>
It measured according to the method of JIS standard "JIS-K-5400 8.4 pencil scratch test".
[0114]
Example 1
<No. Production of Compound of (1R, 2S, 1 ′S, 2′R) -117>
Figure 0004039281
The compound (ex 1-1) was obtained according to the method described in Tetrahedron Lett., 2000, 41, 8723. Compound (ex 1-2) was obtained by the method described in WO 01/53248.
Figure 0004039281
Compound (ex 1-1) (100 mmol), Compound (ex 1-2) (220 mmol), 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (220 mmol) and 4-dimethylaminopyridine (220 mmol) Was added to tetrahydrofuran (200 ml), and the mixture was stirred at room temperature for 15 hours under a nitrogen atmosphere. The deposited precipitate was separated by filtration, added with brine (200 ml), neutralized with dilute hydrochloric acid, and extracted with toluene (500 ml). The organic layer was washed with water and dried over anhydrous magnesium sulfate. The solvent was distilled off under reduced pressure, and the residue was purified by column chromatography (silica gel, developing solvent: ethyl acetate: toluene = 1: 4) and recrystallized from ethanol to obtain the title compound (40 mmol). .
Phase transition temperature: C 57.5
1H-NMR (500 MHz, CDCl3): Δ (ppm); 0.38-0.53 (m, 4H), 0.90-1.09 (m, 4H), 1.40-1.86 (m, 16H), 3.98- 4.20 (m, 12H), 5.82 (dd, 2H), 6.12 (dd, 2H), 6.40 (dd, 2H), 6.89 (d, 4H), 7.98 (d , 4H).
Spiral pitch: 12.1 μm
[0115]
Example 2
<No. Production of Compound of (1R, 2S, 1 ′S, 2′R) -177>
Figure 0004039281
Figure 0004039281
On a water bath, the above compound (ex 1-1) (100 mmol), the above compound (ex 2-1) (240 mmol), and 4-dimethylaminopyridine (240 mmol) were added to dichloromethane (200 ml), and nitrogen atmosphere was added. Stir with. Thereto was added dropwise a solution of 1,3-dicyclohexylcarbodiimide (240 mmol) in dichloromethane (100 ml). After dropping, the mixture was stirred at room temperature for 15 hours. The deposited precipitate was separated by filtration, brine (200 ml) was added, and the mixture was extracted with toluene (500 ml). The organic layer was washed with water and dried over anhydrous magnesium sulfate. The solvent was distilled off under reduced pressure, and the residue was purified by column chromatography (silica gel, developing solvent: ethyl acetate: toluene = 1: 4) and recrystallized from ethanol to obtain the title compound (75 mmol).
Phase transition temperature: C 49.4
1H-NMR (500 MHz, CDCl3): Δ (ppm); 0.35-0.48 (m, 4H), 0.87-0.99 (m, 4H), 1.30 (d, 12H), 4.12 (d, 4H) 5.11 (sep, 2H), 6.83-6.85 (m, 4H).
Helical pitch: 10.3 μm
[0116]
Example 3
<No. Production of Compound of (1R, 2S, 1 ′S, 2′R, 1 ″ S, 2 ″ R) -87>
Figure 0004039281
(First stage)
Figure 0004039281
The compound (ex 3-1) was obtained according to the method described in Tetrahedron Lett., 2000, 41, 8723. Compound (ex 3-1) (300 mmol), tetrahydro-2H-pyran (600 mmol) and pyridinium p-toluenesulfonate (2 g) were added to methylene chloride (300 ml), and the mixture was stirred at room temperature for 6 hours under a nitrogen atmosphere. Water (200 ml) was added and extracted with toluene (800 ml). The organic layer was washed with water and dried over anhydrous magnesium sulfate. The solvent was distilled off under reduced pressure to obtain crude (ex3-2).
Figure 0004039281
[0117]
(Second stage)
Figure 0004039281
Compound (ex 3-3) (360 mmol) was added to THF (300 ml), and cooled to −20 ° C. under a nitrogen atmosphere. T-BuOK (360 mmol) was added thereto and stirred at the same temperature for 1 hour. Next, a THF (300 ml) solution of (ex 3-2) obtained in the first stage was added dropwise while maintaining the same temperature. After dropping, the mixture was stirred at the same temperature for 2 hours and then gradually warmed to room temperature. Water (1000 ml) was added and extracted with toluene (1000 ml). The organic layer was washed with water and dried over anhydrous magnesium sulfate. The solvent was distilled off under reduced pressure, and the residue was purified by column chromatography (silica gel, developing solvent: ethyl acetate: toluene = 1: 4) to obtain compound (ex3-4) (250 mol).
Figure 0004039281
[0118]
(Third stage)
Compound (ex 3-4) (250 mmol) and pyridinium p-toluenesulfonate (2 g) were added to ethanol (300 ml), and the mixture was stirred at 60 ° C. for 6 hours under a nitrogen atmosphere. Water (200 ml) was added and extracted with ethyl acetate (800 ml). The organic layer was washed with water and dried over anhydrous magnesium sulfate. The solvent was distilled off under reduced pressure to obtain crude (ex3-5).
Figure 0004039281
[0119]
(4th stage)
On a water bath, the crude compound (ex 3-5), acrylic acid (300 ml) and 4-dimethylaminopyridine (300 mmol) were added to dichloromethane (300 ml) and stirred under a nitrogen atmosphere. Thereto was added dropwise a solution of 1,3-dicyclohexylcarbodiimide (300 mmol) in dichloromethane (200 ml). After dropping, the mixture was stirred at room temperature for 10 hours. The deposited precipitate was filtered off, brine (300 ml) was added, and the mixture was extracted with toluene (800 ml). The organic layer was washed with water and dried over anhydrous magnesium sulfate. The solvent was distilled off under reduced pressure, and the residue was purified by column chromatography (silica gel, developing solvent: ethyl acetate: toluene = 1: 4) and recrystallized from ethanol to obtain the title compound (120 mmol).
[0120]
Example 4
According to the methods of Examples 1 to 3, compound no. 1 to compound no. 216 is manufactured. These compounds are summarized in the table. In this table, R1A ring structure group and R2The bonding order of the groups described in the respective columns of is in accordance with the formula (1). B1The skeleton described as an example indicates that any of them may be present when different configurations exist. A mixture thereof may also be used. However, racemic and meso forms do not exhibit optical activity even if they have asymmetric carbons.
[0121]
Figure 0004039281
[0122]
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[0141]
Figure 0004039281
[0142]
Figure 0004039281
[0143]
Example 5
Compound No. 1 prepared in Example 1 (1R, 2S, 1 ′S, 2′R) -117 (100 mg) and a photopolymerization initiator (Irgacure 184 manufactured by Ciba Specialty Chemicals; 4 mg) are mixed to prepare a polymerizable composition. did. The composition was irradiated at 30 ° C. for 30 minutes using a 4 W ultraviolet lamp having a wavelength of 365 nm. The weight average molecular weight (Mw) by GPC of the obtained polymer was 25,000, and the polydispersity (Mw / Mn) was 1.40. The melting point (Tm) was 200 ° C. or higher, and the heat resistance was excellent. The pencil hardness of the film was 3H.
[0144]
Example 6
Compound No. 1 prepared in Example 1 (1R, 2S, 1 ′S, 2′R) -117 (5 wt%) and the above liquid crystal composition (M-1) (95 wt%) (100 mg) and a photopolymerization initiator (Ciba Irgacure 184 (4 mg) manufactured by Specialty Chemicals was mixed to prepare a polymerizable composition. Two glass substrates were bonded together to produce a cell having a distance of 5 μm. The resulting composition was injected into the cell at 40 ° C. When injected into the cell, the composition could be injected more quickly than the conventional composition. This indicates that the viscosity of the composition is low. When the cell was observed with a polarizing microscope, a texture of cholesteric phase was observed. Irradiation was performed at 40 ° C. for 3 minutes using a 4 W ultraviolet lamp having a wavelength of 365 nm. The cell was returned to room temperature, and the formed optically anisotropic film was peeled off from the glass substrate. The weight average molecular weight (Mw) by GPC was 22,000, and the polydispersity (Mw / Mn) was 1.37. The melting point (Tm) was 200 ° C. or higher, and the heat resistance was excellent. The pencil hardness of the film was 3H.
[0145]
Example 7
Compound No. manufactured in Example 2 (1R, 2S, 1 ′S, 2′R) -177 (0.2 g), azobiscyclohexanecarbonitrile (ACN; 0.01 g), and benzene (1 mL) were placed in a glass ampoule. This was cooled to −60 ° C., sufficiently deaerated with a vacuum pump, and sealed. The ampoule was heated in a 70 ° C. water bath for 24 hours. The obtained reaction mixture was reprecipitated from methanol (150 mL) three times to obtain a polymer. Weight average molecular weight (MW) Was 14,000.
[0146]
Example 8
Figure 0004039281
Compound No. 1 prepared in Example 1 (1R, 2S, 1 ′S, 2′R) -117 (20 mg), compound (ex 7-1) (50 mg), compound (ex 7-2) (50 mg), and photopolymerization initiator (Ciba Specialty) A polymerizable composition was prepared by mixing Irgacure 184 (4 mg) manufactured by Chemicals. This composition was observed with a polarizing microscope and confirmed to show a cholesteric phase at room temperature. A glass substrate with an interval of 7 μm was prepared by bonding an alignment-treated glass substrate and an untreated glass plate together. The above composition was injected into this cell at room temperature. This composition could be quickly injected into the cell. This fact indicates that the viscosity of the composition is low. When the cell was heat-treated at 30 ° C. for 5 minutes and observed with a polarizing microscope, uniform cholesteric orientation was observed. Moreover, it was confirmed that the cell exhibits selective reflection in the visible light region. Using a 4 W ultraviolet lamp with a wavelength of 365 nm, ultraviolet rays were irradiated at 30 ° C. for 30 minutes to polymerize the injected composition. When the cell was observed with a polarizing microscope, uniform cholesteric orientation was maintained. Then, the transmission spectrum of the cell was measured, and it was confirmed that selective reflection was shown in the region of the central wavelength 555 nm and the wavelength region 525 to 585 nm. From the above, it was confirmed that it can be used as a circularly polarized light selective reflection functional element. The produced optical anisotropic body was peeled off from the glass substrate. The weight average molecular weight (Mw) by GPC was 13,000, and the polydispersity (Mw / Mn) was 1.60. The melting point (Tm) was 130 ° C. or higher, and the heat resistance was excellent. The pencil hardness of the film was 3H.
[0147]
【The invention's effect】
The cyclopropane compound of the present invention exhibits an appropriate liquid crystal phase temperature range and has excellent compatibility with other compounds. By polymerizing a polymerizable composition containing this compound, a polymer excellent in properties such as polymerization rate, polymer transparency, mechanical strength, and coating property can be obtained. This polymer can be used as an optically anisotropic material.

Claims (34)

式(1)で表されるシクロプロパン化合物。
Figure 0004039281
式(1)において、R1およびRは独立して、重合性の基、水素、ハロゲン、−CN、−CF、−CFH、−CFH、−OCF、−OCFH、−NCO、−NCS、または炭素数1〜20のアルキルであり、R1およびRの少なくとも1つは重合性の基であり、この炭素数1〜20のアルキルにおいて、任意の−CH2−は−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−NH−、−CH=CH−、−CF=CF−または−C≡C−で置き換えられてもよく、任意の水素はハロゲンまたは−CNで置き換えられてもよい;Bは下記の2価基のいずれか1つであり、これらの基中の任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよい;
Figure 0004039281
複数のAは独立して、単結合、B、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、ナフタレン−2,6−ジイル、またはテトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルであり、これらの環において任意の−CH−は−O−で置き換えられてもよく、任意の−CH=は−N=で置き換えられてもよく、そしてすべての環において、任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよい;複数のZは独立して、単結合または炭素数1〜20のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、任意の−CH2−は−O−、−CO−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−、−CF=CF−、−CFO−、−OCF−または−C≡C−で置き換えられてもよく、任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよい;mおよびnは独立して0〜10の整数であり、これらの合計は0〜10である;但し、m=n=0、R =水素、R =アルキルオキシカルボニルエテニルである場合、およびm=n=0、R =R =アルキルオキシカルボニルエテニルである場合を除く
A cyclopropane compound represented by the formula (1).
Figure 0004039281
In the formula (1), R 1 and R 2 are independently a polymerizable group, hydrogen, halogen, —CN, —CF 3 , —CF 2 H, —CFH 2 , —OCF 3 , —OCF 2 H, —NCO, —NCS, or alkyl having 1 to 20 carbons, and at least one of R 1 and R 2 is a polymerizable group, and in the alkyl having 1 to 20 carbons, any —CH 2 — May be replaced by —O—, —S—, —CO—, —COO—, —OCO—, —NH—, —CH═CH—, —CF═CF— or —C≡C— The hydrogen in can be replaced with halogen or —CN; B 1 is any one of the following divalent groups, and any hydrogen in these groups can be replaced with a halogen;
Figure 0004039281
A plurality of A are independently a single bond, B 1 , 1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, 1,4-phenylene, naphthalene-2,6-diyl, or tetrahydronaphthalene-2,6. -Diyl, in which any —CH 2 — may be replaced by —O—, any —CH═ may be replaced by —N═, and in all rings, any Hydrogen may be replaced by halogen; a plurality of Z are independently a single bond or alkylene having 1 to 20 carbons, in which any —CH 2 — is —O—, —CO—, —COO—, —OCO—, —CH═CH—, —CF═CF—, —CF 2 O—, —OCF 2 —, or —C≡C— may be substituted, and any hydrogen is replaced with a halogen. May be m and n are integers of 0 to independently their sum is 0-10; however, m = n = 0, R 1 = hydrogen, if it is R 2 = alkyloxycarbonyl ethenyl, And m = n = 0, R 1 = R 2 = alkyloxycarbonylethenyl .
重合性の基が式(2)で表される基、式(3)で表される基、または式(4)で表される基である、請求項1に記載のシクロプロパン化合物。
Figure 0004039281
これらの式において、R、RおよびRは独立して、水素または炭素数1〜20のアルキルであり、このアルキルにおいて、任意の−CH2−は−O−、−COO−、−OCO−または−CH=CH−で置き換えられてもよく、任意の水素はハロゲンで置き換えられてもよい;kは0〜20の整数であり、hおよびjは独立して0または1である;−(CH2−における任意の−CH2−は−O−で置き換えられてもよい。
The cyclopropane compound according to claim 1, wherein the polymerizable group is a group represented by the formula (2), a group represented by the formula (3), or a group represented by the formula (4).
Figure 0004039281
In these formulas, R 3, R 4 and R 5 are independently hydrogen or alkyl having 1 to 20 carbon atoms, in the alkyl, arbitrary -CH 2 - -O -, - COO -, - OCO— or —CH═CH— may be replaced, and any hydrogen may be replaced with a halogen; k is an integer from 0 to 20 and h and j are independently 0 or 1; Any —CH 2 — in — (CH 2 ) k — may be replaced by —O—.
式(1)で表される化合物が光学活性である、請求項1または2に記載のシクロプロパン化合物。The cyclopropane compound according to claim 1 or 2, wherein the compound represented by the formula (1) is optically active. およびRの一方のみが式(2)で表される基、式(3)で表される基または式(4)で表される基である、請求項2に記載のシクロプロパン化合物。The cyclopropane compound according to claim 2, wherein only one of R 1 and R 2 is a group represented by formula (2), a group represented by formula (3) or a group represented by formula (4). . およびRが独立して、式(2)で表される基、式(3)で表される基または式(4)で表される基である、請求項2に記載のシクロプロパン化合物。The cyclopropane according to claim 2, wherein R 1 and R 2 are independently a group represented by the formula (2), a group represented by the formula (3), or a group represented by the formula (4). Compound. およびRの一方のみが式(2)で表される基、式(3)で表される基または式(4)で表される基であり、R、RおよびRが独立して水素、炭素数1〜10のアルキル、炭素数2〜10のアルコキシカルボニル、または炭素数3〜10のアルコキシカルボニルアルキルである、請求項2に記載のシクロプロパン化合物。Only one of R 1 and R 2 is a group represented by the formula (2), a group represented by the formula (3) or a group represented by the formula (4), and R 3 , R 4 and R 5 are The cyclopropane compound according to claim 2, which is independently hydrogen, alkyl having 1 to 10 carbons, alkoxycarbonyl having 2 to 10 carbons, or alkoxycarbonylalkyl having 3 to 10 carbons. およびRが独立して、式(2)で表される基、式(3)で表される基または式(4)で表される基であり、R、RおよびRが独立して水素、炭素数1〜10のアルキル、炭素数2〜10のアルコキシカルボニル、または炭素数3〜10のアルコキシカルボニルアルキルである、請求項2に記載のシクロプロパン化合物。R 1 and R 2 are independently a group represented by the formula (2), a group represented by the formula (3) or a group represented by the formula (4), and R 3 , R 4 and R 5 The cyclopropane compound according to claim 2, wherein is independently hydrogen, alkyl having 1 to 10 carbons, alkoxycarbonyl having 2 to 10 carbons, or alkoxycarbonylalkyl having 3 to 10 carbons. 式(G−1)〜式(G−11)のいずれか1つで表される、請求項1に記載のシクロプロパン化合物。
Figure 0004039281
これらの式におけるR、B、R、AおよびZは、式(1)におけるこれらの記号と同様に定義される。
The cyclopropane compound of Claim 1 represented by any one of Formula (G-1)-Formula (G-11).
Figure 0004039281
R 1 , B 1 , R 2 , A and Z in these formulas are defined in the same manner as those symbols in formula (1).
式(G−1)〜式(G−6)のいずれか1つで表される、請求項8に記載のシクロプロパン化合物。The cyclopropane compound according to claim 8, which is represented by any one of formula (G-1) to formula (G-6). 請求項1〜9のいずれか1項に記載のシクロプロパン化合物の少なくとも1つを含有する組成物。A composition comprising at least one of the cyclopropane compounds according to any one of claims 1 to 9. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のシクロプロパン化合物の少なくとも1つと、請求項1に記載のシクロプロパン化合物ではない重合性化合物とを含有する組成物。The composition containing at least 1 of the cyclopropane compound of any one of Claims 1-3, and the polymeric compound which is not the cyclopropane compound of Claim 1. 請求項4および5のそれぞれに記載のシクロプロパン化合物からなる群から選択される少なくとも1つの化合物と、請求項1に記載のシクロプロパン化合物ではない重合性化合物とを含有する組成物。A composition comprising at least one compound selected from the group consisting of the cyclopropane compounds according to claim 4 and 5 and a polymerizable compound that is not the cyclopropane compound according to claim 1. 請求項6および7のそれぞれに記載のシクロプロパン化合物からなる群から選択される少なくとも1つの化合物と、請求項1に記載のシクロプロパン化合物ではない重合性化合物とを含有する組成物。A composition comprising at least one compound selected from the group consisting of cyclopropane compounds according to claim 6 and 7 and a polymerizable compound that is not a cyclopropane compound according to claim 1. 請求項8に記載のシクロプロパン化合物の少なくとも1つと、請求項1に記載のシクロプロパン化合物ではない重合性化合物とを含有する組成物。A composition comprising at least one of the cyclopropane compounds according to claim 8 and a polymerizable compound that is not the cyclopropane compound according to claim 1. 請求項9に記載のシクロプロパン化合物の少なくとも1つと、請求項1に記載のシクロプロパン化合物ではない重合性化合物とを含有する組成物。A composition comprising at least one of the cyclopropane compounds according to claim 9 and a polymerizable compound that is not the cyclopropane compound according to claim 1. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のシクロプロパン化合物の少なくとも1つと、重合性でない液晶性化合物とを含有する組成物。A composition comprising at least one of the cyclopropane compounds according to any one of claims 1 to 3 and a liquid crystal compound that is not polymerizable. 請求項4および5のそれぞれに記載のシクロプロパン化合物からなる群から選択される少なくとも1つの化合物と、重合性でない液晶性化合物とを含有する組成物。A composition comprising at least one compound selected from the group consisting of the cyclopropane compounds according to each of claims 4 and 5 and a non-polymerizable liquid crystal compound. 請求項6および7のそれぞれに記載のシクロプロパン化合物からなる群から選択される少なくとも1つの化合物と、重合性でない液晶性化合物とを含有する組成物。A composition comprising at least one compound selected from the group consisting of cyclopropane compounds according to claim 6 and 7 and a liquid crystal compound that is not polymerizable. 請求項8に記載のシクロプロパン化合物の少なくとも1つと、重合性でない液晶性化合物とを含有する組成物。A composition comprising at least one of the cyclopropane compounds according to claim 8 and a liquid crystalline compound that is not polymerizable. 請求項9に記載のシクロプロパン化合物の少なくとも1つと、重合性でない液晶性化合物とを含有する組成物。A composition comprising at least one of the cyclopropane compounds according to claim 9 and a liquid crystalline compound that is not polymerizable. 請求項1〜9のいずれか1項に記載のシクロプロパン化合物から得られる重合体。The polymer obtained from the cyclopropane compound of any one of Claims 1-9. 請求項21に記載の重合体を水素添加することによって得られる重合体。A polymer obtained by hydrogenating the polymer of claim 21. 請求項10〜15のいずれか1項に記載の組成物から得られる重合体。The polymer obtained from the composition of any one of Claims 10-15. 請求項23に記載の重合体を水素添加することによって得られる重合体。A polymer obtained by hydrogenating the polymer of claim 23. 重合体が光学活性である、請求項21〜24のいずれか1項に記載の重合体。The polymer according to any one of claims 21 to 24, wherein the polymer is optically active. 請求項21〜25のいずれか1項に記載の重合体を含有する光学異方性体。An optically anisotropic body containing the polymer according to any one of claims 21 to 25. 請求項21〜25のいずれか1項に記載の重合体を含有する位相差フィルム。The retardation film containing the polymer of any one of Claims 21-25. 請求項21〜25のいずれか1項に記載の重合体を含有する液晶配向膜。The liquid crystal aligning film containing the polymer of any one of Claims 21-25. 請求項21〜25のいずれか1項に記載の重合体を含有する反射防止フィルム。The antireflection film containing the polymer of any one of Claims 21-25. 請求項21〜25のいずれか1項に記載の重合体を含有する視野角補償フィルム。A viewing angle compensation film containing the polymer according to any one of claims 21 to 25. 請求項21〜25のいずれか1項に記載の重合体を含有する偏光素子。The polarizing element containing the polymer of any one of Claims 21-25. 請求項26に記載の光学異方性体、請求項27に記載の位相差フィルム、請求項28に記載の液晶配向膜、請求項29に記載の反射防止フィルム、請求項30に記載の視野角補償フィルムおよび請求項31に記載の偏光素子の少なくとも1つを含有する液晶表示素子。The optical anisotropic body according to claim 26, the retardation film according to claim 27, the liquid crystal alignment film according to claim 28, the antireflection film according to claim 29, and the viewing angle according to claim 30. A liquid crystal display element comprising a compensation film and at least one of the polarizing elements according to claim 31. 請求項10または請求項16〜20のいずれか1項に記載の組成物を含有する液晶表示素子。The liquid crystal display element containing the composition of any one of Claim 10 or Claims 16-20. 少なくとも1つの光学活性化合物を更に含有する、請求項33に記載の液晶表示素子。The liquid crystal display element according to claim 33, further comprising at least one optically active compound.
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