クマリン誘導体、この化合物を含有する液晶組成物およびこの液晶組成物を含有する液晶表示素子
【課題】
化合物に必要な一般的物性、小さな粘度、適切な光学異方性、適切な誘電率異方性、および他の液晶性化合物との優れた相溶性を有する液晶性化合物およびそれを含有する液晶組成物、液晶表示素子を提供する。
【解決手段】 一般式（１）
で表される化合物およびそれを含有する液晶組成物、液晶表示素子。（式中、Ｒは水素または炭素数１〜２０のアルキル基；Ａ1、Ａ2、およびＡ3は互いに独立して１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン等であり；Ｘは水素、フッ素、塩素等であり；Ｇは酸素または硫黄；Ｚ1、Ｚ2、およびＺ3は独立して単結合、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ2Ｏ−等；ｎおよびｍは独立して０、１、または２である。）
化合物に必要な一般的物性、小さな粘度、適切な光学異方性、適切な誘電率異方性、および他の液晶性化合物との優れた相溶性を有する液晶性化合物およびそれを含有する液晶組成物、液晶表示素子を提供する。
【解決手段】 一般式（１）
で表される化合物およびそれを含有する液晶組成物、液晶表示素子。（式中、Ｒは水素または炭素数１〜２０のアルキル基；Ａ1、Ａ2、およびＡ3は互いに独立して１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン等であり；Ｘは水素、フッ素、塩素等であり；Ｇは酸素または硫黄；Ｚ1、Ｚ2、およびＺ3は独立して単結合、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ2Ｏ−等；ｎおよびｍは独立して０、１、または２である。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶性化合物、液晶組成物および液晶表示素子に関する。さらに詳しくはクマリン誘導体、これを含有し、そしてネマチック相を有する液晶組成物およびこの組成物を含有する液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子において、液晶の動作モードに基づいた分類は、ＰＣ（phase change）、ＴＮ（twisted nematic）、ＳＴＮ（super twisted nematic）、ＢＴＮ（Bistable twisted nematic）、ＥＣＢ（electrically controlled birefringence）、ＯＣＢ（optically compensated bend）、ＩＰＳ（in-plane switching）、ＶＡ（vertical alignment）などである。素子の駆動方式に基づいた分類は、ＰＭ（passive matrix）とＡＭ（active matrix）である。ＰＭ（passive matrix）はスタティック（static）とマルチプレックス（multiplex）などに分類され、ＡＭはＴＦＴ（thin film transistor）、ＭＩＭ（metal insulator metal）などに分類される。
【０００３】
これらの素子は、適切な物性を有する組成物を含有する。素子の特性を向上させるには、この組成物が適切な物性を有するのが好ましい。組成物の成分である化合物に必要な一般的物性は、次のとおりである。（１）化学的な安定性と物理的な安定性。（２）高い透明点。透明点は、液晶相−等方相の転移温度である。（３）液晶相の低い下限温度。液晶相は、ネマチック相、スメクチック相などを意味する。（４）小さな粘度。（５）適切な光学異方性。（６）適切な誘電率異方性。大きな誘電率異方性を有する化合物は、大きな粘度を有することが多い。（７）大きな比抵抗。
【０００４】
組成物は多くの化合物を混合して調製される。したがって、化合物は他の化合物とよく混和するのが好ましい。素子を氷点下の温度で使うこともあるので、低い温度で良好な相溶性を有する化合物が好ましい。高い透明点または液晶相の低い下限温度を有する化合物は、組成物におけるネマチック相の広い温度範囲に寄与する。好ましい組成物は、小さな粘度と素子のモードに適した光学異方性を有する。化合物の大きな誘電率異方性は、組成物の低いしきい値電圧に寄与する。このような組成物によって、使用できる温度範囲が広い、応答時間が短い、コントラスト比が大きい、駆動電圧が小さい、消費電力が小さい、電圧保持率が大きいなどの特性を有する素子を得ることができる。
【０００５】
従来、クマリン誘導体を液晶表示素子として応用した例はほとんど知られていない。これらの化合物の液晶としての特性、物性等については全く明らかでない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的の１つは、例えば、化合物に必要な一般的物性、小さな粘度、適切な光学異方性、適切な誘電率異方性、および他の液晶性化合物との優れた相溶性を有する液晶性化合物を提供することである。本発明の他の目的は、例えば、この化合物を含有し、ネマチック相の広い温度範囲、小さな粘度、適切な光学異方性、および低いしきい値電圧を有する液晶組成物を提供することである。本発明の他の目的は、例えば、これらの液晶組成物を含有し、短い応答時間、小さな消費電力、大きなコントラスト、および高い電圧保持率を有する液晶表示素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下のような化合物、液晶組成物、および液晶組成物を含有する液晶表示素子等を提供する。また、以下に、化合物（１）における末端基、環および結合基に関して好ましい例も述べる。
【０００８】
［１］ 一般式（１）
【化１０】
で表される化合物
（式中、Ｒは水素または炭素数１〜２０のアルキル基であり、このアルキル基において任意の−ＣＨ2−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく；
Ａ1、Ａ2、およびＡ3は互いに独立して１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、１，４−フェニレン、２−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、２，５−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２，６−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２，３，５−トリフルオロ−１，４−フェニレン、ピリジン−２，５−ジイル、３−フルオロピリジン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイルまたはピリダジン−２，５−ジイルであり、任意の−ＣＨ2−は、−Ｏ−、−Ｓ−または−ＣＯ−で置き換えられてもよく、任意の−（ＣＨ2）2−は−ＣＨ＝ＣＨ−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、さらに、任意の水素はフッ素、塩素、−ＣＮ、−ＣＦ3、−ＣＨＦ2、−ＣＨ2Ｆ、−ＯＣＦ3、−ＯＣＨＦ2、または−ＯＣＨ2Ｆで置き換えられてもよく；
Ｘは水素、フッ素、塩素、−ＣＮ、−ＣＦ3、−ＣＨＦ2、−ＣＨ2Ｆ、−ＯＣＦ3、−ＯＣＨＦ2、または−ＯＣＨ2Ｆであり；
Ｇは酸素または硫黄であり；
Ｚ1、Ｚ2、およびＺ3は独立して単結合、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ2Ｏ−、−ＯＣＨ2−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ≡Ｃ−、−（ＣＨ2）4−、−Ｏ（ＣＨ2）2Ｏ−、−（ＣＨ2）2ＣＦ2Ｏ−、−（ＣＨ2）2ＯＣＦ2−、−ＣＦ2Ｏ（ＣＨ2）2−、−ＯＣＦ2（ＣＨ2）2−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ2Ｏ−、または−ＯＣＨ2−ＣＨ＝ＣＨ−であり；
ｎおよびｍは独立して０、１、または２である。）
【０００９】
［２］ 一般式（１）
【化１１】
で表される化合物。
（式中、Ｒは水素または炭素数１〜１５のアルキル、炭素数１〜１５のアルコキシ、炭素数２〜１５のアルケニル、または炭素数２〜１５のアルキニルであり；
Ａ1、Ａ2およびＡ3は互いに独立して１，４−シクロへキシレン、１，４−フェニレン、フッ素化１，４−フェニレンまたは１，３−ジオキサン−２，５−ジイルであり；
Ｘはフッ素または水素であり；
Ｇは酸素または硫黄であり；
Ｚ1，Ｚ2およびＺ3は互いに独立して単結合、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ2Ｏ−、または−ＯＣＨ2−であり；
ｎおよびｍは互いに独立して０または１である。）
［３］ Ｚ1，Ｚ2およびＺ3が単結合である、［２］に記載の化合物。
［４］ Ａ1、Ａ2およびＡ3が独立して１，４−シクロへキシレン、１，４−フェニレン、またはフッ素化１，４−フェニレンである、［２］または「３」のいずれかに記載の化合物。
［５］ Ａ1、Ａ2およびＡ3のいずれか１つがフッ素化１，４−フェニレンである、［２］〜［４］のいずれか１つに記載の化合物。
［６］ Ａ1、Ａ2およびＡ3のいずれか１つが１，４−シクロへキシレンである、［２］〜［４］のいずれか１つに記載の化合物。
［７］ Ｒが水素または炭素数１〜１５のアルキルである、［２］〜［５］のいずれかに記載の化合物。
［８］ Ｒが水素または炭素数２〜１５のアルケニルである、［２］〜［７］のいずれかに記載の化合物。
［９］ Ｚ1，Ｚ2およびＺ3のいずれか１つが−ＣＨ2Ｏ−または−ＯＣＨ2−である、［２］に記載の化合物。
［１０］ Ａ1、Ａ2およびＡ3が独立して１，４−シクロへキシレン、１，４−フェニレン、またはフッ素化１，４−フェニレンである、［９］に記載の化合物。
［１１］ Ｒが水素または炭素数１〜１５のアルキルである、［９］または［１０］に記載の化合物。
［１２］ Ｚ1，Ｚ2およびＺ3のいずれか１つが−ＣＨ2ＣＨ2−である、［２］に記載の化合物。
［１３］ Ａ1、Ａ2およびＡ3が独立して１，４−シクロへキシレン、１，４−フェニレン、またはフッ素化１，４−フェニレンである、［１２］に記載の化合物。
［１４］ Ａ1、Ａ2およびＡ3のいずれか１つがフッ素化１，４−フェニレンである、［１２］または［１３］に記載の化合物。
［１５］ Ｒが水素または炭素数１〜１５のアルキルである、［１２］〜［１４］のいずれかに記載の化合物。
［１６］ Ｒが水素または炭素数２〜１５のアルケニルである、［１２］〜［１５］のいずれかに記載の化合物。
【００１０】
［１７］ 式（１ａ）〜式（１ｍ）のいずれか１つで表される、［２］に記載の化合物。
【化１２】
（式中、Ｒは炭素数１〜１５のアルキル、炭素数1〜１５のアルコキシ、または炭素数２〜１５のアルケニルであり、Ｙ1〜Ｙ5は独立して水素またはフッ素である。）
［１８］ 一般式（１）で示される化合物：
【化１３】
Ｒは水素または炭素数１〜１５のアルキル、炭素数１〜１５のアルコキシ、または炭素数２〜１５のアルケニルであり；
Ａ1、Ａ2およびＡ3は互いに独立して１，４−シクロへキシレン、１，４−フェニレン、フッ素化１，４−フェニレンまたは１，３−ジオキサン−２，５−ジイルであり；
Ｘはフッ素または水素であり；
Ｇは硫黄であり；
Ｚ1，Ｚ2およびＺ3は互いに独立して単結合、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ2Ｏ−、または−ＯＣＨ2−であり；
ｎおよびｍは互いに独立して０または１である。
【００１１】
［１９］ ［１］〜「１８」のいずれか１つに記載の化合物を少なくとも一つ含有し、少なくとも２つ以上の化合物からなる液晶組成物。
［２０］ 式（２）、式（３）および式（４）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する、［１９］に記載の液晶組成物。
【化１４】
（式中、Ｒ1は炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−もしくは−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、さらに、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；Ｘ1はフッ素、塩素、−ＯＣＦ3、−ＯＣＨＦ2、−ＣＦ3、−ＣＨＦ2、−ＣＨ2Ｆ、−ＯＣＦ2ＣＨＦ2または−ＯＣＦ2ＣＨＦＣＦ3であり；環Ｂおよび環Ｄは独立して１，４−シクロヘキシレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイルまたは任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレンであり、環Ｅは１，４−シクロヘキシレンまたは任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレンであり；Ｚ4およびＺ5は独立して−（ＣＨ2）2−、−（ＣＨ2）4−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−ＣＨ＝ＣＨ−または単結合であり；Ｌ1およびＬ2は独立して水素またはフッ素である。）
［２１］ 式（５）および（６）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含有する、［２０］に記載の液晶組成物。
【化１５】
（式中、Ｒ2およびＲ3は独立して炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、さらに、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；Ｘ2は−ＣＮまたは−Ｃ≡Ｃ−ＣＮであり；環Ｇは１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；環Ｊは１，４−シクロヘキシレン、ピリミジン−２,５−ジイルまたは任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレンであり；環Ｋは１，４−シクロヘキシレンまたは１，４−フェニレンであり；Ｚ6は−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、または単結合であり；Ｌ3、Ｌ4およびＬ5は独立して水素またはフッ素であり；ｂ、ｃおよびｄは独立して０または１である。）
［２２］ 式（７）、式（８）、式（９）、式（１０）および式（１１）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含有する［２０］に記載の液晶組成物。
【化１６】
（式中、Ｒ4は炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、さらに、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；Ｒ5はフッ素または炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、さらに任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；環Ｍおよび環Ｐは独立して１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレンまたはデカヒドロ−２，６−ナフチレンであり；Ｚ7およびＺ8は独立して−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−または単結合であり；Ｌ6およびＬ7は独立して水素またはフッ素であって、Ｌ6とＬ7の少なくとも１つはフッ素である。）
［２３］ 式（１２）、式（１３）および式（１４）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含有する［１９］〜［２２］のいずれかに記載の液晶組成物。
【化１７】
（式中、Ｒ6およびＲ7は独立して炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、さらに、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；環Ｑ、環Ｔおよび環Ｕは独立して１，４−シクロヘキシレン、ピリミジン−２、５−ジイル、または任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレンであり；Ｚ9およびＺ10は独立して−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または単結合である。）
［２４］ 式（５）および式（６）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する、［２０］に記載の液晶組成物。
【化１８】
（式中、Ｒ2およびＲ3は独立して炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、さらに、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；Ｘ2は−ＣＮまたは−Ｃ≡Ｃ−ＣＮであり；環Ｇは１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；環Ｊは１，４−シクロヘキシレン、ピリミジン−２,５−ジイルまたは任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレンであり；環Ｋは１，４−シクロヘキシレンまたは１，４−フェニレンであり；Ｚ6は−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、または単結合であり；Ｌ3、Ｌ4およびＬ5は独立して水素またはフッ素であり；ｂ、ｃおよびｄは独立して０または１である。）
［２５］ 少なくとも１つの光学活性化合物をさらに含有する、［１９］〜［２４］のいずれか１項に記載の液晶組成物。
［２６］ ［１９］〜［２５］のいずれか１項に記載の液晶組成物を含有する液晶表示素子。
【００１２】
この明細書における用語の使い方は次のとおりである。液晶性化合物は、ネマチック相、スメクチック相などの液晶相を有する化合物および液晶相を有しないが液晶組成物の成分として有用な化合物の総称である。液晶性化合物、液晶組成物、液晶表示素子をそれぞれ化合物、組成物、素子と略すことがある。液晶表示素子は液晶表示パネルおよび液晶表示モジュールの総称である。ネマチック相の上限温度はネマチック相−等方相の相転移温度であり、そして単に上限温度と略すことがある。ネマチック相の下限温度を単に下限温度と略すことがある。式（１）で表わされる化合物を化合物（１）と略すことがある。この略記は式（２）などで表される化合物にも適用することがある。式（２）から式（１４）において、六角形で囲んだＢ、Ｄ、Ｅなどの記号はそれぞれ環Ｂ、環Ｄ、環Ｅなどに対応する。百分率で表した化合物の量は組成物の全重量に基づいた重量百分率（重量％）である。以下に本発明をさらに説明する。
【００１３】
「任意の」は、位置だけでなく個数についても任意であることを示すが、個数が０である場合を含まない。任意のＡがＢ、ＣまたはＤで置き換えられてもよいという表現は、任意のＡがＢで置き換えられる場合、任意のＡがＣで置き換えられる場合および任意のＡがＤで置き換えられる場合に加えて、複数のＡがＢ〜Ｄの少なくとも２つで置き換えられる場合をも含むことを意味する。例えば、任意の−ＣＨ2−が−Ｏ−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよいアルキルには、アルキル、アルケニル、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が含まれる。なお、本発明においては、連続する２つの−ＣＨ2−が−Ｏ−または−Ｓ−で置き換えられて、−Ｏ−Ｏ−、−Ｏ−Ｓ−または−Ｓ−Ｓ−になることは好ましくない。そして、アルキルにおける末端の−ＣＨ2−が−Ｏ−または−Ｓ−で置き換えられることも好ましくない。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の化合物は、例えば、化合物に必要な一般的物性、熱、光などに対する安定性、適切な光学異方性、適切な誘電率異方性、他の液晶性化合物との優れた相溶性を有する。本発明の液晶組成物は、例えば、これらの化合物の少なくとも一つを含有し、そしてネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学異方性、低いしきい値電圧を有する。また、本発明の液晶表示素子は、例えば、この組成物を含有し、そして使用できる広い温度範囲、短い応答時間、大きなコントラスト比、低い駆動電圧を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
１−１ 本発明の化合物 本発明の第１の態様は、式（１）で表される化合物に関する。
【化１９】
【００１６】
式（１）においてＲは水素または炭素数１〜２０、好ましくは炭素数１〜１５のアルキル基であり、このアルキル基において任意の−ＣＨ2−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよい。例えば、ＣＨ3（ＣＨ2）3−において任意の−ＣＨ2−を−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えた基の例は、ＣＨ3（ＣＨ2）2Ｏ−、ＣＨ3−Ｏ−（ＣＨ2）2−、ＣＨ3−Ｏ−ＣＨ2−Ｏ−、ＣＨ3（ＣＨ2）2Ｓ−、ＣＨ3−Ｓ−（ＣＨ2）2−、ＣＨ3−Ｓ−ＣＨ2−Ｓ−、ＣＨ2＝ＣＨ−（ＣＨ2）3−、ＣＨ3−ＣＨ＝ＣＨ−（ＣＨ2）2−、ＣＨ3−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ2Ｏ−、ＣＨ3−ＣＨ≡ＣＨ−（ＣＨ2）2−などである。
【００１７】
このようなＲの例は、水素、アルキル、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルコキシアルコキシ、アルキルチオ、アルキルチオアルコキシ、アシル、アシルアルキル、アシルオキシ、アシルオキシアルキル、アルコキシカルボニル、アルコキシカルボニルアルキル、アルケニル、アルケニルオキシ、アルケニルオキシアルキル、アルコキシアルケニル、アルキニル、アルキニルオキシ等である。これらの基において分岐よりも直鎖の方が好ましい。Ｒが分岐の基であっても光学活性であるときは好ましい。アルケニルにおける−ＣＨ＝ＣＨ−の好ましい立体配置は、二重結合の位置に依存する。−ＣＨ＝ＣＨＣＨ3、−ＣＨ＝ＣＨＣ2Ｈ5、−ＣＨ＝ＣＨＣ3Ｈ7、−ＣＨ＝ＣＨＣ4Ｈ9、−Ｃ2Ｈ4ＣＨ＝ＣＨＣＨ3、および−Ｃ2Ｈ4ＣＨ＝ＣＨＣ2Ｈ5のような奇数位に二重結合をもつアルケニルにおいてはトランス配置が好ましい。−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣＨ3、−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣ2Ｈ5、および−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣ3Ｈ7のような偶数位に二重結合をもつアルケニルにおいてはシス配置が好ましい。
アルキルとしては、直鎖、分枝鎖、環状のいずれでもよく、アルキルの具体的な例は、−ＣＨ3、−Ｃ2Ｈ5、−Ｃ3Ｈ7、−Ｃ4Ｈ9、−Ｃ5Ｈ11、−Ｃ6Ｈ13、−Ｃ7Ｈ15、−Ｃ8Ｈ17、−Ｃ9Ｈ19および−Ｃ10Ｈ21である。アルコキシの具体的な例は、−ＯＣＨ3、−ＯＣ2Ｈ5、−ＯＣ3Ｈ7、−ＯＣ4Ｈ9、−ＯＣ5Ｈ11、−ＯＣ6Ｈ13、および−ＯＣ7Ｈ15である。アルコキシアルキルとしては、直鎖でも分枝鎖でもよく、アルコキシアルキルの具体的な例は、−ＣＨ2ＯＣＨ3、−ＣＨ2ＯＣ2Ｈ5、−ＣＨ2ＯＣ3Ｈ7、−（ＣＨ2）2ＯＣＨ3、−（ＣＨ2）2ＯＣ2Ｈ5、−（ＣＨ2）2ＯＣ3Ｈ7、−（ＣＨ2）3ＯＣＨ3、−（ＣＨ2）4ＯＣＨ3、および−（ＣＨ2）5ＯＣＨ3である。アルケニルとしては、直鎖でも分枝鎖でもよく、アルケニルの具体的な例は、−ＣＨ＝ＣＨ2、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ3、−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨ2、−ＣＨ＝ＣＨＣ2Ｈ5、−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣＨ3、−（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨ2、−ＣＨ＝ＣＨＣ3Ｈ7、−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣ2Ｈ5、−（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨＣＨ3、および−（ＣＨ2）3ＣＨ＝ＣＨ2である。アルケニルオキシとしては、直鎖でも分枝鎖でもよく、アルケニルオキシの具体的な例は、−ＯＣＨ2ＣＨ＝ＣＨ2、−ＯＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣＨ3、および−ＯＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣ2Ｈ5である。アルキニルとしては、直鎖でも分枝鎖でもよく、アルキニルの具体的な例は、−Ｃ≡ＣＣＨ3および−Ｃ≡ＣＣ3Ｈ7である。
【００１８】
Ｒは、炭素数１〜１５のアルキル、炭素数１〜１５のアルコキシ、炭素数２〜１５のアルコキシアルキル、炭素数２〜１５のアルケニルが好ましく、−ＣＨ3、−Ｃ2Ｈ5、−Ｃ3Ｈ7、−Ｃ4Ｈ9、−Ｃ5Ｈ11、−Ｃ6Ｈ13、−ＯＣＨ3、−ＯＣ2Ｈ5、−ＯＣ3Ｈ7、−ＣＨ2ＯＣＨ3、−ＣＨ＝ＣＨ2、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ3、−（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨ2、および−（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨＣＨ3であることがさらに好ましい。
【００１９】
式（１）におけるＡ1、Ａ2、およびＡ3は、互いに独立して１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、１，４−フェニレン、２−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、２，５−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２，６−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２，３，５−トリフルオロ−１，４−フェニレン、ピリジン−２，５−ジイル、３−フルオロピリジン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイルまたはピリダジン−２，５−ジイルであり、任意の−ＣＨ2−は、−Ｏ−、−Ｓ−または−ＣＯ−で置き換えられてもよく、任意の−（ＣＨ2）2−は−ＣＨ＝ＣＨ−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、さらに、任意の水素はフッ素、塩素、−ＣＮ、−ＣＦ3、−ＣＨＦ2、−ＣＨ2Ｆ、−ＯＣＦ3、−ＯＣＨＦ2、または−ＯＣＨ2Ｆで置き換えられてもよい。
【００２０】
具体的には、Ａ1、Ａ2、およびＡ3の好ましい例は、下記の式（１５−１）〜式（１５−２２）である。さらに好ましい例は、式（１５−１）〜式（１５−５）、および式（１５−１４）〜式（１５−１８）である。
【化２０】
【００２１】
上記の定義による範囲に含まれるＡ1、Ａ2、およびＡ3において、任意の水素はフッ素、塩素、−ＣＮ、−ＣＦ3、−ＣＨＦ2、−ＣＨ2Ｆ、−ＯＣＦ3、−ＯＣＨＦ2、または−ＯＣＨ2Ｆで置き換えられてもよい。任意の水素がフッ素、塩素、−ＣＮ、−ＣＦ3、−ＣＨＦ2、−ＣＨ2Ｆ、−ＯＣＦ3、−ＯＣＨＦ2、または−ＯＣＨ2Ｆで置き換えられたＡ1、Ａ2、およびＡ3の例は、下記の式（１６−１）〜式（１６−３７）である。さらに好ましい例は、式（１６−１）〜式（１６−４）、式（１６−６）、式（１６−１０）〜式（１６−１４）、および式（１６−３５）である。
【化２１】
【００２２】
Ａ1、Ａ2またはＡ3の好ましい例は、１，４−シクロヘキシレン（１５−１）、１，４−シクロヘキセニレン（１５−１４）、（１５−１５）、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル（１５−４）、（１５−５）、１，４−フェニレン（１５−１６）、２−フルオロ−１，４−フェニレン（１６−１）（１６−２）、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレン（１６−３）、２，５−ジフルオロ−１，４−フェニレン（１６−５）、２，６−ジフルオロ−１，４−フェニレン（１６−４）（１６−６）、２，３，５−トリフルオロ−１，４−フェニレン（１６−７）（１６−８）、ピリジン−２，５−ジイル（１５−１７）（１５−２１）、３−フルオロピリジン−２，５−ジイル１６−３６）（１６−３７）、ピリミジン−２，５−ジイル（１５−１８）（１５−２２）およびピリダジン−２，５−ジイル（１５−２０）である。１，４−シクロヘキシレンおよび１，３−ジオキサン−２，５−ジイルの立体配置はシスよりもトランスが好ましい。１，３−ジオキサン−２，５−ジイルは、４，６−ジオキサン−２，５−ジイルと構造的に同一であるので、後者は例示しなかった。この規則は、２−フルオロ−１，４−フェニレンと２，６−ジフルオロ−１，４−フェニレンの関係などにも適用される。
Ａ1、Ａ2またはＡ3の最も好ましい例は、１，４−シクロヘキシレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、２，５−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２，６−ジフルオロ−１，４−フェニレン、ピリジン−２，５−ジイル、およびピリミジン−２，５−ジイルである。
【００２３】
式（１）におけるＺ1、Ｚ2、およびＺ3は独立して単結合、−ＣＨ2ＣＨ2−、−ＣＨ2Ｏ−、−ＯＣＨ2−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ≡Ｃ−、−（ＣＨ2）4−、−Ｏ（ＣＨ2）2Ｏ−、−（ＣＨ2）2ＣＦ2Ｏ−、−（ＣＨ2）2ＯＣＦ2−、−ＣＦ2Ｏ（ＣＨ2）2−、−ＯＣＦ2（ＣＨ2）2−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ2Ｏ−、または−ＯＣＨ2−ＣＨ＝ＣＨ−である。また、Ｚ1、Ｚ2またはＺ3は、単結合、−ＣＨ2ＣＨ2−、−ＣＨ2Ｏ−、−ＯＣＨ2−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−および−ＣＨ＝ＣＨ−がさらに好ましい。
これらの結合において、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ2Ｏ−、および−ＯＣＨ2−ＣＨ＝ＣＨ−のような結合基の二重結合に関する立体配置はシスよりもトランスが好ましい。
【００２４】
式（１）におけるＸは水素、フッ素、塩素、−ＣＮ、−ＣＦ3、−ＣＨＦ2、−ＣＨ2Ｆ、−ＯＣＦ3、−ＯＣＨＦ2、または−ＯＣＨ2Ｆである。これらの中でも、水素、フッ素が好ましい。
【００２５】
式（１）におけるＧは酸素または硫黄である。また、ｎおよびｍは独立して０、１、または２である。
【００２６】
１−２ 本発明の化合物の性質およびその調整方法
本発明の化合物（１）をさらに詳細に説明する。
なお、本明細書において、縮合環であるクマリン環は一環と数える。化合物（１）はクマリン環を有する二環、三環および四環の化合物である。この化合物は、素子が通常使用される条件下において物理的および化学的に極めて安定であり、そして他の液晶性化合物との相溶性がある。この化合物を含有する組成物は素子が通常使用される条件下で安定である。この組成物を低い温度で保管しても、この化合物が結晶（またはスメクチック相）として析出することがない。この化合物は、化合物に必要な一般的物性、適切な光学異方性、そして適切な誘電率異方性を有する。また、化合物（１）は、誘電率異方性が正に大きい。大きな誘電率異方性を有する化合物は、組成物のしきい値電圧を下げるための成分として有用である。
【００２７】
化合物（１）のＲ、Ａ1、Ａ2、およびＡ3、Ｚ1、Ｚ2、およびＺ3を適切に選択することによって、光学異方性、誘電率異方性などの物性を任意に調整することが可能である。Ｒ、Ａ1、Ａ2、Ａ3、Ｚ1、Ｚ2、およびＺ3の種類が、化合物（１）の物性に与える影響を以下に説明する。
【００２８】
式（１）におけるＲが直鎖であるときは液晶相の温度範囲が広くそして粘度が小さい。Ｒが分岐鎖であるときは他の液晶性化合物との相溶性がよい。Ｒが光学活性基である化合物は、キラルドーパントとして有用である。この化合物を組成物に添加することによって、素子に発生するリバース・ツイスト・ドメイン（Reverse twisted domain）を防止することができる。Ｒが光学活性基でない化合物は組成物の成分として有用である。Ｒがアルケニルであるとき、好ましい立体配置は二重結合の位置に依存する。好ましい立体配置を有するアルケニル化合物は、高い上限温度または液晶相の広い温度範囲を有する。Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1985, 131, 109およびMol. Cryst. Liq. Cryst., 1985, 131, 327に詳細な説明がある。
【００２９】
式（１）におけるＡ1、Ａ2およびＡ3が、任意の水素がハロゲンで置き換えられた１，４−フェニレン、ピリジン−２，５−ジイルまたは１，３−ジオキサン−２，５−ジイルであるときは誘電率異方性が大きい。Ａ1、Ａ2およびＡ3が、任意の水素がハロゲンで置き換えられてもよい１，４−フェニレン、ピリジン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、またはピリダジン−３，６−ジイルであるときは光学異方性が大きい。Ａ1、Ａ2およびＡ3が、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレンまたは１，３−ジオキサン−２，５−ジイルであるときは光学異方性が小さい。
【００３０】
少なくとも二つの環が１，４−シクロヘキシレンであるときは、上限温度が高く、光学異方性が小さく、そして粘度が小さい。少なくとも一つのＡ1、Ａ2およびＡ3が１，４−フェニレンのときは、光学異方性が比較的大きく、そして配向秩序パラメーター（orientational order parameter）が大きい。少なくとも二つのＡ1、Ａ2およびＡ3が１，４−フェニレンであるときは、光学異方性が大きく、液晶相の温度範囲が広く、そして上限温度が高い。
【００３１】
Ｚ1、Ｚ2、またはＺ3が単結合、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ2Ｏ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、または−（ＣＨ2）4−であるときは粘度が小さい。Ｚ1、Ｚ2、またはＺ3が単結合、−（ＣＨ2）2−、−ＯＣＦ2−、−ＣＦ2Ｏ−、または−ＣＨ＝ＣＨ−であるときは粘度がより小さい。Ｚ1、Ｚ2、またはＺ3が−ＣＨ＝ＣＨ−であるときは液晶相の温度範囲が広く、そして弾性定数比Ｋ33／Ｋ11（Ｋ33：ベンド弾性定数、Ｋ11：スプレイ弾性定数）が大きい。Ｚ1、Ｚ2、またはＺ3が−Ｃ≡Ｃ−のときは光学異方性が大きい。Ｚ1、Ｚ2、またはＺ3が単結合、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ2Ｏ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−（ＣＨ2）4−であるときは化学的に安定であって劣化をおこしにくい。
【００３２】
化合物（１）が二環または三環を有するときは粘度が小さい。化合物（１）が三環または四環を有するときは上限温度が高い。以上のように、Ｒ、Ａ1、Ａ2、Ａ3、Ｚ1、Ｚ2、およびＺ3の種類、環の数を適当に選択することにより目的の物性を有する化合物を得ることができる。したがって、化合物（１）はＰＣ、ＴＮ、ＳＴＮ、ＥＣＢ、ＯＣＢ、ＩＰＳ、ＶＡなどの素子に用いられる組成物の成分として有用である。
【００３３】
１−３ 化合物（１）の具体例
化合物（１）の好ましい例は、上記式（１−ａ）〜（１−ｍ）である。より具体的な例は、下記の化合物（１−１）〜（１−２４）である。
【化２２】
【化２３】
（上記化合物（１−１）〜（１−２４）の式中、Ｒは水素または炭素数１〜１５のアルキル、炭素数１〜１５のアルコキシ、または炭素数２〜１５のアルケニルである。）
【００３４】
１−４ 化合物（１）の合成
次に、化合物（１）の合成について説明する。化合物（１）は有機合成化学における手法を適切に組み合わせることにより合成できる。出発物に目的の末端基、環および結合基を導入する方法は、オーガニックシンセシス（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。
【００３５】
１−４−１ 結合基Ｚ1、Ｚ2またはＺ3を生成する方法
化合物（１）における結合基Ｚ1、Ｚ2またはＺ3を生成する方法の一例は下記のスキームの通りである。このスキームにおいて、ＭＳＧ1またはＭＳＧ2は少なくとも一つの環を有する１価の有機基である。スキームで用いた複数のＭＳＧ1（またはＭＳＧ2）は、同一であってもよいし、または異なってもよい。化合物（１Ａ）から（１Ｋ）は化合物（１）に相当する。
【化２４】
【化２５】
【化２６】
【００３６】
次に、化合物（１）におけるＺ1、Ｚ2またはＺ3における、各種の結合の生成方法について、以下の（Ｉ）〜（ＸＩ）項で説明する。
【００３７】
（Ｉ）単結合の生成
アリールホウ酸（２１）と公知の方法で合成される化合物（２２）とを、炭酸塩水溶液とテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウムのような触媒の存在下で反応させて化合物（１Ａ）を合成する。この化合物（１Ａ）は、公知の方法で合成される化合物（２３）にｎ−ブチルリチウムを、次いで塩化亜鉛を反応させ、ジクロロビス（トリフェニルホスフィン）パラジウムのような触媒の存在下で化合物（２２）を反応させることによっても合成される。
【００３８】
（II）−ＣＯＯ−と−ＯＣＯ−の生成
化合物（２３）にｎ−ブチルリチウムを、続いて二酸化炭素を反応させてカルボン酸（２４）を得る。化合物（２４）と、公知の方法で合成されるフェノール（２５）とをＤＤＣ（１，３−ジシクロヘキシルカルボジイミド）とＤＭＡＰ（４−ジメチルアミノピリジン）の存在下で脱水させて−ＣＯＯ−を有する化合物（１Ｂ）を合成する。この方法によって−ＯＣＯ−を有する化合物も合成する。
【００３９】
（III）−ＣＦ2Ｏ−と−ＯＣＦ2−の生成
化合物（１Ｂ）をローソン試薬のような硫黄化剤で処理して化合物（２６）を得る。化合物（２６）をフッ化水素ピリジン錯体とＮＢＳ（Ｎ−ブロモスクシンイミド）でフッ素化し、−ＣＦ2Ｏ−を有する化合物（１Ｃ）を合成する。M. Kuroboshi et al., Chem. Lett., 1992，827.を参照。化合物（１Ｃ）は化合物（２６）を（ジエチルアミノ）サルファートリフルオリド（ＤＡＳＴ）でフッ素化しても合成される。W. H. Bunnelle et al., J. Org. Chem. 1990, 55, 768.を参照。この方法によって−ＯＣＦ2−を有する化合物も合成する。Peer. Kirsch et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 1480.に記載の方法によってこれらの結合基を生成させることも可能である。
【００４０】
（IV）−ＣＨ＝ＣＨ−の生成
化合物（２３）をｎ−ブチルリチウムで処理した後、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）などのホルムアミドと反応させてアルデヒド（２８）を得る。公知の方法で合成されるホスホニウム塩（２７）をカリウムｔｅｒｔ−ブトキシドのような塩基で処理して発生させたリンイリドを、アルデヒド（２８）に反応させて化合物（１Ｄ）を合成する。反応条件によってはシス体が生成するので、必要に応じて公知の方法によりシス体をトランス体に異性化する。
【００４１】
（V）−（ＣＨ2）2−の生成
化合物（１Ｄ）をパラジウム炭素のような触媒の存在下で水素化することにより、化合物（１Ｅ）を合成する。
【００４２】
（VI）−（ＣＨ2）4−の生成
ホスホニウム塩（２７）の代わりにホスホニウム塩（２９）を用い、項（IV）の方法に従って−（ＣＨ2）2−ＣＨ＝ＣＨ−を有する化合物を得る。これを接触水素化して化合物（１Ｆ）を合成する。
【００４３】
（VII）−Ｃ≡Ｃ−の生成
ジクロロパラジウムとハロゲン化銅との触媒存在下で、化合物（２３）に２−メチル−３−ブチン−２−オールを反応させたのち、塩基性条件下で脱保護して化合物（３０）を得る。ジクロロパラジウムとハロゲン化銅との触媒存在下、化合物（３０）を化合物（２２）と反応させて、化合物（１Ｇ）を合成する。
【００４４】
（VIII）−ＣＦ＝ＣＦ−の生成
化合物（２３）をｎ−ブチルリチウムで処理したあと、テトラフルオロエチレンを反応させて化合物（３１）を得る。化合物（２２）をｎ−ブチルリチウムで処理したあと化合物（３１）と反応させて化合物（１Ｈ）を合成する。
【００４５】
（IX）−ＣＨ2Ｏ−または−ＯＣＨ2−の生成
化合物（２８）を水素化ホウ素ナトリウムなどの還元剤で還元して化合物（３２）を得る。これを臭化水素酸などでハロゲン化して化合物（３３）を得る。炭酸カリウムなどの存在下で、化合物（３３）を化合物（２５）と反応させて化合物（１Ｊ）を合成する。
【００４６】
（X）−（ＣＨ2）3Ｏ−または−Ｏ（ＣＨ2）3−の生成
化合物（３２）の代わりに化合物（３４）を用いて、項（IX）の方法に従って化合物（１Ｋ）を合成する。
【００４７】
（XI）−（ＣＦ2）2−の生成
J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 5414.に記載された方法に従い、ジケトン（−ＣＯＣＯ−）をフッ化水素触媒の存在下、四フッ化硫黄でフッ素化して−（ＣＦ2）2−を有する化合物を得る。
【００４８】
１−４−２ 式（１）で表される化合物を合成する方法
次に式（１）で表される化合物を合成する方法の具体例を以下のスキーム１〜６に示す。また、Ｘがフッ素である中間体を合成する方法の具体例を以下のスキーム７に示す。
以下の各スキーム１から７における化合物式中Ｒは水素または炭素数１〜２０のアルキル基であり、このアルキル基において任意の−ＣＨ2−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく；Ａ1、Ａ2、およびＡ3は互いに独立して１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、１，４−フェニレン、２−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、２，５−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２，６−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２，３，５−トリフルオロ−１，４−フェニレン、ピリジン−２，５−ジイル、３−フルオロピリジン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイルまたはピリダジン−２，５−ジイルであり、任意の−ＣＨ2−は、−Ｏ−、−Ｓ−または−ＣＯ−で置き換えられてもよく、任意の−（ＣＨ2）2−は−ＣＨ＝ＣＨ−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、さらに、任意の水素はフッ素、塩素、−ＣＮ、−ＣＦ3、−ＣＨＦ2、−ＣＨ2Ｆ、−ＯＣＦ3、−ＯＣＨＦ2、または−ＯＣＨ2Ｆで置き換えられてもよく；Ｇは酸素または硫黄であり；Ｚ1、Ｚ2、およびＺ3は独立して単結合、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ2Ｏ−、−ＯＣＨ2−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ≡Ｃ−、−（ＣＨ2）4−、−Ｏ（ＣＨ2）2Ｏ−、−（ＣＨ2）2ＣＦ2Ｏ−、−（ＣＨ2）2ＯＣＦ2−、−ＣＦ2Ｏ（ＣＨ2）2−、−ＯＣＦ2（ＣＨ2）2−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ2Ｏ−、または−ＯＣＨ2−ＣＨ＝ＣＨ−であり；ｎおよびｍは独立して０、１、または２である。
また、Ｘ、Ｒ’、Ｒ”の意味は図中に示した。
【００４９】
１−４−２−１ 式（１）で表されるクマリン誘導体のスキーム１に基づく合成方法
式（１）においてＧが酸素であるクマリン誘導体は、フェノール骨格を有する合成中間体（３６）を出発物質とした以下のスキーム１に基づいて合成することができる。
【化２７】
上記スキーム１において、出発物質であるフェノール（３６）類は市販されているか、DE4137401A1などに記載の方法によって合成される。（３６）はトリフルオロ酢酸等の溶媒中、ヘキサメチレンテトラミンを作用させることによって容易に化合物（３９）へと変換できる。この場合の反応温度は室温から溶媒の沸点程度が好ましい。得られた（３９）は酢酸セシウム存在下に無水酢酸と反応させることで式（１）で表されるクマリン誘導体へと変換される。この反応において無水酢酸は溶媒としても使用される。この反応の好ましい反応温度は室温から溶媒の還流する領域であればよい。
【００５０】
１−４−２−２ 式（１）で表されるクマリン誘導体のスキーム２に基づく合成方法
式（１）においてＧが酸素であるクマリン誘導体は、フェノール骨格を有する合成中間体（３６）を出発物質とした以下のスキーム１に基づいて合成することができる。
【化２８】
上記スキーム２において、化合物（３７）は、化合物（３６）とハロゲン化物（Ｒ’Ｘ）と塩基を作用させることによって得られる。Ｒ’は保護基として使用するため後の操作で適宜除去できるものを選択して使用する。保護基の具体的種類、反応条件等はProtective Groups in Organic Synthesis 3rd ed., T.W. Green and P.G.M.Wuts, John Wiley & Sons, New York, NY, (1999)などの文献に記載の方法から適宜選択して用いる。臭素化物（３８）は化合物（３７）と臭素との反応によって合成する。これらの反応は好ましくは無溶媒または塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン系溶媒中、−８０℃から溶媒の沸点までの間の温度で行う。得られた化合物（３８）をＴＨＦ等の非プロトン性極性溶媒中、ブチルリチウム、水素化カリウム等の塩基で処理した後、ジメチルホルムアミド、Ｎ−ホルミルピペリジン等のホルミル化剤と反応させることにより（３９）のベンズアルデヒド誘導体を得る。あるいは化合物（３９）は化合物（３７）をＴＨＦ、ジエチルエーテル等の溶媒中、−１００℃から室温の領域でブチルリチウム等の塩基を用いて処理した後に−１００℃から室温の領域でジメチルホルムアミド、Ｎ−ホルミルピペリジン等のホルミル化剤と反応させることによって化合物（３８）を経ずに直接合成することもできる。得られた化合物（３９）はB.E.Maryanoff et al., Chem. Rev.,89,863(1989)などの文献に記載の方法に従ってＴＨＦ、ジエチルエーテル等の溶媒中でトリエチルホスホノアセテートおよび水素化ナトリウム、カリウムｔｅｒｔ−ブトキシド、水酸化カルシウム等の試薬と反応させることによって桂皮酸エステル誘導体（４０）に変換できる。化合物（４０）はスキームの初期に導入された保護機Ｒ‘を除去することにより化合物（４１）へと変換される。この場合の除去条件はProtective Groups in Organic Synthesis 3rd ed., T.W. Green and P.G.M.Wuts, John Wiley & Sons, New York, NY, (1999)等に従う。化合物（４１）はパラトルエンスルホン酸、硫酸等の酸触媒存在下、トルエン等の非極性溶媒中、加熱環流することにより環化し目的とする化合物（１）へ変換される。
【００５１】
１−４−２−３ 式（１）で表される化合物のスキーム３に基づく合成方法
式（１）で表される化合物においてｎが０、ｍが０でＺ1が単結合であり、Ａ1が１，４−フェニレン；ｎが１、ｍが０でＺ2が単結合でＡ2が１，４−フェニレン；ｎが１、ｍが１でＺ3が単結合でありＡ2が１，４−フェニレンである化合物はスキーム３−１によっても合成できる。
【化２９】
具体的には、Ｒ’がハロゲンである化合物（４３）は、クマリンを直接単体ハロゲンまたはハロゲン化剤と反応させることによって合成する。これらの反応は、好ましくは無溶媒または塩化メチレン、またはクロロホルムなどの溶媒中、−７５℃から溶媒の沸点までの間の温度で行う。Ｒ’がトリフルオロメタンスルホニル、またはトルエンスルホニルである化合物（４３）は、後述する化合物（４２）をトリフルオロメタンスルホニルクロリド、無水トリフルオロメタンスルホン酸またはトルエンスルホニルクロリド等のスルホニル化剤と反応させることによって合成する。これらの反応は、好ましくは無溶媒または塩化メチレン、またはクロロホルムなどの溶媒中、−７５℃から溶媒の沸点までの間の温度で行う。化合物（１）は、化合物（４３）をホウ酸エステル化合物（４４）と反応させることによって合成する。これらの反応は、好ましくはトルエン等の芳香族系炭化水素、エタノール等のアルコール系炭化水素、またはエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル系炭化水素、またはこれらと水との混合液などの溶媒中、炭酸カリウム、炭酸ナトリウムなどの塩基の存在下、金属触媒を用いて室温から溶媒の沸点までの間の温度で行う。金属触媒としては、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム、ジクロロビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム、パラジウム−カーボンなどが用いられる。
【００５２】
また、化合物(１)は、上記スキーム３−２に基づいて次のような方法でも合成できる。すなわち化合物（４５）を削り状マグネシウム、リチウム金属、あるいは亜鉛末等と反応させるか、ＴＨＦ等の溶媒中ブチルリチウム等で処理した後、ハロゲン化亜鉛溶液を加えて化合物（４６）の溶液を調整する。この化合物（４６）の溶液をＴＨＦ，エーテル、ジオキサン等の溶媒中、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウムまたはジクロロジフェニルホスフィノフェロセンパラジウム等の金属触媒存在下に化合物（４７）と反応させることによっても合成できる。
【００５３】
１−４−２−４ 式（１）で表される化合物のスキーム４に基づく合成方法
式（１）で表される化合物においてｎが０、ｍが０でＺ1が−（ＣＨ2）2−、；ｎが１、ｍが０でＺ2が−（ＣＨ2）2−；ｎが１、ｍが１でＺ3が−（ＣＨ2）2−である化合物はスキーム４−１によって合成できる。
【化３０】
化合物（４９）は、化合物（４６）をアルデヒド（４８）と反応させることによって合成する。これらの反応は、好ましくはテトラヒドロフランなどの溶媒中、−１００℃から溶媒の沸点までの間の温度で行う。化合物（５０）は、化合物（４９）をｐ−トルエンスルホン酸、硫酸等の酸を用いて脱水することによって合成する。これらの反応は、好ましくはトルエンなどの溶媒中、室温から溶媒の沸点までの間の温度で行う。化合物（１）は、化合物（４８）をラネーニッケル、パラジウム−カーボン等の触媒を用いて水素添加することによって合成する。これらの反応は、好ましくはメタノール、エタノールなどのアルコール系炭化水素、トルエンなどの芳香族系炭化水素、ヘプタンなどの脂肪族系炭化水素またはこれらの混合液などの溶媒中、室温から溶媒の沸点までの間の温度で行う。水素圧は常圧〜１０気圧が好ましい。
あるいは化合物（１）は化合物（４９）をトリフルオロ酢酸溶媒中または塩化メチレン中、四塩化チタン存在下にトリエチルシラン等のヒドロシランを作用させることによっても合成できる。この反応において反応温度は−５０℃から室温程度が好ましい。
【００５４】
また、 式（１）で表されるクマリン誘導体においてｎが０、ｍが０でＺ1が単結合であり、Ａ1が１，４−シクロヘキシレン；ｎが１、ｍが０でＺ2が単結合でＡ2が１，４−シクロヘキシレン；ｎが１、ｍが１でＺ3が単結合でありＡ2が１，４−シクロヘキシレンである化合物はスキーム４−２によって合成できる。
化合物（５２）は、化合物（４６）とシクロヘキサノン（５１）と反応させることによって合成する。これらの反応は、好ましくはテトラヒドロフランなどの溶媒中、−１００℃から溶媒の沸点までの間の温度で行う。化合物（５２）は、化合物（５１）をｐ−トルエンスルホン酸、硫酸等の酸を用いて脱水することによって合成する。これらの反応は、好ましくはトルエンなどの溶媒中、室温から溶媒の沸点までの間の温度で行う。化合物（１）は、化合物（５３）をラネーニッケル、パラジウム−カーボン等の触媒を用いて水素添加することによって合成する。これらの反応は、好ましくはメタノール、エタノールなどのアルコール系炭化水素、トルエンなどの芳香族系炭化水素、ヘプタンなどの脂肪族系炭化水素またはこれらの混合液などの溶媒中、室温から溶媒の沸点までの間の温度で行う。水素圧は常圧〜１０気圧が好ましい。水素添加後の化合物（１）はシス体とトランス体の異性体混合物として得られるが、再結晶によりトランス体を主成分として得ることができる。あるいは化合物（１）は化合物（５２）をトリフルオロ酢酸溶媒または塩化メチレン中、四塩化チタン存在下にトリエチルシラン等のヒドロシランを作用させることによっても合成できる。この反応において反応温度は−５０℃から室温程度が好ましい。
【００５５】
１−４−２−５ 式（１）で表される化合物のスキーム５に基づく合成方法
式（１）で表される化合物においてＲがアルケニルである化合物（ＩＶ）はスキーム５によって合成できる。
【化３１】
既述のいずれかの方法で合成される化合物（５４）を酸触媒存在下にケタールを開裂して化合物（５５）を得る。化合物（５５）をメトキシメチリデントリフェニルホスホランと反応させてメチルビニルエーテルとした後に希塩酸等の酸性条件下に脱保護して化合物（５５）より１炭素伸長したアルデヒド（５６）を得る。この方法を必要回数繰り返し、所望の炭素鎖を有する合成中間体である化合物（５６）とした後、所望の鎖長を有するアルキリデントリフェニルホスホランと反応させることによって化合物（１）を得る。これらの反応は、好ましくはテトラヒドロフランなどの溶媒中、−７５℃から溶媒の沸点までの間の温度で行う。化合物（１）は、通常立体異性体の混合物として得られるが、必要に応じてベンゼンスルフィン酸、ヨウ素等を用いて異性化を行うか再結晶によって所望の立体のみを単離することもできる。または化合物（５５）を、式（５７）で示される炭素鎖伸長の為のホスホニウム塩とカリウム−ｔｅｒｔ-ブトキシド、水素化ナトリウム、ブチルリチウム等の塩基と反応させて発生するアルキリデンホスホランと反応させて生じる中間体を水素化し、酸で処理してケタールを開裂させることによって合成される化合物（５６）にアルキルトリフェニルホスホニウム塩から発生されるアルキリデンホスホランを反応させることによっても製造できる。この場合も化合物（１）は、通常立体異性体の混合物として得られるが、必要に応じてベンゼンスルフィン酸、ヨウ素等を用いて異性化を行うか再結晶によって所望の立体のみを単離することもできる。
【００５６】
１−４−２−６ 式（１）で表される化合物のスキーム６に基づく合成方法
式（１）で表される化合物においてＧが硫黄である化合物、Ｘがフッ素である化合物は、それぞれスキーム６−１、スキーム６−２によって合成できる。
【化３２】
【００５７】
Ｇが硫黄である化合物（１）は、スキーム６−１に示すように、Ｇが酸素である化合物（１）をローソン試薬等を用いて酸素を硫黄に変換することによって得られる。本反応はトルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素等の溶媒中室温から溶媒の沸点の領域で行うことが好ましい。必要な場合には封管、オートクレーブ等の加圧装置中で行うこともできる。
【００５８】
Ｘがフッ素である化合物（１）は、スキーム６−２に示すように、Ｘが水素である化合物（１）をＭＥＣ試薬、（ＰｈＳＯ2）ＮＦ等のフッ素化剤を用いて直接フッ素化することによって合成できる。この反応は塩化メチレン、ＴＨＦ等の溶媒存在下に−１００℃から溶媒の沸点の領域で行われる。
【００５９】
１−４−２−７ Ｘがフッ素である合成中間体である化合物（４７）のスキーム７に基づく合成方法
【化３３】
すなわち市販の３−フルオロ−４−ブロモフェノールを塩化メチレン等の溶媒中、トリアルキルシリルクロリド等の保護化試薬とイミダゾール等の適当な塩基存在下に水酸基をトリアルキルシリル基等で保護して化合物（５８）とし、これをブチルリチウム等で金属試薬に変換した後、ホウ酸トリアルキル等を用いてホウ酸エステル誘導体（５９）とする、この反応はＴＨＦ、エーテル等の溶媒中−１００℃から溶媒の沸点領域にて行われる。得られた化合物（５９）は塩基性条件下に過酸化水素と反応させて化合物（６０）へ変換する。この反応は通常、水酸化ナトリウム水溶液中に実施される。得られた化合物（６０）はProtective Groups in Organic Synthesis 3rd ed., T.W. Green and P.G.M.Wuts, John Wiley & Sons, New York, NY, (1999)に記載の適当な保護機、例えばベンジル基、ベンゾイル基等で保護して化合物（６１）とし、さらに無溶媒または塩化メチレン等の溶媒中臭素をもちいて臭素化して化合物（６２）へと変換する。化合物（６２）はＤＭＦ、ＮＭＰ等の溶媒中、シアン化銅等のシアノ化剤を用いてシアノ化して化合物（６３）へと変換した後、ＤＩＢＡＬ等の還元剤を用いて還元してアルデヒド（６４）とし、さらにアルコキシカルボニルメチルトリフェニルホスホニウムブロミドと水素化ナトリウム等の塩基を用いて桂皮酸エステル（６５）へと変換する。化合物（６７）はＲ’を残したままＲ”を除去できる条件を適用させて反応させる。たとえばＲ’がトリメチルシリル基であり、Ｒ”がベンジル基の場合水素添加条件にてベンジル基だけを除去することができる。化合物（６８）は化合物（６７）をトルエンスルホン酸等の酸で処理することにより得られる。化合物（４２）は化合物（６８）のＲ’基をProtective Groups in Organic Synthesis 3rd ed., T.W. Green and P.G.M.Wuts, John Wiley & Sons, New York, NY, (1999)に記載の方法にて除去することによって得られる。
【００６０】
２ 本発明の組成物
本発明の第２の態様は、式（１）で表される化合物を含む組成物であり、好ましくは、液晶材料に用いることのできる液晶組成物である。この組成物の成分は化合物（１）から選ばれた複数の化合物のみであってもよいが、化合物（１）から選択された少なくとも一つの化合物を１〜９９％の割合で含有することが好ましい。この組成物は化合物（１）以外に、さらに化合物（２）〜（１４）の群から選択された成分を含有することが好ましい。本発明の組成物を調製するときには、化合物（１）の誘電率異方性を考慮して成分を選択することが好ましい。
【００６１】
誘電率異方性が正で比較的大きい化合物（１）を含有する好ましい組成物は化合物（２）、（３）および（４）の群から選択された少なくとも一つの化合物を含有する。別の好ましい組成物は、化合物（５）および（６）の群から選択された少なくとも一つの化合物を含有する。別の好ましい組成物は、このような二つの群のそれぞれから選択された少なくとも二つの化合物を含有する。これらの組成物は、液晶相の温度範囲、粘度、光学異方性、誘電率異方性、しきい値電圧などを調整する目的で、化合物（１２）、（１３）および（１４）の群から選択された少なくとも一つの化合物をさらに含有してもよい。これらの組成物は、さらに物性を調整する目的で、化合物（７）〜（１１）の群から選択された少なくとも一つの化合物をさらに含有してもよい。また、これらの組成物は、ＡＭ−ＴＮ素子、ＳＴＮ素子などに適合させる目的で、その他の液晶性化合物、添加物などの化合物をさらに含有してもよい。
【００６２】
誘電率異方性が比較的小さい化合物（１）を含有する好ましい組成物は化合物（２）、（３）および（４）の群から選択された少なくとも一つの化合物を含有する。別の好ましい組成物は、化合物（５）および（６）の群から選択された少なくとも一つの化合物を含有する。別の好ましい組成物は、このような二つの群のそれぞれから選択された少なくとも二つの化合物を含有する。これらの組成物は、液晶相の温度範囲、粘度、光学異方性、誘電率異方性、しきい値電圧などを調整する目的で、化合物（１２）、（１３）および（１４）の群から選択された少なくとも一つの化合物をさらに含有してもよい。この組成物は、さらに物性を調整する目的で、化合物（７）〜（１１）の群から選択された少なくとも一つの化合物をさらに含有してもよい。また、この組成物は、ＡＭ−ＴＮ素子、ＳＴＮ素子などに適合させる目的で、その他の液晶性化合物、添加物などの化合物をさらに含有してもよい。
別の好ましい組成物は、化合物（７）〜（１１）の群から選択された少なくとも一つの化合物を含有する。この組成物は、化合物（１２）、（１３）および（１４）の群から選択された少なくとも一つの化合物をさらに含有してもよい。この組成物は、物性をさらに調整する目的で、化合物（２）〜（６）の群から選択された少なくとも一つの化合物をさらに含有してもよい。この組成物は、ＶＡ素子などに適合させる目的で、その他の液晶性化合物、添加物などの化合物をさらに含有してもよい。
【００６３】
化合物（２）、（３）および（４）は、誘電率異方性が正で比較的大きいので、主としてＡＭ−ＴＮ素子用の組成物に用いられる。この組成物において、化合物（２）、（３）および（４）の量の合計が１〜９９％であることが好ましく、１０〜９７％であることがさらに好ましい。また、当該範囲が４０〜９５％であることが特に好ましい。この組成物に化合物（１２）、（１３）または（１４）をさらに添加する場合、これらの化合物（１２）、（１３）または（１４）の好ましい添加量は６０％以下であり、４０％以下がさらに好ましい。
【００６４】
化合物（５）および（６）は、誘電率異方性が正で非常に大きいので、主としてＳＴＮ素子用の組成物に用いられる。この組成物において、化合物（５）および（６）の量の合計が１〜９９％であることが好ましく、１０〜９７％であることがさらに好ましい。また、当該範囲が４０〜９５％であることが特に好ましい。この組成物に化合物（１２）、（１３）または（１４）をさらに添加する場合、この化合物の好ましい添加量は６０％以下であり、４０％以下がさらに好ましい。
【００６５】
化合物（７）、（８）、（９）、（１０）、および（１１）は、誘電率異方性が負であるので、主としてＶＡ素子用の組成物に用いられる。これらの化合物（７）、（８）、（９）、（１０）、および（１１）の合計が８０％以下であることが好ましく、４０〜８０％であることがさらに好ましい。この組成物に化合物（１２）、（１３）または（１４）をさらに添加する場合、これらの化合物（１２）、（１３）または（１４）の好ましい添加量は６０％以下であり、４０％以下がさらに好ましい。
【００６６】
化合物（１２）、（１３）および（１４）の誘電率異方性は比較的小さい。また、化合物（１２）は粘度または光学異方性を調整する目的で主に使用される。化合物（１３）および（１４）は上限温度を上げて液晶相の温度範囲を広げる、または光学異方性を調整する目的で主に使用される。
化合物（１２）、（１３）および（１４）の量を増加させると組成物のしきい値電圧が高くなり、粘度が小さくなる。したがって、組成物のしきい値電圧の要求値を満たすかぎり多量に使用してもよい。
【００６７】
化合物（２）〜（１４）における好ましい化合物の具体例は、それぞれ化合物（２−１）〜（２−９）、化合物（３−１）〜（３−９７）、化合物（４−１）〜（４−３３）、化合物（５−１）〜（５−５６）、化合物（６−１）〜（６−３）、化合物（７−１）〜（７−４）、化合物（８−１）〜（８−６）、化合物（９−１）〜（９−４）、化合物（１０−１）、化合物（１１−１）、化合物（１２−１）〜（１２−１１）、化合物（１３−１）〜（１３−２１）、および化合物（１４−１）〜（１４−６）である。これらの化合物において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｘ1、およびＸ2の記号の意味は、上述した各化合物（２）〜（１４）におけるこれらの記号の意味と同一である。
【化３４】
【化３５】
【化３６】
【化３７】
【化３８】
【化３９】
【化４０】
【化４１】
【化４２】
【化４３】
【化４４】
【化４５】
【化４６】
【化４７】
【化４８】
【化４９】
【化５０】
【００６８】
化合物（１）を含有する本発明の組成物は公知の方法によって調製される。例えば、所定の成分である化合物を混合し、加熱することによって互いに溶解させて調整できる。また、組成物に適当な添加物を加えて組成物の物性を調整してもよい。このような添加物は当業者によく知られている。メロシアニン、スチリル、アゾ、アゾメチン、アゾキシ、キノフタロン、アントラキノン、テトラジンなどの化合物である二色性色素を添加してＧＨ素子用の組成物を調製してもよい。一方、液晶のらせん構造を誘起して必要なねじれ角を与える目的でキラルドーパントが添加される。キラルドーパントの例は上記の光学活性化合物（Ｏｐ−１）〜（Ｏｐ−１３）である。
【００６９】
本発明の組成物にキラルドーパントを添加してねじれのピッチを調整することができる。ＴＮ素子およびＴＮ−ＴＦＴ素子用の好ましいピッチは４０〜２００μｍの範囲である。ＳＴＮ素子用の好ましいピッチは６〜２０μｍの範囲である。ＢＴＮ素子用の好ましいピッチは１．５〜４μｍの範囲である。これらの各種の素子の好ましいピッチ範囲に適用できるように、キラルドーパントを添加できる。一般的には、ＰＣ素子の用途では本発明の組成物にはキラルドーパントを比較的多量に添加する。また、ピッチの温度依存性を調整する目的で少なくとも二つのキラルドーパントを添加してもよい。
【００７０】
本発明の組成物は、ＰＣ、ＴＮ、ＳＴＮ、ＢＴＮ，ＥＣＢ、ＯＣＢ、ＩＰＳ、ＶＡなどの素子に使用できる。これらの素子は駆動方式がＰＭであってもよいし、またはＡＭであってもよい。この組成物をマイクロカプセル化して作製したＮＣＡＰ（nematic curvilinear aligned phase）素子や、組成物中に三次元の網目状高分子を形成させたＰＤ（polymer dispersed）素子、例えばＰＮ（polymer network）素子にも使用できる。
【実施例】
【００７１】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。本発明はこれらの実施例によって制限されない。Ｎｏ．１などの化合物番号は、後の表で示した化合物のそれと対応する。また、得られた化合物は核磁気共鳴スペクトル、質量スペクトルなどで構造を同定した。
［実施例１］６−（４−ペンチルシクロヘキシル）クロマン（Ｎｏ．１４）の合成
４−（４−ペンチルシクロヘキシル）フェノール（２．８ｇ）、ヘキサメチレンテトラミン（１．６ｇ）をトリフルオロ酢酸（２．５ｇ）に溶解し、１５時間還流した。氷水（８０ｍｌ）に投じ、溶液が塩基性を示すまで炭酸水素ナトリウム水溶液を加えた。目的物をトルエンで抽出後、炭酸ナトリウム水溶液、水、食塩水で洗浄し有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した。硫酸マグネシウムをろ過により除去し、溶媒を留去して得られた残渣を、シリカゲルカラムを用いて（展開溶媒はクロロホルム）生成し２−ヒドロキシ−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）ベンズアルデヒド（１．９ｇ）を得た。
【００７２】
得られた化合物の物理化学性状を以下に示す。
ｍ.ｐ．３２℃
ＩＲ（ＫＢｒ）１６６４ｃｍ-1
１Ｈ−ＮＭＲ（２７０ＭＨｚ、ＣＤＣｌ３、ｐｐｍ）δ０．９０（３Ｈ，ｔ，Ｊ＝６．９Ｈｚ）、０．９８−１．４９（１３Ｈ，ｍ），１．８６−１．９１（４Ｈ，ｍ），２．４６（１Ｈ，ｍ），６．９１（１Ｈ，ｄ，Ｊ＝８．２Ｈｚ）、７．３６−７．４１（２Ｈ，ｍ）、９．８７（１Ｈ，ｓ），１０．８４（１Ｈ，ｓ）
【００７３】
次に、上述の２−ヒドロキシ−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）ベンズアルデヒド（１．４ｇ）と酢酸セシウム（１．１ｇ）を無水酢酸（１．５ｇ）に溶解し、８時間還流した。反応終了後、反応液に適量の水（１００ｍｌ）を加えた。この溶液をトルエンで抽出し、有機層を水洗、炭酸水素ナトリウム水溶液、食塩水で順次洗浄した後無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。溶媒を留去して得られた残渣をシリカゲルカラムロマトグラフィーを用いて精製したのちエタノールから再結晶して６−（４−ペンチルシクロヘキシル）クロマン（Ｎｏ．１４）（０．８ｇ）を得た。
【００７４】
得られた化合物の物理化学性状を以下に示す。
ｍ.ｐ．８４℃
ＩＲ（ＫＢｒ）１７３６ｃｍ-1
１Ｈ−ＮＭＲ（２７０ＭＨｚ、ＣＤＣｌ３、ｐｐｍ）δ０．９０（３Ｈ，ｔ，Ｊ＝７．０Ｈｚ）、０．９９−１．５２（１３Ｈ，ｍ），１．８８−１．９１（４Ｈ，ｍ），２．５２（１Ｈ，ｔｔ、Ｊ＝１２．２、３．０Ｈｚ），６．９１（１Ｈ，ｄ，Ｊ＝９．４Ｈｚ）、７．２６（１Ｈ，ｄ，Ｊ＝８．５Ｈｚ）、７．２９（１Ｈ，ｄ、Ｊ＝２．０）、７．３９（１Ｈ，ｄｄ、Ｊ＝８．５，２．０Ｈｚ）、７．６８（１Ｈ，ｄ，Ｊ＝９．４Ｈｚ）
【００７５】
実施例１に記載した合成法に基づいて、本発明の化合物（１）の実施例である化合物Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１９３を合成する。上限温度、粘度、光学異方性および誘電率異方性の測定手順は後述の組成物例で説明する。
【化５１】
【化５２】
【化５３】
【化５４】
【化５５】
【化５６】
【化５７】
【化５８】
【化５９】
【化６０】
【化６１】
【化６２】
【化６３】
【００７６】
次に、本発明の代表的な組成物例を以下に示す。物性値の測定方法は後述する方法に従った。
［組成物例１］
４つの化合物を混合して、ネマチック相を有する組成物Ａ（母液晶）を調製した。４つの化合物は、
４−（４−プロピルシクロヘキシル）ベンゾニトリル、（２４％）
４−（４−ペンチルシクロヘキシル）ベンゾニトリル（３６％）、
４−（４−ヘプチルシクロヘキシル）ベンゾニトリル（２５％）、および
４−（４−ペンチルシクロヘキシル）−４’−シアノビフェニル（１５％）である。
組成物Ａの物性値は次のとおりであった。上限温度（ＮＩ）＝７１．７℃；粘度（η20）＝２７．０ｍＰａ・ｓ；光学異方性（Δｎ）＝０．１３７；誘電率異方性（Δε）＝１１．０。
この組成物Ａに実施例１に記載の６−（４−ペンチルシクロヘキシル）クマリンを１０重量％添加して本発明の組成物例１を合成し、その物性値を測定した。その結果、上限温度（ＮＩ）＝６６．２℃；光学異方性（Δｎ）＝０．１３４；誘電率異方性（Δε）＝１２．１であった。
【００７７】
［組成物例２〜１４］
さらに、本発明の代表的な組成物例２〜１４について、組成物の成分である化合物とその量（重量％）、および、物性値を示した。
各組成物例に含まれる化合物は表１の取り決めに従い、左末端基、結合基、環構造、および右末端基の記号によって表示した。１，４−シクロヘキシレンおよび１，３−ジオキサン−２，５−ジイルの立体配置はトランスである。末端基の記号がない場合は、末端基が水素であることを意味する。
【表１】
また、各組成物例の物性値を測定して示した。具体的には、ネマチック相の上限温度（ＮＩ；℃）、ネマチック相の下限温度（ＴC；℃）、化合物の相溶性、粘度（η；２０℃で測定；ｍＰａ・ｓ）、光学異方性（屈折率異方性；Δｎ；２５℃で測定）、誘電率異方性（Δε；２５℃で測定）およびしきい値電圧（Ｖｔｈ；２５℃で測定；Ｖ）を測定して示した。物性値の測定は、日本電子機械工業規格（Standard of Electronic Industries Association of Japan）、ＥＩＡＪ・ＥＤ−２５２１Ａに記載された方法、またはこれを修飾した方法に従い、具体的には以下のように測定した。
【００７８】
ネマチック相の上限温度（ＮＩ；℃）：偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレートに試料を置き、１℃／分の速度で加熱した。試料の一部がネマチック相から等方性液体に変化したときの温度を測定した。ネマチック相の上限温度を「上限温度」と略すことがある。
【００７９】
ネマチック相の下限温度（ＴC；℃）：ネマチック相を有する試料を０℃、−１０℃、−２０℃、−３０℃、および−４０℃のフリーザー中に１０日間保管したあと、液晶相を観察した。例えば、試料が−２０℃ではネマチック相のままであり、−３０℃では結晶（またはスメクチック相）に変化したとき、ＴCを＜−２０℃と記載する。ネマチック相の下限温度を「下限温度」と略すことがある。
【００８０】
化合物の相溶性：類似の構造を有する幾つかの化合物を混合してネマチック相を有する母液晶を調製した。測定する化合物とこの母液晶とを混合した組成物を得た。混合する割合の一例は、１５％の化合物と８５％の母液晶である。この組成物を−２０℃、−３０℃のような低い温度で３０日間保管した。この組成物の一部が結晶（またはスメクチック相）に変化したか否かを観察した。必要に応じて混合する割合と保管温度とを変更した。このようにして測定した結果から、結晶（またはスメクチック相）が析出する条件および結晶（またはスメクチック相）が析出しない条件を求めた。これらの条件が相溶性の尺度である。
【００８１】
粘度（η；２０℃で測定；ｍＰａ・ｓ）：粘度の測定にはＥ型粘度計を用いた。
【００８２】
光学異方性（屈折率異方性；Δｎ；２５℃で測定）：測定は、波長５８９ｎｍの光を用い、接眼鏡に偏光板を取り付けたアッベ屈折計により行なった。主プリズムの表面を一方向にラビング（rubbing）したあと、試料を主プリズムに滴下した。屈折率ｎ‖は偏光の方向がラビングの方向と平行であるときに測定した。屈折率ｎ⊥は偏光の方向がラビングの方向と垂直であるときに測定した。光学異方性の値は、Δｎ＝ｎ‖−ｎ⊥、の式から計算した。試料が組成物のときはこの方法によって光学異方性を測定した。試料が化合物のときは、化合物を適切な組成物に混合したあと光学異方性を測定した。化合物の光学異方性は外挿値である。
【００８３】
誘電率異方性（Δε；２５℃で測定）：試料が化合物のときは、化合物を適切な組成物に混合したあと誘電率異方性を測定した。化合物の誘電率異方性は外挿値である。
１）誘電率異方性が正である組成物：２枚のガラス基板の間隔（ギャップ）が約９μｍ、ツイスト角が８０度の液晶セルに試料を入れた。このセルに２０ボルトを印加して、液晶分子の長軸方向における誘電率（ε‖）を測定した。０．５ボルトを印加して、液晶分子の短軸方向における誘電率（ε⊥）を測定した。誘電率異方性の値は、Δε＝ε‖−ε⊥、の式から計算した。
２）誘電率異方性が負である組成物：ホメオトロピック配向に処理した液晶セルに試料を入れ、０．５ボルトを印加して誘電率（ε‖）を測定した。ホモジニアス配向に処理した液晶セルに試料を入れ、０．５ボルトを印加して誘電率（ε⊥）を測定した。誘電率異方性の値は、Δε＝ε‖−ε⊥、の式から計算した。
【００８４】
しきい値電圧（Ｖｔｈ；２５℃で測定；Ｖ）：試料が化合物のときは、化合物を適切な組成物に混合したあとしきい値電圧を測定した。化合物のしきい値電圧は外挿値である。
１）誘電率異方性が正である組成物：２枚のガラス基板の間隔（ギャップ）が（０．５／Δｎ）μｍであり、ツイスト角が８０度である、ノーマリーホワイトモード（normally white mode）の液晶表示素子に試料を入れた。Δｎは上記の方法で測定した光学異方性の値である。この素子に周波数が３２Ｈｚである矩形波を印加した。矩形波の電圧を上昇させ、素子を通過する光の透過率が９０％になったときの電圧の値を測定した。
２）誘電率異方性が負である組成物：２枚のガラス基板の間隔（ギャップ）が約９μｍであり、ホメオトロピック配向に処理したノーマリーブラックモード（normally black mode）の液晶表示素子に試料を入れた。この素子に周波数が３２Ｈｚである矩形波を印加した。矩形波の電圧を上昇させ、素子を通過する光の透過率１０％になったときの電圧の値を測定した。
【００８５】
（組成物例２）
５−ＨＣｍａ＝Ｏ ６％
２−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ５％
３−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ４％
４−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ １２％
１Ｖ２−ＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｃ １６％
３−ＨＢ−Ｏ２ ４％
３−ＨＨ−４ ３％
３−ＨＨＢ−Ｆ ３％
３−ＨＨＢ−１ ８％
３−ＨＨＢ−Ｏ１ ４％
３−ＨＢＥＢ−Ｆ ４％
３−ＨＨＥＢ−Ｆ ７％
５−ＨＨＥＢ−Ｆ ７％
３−Ｈ２ＢＴＢ−２ ４％
３−Ｈ２ＢＴＢ−３ ４％
３−Ｈ２ＢＴＢ−４ ４％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−２ ５％
ＮＩ＝８９．９℃；Δｎ＝０．１４６；Δε＝２９．０；Ｖｔｈ＝１．０１Ｖ．
【００８６】
（組成物例３）
５−ＨＨＣｍａ＝Ｏ ５％
５−ＨＢＣｍａ＝Ｏ ４％
２−ＨＢ−Ｃ ５％
３−ＨＢ−Ｃ １２％
３−ＨＢ−Ｏ２ １５％
２−ＢＴＢ−１ ３％
３−ＨＨＢ−Ｆ ４％
３−ＨＨＢ−１ ８％
３−ＨＨＢ−Ｏ１ ５％
３−ＨＨＢ−３ １４％
３−ＨＨＥＢ−Ｆ ４％
５−ＨＨＥＢ−Ｆ ４％
２−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ４％
３−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ４％
５−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ４％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
【００８７】
（組成物例４）
５−ＢＢＣｍａ（Ｆ）＝Ｏ ４％
５−ＢＢ（Ｆ，Ｆ）Ｃｍａ（Ｆ）＝Ｏ ４％
３−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ８％
３−ＨＢ−Ｃ ８％
Ｖ−ＨＢ−Ｃ ８％
１Ｖ−ＨＢ−Ｃ ８％
３−ＨＢ−Ｏ２ ３％
３−ＨＨ−２Ｖ １０％
３−ＨＨ−２Ｖ１ ７％
Ｖ２−ＨＨＢ−１ １１％
３−ＨＨＢ−１ ５％
３−ＨＨＥＢ−Ｆ ７％
３−Ｈ２ＢＴＢ−２ ６％
３−Ｈ２ＢＴＢ−３ ６％
３−Ｈ２ＢＴＢ−４ ５％
【００８８】
（組成物例５）
５−ＨＣｍａ＝Ｏ ５％
５−ＨＨＣｍａ＝Ｏ ３％
５−ＨＢＣｍａ＝Ｏ ３％
５−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ５％
Ｖ−ＨＢ−Ｃ ８％
５−ＰｙＢ−Ｃ ６％
４−ＢＢ−３ １１％
３−ＨＨ−２Ｖ １０％
５−ＨＨ−Ｖ １１％
Ｖ−ＨＨＢ−１ ７％
Ｖ２−ＨＨＢ−１ ７％
３−ＨＨＢ−１ ９％
１Ｖ２−ＨＢＢ−２ １０％
３−ＨＨＥＢＨ−３ ５％
【００８９】
（組成物例６）
５−ＨＣｍａ＝Ｏ ４％
５−ＢＢＣｍａ（Ｆ）＝Ｏ ３％
５−ＢＢ（Ｆ，Ｆ）Ｃｍａ（Ｆ）＝Ｏ ３％
１Ｖ２−ＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｃ ６％
３−ＨＢ−Ｃ １８％
２−ＢＴＢ−１ １０％
５−ＨＨ−ＶＦＦ ２０％
３−ＨＨＢ−１ ４％
ＶＦＦ−ＨＨＢ−１ ８％
ＶＦＦ２−ＨＨＢ−１ １１％
３−Ｈ２ＢＴＢ−２ ５％
３−Ｈ２ＢＴＢ−３ ４％
３−Ｈ２ＢＴＢ−４ ４％
【００９０】
（組成物例７）
５−ＨＣｍａ＝Ｏ ７％
５−ＨＢ−ＣＬ １６％
３−ＨＨ−４ １２％
３−ＨＨ−５ ４％
３−ＨＨＢ−Ｆ ４％
３−ＨＨＢ−ＣＬ ３％
４−ＨＨＢ−ＣＬ ４％
３−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ８％
４−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ８％
５−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ７％
７−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ６％
５−ＨＢＢ（Ｆ）−Ｆ ４％
１Ｏ１−ＨＢＢＨ−５ ３％
３−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ２％
４−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
５−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
３−ＨＨ２ＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
４−ＨＨ２ＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
ＮＩ＝１０９．９℃；Δｎ＝０．０９４；Δε＝４．４；Ｖｔｈ＝２．６３Ｖ．
上記組成物１００部にＯｐ０５を０．２５部添加したときのピッチは６０．０μｍであった
【００９１】
（組成物例８）
５−ＨＨＣｍａ＝Ｏ ５％
５−ＢＢＣｍａ（Ｆ）＝Ｏ ３％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ９％
３−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ８％
４−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ８％
５−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ８％
３−ＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ １７％
５−ＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ １６％
３−Ｈ２ＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ １０％
５−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
５−ＨＨＥＢＢ−Ｆ ３％
３−ＨＨ２ＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ２％
１Ｏ１−ＨＢＢＨ−４ ４％
１Ｏ１−ＨＢＢＨ−５ ４％
【００９２】
（組成物例９）
５−ＨＢＣｍａ＝Ｏ ５％
５−ＢＢ（Ｆ，Ｆ）Ｃｍａ（Ｆ）＝Ｏ ３％
５−ＨＢ−Ｆ １２％
６−ＨＢ−Ｆ ９％
７−ＨＢ−Ｆ ７％
２−ＨＨＢ−ＯＣＦ３ ７％
３−ＨＨＢ−ＯＣＦ３ ７％
４−ＨＨＢ−ＯＣＦ３ ７％
５−ＨＨＢ−ＯＣＦ３ ５％
３−ＨＨ２Ｂ−ＯＣＦ３ ４％
５−ＨＨ２Ｂ−ＯＣＦ３ ４％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−ＯＣＦ２Ｈ ４％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−ＯＣＦ３ ５％
３−ＨＨ２Ｂ（Ｆ）−Ｆ ３％
３−ＨＢＢ（Ｆ）−Ｆ ６％
５−ＨＢＢ（Ｆ）−Ｆ ６％
５−ＨＢＢＨ−３ ３％
３−ＨＢ（Ｆ）ＢＨ−３ ３％
【００９３】
（組成物例１０）
５−ＨＨＣｍａ＝Ｏ ６％
５−ＢＢ（Ｆ，Ｆ）Ｃｍａ（Ｆ）＝Ｏ ４％
５−ＨＢ−ＣＬ １１％
３−ＨＨ−４ ８％
３−ＨＨＢ−１ ５％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ８％
３−ＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ １５％
５−ＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ １０％
３−ＨＨＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ １０％
４−ＨＨＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
５−ＨＨＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
２−ＨＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
３−ＨＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
５−ＨＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
３−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ６％
【００９４】
（組成物例１１）
５−ＨＢＣｍａ＝Ｏ ３％
５−ＢＢＣｍａ（Ｆ）＝Ｏ ３％
３−ＨＢ−ＣＬ ６％
５−ＨＢ−ＣＬ ４％
３−ＨＨＢ−ＯＣＦ３ ５％
３−Ｈ２ＨＢ−ＯＣＦ３ ５％
５−Ｈ４ＨＢ−ＯＣＦ３ １５％
Ｖ−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ５％
３−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ５％
５−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ５％
３−Ｈ４ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−ＣＦ３ ８％
５−Ｈ４ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−ＣＦ３ １０％
５−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
５−Ｈ４ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ７％
２−Ｈ２ＢＢ（Ｆ）−Ｆ ３％
３−Ｈ２ＢＢ（Ｆ）−Ｆ ６％
３−ＨＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
【００９５】
（組成物例１２）
５−ＨＣｍａ＝Ｏ ４％
５−ＨＢＣｍａ＝Ｏ ４％
５−ＨＢ−ＣＬ １７％
７−ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
３−ＨＨ−４ １０％
３−ＨＨ−５ ５％
３−ＨＢ−Ｏ２ １１％
３−ＨＨＢ−１ ８％
３−ＨＨＢ−Ｏ１ ５％
２−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ５％
３−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ７％
５−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ５％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ６％
３−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
４−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
【００９６】
（組成物例１３）
５−ＨＨＣｍａ＝Ｏ ３％
５−ＢＢＣｍａ（Ｆ）＝Ｏ ３％
５−ＢＢ（Ｆ，Ｆ）Ｃｍａ（Ｆ）＝Ｏ ３％
５−ＨＢ−ＣＬ ３％
７−ＨＢ（Ｆ）−Ｆ ７％
３−ＨＨ−４ ９％
３−ＨＨ−ＥＭｅ １４％
３−ＨＨＥＢ−Ｆ ８％
５−ＨＨＥＢ−Ｆ ８％
３−ＨＨＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ １０％
４−ＨＨＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
４−ＨＧＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
５−ＨＧＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ６％
２−Ｈ２ＧＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ４％
３−Ｈ２ＧＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
５−ＧＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ７％
【００９７】
（組成物例１４）
５−ＨＣｍａ＝Ｏ ５％
５−ＢＢ（Ｆ，Ｆ）Ｃｍａ（Ｆ）＝Ｏ ４％
３−ＨＨ−４ ８％
３−ＨＨＢ−１ ６％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ １０％
３−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ９％
３−ＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ １５％
３−ＢＢ（Ｆ，Ｆ）ＸＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ２６％
１Ｏ１−ＨＢＢＨ−５ ７％
２−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
３−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
３−ＨＨ２ＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ４％
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明の化合物、および、当該化合物を含む組成物を液晶表示組成物として用いることで、広い温度範囲、短い応答時間、大きなコントラスト比および低い駆動電圧の液晶表示素子を製造することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶性化合物、液晶組成物および液晶表示素子に関する。さらに詳しくはクマリン誘導体、これを含有し、そしてネマチック相を有する液晶組成物およびこの組成物を含有する液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子において、液晶の動作モードに基づいた分類は、ＰＣ（phase change）、ＴＮ（twisted nematic）、ＳＴＮ（super twisted nematic）、ＢＴＮ（Bistable twisted nematic）、ＥＣＢ（electrically controlled birefringence）、ＯＣＢ（optically compensated bend）、ＩＰＳ（in-plane switching）、ＶＡ（vertical alignment）などである。素子の駆動方式に基づいた分類は、ＰＭ（passive matrix）とＡＭ（active matrix）である。ＰＭ（passive matrix）はスタティック（static）とマルチプレックス（multiplex）などに分類され、ＡＭはＴＦＴ（thin film transistor）、ＭＩＭ（metal insulator metal）などに分類される。
【０００３】
これらの素子は、適切な物性を有する組成物を含有する。素子の特性を向上させるには、この組成物が適切な物性を有するのが好ましい。組成物の成分である化合物に必要な一般的物性は、次のとおりである。（１）化学的な安定性と物理的な安定性。（２）高い透明点。透明点は、液晶相−等方相の転移温度である。（３）液晶相の低い下限温度。液晶相は、ネマチック相、スメクチック相などを意味する。（４）小さな粘度。（５）適切な光学異方性。（６）適切な誘電率異方性。大きな誘電率異方性を有する化合物は、大きな粘度を有することが多い。（７）大きな比抵抗。
【０００４】
組成物は多くの化合物を混合して調製される。したがって、化合物は他の化合物とよく混和するのが好ましい。素子を氷点下の温度で使うこともあるので、低い温度で良好な相溶性を有する化合物が好ましい。高い透明点または液晶相の低い下限温度を有する化合物は、組成物におけるネマチック相の広い温度範囲に寄与する。好ましい組成物は、小さな粘度と素子のモードに適した光学異方性を有する。化合物の大きな誘電率異方性は、組成物の低いしきい値電圧に寄与する。このような組成物によって、使用できる温度範囲が広い、応答時間が短い、コントラスト比が大きい、駆動電圧が小さい、消費電力が小さい、電圧保持率が大きいなどの特性を有する素子を得ることができる。
【０００５】
従来、クマリン誘導体を液晶表示素子として応用した例はほとんど知られていない。これらの化合物の液晶としての特性、物性等については全く明らかでない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的の１つは、例えば、化合物に必要な一般的物性、小さな粘度、適切な光学異方性、適切な誘電率異方性、および他の液晶性化合物との優れた相溶性を有する液晶性化合物を提供することである。本発明の他の目的は、例えば、この化合物を含有し、ネマチック相の広い温度範囲、小さな粘度、適切な光学異方性、および低いしきい値電圧を有する液晶組成物を提供することである。本発明の他の目的は、例えば、これらの液晶組成物を含有し、短い応答時間、小さな消費電力、大きなコントラスト、および高い電圧保持率を有する液晶表示素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下のような化合物、液晶組成物、および液晶組成物を含有する液晶表示素子等を提供する。また、以下に、化合物（１）における末端基、環および結合基に関して好ましい例も述べる。
【０００８】
［１］ 一般式（１）
【化１０】
で表される化合物
（式中、Ｒは水素または炭素数１〜２０のアルキル基であり、このアルキル基において任意の−ＣＨ2−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく；
Ａ1、Ａ2、およびＡ3は互いに独立して１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、１，４−フェニレン、２−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、２，５−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２，６−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２，３，５−トリフルオロ−１，４−フェニレン、ピリジン−２，５−ジイル、３−フルオロピリジン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイルまたはピリダジン−２，５−ジイルであり、任意の−ＣＨ2−は、−Ｏ−、−Ｓ−または−ＣＯ−で置き換えられてもよく、任意の−（ＣＨ2）2−は−ＣＨ＝ＣＨ−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、さらに、任意の水素はフッ素、塩素、−ＣＮ、−ＣＦ3、−ＣＨＦ2、−ＣＨ2Ｆ、−ＯＣＦ3、−ＯＣＨＦ2、または−ＯＣＨ2Ｆで置き換えられてもよく；
Ｘは水素、フッ素、塩素、−ＣＮ、−ＣＦ3、−ＣＨＦ2、−ＣＨ2Ｆ、−ＯＣＦ3、−ＯＣＨＦ2、または−ＯＣＨ2Ｆであり；
Ｇは酸素または硫黄であり；
Ｚ1、Ｚ2、およびＺ3は独立して単結合、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ2Ｏ−、−ＯＣＨ2−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ≡Ｃ−、−（ＣＨ2）4−、−Ｏ（ＣＨ2）2Ｏ−、−（ＣＨ2）2ＣＦ2Ｏ−、−（ＣＨ2）2ＯＣＦ2−、−ＣＦ2Ｏ（ＣＨ2）2−、−ＯＣＦ2（ＣＨ2）2−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ2Ｏ−、または−ＯＣＨ2−ＣＨ＝ＣＨ−であり；
ｎおよびｍは独立して０、１、または２である。）
【０００９】
［２］ 一般式（１）
【化１１】
で表される化合物。
（式中、Ｒは水素または炭素数１〜１５のアルキル、炭素数１〜１５のアルコキシ、炭素数２〜１５のアルケニル、または炭素数２〜１５のアルキニルであり；
Ａ1、Ａ2およびＡ3は互いに独立して１，４−シクロへキシレン、１，４−フェニレン、フッ素化１，４−フェニレンまたは１，３−ジオキサン−２，５−ジイルであり；
Ｘはフッ素または水素であり；
Ｇは酸素または硫黄であり；
Ｚ1，Ｚ2およびＺ3は互いに独立して単結合、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ2Ｏ−、または−ＯＣＨ2−であり；
ｎおよびｍは互いに独立して０または１である。）
［３］ Ｚ1，Ｚ2およびＺ3が単結合である、［２］に記載の化合物。
［４］ Ａ1、Ａ2およびＡ3が独立して１，４−シクロへキシレン、１，４−フェニレン、またはフッ素化１，４−フェニレンである、［２］または「３」のいずれかに記載の化合物。
［５］ Ａ1、Ａ2およびＡ3のいずれか１つがフッ素化１，４−フェニレンである、［２］〜［４］のいずれか１つに記載の化合物。
［６］ Ａ1、Ａ2およびＡ3のいずれか１つが１，４−シクロへキシレンである、［２］〜［４］のいずれか１つに記載の化合物。
［７］ Ｒが水素または炭素数１〜１５のアルキルである、［２］〜［５］のいずれかに記載の化合物。
［８］ Ｒが水素または炭素数２〜１５のアルケニルである、［２］〜［７］のいずれかに記載の化合物。
［９］ Ｚ1，Ｚ2およびＺ3のいずれか１つが−ＣＨ2Ｏ−または−ＯＣＨ2−である、［２］に記載の化合物。
［１０］ Ａ1、Ａ2およびＡ3が独立して１，４−シクロへキシレン、１，４−フェニレン、またはフッ素化１，４−フェニレンである、［９］に記載の化合物。
［１１］ Ｒが水素または炭素数１〜１５のアルキルである、［９］または［１０］に記載の化合物。
［１２］ Ｚ1，Ｚ2およびＺ3のいずれか１つが−ＣＨ2ＣＨ2−である、［２］に記載の化合物。
［１３］ Ａ1、Ａ2およびＡ3が独立して１，４−シクロへキシレン、１，４−フェニレン、またはフッ素化１，４−フェニレンである、［１２］に記載の化合物。
［１４］ Ａ1、Ａ2およびＡ3のいずれか１つがフッ素化１，４−フェニレンである、［１２］または［１３］に記載の化合物。
［１５］ Ｒが水素または炭素数１〜１５のアルキルである、［１２］〜［１４］のいずれかに記載の化合物。
［１６］ Ｒが水素または炭素数２〜１５のアルケニルである、［１２］〜［１５］のいずれかに記載の化合物。
【００１０】
［１７］ 式（１ａ）〜式（１ｍ）のいずれか１つで表される、［２］に記載の化合物。
【化１２】
（式中、Ｒは炭素数１〜１５のアルキル、炭素数1〜１５のアルコキシ、または炭素数２〜１５のアルケニルであり、Ｙ1〜Ｙ5は独立して水素またはフッ素である。）
［１８］ 一般式（１）で示される化合物：
【化１３】
Ｒは水素または炭素数１〜１５のアルキル、炭素数１〜１５のアルコキシ、または炭素数２〜１５のアルケニルであり；
Ａ1、Ａ2およびＡ3は互いに独立して１，４−シクロへキシレン、１，４−フェニレン、フッ素化１，４−フェニレンまたは１，３−ジオキサン−２，５−ジイルであり；
Ｘはフッ素または水素であり；
Ｇは硫黄であり；
Ｚ1，Ｚ2およびＺ3は互いに独立して単結合、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ2Ｏ−、または−ＯＣＨ2−であり；
ｎおよびｍは互いに独立して０または１である。
【００１１】
［１９］ ［１］〜「１８」のいずれか１つに記載の化合物を少なくとも一つ含有し、少なくとも２つ以上の化合物からなる液晶組成物。
［２０］ 式（２）、式（３）および式（４）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する、［１９］に記載の液晶組成物。
【化１４】
（式中、Ｒ1は炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−もしくは−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、さらに、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；Ｘ1はフッ素、塩素、−ＯＣＦ3、−ＯＣＨＦ2、−ＣＦ3、−ＣＨＦ2、−ＣＨ2Ｆ、−ＯＣＦ2ＣＨＦ2または−ＯＣＦ2ＣＨＦＣＦ3であり；環Ｂおよび環Ｄは独立して１，４−シクロヘキシレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイルまたは任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレンであり、環Ｅは１，４−シクロヘキシレンまたは任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレンであり；Ｚ4およびＺ5は独立して−（ＣＨ2）2−、−（ＣＨ2）4−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−ＣＨ＝ＣＨ−または単結合であり；Ｌ1およびＬ2は独立して水素またはフッ素である。）
［２１］ 式（５）および（６）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含有する、［２０］に記載の液晶組成物。
【化１５】
（式中、Ｒ2およびＲ3は独立して炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、さらに、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；Ｘ2は−ＣＮまたは−Ｃ≡Ｃ−ＣＮであり；環Ｇは１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；環Ｊは１，４−シクロヘキシレン、ピリミジン−２,５−ジイルまたは任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレンであり；環Ｋは１，４−シクロヘキシレンまたは１，４−フェニレンであり；Ｚ6は−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、または単結合であり；Ｌ3、Ｌ4およびＬ5は独立して水素またはフッ素であり；ｂ、ｃおよびｄは独立して０または１である。）
［２２］ 式（７）、式（８）、式（９）、式（１０）および式（１１）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含有する［２０］に記載の液晶組成物。
【化１６】
（式中、Ｒ4は炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、さらに、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；Ｒ5はフッ素または炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、さらに任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；環Ｍおよび環Ｐは独立して１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレンまたはデカヒドロ−２，６−ナフチレンであり；Ｚ7およびＺ8は独立して−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−または単結合であり；Ｌ6およびＬ7は独立して水素またはフッ素であって、Ｌ6とＬ7の少なくとも１つはフッ素である。）
［２３］ 式（１２）、式（１３）および式（１４）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含有する［１９］〜［２２］のいずれかに記載の液晶組成物。
【化１７】
（式中、Ｒ6およびＲ7は独立して炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、さらに、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；環Ｑ、環Ｔおよび環Ｕは独立して１，４−シクロヘキシレン、ピリミジン−２、５−ジイル、または任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレンであり；Ｚ9およびＺ10は独立して−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または単結合である。）
［２４］ 式（５）および式（６）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する、［２０］に記載の液晶組成物。
【化１８】
（式中、Ｒ2およびＲ3は独立して炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、さらに、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；Ｘ2は−ＣＮまたは−Ｃ≡Ｃ−ＣＮであり；環Ｇは１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；環Ｊは１，４−シクロヘキシレン、ピリミジン−２,５−ジイルまたは任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレンであり；環Ｋは１，４−シクロヘキシレンまたは１，４−フェニレンであり；Ｚ6は−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、または単結合であり；Ｌ3、Ｌ4およびＬ5は独立して水素またはフッ素であり；ｂ、ｃおよびｄは独立して０または１である。）
［２５］ 少なくとも１つの光学活性化合物をさらに含有する、［１９］〜［２４］のいずれか１項に記載の液晶組成物。
［２６］ ［１９］〜［２５］のいずれか１項に記載の液晶組成物を含有する液晶表示素子。
【００１２】
この明細書における用語の使い方は次のとおりである。液晶性化合物は、ネマチック相、スメクチック相などの液晶相を有する化合物および液晶相を有しないが液晶組成物の成分として有用な化合物の総称である。液晶性化合物、液晶組成物、液晶表示素子をそれぞれ化合物、組成物、素子と略すことがある。液晶表示素子は液晶表示パネルおよび液晶表示モジュールの総称である。ネマチック相の上限温度はネマチック相−等方相の相転移温度であり、そして単に上限温度と略すことがある。ネマチック相の下限温度を単に下限温度と略すことがある。式（１）で表わされる化合物を化合物（１）と略すことがある。この略記は式（２）などで表される化合物にも適用することがある。式（２）から式（１４）において、六角形で囲んだＢ、Ｄ、Ｅなどの記号はそれぞれ環Ｂ、環Ｄ、環Ｅなどに対応する。百分率で表した化合物の量は組成物の全重量に基づいた重量百分率（重量％）である。以下に本発明をさらに説明する。
【００１３】
「任意の」は、位置だけでなく個数についても任意であることを示すが、個数が０である場合を含まない。任意のＡがＢ、ＣまたはＤで置き換えられてもよいという表現は、任意のＡがＢで置き換えられる場合、任意のＡがＣで置き換えられる場合および任意のＡがＤで置き換えられる場合に加えて、複数のＡがＢ〜Ｄの少なくとも２つで置き換えられる場合をも含むことを意味する。例えば、任意の−ＣＨ2−が−Ｏ−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよいアルキルには、アルキル、アルケニル、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が含まれる。なお、本発明においては、連続する２つの−ＣＨ2−が−Ｏ−または−Ｓ−で置き換えられて、−Ｏ−Ｏ−、−Ｏ−Ｓ−または−Ｓ−Ｓ−になることは好ましくない。そして、アルキルにおける末端の−ＣＨ2−が−Ｏ−または−Ｓ−で置き換えられることも好ましくない。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の化合物は、例えば、化合物に必要な一般的物性、熱、光などに対する安定性、適切な光学異方性、適切な誘電率異方性、他の液晶性化合物との優れた相溶性を有する。本発明の液晶組成物は、例えば、これらの化合物の少なくとも一つを含有し、そしてネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学異方性、低いしきい値電圧を有する。また、本発明の液晶表示素子は、例えば、この組成物を含有し、そして使用できる広い温度範囲、短い応答時間、大きなコントラスト比、低い駆動電圧を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
１−１ 本発明の化合物 本発明の第１の態様は、式（１）で表される化合物に関する。
【化１９】
【００１６】
式（１）においてＲは水素または炭素数１〜２０、好ましくは炭素数１〜１５のアルキル基であり、このアルキル基において任意の−ＣＨ2−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよい。例えば、ＣＨ3（ＣＨ2）3−において任意の−ＣＨ2−を−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えた基の例は、ＣＨ3（ＣＨ2）2Ｏ−、ＣＨ3−Ｏ−（ＣＨ2）2−、ＣＨ3−Ｏ−ＣＨ2−Ｏ−、ＣＨ3（ＣＨ2）2Ｓ−、ＣＨ3−Ｓ−（ＣＨ2）2−、ＣＨ3−Ｓ−ＣＨ2−Ｓ−、ＣＨ2＝ＣＨ−（ＣＨ2）3−、ＣＨ3−ＣＨ＝ＣＨ−（ＣＨ2）2−、ＣＨ3−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ2Ｏ−、ＣＨ3−ＣＨ≡ＣＨ−（ＣＨ2）2−などである。
【００１７】
このようなＲの例は、水素、アルキル、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルコキシアルコキシ、アルキルチオ、アルキルチオアルコキシ、アシル、アシルアルキル、アシルオキシ、アシルオキシアルキル、アルコキシカルボニル、アルコキシカルボニルアルキル、アルケニル、アルケニルオキシ、アルケニルオキシアルキル、アルコキシアルケニル、アルキニル、アルキニルオキシ等である。これらの基において分岐よりも直鎖の方が好ましい。Ｒが分岐の基であっても光学活性であるときは好ましい。アルケニルにおける−ＣＨ＝ＣＨ−の好ましい立体配置は、二重結合の位置に依存する。−ＣＨ＝ＣＨＣＨ3、−ＣＨ＝ＣＨＣ2Ｈ5、−ＣＨ＝ＣＨＣ3Ｈ7、−ＣＨ＝ＣＨＣ4Ｈ9、−Ｃ2Ｈ4ＣＨ＝ＣＨＣＨ3、および−Ｃ2Ｈ4ＣＨ＝ＣＨＣ2Ｈ5のような奇数位に二重結合をもつアルケニルにおいてはトランス配置が好ましい。−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣＨ3、−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣ2Ｈ5、および−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣ3Ｈ7のような偶数位に二重結合をもつアルケニルにおいてはシス配置が好ましい。
アルキルとしては、直鎖、分枝鎖、環状のいずれでもよく、アルキルの具体的な例は、−ＣＨ3、−Ｃ2Ｈ5、−Ｃ3Ｈ7、−Ｃ4Ｈ9、−Ｃ5Ｈ11、−Ｃ6Ｈ13、−Ｃ7Ｈ15、−Ｃ8Ｈ17、−Ｃ9Ｈ19および−Ｃ10Ｈ21である。アルコキシの具体的な例は、−ＯＣＨ3、−ＯＣ2Ｈ5、−ＯＣ3Ｈ7、−ＯＣ4Ｈ9、−ＯＣ5Ｈ11、−ＯＣ6Ｈ13、および−ＯＣ7Ｈ15である。アルコキシアルキルとしては、直鎖でも分枝鎖でもよく、アルコキシアルキルの具体的な例は、−ＣＨ2ＯＣＨ3、−ＣＨ2ＯＣ2Ｈ5、−ＣＨ2ＯＣ3Ｈ7、−（ＣＨ2）2ＯＣＨ3、−（ＣＨ2）2ＯＣ2Ｈ5、−（ＣＨ2）2ＯＣ3Ｈ7、−（ＣＨ2）3ＯＣＨ3、−（ＣＨ2）4ＯＣＨ3、および−（ＣＨ2）5ＯＣＨ3である。アルケニルとしては、直鎖でも分枝鎖でもよく、アルケニルの具体的な例は、−ＣＨ＝ＣＨ2、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ3、−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨ2、−ＣＨ＝ＣＨＣ2Ｈ5、−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣＨ3、−（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨ2、−ＣＨ＝ＣＨＣ3Ｈ7、−ＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣ2Ｈ5、−（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨＣＨ3、および−（ＣＨ2）3ＣＨ＝ＣＨ2である。アルケニルオキシとしては、直鎖でも分枝鎖でもよく、アルケニルオキシの具体的な例は、−ＯＣＨ2ＣＨ＝ＣＨ2、−ＯＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣＨ3、および−ＯＣＨ2ＣＨ＝ＣＨＣ2Ｈ5である。アルキニルとしては、直鎖でも分枝鎖でもよく、アルキニルの具体的な例は、−Ｃ≡ＣＣＨ3および−Ｃ≡ＣＣ3Ｈ7である。
【００１８】
Ｒは、炭素数１〜１５のアルキル、炭素数１〜１５のアルコキシ、炭素数２〜１５のアルコキシアルキル、炭素数２〜１５のアルケニルが好ましく、−ＣＨ3、−Ｃ2Ｈ5、−Ｃ3Ｈ7、−Ｃ4Ｈ9、−Ｃ5Ｈ11、−Ｃ6Ｈ13、−ＯＣＨ3、−ＯＣ2Ｈ5、−ＯＣ3Ｈ7、−ＣＨ2ＯＣＨ3、−ＣＨ＝ＣＨ2、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ3、−（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨ2、および−（ＣＨ2）2ＣＨ＝ＣＨＣＨ3であることがさらに好ましい。
【００１９】
式（１）におけるＡ1、Ａ2、およびＡ3は、互いに独立して１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、１，４−フェニレン、２−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、２，５−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２，６−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２，３，５−トリフルオロ−１，４−フェニレン、ピリジン−２，５−ジイル、３−フルオロピリジン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイルまたはピリダジン−２，５−ジイルであり、任意の−ＣＨ2−は、−Ｏ−、−Ｓ−または−ＣＯ−で置き換えられてもよく、任意の−（ＣＨ2）2−は−ＣＨ＝ＣＨ−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、さらに、任意の水素はフッ素、塩素、−ＣＮ、−ＣＦ3、−ＣＨＦ2、−ＣＨ2Ｆ、−ＯＣＦ3、−ＯＣＨＦ2、または−ＯＣＨ2Ｆで置き換えられてもよい。
【００２０】
具体的には、Ａ1、Ａ2、およびＡ3の好ましい例は、下記の式（１５−１）〜式（１５−２２）である。さらに好ましい例は、式（１５−１）〜式（１５−５）、および式（１５−１４）〜式（１５−１８）である。
【化２０】
【００２１】
上記の定義による範囲に含まれるＡ1、Ａ2、およびＡ3において、任意の水素はフッ素、塩素、−ＣＮ、−ＣＦ3、−ＣＨＦ2、−ＣＨ2Ｆ、−ＯＣＦ3、−ＯＣＨＦ2、または−ＯＣＨ2Ｆで置き換えられてもよい。任意の水素がフッ素、塩素、−ＣＮ、−ＣＦ3、−ＣＨＦ2、−ＣＨ2Ｆ、−ＯＣＦ3、−ＯＣＨＦ2、または−ＯＣＨ2Ｆで置き換えられたＡ1、Ａ2、およびＡ3の例は、下記の式（１６−１）〜式（１６−３７）である。さらに好ましい例は、式（１６−１）〜式（１６−４）、式（１６−６）、式（１６−１０）〜式（１６−１４）、および式（１６−３５）である。
【化２１】
【００２２】
Ａ1、Ａ2またはＡ3の好ましい例は、１，４−シクロヘキシレン（１５−１）、１，４−シクロヘキセニレン（１５−１４）、（１５−１５）、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル（１５−４）、（１５−５）、１，４−フェニレン（１５−１６）、２−フルオロ−１，４−フェニレン（１６−１）（１６−２）、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレン（１６−３）、２，５−ジフルオロ−１，４−フェニレン（１６−５）、２，６−ジフルオロ−１，４−フェニレン（１６−４）（１６−６）、２，３，５−トリフルオロ−１，４−フェニレン（１６−７）（１６−８）、ピリジン−２，５−ジイル（１５−１７）（１５−２１）、３−フルオロピリジン−２，５−ジイル１６−３６）（１６−３７）、ピリミジン−２，５−ジイル（１５−１８）（１５−２２）およびピリダジン−２，５−ジイル（１５−２０）である。１，４−シクロヘキシレンおよび１，３−ジオキサン−２，５−ジイルの立体配置はシスよりもトランスが好ましい。１，３−ジオキサン−２，５−ジイルは、４，６−ジオキサン−２，５−ジイルと構造的に同一であるので、後者は例示しなかった。この規則は、２−フルオロ−１，４−フェニレンと２，６−ジフルオロ−１，４−フェニレンの関係などにも適用される。
Ａ1、Ａ2またはＡ3の最も好ましい例は、１，４−シクロヘキシレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、２，５−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２，６−ジフルオロ−１，４−フェニレン、ピリジン−２，５−ジイル、およびピリミジン−２，５−ジイルである。
【００２３】
式（１）におけるＺ1、Ｚ2、およびＺ3は独立して単結合、−ＣＨ2ＣＨ2−、−ＣＨ2Ｏ−、−ＯＣＨ2−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ≡Ｃ−、−（ＣＨ2）4−、−Ｏ（ＣＨ2）2Ｏ−、−（ＣＨ2）2ＣＦ2Ｏ−、−（ＣＨ2）2ＯＣＦ2−、−ＣＦ2Ｏ（ＣＨ2）2−、−ＯＣＦ2（ＣＨ2）2−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ2Ｏ−、または−ＯＣＨ2−ＣＨ＝ＣＨ−である。また、Ｚ1、Ｚ2またはＺ3は、単結合、−ＣＨ2ＣＨ2−、−ＣＨ2Ｏ−、−ＯＣＨ2−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−および−ＣＨ＝ＣＨ−がさらに好ましい。
これらの結合において、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ2Ｏ−、および−ＯＣＨ2−ＣＨ＝ＣＨ−のような結合基の二重結合に関する立体配置はシスよりもトランスが好ましい。
【００２４】
式（１）におけるＸは水素、フッ素、塩素、−ＣＮ、−ＣＦ3、−ＣＨＦ2、−ＣＨ2Ｆ、−ＯＣＦ3、−ＯＣＨＦ2、または−ＯＣＨ2Ｆである。これらの中でも、水素、フッ素が好ましい。
【００２５】
式（１）におけるＧは酸素または硫黄である。また、ｎおよびｍは独立して０、１、または２である。
【００２６】
１−２ 本発明の化合物の性質およびその調整方法
本発明の化合物（１）をさらに詳細に説明する。
なお、本明細書において、縮合環であるクマリン環は一環と数える。化合物（１）はクマリン環を有する二環、三環および四環の化合物である。この化合物は、素子が通常使用される条件下において物理的および化学的に極めて安定であり、そして他の液晶性化合物との相溶性がある。この化合物を含有する組成物は素子が通常使用される条件下で安定である。この組成物を低い温度で保管しても、この化合物が結晶（またはスメクチック相）として析出することがない。この化合物は、化合物に必要な一般的物性、適切な光学異方性、そして適切な誘電率異方性を有する。また、化合物（１）は、誘電率異方性が正に大きい。大きな誘電率異方性を有する化合物は、組成物のしきい値電圧を下げるための成分として有用である。
【００２７】
化合物（１）のＲ、Ａ1、Ａ2、およびＡ3、Ｚ1、Ｚ2、およびＺ3を適切に選択することによって、光学異方性、誘電率異方性などの物性を任意に調整することが可能である。Ｒ、Ａ1、Ａ2、Ａ3、Ｚ1、Ｚ2、およびＺ3の種類が、化合物（１）の物性に与える影響を以下に説明する。
【００２８】
式（１）におけるＲが直鎖であるときは液晶相の温度範囲が広くそして粘度が小さい。Ｒが分岐鎖であるときは他の液晶性化合物との相溶性がよい。Ｒが光学活性基である化合物は、キラルドーパントとして有用である。この化合物を組成物に添加することによって、素子に発生するリバース・ツイスト・ドメイン（Reverse twisted domain）を防止することができる。Ｒが光学活性基でない化合物は組成物の成分として有用である。Ｒがアルケニルであるとき、好ましい立体配置は二重結合の位置に依存する。好ましい立体配置を有するアルケニル化合物は、高い上限温度または液晶相の広い温度範囲を有する。Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1985, 131, 109およびMol. Cryst. Liq. Cryst., 1985, 131, 327に詳細な説明がある。
【００２９】
式（１）におけるＡ1、Ａ2およびＡ3が、任意の水素がハロゲンで置き換えられた１，４−フェニレン、ピリジン−２，５−ジイルまたは１，３−ジオキサン−２，５−ジイルであるときは誘電率異方性が大きい。Ａ1、Ａ2およびＡ3が、任意の水素がハロゲンで置き換えられてもよい１，４−フェニレン、ピリジン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、またはピリダジン−３，６−ジイルであるときは光学異方性が大きい。Ａ1、Ａ2およびＡ3が、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレンまたは１，３−ジオキサン−２，５−ジイルであるときは光学異方性が小さい。
【００３０】
少なくとも二つの環が１，４−シクロヘキシレンであるときは、上限温度が高く、光学異方性が小さく、そして粘度が小さい。少なくとも一つのＡ1、Ａ2およびＡ3が１，４−フェニレンのときは、光学異方性が比較的大きく、そして配向秩序パラメーター（orientational order parameter）が大きい。少なくとも二つのＡ1、Ａ2およびＡ3が１，４−フェニレンであるときは、光学異方性が大きく、液晶相の温度範囲が広く、そして上限温度が高い。
【００３１】
Ｚ1、Ｚ2、またはＺ3が単結合、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ2Ｏ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、または−（ＣＨ2）4−であるときは粘度が小さい。Ｚ1、Ｚ2、またはＺ3が単結合、−（ＣＨ2）2−、−ＯＣＦ2−、−ＣＦ2Ｏ−、または−ＣＨ＝ＣＨ−であるときは粘度がより小さい。Ｚ1、Ｚ2、またはＺ3が−ＣＨ＝ＣＨ−であるときは液晶相の温度範囲が広く、そして弾性定数比Ｋ33／Ｋ11（Ｋ33：ベンド弾性定数、Ｋ11：スプレイ弾性定数）が大きい。Ｚ1、Ｚ2、またはＺ3が−Ｃ≡Ｃ−のときは光学異方性が大きい。Ｚ1、Ｚ2、またはＺ3が単結合、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ2Ｏ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−（ＣＨ2）4−であるときは化学的に安定であって劣化をおこしにくい。
【００３２】
化合物（１）が二環または三環を有するときは粘度が小さい。化合物（１）が三環または四環を有するときは上限温度が高い。以上のように、Ｒ、Ａ1、Ａ2、Ａ3、Ｚ1、Ｚ2、およびＺ3の種類、環の数を適当に選択することにより目的の物性を有する化合物を得ることができる。したがって、化合物（１）はＰＣ、ＴＮ、ＳＴＮ、ＥＣＢ、ＯＣＢ、ＩＰＳ、ＶＡなどの素子に用いられる組成物の成分として有用である。
【００３３】
１−３ 化合物（１）の具体例
化合物（１）の好ましい例は、上記式（１−ａ）〜（１−ｍ）である。より具体的な例は、下記の化合物（１−１）〜（１−２４）である。
【化２２】
【化２３】
（上記化合物（１−１）〜（１−２４）の式中、Ｒは水素または炭素数１〜１５のアルキル、炭素数１〜１５のアルコキシ、または炭素数２〜１５のアルケニルである。）
【００３４】
１−４ 化合物（１）の合成
次に、化合物（１）の合成について説明する。化合物（１）は有機合成化学における手法を適切に組み合わせることにより合成できる。出発物に目的の末端基、環および結合基を導入する方法は、オーガニックシンセシス（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。
【００３５】
１−４−１ 結合基Ｚ1、Ｚ2またはＺ3を生成する方法
化合物（１）における結合基Ｚ1、Ｚ2またはＺ3を生成する方法の一例は下記のスキームの通りである。このスキームにおいて、ＭＳＧ1またはＭＳＧ2は少なくとも一つの環を有する１価の有機基である。スキームで用いた複数のＭＳＧ1（またはＭＳＧ2）は、同一であってもよいし、または異なってもよい。化合物（１Ａ）から（１Ｋ）は化合物（１）に相当する。
【化２４】
【化２５】
【化２６】
【００３６】
次に、化合物（１）におけるＺ1、Ｚ2またはＺ3における、各種の結合の生成方法について、以下の（Ｉ）〜（ＸＩ）項で説明する。
【００３７】
（Ｉ）単結合の生成
アリールホウ酸（２１）と公知の方法で合成される化合物（２２）とを、炭酸塩水溶液とテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウムのような触媒の存在下で反応させて化合物（１Ａ）を合成する。この化合物（１Ａ）は、公知の方法で合成される化合物（２３）にｎ−ブチルリチウムを、次いで塩化亜鉛を反応させ、ジクロロビス（トリフェニルホスフィン）パラジウムのような触媒の存在下で化合物（２２）を反応させることによっても合成される。
【００３８】
（II）−ＣＯＯ−と−ＯＣＯ−の生成
化合物（２３）にｎ−ブチルリチウムを、続いて二酸化炭素を反応させてカルボン酸（２４）を得る。化合物（２４）と、公知の方法で合成されるフェノール（２５）とをＤＤＣ（１，３−ジシクロヘキシルカルボジイミド）とＤＭＡＰ（４−ジメチルアミノピリジン）の存在下で脱水させて−ＣＯＯ−を有する化合物（１Ｂ）を合成する。この方法によって−ＯＣＯ−を有する化合物も合成する。
【００３９】
（III）−ＣＦ2Ｏ−と−ＯＣＦ2−の生成
化合物（１Ｂ）をローソン試薬のような硫黄化剤で処理して化合物（２６）を得る。化合物（２６）をフッ化水素ピリジン錯体とＮＢＳ（Ｎ−ブロモスクシンイミド）でフッ素化し、−ＣＦ2Ｏ−を有する化合物（１Ｃ）を合成する。M. Kuroboshi et al., Chem. Lett., 1992，827.を参照。化合物（１Ｃ）は化合物（２６）を（ジエチルアミノ）サルファートリフルオリド（ＤＡＳＴ）でフッ素化しても合成される。W. H. Bunnelle et al., J. Org. Chem. 1990, 55, 768.を参照。この方法によって−ＯＣＦ2−を有する化合物も合成する。Peer. Kirsch et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 1480.に記載の方法によってこれらの結合基を生成させることも可能である。
【００４０】
（IV）−ＣＨ＝ＣＨ−の生成
化合物（２３）をｎ−ブチルリチウムで処理した後、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）などのホルムアミドと反応させてアルデヒド（２８）を得る。公知の方法で合成されるホスホニウム塩（２７）をカリウムｔｅｒｔ−ブトキシドのような塩基で処理して発生させたリンイリドを、アルデヒド（２８）に反応させて化合物（１Ｄ）を合成する。反応条件によってはシス体が生成するので、必要に応じて公知の方法によりシス体をトランス体に異性化する。
【００４１】
（V）−（ＣＨ2）2−の生成
化合物（１Ｄ）をパラジウム炭素のような触媒の存在下で水素化することにより、化合物（１Ｅ）を合成する。
【００４２】
（VI）−（ＣＨ2）4−の生成
ホスホニウム塩（２７）の代わりにホスホニウム塩（２９）を用い、項（IV）の方法に従って−（ＣＨ2）2−ＣＨ＝ＣＨ−を有する化合物を得る。これを接触水素化して化合物（１Ｆ）を合成する。
【００４３】
（VII）−Ｃ≡Ｃ−の生成
ジクロロパラジウムとハロゲン化銅との触媒存在下で、化合物（２３）に２−メチル−３−ブチン−２−オールを反応させたのち、塩基性条件下で脱保護して化合物（３０）を得る。ジクロロパラジウムとハロゲン化銅との触媒存在下、化合物（３０）を化合物（２２）と反応させて、化合物（１Ｇ）を合成する。
【００４４】
（VIII）−ＣＦ＝ＣＦ−の生成
化合物（２３）をｎ−ブチルリチウムで処理したあと、テトラフルオロエチレンを反応させて化合物（３１）を得る。化合物（２２）をｎ−ブチルリチウムで処理したあと化合物（３１）と反応させて化合物（１Ｈ）を合成する。
【００４５】
（IX）−ＣＨ2Ｏ−または−ＯＣＨ2−の生成
化合物（２８）を水素化ホウ素ナトリウムなどの還元剤で還元して化合物（３２）を得る。これを臭化水素酸などでハロゲン化して化合物（３３）を得る。炭酸カリウムなどの存在下で、化合物（３３）を化合物（２５）と反応させて化合物（１Ｊ）を合成する。
【００４６】
（X）−（ＣＨ2）3Ｏ−または−Ｏ（ＣＨ2）3−の生成
化合物（３２）の代わりに化合物（３４）を用いて、項（IX）の方法に従って化合物（１Ｋ）を合成する。
【００４７】
（XI）−（ＣＦ2）2−の生成
J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 5414.に記載された方法に従い、ジケトン（−ＣＯＣＯ−）をフッ化水素触媒の存在下、四フッ化硫黄でフッ素化して−（ＣＦ2）2−を有する化合物を得る。
【００４８】
１−４−２ 式（１）で表される化合物を合成する方法
次に式（１）で表される化合物を合成する方法の具体例を以下のスキーム１〜６に示す。また、Ｘがフッ素である中間体を合成する方法の具体例を以下のスキーム７に示す。
以下の各スキーム１から７における化合物式中Ｒは水素または炭素数１〜２０のアルキル基であり、このアルキル基において任意の−ＣＨ2−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく；Ａ1、Ａ2、およびＡ3は互いに独立して１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、１，４−フェニレン、２−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、２，５−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２，６−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２，３，５−トリフルオロ−１，４−フェニレン、ピリジン−２，５−ジイル、３−フルオロピリジン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイルまたはピリダジン−２，５−ジイルであり、任意の−ＣＨ2−は、−Ｏ−、−Ｓ−または−ＣＯ−で置き換えられてもよく、任意の−（ＣＨ2）2−は−ＣＨ＝ＣＨ−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、さらに、任意の水素はフッ素、塩素、−ＣＮ、−ＣＦ3、−ＣＨＦ2、−ＣＨ2Ｆ、−ＯＣＦ3、−ＯＣＨＦ2、または−ＯＣＨ2Ｆで置き換えられてもよく；Ｇは酸素または硫黄であり；Ｚ1、Ｚ2、およびＺ3は独立して単結合、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ2Ｏ−、−ＯＣＨ2−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ≡Ｃ−、−（ＣＨ2）4−、−Ｏ（ＣＨ2）2Ｏ−、−（ＣＨ2）2ＣＦ2Ｏ−、−（ＣＨ2）2ＯＣＦ2−、−ＣＦ2Ｏ（ＣＨ2）2−、−ＯＣＦ2（ＣＨ2）2−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ2Ｏ−、または−ＯＣＨ2−ＣＨ＝ＣＨ−であり；ｎおよびｍは独立して０、１、または２である。
また、Ｘ、Ｒ’、Ｒ”の意味は図中に示した。
【００４９】
１−４−２−１ 式（１）で表されるクマリン誘導体のスキーム１に基づく合成方法
式（１）においてＧが酸素であるクマリン誘導体は、フェノール骨格を有する合成中間体（３６）を出発物質とした以下のスキーム１に基づいて合成することができる。
【化２７】
上記スキーム１において、出発物質であるフェノール（３６）類は市販されているか、DE4137401A1などに記載の方法によって合成される。（３６）はトリフルオロ酢酸等の溶媒中、ヘキサメチレンテトラミンを作用させることによって容易に化合物（３９）へと変換できる。この場合の反応温度は室温から溶媒の沸点程度が好ましい。得られた（３９）は酢酸セシウム存在下に無水酢酸と反応させることで式（１）で表されるクマリン誘導体へと変換される。この反応において無水酢酸は溶媒としても使用される。この反応の好ましい反応温度は室温から溶媒の還流する領域であればよい。
【００５０】
１−４−２−２ 式（１）で表されるクマリン誘導体のスキーム２に基づく合成方法
式（１）においてＧが酸素であるクマリン誘導体は、フェノール骨格を有する合成中間体（３６）を出発物質とした以下のスキーム１に基づいて合成することができる。
【化２８】
上記スキーム２において、化合物（３７）は、化合物（３６）とハロゲン化物（Ｒ’Ｘ）と塩基を作用させることによって得られる。Ｒ’は保護基として使用するため後の操作で適宜除去できるものを選択して使用する。保護基の具体的種類、反応条件等はProtective Groups in Organic Synthesis 3rd ed., T.W. Green and P.G.M.Wuts, John Wiley & Sons, New York, NY, (1999)などの文献に記載の方法から適宜選択して用いる。臭素化物（３８）は化合物（３７）と臭素との反応によって合成する。これらの反応は好ましくは無溶媒または塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン系溶媒中、−８０℃から溶媒の沸点までの間の温度で行う。得られた化合物（３８）をＴＨＦ等の非プロトン性極性溶媒中、ブチルリチウム、水素化カリウム等の塩基で処理した後、ジメチルホルムアミド、Ｎ−ホルミルピペリジン等のホルミル化剤と反応させることにより（３９）のベンズアルデヒド誘導体を得る。あるいは化合物（３９）は化合物（３７）をＴＨＦ、ジエチルエーテル等の溶媒中、−１００℃から室温の領域でブチルリチウム等の塩基を用いて処理した後に−１００℃から室温の領域でジメチルホルムアミド、Ｎ−ホルミルピペリジン等のホルミル化剤と反応させることによって化合物（３８）を経ずに直接合成することもできる。得られた化合物（３９）はB.E.Maryanoff et al., Chem. Rev.,89,863(1989)などの文献に記載の方法に従ってＴＨＦ、ジエチルエーテル等の溶媒中でトリエチルホスホノアセテートおよび水素化ナトリウム、カリウムｔｅｒｔ−ブトキシド、水酸化カルシウム等の試薬と反応させることによって桂皮酸エステル誘導体（４０）に変換できる。化合物（４０）はスキームの初期に導入された保護機Ｒ‘を除去することにより化合物（４１）へと変換される。この場合の除去条件はProtective Groups in Organic Synthesis 3rd ed., T.W. Green and P.G.M.Wuts, John Wiley & Sons, New York, NY, (1999)等に従う。化合物（４１）はパラトルエンスルホン酸、硫酸等の酸触媒存在下、トルエン等の非極性溶媒中、加熱環流することにより環化し目的とする化合物（１）へ変換される。
【００５１】
１−４−２−３ 式（１）で表される化合物のスキーム３に基づく合成方法
式（１）で表される化合物においてｎが０、ｍが０でＺ1が単結合であり、Ａ1が１，４−フェニレン；ｎが１、ｍが０でＺ2が単結合でＡ2が１，４−フェニレン；ｎが１、ｍが１でＺ3が単結合でありＡ2が１，４−フェニレンである化合物はスキーム３−１によっても合成できる。
【化２９】
具体的には、Ｒ’がハロゲンである化合物（４３）は、クマリンを直接単体ハロゲンまたはハロゲン化剤と反応させることによって合成する。これらの反応は、好ましくは無溶媒または塩化メチレン、またはクロロホルムなどの溶媒中、−７５℃から溶媒の沸点までの間の温度で行う。Ｒ’がトリフルオロメタンスルホニル、またはトルエンスルホニルである化合物（４３）は、後述する化合物（４２）をトリフルオロメタンスルホニルクロリド、無水トリフルオロメタンスルホン酸またはトルエンスルホニルクロリド等のスルホニル化剤と反応させることによって合成する。これらの反応は、好ましくは無溶媒または塩化メチレン、またはクロロホルムなどの溶媒中、−７５℃から溶媒の沸点までの間の温度で行う。化合物（１）は、化合物（４３）をホウ酸エステル化合物（４４）と反応させることによって合成する。これらの反応は、好ましくはトルエン等の芳香族系炭化水素、エタノール等のアルコール系炭化水素、またはエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル系炭化水素、またはこれらと水との混合液などの溶媒中、炭酸カリウム、炭酸ナトリウムなどの塩基の存在下、金属触媒を用いて室温から溶媒の沸点までの間の温度で行う。金属触媒としては、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム、ジクロロビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム、パラジウム−カーボンなどが用いられる。
【００５２】
また、化合物(１)は、上記スキーム３−２に基づいて次のような方法でも合成できる。すなわち化合物（４５）を削り状マグネシウム、リチウム金属、あるいは亜鉛末等と反応させるか、ＴＨＦ等の溶媒中ブチルリチウム等で処理した後、ハロゲン化亜鉛溶液を加えて化合物（４６）の溶液を調整する。この化合物（４６）の溶液をＴＨＦ，エーテル、ジオキサン等の溶媒中、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウムまたはジクロロジフェニルホスフィノフェロセンパラジウム等の金属触媒存在下に化合物（４７）と反応させることによっても合成できる。
【００５３】
１−４−２−４ 式（１）で表される化合物のスキーム４に基づく合成方法
式（１）で表される化合物においてｎが０、ｍが０でＺ1が−（ＣＨ2）2−、；ｎが１、ｍが０でＺ2が−（ＣＨ2）2−；ｎが１、ｍが１でＺ3が−（ＣＨ2）2−である化合物はスキーム４−１によって合成できる。
【化３０】
化合物（４９）は、化合物（４６）をアルデヒド（４８）と反応させることによって合成する。これらの反応は、好ましくはテトラヒドロフランなどの溶媒中、−１００℃から溶媒の沸点までの間の温度で行う。化合物（５０）は、化合物（４９）をｐ−トルエンスルホン酸、硫酸等の酸を用いて脱水することによって合成する。これらの反応は、好ましくはトルエンなどの溶媒中、室温から溶媒の沸点までの間の温度で行う。化合物（１）は、化合物（４８）をラネーニッケル、パラジウム−カーボン等の触媒を用いて水素添加することによって合成する。これらの反応は、好ましくはメタノール、エタノールなどのアルコール系炭化水素、トルエンなどの芳香族系炭化水素、ヘプタンなどの脂肪族系炭化水素またはこれらの混合液などの溶媒中、室温から溶媒の沸点までの間の温度で行う。水素圧は常圧〜１０気圧が好ましい。
あるいは化合物（１）は化合物（４９）をトリフルオロ酢酸溶媒中または塩化メチレン中、四塩化チタン存在下にトリエチルシラン等のヒドロシランを作用させることによっても合成できる。この反応において反応温度は−５０℃から室温程度が好ましい。
【００５４】
また、 式（１）で表されるクマリン誘導体においてｎが０、ｍが０でＺ1が単結合であり、Ａ1が１，４−シクロヘキシレン；ｎが１、ｍが０でＺ2が単結合でＡ2が１，４−シクロヘキシレン；ｎが１、ｍが１でＺ3が単結合でありＡ2が１，４−シクロヘキシレンである化合物はスキーム４−２によって合成できる。
化合物（５２）は、化合物（４６）とシクロヘキサノン（５１）と反応させることによって合成する。これらの反応は、好ましくはテトラヒドロフランなどの溶媒中、−１００℃から溶媒の沸点までの間の温度で行う。化合物（５２）は、化合物（５１）をｐ−トルエンスルホン酸、硫酸等の酸を用いて脱水することによって合成する。これらの反応は、好ましくはトルエンなどの溶媒中、室温から溶媒の沸点までの間の温度で行う。化合物（１）は、化合物（５３）をラネーニッケル、パラジウム−カーボン等の触媒を用いて水素添加することによって合成する。これらの反応は、好ましくはメタノール、エタノールなどのアルコール系炭化水素、トルエンなどの芳香族系炭化水素、ヘプタンなどの脂肪族系炭化水素またはこれらの混合液などの溶媒中、室温から溶媒の沸点までの間の温度で行う。水素圧は常圧〜１０気圧が好ましい。水素添加後の化合物（１）はシス体とトランス体の異性体混合物として得られるが、再結晶によりトランス体を主成分として得ることができる。あるいは化合物（１）は化合物（５２）をトリフルオロ酢酸溶媒または塩化メチレン中、四塩化チタン存在下にトリエチルシラン等のヒドロシランを作用させることによっても合成できる。この反応において反応温度は−５０℃から室温程度が好ましい。
【００５５】
１−４−２−５ 式（１）で表される化合物のスキーム５に基づく合成方法
式（１）で表される化合物においてＲがアルケニルである化合物（ＩＶ）はスキーム５によって合成できる。
【化３１】
既述のいずれかの方法で合成される化合物（５４）を酸触媒存在下にケタールを開裂して化合物（５５）を得る。化合物（５５）をメトキシメチリデントリフェニルホスホランと反応させてメチルビニルエーテルとした後に希塩酸等の酸性条件下に脱保護して化合物（５５）より１炭素伸長したアルデヒド（５６）を得る。この方法を必要回数繰り返し、所望の炭素鎖を有する合成中間体である化合物（５６）とした後、所望の鎖長を有するアルキリデントリフェニルホスホランと反応させることによって化合物（１）を得る。これらの反応は、好ましくはテトラヒドロフランなどの溶媒中、−７５℃から溶媒の沸点までの間の温度で行う。化合物（１）は、通常立体異性体の混合物として得られるが、必要に応じてベンゼンスルフィン酸、ヨウ素等を用いて異性化を行うか再結晶によって所望の立体のみを単離することもできる。または化合物（５５）を、式（５７）で示される炭素鎖伸長の為のホスホニウム塩とカリウム−ｔｅｒｔ-ブトキシド、水素化ナトリウム、ブチルリチウム等の塩基と反応させて発生するアルキリデンホスホランと反応させて生じる中間体を水素化し、酸で処理してケタールを開裂させることによって合成される化合物（５６）にアルキルトリフェニルホスホニウム塩から発生されるアルキリデンホスホランを反応させることによっても製造できる。この場合も化合物（１）は、通常立体異性体の混合物として得られるが、必要に応じてベンゼンスルフィン酸、ヨウ素等を用いて異性化を行うか再結晶によって所望の立体のみを単離することもできる。
【００５６】
１−４−２−６ 式（１）で表される化合物のスキーム６に基づく合成方法
式（１）で表される化合物においてＧが硫黄である化合物、Ｘがフッ素である化合物は、それぞれスキーム６−１、スキーム６−２によって合成できる。
【化３２】
【００５７】
Ｇが硫黄である化合物（１）は、スキーム６−１に示すように、Ｇが酸素である化合物（１）をローソン試薬等を用いて酸素を硫黄に変換することによって得られる。本反応はトルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素等の溶媒中室温から溶媒の沸点の領域で行うことが好ましい。必要な場合には封管、オートクレーブ等の加圧装置中で行うこともできる。
【００５８】
Ｘがフッ素である化合物（１）は、スキーム６−２に示すように、Ｘが水素である化合物（１）をＭＥＣ試薬、（ＰｈＳＯ2）ＮＦ等のフッ素化剤を用いて直接フッ素化することによって合成できる。この反応は塩化メチレン、ＴＨＦ等の溶媒存在下に−１００℃から溶媒の沸点の領域で行われる。
【００５９】
１−４−２−７ Ｘがフッ素である合成中間体である化合物（４７）のスキーム７に基づく合成方法
【化３３】
すなわち市販の３−フルオロ−４−ブロモフェノールを塩化メチレン等の溶媒中、トリアルキルシリルクロリド等の保護化試薬とイミダゾール等の適当な塩基存在下に水酸基をトリアルキルシリル基等で保護して化合物（５８）とし、これをブチルリチウム等で金属試薬に変換した後、ホウ酸トリアルキル等を用いてホウ酸エステル誘導体（５９）とする、この反応はＴＨＦ、エーテル等の溶媒中−１００℃から溶媒の沸点領域にて行われる。得られた化合物（５９）は塩基性条件下に過酸化水素と反応させて化合物（６０）へ変換する。この反応は通常、水酸化ナトリウム水溶液中に実施される。得られた化合物（６０）はProtective Groups in Organic Synthesis 3rd ed., T.W. Green and P.G.M.Wuts, John Wiley & Sons, New York, NY, (1999)に記載の適当な保護機、例えばベンジル基、ベンゾイル基等で保護して化合物（６１）とし、さらに無溶媒または塩化メチレン等の溶媒中臭素をもちいて臭素化して化合物（６２）へと変換する。化合物（６２）はＤＭＦ、ＮＭＰ等の溶媒中、シアン化銅等のシアノ化剤を用いてシアノ化して化合物（６３）へと変換した後、ＤＩＢＡＬ等の還元剤を用いて還元してアルデヒド（６４）とし、さらにアルコキシカルボニルメチルトリフェニルホスホニウムブロミドと水素化ナトリウム等の塩基を用いて桂皮酸エステル（６５）へと変換する。化合物（６７）はＲ’を残したままＲ”を除去できる条件を適用させて反応させる。たとえばＲ’がトリメチルシリル基であり、Ｒ”がベンジル基の場合水素添加条件にてベンジル基だけを除去することができる。化合物（６８）は化合物（６７）をトルエンスルホン酸等の酸で処理することにより得られる。化合物（４２）は化合物（６８）のＲ’基をProtective Groups in Organic Synthesis 3rd ed., T.W. Green and P.G.M.Wuts, John Wiley & Sons, New York, NY, (1999)に記載の方法にて除去することによって得られる。
【００６０】
２ 本発明の組成物
本発明の第２の態様は、式（１）で表される化合物を含む組成物であり、好ましくは、液晶材料に用いることのできる液晶組成物である。この組成物の成分は化合物（１）から選ばれた複数の化合物のみであってもよいが、化合物（１）から選択された少なくとも一つの化合物を１〜９９％の割合で含有することが好ましい。この組成物は化合物（１）以外に、さらに化合物（２）〜（１４）の群から選択された成分を含有することが好ましい。本発明の組成物を調製するときには、化合物（１）の誘電率異方性を考慮して成分を選択することが好ましい。
【００６１】
誘電率異方性が正で比較的大きい化合物（１）を含有する好ましい組成物は化合物（２）、（３）および（４）の群から選択された少なくとも一つの化合物を含有する。別の好ましい組成物は、化合物（５）および（６）の群から選択された少なくとも一つの化合物を含有する。別の好ましい組成物は、このような二つの群のそれぞれから選択された少なくとも二つの化合物を含有する。これらの組成物は、液晶相の温度範囲、粘度、光学異方性、誘電率異方性、しきい値電圧などを調整する目的で、化合物（１２）、（１３）および（１４）の群から選択された少なくとも一つの化合物をさらに含有してもよい。これらの組成物は、さらに物性を調整する目的で、化合物（７）〜（１１）の群から選択された少なくとも一つの化合物をさらに含有してもよい。また、これらの組成物は、ＡＭ−ＴＮ素子、ＳＴＮ素子などに適合させる目的で、その他の液晶性化合物、添加物などの化合物をさらに含有してもよい。
【００６２】
誘電率異方性が比較的小さい化合物（１）を含有する好ましい組成物は化合物（２）、（３）および（４）の群から選択された少なくとも一つの化合物を含有する。別の好ましい組成物は、化合物（５）および（６）の群から選択された少なくとも一つの化合物を含有する。別の好ましい組成物は、このような二つの群のそれぞれから選択された少なくとも二つの化合物を含有する。これらの組成物は、液晶相の温度範囲、粘度、光学異方性、誘電率異方性、しきい値電圧などを調整する目的で、化合物（１２）、（１３）および（１４）の群から選択された少なくとも一つの化合物をさらに含有してもよい。この組成物は、さらに物性を調整する目的で、化合物（７）〜（１１）の群から選択された少なくとも一つの化合物をさらに含有してもよい。また、この組成物は、ＡＭ−ＴＮ素子、ＳＴＮ素子などに適合させる目的で、その他の液晶性化合物、添加物などの化合物をさらに含有してもよい。
別の好ましい組成物は、化合物（７）〜（１１）の群から選択された少なくとも一つの化合物を含有する。この組成物は、化合物（１２）、（１３）および（１４）の群から選択された少なくとも一つの化合物をさらに含有してもよい。この組成物は、物性をさらに調整する目的で、化合物（２）〜（６）の群から選択された少なくとも一つの化合物をさらに含有してもよい。この組成物は、ＶＡ素子などに適合させる目的で、その他の液晶性化合物、添加物などの化合物をさらに含有してもよい。
【００６３】
化合物（２）、（３）および（４）は、誘電率異方性が正で比較的大きいので、主としてＡＭ−ＴＮ素子用の組成物に用いられる。この組成物において、化合物（２）、（３）および（４）の量の合計が１〜９９％であることが好ましく、１０〜９７％であることがさらに好ましい。また、当該範囲が４０〜９５％であることが特に好ましい。この組成物に化合物（１２）、（１３）または（１４）をさらに添加する場合、これらの化合物（１２）、（１３）または（１４）の好ましい添加量は６０％以下であり、４０％以下がさらに好ましい。
【００６４】
化合物（５）および（６）は、誘電率異方性が正で非常に大きいので、主としてＳＴＮ素子用の組成物に用いられる。この組成物において、化合物（５）および（６）の量の合計が１〜９９％であることが好ましく、１０〜９７％であることがさらに好ましい。また、当該範囲が４０〜９５％であることが特に好ましい。この組成物に化合物（１２）、（１３）または（１４）をさらに添加する場合、この化合物の好ましい添加量は６０％以下であり、４０％以下がさらに好ましい。
【００６５】
化合物（７）、（８）、（９）、（１０）、および（１１）は、誘電率異方性が負であるので、主としてＶＡ素子用の組成物に用いられる。これらの化合物（７）、（８）、（９）、（１０）、および（１１）の合計が８０％以下であることが好ましく、４０〜８０％であることがさらに好ましい。この組成物に化合物（１２）、（１３）または（１４）をさらに添加する場合、これらの化合物（１２）、（１３）または（１４）の好ましい添加量は６０％以下であり、４０％以下がさらに好ましい。
【００６６】
化合物（１２）、（１３）および（１４）の誘電率異方性は比較的小さい。また、化合物（１２）は粘度または光学異方性を調整する目的で主に使用される。化合物（１３）および（１４）は上限温度を上げて液晶相の温度範囲を広げる、または光学異方性を調整する目的で主に使用される。
化合物（１２）、（１３）および（１４）の量を増加させると組成物のしきい値電圧が高くなり、粘度が小さくなる。したがって、組成物のしきい値電圧の要求値を満たすかぎり多量に使用してもよい。
【００６７】
化合物（２）〜（１４）における好ましい化合物の具体例は、それぞれ化合物（２−１）〜（２−９）、化合物（３−１）〜（３−９７）、化合物（４−１）〜（４−３３）、化合物（５−１）〜（５−５６）、化合物（６−１）〜（６−３）、化合物（７−１）〜（７−４）、化合物（８−１）〜（８−６）、化合物（９−１）〜（９−４）、化合物（１０−１）、化合物（１１−１）、化合物（１２−１）〜（１２−１１）、化合物（１３−１）〜（１３−２１）、および化合物（１４−１）〜（１４−６）である。これらの化合物において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｘ1、およびＸ2の記号の意味は、上述した各化合物（２）〜（１４）におけるこれらの記号の意味と同一である。
【化３４】
【化３５】
【化３６】
【化３７】
【化３８】
【化３９】
【化４０】
【化４１】
【化４２】
【化４３】
【化４４】
【化４５】
【化４６】
【化４７】
【化４８】
【化４９】
【化５０】
【００６８】
化合物（１）を含有する本発明の組成物は公知の方法によって調製される。例えば、所定の成分である化合物を混合し、加熱することによって互いに溶解させて調整できる。また、組成物に適当な添加物を加えて組成物の物性を調整してもよい。このような添加物は当業者によく知られている。メロシアニン、スチリル、アゾ、アゾメチン、アゾキシ、キノフタロン、アントラキノン、テトラジンなどの化合物である二色性色素を添加してＧＨ素子用の組成物を調製してもよい。一方、液晶のらせん構造を誘起して必要なねじれ角を与える目的でキラルドーパントが添加される。キラルドーパントの例は上記の光学活性化合物（Ｏｐ−１）〜（Ｏｐ−１３）である。
【００６９】
本発明の組成物にキラルドーパントを添加してねじれのピッチを調整することができる。ＴＮ素子およびＴＮ−ＴＦＴ素子用の好ましいピッチは４０〜２００μｍの範囲である。ＳＴＮ素子用の好ましいピッチは６〜２０μｍの範囲である。ＢＴＮ素子用の好ましいピッチは１．５〜４μｍの範囲である。これらの各種の素子の好ましいピッチ範囲に適用できるように、キラルドーパントを添加できる。一般的には、ＰＣ素子の用途では本発明の組成物にはキラルドーパントを比較的多量に添加する。また、ピッチの温度依存性を調整する目的で少なくとも二つのキラルドーパントを添加してもよい。
【００７０】
本発明の組成物は、ＰＣ、ＴＮ、ＳＴＮ、ＢＴＮ，ＥＣＢ、ＯＣＢ、ＩＰＳ、ＶＡなどの素子に使用できる。これらの素子は駆動方式がＰＭであってもよいし、またはＡＭであってもよい。この組成物をマイクロカプセル化して作製したＮＣＡＰ（nematic curvilinear aligned phase）素子や、組成物中に三次元の網目状高分子を形成させたＰＤ（polymer dispersed）素子、例えばＰＮ（polymer network）素子にも使用できる。
【実施例】
【００７１】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。本発明はこれらの実施例によって制限されない。Ｎｏ．１などの化合物番号は、後の表で示した化合物のそれと対応する。また、得られた化合物は核磁気共鳴スペクトル、質量スペクトルなどで構造を同定した。
［実施例１］６−（４−ペンチルシクロヘキシル）クロマン（Ｎｏ．１４）の合成
４−（４−ペンチルシクロヘキシル）フェノール（２．８ｇ）、ヘキサメチレンテトラミン（１．６ｇ）をトリフルオロ酢酸（２．５ｇ）に溶解し、１５時間還流した。氷水（８０ｍｌ）に投じ、溶液が塩基性を示すまで炭酸水素ナトリウム水溶液を加えた。目的物をトルエンで抽出後、炭酸ナトリウム水溶液、水、食塩水で洗浄し有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した。硫酸マグネシウムをろ過により除去し、溶媒を留去して得られた残渣を、シリカゲルカラムを用いて（展開溶媒はクロロホルム）生成し２−ヒドロキシ−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）ベンズアルデヒド（１．９ｇ）を得た。
【００７２】
得られた化合物の物理化学性状を以下に示す。
ｍ.ｐ．３２℃
ＩＲ（ＫＢｒ）１６６４ｃｍ-1
１Ｈ−ＮＭＲ（２７０ＭＨｚ、ＣＤＣｌ３、ｐｐｍ）δ０．９０（３Ｈ，ｔ，Ｊ＝６．９Ｈｚ）、０．９８−１．４９（１３Ｈ，ｍ），１．８６−１．９１（４Ｈ，ｍ），２．４６（１Ｈ，ｍ），６．９１（１Ｈ，ｄ，Ｊ＝８．２Ｈｚ）、７．３６−７．４１（２Ｈ，ｍ）、９．８７（１Ｈ，ｓ），１０．８４（１Ｈ，ｓ）
【００７３】
次に、上述の２−ヒドロキシ−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）ベンズアルデヒド（１．４ｇ）と酢酸セシウム（１．１ｇ）を無水酢酸（１．５ｇ）に溶解し、８時間還流した。反応終了後、反応液に適量の水（１００ｍｌ）を加えた。この溶液をトルエンで抽出し、有機層を水洗、炭酸水素ナトリウム水溶液、食塩水で順次洗浄した後無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。溶媒を留去して得られた残渣をシリカゲルカラムロマトグラフィーを用いて精製したのちエタノールから再結晶して６−（４−ペンチルシクロヘキシル）クロマン（Ｎｏ．１４）（０．８ｇ）を得た。
【００７４】
得られた化合物の物理化学性状を以下に示す。
ｍ.ｐ．８４℃
ＩＲ（ＫＢｒ）１７３６ｃｍ-1
１Ｈ−ＮＭＲ（２７０ＭＨｚ、ＣＤＣｌ３、ｐｐｍ）δ０．９０（３Ｈ，ｔ，Ｊ＝７．０Ｈｚ）、０．９９−１．５２（１３Ｈ，ｍ），１．８８−１．９１（４Ｈ，ｍ），２．５２（１Ｈ，ｔｔ、Ｊ＝１２．２、３．０Ｈｚ），６．９１（１Ｈ，ｄ，Ｊ＝９．４Ｈｚ）、７．２６（１Ｈ，ｄ，Ｊ＝８．５Ｈｚ）、７．２９（１Ｈ，ｄ、Ｊ＝２．０）、７．３９（１Ｈ，ｄｄ、Ｊ＝８．５，２．０Ｈｚ）、７．６８（１Ｈ，ｄ，Ｊ＝９．４Ｈｚ）
【００７５】
実施例１に記載した合成法に基づいて、本発明の化合物（１）の実施例である化合物Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１９３を合成する。上限温度、粘度、光学異方性および誘電率異方性の測定手順は後述の組成物例で説明する。
【化５１】
【化５２】
【化５３】
【化５４】
【化５５】
【化５６】
【化５７】
【化５８】
【化５９】
【化６０】
【化６１】
【化６２】
【化６３】
【００７６】
次に、本発明の代表的な組成物例を以下に示す。物性値の測定方法は後述する方法に従った。
［組成物例１］
４つの化合物を混合して、ネマチック相を有する組成物Ａ（母液晶）を調製した。４つの化合物は、
４−（４−プロピルシクロヘキシル）ベンゾニトリル、（２４％）
４−（４−ペンチルシクロヘキシル）ベンゾニトリル（３６％）、
４−（４−ヘプチルシクロヘキシル）ベンゾニトリル（２５％）、および
４−（４−ペンチルシクロヘキシル）−４’−シアノビフェニル（１５％）である。
組成物Ａの物性値は次のとおりであった。上限温度（ＮＩ）＝７１．７℃；粘度（η20）＝２７．０ｍＰａ・ｓ；光学異方性（Δｎ）＝０．１３７；誘電率異方性（Δε）＝１１．０。
この組成物Ａに実施例１に記載の６−（４−ペンチルシクロヘキシル）クマリンを１０重量％添加して本発明の組成物例１を合成し、その物性値を測定した。その結果、上限温度（ＮＩ）＝６６．２℃；光学異方性（Δｎ）＝０．１３４；誘電率異方性（Δε）＝１２．１であった。
【００７７】
［組成物例２〜１４］
さらに、本発明の代表的な組成物例２〜１４について、組成物の成分である化合物とその量（重量％）、および、物性値を示した。
各組成物例に含まれる化合物は表１の取り決めに従い、左末端基、結合基、環構造、および右末端基の記号によって表示した。１，４−シクロヘキシレンおよび１，３−ジオキサン−２，５−ジイルの立体配置はトランスである。末端基の記号がない場合は、末端基が水素であることを意味する。
【表１】
また、各組成物例の物性値を測定して示した。具体的には、ネマチック相の上限温度（ＮＩ；℃）、ネマチック相の下限温度（ＴC；℃）、化合物の相溶性、粘度（η；２０℃で測定；ｍＰａ・ｓ）、光学異方性（屈折率異方性；Δｎ；２５℃で測定）、誘電率異方性（Δε；２５℃で測定）およびしきい値電圧（Ｖｔｈ；２５℃で測定；Ｖ）を測定して示した。物性値の測定は、日本電子機械工業規格（Standard of Electronic Industries Association of Japan）、ＥＩＡＪ・ＥＤ−２５２１Ａに記載された方法、またはこれを修飾した方法に従い、具体的には以下のように測定した。
【００７８】
ネマチック相の上限温度（ＮＩ；℃）：偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレートに試料を置き、１℃／分の速度で加熱した。試料の一部がネマチック相から等方性液体に変化したときの温度を測定した。ネマチック相の上限温度を「上限温度」と略すことがある。
【００７９】
ネマチック相の下限温度（ＴC；℃）：ネマチック相を有する試料を０℃、−１０℃、−２０℃、−３０℃、および−４０℃のフリーザー中に１０日間保管したあと、液晶相を観察した。例えば、試料が−２０℃ではネマチック相のままであり、−３０℃では結晶（またはスメクチック相）に変化したとき、ＴCを＜−２０℃と記載する。ネマチック相の下限温度を「下限温度」と略すことがある。
【００８０】
化合物の相溶性：類似の構造を有する幾つかの化合物を混合してネマチック相を有する母液晶を調製した。測定する化合物とこの母液晶とを混合した組成物を得た。混合する割合の一例は、１５％の化合物と８５％の母液晶である。この組成物を−２０℃、−３０℃のような低い温度で３０日間保管した。この組成物の一部が結晶（またはスメクチック相）に変化したか否かを観察した。必要に応じて混合する割合と保管温度とを変更した。このようにして測定した結果から、結晶（またはスメクチック相）が析出する条件および結晶（またはスメクチック相）が析出しない条件を求めた。これらの条件が相溶性の尺度である。
【００８１】
粘度（η；２０℃で測定；ｍＰａ・ｓ）：粘度の測定にはＥ型粘度計を用いた。
【００８２】
光学異方性（屈折率異方性；Δｎ；２５℃で測定）：測定は、波長５８９ｎｍの光を用い、接眼鏡に偏光板を取り付けたアッベ屈折計により行なった。主プリズムの表面を一方向にラビング（rubbing）したあと、試料を主プリズムに滴下した。屈折率ｎ‖は偏光の方向がラビングの方向と平行であるときに測定した。屈折率ｎ⊥は偏光の方向がラビングの方向と垂直であるときに測定した。光学異方性の値は、Δｎ＝ｎ‖−ｎ⊥、の式から計算した。試料が組成物のときはこの方法によって光学異方性を測定した。試料が化合物のときは、化合物を適切な組成物に混合したあと光学異方性を測定した。化合物の光学異方性は外挿値である。
【００８３】
誘電率異方性（Δε；２５℃で測定）：試料が化合物のときは、化合物を適切な組成物に混合したあと誘電率異方性を測定した。化合物の誘電率異方性は外挿値である。
１）誘電率異方性が正である組成物：２枚のガラス基板の間隔（ギャップ）が約９μｍ、ツイスト角が８０度の液晶セルに試料を入れた。このセルに２０ボルトを印加して、液晶分子の長軸方向における誘電率（ε‖）を測定した。０．５ボルトを印加して、液晶分子の短軸方向における誘電率（ε⊥）を測定した。誘電率異方性の値は、Δε＝ε‖−ε⊥、の式から計算した。
２）誘電率異方性が負である組成物：ホメオトロピック配向に処理した液晶セルに試料を入れ、０．５ボルトを印加して誘電率（ε‖）を測定した。ホモジニアス配向に処理した液晶セルに試料を入れ、０．５ボルトを印加して誘電率（ε⊥）を測定した。誘電率異方性の値は、Δε＝ε‖−ε⊥、の式から計算した。
【００８４】
しきい値電圧（Ｖｔｈ；２５℃で測定；Ｖ）：試料が化合物のときは、化合物を適切な組成物に混合したあとしきい値電圧を測定した。化合物のしきい値電圧は外挿値である。
１）誘電率異方性が正である組成物：２枚のガラス基板の間隔（ギャップ）が（０．５／Δｎ）μｍであり、ツイスト角が８０度である、ノーマリーホワイトモード（normally white mode）の液晶表示素子に試料を入れた。Δｎは上記の方法で測定した光学異方性の値である。この素子に周波数が３２Ｈｚである矩形波を印加した。矩形波の電圧を上昇させ、素子を通過する光の透過率が９０％になったときの電圧の値を測定した。
２）誘電率異方性が負である組成物：２枚のガラス基板の間隔（ギャップ）が約９μｍであり、ホメオトロピック配向に処理したノーマリーブラックモード（normally black mode）の液晶表示素子に試料を入れた。この素子に周波数が３２Ｈｚである矩形波を印加した。矩形波の電圧を上昇させ、素子を通過する光の透過率１０％になったときの電圧の値を測定した。
【００８５】
（組成物例２）
５−ＨＣｍａ＝Ｏ ６％
２−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ５％
３−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ４％
４−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ １２％
１Ｖ２−ＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｃ １６％
３−ＨＢ−Ｏ２ ４％
３−ＨＨ−４ ３％
３−ＨＨＢ−Ｆ ３％
３−ＨＨＢ−１ ８％
３−ＨＨＢ−Ｏ１ ４％
３−ＨＢＥＢ−Ｆ ４％
３−ＨＨＥＢ−Ｆ ７％
５−ＨＨＥＢ−Ｆ ７％
３−Ｈ２ＢＴＢ−２ ４％
３−Ｈ２ＢＴＢ−３ ４％
３−Ｈ２ＢＴＢ−４ ４％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−２ ５％
ＮＩ＝８９．９℃；Δｎ＝０．１４６；Δε＝２９．０；Ｖｔｈ＝１．０１Ｖ．
【００８６】
（組成物例３）
５−ＨＨＣｍａ＝Ｏ ５％
５−ＨＢＣｍａ＝Ｏ ４％
２−ＨＢ−Ｃ ５％
３−ＨＢ−Ｃ １２％
３−ＨＢ−Ｏ２ １５％
２−ＢＴＢ−１ ３％
３−ＨＨＢ−Ｆ ４％
３−ＨＨＢ−１ ８％
３−ＨＨＢ−Ｏ１ ５％
３−ＨＨＢ−３ １４％
３−ＨＨＥＢ−Ｆ ４％
５−ＨＨＥＢ−Ｆ ４％
２−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ４％
３−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ４％
５−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ４％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
【００８７】
（組成物例４）
５−ＢＢＣｍａ（Ｆ）＝Ｏ ４％
５−ＢＢ（Ｆ，Ｆ）Ｃｍａ（Ｆ）＝Ｏ ４％
３−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ８％
３−ＨＢ−Ｃ ８％
Ｖ−ＨＢ−Ｃ ８％
１Ｖ−ＨＢ−Ｃ ８％
３−ＨＢ−Ｏ２ ３％
３−ＨＨ−２Ｖ １０％
３−ＨＨ−２Ｖ１ ７％
Ｖ２−ＨＨＢ−１ １１％
３−ＨＨＢ−１ ５％
３−ＨＨＥＢ−Ｆ ７％
３−Ｈ２ＢＴＢ−２ ６％
３−Ｈ２ＢＴＢ−３ ６％
３−Ｈ２ＢＴＢ−４ ５％
【００８８】
（組成物例５）
５−ＨＣｍａ＝Ｏ ５％
５−ＨＨＣｍａ＝Ｏ ３％
５−ＨＢＣｍａ＝Ｏ ３％
５−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ５％
Ｖ−ＨＢ−Ｃ ８％
５−ＰｙＢ−Ｃ ６％
４−ＢＢ−３ １１％
３−ＨＨ−２Ｖ １０％
５−ＨＨ−Ｖ １１％
Ｖ−ＨＨＢ−１ ７％
Ｖ２−ＨＨＢ−１ ７％
３−ＨＨＢ−１ ９％
１Ｖ２−ＨＢＢ−２ １０％
３−ＨＨＥＢＨ−３ ５％
【００８９】
（組成物例６）
５−ＨＣｍａ＝Ｏ ４％
５−ＢＢＣｍａ（Ｆ）＝Ｏ ３％
５−ＢＢ（Ｆ，Ｆ）Ｃｍａ（Ｆ）＝Ｏ ３％
１Ｖ２−ＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｃ ６％
３−ＨＢ−Ｃ １８％
２−ＢＴＢ−１ １０％
５−ＨＨ−ＶＦＦ ２０％
３−ＨＨＢ−１ ４％
ＶＦＦ−ＨＨＢ−１ ８％
ＶＦＦ２−ＨＨＢ−１ １１％
３−Ｈ２ＢＴＢ−２ ５％
３−Ｈ２ＢＴＢ−３ ４％
３−Ｈ２ＢＴＢ−４ ４％
【００９０】
（組成物例７）
５−ＨＣｍａ＝Ｏ ７％
５−ＨＢ−ＣＬ １６％
３−ＨＨ−４ １２％
３−ＨＨ−５ ４％
３−ＨＨＢ−Ｆ ４％
３−ＨＨＢ−ＣＬ ３％
４−ＨＨＢ−ＣＬ ４％
３−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ８％
４−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ８％
５−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ７％
７−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ６％
５−ＨＢＢ（Ｆ）−Ｆ ４％
１Ｏ１−ＨＢＢＨ−５ ３％
３−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ２％
４−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
５−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
３−ＨＨ２ＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
４−ＨＨ２ＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
ＮＩ＝１０９．９℃；Δｎ＝０．０９４；Δε＝４．４；Ｖｔｈ＝２．６３Ｖ．
上記組成物１００部にＯｐ０５を０．２５部添加したときのピッチは６０．０μｍであった
【００９１】
（組成物例８）
５−ＨＨＣｍａ＝Ｏ ５％
５−ＢＢＣｍａ（Ｆ）＝Ｏ ３％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ９％
３−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ８％
４−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ８％
５−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ８％
３−ＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ １７％
５−ＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ １６％
３−Ｈ２ＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ １０％
５−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
５−ＨＨＥＢＢ−Ｆ ３％
３−ＨＨ２ＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ２％
１Ｏ１−ＨＢＢＨ−４ ４％
１Ｏ１−ＨＢＢＨ−５ ４％
【００９２】
（組成物例９）
５−ＨＢＣｍａ＝Ｏ ５％
５−ＢＢ（Ｆ，Ｆ）Ｃｍａ（Ｆ）＝Ｏ ３％
５−ＨＢ−Ｆ １２％
６−ＨＢ−Ｆ ９％
７−ＨＢ−Ｆ ７％
２−ＨＨＢ−ＯＣＦ３ ７％
３−ＨＨＢ−ＯＣＦ３ ７％
４−ＨＨＢ−ＯＣＦ３ ７％
５−ＨＨＢ−ＯＣＦ３ ５％
３−ＨＨ２Ｂ−ＯＣＦ３ ４％
５−ＨＨ２Ｂ−ＯＣＦ３ ４％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−ＯＣＦ２Ｈ ４％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−ＯＣＦ３ ５％
３−ＨＨ２Ｂ（Ｆ）−Ｆ ３％
３−ＨＢＢ（Ｆ）−Ｆ ６％
５−ＨＢＢ（Ｆ）−Ｆ ６％
５−ＨＢＢＨ−３ ３％
３−ＨＢ（Ｆ）ＢＨ−３ ３％
【００９３】
（組成物例１０）
５−ＨＨＣｍａ＝Ｏ ６％
５−ＢＢ（Ｆ，Ｆ）Ｃｍａ（Ｆ）＝Ｏ ４％
５−ＨＢ−ＣＬ １１％
３−ＨＨ−４ ８％
３−ＨＨＢ−１ ５％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ８％
３−ＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ １５％
５−ＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ １０％
３−ＨＨＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ １０％
４−ＨＨＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
５−ＨＨＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
２−ＨＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
３−ＨＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
５−ＨＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
３−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ６％
【００９４】
（組成物例１１）
５−ＨＢＣｍａ＝Ｏ ３％
５−ＢＢＣｍａ（Ｆ）＝Ｏ ３％
３−ＨＢ−ＣＬ ６％
５−ＨＢ−ＣＬ ４％
３−ＨＨＢ−ＯＣＦ３ ５％
３−Ｈ２ＨＢ−ＯＣＦ３ ５％
５−Ｈ４ＨＢ−ＯＣＦ３ １５％
Ｖ−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ５％
３−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ５％
５−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ５％
３−Ｈ４ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−ＣＦ３ ８％
５−Ｈ４ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−ＣＦ３ １０％
５−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
５−Ｈ４ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ７％
２−Ｈ２ＢＢ（Ｆ）−Ｆ ３％
３−Ｈ２ＢＢ（Ｆ）−Ｆ ６％
３−ＨＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
【００９５】
（組成物例１２）
５−ＨＣｍａ＝Ｏ ４％
５−ＨＢＣｍａ＝Ｏ ４％
５−ＨＢ−ＣＬ １７％
７−ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
３−ＨＨ−４ １０％
３−ＨＨ−５ ５％
３−ＨＢ−Ｏ２ １１％
３−ＨＨＢ−１ ８％
３−ＨＨＢ−Ｏ１ ５％
２−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ５％
３−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ７％
５−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ５％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ６％
３−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
４−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
【００９６】
（組成物例１３）
５−ＨＨＣｍａ＝Ｏ ３％
５−ＢＢＣｍａ（Ｆ）＝Ｏ ３％
５−ＢＢ（Ｆ，Ｆ）Ｃｍａ（Ｆ）＝Ｏ ３％
５−ＨＢ−ＣＬ ３％
７−ＨＢ（Ｆ）−Ｆ ７％
３−ＨＨ−４ ９％
３−ＨＨ−ＥＭｅ １４％
３−ＨＨＥＢ−Ｆ ８％
５−ＨＨＥＢ−Ｆ ８％
３−ＨＨＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ １０％
４−ＨＨＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
４−ＨＧＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
５−ＨＧＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ６％
２−Ｈ２ＧＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ４％
３−Ｈ２ＧＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
５−ＧＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ７％
【００９７】
（組成物例１４）
５−ＨＣｍａ＝Ｏ ５％
５−ＢＢ（Ｆ，Ｆ）Ｃｍａ（Ｆ）＝Ｏ ４％
３−ＨＨ−４ ８％
３−ＨＨＢ−１ ６％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ １０％
３−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ９％
３−ＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ １５％
３−ＢＢ（Ｆ，Ｆ）ＸＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ２６％
１Ｏ１−ＨＢＢＨ−５ ７％
２−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
３−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
３−ＨＨ２ＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ４％
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明の化合物、および、当該化合物を含む組成物を液晶表示組成物として用いることで、広い温度範囲、短い応答時間、大きなコントラスト比および低い駆動電圧の液晶表示素子を製造することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（１）
【化１】
で表される化合物
（式中、Ｒは水素または炭素数１〜２０のアルキル基であり、このアルキル基において任意の−ＣＨ2−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく；
Ａ1、Ａ2、およびＡ3は互いに独立して１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、１，４−フェニレン、２−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、２，５−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２，６−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２，３，５−トリフルオロ−１，４−フェニレン、ピリジン−２，５−ジイル、３−フルオロピリジン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイルまたはピリダジン−２，５−ジイルであり、任意の−ＣＨ2−は、−Ｏ−、−Ｓ−または−ＣＯ−で置き換えられてもよく、任意の−（ＣＨ2）2−は−ＣＨ＝ＣＨ−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、さらに、任意の水素はフッ素、塩素、−ＣＮ、−ＣＦ3、−ＣＨＦ2、−ＣＨ2Ｆ、−ＯＣＦ3、−ＯＣＨＦ2、または−ＯＣＨ2Ｆで置き換えられてもよく；
Ｘは水素、フッ素、塩素、−ＣＮ、−ＣＦ3、−ＣＨＦ2、−ＣＨ2Ｆ、−ＯＣＦ3、−ＯＣＨＦ2、または−ＯＣＨ2Ｆであり；
Ｇは酸素または硫黄であり；
Ｚ1、Ｚ2、およびＺ3は独立して単結合、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ2Ｏ−、−ＯＣＨ2−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ≡Ｃ−、−（ＣＨ2）4−、−Ｏ（ＣＨ2）2Ｏ−、−（ＣＨ2）2ＣＦ2Ｏ−、−（ＣＨ2）2ＯＣＦ2−、−ＣＦ2Ｏ（ＣＨ2）2−、−ＯＣＦ2（ＣＨ2）2−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ2Ｏ−、または−ＯＣＨ2−ＣＨ＝ＣＨ−であり；
ｎおよびｍは独立して０、１、または２である。）
【請求項２】
一般式（１）
【化２】
で表される化合物。
（式中、Ｒは水素または炭素数１〜１５のアルキル、炭素数１〜１５のアルコキシ、炭素数２〜１５のアルケニル、または炭素数２〜１５のアルキニルであり；
Ａ1、Ａ2およびＡ3は互いに独立して１，４−シクロへキシレン、１，４−フェニレン、フッ素化１，４−フェニレンまたは１，３−ジオキサン−２，５−ジイルであり；
Ｘはフッ素または水素であり；
Ｇは酸素または硫黄であり；
Ｚ1，Ｚ2およびＺ3は互いに独立して単結合、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ2Ｏ−、または−ＯＣＨ2−であり；
ｎおよびｍは互いに独立して０または１である。）
【請求項３】
Ｚ1，Ｚ2およびＺ3が単結合である、請求項２に記載の化合物。
【請求項４】
Ａ1、Ａ2およびＡ3が独立して１，４−シクロへキシレン、１，４−フェニレン、またはフッ素化１，４−フェニレンである、請求項２または３に記載の化合物。
【請求項５】
Ａ1、Ａ2およびＡ3のいずれか１つがフッ素化１，４−フェニレンである、請求項２〜４のいずれか１つに記載の化合物。
【請求項６】
Ａ1、Ａ2およびＡ3のいずれか１つが１，４−シクロへキシレンである、請求項２〜４のいずれか１つに記載の化合物。
【請求項７】
Ｒが水素または炭素数１〜１５のアルキルである、請求項２〜５のいずれかに記載の化合物。
【請求項８】
Ｒが水素または炭素数２〜１５のアルケニルである、請求項２〜７のいずれかに記載の化合物。
【請求項９】
Ｚ1，Ｚ2およびＺ3のいずれか１つが−ＣＨ2Ｏ−または−ＯＣＨ2−である、請求項２に記載の化合物。
【請求項１０】
Ａ1、Ａ2およびＡ3が独立して１，４−シクロへキシレン、１，４−フェニレン、またはフッ素化１，４−フェニレンである、請求項９に記載の化合物。
【請求項１１】
Ｒが水素または炭素数１〜１５のアルキルである、請求項９または１０に記載の化合物。
【請求項１２】
Ｚ1，Ｚ2およびＺ3のいずれか１つが−ＣＨ2ＣＨ2−である、請求項２に記載の化合物。
【請求項１３】
Ａ1、Ａ2およびＡ3が独立して１，４−シクロへキシレン、１，４−フェニレン、またはフッ素化１，４−フェニレンである、請求項１２に記載の化合物。
【請求項１４】
Ａ1、Ａ2およびＡ3のいずれか１つがフッ素化１，４−フェニレンである、請求項１２または１３に記載の化合物。
【請求項１５】
Ｒが水素または炭素数１〜１５のアルキルである、請求項１２〜１４のいずれかに記載の化合物。
【請求項１６】
Ｒが水素または炭素数２〜１５のアルケニルである、請求項１２〜１５のいずれかに記載の化合物。
【請求項１７】
式（１ａ）〜式（１ｍ）のいずれか１つで表される、請求項２に記載の化合物。
【化３】
（式中、Ｒは炭素数１〜１５のアルキル、炭素数1〜１５のアルコキシ、または炭素数２〜１５のアルケニルであり、Ｙ1〜Ｙ5は独立して水素またはフッ素である。）
【請求項１８】
一般式（１）で示される化合物：
【化４】
Ｒは水素または炭素数１〜１５のアルキル、炭素数１〜１５のアルコキシ、または炭素数２〜１５のアルケニルであり；
Ａ1、Ａ2およびＡ3は互いに独立して１，４−シクロへキシレン、１，４−フェニレン、フッ素化１，４−フェニレンまたは１，３−ジオキサン−２，５−ジイルであり；
Ｘはフッ素または水素であり；
Ｇは硫黄であり；
Ｚ1，Ｚ2およびＺ3は互いに独立して単結合、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ2Ｏ−、または−ＯＣＨ2−であり；
ｎおよびｍは互いに独立して０または１である。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか１つに記載の化合物を少なくとも一つ含有し、少なくとも２つ以上の化合物からなる液晶組成物。
【請求項２０】
式（２）、式（３）および式（４）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する、請求項１９に記載の液晶組成物。
【化５】
（式中、Ｒ1は炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−もしくは−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、さらに、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；Ｘ1はフッ素、塩素、−ＯＣＦ3、−ＯＣＨＦ2、−ＣＦ3、−ＣＨＦ2、−ＣＨ2Ｆ、−ＯＣＦ2ＣＨＦ2または−ＯＣＦ2ＣＨＦＣＦ3であり；環Ｂおよび環Ｄは独立して１，４−シクロヘキシレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイルまたは任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレンであり、環Ｅは１，４−シクロヘキシレンまたは任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレンであり；Ｚ4およびＺ5は独立して−（ＣＨ2）2−、−（ＣＨ2）4−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−ＣＨ＝ＣＨ−または単結合であり；Ｌ1およびＬ2は独立して水素またはフッ素である。）
【請求項２１】
式（５）および（６）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含有する、請求項２０に記載の液晶組成物。
【化６】
（式中、Ｒ2およびＲ3は独立して炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、さらに、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；Ｘ2は−ＣＮまたは−Ｃ≡Ｃ−ＣＮであり；環Ｇは１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；環Ｊは１，４−シクロヘキシレン、ピリミジン−２,５−ジイルまたは任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレンであり；環Ｋは１，４−シクロヘキシレンまたは１，４−フェニレンであり；Ｚ6は−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、または単結合であり；Ｌ3、Ｌ4およびＬ5は独立して水素またはフッ素であり；ｂ、ｃおよびｄは独立して０または１である。）
【請求項２２】
式（７）、式（８）、式（９）、式（１０）および式（１１）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含有する請求項２０に記載の液晶組成物。
【化７】
（式中、Ｒ4は炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、さらに、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；Ｒ5はフッ素または炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、さらに任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；環Ｍおよび環Ｐは独立して１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレンまたはデカヒドロ−２，６−ナフチレンであり；Ｚ7およびＺ8は独立して−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−または単結合であり；Ｌ6およびＬ7は独立して水素またはフッ素であって、Ｌ6とＬ7の少なくとも１つはフッ素である。）
【請求項２３】
式（１２）、式（１３）および式（１４）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含有する請求項１９〜２２のいずれかに記載の液晶組成物。
【化８】
（式中、Ｒ6およびＲ7は独立して炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、さらに、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；環Ｑ、環Ｔおよび環Ｕは独立して１，４−シクロヘキシレン、ピリミジン−２、５−ジイル、または任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレンであり；Ｚ9およびＺ10は独立して−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または単結合である。）
【請求項２４】
式（５）および式（６）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する、請求項２０に記載の液晶組成物。
【化９】
（式中、Ｒ2およびＲ3は独立して炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、さらに、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；Ｘ2は−ＣＮまたは−Ｃ≡Ｃ−ＣＮであり；環Ｇは１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；環Ｊは１，４−シクロヘキシレン、ピリミジン−２,５−ジイルまたは任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレンであり；環Ｋは１，４−シクロヘキシレンまたは１，４−フェニレンであり；Ｚ6は−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、または単結合であり；Ｌ3、Ｌ4およびＬ5は独立して水素またはフッ素であり；ｂ、ｃおよびｄは独立して０または１である。）
【請求項２５】
少なくとも１つの光学活性化合物をさらに含有する、請求項１９〜２４のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【請求項２６】
請求項１９〜２５のいずれか１項に記載の液晶組成物を含有する液晶表示素子。
【請求項１】
一般式（１）
【化１】
で表される化合物
（式中、Ｒは水素または炭素数１〜２０のアルキル基であり、このアルキル基において任意の−ＣＨ2−は、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または−Ｃ≡Ｃ−で置き換えられてもよく；
Ａ1、Ａ2、およびＡ3は互いに独立して１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、１，４−フェニレン、２−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、２，５−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２，６−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２，３，５−トリフルオロ−１，４−フェニレン、ピリジン−２，５−ジイル、３−フルオロピリジン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイルまたはピリダジン−２，５−ジイルであり、任意の−ＣＨ2−は、−Ｏ−、−Ｓ−または−ＣＯ−で置き換えられてもよく、任意の−（ＣＨ2）2−は−ＣＨ＝ＣＨ−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、さらに、任意の水素はフッ素、塩素、−ＣＮ、−ＣＦ3、−ＣＨＦ2、−ＣＨ2Ｆ、−ＯＣＦ3、−ＯＣＨＦ2、または−ＯＣＨ2Ｆで置き換えられてもよく；
Ｘは水素、フッ素、塩素、−ＣＮ、−ＣＦ3、−ＣＨＦ2、−ＣＨ2Ｆ、−ＯＣＦ3、−ＯＣＨＦ2、または−ＯＣＨ2Ｆであり；
Ｇは酸素または硫黄であり；
Ｚ1、Ｚ2、およびＺ3は独立して単結合、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ2Ｏ−、−ＯＣＨ2−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ≡Ｃ−、−（ＣＨ2）4−、−Ｏ（ＣＨ2）2Ｏ−、−（ＣＨ2）2ＣＦ2Ｏ−、−（ＣＨ2）2ＯＣＦ2−、−ＣＦ2Ｏ（ＣＨ2）2−、−ＯＣＦ2（ＣＨ2）2−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ2Ｏ−、または−ＯＣＨ2−ＣＨ＝ＣＨ−であり；
ｎおよびｍは独立して０、１、または２である。）
【請求項２】
一般式（１）
【化２】
で表される化合物。
（式中、Ｒは水素または炭素数１〜１５のアルキル、炭素数１〜１５のアルコキシ、炭素数２〜１５のアルケニル、または炭素数２〜１５のアルキニルであり；
Ａ1、Ａ2およびＡ3は互いに独立して１，４−シクロへキシレン、１，４−フェニレン、フッ素化１，４−フェニレンまたは１，３−ジオキサン−２，５−ジイルであり；
Ｘはフッ素または水素であり；
Ｇは酸素または硫黄であり；
Ｚ1，Ｚ2およびＺ3は互いに独立して単結合、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ2Ｏ−、または−ＯＣＨ2−であり；
ｎおよびｍは互いに独立して０または１である。）
【請求項３】
Ｚ1，Ｚ2およびＺ3が単結合である、請求項２に記載の化合物。
【請求項４】
Ａ1、Ａ2およびＡ3が独立して１，４−シクロへキシレン、１，４−フェニレン、またはフッ素化１，４−フェニレンである、請求項２または３に記載の化合物。
【請求項５】
Ａ1、Ａ2およびＡ3のいずれか１つがフッ素化１，４−フェニレンである、請求項２〜４のいずれか１つに記載の化合物。
【請求項６】
Ａ1、Ａ2およびＡ3のいずれか１つが１，４−シクロへキシレンである、請求項２〜４のいずれか１つに記載の化合物。
【請求項７】
Ｒが水素または炭素数１〜１５のアルキルである、請求項２〜５のいずれかに記載の化合物。
【請求項８】
Ｒが水素または炭素数２〜１５のアルケニルである、請求項２〜７のいずれかに記載の化合物。
【請求項９】
Ｚ1，Ｚ2およびＺ3のいずれか１つが−ＣＨ2Ｏ−または−ＯＣＨ2−である、請求項２に記載の化合物。
【請求項１０】
Ａ1、Ａ2およびＡ3が独立して１，４−シクロへキシレン、１，４−フェニレン、またはフッ素化１，４−フェニレンである、請求項９に記載の化合物。
【請求項１１】
Ｒが水素または炭素数１〜１５のアルキルである、請求項９または１０に記載の化合物。
【請求項１２】
Ｚ1，Ｚ2およびＺ3のいずれか１つが−ＣＨ2ＣＨ2−である、請求項２に記載の化合物。
【請求項１３】
Ａ1、Ａ2およびＡ3が独立して１，４−シクロへキシレン、１，４−フェニレン、またはフッ素化１，４−フェニレンである、請求項１２に記載の化合物。
【請求項１４】
Ａ1、Ａ2およびＡ3のいずれか１つがフッ素化１，４−フェニレンである、請求項１２または１３に記載の化合物。
【請求項１５】
Ｒが水素または炭素数１〜１５のアルキルである、請求項１２〜１４のいずれかに記載の化合物。
【請求項１６】
Ｒが水素または炭素数２〜１５のアルケニルである、請求項１２〜１５のいずれかに記載の化合物。
【請求項１７】
式（１ａ）〜式（１ｍ）のいずれか１つで表される、請求項２に記載の化合物。
【化３】
（式中、Ｒは炭素数１〜１５のアルキル、炭素数1〜１５のアルコキシ、または炭素数２〜１５のアルケニルであり、Ｙ1〜Ｙ5は独立して水素またはフッ素である。）
【請求項１８】
一般式（１）で示される化合物：
【化４】
Ｒは水素または炭素数１〜１５のアルキル、炭素数１〜１５のアルコキシ、または炭素数２〜１５のアルケニルであり；
Ａ1、Ａ2およびＡ3は互いに独立して１，４−シクロへキシレン、１，４−フェニレン、フッ素化１，４−フェニレンまたは１，３−ジオキサン−２，５−ジイルであり；
Ｘはフッ素または水素であり；
Ｇは硫黄であり；
Ｚ1，Ｚ2およびＺ3は互いに独立して単結合、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ2Ｏ−、または−ＯＣＨ2−であり；
ｎおよびｍは互いに独立して０または１である。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか１つに記載の化合物を少なくとも一つ含有し、少なくとも２つ以上の化合物からなる液晶組成物。
【請求項２０】
式（２）、式（３）および式（４）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する、請求項１９に記載の液晶組成物。
【化５】
（式中、Ｒ1は炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−もしくは−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、さらに、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；Ｘ1はフッ素、塩素、−ＯＣＦ3、−ＯＣＨＦ2、−ＣＦ3、−ＣＨＦ2、−ＣＨ2Ｆ、−ＯＣＦ2ＣＨＦ2または−ＯＣＦ2ＣＨＦＣＦ3であり；環Ｂおよび環Ｄは独立して１，４−シクロヘキシレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイルまたは任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレンであり、環Ｅは１，４−シクロヘキシレンまたは任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレンであり；Ｚ4およびＺ5は独立して−（ＣＨ2）2−、−（ＣＨ2）4−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−ＣＨ＝ＣＨ−または単結合であり；Ｌ1およびＬ2は独立して水素またはフッ素である。）
【請求項２１】
式（５）および（６）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含有する、請求項２０に記載の液晶組成物。
【化６】
（式中、Ｒ2およびＲ3は独立して炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、さらに、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；Ｘ2は−ＣＮまたは−Ｃ≡Ｃ−ＣＮであり；環Ｇは１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；環Ｊは１，４−シクロヘキシレン、ピリミジン−２,５−ジイルまたは任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレンであり；環Ｋは１，４−シクロヘキシレンまたは１，４−フェニレンであり；Ｚ6は−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、または単結合であり；Ｌ3、Ｌ4およびＬ5は独立して水素またはフッ素であり；ｂ、ｃおよびｄは独立して０または１である。）
【請求項２２】
式（７）、式（８）、式（９）、式（１０）および式（１１）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含有する請求項２０に記載の液晶組成物。
【化７】
（式中、Ｒ4は炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、さらに、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；Ｒ5はフッ素または炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、さらに任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；環Ｍおよび環Ｐは独立して１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレンまたはデカヒドロ−２，６−ナフチレンであり；Ｚ7およびＺ8は独立して−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−または単結合であり；Ｌ6およびＬ7は独立して水素またはフッ素であって、Ｌ6とＬ7の少なくとも１つはフッ素である。）
【請求項２３】
式（１２）、式（１３）および式（１４）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物を含有する請求項１９〜２２のいずれかに記載の液晶組成物。
【化８】
（式中、Ｒ6およびＲ7は独立して炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、さらに、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；環Ｑ、環Ｔおよび環Ｕは独立して１，４−シクロヘキシレン、ピリミジン−２、５−ジイル、または任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレンであり；Ｚ9およびＺ10は独立して−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または単結合である。）
【請求項２４】
式（５）および式（６）のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含有する、請求項２０に記載の液晶組成物。
【化９】
（式中、Ｒ2およびＲ3は独立して炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルにおいて任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、さらに、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；Ｘ2は−ＣＮまたは−Ｃ≡Ｃ−ＣＮであり；環Ｇは１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；環Ｊは１，４−シクロヘキシレン、ピリミジン−２,５−ジイルまたは任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい１，４−フェニレンであり；環Ｋは１，４−シクロヘキシレンまたは１，４−フェニレンであり；Ｚ6は−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、または単結合であり；Ｌ3、Ｌ4およびＬ5は独立して水素またはフッ素であり；ｂ、ｃおよびｄは独立して０または１である。）
【請求項２５】
少なくとも１つの光学活性化合物をさらに含有する、請求項１９〜２４のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【請求項２６】
請求項１９〜２５のいずれか１項に記載の液晶組成物を含有する液晶表示素子。
【公開番号】特開２００６−２３２７２７（Ｐ２００６−２３２７２７Ａ）
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−４９５５５（Ｐ２００５−４９５５５）
【出願日】平成１７年２月２４日（２００５．２．２４）
【出願人】（０００００２０７１）チッソ株式会社 (658)
【出願人】（５９６０３２１００）チッソ石油化学株式会社 (309)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月２４日（２００５．２．２４）
【出願人】（０００００２０７１）チッソ株式会社 (658)
【出願人】（５９６０３２１００）チッソ石油化学株式会社 (309)
【Ｆターム（参考）】
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