液晶化合物および液晶媒体
【課題】熱安定性、優れた誘電特性および比較的低い粘度を有する液晶化合物および液晶媒体を提供する。
【解決手段】液晶化合物は、式（１）で表され、
式中、Ｒ１は、Ｈ、炭素原子が１〜１０個のアルキル基、または炭素原子が２〜１０個のアルケニル基を示し、各-（ＣＨ2）-は、置換されていないか、あるいは、-Ｏ-、-ＣＯ-、-ＣＯＯ-または-ＯＣＯ-により置換され、アルキル基またはアルケニル基上の水素原子は、フッ素原子で置換されてもよい。Ａ1、Ａ2、Ａ3およびＡ4は、それぞれ独立して、１，４-フェニレン、１，４-シクロヘキシレン、および２，５-テトラヒドロピラニレンから成る群を示す。Ａ1、Ａ2、Ａ3およびＡ4のうち少なくとも１つは、インダン-２，５-ジイルである。
【解決手段】液晶化合物は、式（１）で表され、
式中、Ｒ１は、Ｈ、炭素原子が１〜１０個のアルキル基、または炭素原子が２〜１０個のアルケニル基を示し、各-（ＣＨ2）-は、置換されていないか、あるいは、-Ｏ-、-ＣＯ-、-ＣＯＯ-または-ＯＣＯ-により置換され、アルキル基またはアルケニル基上の水素原子は、フッ素原子で置換されてもよい。Ａ1、Ａ2、Ａ3およびＡ4は、それぞれ独立して、１，４-フェニレン、１，４-シクロヘキシレン、および２，５-テトラヒドロピラニレンから成る群を示す。Ａ1、Ａ2、Ａ3およびＡ4のうち少なくとも１つは、インダン-２，５-ジイルである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶化合物および液晶媒体に関するものであり、特に、比較的低い粘度を有する液晶化合物および液晶媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（liquid crystal display）は、液晶光電変化を利用したディスプレイであり、小型、軽量、低消費電力、高品質表示等の魅力的な利点を有するため、近年、フラットディスプレイの主流となっている。技術の進歩にともない、業界においても常に様々な方法を利用して、ユーザーの要求に応じた高色飽和度の液晶ディスプレイの開発が進められている。
【０００３】
液晶ディスプレイ中の液晶材料については、熱安定性、優れた誘電特性および比較的低い粘度を有する液晶化合物および液晶媒体が現在の要求に符合する。特に、液晶材料が熱安定性を有する時、液晶ディスプレイにより優れた表示効果を持たせることができる。同時に、優れた誘電特性を有する液晶材料は、液晶ディスプレイの駆動電圧をより低くすることができるため、省エネの目的を達成することができる。また、比較的低い粘度を有する液晶材料は、液晶ディスプレイの反応速度を上げることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、熱安定性、優れた誘電特性および比較的低い粘度を有する液晶化合物および液晶媒体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、式（１）で表される液晶化合物を提供する。
【０００６】
【化１】
【０００７】
式中、Ｒ１は、Ｈ、または炭素原子が１〜１０個のアルキル基、または炭素原子が２〜１０個のアルケニル基を示し、アルキル基またはアルケニル基上の各-（ＣＨ2）-は、置換されていないか、あるいは、-Ｏ-、-ＣＯ-、-ＣＯＯ-または-ＯＣＯ-により置換され、アルキル基またはアルケニル基上の水素原子は、フッ素原子で置換されてもよい。Ａ1、Ａ2、Ａ3およびＡ4は、それぞれ独立して、１，４-フェニレン、１，４-シクロヘキシレン、および２，５-テトラヒドロピラニレンから成る群を示す。Ａ1、Ａ2、Ａ3およびＡ4のうち少なくとも１つは、インダン-２，５-ジイルであり、且つ１，４-フェニレンおよびインダン-２，５-ジイルは、置換されていないか、あるいは、１，４-フェニレンおよびインダン-２，５-ジイル上の少なくとも１つの水素原子は、フッ素原子により置換されてもよい。ｍ、ｎ、ｏおよびｐは、それぞれ０、１または２であり、且つｍ、ｎ、ｏおよびｐは、同時に０ではない。Ｚ1、Ｚ2およびＺ3は、それぞれ独立して、単結合、ビニレン、-ＣＯＯ-、-ＯＣＯ-、-ＣＦ2Ｏ-または-ＯＣＦ2-を示し、ビニレン上の水素原子は、フッ素原子により置換されてもよい。
【０００８】
本発明は、また、式（１）で表される液晶化合物および混合物を含む液晶媒体を提供する。
【０００９】
【化２】
【００１０】
式中、Ｒ１は、Ｈ、または炭素原子が１〜１０個のアルキル基、または炭素原子が２〜１０個のアルケニル基を示し、アルキル基またはアルケニル基上の各-（ＣＨ2）-は、置換されていないか、あるいは、-Ｏ-、-ＣＯ-、-ＣＯＯ-または-ＯＣＯ-により置換される。Ａ1、Ａ2、Ａ3およびＡ4は、それぞれ独立して、１，４-フェニレン、１，４-シクロヘキシレン、および２，５-テトラヒドロピラニレンから成る群を示す。Ａ1、Ａ2、Ａ3およびＡ4のうち少なくとも１つは、インダン-２，５-ジイルであり、且つ１，４-フェニレンおよびインダン-２，５-ジイルは、置換されていないか、あるいは、１，４-フェニレンおよびインダン-２，５-ジイル上の少なくとも１つの水素原子は、フッ素原子により置換されてもよい。ｍ、ｎ、ｏおよびｐは、それぞれ０または１または２であり、且つｍ、ｎ、ｏおよびｐは、同時に０ではない。Ｚ1、Ｚ2およびＺ3は、それぞれ独立して、単結合、ビニレン、-ＣＯＯ-、-ＯＣＯ-、-ＣＦ2Ｏ-または-ＯＣＦ2-を示し、ビニレン上の水素原子は、フッ素原子により置換されてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明の液晶化合物は、熱安定性および優れた誘電特性を有するため、この液晶化合物を含む液晶媒体を使用したディスプレイは、より優れた表示効果と比較的低い駆動電圧を有することができる。また、本発明の液晶化合物は、比較的低い粘度を有するため、この液晶化合物を含む液晶媒体を使用したディスプレイは、より速い反応速度を有することができる。
【００１２】
本発明の上記および他の目的、特徴、および利点をより分かり易くするため、以下に幾つかの実施形態を挙げて詳細を説明する。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本文中、単一官能基の表示範囲は、置換されていない官能基と、置換された（substituted）官能基とを含み、単一基の表示範囲は、置換されていない基と、置換された基とを含む。例えば、１，４-フェニレンは、置換されていない１，４-フェニレンと、置換された１，４-フェニレンとを含む。その他の単一官能基または単一基についても、全てこのように表示されるが、本分野の技術者にとって周知であるため、ここでは繰り返し説明しない。
液晶化合物および液晶媒体
【００１４】
本発明は、式（１）で表される液晶化合物を提供する。
【００１５】
【化３】
【００１６】
式中、Ｒ１は、Ｈ、炭素原子が１〜１０個のアルキル基、または炭素原子が２〜１０個のアルケニル基を示し、アルキル基またはアルケニル基上の各-（ＣＨ2）-は、置換されていないか、あるいは、-Ｏ-、-ＣＯ-、-ＣＯＯ-または-ＯＣＯ-により置換され、アルキル基またはアルケニル基上の水素原子は、フッ素原子で置換されてもよい。
【００１７】
Ａ1、Ａ2、Ａ3およびＡ4は、それぞれ独立して、１，４-フェニレン、１，４-シクロヘキシレン、および２，５-テトラヒドロピラニレンから成る群を示す。Ａ1、Ａ2、Ａ3およびＡ4のうち少なくとも１つは、インダン-２，５-ジイルであり、且つ１，４-フェニレンおよびインダン-２，５-ジイルは、置換されていないか、あるいは、１，４-フェニレンおよびインダン-２，５-ジイル上の少なくとも１つの水素原子は、フッ素原子により置換されてもよい。
【００１８】
ｍ、ｎ、ｏおよびｐは、それぞれ０または１または２であり、且つｍ、ｎ、ｏおよびｐは、同時に０ではない。
【００１９】
Ｚ1、Ｚ2およびＺ3は、それぞれ独立して、単結合、ビニレン、-ＣＯＯ-、-ＯＣＯ-、-ＣＦ2Ｏ-または-ＯＣＦ2-を示し、ビニレン上の水素原子は、フッ素原子により置換されてもよい。
【００２０】
ある実施形態中、ｍ≠０の時、Ａ1は、インダン-２，５-ジイルである。
【００２１】
ある実施形態中、Ｚ1は、インダン-２，５-ジイルの５位において接する。
【００２２】
ある実施形態中、ｍ＝１、Ａ1は、インダン-２，５-ジイルであり、Ａ2、Ａ3およびＡ4は、１，４-フェニレンである。
【００２３】
ある実施形態中、１，４-フェニレン上の少なくとも１つの水素原子は、フッ素原子により置換される。
【００２４】
ある実施形態中、式（１）は、例えば、下記の式（I-A）〜式（I-E）で表され化合物である。
【００２５】
【化４】
【００２６】
本発明の液晶化合物は、インダン構造を有するため、良好な比誘電率を有することができる。
【００２７】
また、本発明の液晶化合物は、その他の液晶化合物と液晶媒体を構成することができる。ある実施形態中、液晶媒体は、上述した液晶化合物および混合物を含む。前記液晶化合物は、式（１）で表される。
【００２８】
【化５】
【００２９】
式中、Ｒ１は、Ｈ、炭素原子が１〜１０個のアルキル基、または炭素原子が２〜１０個のアルケニル基を示し、アルキル基またはアルケニル基上の各-（ＣＨ2）-は、置換されていないか、あるいは、-Ｏ-、-ＣＯ-、-ＣＯＯ-または-ＯＣＯ-により置換される。
【００３０】
Ａ1、Ａ2、Ａ3およびＡ4は、それぞれ独立して、１，４-フェニレン、１，４-シクロヘキシレン、および２，５-テトラヒドロピラニレンから成る群を示す。Ａ1、Ａ2、Ａ3およびＡ4のうち少なくとも１つは、インダン-２，５-ジイルであり、且つ１，４-フェニレンおよびインダン-２，５-ジイルは、置換されていないか、あるいは、１，４-フェニレンおよびインダン-２，５-ジイル上の少なくとも１つの水素原子は、フッ素原子により置換されてもよい。
【００３１】
ｍ、ｎ、ｏおよびｐは、それぞれ０、１または２であり、且つｍ、ｎ、ｏおよびｐは、同時に０ではない。
【００３２】
Ｚ1、Ｚ2およびＺ3は、それぞれ独立して、単結合、ビニレン、-ＣＯＯ-、-ＯＣＯ-、-ＣＦ2Ｏ-または-ＯＣＦ2-を示し、ビニレン上の水素原子は、フッ素原子により置換されてもよい。
【００３３】
ある実施形態中、前記混合物は、少なくとも１種類の式（１）で表される液晶化合物と区別されるものを含む。
【００３４】
また、ある実施形態中、前記混合物は、下記の式（Ｉ）〜式（VII）で表される化合物から成る群より選ばれた少なくとも１つの液晶化合物を含む。
【００３５】
【化６】
【００３６】
式中、Ｘ1、Ｘ21、Ｘ22、Ｘ23は、それぞれ独立して、Ｆ、Ｃｌ、-ＣＦ3または-ＯＣＦ3である。Ｒ、Ｒ１１、Ｒ１２およびＲ２１は、それぞれ独立して、Ｈ、炭素原子が１〜１５個のアルキル基、または炭素原子が２〜１５個のアルケニル基を示す。Ａ１は、１，４-フェニレンである。Ａ11、Ａ12、Ａ13、Ａ14、Ａ21、Ａ22、Ａ23は、それぞれ独立して、１，４-フェニレン、１，４-シクロヘキシレン、および２，５-テトラヒドロピラニレンから成る群より選ばれたものである。Ａ２、Ａ３およびＡ４のうち少なくとも１つは、インダン-２，５-ジイルであり、その他は、それぞれ独立して、１，４-フェニレン、１，４-シクロヘキシレン、および２，５-テトラヒドロピラニレンから成る群より選ばれたものである。Ｌ1は、-Ｆ2ＣＯ-または-ＯＣＦ2-である。Ｚ11、Ｚ12、Ｚ13、Ｚ21およびＺ22は、それぞれ独立して、単結合、-Ｏ-、-Ｆ2ＣＯ-、-ＯＣＦ2-、-ＣＯＯ-または-ＯＣＯ-である。上記の式（Ｉ）中、ｍ＝１、ｎ、ｏおよびｐは、それぞれ独立して０〜３の整数であり、且つｎ+ｏ+ｐ≧３である。
【００３７】
本実施形態の液晶媒体中、液晶媒体の総重量により計算した式（１）で表される液晶化合物の液晶媒体中の比率は、例えば、１〜２０％である。より好ましい実施形態の液晶媒体中、液晶媒体の総重量により計算した式（１）で表される液晶化合物の液晶媒体中の比率は、例えば、５〜１５％である。
【００３８】
本実施形態の液晶媒体は、式（１）で表される化合物を含むため、本実施形態の液晶媒体も、熱安定性、優れた誘電特性および比較的低い粘度を有する。
液晶化合物の合成方法
［実験例１］
【００３９】
式（Ｉ-Ａ）で表される液晶化合物
【００４０】
【化７】
【００４１】
製造方法は、以下の通りである。
【００４２】
ステップ１（化合物Ａ１の合成）
【００４３】
【化８】
【００４４】
５００ｍｌの三口フラスコ中に１１．２ｇのジイソプロピルアミンおよび１５０ｍｌの無水テトラヒドロフランを加えた。窒素雰囲気下で温度を−５℃まで下げてから、４６ｍｌのｎ-ブチルリチウムのｎ-ヘキサン溶液（２．４ｍｏｌ／Ｌ）を滴下し、温度を０℃以下に制御した。滴下が終わった後、引き続き温度を０℃に制御して１時間撹拌した。それから、温度を−７８℃まで下げて、１４．３ｇのエチルバレレートと１０ｍｌの無水テトラヒドロフランの混合物を滴下した。滴下が終わった後、−７８℃で３０分撹拌した。続いて、２５ｇの４-ブロモベンジルブロミドと１００ｍｌのテトラヒドロフランの混合物を滴下し、滴下が終わった後、温度を−７８℃に制御して１時間撹拌した。低温設備を取り除き、反応温度が室温になってから、再度１２時間撹拌した。処理後、淡黄色の油状物が得られ、この油状物を１００ｍｌのエタノールで溶解して、１００ｍｌ、１０％の水酸化ナトリウム水溶液の中に加え、３時間熱再循環して、室温になるまで冷却し、淡黄色の固体が得られた。石油エーテルで再結晶して類白色の固体１８ｇが得られ、収率は６７％であった。
【００４５】
ステップ２（化合物Ａ２の合成）
【００４６】
【化９】
【００４７】
２５０ｍｌの三口フラスコ中に１８ｇの化合物Ａ１および５０ｍｌの塩化チオニルを加え、３時間熱再循環した後、過量の塩化チオニルを蒸発させて除去した。続いて、１２０ｍｌのジクロロメタンを加え、窒素雰囲気下で温度を０℃まで下げてから、分別して計１０ｇの無水三塩化アルミニウムを加えた後、５時間再循環した。処理後、黄色の固体１４ｇが得られ、収率は８３％であり、純度（ガスクロマトグラフＧＣにより測定）は≧９９％であった。
【００４８】
ステップ３（化合物Ａ３の合成）
【００４９】
【化１０】
【００５０】
２５０ｍｌの三口フラスコ中に１４ｇの化合物Ａ２、２３ｍｌのトリエチルシラン、および４０ｍｌのトリフルオロアセテートを加え、室温で１２時間撹拌した。続いて、反応液を炭酸ナトリウム水溶液の中に入れて、ｐＨ値を７〜８に調整し、黄色の油状物が得られた。減圧蒸留して無色透明の液体１２ｇが得られ、収率は９１％であり、純度（ガスクロマトグラフＧＣにより測定）は≧９７％であった。
【００５１】
ステップ４（化合物Ａ４の合成）
【００５２】
【化１１】
【００５３】
１０００ｍｌの三口フラスコ中に１２ｇの化合物Ａ３、７．９ｇの３，５-ジフルオロベンゼンホウ酸、２１．３ｇの炭酸ナトリウム、１００ｍｌの水、１００ｍｌのエタノール、２００ｍｌのトルエン、および０．５ｇのＰｄ（ＰＰｈ3）4を加え、窒素雰囲気下で６時間熱再循環した。処理後、淡黄色の油状物が得られ、エタノールを用いて再結晶を行い、白色の固体１０．２ｇが得られた。収率は７５％であり、純度（ガスクロマトグラフＧＣにより測定）は≧９９％であった。
【００５４】
ステップ５（化合物Ａ５の合成）
【００５５】
【化１２】
【００５６】
５００ｍｌの三口フラスコ中に１８ｇの化合物Ａ４、および２００ｍｌの無水テトラヒドロフランを加え、窒素雰囲気下で温度を−１００℃まで下げて、２８ｍｌのｎ-ＢｕＬｉのｎ-ヘキサン溶液（２．４ｍｏｌ／Ｌ）を滴下した。滴下が終わった後、温度を−１００℃に制御して1時間撹拌し、ジフルオロジブロモメタン２８ｇを滴下した。滴下が終わった後、温度を−１００℃に制御して1時間撹拌し、室温に戻して加水分解を行った。処理後、２３．８ｇの黄色の固液混合物が得られ、収率は９０％であった。
【００５７】
ステップ６（化合物Ａ６の合成）
【００５８】
【化１３】
【００５９】
５００ｍｌの三口フラスコ中に２９ｇの化合物Ａ５、３００ｍｌのＤＭＦ、９．９ｇの１-トリフルオロエトキシ２，６-ジフルオロフェノール、６．６ｇの無水炭酸カリウム、０．７ｇのヨウ化カリウムを加え、９０℃で湯煎して０．５時間撹拌した。冷却した後水の中に入れ、処理後、１１ｇの白色の固体が得られた。純度（ガスクロマトグラフＧＣにより測定）は≧９９．７％であり、収率は５０％であった。
【００６０】
ステップ７（化合物Ｉ-Ａの合成）
【００６１】
【化１４】
【００６２】
５０ｍｌの三口フラスコ中に１．２ｇのジイソプロピルアミンおよび２０ｍｌの無水テトラヒドロフランを加え、窒素雰囲気下で温度を−５℃まで下げて、４．６ｍｌのｎ-ブチルリチウムのｎ-ヘキサン溶液（２．４ｍｏｌ／Ｌ）を滴下するとともに、温度を０℃に制御して、滴下が終わった後、引き続き1時間撹拌した。別の２５０ｍｌの三口フラスコ中に５．５ｇの化合物Ａ６および８０ｍｌの無水テトラヒドロフランを加え、窒素雰囲気下で温度を−６５℃まで下げて、上記で作成したＬＤＡを滴下し、０．５時間撹拌して加水分解を行った。処理後、エタノール再結晶の白色の固体３．０ｇが得られ、純度（ガスクロマトグラフＧＣにより測定）は≧９９．５％であり、融点は３８℃であった。
［実験例２］
【００６３】
式（Ｉ-Ｂ）で表される液晶化合物
【００６４】
【化１５】
【００６５】
製造方法は、以下の通りである。
【００６６】
ステップ１（化合物Ｂ１の合成）
【００６７】
【化１６】
【００６８】
５００ｍｌの三口フラスコ中に１１．２ｇのジイソプロピルアミンおよび１５０ｍｌの無水テトラヒドロフランを加え、窒素雰囲気下で温度を−５℃まで下げてから、４６ｍｌのｎ-ブチルリチウムのｎ-ヘキサン溶液（２．４ｍｏｌ／Ｌ）を滴下した。温度を０℃以下に制御し、滴下が終わった後、引き続き温度を０℃に制御して、１時間撹拌した。それから、温度を−７８℃まで下げて、１４．３ｇのエチルバレレートと１０ｍｌの無水テトラヒドロフランの混合物を続けて滴下した。滴下が終わった後、−７８℃で３０分撹拌した。続いて、２５ｇの４-ブロモベンジルブロミドと１００ｍｌのテトラヒドロフランの混合物を滴下し、滴下が終わった後、温度を−７８℃に制御して１時間撹拌した。低温設備を取り除き、室温になってから、再度１２時間撹拌した。処理後、淡黄色の油状物が得られ、この油状物を１００ｍｌのエタノールで溶解して、１００ｍｌ、１０％の水酸化ナトリウム水溶液の中に加え、３時間熱再循環して、室温になるまで冷却し、淡黄色の固体が得られた。石油エーテルで再結晶して無色の固体１８ｇが得られ、収率は６７％であった
【００６９】
ステップ２（化合物Ｂ２の合成）
【００７０】
【化１７】
【００７１】
２５０ｍｌの三口フラスコ中に１８ｇの化合物Ｂ１および５０ｍｌの塩化チオニルを加え、３時間熱再循環した後、過量の塩化チオニルを蒸発させて除去した。それから、１２０ｍｌのジクロロメタンを加えて溶解し、窒素雰囲気下で温度を０℃まで下げてから、分別して計１０ｇの無水三塩化アルミニウムを加えた後、５時間再循環した。処理後、黄色の固体１４ｇが得られ、収率は８３％であり、純度（ガスクロマトグラフＧＣにより測定）は≧９９％であった。
【００７２】
ステップ３（化合物Ｂ３の合成）
【００７３】
【化１８】
【００７４】
２５０ｍｌの三口フラスコ中に１４ｇの化合物Ｂ２、２３ｍｌのトリエチルシランおよび４０ｍｌのトリフルオロアセテートを加え、室温で１２時間撹拌した。反応液を炭酸ナトリウム水溶液の中に入れて、ｐＨ値を７〜８に調整した。黄色の油状物が得られ、減圧蒸留して無色透明の液体１２ｇが得られた。収率は９１％であり、純度（ガスクロマトグラフＧＣにより測定）は≧９７％であった。
【００７５】
ステップ４（化合物Ｂ４の合成）
【００７６】
【化１９】
【００７７】
１０００ｍｌの三口フラスコ中に１２ｇの化合物Ｂ３、７．９ｇの３，５-ジフルオロベンゼンホウ酸、２１．３ｇの炭酸ナトリウム、１００ｍｌの水、１００ｍｌのエタノール、２００ｍｌのトルエンおよび０．５ｇのＰｄ（ＰＰｈ3）4を加え、窒素雰囲気下で６時間熱再循環した。処理後、淡黄色の油状物が得られ、エタノールを用いて再結晶を行い、白色の固体１０．２ｇが得られた。収率は７５％であり、純度（ガスクロマトグラフＧＣにより測定）は≧９９％であった。
【００７８】
ステップ５（化合物Ｂ５の合成）
【００７９】
【化２０】
【００８０】
２５０ｍｌの三口フラスコ中に９．０ｇの化合物Ｂ４、４．２ｇのｔ-ＢｕＯＫ、および１００ｍｌの無水テトラヒドロフランを加え、窒素雰囲気下で温度を−１００℃まで下げて、１７ｍｌのｎ-ＢｕＬｉのｎ-ヘキサン溶液（２．４ｍｏｌ／Ｌ）を滴下した。滴下が終わった後、温度を−１００℃に制御して1時間撹拌し、それから、９．５ｇのホウ酸トリイソブチルと５０ｍｌの無水テトラヒドロフランの混合液を滴下した。滴下が終わった後、温度を−１００℃に制御して1時間撹拌し、室温に戻して加水分解を行った。処理後、６．９ｇの黄色の固液混合物が得られ、収率は６５％であった。
【００８１】
ステップ６（化合物Ｂ６の合成）
【００８２】
【化２１】
【００８３】
１０００ｍｌの三口フラスコ中に１４．２ｇの化合物Ｂ５、３、９．７ｇの３，５-ジフルオロブロモベンゼン、２１．３ｇの炭酸ナトリウム、１００ｍｌの水、１００ｍｌのエタノール、２００ｍｌのトルエンおよび０．５ｇのＰｄ（ＰＰｈ3）4を加え、窒素雰囲気下で６時間熱再循環した。処理後、淡黄色の油状物が得られ、エタノールを用いて再結晶を行い、白色の固体１２．８ｇが得られた。収率は７５％であり、純度（ガスクロマトグラフＧＣにより測定）は≧９９％であった。
【００８４】
ステップ７（化合物Ｂ７の合成）
【００８５】
【化２２】
【００８６】
５００ｍｌの三口フラスコ中に３５．２ｇの化合物Ｂ６および２５０ｍｌの無水テトラヒドロフランを加え、窒素雰囲気下で温度を−７０℃以下まで下げ、４６ｍｌのｎ-ブチルリチウムの滴下を開始し、滴下が終わった後、−７０℃で２時間撹拌した。ジフルオロジブロモメタン８４ｇ／１００ｍｌの無水テトラヒドロフランの溶液を滴下し、滴下が終わった後、−７０℃で１時間撹拌した。加水分解を行い、処理後、黄色の固体４３ｇが得られた。純度（ガスクロマトグラフＧＣにより測定）は≧７０％であり、収率は９０％であった。
【００８７】
ステップ８（化合物Ｂ８の合成）
【００８８】
【化２３】
【００８９】
１０００ｍｌの三口フラスコ中に３５．９ｇの化合物Ｂ７、５００ｍｌのＤＭＦ、１２ｇの１-トリフルオロエトキシ２，６-ジフルオロフェノール、９．０ｇの無水炭酸カリウム、および１．０ｇのヨウ化カリウムを加え、９０℃で湯煎して０．５時間撹拌した。冷却した後水の中に入れ、処理後、２１．５ｇの白色の固体が得られた。純度（ガスクロマトグラフＧＣにより測定）は≧９９．７％であり、収率は６０％であった。
【００９０】
ステップ９（化合物Ｉ-Ｂの合成）
【００９１】
【化２４】
【００９２】
５０ｍｌの三口フラスコ中に２．３ｇのジイソプロピルアミンおよび２０ｍｌの無水テトラヒドロフランを加え、窒素雰囲気下で温度を−５℃まで下げて、９ｍｌのｎ-ブチルリチウムのｎ-ヘキサン溶液（２．４ｍｏｌ／Ｌ）を滴下するとともに、温度を０℃に制御して、滴下が終わった後、温度を０℃に制御して1時間撹拌した。別の１００ｍｌの三口フラスコ中に５．６ｇの化合物Ｂ８、２０ｍｌの無水テトラヒドロフランを滴下し、窒素雰囲気下で温度を−６５℃まで下げて、上記で作成したＬＤＡを滴下し、０．５時間撹拌して、加水分解を行った。処理後、エタノール再結晶の白色の固体３．１ｇが得られ、純度（ガスクロマトグラフＧＣにより測定）は≧９９．５％であり、融点は７３℃〜７５℃であり、収率は５８％であった。
【００９３】
以上、化合物Ｉ-ＡおよびＩ-Ｂの合成方法のみを記載して説明を行ったが、本分野の技術者であれば、化合物Ｉ-ＡおよびＩ-Ｂの合成方法に基づいて、化合物Ｉ-Ｃ、Ｉ-ＤおよびＩ-Ｅの合成方法についても当然理解されよう。
液晶化合物の特性の試験
【００９４】
実験例１〜５は、それぞれ、上述した化合物Ｉ-Ａ〜化合物Ｉ-Ｅを示したものである。比較例１の化合物は、式II-Ａで表される。化合物II-Ａのうち、１つの末端はインダン-２，５-ジイルを有し、別の末端は本発明と同じ構造を有する。
【００９５】
【化２５】
【００９６】
以下、実験例１〜５および比較例１について、複屈折係数（Δn）、比誘電率（Δε）、熱重量分析（TGA、５％重量損失）および粘度（γ1）の測定を行い、その結果を表1に示す。
【００９７】
【表１】
【００９８】
表１からわかるように、比較例１（化合物ＩＩ-Ａ）と比較して、実験例１〜実験例５の化合物Ｉ-Ａ〜Ｉ-Ｅ（本発明の液晶化合物）は、粘度が低く、誘電特性が高く、熱安定性に優れている。
液晶媒体の特性の試験
【００９９】
以下、実例１〜実例４は、化合物Ｉ-Ａ〜Ｉ-Ｄ（本発明の液晶化合物）をそれぞれその他の液晶化合物と組み合わせて液晶媒体を組成し、これらの液晶媒体に対して相転移温度（Ｔｎｉ）、比誘電率（Δε）および複屈折率（Δn）の測定を行ったものであり、その結果を表２に示す。
【０１００】
組み合わせに用いたその他の液晶化合物は、以下の通りである。
【０１０１】
【化２６−１】
【化２６−２】
【０１０２】
【表２】
【０１０３】
以下、実例５および実例６は、化合物Ｉ-Ｄ（本発明の液晶化合物）をその他の液晶化合物と組み合わせて液晶媒体を組成したものである。また、対照例１〜３は、その他の液晶化合物（本発明の液晶化合物を含まない）によって液晶媒体を組成したものである。そして、これらの液晶媒体に対して、相転移温度（Ｔｎｉ）、比誘電率（Δε）、複屈折率（Δn）および粘度（γ1）の測定を行い、その結果を表３に示す。
【０１０４】
【表３】
【０１０５】
表２および表３からわかるように、対照例１〜３の液晶媒体と比較すると、本発明の液晶化合物（Ｉ-Ｄ）を含む液晶媒体は、適切な相転移温度（Ｔｎｉ）を含むため、熱安定性および適切な透明点を有し、同時に、優れた誘電特性および比較的低い粘度を有する。したがって、この液晶化合物を含む液晶媒体を採用した液晶ディスプレイは、より優れた表示効果を有する。さらに重要なこととして、粘度が比較的低いことにより応答時間が短縮されるため、反応速度がより速い。
【０１０６】
以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶化合物および液晶媒体に関するものであり、特に、比較的低い粘度を有する液晶化合物および液晶媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（liquid crystal display）は、液晶光電変化を利用したディスプレイであり、小型、軽量、低消費電力、高品質表示等の魅力的な利点を有するため、近年、フラットディスプレイの主流となっている。技術の進歩にともない、業界においても常に様々な方法を利用して、ユーザーの要求に応じた高色飽和度の液晶ディスプレイの開発が進められている。
【０００３】
液晶ディスプレイ中の液晶材料については、熱安定性、優れた誘電特性および比較的低い粘度を有する液晶化合物および液晶媒体が現在の要求に符合する。特に、液晶材料が熱安定性を有する時、液晶ディスプレイにより優れた表示効果を持たせることができる。同時に、優れた誘電特性を有する液晶材料は、液晶ディスプレイの駆動電圧をより低くすることができるため、省エネの目的を達成することができる。また、比較的低い粘度を有する液晶材料は、液晶ディスプレイの反応速度を上げることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、熱安定性、優れた誘電特性および比較的低い粘度を有する液晶化合物および液晶媒体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、式（１）で表される液晶化合物を提供する。
【０００６】
【化１】
【０００７】
式中、Ｒ１は、Ｈ、または炭素原子が１〜１０個のアルキル基、または炭素原子が２〜１０個のアルケニル基を示し、アルキル基またはアルケニル基上の各-（ＣＨ2）-は、置換されていないか、あるいは、-Ｏ-、-ＣＯ-、-ＣＯＯ-または-ＯＣＯ-により置換され、アルキル基またはアルケニル基上の水素原子は、フッ素原子で置換されてもよい。Ａ1、Ａ2、Ａ3およびＡ4は、それぞれ独立して、１，４-フェニレン、１，４-シクロヘキシレン、および２，５-テトラヒドロピラニレンから成る群を示す。Ａ1、Ａ2、Ａ3およびＡ4のうち少なくとも１つは、インダン-２，５-ジイルであり、且つ１，４-フェニレンおよびインダン-２，５-ジイルは、置換されていないか、あるいは、１，４-フェニレンおよびインダン-２，５-ジイル上の少なくとも１つの水素原子は、フッ素原子により置換されてもよい。ｍ、ｎ、ｏおよびｐは、それぞれ０、１または２であり、且つｍ、ｎ、ｏおよびｐは、同時に０ではない。Ｚ1、Ｚ2およびＺ3は、それぞれ独立して、単結合、ビニレン、-ＣＯＯ-、-ＯＣＯ-、-ＣＦ2Ｏ-または-ＯＣＦ2-を示し、ビニレン上の水素原子は、フッ素原子により置換されてもよい。
【０００８】
本発明は、また、式（１）で表される液晶化合物および混合物を含む液晶媒体を提供する。
【０００９】
【化２】
【００１０】
式中、Ｒ１は、Ｈ、または炭素原子が１〜１０個のアルキル基、または炭素原子が２〜１０個のアルケニル基を示し、アルキル基またはアルケニル基上の各-（ＣＨ2）-は、置換されていないか、あるいは、-Ｏ-、-ＣＯ-、-ＣＯＯ-または-ＯＣＯ-により置換される。Ａ1、Ａ2、Ａ3およびＡ4は、それぞれ独立して、１，４-フェニレン、１，４-シクロヘキシレン、および２，５-テトラヒドロピラニレンから成る群を示す。Ａ1、Ａ2、Ａ3およびＡ4のうち少なくとも１つは、インダン-２，５-ジイルであり、且つ１，４-フェニレンおよびインダン-２，５-ジイルは、置換されていないか、あるいは、１，４-フェニレンおよびインダン-２，５-ジイル上の少なくとも１つの水素原子は、フッ素原子により置換されてもよい。ｍ、ｎ、ｏおよびｐは、それぞれ０または１または２であり、且つｍ、ｎ、ｏおよびｐは、同時に０ではない。Ｚ1、Ｚ2およびＺ3は、それぞれ独立して、単結合、ビニレン、-ＣＯＯ-、-ＯＣＯ-、-ＣＦ2Ｏ-または-ＯＣＦ2-を示し、ビニレン上の水素原子は、フッ素原子により置換されてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明の液晶化合物は、熱安定性および優れた誘電特性を有するため、この液晶化合物を含む液晶媒体を使用したディスプレイは、より優れた表示効果と比較的低い駆動電圧を有することができる。また、本発明の液晶化合物は、比較的低い粘度を有するため、この液晶化合物を含む液晶媒体を使用したディスプレイは、より速い反応速度を有することができる。
【００１２】
本発明の上記および他の目的、特徴、および利点をより分かり易くするため、以下に幾つかの実施形態を挙げて詳細を説明する。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本文中、単一官能基の表示範囲は、置換されていない官能基と、置換された（substituted）官能基とを含み、単一基の表示範囲は、置換されていない基と、置換された基とを含む。例えば、１，４-フェニレンは、置換されていない１，４-フェニレンと、置換された１，４-フェニレンとを含む。その他の単一官能基または単一基についても、全てこのように表示されるが、本分野の技術者にとって周知であるため、ここでは繰り返し説明しない。
液晶化合物および液晶媒体
【００１４】
本発明は、式（１）で表される液晶化合物を提供する。
【００１５】
【化３】
【００１６】
式中、Ｒ１は、Ｈ、炭素原子が１〜１０個のアルキル基、または炭素原子が２〜１０個のアルケニル基を示し、アルキル基またはアルケニル基上の各-（ＣＨ2）-は、置換されていないか、あるいは、-Ｏ-、-ＣＯ-、-ＣＯＯ-または-ＯＣＯ-により置換され、アルキル基またはアルケニル基上の水素原子は、フッ素原子で置換されてもよい。
【００１７】
Ａ1、Ａ2、Ａ3およびＡ4は、それぞれ独立して、１，４-フェニレン、１，４-シクロヘキシレン、および２，５-テトラヒドロピラニレンから成る群を示す。Ａ1、Ａ2、Ａ3およびＡ4のうち少なくとも１つは、インダン-２，５-ジイルであり、且つ１，４-フェニレンおよびインダン-２，５-ジイルは、置換されていないか、あるいは、１，４-フェニレンおよびインダン-２，５-ジイル上の少なくとも１つの水素原子は、フッ素原子により置換されてもよい。
【００１８】
ｍ、ｎ、ｏおよびｐは、それぞれ０または１または２であり、且つｍ、ｎ、ｏおよびｐは、同時に０ではない。
【００１９】
Ｚ1、Ｚ2およびＺ3は、それぞれ独立して、単結合、ビニレン、-ＣＯＯ-、-ＯＣＯ-、-ＣＦ2Ｏ-または-ＯＣＦ2-を示し、ビニレン上の水素原子は、フッ素原子により置換されてもよい。
【００２０】
ある実施形態中、ｍ≠０の時、Ａ1は、インダン-２，５-ジイルである。
【００２１】
ある実施形態中、Ｚ1は、インダン-２，５-ジイルの５位において接する。
【００２２】
ある実施形態中、ｍ＝１、Ａ1は、インダン-２，５-ジイルであり、Ａ2、Ａ3およびＡ4は、１，４-フェニレンである。
【００２３】
ある実施形態中、１，４-フェニレン上の少なくとも１つの水素原子は、フッ素原子により置換される。
【００２４】
ある実施形態中、式（１）は、例えば、下記の式（I-A）〜式（I-E）で表され化合物である。
【００２５】
【化４】
【００２６】
本発明の液晶化合物は、インダン構造を有するため、良好な比誘電率を有することができる。
【００２７】
また、本発明の液晶化合物は、その他の液晶化合物と液晶媒体を構成することができる。ある実施形態中、液晶媒体は、上述した液晶化合物および混合物を含む。前記液晶化合物は、式（１）で表される。
【００２８】
【化５】
【００２９】
式中、Ｒ１は、Ｈ、炭素原子が１〜１０個のアルキル基、または炭素原子が２〜１０個のアルケニル基を示し、アルキル基またはアルケニル基上の各-（ＣＨ2）-は、置換されていないか、あるいは、-Ｏ-、-ＣＯ-、-ＣＯＯ-または-ＯＣＯ-により置換される。
【００３０】
Ａ1、Ａ2、Ａ3およびＡ4は、それぞれ独立して、１，４-フェニレン、１，４-シクロヘキシレン、および２，５-テトラヒドロピラニレンから成る群を示す。Ａ1、Ａ2、Ａ3およびＡ4のうち少なくとも１つは、インダン-２，５-ジイルであり、且つ１，４-フェニレンおよびインダン-２，５-ジイルは、置換されていないか、あるいは、１，４-フェニレンおよびインダン-２，５-ジイル上の少なくとも１つの水素原子は、フッ素原子により置換されてもよい。
【００３１】
ｍ、ｎ、ｏおよびｐは、それぞれ０、１または２であり、且つｍ、ｎ、ｏおよびｐは、同時に０ではない。
【００３２】
Ｚ1、Ｚ2およびＺ3は、それぞれ独立して、単結合、ビニレン、-ＣＯＯ-、-ＯＣＯ-、-ＣＦ2Ｏ-または-ＯＣＦ2-を示し、ビニレン上の水素原子は、フッ素原子により置換されてもよい。
【００３３】
ある実施形態中、前記混合物は、少なくとも１種類の式（１）で表される液晶化合物と区別されるものを含む。
【００３４】
また、ある実施形態中、前記混合物は、下記の式（Ｉ）〜式（VII）で表される化合物から成る群より選ばれた少なくとも１つの液晶化合物を含む。
【００３５】
【化６】
【００３６】
式中、Ｘ1、Ｘ21、Ｘ22、Ｘ23は、それぞれ独立して、Ｆ、Ｃｌ、-ＣＦ3または-ＯＣＦ3である。Ｒ、Ｒ１１、Ｒ１２およびＲ２１は、それぞれ独立して、Ｈ、炭素原子が１〜１５個のアルキル基、または炭素原子が２〜１５個のアルケニル基を示す。Ａ１は、１，４-フェニレンである。Ａ11、Ａ12、Ａ13、Ａ14、Ａ21、Ａ22、Ａ23は、それぞれ独立して、１，４-フェニレン、１，４-シクロヘキシレン、および２，５-テトラヒドロピラニレンから成る群より選ばれたものである。Ａ２、Ａ３およびＡ４のうち少なくとも１つは、インダン-２，５-ジイルであり、その他は、それぞれ独立して、１，４-フェニレン、１，４-シクロヘキシレン、および２，５-テトラヒドロピラニレンから成る群より選ばれたものである。Ｌ1は、-Ｆ2ＣＯ-または-ＯＣＦ2-である。Ｚ11、Ｚ12、Ｚ13、Ｚ21およびＺ22は、それぞれ独立して、単結合、-Ｏ-、-Ｆ2ＣＯ-、-ＯＣＦ2-、-ＣＯＯ-または-ＯＣＯ-である。上記の式（Ｉ）中、ｍ＝１、ｎ、ｏおよびｐは、それぞれ独立して０〜３の整数であり、且つｎ+ｏ+ｐ≧３である。
【００３７】
本実施形態の液晶媒体中、液晶媒体の総重量により計算した式（１）で表される液晶化合物の液晶媒体中の比率は、例えば、１〜２０％である。より好ましい実施形態の液晶媒体中、液晶媒体の総重量により計算した式（１）で表される液晶化合物の液晶媒体中の比率は、例えば、５〜１５％である。
【００３８】
本実施形態の液晶媒体は、式（１）で表される化合物を含むため、本実施形態の液晶媒体も、熱安定性、優れた誘電特性および比較的低い粘度を有する。
液晶化合物の合成方法
［実験例１］
【００３９】
式（Ｉ-Ａ）で表される液晶化合物
【００４０】
【化７】
【００４１】
製造方法は、以下の通りである。
【００４２】
ステップ１（化合物Ａ１の合成）
【００４３】
【化８】
【００４４】
５００ｍｌの三口フラスコ中に１１．２ｇのジイソプロピルアミンおよび１５０ｍｌの無水テトラヒドロフランを加えた。窒素雰囲気下で温度を−５℃まで下げてから、４６ｍｌのｎ-ブチルリチウムのｎ-ヘキサン溶液（２．４ｍｏｌ／Ｌ）を滴下し、温度を０℃以下に制御した。滴下が終わった後、引き続き温度を０℃に制御して１時間撹拌した。それから、温度を−７８℃まで下げて、１４．３ｇのエチルバレレートと１０ｍｌの無水テトラヒドロフランの混合物を滴下した。滴下が終わった後、−７８℃で３０分撹拌した。続いて、２５ｇの４-ブロモベンジルブロミドと１００ｍｌのテトラヒドロフランの混合物を滴下し、滴下が終わった後、温度を−７８℃に制御して１時間撹拌した。低温設備を取り除き、反応温度が室温になってから、再度１２時間撹拌した。処理後、淡黄色の油状物が得られ、この油状物を１００ｍｌのエタノールで溶解して、１００ｍｌ、１０％の水酸化ナトリウム水溶液の中に加え、３時間熱再循環して、室温になるまで冷却し、淡黄色の固体が得られた。石油エーテルで再結晶して類白色の固体１８ｇが得られ、収率は６７％であった。
【００４５】
ステップ２（化合物Ａ２の合成）
【００４６】
【化９】
【００４７】
２５０ｍｌの三口フラスコ中に１８ｇの化合物Ａ１および５０ｍｌの塩化チオニルを加え、３時間熱再循環した後、過量の塩化チオニルを蒸発させて除去した。続いて、１２０ｍｌのジクロロメタンを加え、窒素雰囲気下で温度を０℃まで下げてから、分別して計１０ｇの無水三塩化アルミニウムを加えた後、５時間再循環した。処理後、黄色の固体１４ｇが得られ、収率は８３％であり、純度（ガスクロマトグラフＧＣにより測定）は≧９９％であった。
【００４８】
ステップ３（化合物Ａ３の合成）
【００４９】
【化１０】
【００５０】
２５０ｍｌの三口フラスコ中に１４ｇの化合物Ａ２、２３ｍｌのトリエチルシラン、および４０ｍｌのトリフルオロアセテートを加え、室温で１２時間撹拌した。続いて、反応液を炭酸ナトリウム水溶液の中に入れて、ｐＨ値を７〜８に調整し、黄色の油状物が得られた。減圧蒸留して無色透明の液体１２ｇが得られ、収率は９１％であり、純度（ガスクロマトグラフＧＣにより測定）は≧９７％であった。
【００５１】
ステップ４（化合物Ａ４の合成）
【００５２】
【化１１】
【００５３】
１０００ｍｌの三口フラスコ中に１２ｇの化合物Ａ３、７．９ｇの３，５-ジフルオロベンゼンホウ酸、２１．３ｇの炭酸ナトリウム、１００ｍｌの水、１００ｍｌのエタノール、２００ｍｌのトルエン、および０．５ｇのＰｄ（ＰＰｈ3）4を加え、窒素雰囲気下で６時間熱再循環した。処理後、淡黄色の油状物が得られ、エタノールを用いて再結晶を行い、白色の固体１０．２ｇが得られた。収率は７５％であり、純度（ガスクロマトグラフＧＣにより測定）は≧９９％であった。
【００５４】
ステップ５（化合物Ａ５の合成）
【００５５】
【化１２】
【００５６】
５００ｍｌの三口フラスコ中に１８ｇの化合物Ａ４、および２００ｍｌの無水テトラヒドロフランを加え、窒素雰囲気下で温度を−１００℃まで下げて、２８ｍｌのｎ-ＢｕＬｉのｎ-ヘキサン溶液（２．４ｍｏｌ／Ｌ）を滴下した。滴下が終わった後、温度を−１００℃に制御して1時間撹拌し、ジフルオロジブロモメタン２８ｇを滴下した。滴下が終わった後、温度を−１００℃に制御して1時間撹拌し、室温に戻して加水分解を行った。処理後、２３．８ｇの黄色の固液混合物が得られ、収率は９０％であった。
【００５７】
ステップ６（化合物Ａ６の合成）
【００５８】
【化１３】
【００５９】
５００ｍｌの三口フラスコ中に２９ｇの化合物Ａ５、３００ｍｌのＤＭＦ、９．９ｇの１-トリフルオロエトキシ２，６-ジフルオロフェノール、６．６ｇの無水炭酸カリウム、０．７ｇのヨウ化カリウムを加え、９０℃で湯煎して０．５時間撹拌した。冷却した後水の中に入れ、処理後、１１ｇの白色の固体が得られた。純度（ガスクロマトグラフＧＣにより測定）は≧９９．７％であり、収率は５０％であった。
【００６０】
ステップ７（化合物Ｉ-Ａの合成）
【００６１】
【化１４】
【００６２】
５０ｍｌの三口フラスコ中に１．２ｇのジイソプロピルアミンおよび２０ｍｌの無水テトラヒドロフランを加え、窒素雰囲気下で温度を−５℃まで下げて、４．６ｍｌのｎ-ブチルリチウムのｎ-ヘキサン溶液（２．４ｍｏｌ／Ｌ）を滴下するとともに、温度を０℃に制御して、滴下が終わった後、引き続き1時間撹拌した。別の２５０ｍｌの三口フラスコ中に５．５ｇの化合物Ａ６および８０ｍｌの無水テトラヒドロフランを加え、窒素雰囲気下で温度を−６５℃まで下げて、上記で作成したＬＤＡを滴下し、０．５時間撹拌して加水分解を行った。処理後、エタノール再結晶の白色の固体３．０ｇが得られ、純度（ガスクロマトグラフＧＣにより測定）は≧９９．５％であり、融点は３８℃であった。
［実験例２］
【００６３】
式（Ｉ-Ｂ）で表される液晶化合物
【００６４】
【化１５】
【００６５】
製造方法は、以下の通りである。
【００６６】
ステップ１（化合物Ｂ１の合成）
【００６７】
【化１６】
【００６８】
５００ｍｌの三口フラスコ中に１１．２ｇのジイソプロピルアミンおよび１５０ｍｌの無水テトラヒドロフランを加え、窒素雰囲気下で温度を−５℃まで下げてから、４６ｍｌのｎ-ブチルリチウムのｎ-ヘキサン溶液（２．４ｍｏｌ／Ｌ）を滴下した。温度を０℃以下に制御し、滴下が終わった後、引き続き温度を０℃に制御して、１時間撹拌した。それから、温度を−７８℃まで下げて、１４．３ｇのエチルバレレートと１０ｍｌの無水テトラヒドロフランの混合物を続けて滴下した。滴下が終わった後、−７８℃で３０分撹拌した。続いて、２５ｇの４-ブロモベンジルブロミドと１００ｍｌのテトラヒドロフランの混合物を滴下し、滴下が終わった後、温度を−７８℃に制御して１時間撹拌した。低温設備を取り除き、室温になってから、再度１２時間撹拌した。処理後、淡黄色の油状物が得られ、この油状物を１００ｍｌのエタノールで溶解して、１００ｍｌ、１０％の水酸化ナトリウム水溶液の中に加え、３時間熱再循環して、室温になるまで冷却し、淡黄色の固体が得られた。石油エーテルで再結晶して無色の固体１８ｇが得られ、収率は６７％であった
【００６９】
ステップ２（化合物Ｂ２の合成）
【００７０】
【化１７】
【００７１】
２５０ｍｌの三口フラスコ中に１８ｇの化合物Ｂ１および５０ｍｌの塩化チオニルを加え、３時間熱再循環した後、過量の塩化チオニルを蒸発させて除去した。それから、１２０ｍｌのジクロロメタンを加えて溶解し、窒素雰囲気下で温度を０℃まで下げてから、分別して計１０ｇの無水三塩化アルミニウムを加えた後、５時間再循環した。処理後、黄色の固体１４ｇが得られ、収率は８３％であり、純度（ガスクロマトグラフＧＣにより測定）は≧９９％であった。
【００７２】
ステップ３（化合物Ｂ３の合成）
【００７３】
【化１８】
【００７４】
２５０ｍｌの三口フラスコ中に１４ｇの化合物Ｂ２、２３ｍｌのトリエチルシランおよび４０ｍｌのトリフルオロアセテートを加え、室温で１２時間撹拌した。反応液を炭酸ナトリウム水溶液の中に入れて、ｐＨ値を７〜８に調整した。黄色の油状物が得られ、減圧蒸留して無色透明の液体１２ｇが得られた。収率は９１％であり、純度（ガスクロマトグラフＧＣにより測定）は≧９７％であった。
【００７５】
ステップ４（化合物Ｂ４の合成）
【００７６】
【化１９】
【００７７】
１０００ｍｌの三口フラスコ中に１２ｇの化合物Ｂ３、７．９ｇの３，５-ジフルオロベンゼンホウ酸、２１．３ｇの炭酸ナトリウム、１００ｍｌの水、１００ｍｌのエタノール、２００ｍｌのトルエンおよび０．５ｇのＰｄ（ＰＰｈ3）4を加え、窒素雰囲気下で６時間熱再循環した。処理後、淡黄色の油状物が得られ、エタノールを用いて再結晶を行い、白色の固体１０．２ｇが得られた。収率は７５％であり、純度（ガスクロマトグラフＧＣにより測定）は≧９９％であった。
【００７８】
ステップ５（化合物Ｂ５の合成）
【００７９】
【化２０】
【００８０】
２５０ｍｌの三口フラスコ中に９．０ｇの化合物Ｂ４、４．２ｇのｔ-ＢｕＯＫ、および１００ｍｌの無水テトラヒドロフランを加え、窒素雰囲気下で温度を−１００℃まで下げて、１７ｍｌのｎ-ＢｕＬｉのｎ-ヘキサン溶液（２．４ｍｏｌ／Ｌ）を滴下した。滴下が終わった後、温度を−１００℃に制御して1時間撹拌し、それから、９．５ｇのホウ酸トリイソブチルと５０ｍｌの無水テトラヒドロフランの混合液を滴下した。滴下が終わった後、温度を−１００℃に制御して1時間撹拌し、室温に戻して加水分解を行った。処理後、６．９ｇの黄色の固液混合物が得られ、収率は６５％であった。
【００８１】
ステップ６（化合物Ｂ６の合成）
【００８２】
【化２１】
【００８３】
１０００ｍｌの三口フラスコ中に１４．２ｇの化合物Ｂ５、３、９．７ｇの３，５-ジフルオロブロモベンゼン、２１．３ｇの炭酸ナトリウム、１００ｍｌの水、１００ｍｌのエタノール、２００ｍｌのトルエンおよび０．５ｇのＰｄ（ＰＰｈ3）4を加え、窒素雰囲気下で６時間熱再循環した。処理後、淡黄色の油状物が得られ、エタノールを用いて再結晶を行い、白色の固体１２．８ｇが得られた。収率は７５％であり、純度（ガスクロマトグラフＧＣにより測定）は≧９９％であった。
【００８４】
ステップ７（化合物Ｂ７の合成）
【００８５】
【化２２】
【００８６】
５００ｍｌの三口フラスコ中に３５．２ｇの化合物Ｂ６および２５０ｍｌの無水テトラヒドロフランを加え、窒素雰囲気下で温度を−７０℃以下まで下げ、４６ｍｌのｎ-ブチルリチウムの滴下を開始し、滴下が終わった後、−７０℃で２時間撹拌した。ジフルオロジブロモメタン８４ｇ／１００ｍｌの無水テトラヒドロフランの溶液を滴下し、滴下が終わった後、−７０℃で１時間撹拌した。加水分解を行い、処理後、黄色の固体４３ｇが得られた。純度（ガスクロマトグラフＧＣにより測定）は≧７０％であり、収率は９０％であった。
【００８７】
ステップ８（化合物Ｂ８の合成）
【００８８】
【化２３】
【００８９】
１０００ｍｌの三口フラスコ中に３５．９ｇの化合物Ｂ７、５００ｍｌのＤＭＦ、１２ｇの１-トリフルオロエトキシ２，６-ジフルオロフェノール、９．０ｇの無水炭酸カリウム、および１．０ｇのヨウ化カリウムを加え、９０℃で湯煎して０．５時間撹拌した。冷却した後水の中に入れ、処理後、２１．５ｇの白色の固体が得られた。純度（ガスクロマトグラフＧＣにより測定）は≧９９．７％であり、収率は６０％であった。
【００９０】
ステップ９（化合物Ｉ-Ｂの合成）
【００９１】
【化２４】
【００９２】
５０ｍｌの三口フラスコ中に２．３ｇのジイソプロピルアミンおよび２０ｍｌの無水テトラヒドロフランを加え、窒素雰囲気下で温度を−５℃まで下げて、９ｍｌのｎ-ブチルリチウムのｎ-ヘキサン溶液（２．４ｍｏｌ／Ｌ）を滴下するとともに、温度を０℃に制御して、滴下が終わった後、温度を０℃に制御して1時間撹拌した。別の１００ｍｌの三口フラスコ中に５．６ｇの化合物Ｂ８、２０ｍｌの無水テトラヒドロフランを滴下し、窒素雰囲気下で温度を−６５℃まで下げて、上記で作成したＬＤＡを滴下し、０．５時間撹拌して、加水分解を行った。処理後、エタノール再結晶の白色の固体３．１ｇが得られ、純度（ガスクロマトグラフＧＣにより測定）は≧９９．５％であり、融点は７３℃〜７５℃であり、収率は５８％であった。
【００９３】
以上、化合物Ｉ-ＡおよびＩ-Ｂの合成方法のみを記載して説明を行ったが、本分野の技術者であれば、化合物Ｉ-ＡおよびＩ-Ｂの合成方法に基づいて、化合物Ｉ-Ｃ、Ｉ-ＤおよびＩ-Ｅの合成方法についても当然理解されよう。
液晶化合物の特性の試験
【００９４】
実験例１〜５は、それぞれ、上述した化合物Ｉ-Ａ〜化合物Ｉ-Ｅを示したものである。比較例１の化合物は、式II-Ａで表される。化合物II-Ａのうち、１つの末端はインダン-２，５-ジイルを有し、別の末端は本発明と同じ構造を有する。
【００９５】
【化２５】
【００９６】
以下、実験例１〜５および比較例１について、複屈折係数（Δn）、比誘電率（Δε）、熱重量分析（TGA、５％重量損失）および粘度（γ1）の測定を行い、その結果を表1に示す。
【００９７】
【表１】
【００９８】
表１からわかるように、比較例１（化合物ＩＩ-Ａ）と比較して、実験例１〜実験例５の化合物Ｉ-Ａ〜Ｉ-Ｅ（本発明の液晶化合物）は、粘度が低く、誘電特性が高く、熱安定性に優れている。
液晶媒体の特性の試験
【００９９】
以下、実例１〜実例４は、化合物Ｉ-Ａ〜Ｉ-Ｄ（本発明の液晶化合物）をそれぞれその他の液晶化合物と組み合わせて液晶媒体を組成し、これらの液晶媒体に対して相転移温度（Ｔｎｉ）、比誘電率（Δε）および複屈折率（Δn）の測定を行ったものであり、その結果を表２に示す。
【０１００】
組み合わせに用いたその他の液晶化合物は、以下の通りである。
【０１０１】
【化２６−１】
【化２６−２】
【０１０２】
【表２】
【０１０３】
以下、実例５および実例６は、化合物Ｉ-Ｄ（本発明の液晶化合物）をその他の液晶化合物と組み合わせて液晶媒体を組成したものである。また、対照例１〜３は、その他の液晶化合物（本発明の液晶化合物を含まない）によって液晶媒体を組成したものである。そして、これらの液晶媒体に対して、相転移温度（Ｔｎｉ）、比誘電率（Δε）、複屈折率（Δn）および粘度（γ1）の測定を行い、その結果を表３に示す。
【０１０４】
【表３】
【０１０５】
表２および表３からわかるように、対照例１〜３の液晶媒体と比較すると、本発明の液晶化合物（Ｉ-Ｄ）を含む液晶媒体は、適切な相転移温度（Ｔｎｉ）を含むため、熱安定性および適切な透明点を有し、同時に、優れた誘電特性および比較的低い粘度を有する。したがって、この液晶化合物を含む液晶媒体を採用した液晶ディスプレイは、より優れた表示効果を有する。さらに重要なこととして、粘度が比較的低いことにより応答時間が短縮されるため、反応速度がより速い。
【０１０６】
以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
式（１）で表され、
【化１】
式中、Ｒ１が、Ｈ、炭素原子が１〜１０個のアルキル基、または炭素原子が２〜１０個のアルケニル基を示し、アルキル基またはアルケニル基上の各-（ＣＨ2）-が、置換されていないか、あるいは、-Ｏ-、-ＣＯ-、-ＣＯＯ-または-ＯＣＯ-により置換され、アルキル基またはアルケニル基上の水素原子が、フッ素原子で置換されてもよく、
Ａ1、Ａ2、Ａ3およびＡ4が、それぞれ独立して、１，４-フェニレン、１，４-シクロヘキシレン、および２，５-テトラヒドロピラニレンから成る群を示し、Ａ1、Ａ2、Ａ3およびＡ4のうち少なくとも１つが、インダン-２，５-ジイルであり、且つ１，４-フェニレンおよびインダン-２，５-ジイルが、置換されていないか、あるいは、１，４-フェニレンおよびインダン-２，５-ジイル上の少なくとも１つの水素原子が、フッ素原子により置換されてもよく、
ｍ、ｎ、ｏおよびｐが、それぞれ０、１または２であり、且つｍ、ｎ、ｏおよびｐが、同時に０ではなく、
Ｚ1、Ｚ2およびＺ3が、それぞれ独立して、単結合、ビニレン、-ＣＯＯ-、-ＯＣＯ-、-ＣＦ2Ｏ-または-ＯＣＦ2-を示し、ビニレン上の水素原子が、フッ素原子により置換されてもよい液晶化合物。
【請求項２】
ｍ≠０の時、Ａ1が、インダン-２，５-ジイルである請求項１に記載の液晶化合物。
【請求項３】
Ｚ1が、インダン-２，５-ジイルの５位において接する請求項２に記載の液晶化合物。
【請求項４】
ｍ＝１、Ａ1がインダン-２，５-ジイルであり、Ａ2、Ａ3およびＡ4が１，４-フェニレンである請求項１に記載の液晶化合物。
【請求項５】
前記１，４-フェニレン上の少なくとも１つの水素原子が、フッ素原子により置換される請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶化合物。
【請求項６】
式（１）が、下記の式（I-A）〜式（I-E）で表され化合物から成る群より選ばれた少なくとも１つである請求項１に記載の液晶化合物。
【化２】
【請求項７】
式（１）で表され、
【化３】
式中、Ｒ１が、Ｈ、炭素原子が１〜１０個のアルキル基、または炭素原子が２〜１０個のアルケニル基を示し、アルキル基またはアルケニル基上の各-（ＣＨ2）-が、置換されていないか、あるいは、-Ｏ-、-ＣＯ-、-ＣＯＯ-または-ＯＣＯ-により置換され、
Ａ1、Ａ2、Ａ3およびＡ4が、それぞれ独立して、１，４-フェニレン、１，４-シクロヘキシレン、および２，５-テトラヒドロピラニレンから成る群を示し、Ａ1、Ａ2、Ａ3およびＡ4のうち少なくとも１つが、インダン-２，５-ジイルであり、且つ１，４-フェニレンおよびインダン-２，５-ジイルが、置換されていないか、あるいは、１，４-フェニレンおよびインダン-２，５-ジイル上の少なくとも１つの水素原子が、フッ素原子により置換されてもよく、
ｍ、ｎ、ｏおよびｐが、それぞれ０、１または２であり、且つｍ、ｎ、ｏおよびｐが、同時に０ではなく、
Ｚ1、Ｚ2およびＺ3が、それぞれ独立して、単結合、ビニレン、-ＣＯＯ-、-ＯＣＯ-、-ＣＦ2Ｏ-または-ＯＣＦ2-を示し、ビニレン上の水素原子が、フッ素原子により置換されてもよい液晶化合物と、
混合物と
を含む液晶媒体。
【請求項８】
前記混合物が、少なくとも１種類の式（１）で表される液晶化合物と区別されるものを含む請求項７に記載の液晶媒体。
【請求項９】
前記混合物が、下記の式（Ｉ）〜式（VII）で表される化合物から成る群より選ばれた少なくとも１つの液晶化合物を含み、
【化４】
式中、Ｘ1、Ｘ21、Ｘ22、Ｘ23が、それぞれ独立して、Ｆ、Ｃｌ、-ＣＦ3または-ＯＣＦ3であり、Ｒ、Ｒ１１、Ｒ１２およびＲ２１が、それぞれ独立して、Ｈ、炭素原子が１〜１５個のアルキル基、または炭素原子が２〜１５個のアルケニル基を示し、Ａ１が、１，４-フェニレンであり、Ａ11、Ａ12、Ａ13、Ａ14、Ａ21、Ａ22、Ａ23が、それぞれ独立して、１，４-フェニレン、１，４-シクロヘキシレン、および２，５-テトラヒドロピラニレンから成る群より選ばれたものであり、Ａ２、Ａ３およびＡ４のうち少なくとも１つが、インダン-２，５-ジイルであり、その他が、それぞれ独立して、１，４-フェニレン、１，４-シクロヘキシレン、および２，５-テトラヒドロピラニレンから成る群より選ばれたものであり、Ｌ1が、-Ｆ2ＣＯ-または-ＯＣＦ2-であり、Ｚ11、Ｚ12、Ｚ13、Ｚ21およびＺ22が、それぞれ独立して、単結合、-Ｏ-、-Ｆ2ＣＯ-、-ＯＣＦ2-、-ＣＯＯ-または-ＯＣＯ-であり、上記の式（Ｉ）中、ｍ＝１、ｎ、ｏおよびｐが、それぞれ独立して０〜３の整数であり、且つｎ+ｏ+ｐ≧３である請求項８に記載の液晶媒体。
【請求項１０】
式（１）で表される液晶化合物の前記液晶媒体中の比率が、１〜２０％である請求項７に記載の液晶媒体。
【請求項１】
式（１）で表され、
【化１】
式中、Ｒ１が、Ｈ、炭素原子が１〜１０個のアルキル基、または炭素原子が２〜１０個のアルケニル基を示し、アルキル基またはアルケニル基上の各-（ＣＨ2）-が、置換されていないか、あるいは、-Ｏ-、-ＣＯ-、-ＣＯＯ-または-ＯＣＯ-により置換され、アルキル基またはアルケニル基上の水素原子が、フッ素原子で置換されてもよく、
Ａ1、Ａ2、Ａ3およびＡ4が、それぞれ独立して、１，４-フェニレン、１，４-シクロヘキシレン、および２，５-テトラヒドロピラニレンから成る群を示し、Ａ1、Ａ2、Ａ3およびＡ4のうち少なくとも１つが、インダン-２，５-ジイルであり、且つ１，４-フェニレンおよびインダン-２，５-ジイルが、置換されていないか、あるいは、１，４-フェニレンおよびインダン-２，５-ジイル上の少なくとも１つの水素原子が、フッ素原子により置換されてもよく、
ｍ、ｎ、ｏおよびｐが、それぞれ０、１または２であり、且つｍ、ｎ、ｏおよびｐが、同時に０ではなく、
Ｚ1、Ｚ2およびＺ3が、それぞれ独立して、単結合、ビニレン、-ＣＯＯ-、-ＯＣＯ-、-ＣＦ2Ｏ-または-ＯＣＦ2-を示し、ビニレン上の水素原子が、フッ素原子により置換されてもよい液晶化合物。
【請求項２】
ｍ≠０の時、Ａ1が、インダン-２，５-ジイルである請求項１に記載の液晶化合物。
【請求項３】
Ｚ1が、インダン-２，５-ジイルの５位において接する請求項２に記載の液晶化合物。
【請求項４】
ｍ＝１、Ａ1がインダン-２，５-ジイルであり、Ａ2、Ａ3およびＡ4が１，４-フェニレンである請求項１に記載の液晶化合物。
【請求項５】
前記１，４-フェニレン上の少なくとも１つの水素原子が、フッ素原子により置換される請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶化合物。
【請求項６】
式（１）が、下記の式（I-A）〜式（I-E）で表され化合物から成る群より選ばれた少なくとも１つである請求項１に記載の液晶化合物。
【化２】
【請求項７】
式（１）で表され、
【化３】
式中、Ｒ１が、Ｈ、炭素原子が１〜１０個のアルキル基、または炭素原子が２〜１０個のアルケニル基を示し、アルキル基またはアルケニル基上の各-（ＣＨ2）-が、置換されていないか、あるいは、-Ｏ-、-ＣＯ-、-ＣＯＯ-または-ＯＣＯ-により置換され、
Ａ1、Ａ2、Ａ3およびＡ4が、それぞれ独立して、１，４-フェニレン、１，４-シクロヘキシレン、および２，５-テトラヒドロピラニレンから成る群を示し、Ａ1、Ａ2、Ａ3およびＡ4のうち少なくとも１つが、インダン-２，５-ジイルであり、且つ１，４-フェニレンおよびインダン-２，５-ジイルが、置換されていないか、あるいは、１，４-フェニレンおよびインダン-２，５-ジイル上の少なくとも１つの水素原子が、フッ素原子により置換されてもよく、
ｍ、ｎ、ｏおよびｐが、それぞれ０、１または２であり、且つｍ、ｎ、ｏおよびｐが、同時に０ではなく、
Ｚ1、Ｚ2およびＺ3が、それぞれ独立して、単結合、ビニレン、-ＣＯＯ-、-ＯＣＯ-、-ＣＦ2Ｏ-または-ＯＣＦ2-を示し、ビニレン上の水素原子が、フッ素原子により置換されてもよい液晶化合物と、
混合物と
を含む液晶媒体。
【請求項８】
前記混合物が、少なくとも１種類の式（１）で表される液晶化合物と区別されるものを含む請求項７に記載の液晶媒体。
【請求項９】
前記混合物が、下記の式（Ｉ）〜式（VII）で表される化合物から成る群より選ばれた少なくとも１つの液晶化合物を含み、
【化４】
式中、Ｘ1、Ｘ21、Ｘ22、Ｘ23が、それぞれ独立して、Ｆ、Ｃｌ、-ＣＦ3または-ＯＣＦ3であり、Ｒ、Ｒ１１、Ｒ１２およびＲ２１が、それぞれ独立して、Ｈ、炭素原子が１〜１５個のアルキル基、または炭素原子が２〜１５個のアルケニル基を示し、Ａ１が、１，４-フェニレンであり、Ａ11、Ａ12、Ａ13、Ａ14、Ａ21、Ａ22、Ａ23が、それぞれ独立して、１，４-フェニレン、１，４-シクロヘキシレン、および２，５-テトラヒドロピラニレンから成る群より選ばれたものであり、Ａ２、Ａ３およびＡ４のうち少なくとも１つが、インダン-２，５-ジイルであり、その他が、それぞれ独立して、１，４-フェニレン、１，４-シクロヘキシレン、および２，５-テトラヒドロピラニレンから成る群より選ばれたものであり、Ｌ1が、-Ｆ2ＣＯ-または-ＯＣＦ2-であり、Ｚ11、Ｚ12、Ｚ13、Ｚ21およびＺ22が、それぞれ独立して、単結合、-Ｏ-、-Ｆ2ＣＯ-、-ＯＣＦ2-、-ＣＯＯ-または-ＯＣＯ-であり、上記の式（Ｉ）中、ｍ＝１、ｎ、ｏおよびｐが、それぞれ独立して０〜３の整数であり、且つｎ+ｏ+ｐ≧３である請求項８に記載の液晶媒体。
【請求項１０】
式（１）で表される液晶化合物の前記液晶媒体中の比率が、１〜２０％である請求項７に記載の液晶媒体。
【公開番号】特開２０１３−１１２６８２（Ｐ２０１３−１１２６８２Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２２０７８５（Ｐ２０１２−２２０７８５）
【出願日】平成２４年１０月２日（２０１２．１０．２）
【出願人】（５０８０５４４０４）達興材料股▲ふん▼有限公司 (8)
【出願人】（５１２２５６３１７）江蘇和成顯示科技股▲ふん▼有限公司 (1)
【氏名又は名称原語表記】Ｊｉａｎｇｓｕ Ｈｅｃｈｅｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１０月２日（２０１２．１０．２）
【出願人】（５０８０５４４０４）達興材料股▲ふん▼有限公司 (8)
【出願人】（５１２２５６３１７）江蘇和成顯示科技股▲ふん▼有限公司 (1)
【氏名又は名称原語表記】Ｊｉａｎｇｓｕ Ｈｅｃｈｅｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．
【Ｆターム（参考）】
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