JP7354777B2 - 高周波装置用液晶化合物 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶化合物及びこれを含む液晶組成物、さらには当該液晶組成物を用いた高周波位相変換技術に関する。
液晶は、スマートフォンやタブレットデバイスなどのモバイル端末、TVやウィンドウディスプレイなどのディスプレイ用途に用いられている。この液晶の新規用途として、車等の移動体と通信衛星間で、電波の送受信を行う液晶を用いたアンテナが注目されている。
従来、衛星通信は、パラボラアンテナを用いているが、移動体で用いる場合、随時パラボラアンテナを衛星方向へ向けなければならず、大きな可動部が必要であった。しかし液晶を用いたアンテナは、液晶が動作することにより、電波の送受信方向を変える事が出来るため、アンテナ自体を動かす必要が無く、アンテナの形状も平面にすることが出来る。
自動車等の自動運転には、高精度3Dマップ情報の大量データダウンロードが必要であり、液晶を用いたアンテナを自動車に組み込むことにより、通信衛星から大量データダウンロードが機械的な可動部が無くても可能となる。衛星通信で用いられる周波数帯は、約13GHz帯であり、今までの液晶ディスプレイ用途で使用している周波数と大きく異なる。そのため液晶への要求物性も大きく異なり、アンテナ用の液晶に要求される屈折率異方性(Δn)は0.4程度、動作温度範囲は、-40~120℃以上(ネマチック相)となる。
また自動車の自動運転用センサーとして、液晶を用いた赤外線レーザー画像認識・測距装置も注目されている。この用途の液晶の要求特性は、高Δn(0.2~0.3)、高動作温度範囲(-40~120℃以上)となる。
このような高Δn及び動作温度範囲に関する要求特性に対応して、従来、下記のようなビストラン構造を有する化合物、あるいはNCS構造を有する化合物を用いて液晶組成物を製造する方法が報告されている(特許文献1,2)。しかし、これらの化合物におけるΔnは未だ十分なものでは無い上、誘電率異方性(Δε)、液晶組成物への溶解性、粘度等の他の物性値についても実用に耐えうる値を示す液晶組成物を開発することはきわめて困難である。
特表2013-544233号広報 特開2016-37607号広報
本発明が解決しようとする課題は、高Δnを実現しつつ、広い温度範囲の液晶相を有し、粘性が小さく、低温での溶解性が良好で、比抵抗や電圧保持率が高く、熱や光に対して安定な組成物を提供し、更にこれを用いることで高周波制御効果に優れ、化学的安定性に優れた液晶組成物、当該液晶組成物を用いた液晶表示素子及び液晶アンテナを提供することにある。
前記課題を解決するため、本願発明者らは種々の化合物の合成検討を行った結果、分子中にNCSe構造を含む化合物により、効果的に課題が解決できることを見出し本願発明の完成に至った。また、前記分子中にNCSe構造を含む化合物が、更にメソゲン構造とNCSe構造とを併せ持つことにより、液晶組成物中に添加した際に液晶性を低下させることなく良好に溶解しつつ、電子密度が高いNCSe構造の効果によって更にΔnを増大させることができることを見出した。
本発明により提供される、分子中にNCSe構造を含む化合物を用いて液晶組成物を製造すれば、広い液晶相温度範囲、低粘性、溶解性、比抵抗、電圧保持率、耐熱性、耐光性といった物性を維持しながら、Δn及びΔεが大きい液晶組成物を得ることができ、このような液晶組成物は高周波領域における電磁波制御効果に優れる。従って、当該液晶組成物は高周波数素子、アンテナ、液晶表示素子、液晶レンズ又は立体画像表示用複屈折レンズ等に好適に使用することができるが、特に液晶アンテナ用液晶組成物として有用である。
以下、本発明の分子中にNCSe構造を含む化合物、及びこれを含む液晶組成物並びに液晶表示素子について詳細に説明する。
前記メソゲン構造の形態としては、下記の一般式(I)
Figure 0007354777000001
(式中、A1は2価の芳香族基、2価の環式脂肪族基、又は2価の複素環式化合物基を表し、A中の水素原子はLで置換されてもよく、Lはフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルファニル基、ニトロ基、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、チオイソシアノ基、又は、1個の-CH-又は2個以上の-CH-が各々独立して-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-若しくは-C≡C-によって置換されていても良い炭素原子数1から20の直鎖状アルキル基又は炭素原子数3から20の分岐状若しくは環状アルキル基を表すが、酸素原子同士が直接結合することはなく、当該アルキル基中の任意の水素原子はフッ素原子に置換されていても良く、
はそれぞれ独立して単結合、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CFO-、-OCF-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH=C(CH)COO-、-OCOC(CH)=CH-、-CH-CH(CH)COO-、-OCOCH(CH)―CH-、-OCHCHO-、-N=N-、-C=N-N=C-、-CH=N-、-N=CH-又は炭素原子数2~20のアルキレン基を表し、このアルキレン基中の1個又は2個以上の-CH-は-O-、-COO-又は-OCO-で置換されてもよいが酸素原子同士が直接結合することはなく、
n1は1から10の整数を表し、
ここでA1及びZ1が複数存在する場合それらは同一であっても異なっていても良い。)
で表される部分構造で表される。
更に、本願発明は、一般式(i-1)
Figure 0007354777000002
(式中、
i1は水素原子、炭素原子数1~40の直鎖又は分岐のアルキル基を表し、当該アルキル基中の任意の水素原子がハロゲン原子に置換されていても良く、当該アルキル基中の1個又は2個以上の-CH-が各々独立して-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-に置き換えられても良いが、酸素原子同士が結合することはなく、
i1及びAi2は各々独立して
(a)1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個の-CH-又は隣接していない2個以上の-CH-は-O-又は-S-に置き換えられても良い。)
(b)1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
(c)1,4-シクロヘキセニレン基、ビシクロ[2.2.2]オクタン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基、(これらの基中に存在する水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されても良く、また、ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基又はフェナントレン-2,7-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
(d)チオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、ジベンゾチオフェン-3,7-ジイル基、ジベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、チエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、これらの基は無置換であるか又は1つ以上の置換基Li1によって置換されていても良く、
i1はフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルファニル基、ニトロ基、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、チオイソシアノ基、又は、1個の-CH-又は2個以上の-CH-が各々独立して-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-若しくは-C≡C-によって置換されていても良い炭素原子数1から20の直鎖状アルキル基又は炭素原子数3から20の分岐状若しくは環状アルキル基を表すが、酸素原子同士が直接結合することはなく、当該アルキル基中の任意の水素原子はフッ素原子に置換されていても良く、
i1はそれぞれ独立して単結合、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CFO-、-OCF-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH=C(CH)COO-、-OCOC(CH)=CH-、-CH-CH(CH)COO-、-OCOCH(CH)―CH-、-OCHCHO-、-N=N-、-C=N-N=C-、-CH=N-、-N=CH-又は炭素原子数2~20のアルキレン基を表し、このアルキレン基中の1個又は2個以上の-CH-は-O-、-COO-又は-OCO-で置換されてもよいが酸素原子同士が直接結合することはなく、
ni1は1から8の整数を表し、
ここでAi1及びZi1が複数存在する場合それらは同一であっても異なっていても良い。)
で表される化合物、及び当該化合物を含む液晶組成物に関する。
本願NCSe構造を有する化合物においては、NCSe構造が持つπ電子によってπ共役構造を広げることができるため、Δnを増大させる効果がある。特に、メソゲン構造中のπ共役構造とNCSe構造のπ共役構造が結合することで分子全体にπ共役構造が広がり、効果的にΔnを増大させることができる。とりわけ、メソゲン構造の分子長軸に対し平行に近い向きでNCSe構造が結合している場合、屈折率そのものに加えて屈折率異方性を増大させるため、Δnが極めて大きくなる。
このことは他の物性値、例えばΔεについても効果的である。NCSe構造は環構造に対して結合した際に強力に電子を吸引すると共に、結合角度が180度に近い。したがって、メソゲン構造の分子長軸に対し平行に近い向きでNCSe構造が結合している場合、効果的にΔεを増大させp型液晶化合物とすることができる。一方で、メソゲン構造の分子長軸に対し垂直に近い向きでNCSe構造が結合している場合、効果的にΔεを減少させn型液晶化合物とすることができる。
一般式(i-1)で表される化合物としては、1種を使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用することもできる。
一般式(i-1)中、Ri1は水素原子又は炭素原子数1~40の直鎖又は分岐のアルキル基であることが好ましく、水素原子又は炭素原子数1~20の直鎖又は分岐のアルキル基であることが好ましく、水素原子又は炭素原子数1~12の直鎖又は分岐のアルキル基であることが更に好ましく、水素原子又は炭素原子数1~6の直鎖又は分岐のアルキル基であることが特に好ましく、炭素原子数1~6の直鎖のアルキル基であることが液晶性と粘度低減の観点からとりわけ好ましい。また、当該アルキル基中の任意の水素原子がハロゲン原子に置換されていても良く、ここでハロゲン原子としてはフッ素原子または塩素原子が好ましく、フッ素原子が特に好ましい。また、当該アルキル基中の1個又は2個以上の-CH-が置き換えられている場合、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-で置き換えられていることが好ましく、-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-で置き換えられていることが好ましく、-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-で置き換えられていることが更に好ましく、Δnを増大させる観点から-O-、-S-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-で置き換えられていることが特に好ましい。ただし、過酸化物はその爆発性から液晶組成物としての用途に適さないため、酸素原子同士が結合することは好ましくない。
一般式(i-1)中、Ai1及びAi2
(a)1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個の-CH-又は隣接していない2個以上の-CH-は-O-又は-S-に置き換えられても良い。)
(b)1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
(c)1,4-シクロヘキセニレン基、ビシクロ[2.2.2]オクタン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基、(これらの基中に存在する水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されても良く、また、ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基又はフェナントレン-2,7-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
(d)チオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、ジベンゾチオフェン-3,7-ジイル基、ジベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、チエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基であることが好ましい。ここで、NCSe構造のπ電子との共役構造を形成し、Δnを増大させる観点から、Ai1及びAi2は(b)、(c)又は(d)で表される構造であることが好ましい。一方、耐光性及び液晶相の温度範囲を広げる観点からは(a)で表される構造であることが好ましい。
i1及びAi2が(b)の構造である場合、1,4-フェニレン基、ピリミジン-2,5-ジイル基又はピリジン-2,5-ジイル基であることが好ましく、1,4-フェニレン基であることが特に好ましい。(c)の構造である場合、ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基又はフェナントレン-2,7-ジイル基であることが好ましく、ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基又はフェナントレン-2,7-ジイル基であることが特に好ましい。(d)の構造である場合、チオフェン-2,5-ジイル基、チアゾール-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、ベンゾチアゾール-2,5-ジイル基、ベンゾチアゾール-2,6-ジイル基、ジベンゾチオフェン-3,7-ジイル基、ジベンゾチオフェン-2,6-ジイル基又はチエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル基が好ましく、液晶性とΔn増大の観点からはベンゾチオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、ベンゾチアゾール-2,5-ジイル基、ベンゾチアゾール-2,6-ジイル基、ジベンゾチオフェン-3,7-ジイル基、ジベンゾチオフェン-2,6-ジイル基又はチエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル基が好ましく、ジベンゾチオフェン-2,6-ジイル基又はチエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル基が特に好ましい。
また、上記(a)~(d)の基は1つ以上の置換基Li1によって置換されていても良い。置換されている場合、Li1はフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルファニル基、ニトロ基、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基又はチオイソシアノ基であることが好ましく、フッ素原子、塩素原子、ペンタフルオロスルファニル基、ニトロ基、シアノ基、イソシアノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基又はチオイソシアノ基であることがより好ましく、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、イソシアノ基、又はチオイソシアノ基であることがΔnを増大させる観点からとりわけ好ましい。
i1はまた、炭素原子数1から20の直鎖状アルキル基又は炭素原子数3から20の分岐状若しくは環状アルキル基であることが好ましく、炭素原子数1から12の直鎖状、分岐状又は環状アルキル基であることが好ましく、炭素原子数1から6の直鎖状、分岐状又は環状アルキル基であることが特に好ましい。また、溶解性の観点から、炭素原子数1から3の直鎖状アルキル基又は炭素原子数3から5の環状アルキル基であることが好ましい。また、当該アルキル基中の任意の水素原子はフッ素原子に置換されていても良い。また、当該アルキル基中の1個の-CH-又は隣接していない2個以上の-CH-は各々独立して-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-によって置換されていても良く、置換されている場合、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-で置き換えられていることが好ましく、-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-で置き換えられていることが好ましく、-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-で置き換えられていることが更に好ましく、Δnを増大させる観点から-O-、-S-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-で置き換えられていることが特に好ましい。ただし、過酸化物はその爆発性から液晶組成物としての用途に適さないため、酸素原子同士が結合することは好ましくない。
NCSe構造のπ電子とメソゲン構造中のπ電子とが共役するためには、Ai2が芳香族であることが好ましい。この場合、Ai2としては
(e)1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
(f)ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基(これらの基中に存在する水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されても良く、また、ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基又はフェナントレン-2,7-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
(g)チオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、ジベンゾチオフェン-3,7-ジイル基、ジベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、チエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基であることが好ましく、これらの基は無置換であるか又は1つ以上の置換基Li1によって置換されていても良い。
一般式(i-1)中、Zi1はそれぞれ独立して単結合、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CFO-、-OCF-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH=C(CH)COO-、-OCOC(CH)=CH-、-CH-CH(CH)COO-、-OCOCH(CH)―CH-、-OCHCHO-、-N=N-、-C=N-N=C-、-CH=N-又は-N=CH-であることが好ましく、単結合、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH=C(CH)COO-、-OCOC(CH)=CH-、-N=N-、-C=N-N=C-、-CH=N-又は-N=CH-であることが好ましく、単結合、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-N=N-、-C=N-N=C-、-CH=N-又は-N=CH-であることが更に好ましく、Δnを増大させる観点から単結合、-C≡C-、-N=N-、-C=N-N=C-、-CH=N-又は-N=CH-であることがとりわけ好ましい。
i1はまた、炭素原子数2~20のアルキレン基であることも好ましく、炭素原子数2~12のアルキレン基であることが好ましく、炭素原子数2~6のアルキレン基であることが特に好ましい。当該アルキレン基中の1個又は2個以上の-CH-は-O-、-COO-又は-OCO-で置換されていることが好ましい。ただし、過酸化物はその爆発性から液晶組成物としての用途に適さないため、酸素原子同士が結合することは好ましくない。
ni1は1から8の整数であることが好ましく、1から6の整数であることが好ましく、1から3の整数であることが特に好ましい。また、溶解性を高めるとともに粘性を低減するという観点からは1から2の整数であることが好ましく、液晶相の温度範囲の上限値を高めるためには2から3の整数であることが好ましい。
本発明の一般式(i-1)に示す化合物の好ましい化合物の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
一般式(i-1)で表される化合物は、一般式(i-1-1)で表される化合物が好ましい。
Figure 0007354777000003
一般式(i-1-1)中、Ri11は水素原子又は炭素原子数1~6の直鎖又は分岐のアルキル基が好ましく、当該アルキル基中の任意の水素原子を置き換える場合、フッ素原子または塩素原子が好ましく、また当該アルキル基中の1個又は2個以上の-CH-を置き換える場合、-O-、-S-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-が好ましいが、酸素原子同士が結合することは好ましくない。
一般式(i-1-1)中、Ai11及びAi21は各々独立して1,4-シクロへキシレン基、1,4-フェニレン基、ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、ベンゾチアゾール-2,5-ジイル基、ベンゾチアゾール-2,6-ジイル基、ジベンゾチオフェン-3,7-ジイル基、ジベンゾチオフェン-2,6-ジイル基又はチエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル基であることが好ましい。
また、Ai11及びAi21は1つ以上の置換基Li11によって置換されていても良い。置換されている場合、Li11はフッ素原子、塩素原子、シアノ基、イソシアノ基、チオイソシアノ基又は炭素原子数1から6の直鎖状、分岐状又は環状アルキル基であることが好ましい。また、当該アルキル基中の任意の水素原子はフッ素原子に置換されていても良い。また、当該アルキル基中の1個の-CH-又は隣接していない2個以上の-CH-は各々独立して-O-、-S-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-で置き換えられていることもまた好ましい。ただし、酸素原子同士が結合することは好ましくない。
一般式(i-1-1)中、Zi11はそれぞれ独立して単結合、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-N=N-、-C=N-N=C-、-CH=N-又は-N=CH-であることが好ましい。
i11はまた、炭素原子数2~6のアルキレン基であることが好ましい。当該アルキレン基中の1個又は2個以上の-CH-は-O-、-COO-又は-OCO-で置換されていることもまた好ましい。ただし、酸素原子同士が結合することは好ましくない。
ni11は1から3の整数であることが好ましい。
また、一般式(i-1)で表される化合物としては、一般式(i-1-2a)~一般式(i-1-2d)で表される化合物が好ましい。
Figure 0007354777000004
(式中、Ri12及びAi22は上記のRi11及びAi21と同じ意味を表し、Ai12及びAi24は上記のAi11と同じ意味を表す。)
一般式(i-1)で表される化合物としては、一般式(i-1-a1)~一般式(i-1-v3)で表される化合物が特に好ましい。
Figure 0007354777000005
Figure 0007354777000006
Figure 0007354777000007
Figure 0007354777000008
Figure 0007354777000009
Figure 0007354777000010
Figure 0007354777000011
Figure 0007354777000012
Figure 0007354777000013
Figure 0007354777000014
Figure 0007354777000015
Figure 0007354777000016
Figure 0007354777000017
Figure 0007354777000018
Figure 0007354777000019
Figure 0007354777000020
Figure 0007354777000021
Figure 0007354777000022
Figure 0007354777000023
Figure 0007354777000024
(式中、Ri1aは水素原子、炭素原子数1~6の直鎖若しくは分岐のアルキル基又は炭素原子数1~6の直鎖若しくは分岐のアルコキシ基を表す。)
本発明において、分子中にNCSe構造を含む化合物のNCSe構造は以下の方法で製造することができる。勿論本発明の趣旨及び適用範囲は、これら製造例により制限されるものではない。
Figure 0007354777000025
アミノ基を有する化合物をホルミル基源と共に加熱し脱水反応させることで、(S-2)の部分構造を有する化合物を得ることができる。ホルミル基源としては例えば、ギ酸、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸酢酸無水物等が挙げられる。この際、有機溶媒を用いてもよく、有機溶媒としては例えば、トルエン、テトラヒドロフラン、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。次に、(S-2)の部分構造を有する化合物に対して塩基及び脱水試薬を用い、脱水反応させることで(S-3)の部分構造を有する化合物を得ることができる。塩基としては例えば、トリエチルアミン、N,N-ジイソプロピルエチルアミン、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン等が挙げられる。脱水試薬としては例えば、トリホスゲン、ホスゲン、塩化ホスホリル等が挙げられる。最後に、(S-3)の部分構造を有する化合物を有機溶媒中でセレンと加熱し反応させることによりNCSe構造を有する化合物を得ることができる。有機溶媒としては例えば、トルエン、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン等が挙げられる。
一般式(i-1)で表される化合物は、以下のようにして製造することができる。
Figure 0007354777000026
一般式(S-5)で表される化合物をホルミル基源と共に加熱し脱水反応させることで、一般式(S-6)で表される化合物を得ることができる。ホルミル基源としては例えば、ギ酸、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸酢酸無水物等が挙げられる。この際、有機溶媒を用いてもよく、有機溶媒としては例えば、トルエン、テトラヒドロフラン、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。次に、(S-6)で表される化合物に対して塩基及び脱水試薬を用い、脱水反応させることで(S-7)で表される化合物を得ることができる。塩基としては例えば、トリエチルアミン、N,N-ジイソプロピルエチルアミン、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン等が挙げられる。脱水試薬としては例えば、トリホスゲン、ホスゲン、塩化ホスホリル等が挙げられる。最後に、(S-7)で表される化合物を有機溶媒中でセレンと加熱し反応させることにより一般式(i-1)で表される化合物を得ることができる。有機溶媒としては例えば、トルエン、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン等が挙げられる。
前記各工程において記載した以外の反応条件として、例えば実験化学講座(日本化学会編、丸善株式会社発行)、Organic Syntheses(A John Wiley & Sons,Inc.,Publication)、Beilstein Handbook of Organic Chemistry(Beilstein-Institut fuer Literatur der Organischen Chemie、Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co.K)、Fiesers’ Reagents for Organic Synthesis(John Wiley & Sons,Inc.)等の文献に記載のもの又はSciFinder(Chemical Abstracts Service,American Chemical Society)、Reaxys(Elsevier Ltd.)等のデータベースに収載のものが挙げられる。
また、各工程において適宜反応溶媒を用いることができる。溶媒の具体例としてはエタノール、テトラヒドロフラン、トルエン、ジクロロメタン、水等が挙げられる。有機溶媒及び水の二相系で反応を行う場合、相間移動触媒を添加することも可能である。相間移動触媒の具体例としてはベンジルトリメチルアンモニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムブロミド等が挙げられる。
また、各工程において必要に応じて精製を行うことができる。精製方法としてはクロマトグラフィー、再結晶、蒸留、昇華、再沈殿、吸着、分液処理等が挙げられる。精製剤の具体例としてはシリカゲル、NHシリカゲル、アルミナ、活性炭等が挙げられる。
分子中にNCSe構造を含む化合物を1種又は2種以上含有する組成物は、室温において液晶相を示すことが好ましい。分子中にNCSe構造を含む化合物は、組成物中に下限値として、1%以上含有することが好ましく、2%以上含有することが好ましく、3%以上含有することが好ましく、5%以上含有することが好ましく、10%以上含有することが好ましく、15%以上含有することが好ましく、20%以上含有することが好ましく、25%以上含有することが好ましく、30%以上含有することが好ましく、50%以上含有することが好ましく、70%以上含有することが好ましく、90%以上含有することが好ましい。また、液晶組成物が幅広い温度領域において安定に液晶相を保つ観点から、液晶組成物の90%以上を分子中にNCSe構造を含む化合物を用いて構成することが好ましく、この場合、分子中にNCSe構造を含む化合物を2種以上用いることが好ましく、3種以上用いることが好ましく、5種以上用いることが好ましく、7種以上用いることが好ましい。また、上限値として90%以下含有することが好ましく、80%以下含有することが好ましく、70%以下含有することが好ましく、60%以下含有することが好ましく、50%以下含有することが好ましく、40%以下含有することが好ましく、30%以下含有することが好ましく、20%以下含有することが好ましく、10%以下含有することが好ましく、5%以下含有することが好ましく、3%以下含有することが好ましい。
より具体的には、1から95質量%含有することが好ましく、2から90質量%であることが好ましく、5から80質量%であることが更に好ましく、10から70質量%であることが特に好ましい。
分子中にNCSe構造を含む化合物を含有する組成物は、分子中にNCSe構造を含む化合物を以外に、液晶相を有する化合物を含有してもよいし、液晶相を有さない化合物を含有してもよい。ここで言う液晶相を有さない化合物とは、例えば酸化防止剤、紫外線防止剤、カイラル剤、帯電防止剤又は二色性色素等を挙げることができる。
本願発明の分子中にNCSe構造を含む化合物を含有する組成物は、下記一般式(II)で表される化合物を含むことが好ましい。
Figure 0007354777000027
(式中、
ii1は水素原子、炭素原子数1~40の直鎖又は分岐のアルキル基を表し、当該アルキル基中の任意の水素原子がハロゲン原子に置換されていても良く、当該アルキル基中の1個又は2個以上の-CH-が各々独立して-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-に置き換えられても良いが、酸素原子同士が結合することはなく、
ii1及びAii2は各々独立して
(a)1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個の-CH-又は隣接していない2個以上の-CH-は-O-又は-S-に置き換えられても良い。)
(b)1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
(c)1,4-シクロヘキセニレン基、ビシクロ[2.2.2]オクタン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基、(これらの基中に存在する水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されても良く、また、ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基又はフェナントレン-2,7-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
(d)チオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、ジベンゾチオフェン-3,7-ジイル基、ジベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、チエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基を表し、これらの基は無置換であるか又は1つ以上の置換基Lii1によって置換されていても良く、
ii1はフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルファニル基、ニトロ基、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、チオイソシアノ基、又は、1個の-CH-又は2個以上の-CH-が各々独立して-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-若しくは-C≡C-によって置換されていても良い炭素原子数1から20の直鎖状アルキル基又は炭素原子数3から20の分岐状若しくは環状アルキル基を表すが、酸素原子同士が直接結合することはなく、当該アルキル基中の任意の水素原子はフッ素原子に置換されていても良く、
ii1はそれぞれ独立して単結合、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CFO-、-OCF-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH=C(CH)COO-、-OCOC(CH)=CH-、-CH-CH(CH)COO-、-OCOCH(CH)―CH-、-OCHCHO-、-N=N-、-C=N-N=C-、-CH=N-、-N=CH-又は炭素原子数2~20のアルキレン基を表し、このアルキレン基中の1個又は2個以上の-CH-は-O-、-COO-又は-OCO-で置換されてもよいが酸素原子同士が直接結合することはなく、
ii1は水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルファニル基、ニトロ基、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、チオイソシアノ基、又は、1個の-CH-又は2個以上の-CH-が各々独立して-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-若しくは-C≡C-によって置換されていても良い炭素原子数1から20の直鎖状アルキル基又は炭素原子数3から20の分岐状若しくは環状アルキル基を表すが、酸素原子同士が直接結合することはなく、当該アルキル基中の任意の水素原子はフッ素原子に置換されていても良く、
nii1は1から8の整数を表し、
ここでAii1及びZii1が複数存在する場合それらは同一であっても異なっていても良い。)
ii1は水素原子又は炭素原子数1~40の直鎖又は分岐のアルキル基であることが好ましく、水素原子又は炭素原子数1~20の直鎖又は分岐のアルキル基であることが好ましく、水素原子又は炭素原子数1~12の直鎖又は分岐のアルキル基であることが更に好ましく、水素原子又は炭素原子数1~6の直鎖又は分岐のアルキル基であることが特に好ましく、炭素原子数1~6の直鎖のアルキル基であることが液晶性と粘度低減の観点からとりわけ好ましい。また、当該アルキル基中の任意の水素原子がハロゲン原子に置換されていても良く、ここでハロゲン原子としてはフッ素原子または塩素原子が好ましく、フッ素原子が特に好ましい。また、当該アルキル基中の1個又は2個以上の-CH-が置き換えられている場合、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-で置き換えられていることが好ましく、-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-で置き換えられていることが好ましく、-O-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-で置き換えられていることが更に好ましく、Δnを増大させる観点から-O-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-で置き換えられていることが特に好ましい。ただし、過酸化物はその爆発性から液晶組成物としての用途に適さないため、酸素原子同士が結合することは好ましくない。
一般式(i-1)中、Aii1及びAii2
(a)1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個の-CH-又は隣接していない2個以上の-CH-は-O-又は-S-に置き換えられても良い。)
(b)1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
(c)1,4-シクロヘキセニレン基、ビシクロ[2.2.2]オクタン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基、(これらの基中に存在する水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されても良く、また、ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基又はフェナントレン-2,7-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
(d)チオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、ジベンゾチオフェン-3,7-ジイル基、ジベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、チエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基であることが好ましい。ここで、NCSe構造のπ電子との共役構造を形成し、Δnを増大させる観点から、Aii1及びAii2は(b)、(c)又は(d)で表される構造であることが好ましい。一方、耐光性及び液晶相の温度範囲を広げる観点からは(a)で表される構造であることが好ましい。
ii1及びAii2が(b)の構造である場合、1,4-フェニレン基、ピリミジン-2,5-ジイル基又はピリジン-2,5-ジイル基であることが好ましく、1,4-フェニレン基であることが特に好ましい。(c)の構造である場合、ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基又はフェナントレン-2,7-ジイル基であることが好ましく、ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基又はフェナントレン-2,7-ジイル基であることが特に好ましい。(d)の構造である場合、チオフェン-2,5-ジイル基、チアゾール-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、ベンゾチアゾール-2,5-ジイル基、ベンゾチアゾール-2,6-ジイル基、ジベンゾチオフェン-3,7-ジイル基、ジベンゾチオフェン-2,6-ジイル基又はチエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル基が好ましく、液晶性とΔn増大の観点からはベンゾチオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、ベンゾチアゾール-2,5-ジイル基、ベンゾチアゾール-2,6-ジイル基、ジベンゾチオフェン-3,7-ジイル基、ジベンゾチオフェン-2,6-ジイル基又はチエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル基が好ましく、ジベンゾチオフェン-2,6-ジイル基又はチエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル基が特に好ましい。
また、上記(a)~(d)の基は1つ以上の置換基Lii1によって置換されていても良い。置換されている場合、Lii1は水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルファニル基、ニトロ基、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基又はチオイソシアノ基であることが好ましく、フッ素原子、塩素原子、ペンタフルオロスルファニル基、ニトロ基、シアノ基、イソシアノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基又はチオイソシアノ基であることがより好ましく、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、イソシアノ基、又はチオイソシアノ基であることがΔnを増大させる観点からとりわけ好ましい。
ii1はまた、炭素原子数1から20の直鎖状アルキル基又は炭素原子数3から20の分岐状若しくは環状アルキル基であることが好ましく、炭素原子数1から12の直鎖状、分岐状又は環状アルキル基であることが好ましく、炭素原子数1から6の直鎖状、分岐状又は環状アルキル基であることが特に好ましい。また、溶解性の観点から、炭素原子数1から3の直鎖状アルキル基又は炭素原子数3から5の環状アルキル基であることが好ましい。また、当該アルキル基中の任意の水素原子はフッ素原子に置換されていても良い。また、当該アルキル基中の1個の-CH-又は隣接していない2個以上の-CH-は各々独立して-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-によって置換されていても良く、置換されている場合、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-で置き換えられていることが好ましく、-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-で置き換えられていることが好ましく、-O-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-で置き換えられていることが更に好ましく、Δnを増大させる観点から-O-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-で置き換えられていることが特に好ましい。ただし、過酸化物はその爆発性から液晶組成物としての用途に適さないため、酸素原子同士が結合することは好ましくない。
液晶組成物のΔnを増大させるためには、Aii1及びAii2が芳香族であることが好ましい。この場合、Aii1及びAii2としては
(d)1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
(e)ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基(これらの基中に存在する水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されても良く、また、ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基又はフェナントレン-2,7-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
(g)チオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、ジベンゾチオフェン-3,7-ジイル基、ジベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、チエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
からなる群より選ばれる基であることが好ましく、これらの基は無置換であるか又は1つ以上の置換基Lii1によって置換されていても良い。
一般式(i-1)中、Zii1はそれぞれ独立して単結合、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CFO-、-OCF-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH=C(CH)COO-、-OCOC(CH)=CH-、-CH-CH(CH)COO-、-OCOCH(CH)―CH-、-OCHCHO-、-N=N-、-C=N-N=C-、-CH=N-又は-N=CH-であることが好ましく、単結合、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH=C(CH)COO-、-OCOC(CH)=CH-、-N=N-、-C=N-N=C-、-CH=N-又は-N=CH-であることが好ましく、単結合、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-N=N-、-C=N-N=C-、-CH=N-又は-N=CH-であることが更に好ましく、Δnを増大させる観点から単結合、-C≡C-、-N=N-、-C=N-N=C-、-CH=N-又は-N=CH-であることがとりわけ好ましい。
ii1はまた、炭素原子数2~20のアルキレン基であることも好ましく、炭素原子数2~12のアルキレン基であることが好ましく、炭素原子数2~6のアルキレン基であることが特に好ましい。当該アルキレン基中の1個又は2個以上の-CH-は-O-、-COO-又は-OCO-で置換されていることが好ましい。ただし、過酸化物はその爆発性から液晶組成物としての用途に適さないため、酸素原子同士が結合することは好ましくない。
ii1はフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルファニル基、ニトロ基、シアノ基、イソシアノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、チオイソシアノ基、又は、1個の-CH-又は2個以上の-CH-が各々独立して-O-、-S-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-若しくは-C≡C-によって置換されていても良い炭素原子数1から20の直鎖状アルキル基又は炭素原子数3から20の分岐状若しくは環状アルキル基であることが好ましく、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、イソシアノ基、チオイソシアノ基、又は、1個の-CH-又は2個以上の-CH-が各々独立して-O-、-CH=CH-、-CF=CF-若しくは-C≡C-によって置換されていても良い炭素原子数1から12の直鎖状アルキル基であることがさらに好ましく、フッ素原子、塩素原子、シアノ基又はチオイソシアノ基であることが特に好ましく、フッ素原子、塩素原子、シアノ基又はチオイソシアノ基であることがとりわけ好ましい。
nii1は1から8の整数であることが好ましく、1から6の整数であることが好ましく、1から3の整数であることが特に好ましい。また、粘性を低減するという観点からは1から2の整数であることが好ましく、液晶相の温度範囲の上限値を高めるためには2から3の整数であることが好ましい。
また、一般式(II)で表される化合物としては、一般式(II-2a)~一般式(II-2d)で表される化合物が好ましい。
Figure 0007354777000028
(式中、Rii12、Aii22及びXii12は上記のRii1、Aii2及びXii1と同じ意味を表し、Aii12及びAii24は上記のAii1と同じ意味を表す。)
一般式(II)で表される化合物としては、一般式(II-a1)~一般式(II-e8)で表される化合物が特に好ましい。
Figure 0007354777000029
Figure 0007354777000030
Figure 0007354777000031
Figure 0007354777000032
Figure 0007354777000033
(式中、Rii1aは水素原子、炭素原子数1~6の直鎖若しくは分岐のアルキル基又は炭素原子数1~6の直鎖若しくは分岐のアルコキシ基を表す。)
本発明の組成物の総量に対しての一般式(i-1)又は一般式(II)で表される化合物の合計の好ましい含有量の下限値は、80%であり、85%であり、88%であり、90%であり、92%であり、93%であり、94%であり、95%であり、96%であり、97%であり、98%であり、99%であり、100%である。好ましい含有量の上限値は、100%であり、99%であり、98%であり、95%である。
本願発明の組成物に対してさらに含まれる化合物として、下記一般式(A1)から(A3)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0007354777000034
上式中、Rは炭素原子数1~12のアルキル基を表し、これらは直鎖状であってもメチルまたはエチル分岐を有していてもよく、3~6員環の環状構造を有していてもよく、基内に存在する任意の-CH-は-O-、-CH=CH-、-CH=CF-、-CF=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-により置換されていてもよく、基内に存在する任意の水素原子はフッ素原子またはトリフルオロメトキシ基により置換されていてもよいが、炭素原子数1~7の直鎖状アルキル基、炭素原子数2~7の直鎖状1-アルケニル基、炭素原子数4~7の直鎖状3-アルケニル基、末端が炭素原子数1~3のアルコキシル基により置換された炭素原子数1~5のアルキル基が好ましい。また、分岐により不斉炭素が生じる場合には、化合物として光学活性であってもラセミ体であってもよい。
環A、環B及び環Cはそれぞれ独立的にトランス-1,4-シクロへキシレン基、トランスデカヒドロナフタレン-トランス-2,6-ジイル基、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよい1,4-フェニレン基、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよいナフタレン-2,6-ジイル基、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよいテトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、フッ素原子により置換されていてもよい1,4-シクロヘキセニレン基、1,3-ジオキサン-トランス-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基またはピリジン-2,5-ジイル基を表すが、トランス-1,4-シクロへキシレン基、トランスデカヒドロナフタレン-トランス-2,6-ジイル基、フッ素原子により置換されていてもよいナフタレン-2,6-ジイル基又は1~2個のフッ素原子により置換されていてもよい1,4-フェニレン基が好ましい。特に環Bがトランス-1,4-シクロへキシレン基またはトランスデカヒドロナフタレン-トランス-2,6-ジイル基である場合に、環Aはトランス-1,4-シクロへキシレン基であることが好ましく、環Cがトランス-1,4-シクロへキシレン基またはトランスデカヒドロナフタレン-トランス-2,6-ジイル基である場合に環B及び環Aはトランス-1,4-シクロへキシレン基であることが好ましい。また、(A3)において環Aはトランス-1,4-シクロへキシレン基であることが好ましい。
、L及びLは連結基であって、それぞれ独立的に単結合、エチレン基(-CHCH-)、1,2-プロピレン基(-CH(CH)CH-及び-CHCH(CH)-)、1,4-ブチレン基、-COO-、-OCO-、-OCF-、-CFO-、-CH=CH-、-CH=CF-、-CF=CH-、-CF=CF-、-C≡C-又は-CH=NN=CH-を表すが、単結合、エチレン基、1,4-ブチレン基、-COO-、-OCF-、-CFO-、-CF=CF-又は-C≡C-が好ましく、単結合又はエチレン基が特に好ましい。また、(A2)においてはその少なくとも1個が、(A3)においてはその少なくとも2個が単結合を表すことが好ましい。
環Zは芳香環であり以下の一般式(La)~(Lc)で表すことができる。
Figure 0007354777000035
式中、Y~Yはそれぞれ独立的に水素原子あるいはフッ素原子を表すが、(La)において、Y及びYの少なくとも1個はフッ素原子であることが好ましく、(Lb)において、Y~Yの少なくとも1個はフッ素原子であることが好ましく、特にYはフッ素原子であることがさらに好ましい。
末端基Pはフッ素原子、塩素原子、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、トリフルオロメチル基又はジフルオロメチル基あるいは2個以上のフッ素原子により置換された炭素原子数2又は3のアルコキシル基、アルキル基、アルケニル基又はアルケニルオキシ基を表すが、フッ素原子、トリフルオロメトキシ基又はジフルオロメトキシ基が好ましく、フッ素原子が特に好ましい。
なお一般式(A1)から(A3)で表される化合物を組み合わせて使用する場合、異なる分子中の同一の選択肢(環AやL等)は同一の置換基を表しても、異なる置換基を表してもよい。
本発明の組成物の総量に対しての一般式(A1)から(A3)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%であり、22%であり、25%であり、30%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
又、一般式(A1)から(A3)においては本発明の一般式(i-1)及び(ii)を除く。
本発明の組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。さらに、本発明の組成物のTniを高く保ち、焼きつきの発生しにくい組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。
一般式(A1)~(A3)におけるより好ましい形態は以下の一般式(A1a)~(A3c)で表すことができる。
Figure 0007354777000036
(式中、A、B、C、Y及びYは一般式(A1)から(A3)におけるA、B、C、Y及びYと同じ意味を表す。)
さらに好ましくは、下記化合物である。
Figure 0007354777000037
Figure 0007354777000038
本願発明の組成物に対してさらに含まれる化合物として、下記一般式(B1)から(B3)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0007354777000039
上式中、Rは炭素原子数1~12のアルキル基を表し、これらは直鎖状であってもメチル又はエチル分岐を有していてもよく、3~6員環の環状構造を有していてもよく、基内に存在する任意の-CH-は-O-、-CH=CH-、-CH=CF-、-CF=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-により交換されていてもよく、基内に存在する任意の水素原子はフッ素原子又はトリフルオロメトキシ基により置換されていてもよいが、炭素原子数1~7の直鎖状アルキル基、炭素原子数2~7の直鎖状1-アルケニル基、炭素原子数4~7の直鎖状3-アルケニル基、末端が炭素原子数1~3のアルコキシル基により置換された炭素原子数1~5のアルキル基が好ましい。又、分岐により不斉炭素が生じる場合には、化合物として光学活性であってもラセミ体であってもよい。
環D、環E及び環Fはそれぞれ独立的にトランス-1,4-シクロへキシレン基、トランスデカヒドロナフタレン-トランス-2,6-ジイル基、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよい1,4-フェニレン基、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよいナフタレン-2,6-ジイル基、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよいテトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、フッ素原子により置換されていてもよい1,4-シクロヘキセニレン基、1,3-ジオキサン-トランス-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基又はピリジン-2,5-ジイル基を表すが、トランス-1,4-シクロへキシレン基、トランスデカヒドロナフタレン-トランス-2,6-ジイル基、フッ素原子により置換されていてもよいナフタレン-2,6-ジイル基又は1~2個のフッ素原子により置換されていてもよい1,4-フェニレン基が好ましい。特に環Eがトランス-1,4-シクロへキシレン基又はトランスデカヒドロナフタレン-トランス-2,6-ジイル基である場合に、環Dはトランス-1,4-シクロへキシレン基であることが好ましく、環Fがトランス-1,4-シクロへキシレン基又はトランスデカヒドロナフタレン-トランス-2,6-ジイル基である場合に環D及び環Eはトランス-1,4-シクロへキシレン基であることが好ましい。又、(B3)において環Dはトランス-1,4-シクロへキシレン基であることが好ましい。
、L及びLは連結基であって、それぞれ独立的に単結合、エチレン基(-CHCH-)、1,2-プロピレン基(-CH(CH)CH-及び)-CHCH(CH)-)、1,4-ブチレン基、-COO-、-OCO-、-OCF-、-CFO-、-CH=CH-、-CH=CF-、-CF=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-OCH-、-CHO-又は-CH=NN=CH-を表すが、単結合、エチレン基、-COO-、-OCF-、-CFO-、-CF=CF-又は-C≡C-が好ましく、単結合、エチレン基又は-COO-が特に好ましい。又、(B2)においてはその少なくとも1個が、(B3)においてはその少なくとも2個が単結合を表すことが好ましい。
環Yは芳香環であり以下の一般式(L)~(L)で表すことができる。
Figure 0007354777000040
式中、Y~Yはそれぞれ独立的に水素原子あるいはフッ素原子を表すが、(Le)において、Yはフッ素原子であることが好ましい。
末端基Pはシアノ基(-CN)、シアナト基(-OCN)、-C≡CCN又はイソチオシアノ基(-NCS)を表すが、シアノ基又はイソチオシアノ基が好ましい。
なお一般式(B1)から(B3)で表される化合物を組み合わせて使用する場合、異なる分子中の同一の選択肢(環DやL等)は同一の置換基を表しても、異なる置換基を表してもよい。
又、一般式(B1)から(B3)においては本発明の一般式(i-1)及び(ii)を除く。
本発明の組成物の総量に対しての一般式(B1)から(B3)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%であり、22%であり、25%であり、30%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を高めにすることが好ましい。さらに、本発明の組成物のTniを高く保ち、焼きつきの発生しにくい組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を高めにすることが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。
一般式(B1)~(B3)におけるより好ましい形態は以下の一般式(B1a)~(B2c)で表すことができる。
Figure 0007354777000041
(式中、A、B、Y及びYは一般式(B1)から(B3)におけるA、B、Y及びYと同じ意味を表す。)
さらに好ましくは、下記化合物である。
Figure 0007354777000042
Figure 0007354777000043
本願発明の組成物に対してさらに含まれる化合物として、下記一般式(C1)から(C3)で表される化合物を含むことが好ましい。
Figure 0007354777000044
上式中、R及びPはそれぞれ独立的に炭素原子数1~12のアルキル基を表し、これらは直鎖状であってもメチル又はエチル分岐を有していてもよく、3~6員環の環状構造を有していてもよく、基内に存在する任意の-CH-は-O-、-CH=CH-、-CH=CF-、-CF=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-により交換されていてもよく、基内に存在する任意の水素原子はフッ素原子又はトリフルオロメトキシ基により置換されていてもよいが、炭素原子数1~7の直鎖状アルキル基、炭素原子数2~7の直鎖状1-アルケニル基、炭素原子数4~7の直鎖状3-アルケニル基、炭素原子数1~3の直鎖状アルコキシル基又は末端が炭素原子数1~3アルコキシル基により置換された炭素原子数1~5の直鎖状アルキル基が好ましく、更に少なくとも一方は炭素原子数1~7の直鎖状アルキル基、炭素原子数2~7の直鎖状1-アルケニル基又は炭素原子数4~7の直鎖状3-アルケニル基であることが特に好ましい。又、分岐により不斉炭素が生じる場合には、化合物として光学活性であってもラセミ体であってもよい。
環G、環H、環I及び環Jはそれぞれ独立的に、トランス-1,4-シクロへキシレン基、トランスデカヒドロナフタレン-トランス-2,6-ジイル基、1~2個のフッ素原子あるいはメチル基により置換されていてもよい1,4-フェニレン基、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよいナフタレン-2,6-ジイル基、1~2個のフッ素原子により置換されていてもよいテトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、1~2個のフッ素原子により置換されていてもよい1,4-シクロヘキセニレン基、1,3-ジオキサン-トランス-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基又はピリジン-2,5-ジイル基を表すが、各化合物において、トランスデカヒドロナフタレン-トランス-2,6-ジイル基、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよいナフタレン-2,6-ジイル基、1~2個のフッ素原子により置換されていてもよいテトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、フッ素原子により置換されていてもよい1,4-シクロヘキセニレン基、1,3-ジオキサン-トランス-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基又はピリジン-2,5-ジイル基は1個以内であることが好ましく、他の環はトランス-1,4-シクロへキシレン基あるいは1~2個のフッ素原子又はメチル基により置換されていてもよい1,4-フェニレン基であることが好ましい。
、L及びLは連結基であって、それぞれ独立的に単結合、エチレン基(-CHCH-)、1,2-プロピレン基(-CH(CH)CH-及び)-CHCH(CH)-)、1,4-ブチレン基、-COO-、-OCO-、-OCF-、-CFO-、-CH=CH-、-CH=CF-、-CF=CH-、-CF=CF-、-C≡C-又は-CH=NN=CH-を表すが、単結合、エチレン基、1,4-ブチレン基、-COO-、-OCO-、-OCF-、-CFO-、-CF=CF-、-C≡C-又は-CH=NN=CH-が好ましく、(C2)においてはその少なくとも1個が、(C3)においてはその少なくとも2個が単結合を表すことが好ましい。
なお一般式(C1)から(C3)で表される化合物を組み合わせて使用する場合、異なる分子中の同一の選択肢(環GやL等)は同一の置換基を表しても、異なる置換基を表してもよい。
又、一般式(C1)から(C3)においては本発明の一般式(A1)から(A3)、(B1)から(B3)、(i-1)及び(ii)を除く。
本発明の組成物の総量に対しての一般式(C1)から(C3)で表される化合物の好ましい含有量の下限値は、1%であり、2%であり、5%であり、8%であり、10%であり、13%であり、15%であり、18%であり、20%であり、22%であり、25%であり、30%である。好ましい含有量の上限値は、30%であり、28%であり、25%であり、23%であり、20%であり、18%であり、15%であり、13%であり、10%であり、8%であり、5%である。
本発明の組成物の粘度を低く保ち、応答速度が速い組成物が必要な場合は上記の下限値を低めに、上限値を高めにすることが好ましい。さらに、本発明の組成物のTniを高く保ち、焼きつきの発生しにくい組成物が必要な場合は上記の下限値を高めに、上限値を高めにすることが好ましい。また、駆動電圧を低く保つために誘電率異方性を大きくしたいときは、上記の下限値を低めに、上限値を低めにすることが好ましい。
分子内に存在するハロゲン原子は0、1、2又は3個が好ましく、0又は1が好ましく、他の液晶分子との相溶性を重視する場合には1が好ましい。
(C1)におけるより好ましい形態は以下の一般式(C1a)~(C1h)で表すことができる。
Figure 0007354777000045
上記各式中、R及びRはそれぞれ独立的に炭素原子数1~7の直鎖状アルキル基、炭素原子数2~7の直鎖状1-アルケニル基、炭素原子数4~7の直鎖状3-アルケニル基、炭素原子数1~3の直鎖状アルコキシル基又は末端が炭素原子数1~3のアルコキシル基により置換された炭素原子数1~5の直鎖状アルキル基を表すが、少なくとも一方は炭素原子数1~7の直鎖状アルキル基、炭素原子数2~7の直鎖状1-アルケニル基又は炭素原子数4~7の直鎖状3-アルケニル基を表す。ただし、環G1~環G8が芳香環の場合、対応するRは1-アルケニル基及びアルコキシル基を除き、環H1~環H8が芳香環の場合、対応するRは1-アルケニル基及びアルコキシル基を除く。
環G1及び環H1はそれぞれ独立的にトランス-1,4-シクロへキシレン基、トランスデカヒドロナフタレン-トランス-2,6-ジイル基、1~2個のフッ素原子あるいはメチル基により置換されていてもよい1,4-フェニレン基、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよいナフタレン-2,6-ジイル基、1~2個のフッ素原子により置換されていてもよいテトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、1~2個のフッ素原子により置換されていてもよい1,4-シクロヘキセニレン基、1,3-ジオキサン-トランス-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基又はピリジン-2,5-ジイル基を表すが、各化合物において、トランスデカヒドロナフタレン-トランス-2,6-ジイル基、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよいナフタレン-2,6-ジイル基、1~2個のフッ素原子により置換されていてもよいテトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、フッ素原子により置換されていてもよい1,4-シクロヘキセニレン基、1,3-ジオキサン-トランス-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基又はピリジン-2,5-ジイル基は1個以内であることが好ましく、その場合の他方の環はトランス-1,4-シクロへキシレン基あるいは1~2個のフッ素原子又はメチル基により置換されていてもよい1,4-フェニレン基である。環G2及び環H2はそれぞれ独立的にトランス-1,4-シクロへキシレン基、トランスデカヒドロナフタレン-トランス-2,6-ジイル基、1~2個のフッ素原子あるいはメチル基により置換されていてもよい1,4-フェニレン基、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよいナフタレン-2,6-ジイル基、1~2個のフッ素原子により置換されていてもよいテトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基を表すが、各化合物において、トランスデカヒドロナフタレン-トランス-2,6-ジイル基、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよいナフタレン-2,6-ジイル基、1~2個のフッ素原子により置換されていてもよいテトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基は1個以内であることが好ましく、その場合の他方の環はトランス-1,4-シクロへキシレン基あるいは1~2個のフッ素原子又はメチル基により置換されていてもよい1,4-フェニレン基である。環G3及び環H3はそれぞれ独立的に1~2個のフッ素原子あるいはメチル基により置換されていてもよい1,4-フェニレン基、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよいナフタレン-2,6-ジイル基、1~2個のフッ素原子により置換されていてもよいテトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基を表すが、各化合物において1個以上のフッ素原子により置換されていてもよいナフタレン-2,6-ジイル基、1~2個のフッ素原子により置換されていてもよいテトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基は1個以内であることが好ましい。
さらに好ましくは、下記化合物である。
Figure 0007354777000046
(C2)におけるより好ましい形態は以下の一般式(C2a)~(C2m)で表すことができる。
Figure 0007354777000047
上式中、環G1、環G2、環G3、環H1、環H2及び環H3は前述の意味を表し、環I1は環G1と、環I2は環G2と、環I3は環G3とそれぞれおなじ意味を表す。又、上記各化合物において、トランスデカヒドロナフタレン-トランス-2,6-ジイル基、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよいナフタレン-2,6-ジイル基、1~2個のフッ素原子により置換されていてもよいテトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、フッ素原子により置換されていてもよい1,4-シクロヘキセニレン基、1,3-ジオキサン-トランス-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基又はピリジン-2,5-ジイル基は1個以内であることが好ましく、その場合の他方の環はトランス-1,4-シクロへキシレン基あるいは1~2個のフッ素原子又はメチル基により置換されていてもよい1,4-フェニレン基である。
さらに好ましくは、下記化合物である。
Figure 0007354777000048
次に(C3)におけるより好ましい形態は以下の一般式(C3a)~(C3f)で表すことができる。
Figure 0007354777000049
上式中、環G1、環G2、環H1、環H2、環I1及び環I2は前述の意味を表し、環J1は環G1又環J2は環G2とそれぞれおなじ意味を表す。又、上記各化合物において、トランスデカヒドロナフタレン-トランス-2,6-ジイル基、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよいナフタレン-2,6-ジイル基、1~2個のフッ素原子により置換されていてもよいテトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、フッ素原子により置換されていてもよい1,4-シクロヘキセニレン基、1,3-ジオキサン-トランス-2,5-ジイル基、ピリミジン-2,5-ジイル基又はピリジン-2,5-ジイル基は1個以内であることが好ましく、その場合の他方の環はトランス-1,4-シクロへキシレン基あるいは1~2個のフッ素原子又はメチル基により置換されていてもよい1,4-フェニレン基である。
さらに好ましくは、下記化合物である。
Figure 0007354777000050
本発明の組成物の総量に対しての一般式(i-1)、一般式(A1)から(A3)、一般式(B1)から(B3)及び一般式(C1)から(C3)で表される化合物の合計の好ましい含有量の下限値は、80%であり、85%であり、88%であり、90%であり、92%であり、93%であり、94%であり、95%であり、96%であり、97%であり、98%であり、99%であり、100%である。好ましい含有量の上限値は、100%であり、99%であり、98%であり、95%である。
本発明の組成物の総量に対しての一般式(i-1)、一般式(A1a)から(A3c)、一般式(B1a)から(B2c)及び一般式(C1a)から(C3f)で表される化合物の合計の好ましい含有量の下限値は、80%であり、85%であり、88%であり、90%であり、92%であり、93%であり、94%であり、95%であり、96%であり、97%であり、98%であり、99%であり、100%である。好ましい含有量の上限値は、100%であり、99%であり、98%であり、95%である。
本願発明の組成物は、分子内に過酸(-CO-OO-)構造等の酸素原子等のヘテロ原子同士が結合した構造を持つ化合物を含有しないことが好ましい。
組成物の信頼性及び長期安定性を重視する場合にはカルボニル基を有する化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して5%以下とすることが好ましく、3%以下とすることがより好ましく、1%以下とすることが更に好ましく、実質的に含有しないことが最も好ましい。
UV照射による安定性を重視する場合、塩素原子が置換している化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して15%以下とすることが好ましく、10%以下とすることが好ましく、8%以下とすることが好ましく、5%以下とすることがより好ましく、3%以下とすることが好ましく、実質的に含有しないことが更に好ましい。
分子内の環構造がすべて6員環である化合物の含有量を多くすることが好ましく、分子内の環構造がすべて6員環である化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して80%以上とすることが好ましく、90%以上とすることがより好ましく、95%以上とすることが更に好ましく、実質的に分子内の環構造がすべて6員環である化合物のみで組成物を構成することが最も好ましい。
組成物の酸化による劣化を抑えるためには、環構造としてシクロヘキセニレン基を有する化合物の含有量を少なくすることが好ましく、シクロヘキセニレン基を有する化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して10%以下とすることが好ましく、8%以下とすることが好ましく、5%以下とすることがより好ましく、3%以下とすることが好ましく、実質的に含有しないことが更に好ましい。
粘度の改善及びTniの改善を重視する場合には、水素原子がハロゲンに置換されていてもよい2-メチルベンゼン-1,4-ジイル基を分子内に持つ化合物の含有量を少なくすることが好ましく、前記2-メチルベンゼン-1,4-ジイル基を分子内に持つ化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して10%以下とすることが好ましく、8%以下とすることが好ましく、5%以下とすることがより好ましく、3%以下とすることが好ましく、実質的に含有しないことが更に好ましい。
本願において実質的に含有しないとは、意図せずに含有する物を除いて含有しないという意味である。
本発明の第一実施形態の組成物に含有される化合物が、側鎖としてアルケニル基を有する場合、前記アルケニル基がシクロヘキサンに結合している場合には当該アルケニル基の炭素原子数は2~5であることが好ましく、前記アルケニル基がベンゼンに結合している場合には当該アルケニル基の炭素原子数は4~5であることが好ましく、前記アルケニル基の不飽和結合とベンゼンは直接結合していないことが好ましい。
本発明における液晶組成物の安定性を高めるため、酸化防止剤を添加することが好ましい。酸化防止剤としては、ヒドロキノン誘導体、ニトロソアミン系重合禁止剤、ヒンダードフェノール系酸化防止剤等が挙げられ、より具体的には、tert-ブチルハイドロキノン、メチルハイドロキノン、和光純薬工業株式会社製の「Q-1300」、「Q-1301」、BASF社の「IRGANOX1010」、「IRGANOX1035」、「IRGANOX1076」、「IRGANOX1098」、「IRGANOX1135」、「IRGANOX1330」、「IRGANOX1425」、「IRGANOX1520」、「IRGANOX1726」、「IRGANOX245」、「IRGANOX259」、「IRGANOX3114」、「IRGANOX3790」、「IRGANOX5057」、「IRGANOX565」等々があげられる。
酸化防止剤の添加量は重合性液晶組成物に対して0.01~2.0質量%であることが好ましく、0.05~1.0質量%であることがより好ましい。
本発明における液晶組成物の安定性を高めるため、UV吸収剤を添加することが好ましい。UV吸収剤としては、波長370nm以下の紫外線の吸収能に優れ、かつ良好な液晶表示性の観点から、波長400nm以上の可視光の吸収が少ないものが好ましい。より具体的には、例えばヒンダードフェノール系化合物、ヒドロキシベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、サリチル酸エステル系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物、トリアジン系化合物が挙げられ、ヒンダードフェノール系化合物としては、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール、ペンタエリスリチル-テトラキス〔3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、N,N’-ヘキサメチレンビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-ヒドロシンナミド)、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン、トリス-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-イソシアヌレートが挙げられる。ベンゾトリアゾール系化合物としては、2-(2′-ヒドロキシ-5’-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2,2-メチレンビス(4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)-6-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)フェノール)、(2,4-ビス-(n-オクチルチオ)-6-(4-ヒドロキシ-3,5-ジ-tert-ブチルアニリノ)-1,3,5-トリアジン、トリエチレングリコール-ビス〔3-(3-tert-ブチル-5-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、N,N’-ヘキサメチレンビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-ヒドロシンナミド)、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン、2-(2’-ヒドロキシ-3’,5’-ジ-tert-ブチルフェニル)-5-クロルベンゾトリアゾール、(2-(2′-ヒドロキシ-3’,5’-ジ-tert-アミルフェニル)-5-クロルベンゾトリアゾール、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール、ペンタエリスリチル-テトラキス〔3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕が挙げられ、BASFジャパン(株)製のTINUVIN109、TINUVIN171、TINUVIN326、TINUVIN327、TINUVIN328、TINUVIN770、TINUVIN900、TINUVIN928、ケミプロ化成(株)製の、KEMISORB 71、KEMISORB 73、KEMISORB 74も好ましく用いることができる。
本願発明の分子中にNCSe構造を含む化合物を含有する組成物は、25℃における屈折率異方性(Δn)が0.15以上であることが好ましい。特に、高周波に対する用途に用いる場合、Δnが0.20以上であることが好ましく、0.25以上であることが好ましく、0.30以上であることが好ましく、0.35以上であることが特に好ましい。
本願発明の分子中にNCSe構造を含む化合物を含有する組成物は、25℃における誘電率異方性の絶対値(|Δε|)が10以上であるのが好ましく、10~40であるのが好ましく、20~40がより好ましい。誘電率異方性の値は正の値、負の値いずれも好ましい。
また、20℃におけるηが5~45mPa・sであるのが好ましく、5~25mPa・sであることがより好ましく、10~20mPa・sであることが特に好ましい。また、Tniが60℃~200℃であるのが好ましく、70℃~190℃がより好ましく、80℃~180℃が特に好ましい。
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。以下の実施例及び比較例の組成物における「%」は特段の指定のない限り『質量%』を意味する。
以下、下記の略語を使用する。
Me:メチル基
Et:エチル基
Tol:トルエン
DBU:1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン
DMF:N,N-ジメチルホルムアミド
THF:テトラヒドロフラン
DMAP:N,N-ジメチル-4-アミノピリジン
DIC:N,N-ジイソプロピルカルボジイミド
MEHQ:4-メトキシフェノール
p-TsOH:p-トルエンスルホン酸
Cr:結晶
N:ネマチック相
Sm:スメクチック相
Iso:等方性液体
(実施例1)
Figure 0007354777000051
窒素雰囲気下、4-ヨードアニリン(18.3g、84mmol)、トリエチルアミン(10.2g、100mmol)、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン(12.7g、84mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0.6g、0.5mmol)、ヨウ化銅(I)(0.1g、0.5mmol)、THF(100mL)の混合物に対し、室温で1-ブチル-4-エチニルベンゼン(14.6g、92mmol)のTHF(40mL)溶液を滴下し、加熱還流させながら3時間撹拌した。反応液を水に注ぎ、水層をトルエンで2回抽出し、有機層をあわせ、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去後、ヘキサンで再結晶することにより、4-((4-ブチルフェニル)エチニル)アニリン(19.8g、収率95%)を得た。
Figure 0007354777000052
窒素雰囲気下、4-((4-ブチルフェニル)エチニル)アニリン(18.8g、76mmol)、ギ酸(10.4g、227mmol)、トルエン(200mL)の混合物を80℃に加熱して2時間撹拌した。反応液に水を加えた後水層をトルエンで2回抽出し、有機層をあわせ、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去後、トルエン及びシリカゲル(20g)を加え、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(シリカゲル20g、移動相:トルエン)により精製した。溶媒を減圧留去後、トルエン/ヘキサンで再結晶することにより、N-(4-((4-ブチルフェニル)エチニル)フェニル)ホルムアミド(9.0g、収率43%)を得た。
Figure 0007354777000053
窒素雰囲気下、N-(4-((4-ブチルフェニル)エチニル)フェニル)ホルムアミド(9.0g、32mmol)及びトリエチルアミン(14.4g、143mmol)のジクロロメタン(100mL)溶液に対し、氷冷下トリホスゲン(5.8g、19mmol)のジクロロメタン(40mL)溶液を滴下し、加熱還流させながら4時間撹拌した。次に、反応液にセレン(5.1g、65mmol)を加えて加熱還流させながら10時間撹拌した。反応液に水を加えた後水層をジクロロメタンで2回抽出し、有機層をあわせ、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去後、トルエン及びシリカゲル(20g)を加え、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(シリカゲル20g、移動相:トルエン、ヘキサン)により精製した。溶媒を減圧留去後、ヘキサンで再結晶することにより、1-ブチル-4-((4-イソセレノシアナトフェニル)エチニル)ベンゼン(P-1)(3.5g、収率33%、Cr 91 Iso)を得た。
(実施例2)
Figure 0007354777000054
窒素雰囲気下、2-クロロ-4-ヨードアニリン(21.3g、84mmol)、トリエチルアミン(10.2g、100mmol)、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン(12.7g、84mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0.6g、0.5mmol)、ヨウ化銅(I)(0.1g、0.5mmol)、THF(100mL)の混合物に対し、室温で1-ブチル-4-エチニルベンゼン(14.6g、92mmol)のTHF(40mL)溶液を滴下し、加熱還流させながら3時間撹拌した。反応液を水に注ぎ、水層をトルエンで2回抽出し、有機層をあわせ、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去後、ヘキサンで再結晶することにより、4-((4-ブチルフェニル)エチニル)-2-クロロアニリン(22.6g、収率95%)を得た。
Figure 0007354777000055
窒素雰囲気下、4-((4-ブチルフェニル)エチニル)-2-クロロアニリン(22.6g、80mmol)、ギ酸(11.0g、239mmol)、トルエン(200mL)の混合物を80℃に加熱して2時間撹拌した。反応液に水を加えた後水層をトルエンで2回抽出し、有機層をあわせ、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去後、トルエン及びシリカゲル(20g)を加え、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(シリカゲル20g、移動相:トルエン)により精製した。溶媒を減圧留去後、トルエン/ヘキサンで再結晶することにより、N-(4-((4-ブチルフェニル)エチニル)-2-クロロフェニル)ホルムアミド(12.0g、収率48%)を得た。
Figure 0007354777000056
窒素雰囲気下、N-(4-((4-ブチルフェニル)エチニル)-2-クロロフェニル)ホルムアミド(12.0g、38mmol)、トリエチルアミン(17.1g、169mmol)のジクロロメタン(100mL)溶液に氷冷下、トリホスゲン(6.9g、23mmol)のジクロロメタン(40mL)溶液を滴下し、加熱還流させながら4時間撹拌した。反応液にセレン(6.1g、77mmol)を加えて加熱還流させながら10時間撹拌した。水を加え水層をジクロロメタンで2回抽出し、有機層をあわせ、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去後、トルエン及びシリカゲル(20g)を加え、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(シリカゲル20g、移動相:トルエン、ヘキサン)により精製した。溶媒を減圧留去後、ヘキサンで再結晶することにより、4-((4-ブチルフェニル)エチニル)-2-クロロ-1-イソセレノシアナトベンゼン(P-2)(4.2g、収率29%)を得た。
(実施例3)
Figure 0007354777000057
窒素雰囲気下、4-ヨードアニリン(18.3g、84mmol)、トリエチルアミン(10.2g、100mmol)、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン(12.7g、84mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0.6g、0.5mmol)、ヨウ化銅(I)(0.1g、0.5mmol)、THF(100mL)の混合物に対し、室温で4-エチニル-2-フルオロ-1-プロポキシベンゼン(16.4g、92mmol)のTHF(40mL)溶液を滴下し、加熱還流させながら3時間撹拌した。反応液を水に注ぎ、水層をトルエンで2回抽出し、有機層をあわせ、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去後、ヘキサンで再結晶することにより、4-((3-フルオロ-4-プロポキシフェニル)エチニル)アニリン(19.4g、収率86%)を得た。
Figure 0007354777000058
窒素雰囲気下、4-((3-フルオロ-4-プロポキシフェニル)エチニル)アニリン(19.4g、72mmol)、ギ酸(10.0g、216mmol)、トルエン(200mL)の混合物を80℃に加熱して2時間撹拌した。反応液に水を加えた後水層をトルエンで2回抽出し、有機層をあわせ、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去後、トルエン及びシリカゲル(20g)を加え、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(シリカゲル20g、移動相:トルエン)により精製した。溶媒を減圧留去後、トルエン/ヘキサンで再結晶することにより、N-(4-((3-フルオロ-4-プロポキシフェニル)エチニル)フェニル)ホルムアミド(10.2g、収率48%)を得た。
Figure 0007354777000059
窒素雰囲気下、N-(4-((3-フルオロ-4-プロポキシフェニル)エチニル)フェニル)ホルムアミド(10.2g、34mmol)、トリエチルアミン(15.3g、151mmol)のジクロロメタン(100mL)溶液に氷冷下、トリホスゲン(6.1g、21mmol)のジクロロメタン(40mL)溶液を滴下し、加熱還流させながら4時間撹拌した。反応液にセレン(5.4g、69mmol)を加えて加熱還流させながら10時間撹拌した。水を加え水層をジクロロメタンで2回抽出し、有機層をあわせ、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去後、トルエン及びシリカゲル(20g)を加え、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(シリカゲル20g、移動相:トルエン、ヘキサン)により精製した。溶媒を減圧留去後、ヘキサンで再結晶することにより、2-フルオロ-4-((4-イソセレノシアナトフェニル)エチニル)-1-プロポキシベンゼン(P-3)(5.6g、収率46%)を得た。
(実施例4)
Figure 0007354777000060
窒素雰囲気下、2-フルオロ-4-ヨードアニリン(19.8g、84mmol)、トリエチルアミン(10.2g、100mmol)、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン(12.7g、84mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0.6g、0.5mmol)、ヨウ化銅(I)(0.1g、0.5mmol)、THF(100mL)の混合物に対し、室温で1-ブチル-4-エチニルベンゼン(14.6g、92mmol)のTHF(40mL)溶液を滴下し、加熱還流させながら3時間撹拌した。反応液を水に注ぎ、水層をトルエンで2回抽出し、有機層をあわせ、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去後、ヘキサンで再結晶することにより、4-((4-ブチルフェニル)エチニル)-2-フルオロアニリン(20.1g、収率90%)を得た。
Figure 0007354777000061
窒素雰囲気下、4-((4-ブチルフェニル)エチニル)-2-フルオロアニリン(20.1g、75mmol)、ギ酸(10.4g、226mmol)、トルエン(200mL)の混合物を80℃に加熱して2時間撹拌した。反応液に水を加えた後水層をトルエンで2回抽出し、有機層をあわせ、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去後、トルエン及びシリカゲル(20g)を加え、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(シリカゲル20g、移動相:トルエン)により精製した。溶媒を減圧留去後、トルエン/ヘキサンで再結晶することにより、N-(4-((4-ブチルフェニル)エチニル)-2-フルオロフェニル)ホルムアミド(12.0g、収率54%)を得た。
Figure 0007354777000062
窒素雰囲気下、N-(4-((4-ブチルフェニル)エチニル)-2-フルオロフェニル)ホルムアミド(12.0g、41mmol)、トリエチルアミン(18.1g、179mmol)のジクロロメタン(100mL)溶液に氷冷下、トリホスゲン(7.2g、24mmol)のジクロロメタン(40mL)溶液を滴下し、加熱還流させながら4時間撹拌した。反応液にセレン(6.4g、81mmol)を加えて加熱還流させながら10時間撹拌した。反応液に水を加えた後水層をジクロロメタンで2回抽出し、有機層をあわせ、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去後、トルエン及びシリカゲル(20g)を加え、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(シリカゲル20g、移動相:トルエン、ヘキサン)により精製した。溶媒を減圧留去後、ヘキサンで再結晶することにより、4-((4-ブチルフェニル)エチニル)-2-フルオロ-1-イソセレノシアナトベンゼン(P-4)(5.6g、収率39%)を得た。
(実施例5)
Figure 0007354777000063
窒素雰囲気下、2-フルオロ-4-ヨードアニリン(19.8g、84mmol)、トリエチルアミン(10.2g、100mmol)、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン(12.7g、84mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0.6g、0.5mmol)、ヨウ化銅(I)(0.1g、0.5mmol)、THF(100mL)の混合物に対し、室温で1-エチニル-4-(4-ヘキシルシクロヘキシル)ベンゼン(24.7g、92mmol)のTHF(40mL)溶液を滴下し、加熱還流させながら3時間撹拌した。反応液を水に注ぎ、水層をトルエンで2回抽出し、有機層をあわせ、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去後、ヘキサンで再結晶することにより、2-フルオロ-4-((4-(4-ヘキシルシクロヘキシル)フェニル)エチニル)アニリン(30.8g、収率97%)を得た。
Figure 0007354777000064
窒素雰囲気下、2-フルオロ-4-((4-(4-ヘキシルシクロヘキシル)フェニル)エチニル)アニリン(30.8g、82mmol)、ギ酸(11.2g、245mmol)、トルエン(200mL)の混合物を80℃に加熱して2時間撹拌した。反応液に水を加えた後水層をトルエンで2回抽出し、有機層をあわせ、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去後、トルエン及びシリカゲル(20g)を加え、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(シリカゲル20g、移動相:トルエン)により精製した。溶媒を減圧留去後、トルエン/ヘキサンで再結晶することにより、N-(2-フルオロ-4-((4-(4-ヘキシルシクロヘキシル)フェニル)エチニル)フェニル)ホルムアミド(18.6g、収率56%)を得た。
Figure 0007354777000065
窒素雰囲気下、N-(2-フルオロ-4-((4-(4-ヘキシルシクロヘキシル)フェニル)エチニル)フェニル)ホルムアミド(18.6g、46mmol)、トリエチルアミン(20.4g、202mmol)のジクロロメタン(100mL)溶液に氷冷下、トリホスゲン(8.2g、28mmol)のジクロロメタン(40mL)溶液を滴下し、加熱還流させながら4時間撹拌した。反応液にセレン(7.2g、92mmol)を加えて加熱還流させながら10時間撹拌した。反応液に水を加えた後水層をジクロロメタンで2回抽出し、有機層をあわせ、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去後、トルエン及びシリカゲル(20g)を加え、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(シリカゲル20g、移動相:トルエン、ヘキサン)により精製した。溶媒を減圧留去後、ヘキサンで再結晶することにより、2-フルオロ-4-((4-(4-ヘキシルシクロヘキシル)フェニル)エチニル)-1-イソセレノシアナトベンゼン(P-5)(6.2g、収率29%)を得た。
(実施例6)
Figure 0007354777000066
窒素雰囲気下、4-ヨードアニリン(18.3g、84mmol)、トリエチルアミン(10.2g、100mmol)、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン(12.7g、84mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0.6g、0.5mmol)、ヨウ化銅(I)(0.1g、0.5mmol)、THF(100mL)の混合物に対し、室温で2-エチニル-6-ヘキシルナフタレン(21.7g、92mmol)のTHF(40mL)溶液を滴下し、加熱還流させながら3時間撹拌した。反応液を水に注ぎ、水層をトルエンで2回抽出し、有機層をあわせ、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去後、ヘキサンで再結晶することにより、4-((6-ヘキシルナフタレン-2-イル)エチニル)アニリン(26.7g、収率98%)を得た。
Figure 0007354777000067
窒素雰囲気下、4-((6-ヘキシルナフタレン-2-イル)エチニル)アニリン(26.7g、82mmol)、ギ酸(11.3g、245mmol)、トルエン(200mL)の混合物を80℃に加熱して2時間撹拌した。反応液に水を加えた後水層をトルエンで2回抽出し、有機層をあわせ、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去後、トルエン及びシリカゲル(20g)を加え、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(シリカゲル20g、移動相:トルエン)により精製した。溶媒を減圧留去後、トルエン/ヘキサンで再結晶することにより、N-(4-((6-ヘキシルナフタレン-2-イル)エチニル)フェニル)ホルムアミド(18.4g、収率64%)を得た。
Figure 0007354777000068
窒素雰囲気下、N-(4-((6-ヘキシルナフタレン-2-イル)エチニル)フェニル)ホルムアミド(18.4g、52mmol)、トリエチルアミン(23.1g、228mmol)のジクロロメタン(100mL)溶液に氷冷下、トリホスゲン(9.2g、31mmol)のジクロロメタン(40mL)溶液を滴下し、加熱還流させながら4時間撹拌した。反応液にセレン(8.2g、104mmol)を加えて加熱還流させながら10時間撹拌した。反応液に水を加えた後水層をジクロロメタンで2回抽出し、有機層をあわせ、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去後、トルエン及びシリカゲル(20g)を加え、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(シリカゲル20g、移動相:トルエン、ヘキサン)により精製した。溶媒を減圧留去後、ヘキサンで再結晶することにより、2-ヘキシル-6-((4-イソセレノシアナトフェニル)エチニル)ナフタレン(P-6)(4.8g、収率22%)を得た。
(実施例7)
Figure 0007354777000069
窒素雰囲気下、2-フルオロ-5-ヨードアニリン(19.8g、84mmol)、トリエチルアミン(10.2g、100mmol)、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン(12.7g、84mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0.6g、0.5mmol)、ヨウ化銅(I)(0.1g、0.5mmol)、THF(100mL)の混合物に対し、室温で1-ブチル-4-エチニルベンゼン(14.6g、92mmol)のTHF(40mL)溶液を滴下し、加熱還流させながら3時間撹拌した。反応液を水に注ぎ、水層をトルエンで2回抽出し、有機層をあわせ、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去後、ヘキサンで再結晶することにより、5-((4-ブチルフェニル)エチニル)-2-フルオロアニリン(16.3g、収率73%)を得た。
Figure 0007354777000070
窒素雰囲気下、5-((4-ブチルフェニル)エチニル)-2-フルオロアニリン(16.3g、61mmol)、ギ酸(8.4g、183mmol)、トルエン(200mL)の混合物を80℃に加熱して2時間撹拌した。反応液に水を加えた後水層をトルエンで2回抽出し、有機層をあわせ、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去後、トルエン及びシリカゲル(20g)を加え、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(シリカゲル20g、移動相:トルエン)により精製した。溶媒を減圧留去後、トルエン/ヘキサンで再結晶することにより、N-(5-((4-ブチルフェニル)エチニル)-2-フルオロフェニル)ホルムアミド(8.8g、収率49%)を得た。
Figure 0007354777000071
窒素雰囲気下、N-(5-((4-ブチルフェニル)エチニル)-2-フルオロフェニル)ホルムアミド(8.8g、30mmol)、トリエチルアミン(13.3g、131mmol)のジクロロメタン(100mL)溶液に氷冷下、トリホスゲン(5.3g、18mmol)のジクロロメタン(40mL)溶液を滴下し、加熱還流させながら4時間撹拌した。反応液にセレン(4.7g、60mmol)を加えて加熱還流させながら10時間撹拌した。反応液に水を加えた後水層をジクロロメタンで2回抽出し、有機層をあわせ、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去後、トルエン及びシリカゲル(20g)を加え、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(シリカゲル20g、移動相:トルエン、ヘキサン)により精製した。溶媒を減圧留去後、ヘキサンで再結晶することにより、4-((4-ブチルフェニル)エチニル)-1-フルオロ-2-イソセレノシアナトベンゼン(P-7)(2.5g、収率24%)を得た。
(実施例8)
Figure 0007354777000072
窒素雰囲気下、4-ヨードアニリン(18.3g、84mmol)、トリエチルアミン(10.2g、100mmol)、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン(12.7g、84mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0.6g、0.5mmol)、ヨウ化銅(I)(0.1g、0.5mmol)、THF(100mL)の混合物に対し、室温で3-エチニルジベンゾ[b,d]チオフェン(19.1g、92mmol)のTHF(40mL)溶液を滴下し、加熱還流させながら3時間撹拌した。反応液を水に注ぎ、水層をトルエンで2回抽出し、有機層をあわせ、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去後、ヘキサンで再結晶することにより、4-(ジベンゾ[b,d]チオフェン-3-イルエチニル)アニリン(24.0g、収率96%)を得た。
Figure 0007354777000073
窒素雰囲気下、4-(ジベンゾ[b,d]チオフェン-3-イルエチニル)アニリン(24.0g、80mmol)、ギ酸(11.1g、240mmol)、トルエン(200mL)の混合物を80℃に加熱して2時間撹拌した。反応液に水を加えた後水層をトルエンで2回抽出し、有機層をあわせ、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去後、トルエン及びシリカゲル(20g)を加え、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(シリカゲル20g、移動相:トルエン)により精製した。溶媒を減圧留去後、トルエン/ヘキサンで再結晶することにより、N-(4-(ジベンゾ[b,d]チオフェン-3-イルエチニル)フェニル)ホルムアミド(18.2g、収率69%)を得た。
Figure 0007354777000074
窒素雰囲気下、N-(4-(ジベンゾ[b,d]チオフェン-3-イルエチニル)フェニル)ホルムアミド(18.2g、56mmol)、トリエチルアミン(24.8g、245mmol)のジクロロメタン(200mL)溶液に氷冷下、トリホスゲン(9.9g、33mmol)のジクロロメタン(80mL)溶液を滴下し、加熱還流させながら4時間撹拌した。反応液にセレン(8.8g、111mmol)を加えて加熱還流させながら10時間撹拌した。反応液に水を加えた後水層をジクロロメタンで2回抽出し、有機層をあわせ、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去後、トルエン及びシリカゲル(30g)を加え、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(シリカゲル30g、移動相:トルエン、ヘキサン)により精製した。溶媒を減圧留去後、ヘキサンで再結晶することにより、3-((4-イソセレノシアナトフェニル)エチニル)ジベンゾ[b,d]チオフェン(P-8)(5.3g、収率25%)を得た。
(比較例1)
Figure 0007354777000075
窒素雰囲気下、4-ヨード-1-イソチオシアナトベンゼン(8.9g、34mmol)、トリエチルアミン(4.1g、41mmol)、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン(5.2g、34mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0.2g、0.2mmol)、ヨウ化銅(I)(0.04g、0.2mmol)、THF(50mL)の混合物に対し、室温で1-ブチル-4-エチニルベンゼン(5.9g、37mmol)のTHF(20mL)溶液を滴下し、加熱還流させながら3時間撹拌した。反応液を水に注ぎ、水層をトルエンで2回抽出し、有機層をあわせ、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を減圧留去後、ヘキサンで再結晶することにより、4-((4-ブチルフェニル)エチニル)-1-イソチオシアナトベンゼン(3.1g、収率31%)を得た。
以下の物性値を示す母体液晶(LC-1)を調製した。値はいずれも実測値である。
n-i(ネマチック相-等方性液体相転移温度):73.8℃
Δε(25℃における誘電率異方性) :-2.79
Δn(25℃における屈折率異方性) :0.101
γ (25℃における回転粘性係数):118
この母体液晶(LC-1)に対して、実施例1~8及び比較例1で得た(P-1)~(P-8)及び化合物(C-1)を0%、5%、10%加えた液晶組成物を調製した。最小二乗法を用いた100%における外挿値を以下に示す。実施例9~16及び比較例2を比較する事により、本願化合物はΔnおよびΔεを効果的に上昇させる事が判明した。
Figure 0007354777000076

Claims (11)

  1. 下記一般式(i-1)
    Figure 0007354777000077
    (式中、
    i1は水素原子、炭素原子数1~12の直鎖又は分岐のアルキル基を表し、
    当該アルキル基中の任意の水素原子がハロゲン原子に置換されていても良く、
    当該アルキル基中の1個又は2個以上の-CH-が各々独立して-O-に置き換えられても良いが、
    酸素原子同士が結合することはなく、
    i1 は、
    (a)1,4-シクロへキシレン基
    (b)1,4-フェニレン基
    (c)ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基
    (d)チオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、ジベンゾチオフェン-3,7-ジイル基、ジベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、チエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル基
    からなる群より選ばれる基を表し、
    i2 は、
    (b)1,4-フェニレン基
    (c)ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基
    (d)チオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、ジベンゾチオフェン-3,7-ジイル基、ジベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、チエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル基
    からなる群より選ばれる基を表し、
    i1 又はA i2 は無置換であるか又は1つ以上の置換基Li1によって置換されていても良く、
    i1はフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、又は、1個の-CH-又は2個以上の-CH-が各々独立して-O-によって置換されていても良い炭素原子数1からの直鎖状アルキル基又は炭素原子数3からの分岐状若しくは環状アルキル基を表すが、
    酸素原子同士が直接結合することはなく、
    当該アルキル基中の任意の水素原子はフッ素原子に置換されていても良く、
    i1はそれぞれ独立して単結合、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-又は炭素原子数2~のアルキレン基を表し、
    このアルキレン基中の1個又は2個以上の-CH-は-O-、-COO-又は-OCO-で置換されてもよいが
    酸素原子同士が直接結合することはなく、
    i1は1からの整数を表し、
    ここでAi1及びZi1が複数存在する場合それらは同一であっても異なっていても良い。)
    で表される化合物を含有する液晶組成物。
  2. 下記式(P-7)
    Figure 0007354777000078
    で表される化合物を含有する液晶組成物。
  3. さらに、一般式(II)
    Figure 0007354777000079
    (式中、
    ii1は水素原子、炭素原子数1~40の直鎖又は分岐のアルキル基を表し、
    当該アルキル基中の任意の水素原子がハロゲン原子に置換されていても良く、当該アルキル基中の1個又は2個以上の-CH-が各々独立して-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-、-CF=CF-又は-C≡C-に置き換えられても良いが、
    酸素原子同士が結合することはなく、
    ii1及びAii2は各々独立して
    (a)1,4-シクロへキシレン基(この基中に存在する1個の-CH-又は隣接していない2個以上の-CH-は-O-又は-S-に置き換えられても良い。)
    (b)1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
    (c)1,4-シクロヘキセニレン基、ビシクロ[2.2.2]オクタン-1,4-ジイル基、ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、デカヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基、(これらの基中に存在する水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されても良く、また、ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基又はフェナントレン-2,7-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
    (d)チオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、ジベンゾチオフェン-3,7-ジイル基、ジベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、チエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
    からなる群より選ばれる基を表し、
    これらの基は無置換であるか又は1つ以上の置換基Lii1によって置換されていても良く、
    ii1はフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルファニル基、ニトロ基、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、チオイソシアノ基、又は、1個の-CH-又は2個以上の-CH-が各々独立して-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-若しくは-C≡C-によって置換されていても良い炭素原子数1から20の直鎖状アルキル基又は炭素原子数3から20の分岐状若しくは環状アルキル基を表すが、
    酸素原子同士が直接結合することはなく、
    当該アルキル基中の任意の水素原子はフッ素原子に置換されていても良く、
    ii1はそれぞれ独立して単結合、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CFO-、-OCF-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH=C(CH)COO-、-OCOC(CH)=CH-、-CH-CH(CH)COO-、-OCOCH(CH)―CH-、-OCHCHO-、-N=N-、-C=N-N=C-、-CH=N-、-N=CH-又は炭素原子数2~20のアルキレン基を表し、
    このアルキレン基中の1個又は2個以上の-CH-は-O-、-COO-又は-OCO-で置換されてもよいが酸素原子同士が直接結合することはなく、
    ii1は水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルファニル基、ニトロ基、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、チオイソシアノ基、又は、1個の-CH-又は2個以上の-CH-が各々独立して-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-NH-CO-、-CH=CH-COO-、-CH=CH-OCO-、-COO-CH=CH-、-OCO-CH=CH-、-CH=CH-、-CF=CF-若しくは-C≡C-によって置換されていても良い炭素原子数1から20の直鎖状アルキル基又は炭素原子数3から20の分岐状若しくは環状アルキル基を表すが、
    酸素原子同士が直接結合することはなく、
    当該アルキル基中の任意の水素原子はフッ素原子に置換されていても良く、
    ii1は1から8の整数を表し、
    ここでAii1及びZii1が複数存在する場合それらは同一であっても異なっていても良い。)
    で表される化合物を1種又は2種以上含有する、請求項1又は2に記載の液晶組成物。
  4. 前記一般式(II)で表される化合物において、Aii1及びAii2
    (e)1,4-フェニレン基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
    (f)ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基(これらの基中に存在する水素原子はフッ素原子又は塩素原子に置換されても良く、また、ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基又はフェナントレン-2,7-ジイル基中に存在する1個の-CH=又は2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
    (g)チオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、ジベンゾチオフェン-3,7-ジイル基、ジベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、チエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル基(この基中に存在する1個の-CH=又は隣接していない2個以上の-CH=は-N=に置き換えられても良い。)
    からなる群より選ばれる基を表し、
    これらの基は無置換であるか又は1つ以上の置換基Lii1によって置換されていても良い、請求項に記載の液晶組成物。
  5. 前記一般式(II)で表される化合物において、存在する1つ以上のZii1が-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-N=N-又は-C=N-N=C-を表す、請求項又はに記載の液晶組成物。
  6. 屈折率異方性が0.15以上である、請求項1~のいずれか一項に記載の液晶組成物。
  7. 誘電率異方性が2以上である、請求項1~のいずれか一項に記載の液晶組成物。
  8. 酸化防止剤、紫外線防止剤、カイラル剤、帯電防止剤及び二色性色素の少なくともいずれか1つを1種又は2種以上含有する請求項1~のいずれか1項に記載の液晶組成物。
  9. 請求項1~のいずれか一項に記載の液晶組成物を使用した高周波数素子、アンテナ、液晶表示素子、液晶レンズ又は立体画像表示用複屈折レンズ。
  10. 下記の一般式(i-1)
    Figure 0007354777000080
    (式中、
    i1は水素原子、炭素原子数1~12の直鎖又は分岐のアルキル基を表し、
    当該アルキル基中の任意の水素原子がハロゲン原子に置換されていても良く、
    当該アルキル基中の1個又は2個以上の-CH-が各々独立して-O-に置き換えられても良いが、
    酸素原子同士が結合することはなく、
    i1 は、
    (a)1,4-シクロへキシレン基
    (b)1,4-フェニレン基
    (c)ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、5,6,7,8-テトラヒドロナフタレン-1,4-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基
    (d)チオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、ジベンゾチオフェン-3,7-ジイル基、ジベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、チエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル基
    からなる群より選ばれる基を表し、
    i2 は、
    (b)1,4-フェニレン基
    (c)ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル基、アントラセン-2,6-ジイル基、アントラセン-1,4-ジイル基、アントラセン-9,10-ジイル基、フェナントレン-2,7-ジイル基
    (d)チオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,5-ジイル基、ベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、ジベンゾチオフェン-3,7-ジイル基、ジベンゾチオフェン-2,6-ジイル基、チエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジイル基
    からなる群より選ばれる基を表し、
    i1 又はA i2 は無置換であるか又は1つ以上の置換基Li1によって置換されていても良く、
    i1はフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、又は、1個の-CH-又は2個以上の-CH-が各々独立して-O-によって置換されていても良い炭素原子数1からの直鎖状アルキル基又は炭素原子数3からの分岐状若しくは環状アルキル基を表すが、
    酸素原子同士が直接結合することはなく、
    当該アルキル基中の任意の水素原子はフッ素原子に置換されていても良く、
    i1はそれぞれ独立して単結合、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-又は炭素原子数2~のアルキレン基を表し、
    このアルキレン基中の1個又は2個以上の-CH-は-O-、-COO-又は-OCO-で置換されてもよいが
    酸素原子同士が直接結合することはなく、
    i1は1からの整数を表し、
    ここでAi1及びZi1が複数存在する場合それらは同一であっても異なっていても良い。)
    で表される化合物。
  11. 下記式(P-7)
    Figure 0007354777000081
    で表される化合物。
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