ハロゲン化アルキル基と結合した２，２，２−ビシクロオクタンを有する新規な化合物およびこれを用いた液晶組成物
【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を提供する。
【解決手段】 式（１）で表される化合物。
例えば、Ｒは炭素数１〜１０のアルキルであり；環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３は、１，４−シクロへキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、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；Ｚ１、Ｚ２およびＺ３は、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ２Ｏ−、−（ＣＨ２）４−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＦ２Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、または−Ｃ≡Ｃ−であり；Ｙは炭素数１〜１０のパーフルオロアルキルであり；ｍおよびｎは０または１である。
【解決手段】 式（１）で表される化合物。
例えば、Ｒは炭素数１〜１０のアルキルであり；環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３は、１，４−シクロへキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、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；Ｚ１、Ｚ２およびＺ３は、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ２Ｏ−、−（ＣＨ２）４−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＦ２Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、または−Ｃ≡Ｃ−であり；Ｙは炭素数１〜１０のパーフルオロアルキルであり；ｍおよびｎは０または１である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハロゲン化アルキル基を側鎖にした２，２，２−ビシクロオクタンを有する化合物および液晶組成物に関する。更に詳しくはハロゲン化アルキル基と結合した２，２，２−ビシクロオクタンを有する化合物、これを含有する液晶組成物および該液晶組成物を含むことからなる。
【背景技術】
【０００２】
液晶性化合物（本願において、液晶性化合物なる用語は、液晶相を示す化合物および液晶相を示さないが液晶組成物の構成成分として有用である化合物の総称として用いられる。）を用いた表示素子は、時計、電卓、ワ−プロなどのディスプレイに広く利用されている。これらの表示素子は液晶性化合物の屈折率異方性、誘電率異方性などを利用したものである。
【０００３】
液晶相には、ネマチック液晶相、スメクチック液晶相、コレステリック液晶相があるが、ネマチック液晶相を利用したものが最も広く用いられている。また表示方式としては動的散乱（ＤＳ）型、配向相変形（ＤＡＰ）型、ゲスト／ホスト（ＧＨ）型、ねじれネマチック（ＴＮ）型、超ねじれネマチック（ＳＴＮ）型、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）型、垂直配向（ＶＡ）型、インプレ−ンスイッチング（ＩＰＳ）型などがある。
【０００４】
これらの表示方式で用いられる液晶性化合物は、室温を中心とする広い温度範囲で液晶相を示し、表示素子が使用される条件下で十分に安定であり、さらに表示素子を駆動させるに十分な特性を持たなくてはならないが、現在のところ単一の液晶性化合物でこの条件を満たすものは見いだされていない。
【０００５】
このため数種類から数十種類の液晶性化合物を混合することにより要求特性を備えた液晶組成物を調製しているのが実状である。これらの液晶組成物は、表示素子が使用される条件下で通常存在する水分、光、熱、空気に対して安定であり、また電場や電磁放射に対しても安定であるうえ、混合される化合物に対し化学的にも安定であることが要求される。また、液晶組成物には、その屈折率異方性値（Δｎ）および誘電率異方性値（Δε）などの諸物性値が表示方式や表示素子の形状に依存して適当な値をもつことが必要とされる。さらに液晶組成物中の各成分は、相互に良好な溶解性を持つことが重要である。
【０００６】
モバイルＰＣやＰＤＡ、携帯電話など携帯情報端末用ディスプレイには薄型、軽量、低消費電力が求められる。これまでに開発された透過型ディスプレイには、バックライトが必要であるため低消費電力の面で不利であり、また屋外など明るい場所では表面反射による散乱光によってコントラストが大きく低下する等の問題点がある。即ち、透過型ディスプレイは、携帯情報端末用ディスプレイとして用いるには性能が十分でない。この問題を解決するために、バックライトを使用しない反射型アクティブマトリクスディスプレイ（以下、アクティブマトリクスディスプレイをＡＭ−ＬＣＤで表記することがある。）が開発された。
【０００７】
反射型ＡＭ−ＬＣＤは、Ｓ．Ｔ．Ｗｕ等によりＳＩＤ９７ Ｄｉｇｅｓｕｔ／６４３に報告されているように、光が液晶層を２回通過する。このため、液晶層の厚み（ｄ）と液晶の屈折率異方性値（△ｎ）の積（△ｎ・ｄ）を小さく設定しなければならない。従来の透過型ＴＮタイプのＡＭ−ＬＣＤ用液晶組成物の場合は、要求される△ｎが０．０７５〜０．１２０程度であるが、反射型タイプのＡＭ−ＬＣＤ用液晶組成物の場合は０．０７５以下である。
【０００８】
従来、ハロゲン化アルキルが２，２，２−ビシクロオクタン環に結合した化合物としていくつか合成報告例はあるが（非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３）、液晶表示素子に応用した例はほとんど知られていない。
【０００９】
【非特許文献１】J. Phys. Chem. A, 2006, 110, 10122-10129.
【非特許文献２】J. Org. Chem., 1985, 50, 2551-2557.
【非特許文献３】J. Org. Chem., 1982, 47, 2957-2966.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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】
【００１１】
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。
【００１２】
［１］ 式（１）で表される化合物。
【００１３】
式中、Ｒは炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルの任意の−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく；
環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３は独立して、次の１）または２）であり：
１）１，４−シクロへキシレンまたは１，４−シクロヘキセニレンであり、これらの１つの−ＣＨ２−または隣接していない２つ以上の−ＣＨ２−は−Ｏ−により置き換えられてもよく；
２）１，４−フェニレン、ナフタレン−２，６−ジイル、テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル、またはデカヒドロナフタレン−２，６−ジイルであり、このうちの１，４−フェニレンの１つまたは２つの−ＣＨ＝は−Ｎ＝により置き換えられてもよく；
１）または２）に記載の基において任意の水素はハロゲン、−Ｃ≡Ｎ、−ＣＦ３、−ＣＨＦ２、−ＣＨ２Ｆ、−ＯＣＦ３、−ＯＣＨＦ２、または−ＯＣＨ２Ｆで置き換えられてもよく；
Ｚ１、Ｚ２およびＺ３は独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ２Ｏ−、−（ＣＨ２）４−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＦ２Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、または−Ｃ≡Ｃ−であり；
Ｙは炭素数１〜１０のパーフルオロアルキルであり；
ｍおよびｎは独立して０または１である。
【００１４】
［２］ Ｒが炭素数１〜１０のアルキル、炭素数２〜１１のアルケニルまたは炭素数１〜９のアルコキシであり；
環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３が独立して、次の１）または２）であり；
１）１，４−シクロへキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、または１，３−ジオキサン−２，５−ジイルであり；
２）１，４−フェニレン、ナフタレン−２，６−ジイル、ピリジン−２，５−ジイル、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；
２）に記載の基において任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；
Ｚ１、Ｚ２およびＺ３が独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−（ＣＨ２）４−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ２ＣＨ２−、または−ＣＯＯ−である、
項［１］に記載の化合物。
【００１５】
［３］ Ｒが炭素数１〜１０のアルキル、炭素数２〜１１のアルケニルまたは炭素数１〜５のアルコキシであり；
環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３が独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、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、ピリジン−２，５−ジイル、３−フルオロピリジン−２，５−ジイル、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；
Ｚ１、Ｚ２およびＺ３が独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−（ＣＨ２）４−、または−ＣＯＯ−である、
項［１］に記載の化合物。
【００１６】
［４］ Ｒが炭素数１〜１０のアルキル、炭素数２〜１０のアルケニルまたは炭素数１〜５のアルコキシであり；
環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３が独立して、１，４−シクロへキシレン、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、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、または２，６−ジフルオロ−１，４−フェニレンであり；
Ｚ１、Ｚ２およびＺ３が独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ２Ｏ−、または−ＣＨ＝ＣＨ−である、
項［１］に記載の化合物。
【００１７】
［５］ 式（１−１）〜式（１−６）のいずれか１つで表される化合物。
【００１８】
式中、Ｒは炭素数１〜１０のアルキル、または炭素数２〜５のアルケニルであり；
は、１，４−フェニレン、または１つ〜２つの水素がフッ素で置き換えられた１，４−フェニレンであり、；
Ｚ３は単結合であり；
Ｙは−ＣＦ３である。
【００１９】
［６］ 式（１−７）〜式（１−９）のいずれか１つで表される化合物。
式中、Ｒは炭素数１〜５のアルキルである。
【００２０】
［７］ 項［１］〜［６］のいずれか１項に記載の化合物を少なくとも１つ含有する、２成分以上からなる液晶組成物。
【００２１】
［８］ 式（２）、（３）および（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１成分として含有する、項［７］に記載の液晶組成物。
【００２２】
式中、Ｒ３は炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−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Ａ１、環Ａ２および環Ａ３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、ピリミジン−２，５−ジイル、１−ピラン−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；
Ｚ１およびＺ２は独立して、−（ＣＨ2）2−、−（ＣＨ2）4−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２Ｏ−、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。
【００２３】
［９］ 式（５）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、項［７］に記載の液晶組成物。
【００２４】
式中、Ｒ４は炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−で置き換えられてもよく；
Ｘ２は−Ｃ≡Ｎまたは−Ｃ≡Ｃ−Ｃ≡Ｎであり；
環Ｂ１、環Ｂ２および環Ｂ３は独立して、１，４−シクロヘキシレン、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、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、１−ピラン−２，５−ジイル、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；
Ｚ３は−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２Ｏ−、または単結合であり；
Ｌ３およびＬ４は独立して水素またはフッ素であり；
ｑは独立して０、１または２であり、ｒは独立して０または１である。
【００２５】
［１０］ 式（６）、（７）、（８）、（９）および（１０）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１成分として含有する、項［７］に記載の液晶組成物。
【００２６】
式中、Ｒ５およびＲ６は独立して、炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−で置き換えられてもよく；
環Ｃ１、環Ｃ２、環Ｃ３および環Ｃ４は独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、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、６−ピラン−２，５−ジイルまたはデカヒドロ−２，６−ナフタレンであり；
Ｚ４、Ｚ５、Ｚ６およびＺ７は独立して−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＯＣＦ２（ＣＨ2）2−、または単結合であり；
Ｌ５およびＬ６は独立してフッ素または塩素であり；
ｊ、ｋ、ｌ、ｍおよびｎは独立して０または１であり、ｋ＋ｌ＋ｍ＋ｎは１または２である。
【００２７】
［１１］ 式（１１）、（１２）および（１３）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１成分として含有する、項［７］に記載の液晶組成物。
【００２８】
式中、Ｒ７およびＲ８は独立して炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−で置き換えられてもよく；
環Ｄ１、環Ｄ２および環Ｄ３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、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、３−フルオロ−１，４−フェニレン、または２，５−ジフルオロ１，４−フェニレンであり；
Ｚ８およびＺ９は独立して、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または単結合である。
【００２９】
［１２］ 項［９］記載の一般式（５）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、項［８］に記載の液晶組成物。
【００３０】
［１３］ 項［１１］記載の一般式（１１）、（１２）および（１３）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、項［８］に記載の液晶組成物。
【００３１】
［１４］ 項［１１］記載の一般式（１１）、（１２）および（１３）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、項［９］に記載の液晶組成物。
【００３２】
［１５］ 項［１１］記載の一般式（１１）、（１２）および（１３）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、項［１０］に記載の液晶組成物。
【００３３】
［１６］ 少なくとも１つの光学活性化合物をさらに含有する項［７］〜［１５］のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【００３４】
［１７］ 少なくとも１つの酸化防止剤および／または紫外線吸収剤を含む項［７］〜［１６］のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【００３５】
［１８］ 項［７］〜［１７］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。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の化合物は、例えば、化合物に必要な一般的物性、小さい粘度、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】
【００３７】
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。
【００３８】
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（１）から式（１４）において、六角形で囲んだＡ、Ｂ、Ｄ、Ｅなどの記号はそれぞれ環Ａ、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。
【００３９】
「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−で置き換えられて、−Ｏ−Ｏ−のようになることは好ましくない。そして、アルキルにおける他の基に結合していない末端の−ＣＨ２−が−Ｏ−で置き換えられることも好ましくない。
以下に本発明をさらに説明する。また、以下に、化合物（１）における末端基、環および結合基等に関して好ましい例も述べる。
【００４０】
１−１ 本発明の化合物
本発明の第１の態様は、化合物（１）に関する。
【００４１】
【００４２】
式（１）においてＲ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−、−Ｓ−、−ＣＯ−または−ＣＨ＝ＣＨ−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−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えた基の例は、ＣＨ３（ＣＨ２）２Ｏ−、ＣＨ３−Ｏ−（ＣＨ２）２−、ＣＨ３−Ｏ−ＣＨ２−Ｏ−、ＣＨ２＝ＣＨ−（ＣＨ２）３−、ＣＨ３−ＣＨ＝ＣＨ−（ＣＨ２）２−、ＣＨ３−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ２Ｏ−などである。
【００４３】
このようなＲの例は、アルキル、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルコキシアルコキシ、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。
【００４４】
アルキルとしては、直鎖、分枝鎖または環状のいずれでもよく、アルキルの具体的な例は、例えば、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−Ｃ３Ｈ７、−Ｃ４Ｈ９、−Ｃ５Ｈ１１、−Ｃ６Ｈ１３、−Ｃ７Ｈ１５、−Ｃ８Ｈ１７、−Ｃ９Ｈ１９、および−Ｃ１０Ｈ２１である。
【００４５】
アルコキシの具体的な例は、例えば、−ＯＣＨ３、−ＯＣ２Ｈ５、−ＯＣ３Ｈ７、−ＯＣ４Ｈ９、−ＯＣ５Ｈ１１、−ＯＣ６Ｈ１３、および−ＯＣ７Ｈ１５である。
【００４６】
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。
【００４７】
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、例えば、−ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣ３Ｈ７、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＣＨ２）３ＣＨ＝ＣＨ２、および−ＣＨ＝ＣＨ−（ＣＨ２）２−ＣＨ＝ＣＨ２である。
【００４８】
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、例えば、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、および−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５である。
【００４９】
Ｒは、炭素数１〜１０のアルキル、炭素数１〜１０のアルコキシ、炭素数２〜１０のアルコキシアルキル、または炭素数２〜１１のアルケニルが好ましく、炭素数１〜１０のアルキル、炭素数２〜１１のアルケニル、または炭素数１〜９のアルコキシがより好ましく、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−Ｃ３Ｈ７、−Ｃ４Ｈ９、−Ｃ５Ｈ１１、−Ｃ６Ｈ１３、−ＯＣＨ３、−ＯＣ２Ｈ５、−ＯＣ３Ｈ７、−ＣＨ２ＯＣＨ３、−ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨ２、または−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３であることがさらに好ましい。
【００５０】
式（１）における環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３は独立して、次の１）または２）である。
１）１，４−シクロへキシレンまたは１，４−シクロヘキセニレンであり、これらの基の任意の１つの−ＣＨ２−または隣接していない２つ以上の−ＣＨ２−は−Ｏ−により置き換えられていてもよい。
２）１，４−フェニレン、ナフタレン−２，６−ジイル、テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイルまたはデカヒドロナフタレン−２，６、−ジイルであり、このうちの１，４−フェニレンの任意の１つまたは２つの−ＣＨ＝は−Ｎ＝により置き換えられていてもよく、
１）または２）に記載の基において任意の水素は、ハロゲン、−Ｃ≡Ｎ、−ＣＦ３、−ＣＨＦ２、−ＣＨ２Ｆ、−ＯＣＦ３、−ＯＣＨＦ２、または−ＯＣＨ２Ｆで置き換えられてもよい
【００５１】
好ましくは、式（１）における環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３は独立して、次の１）または２）である。
１）１，４−シクロへキシレンまたは１，４−シクロヘキセニレンであり、これらの１つの−ＣＨ２−または隣接していない２つ以上の−ＣＨ２−は−Ｏ−により置き換えられてもよい。
２）１，４−フェニレンまたはナフタレン−２，６−ジイルであり、１，４−フェニレンの１つまたは２つの−ＣＨ＝は−Ｎ＝により置き換えられてもよく、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよい。
【００５２】
具体的には、環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３の好ましい例は、下記の式（１５−１）〜式（１５−１１）で表される基である。
【００５３】
【００５４】
上記の定義による範囲に含まれる環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３において、任意の水素はハロゲン、−Ｃ≡Ｎ、−ＣＦ３、−ＣＨＦ２、−ＣＨ２Ｆ、−ＯＣＦ３、−ＯＣＨＦ２、または−ＯＣＨ２Ｆで置き換えられてもよい。
【００５５】
環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３の好ましい例は、１，４−シクロヘキシレン（１５−１）、テトラヒドロピラン２，５−ジイル（１５−２）（１５−３）、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル（１５−４）（１５−５）、１，４−シクロヘキセニレン（１５−１０）、（１５−１１）、１，４−フェニレン（１５−１２）、ピリジン−２，５−ジイル（１５−１３）、およびピリミジン−２，５−ジイル（１５−１４）（１５−１５）であり、この場合は上限温度が比較的高くなる。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。
【００５６】
環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３のさらに好ましい例は、１，４−シクロヘキシレン、テトラヒドロピラン２，５−ジイル、１，３−ジオキサン２，５−ジイル、１，４−フェニレン、およびピリミジン−２，５−ジイルであり、この場合は誘電率異方性が比較的大きくなる。
【００５７】
環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３の最も好ましい例は、１，４−シクロヘキシレン、テトラヒドロピラン２，５−ジイル、および１，３−ジオキサン２，５−ジイルであり、この場合は光学異方性が比較的小さくなる。
【００５８】
式（１）におけるＺ１、Ｚ２およびＺ３は独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ≡Ｃ−、−（ＣＨ２）４−、−（ＣＨ２）２ＣＦ２Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、または−ＣＦ＝ＣＦ−である。Ｚ１、Ｚ２およびＺ３は、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ２Ｏ−、−（ＣＨ２）４−、−ＯＣＦ２−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＦ２Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＯ、−ＣＯＯ−、または−ＯＣＯ−の場合は比較的液晶相の温度が広いのでより好ましい。Ｚ１、Ｚ２およびＺ３は、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ２Ｏ−、−（ＣＨ２）４−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＦ２Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ２Ｏ−、または−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ２ＣＨ２−の場合は比較的安定で比較的劣化をおこしにくいのでさらに好ましい。また、Ｚ１、Ｚ２およびＺ３は、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＦ２Ｏ−、および−ＣＨ＝ＣＨ−の場合は比較的光学異方性が比較的小さくなるので最も好ましい。
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。
【００５９】
式（１）におけるＹは炭素数１〜１０のパーフルオロアルキルである。
式（１）におけるｍおよびｎは独立して０または１である。
【００６０】
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。
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。
【００６１】
化合物（１）のＲ、環Ａ１、環Ａ２、環Ａ３、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３およびＹ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、環Ａ１、環Ａ２、環Ａ３、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３およびＹ４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。
【００６２】
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。
【００６３】
式（１）における環Ａ１、環Ａ２および環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比較的大きい。環Ａ１、環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比較的大きい。環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３が、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、テトラヒドロフラン−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光学異方性が比較的小さい。
【００６４】
環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３が１，４−シクロヘキシレンであるときは、上限温度が比較的高く、光学異方性が比較的小さく、そして粘度が比較的小さい。少なくとも一つの環Ａ１または環Ａ２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）が比較的大きい。また環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３のいずれかが１，４−フェニレンであるときは、光学異方性が比較的大きく、液晶相の温度範囲が比較的広く、そして上限温度が比較的高い。
【００６５】
Ｚ１、Ｚ２およびＺ３が単結合、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ2Ｏ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、または−（ＣＨ2）４−であるときは粘度が比較的小さい。Ｚ１、Ｚ２および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およびＺ３が−ＣＨ＝ＣＨ−であるときは液晶相の温度範囲が比較的広く、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）が比較的大きい。Ｚ１、Ｚ２およびＺ３が−Ｃ≡Ｃ−のときは光学異方性が比較的大きい。Ｚ１、Ｚ２およびＺ３が単結合、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ2Ｏ−、−ＣＦ２Ｏ−、−（ＣＨ2）４−であるときは化学的に比較的安定であって、比較的劣化をおこしにくい。
【００６６】
化合物（１）が二環を有するときは、比較的粘度が小さい。化合物（１）が三環を有するときは、比較的上限温度が高い。化合物（１）が四環を有するときは、さらに上限温度が高い。
【００６７】
以上のように、Ｒ、環Ａ１、環Ａ２、環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。
【００６８】
１−３ 化合物（１）の具体例
化合物（１）の好ましい例は、化合物（１−１）〜（１−６）である。化合物（１）のより好ましい例は、化合物（１−７）〜（１−９）である。より具体的な例は、後述の実施例５に示した化合物（１−１０）〜（１−１０４）である。
【００６９】
式中、Ｒは炭素数１〜１０のアルキル、または炭素数２〜５のアルケニルであり；
Ｚ３は単結合であり；
Ｙは−ＣＦ３である。
【００７０】
式中、Ｒは炭素数１〜５のアルキルである。
【００７１】
１−４ 化合物（１）の合成
次に、化合物（１）の合成方法について説明する。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。
【００７２】
１−４−１ 結合基Ｚ１、Ｚ２およびＺ３を生成する方法
化合物（１）における結合基Ｚ１、Ｚ２および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）〜（１Ｊ）は化合物（１）に相当する。
【００７３】
【００７４】
【００７５】
【００７６】
（Ｉ）単結合の生成
アリールホウ酸（１６）と公知の方法で合成される化合物（１７）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（１８）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（１７）を反応させることによっても合成される。
【００７７】
（II）−ＣＯＯ−の生成
化合物（１８）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（１９））を得る。化合物（１９）と、公知の方法で合成されるフェノール（２０）とをＤＣＣ（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。
【００７８】
（III）−ＣＦ２Ｏ−との生成
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（２１）を得る。化合物（２１）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（２１）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。Peer. Kirsch et al., Anbew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 1480.に記載の方法によってこの結合基を生成させることも可能である。
【００７９】
（IV）−ＣＨ＝ＣＨ−の生成
化合物（１８）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（２３）を得る。公知の方法で合成されるホスホニウム塩（２２）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（２３８）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。
【００８０】
（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。
【００８１】
（VI）−（ＣＨ２）４−の生成
ホスホニウム塩（２２）の代わりにホスホニウム塩（２４）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。
【００８２】
（VII）−Ｃ≡Ｃ−の生成
ジクロロビストリフェニルホスフィンパラジウムとハロゲン化銅との触媒存在下で、化合物（１８）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（２５）を得る。ジクロロビストリフェニルホスフィンパラジウムとハロゲン化銅との触媒存在下、化合物（２５）を化合物（１７）と反応させて、化合物（１Ｇ）を合成する。
【００８３】
（VIII）−ＣＦ＝ＣＦ−の生成
化合物（１８）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（２６）を得る。化合物（１７）をｎ−ブチルリチウムで処理したあと化合物（２６）と反応させて化合物（１Ｈ）を合成する。
【００８４】
（IX）−ＣＨ２Ｏ−または−ＯＣＨ２−の生成
化合物（２３）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（２７）を得る。これを臭化水素酸などでハロゲン化して化合物（２８）を得る。炭酸カリウムなどの存在下で、化合物（２８）を化合物（２０）と反応させて化合物（１Ｊ）を合成する。
【００８５】
１−４−２ 環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３を合成する方法
１，４−シクロヘキサノン、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、ピリジン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイルなどの環に関しては出発物が市販されているか、または合成法がよく知られている。そこで、下記の化合物（３１）および（４２）の合成について説明する。
（化合物（３８）の合成）
【００８６】
【００８７】
２，３−ビストリフルオロメチルフェニレンの構造単位は、Org. Lett., 2000, 2(21), 3345の文献に記載された方法で合成する。フラン（３６）と１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブチンとを高温でディールズ・アルダー型の反応をさせることによってアニリン（３７）を合成する。この化合物から、Org. Synth. Coll., Vol. 2, 1943, 355に記載された方法に従ってサンド・マイヤー型反応によってヨウ素化物（３８）を得る。この化合物は、有機合成化学の一般的な手法によって化合物（１）に変換される。
（化合物（４２）の合成）
【００８８】
【００８９】
２−ジフルオロメチル−３−フルオロフェニレンの構造単位は、次のような方法で合成する。化合物（３２）の水酸基を適切な保護基で保護して化合物（３３）を得る。Ｐは保護基を意味し、例えば、Ｍｅ基である。化合物（３３）に、sec−ブチルリチウムを作用させ、続いてＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を反応させてアルデヒド（３４）を得る。この化合物をジメチルアミノサルファートリフルオリド（ＤＡＳＴ）でフッ素化し、続いて脱保護してフェノール（３５）を得る。この化合物は、有機合成化学の一般的な手法によって化合物（１）に変換される。なお、上記におけるＱ２は次の式で表される基である。
【００９０】
式中、環Ａ３、Ｚ３、およびＹは、式（１）において定義された意味と同一である。
【００９１】
１−４−３ 式（１）で表される化合物を合成する方法
化合物（１）を合成する方法は複数あるが、ここにその一例を示す。
１−４−３−１ 出発原料である化合物（３７）および（３８）を合成する方法
出発原料となる２，２，２−ビシクロオクタン環誘導体である化合物（３７）および（３８）を合成する方法について説明する。
【００９２】
Ｙが−ＣＦ３である場合の出発原料となる（３７）および（３８）の合成法
【００９３】
【００９４】
アクリル酸エチルからJ. Org. Chem., 1982, 47, 2957-2966.に従って合成された（３６）をJ. Org. Chem., 1985, 50, 1079-1087.に従って（３７）または（３８）が得られる。
【００９５】
Ｙが炭素数２〜１０のハロゲン化アルキルである場合の出発原料となる（４１）および（４２）の合成法
【００９６】
【００９７】
上記で合成された（３６）をJ. Org. Chem., 1988, 53, 5259-5266.および日本化学会誌, 1973, 2351-2356に従ってパーフルオロ体（Ｒｆ＝ＣｎＦ２ｎ＋１）（４１）または（４２）が得られる。
【００９８】
１−４−３−２ 化合物（４３）または（４４）から化合物（１）を合成する方法
出発原料である化合物（３８）または（４２）から（１）を合成する方法について説明する。
化合物（１）は、出発原料である化合物（３８）または（４２）から有機合成化学における一般的な手法を用いることにより合成することができる。
以下に、化合物（１）を合成するための一般的な合成例（Ａ）〜（Ｃ）を示す。
（Ａ） 環Ａ３がシクロヘキシレンであり、かつＺ３が単結合である場合、またはＺ３がアルキレンでＹがハロゲン化アルキルである場合の化合物（４５）の合成法
【００９９】
【０１００】
なお、本明細書におけるＱ１は次の式で表される基である。
【０１０１】
式中、Ｒ、環Ａ１、環Ａ２、環Ａ３、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、ｍ、およびｎは、式（１）において定義された意味と同一である。
【０１０２】
上記スキーム１に示すように、最初に有機合成化学の方法に従ってシクロヘキサノン誘導体（４３）、またはカルボニル誘導体（４４）を準備し、適切なグリニャール試薬（３８）、（４２）を用いたグリニャール反応、酸による脱水反応、およびＰｄ触媒を用いた水素還元を順次行い、その後は必要により再結晶を行ったり、アルコール体を有機化学合成協会誌 1983, 41,48-63に記載されているＦＩＴＳ試薬またはAngew. Chem. Int. Ed.,2000, 39, 4216-4235. に記載されている方法でフッ素化することで、化合物（４５）を合成することができる。
【０１０３】
（Ｂ−１） 環Ａ３がフェニレン、ピリミジンなどであり、かつＺ３が単結合であり、Ｙがハロゲン化アルキルである場合の化合物（４７）の合成法
【０１０４】
【０１０５】
（Ｂ−２） 環Ａ３がフェニレン、ピリミジンなどであり、かつＺ３がアルケニレンであり、Ｙがハロゲン化アルキルである場合の化合物（４９）の合成法
【０１０６】
【０１０７】
（Ｂ−３） 環Ａ３がフェニレン、ピリミジンなどであり、かつＺ３がアルキニレンであり、Ｙがハロゲン化アルキルである場合の化合物（５０）の合成法
【０１０８】
【０１０９】
上記に示すように、最初に有機合成化学の方法に従って化合物（４８）を準備し、カップリング反応を行うことによって容易に化合物（５０）に誘導することができる。
【０１１０】
（Ｃ） Ｚ３が−ＣＦ２Ｏ−であり、Ｙがハロゲン化アルキルである場合の化合物（５２）の合成法
【０１１１】
式中、Ｒ、環Ａ１、環Ａ２、Ｚ１、Ｚ２、ｍ、およびｎは、式（１）において定義された意味と同一である。
【０１１２】
最初に有機合成化学の方法に従って化合物（５１）を準備し、出発原料となる２，２，２，−ビシクロオクタン環誘導体である化合物（３７）または（４１）などとエステル化反応させ、その後に上記に記載した結合基の合成スキーム（III）を用いることによって、容易に化合物（５２）に誘導することができる。
【０１１３】
２ 本発明の組成物
本発明の化合物は、公知の同様な構造の化合物に比べ、他の液晶材料との相溶性に優れかつ低粘度であり、液晶温度レンジも広い。また、類似の化合物と比較し、低いしきい値電圧を有するうえ比較的低粘度を示す。さらに本発明化合物は液晶表示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十分安定であり、ネマチック液晶組成物の構成成分として極めて優れ、ＴＮ型、ＳＴＮ型およびＴＦＴ型用の液晶組成物の構成成分として好適に使用することができる。
【０１１４】
本発明の液晶組成物は、本発明の式（１）で示される化合物を成分Ａとして含む必要がある。この成分Ａのみの組成物、または成分Ａと本明細書中で特に成分名を示していないその他の成分との組成物でもよいが、この成分Ａに以下に示す成分Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥから選ばれた成分を加えることにより種々の特性を有する本発明の液晶組成物（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）などが提供できる。
【０１１５】
成分Ａに加える成分として、式（２）、（３）および（４）からなる群から選ばれた少なくとも１種の化合物からなる成分Ｂ、および／または式（５）からなる群から選ばれた少なくとも１種の化合物からなる成分Ｃ、および／または式（６）、（７）、（８）、（９）および（１０）からなる群から選ばれた少なくとも１種の化合物からなる成分Ｄを混合したものが好ましい〔液晶組成物（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）〕。
【０１１６】
さらに式（１１）、（１２）および（１３）からなる群から選ばれた少なくとも１種の化合物からなる成分Ｅを混合することによりしきい値電圧、液晶相温度範囲、屈折率異方性値、誘電率異方性値および粘度等を調整することができる〔前記液晶組成物（ｅ）〕。
また、本発明に使用される液晶組成物の各成分は、各元素の同位体元素からなる類縁体でもその物理特性に大きな差異がない。
【０１１７】
上記成分Ｂのうち、式（２）で示される化合物の好適例として式（２−１）〜（２−１５）、式（３）で示される化合物の好適例として式（３−１）〜（３−１１２）、そして式（４）で示される化合物の好適例として式（４−１）〜（４−５２）をそれぞれ挙げることができる。
【０１１８】
【０１１９】
【０１２０】
【０１２１】
【０１２２】
【０１２３】
【０１２４】
【０１２５】
式中、Ｒ３、Ｘ1は前記と同じ意味である。
【０１２６】
これらの式（２）〜（４）で示される化合物すなわち成分Ｂは、誘電率異方性値が正であり、熱安定性や化学的安定性が非常に優れているので、ＴＦＴ用の液晶組成物を調製する場合に用いられる。本発明の液晶組成物における成分Ｂの含有量は、液晶組成物の全重量に対して１〜９９重量％の範囲が適するが、好ましくは１０〜９７重量％の範囲、より好ましくは４０〜９５重量％の範囲である。また式（１１）〜（１３）で表される化合物(成分Ｅ)をさらに含有させることにより粘度調整をすることができる。
式（５）で示される化合物すなわち成分Ｃのうちの好適例として、式（５−１）〜（５−６２）を挙げることができる。
【０１２７】
【０１２８】
【０１２９】
式中、Ｒ４およびＸ2は前記と同じ意味である。
【０１３０】
これらの式（５）で示される化合物すなわち成分Ｃは、誘電率異方性値が正でその値が非常に大きいのでＳＴＮ，ＴＮ用の液晶組成物を調製する場合に主として用いられる。この成分Ｃを含有させることにより、組成物のしきい値電圧を小さくすることができる。また、粘度の調整、屈折率異方性値の調整および液晶相温度範囲を広げることができる。さらに急峻性の改良にも利用できる。
ＳＴＮまたはＴＮ用の液晶組成物を調製する場合には、成分Ｃの含有量は０．１〜９９．９重量％の範囲が適用できるが、好ましくは１０〜９７重量％の範囲、より好ましくは４０〜９５重量％の範囲である。また、後述の成分を混合することによりしきい値電圧、液晶相温度範囲、屈折率異方性値、誘電率異方性値及び粘度などを調整できる。
【０１３１】
式（６）〜（８）および（１０）からなる群から選ばれた少なくとも一種の化合物からなる成分Ｄは、垂直配向モ−ド（ＶＡモ−ド）などに用いられる誘電率異方性が負の本発明の液晶組成物を調製する場合に、好ましい成分である。
この式（６）〜（８）および（１０）で示される化合物（成分Ｄ）の好適例として、それぞれ式（６−１）〜（６−５）、（７−１）〜（７−９）、（８−１）〜（８−３）および（１０−１）〜（１０−１１）を挙げることができる。
【０１３２】
式中、Ｒ５，Ｒ６は前記と同じ意味である。
【０１３３】
これら成分Ｄの化合物は主として誘電率異方性の値が負であるＶＡモ−ド用の液晶組成物に用いられる。その含有量を増加させると組成物のしきい値電圧が低くなるが、粘度が大きくなるので、しきい値電圧の要求値を満足している限り含有量を少なくすることが好ましい。しかしながら、誘電率異方性値の絶対値が５程度であるので、含有量が４０重量％より少なくなると電圧駆動ができなくなる場合がある。
【０１３４】
成分Ｄのうち式（６）で表される化合物は２環化合物であるので、主としてしきい値電圧の調整、粘度調整または屈折率異方性値の調整の効果がある。また、式（７）および式（８）で表される化合物は３環化合物であるので透明点を高くする、ネマチックレンジを広くする、しきい値電圧を低くする、屈折率異方性値を大きくするなどの効果が得られる。
【０１３５】
成分Ｄの含有量は、ＶＡモ−ド用の組成物を調製する場合には、組成物全量に対して好ましくは４０重量％以上、より好ましくは５０〜９５重量％の範囲である。また、成分Ｄを混合することにより、弾性定数をコントロ−ルし、組成物の電圧透過率曲線を制御することが可能となる。成分Ｄを誘電率異方性値が正である組成物に混合する場合はその含有量が組成物全量に対して３０重量％以下が好ましい。
【０１３６】
式（１１）、（１２）および（１３）で表わされる化合物（成分Ｅ）の好適例として、それぞれ式（１１−１）〜（１１−１１）、（１２−１）〜（１２−１８）、および（１３−１）〜（１３−６）を挙げることができる。
【０１３７】
【０１３８】
式中、Ｒ７およびＲ８は前記と同じ意味である。
【０１３９】
式（１１）〜（１３）で表される化合物（成分Ｅ）は、誘電率異方性値の絶対値が小さく、中性に近い化合物である。式（１１）で表される化合物は主として粘度調整または屈折率異方性値の調整の効果があり、また式（１２）および（１３）で表される化合物は透明点を高くするなどのネマチックレンジを広げる効果、または屈折率異方性値の調整の効果がある。
【０１４０】
成分Ｅで表される化合物の含有量を増加させると液晶組成物のしきい値電圧が高くなり、粘度が低くなるので、液晶組成物のしきい値電圧の要求値を満たす限り、含有量は多いほうが望ましい。ＴＦＴ用の液晶組成物を調製する場合に、成分Ｅの含有量は、組成物全量に対して好ましくは６０重量％以下、より好ましくは４０重量％以下である。また、ＳＴＮまたはＴＮ用の液晶組成物を調製する場合には、成分Ｅの含有量は、組成物全量に対して好ましくは７０重量％以下より好ましくは６０重量％以下である。
【０１４１】
本発明の液晶組成物は、本発明の式（１）で示される化合物の少なくとも１種類を０．１〜９９重量％の割合で含有することが、優良な特性を発現せしめるために好ましい。
本発明の液晶組成物の調製は、公知の方法、例えば必要な成分を高温度下で溶解させる方法などにより一般に調製される。また、用途に応じて当業者によく知られている添加物を添加して、例えばつぎに述べるような光学活性化合物を含む本発明の液晶組成物（ｆ）、染料を添加したＧＨ型用の液晶組成物を調製することができる。通常、添加物は当該業者によく知られており、文献などに詳細に記載されている。
【０１４２】
本発明の液晶組成物（ｆ）は、前述の本発明の液晶組成物にさらに１種以上の光学活性化合物を含有することができる。
光学活性化合物として、公知のキラルド−プ剤を添加する。このキラルド−プ剤は液晶のらせん構造を誘起して必要なねじれ角を調整し、逆ねじれを防ぐといった効果を有する。キラルド−プ剤の例として以下の光学活性化合物（Ｏｐ−１）〜（Ｏｐ−１３）を挙げることができる。
【０１４３】
【０１４４】
本発明の液晶組成物（ｆ）は、通常これらの光学活性化合物を添加して、ねじれのピッチを調整する。ねじれのピッチはＴＦＴ用およびＴＮ用の液晶組成物であれば４０〜２００μｍの範囲に調整するのが好ましい。ＳＴＮ用の液晶組成物であれば６〜２０μｍの範囲に調整するのが好ましい。また、双安定ＴＮ（Ｂｉｓｔａｂｌｅ ＴＮ）モ−ド用の場合は、１．５〜４μｍの範囲に調整するのが好ましい。また、ピッチの温度依存性を調整する目的で２種以上の光学活性化合物を添加しても良い。
【０１４５】
本発明の液晶組成物は、メロシアニン系、スチリル系、アゾ系、アゾメチン系、アゾキシ系、キノフタロン系、アントラキノン系、テトラジン系などの二色性色素を添加すれば、ＧＨ型用の液晶組成物として使用することもできる。
また、本発明の液晶組成物は、ネマチック液晶をマイクロカプセル化して作製したＮＣＡＰや、液晶中に三次元網目状高分子を形成して作製したポリマ−分散型液晶表示素子（ＰＤＬＣＤ）例えばポリマ−ネットワ−ク液晶表示素子（ＰＮＬＣＤ）用をはじめ、複屈折制御（ＥＣＢ）型やＤＳ型用の液晶組成物としても使用できる。
【０１４６】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。なお、各実施例中において、Ｃは結晶を、ＳＡはスメクチックＡ相を、ＳＢはスメクチックＢ相を、ＳＸは相構造未解析のスメクチック相を、Ｎはネマチック相を、Ｉは等方相を示し、相転移温度の単位はすべて℃である。
【実施例】
【０１４７】
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。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ので、まず分析方法について説明をする。
【０１４８】
1Ｈ−ＮＭＲ分析：測定装置は、ＤＲＸ−５００（ブルカーバイオスピン（株）社製）を用いた。測定は、実施例等で製造したサンプルを、ＣＤＣｌ3等のサンプルが可溶な重水素化溶媒に溶解し、室温で、５００ＭＨｚ、積算回数２４回の条件で行った。なお、得られた核磁気共鳴スペクトルの説明において、ｓはシングレット、ｄはダブレット、ｔはトリプレット、ｑはカルテット、ｍはマルチプレットであることを意味する。また、化学シフトδ値のゼロ点の基準物質としてはテトラメチルシラン（ＴＭＳ）を用いた。
【０１４９】
ＧＣ分析：測定装置は、島津製作所製のＧＣ−１４Ｂ型ガスクロマトグラフを用いた。カラムは、島津製作所製のキャピラリーカラムＣＢＰ１−Ｍ２５−０２５（長さ２５ｍ、内径０．２２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）；固定液相はジメチルポリシロキサン；無極性）を用いた。キャリアーガスとしてはヘリウムを用い、流量は１ｍｌ／分に調整した。試料気化室の温度を３００℃、検出器（ＦＩＤ）部分の温度を３００℃に設定した。
【０１５０】
試料はトルエンに溶解して、１重量％の溶液となるように調製し、得られた溶液１μｌを試料気化室に注入した。記録計としては島津製作所製のＣ−Ｒ６Ａ型Chromatopac、またはその同等品を用いた。得られたガスクロマトグラムには、成分化合物に対応するピークの保持時間およびピークの面積値が示されている。
【０１５１】
なお、試料の希釈溶媒としては、例えば、クロロホルム、ヘキサンを用いてもよい。また、カラムとしては、Agilent Technologies Inc.製のキャピラリカラムＤＢ−１（長さ３０ｍ、内径０．３２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）、Agilent Technologies Inc.製のＨＰ−１（長さ３０ｍ、内径０．３２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）、Restek Corporation製のＲｔｘ−１（長さ３０ｍ、内径０．３２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）、SGE International Pty.Ltd製のＢＰ−１（長さ３０ｍ、内径０．３２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）などを用いてもよい。
【０１５２】
ガスクロマトグラムにおけるピークの面積比は成分化合物の割合に相当する。一般には、分析サンプルの成分化合物の重量％は、分析サンプルの各ピークの面積％と完全に同一ではないが、本発明において上述したカラムを用いる場合には、実質的に補正係数は１であるので、分析サンプル中の成分化合物の重量％は、分析サンプル中の各ピークの面積％とほぼ対応している。成分の液晶化合物における補正係数に大きな差異がないからである。ガスクロマトグラムにより液晶組成物中の液晶化合物の組成比をより正確に求めるには、ガスクロマトグラムによる内部標準法を用いる。一定量正確に秤量された各液晶化合物成分（被検成分）と基準となる液晶化合物（基準物質）を同時にガスクロ測定して、得られた被検成分のピークと基準物質のピークとの面積比の相対強度をあらかじめ算出する。基準物質に対する各成分のピーク面積の相対強度を用いて補正すると、液晶組成物中の液晶化合物の組成比をガスクロ分析からより正確に求めることができる。
【０１５３】
液晶化合物等の物性値の測定試料
液晶化合物の物性値を測定する試料としては、化合物そのものを試料とする場合、化合物を母液晶と混合して試料とする場合の２種類がある。
【０１５４】
化合物を母液晶と混合した試料を用いる後者の場合には、以下の方法で測定を行う。まず、得られた液晶化合物１５重量％と母液晶８５重量％とを混合して試料を作製する。そして、得られた試料の測定値から、下記式に示す式に示す外挿法にしたがって、外挿値を計算する。この外挿値をこの化合物の物性値とする。
【０１５５】
〈外挿値〉＝（１００×〈試料の測定値〉−〈母液晶の重量％〉×〈母液晶の測定値〉）／〈液晶化合物の重量％〉
【０１５６】
液晶化合物と母液晶との割合がこの割合であっても、スメクチック相、または結晶が２５℃で析出する場合には、液晶化合物と母液晶との割合を１０重量％：９０重量％、５重量％：９５重量％、１重量％：９９重量％の順に変更をしていき、スメクチック相、または結晶が２５℃で析出しなくなった組成で試料の物性値を測定し上記式にしたがって外挿値を求めて、これを液晶化合物の物性値とする。
【０１５７】
測定に用いる母液晶としては様々な種類が存在するが、例えば、母液晶Ａの組成（重量％）は以下のとおりである。
母液晶Ａ：
【０１５８】
液晶化合物等の物性値の測定方法
物性値の測定は後述する方法で行った。これら測定方法の多くは、日本電子機械工業会規格（Standard of Electric 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である。また、測定に用いたＴＮ素子には、ＴＦＴを取り付けなかった。
【０１５９】
測定値のうち、液晶化合物そのものを試料とした場合は、得られた値を実験データとして記載した。液晶化合物と母液晶との混合物を試料として用いた場合は、外挿法で得られた値を実験データとして記載した。
【０１６０】
相構造および相転移温度（℃）：以下（１）、および（２）の方法で測定を行った。
（１）偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレート（メトラー社ＦＰ−５２型ホットステージ）に化合物を置き、３℃／分の速度で加熱しながら相状態とその変化を偏光顕微鏡で観察し、液晶相の種類を特定した。
（２）パーキンエルマー社製走査熱量計ＤＳＣ−７システム、またはＤｉａｍｏｎｄ ＤＳＣシステムを用いて、３℃／分速度で昇降温し、試料の相変化に伴う吸熱ピーク、または発熱ピークの開始点を外挿により求め（on set）、相転移温度を決定した。
【０１６１】
以下、結晶はＣと表し、さらに結晶の区別がつく場合は、それぞれＣ1またはＣ2と表した。また、スメクチック相はＳ、ネマチック相はＮと表した。液体（アイソトロピック）はＩと表した。スメクチック相の中で、スメクチックＢ相、またはスメクチックＡ相の区別がつく場合は、それぞれＳＢ、またはＳＡと表した。相転移温度の表記として、例えば、「Ｃ ５０．０ Ｎ １００．０ Ｉ」とは、結晶からネマチック相への相転移温度（ＣＮ）が５０．０℃であり、ネマチック相から液体への相転移温度（ＮＩ）が１００．０℃であることを示す。他の表記も同様である。
【０１６２】
ネマチック相の上限温度（ＴＮＩ；℃）：偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレート（メトラー社ＦＰ−５２型ホットステージ）に、試料（液晶化合物と母液晶との混合物）を置き、１℃／分の速度で加熱しながら偏光顕微鏡を観察した。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ネマチック相の上限温度とした。以下、ネマチック相の上限温度を、単に「上限温度」と略すことがある。
【０１６３】
低温相溶性：母液晶と液晶化合物とを、液晶化合物が、２０重量％、１５重量％、１０重量％、５重量％、３重量％、および１重量％の量となるように混合した試料を作製し、試料をガラス瓶に入れる。このガラス瓶を、−１０℃または−２０℃のフリーザー中に一定期間保管したあと、結晶もしくはスメクチック相が析出しているかどうか観察をした。
【０１６４】
粘度（η；２０℃で測定；ｍＰａ・ｓ）：液晶化合物と母液晶との混合物を、Ｅ型回転粘度計を用いて測定した。
【０１６５】
屈折率異方性（Δｎ）：測定は２５℃の温度下で、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したあと、試料（液晶化合物と母液晶との混合物）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。屈折率異方性（Δｎ）の値は、Δｎ＝ｎ‖−ｎ⊥の式から計算した。
【０１６６】
誘電率異方性（Δε；２５℃で測定）：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（液晶化合物と母液晶との混合物）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。
【０１６７】
［実施例１］
化合物（１−１１）の合成
化合物（１）の１つとして、式（１−１１）に示される化合物を合成した。
【０１６８】
【０１６９】
下記のスキームに従って、化合物（１−１１）を合成した。
【０１７０】
（第１段）
窒素雰囲気下でＥｔ２Ｏ（５０ｍｌ）を−７８℃に冷却後、t-ブチルリチウム（１．７ｍｏｌ／ｌ）（１３．３２５ｍｌ）を加えてから、ヨウ素体（３．４４４ｇ）をＥｔ２Ｏ（２０ｍｌ）に溶かしたものを−７０℃以下で滴下した。１時間後、４−プロピルシクロヘキサノン（３．１７６ｇ）をＥｔ２Ｏ（１０ｍｌ）に溶かしたものを−７０℃以下で滴下した。３０分後、室温に戻して一晩攪拌した後、飽和塩化アンモニウムでクエンチしトルエン（５０ｍｌ）で３回抽出し、抽出液を常法により水で洗浄、無水硫酸マグネシウムで乾燥し次いで濃縮を行った。残渣をヘプタン：酢酸エチル＝９：１のシリカゲルカラムに通すことでアルコール体（１−１１ａ）を得た。
つづいて、アルコール体（２．９００ｇ）とｐ-トルエンスルホン酸一水和物（１３０ｍｇ）をトルエン（５０ｍｌ）に溶かして４時間加熱還流した。反応液を室温に冷却後、飽和重曹水（２０ｍｌ）、水（２０ｍｌ）でそれぞれ洗浄、次いで濃縮を行った後、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、メタノールで再結晶を行うことで化合物（１−１１ｂ）（１．９００ｇ）を単離した。
得られた化合物（１−１１ｂ）の物理化学性状を以下に示す。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、ｐｐｍ）： δ 0.86 (3H,t, J=7.4Hz ), 1.11-2.50 (24H, m), 5.36-5.37 (1H, m).
１９Ｆ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、ｐｐｍ）： δ-79.1 (3F,s).
【０１７１】
（第２段）
脱水体（１−１１ｂ）（１．９００ｇ）をトルエン−ソルミックス（５０ｍｌ）の混合溶媒（１：１）に溶かして５％Pｄ−C（１９０ｍｇ）を加えて水素雰囲気下で５日間攪拌した。反応液をろ過してPd-Cを除去した後、濃縮を行いシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、メタノールで再結晶を行うことで化合物（１−１１）１．０ｇ）を単離した。
【０１７２】
得られた化合物（１−１１）の物理化学性状を以下に示す。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、ｐｐｍ）： δ0.86 (3H,t, J=7.4Hz ), 0.79-1.78 (14H,m), 1.38-1.41 (6H, m), 1.61-1.63 (6H, m).
１９Ｆ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、ｐｐｍ）： δ-79.0 (3F,s).
ＭＳ： ３０２（Ｍ＋）
【０１７３】
得られた化合物（Ｎｏ．１−１１）の相転移温度は以下の通りであった。
相転移温度 ：Ｃ ４５．８ ＳＢ ７１．５ Ｉ 。
【０１７４】
［実施例２］
化合物（１−３７）の合成
化合物（１）の１つとして、式（１−３７）に示される化合物を合成した。
【０１７５】
下記のスキームに従って、化合物（１−３７）を合成した。
【０１７６】
(第一段)
窒素雰囲気下でＥｔ２Ｏ（５０ｍｌ）を−７８℃に冷却後、t-ブチルリチウム（１．７ｍｏｌ／ｌ）（４．６４０ｍｌ）を加えてから、ヨウ素体（１．２００ｇ）をＥｔ２Ｏ（２０ｍｌ）に溶かしたものを−７０℃以下で滴下した。１時間後、４−プロピルシクロヘキシルシクロヘキサノン（０．８５６ｇ）をＥｔ２Ｏ（１０ｍｌ）に溶かしたものを−７０℃以下で滴下した。３０分後、室温に戻して２日間攪拌した後、飽和塩化アンモニウムでクエンチしＥｔ２Ｏ（３０ｍｌ）で３回抽出し、抽出液を常法により水で洗浄、無水硫酸マグネシウムで乾燥し次いで濃縮を行った。残渣をヘプタン：酢酸エチル＝９：１のシリカゲルカラムに通すことでアルコール体（１−３７ａ）を得た。
つづいて、アルコール体（０．９００ｇ）とｐ-トルエンスルホン酸一水和物（９０ｍｇ）をトルエン（５０ｍｌ）に溶かして４時間加熱還流した。反応液を室温に冷却後、飽和重曹水（２０ｍｌ）、水（２０ｍｌ）でそれぞれ洗浄、次いで濃縮を行った後、残渣をヘプタンのシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、メタノールで再結晶を行うことで化合物（１−３７ｂ）（０．６９０ｇ）を単離した。
得られた化合物（１−３７ｂ）の物理化学性状を以下に示す。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、ｐｐｍ）： δ 0.80-2.10 (33H, m), 0.86 (3H,t, J=7.4Hz ), 5.37 (1H, t, , J=2.5Hz).
１９Ｆ（ＣＤＣｌ３、ｐｐｍ）： δ-79.1 (3F,s).
【０１７７】
（第２段）
脱水体（１−３７ｂ）（０．６９０ｇ）をトルエン−ソルミックス（３０ｍｌ）の混合溶媒（１：１）に溶かして５％Pｄ−C（７０ｍｇ）を加えて水素雰囲気下で３日間攪拌した。反応液をろ過してPd-Cを除去した後、濃縮を行いシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、メタノール、ソルミックスで再結晶を行うことで化合物（１−３７）１．０ｇ）を単離した。
【０１７８】
得られた化合物（１−３７）の物理化学性状を以下に示す。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、ｐｐｍ）： δ 0.79-1.74 (36H, m), 0.86 (3H,t, J=7.4Hz ).
１９Ｆ（ＣＤＣｌ３、ｐｐｍ）： δ-79.0 (3F,s).
【０１７９】
［実施例３］
［実施例１］および前記の合成法に基づいて、本発明の化合物（１）である化合物（１−１０）〜（１−１０４）を合成できる。
【０１８０】
【０１８１】
【０１８２】
【０１８３】
【０１８４】
【０１８５】
次に、本発明の化合物（１）を含む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。
［実施例４］（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母液晶Ａ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重量％）、
４−（４−ペンチルシクロヘキシル）ベンゾニトリル（３６重量％）、
４−（４−ヘプチルシクロヘキシル）ベンゾニトリル（２５重量％）、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重量％）であった。
【０１８６】
母液晶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。
この母液晶Ａに、実施例１に記載の化合物（１−１１）を添加して（組成物例１）を調製した。具体的には、化合物（１−１１）を、組成物に対して１０重量％となるように添加して本発明の（組成物例１）を調製した。この（組成物例１）の物性値を測定した結果、上限温度（ＮＩ）＝１１．７℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０３０３；誘電率異方性（Δε）＝７．６であった。
【０１８７】
［実施例５］（組成物例２）
母液晶Ａに、実施例１に記載の化合物（１−３７）を添加して組成物例２を調製した。具体的には、化合物（１−３７）を、組成物に対して５重量％となるように添加して本発明の組成物例２を調製した。この（組成物例２）の物性値を測定した結果、上限温度（ＮＩ）＝ＮＩ）＝１５７．７℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０９７；誘電率異方性（Δε）＝８．１であった。
【０１８８】
［実施例６］（組成物例３〜１６）
さらに、化合物（１）を含む本発明の代表的な組成物として、（組成物例３）〜（組成物１６）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。
【０１８９】
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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が１０％になったときの電圧の値を測定した。
【０１９８】
らせんピッチ（２０℃で測定；μｍ）：らせんピッチの測定には、カノのくさび型セル法を用いた。カノのくさび型セルに試料を注入し、セルから観察されるディスクリネーションラインの間隔（ａ；単位はμｍ）を測定した。らせんピッチ（Ｐ）は、式Ｐ＝２・ａ・ｔａｎθから算出した。θは、くさび型セルのおける２枚のガラス板の間の角度である。
【０１９９】
（組成物例３）
３−ＨＢｉ−ＣＦ３ ２０％
２−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ５％
３−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ４％
４−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ １２％
１Ｖ２−ＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｃ １３％
３−ＨＢ−Ｏ２ ５％
３−ＨＨ−４ ３％
３−ＨＨＢ−Ｆ ３％
３−ＨＨＢ−１ ４％
３−ＨＨＢ−Ｏ１ ４％
３−ＨＢＥＢ−Ｆ ３％
３−ＨＨＥＢ−Ｆ ４％
５−ＨＨＥＢ−Ｆ ４％
３−Ｈ２ＢＴＢ−２ ４％
３−Ｈ２ＢＴＢ−３ ４％
３−Ｈ２ＢＴＢ−４ ４％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−２ ４％
ＮＩ＝７１．６℃；Δｎ＝０．１２７；Δε＝２７．０；Ｖｔｈ＝１．１１Ｖ．
【０２００】
（組成物例４）
３−ＨＨＢｉ−ＣＦ３ ８％
２−ＨＢ−Ｃ ５％
３−ＨＢ−Ｃ １２％
３−ＨＢ−Ｏ２ ７％
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 ７％
３−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ７％
５−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ７％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
【０２０１】
（組成物例５）
３−ＨＨＶＢｉ−ＣＦ３ ８％
３−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ８％
３−ＨＢ−Ｃ ８％
Ｖ−ＨＢ−Ｃ ８％
１Ｖ−ＨＢ−Ｃ ８％
３−ＨＢ−Ｏ２ ３％
３−ＨＨ−２Ｖ ６％
３−ＨＨ−２Ｖ１ ７％
Ｖ２−ＨＨＢ−１ １５％
３−ＨＨＢ−１ ５％
３−ＨＨＥＢ−Ｆ ７％
３−Ｈ２ＢＴＢ−２ ６％
３−Ｈ２ＢＴＢ−３ ６％
３−Ｈ２ＢＴＢ−４ ５％
【０２０２】
（組成物例６）
３−ＨＢｉ−ＣＦ３ １０％
３−ＨＨＢｉ−ＣＦ３ ５％
５−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ５％
Ｖ−ＨＢ−Ｃ ５％
５−ＰｙＢ−Ｃ ６％
４−ＢＢ−３ １１％
３−ＨＨ−２Ｖ １０％
５−ＨＨ−Ｖ １０％
Ｖ−ＨＨＢ−１ ７％
Ｖ２−ＨＨＢ−１ ７％
３−ＨＨＢ−１ ９％
１Ｖ２−ＨＢＢ−２ １０％
３−ＨＨＥＢＨ−３ ５％
【０２０３】
（組成物例７）
３−ＨＨＢｉ−ＣＦ３ ５％
３−ＨＨＶＢｉ−ＣＦ３ ５％
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％
【０２０４】
（組成物例８）
３−ＨＢｉ−ＣＦ３ １０％
５−ＨＢ−ＣＬ １６％
３−ＨＨ−４ ８％
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 ８％
７−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ７％
５−ＨＢＢ（Ｆ）−Ｆ ３％
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＝１０７．３℃；Δｎ＝０．０８７；Δε＝４．２；Ｖｔｈ＝２．０７Ｖ．
上記組成物１００部に光学活性化合物（Ｏｐ−０５）を０．２５部添加したときのピッチは６１．０μｍであった
【０２０５】
（組成物例９）
３−ＨＢｉ−ＣＦ３ ７％
３−ＨＨＶＢｉ−ＣＦ３ ７％
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 １５％
３−Ｈ２ＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
５−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
５−ＨＨＥＢＢ−Ｆ ３％
３−ＨＨ２ＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ２％
１Ｏ１−ＨＢＢＨ−４ ４％
１Ｏ１−ＨＢＢＨ−５ ４％
【０２０６】
（組成物例１０）
３−ＨＢｉ−ＣＦ３ ５％
３−ＨＨＢｉ−ＣＦ３ ５％
３−ＨＨＶＢｉ−ＣＦ３ ５％
５−ＨＢ−Ｆ ８％
６−ＨＢ−Ｆ ８％
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 ５％
５−ＨＢＢ（Ｆ）−Ｆ ５％
５−ＨＢＢＨ−３ ３％
３−ＨＢ（Ｆ）ＢＨ−３ ３％
【０２０７】
（組成物例１１）
３−ＨＨＢｉ−ＣＦ３ １０％
５−ＨＢ−ＣＬ １１％
３−ＨＨ−４ ８％
３−ＨＨＢ−１ ５％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ８％
３−ＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ２０％
５−ＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
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％
【０２０８】
（組成物例１２）
３−ＨＨＶＢｉ−ＣＦ３ １５％
３−ＨＢ−ＣＬ ６％
５−ＨＢ−ＣＬ ４％
３−ＨＨＢ−ＯＣＦ３ ５％
３−Ｈ２ＨＢ−ＯＣＦ３ ５％
５−Ｈ４ＨＢ−ＯＣＦ３ ５％
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 ５％
５−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
５−Ｈ４ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ７％
２−Ｈ２ＢＢ（Ｆ）−Ｆ ５％
３−Ｈ２ＢＢ（Ｆ）−Ｆ １０％
３−ＨＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
【０２０９】
（組成物例１３）
３−ＨＢｉ−ＣＦ３ ５％
３−ＨＨＢｉ−ＣＦ３ ５％
５−ＨＢ−ＣＬ １７％
７−ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
３−ＨＨ−４ １０％
３−ＨＨ−５ ５％
３−ＨＢ−Ｏ２ ６％
３−ＨＨＢ−１ ８％
３−ＨＨＢ−Ｏ１ ５％
２−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ７％
３−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ７％
５−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ７％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
３−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
４−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
【０２１０】
（組成物例１４）
３−ＨＨＢｉ−ＣＦ３ ４％
３−ＨＨＶＢｉ−ＣＦ３ ６％
５−ＨＢ−ＣＬ ３％
７−ＨＢ（Ｆ）−Ｆ ７％
３−ＨＨ−４ ９％
３−ＨＨ−ＥＭｅ １３％
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％
【０２１１】
（組成物例１５）
３−ＨＢｉ−ＣＦ３ ５％
３−ＨＨＢｉ−ＣＦ３ ５％
３−ＨＨＶＢｉ−ＣＦ３ ５％
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 ２０％
１Ｏ１−ＨＢＢＨ−５ ７％
２−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
３−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
３−ＨＨ２ＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ４％
【０２１２】
（組成物例１６）
３−ＨＢｉ−ＣＦ３ ８％
３−ＨＨＢｉ−ＣＦ３ ６％
５−ＨＢ−ＣＬ ７％
３−ＨＢ−Ｏ２ １０％
３−ＰｙＢ（Ｆ）−Ｆ ７％
５−ＰｙＢ（Ｆ）−Ｆ ７％
３−ＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ７％
３−ＰｙＢＢ−Ｆ １０％
４−ＰｙＢＢ−Ｆ １０％
５−ＰｙＢＢ−Ｆ １０％
５−ＨＢＢ（Ｆ）Ｂ−２ ９％
５−ＨＢＢ（Ｆ）Ｂ−３ ９％
【産業上の利用可能性】
【０２１３】
本発明は、他の液晶材料との相溶性に優れ、小さなΔｎの値を有する新規ビシクロオクタンを有する液晶化合物を提供する。
また、本発明は、この液晶化合物を成分として、その化合物を構成する環、置換基、結合基などを適当に選択することにより、所望の物性を有する上記の特徴を備えた新たな液晶組成物を提供し、さらにこの液晶組成物を用いて構成した液晶表示素子を提供する。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハロゲン化アルキル基を側鎖にした２，２，２−ビシクロオクタンを有する化合物および液晶組成物に関する。更に詳しくはハロゲン化アルキル基と結合した２，２，２−ビシクロオクタンを有する化合物、これを含有する液晶組成物および該液晶組成物を含むことからなる。
【背景技術】
【０００２】
液晶性化合物（本願において、液晶性化合物なる用語は、液晶相を示す化合物および液晶相を示さないが液晶組成物の構成成分として有用である化合物の総称として用いられる。）を用いた表示素子は、時計、電卓、ワ−プロなどのディスプレイに広く利用されている。これらの表示素子は液晶性化合物の屈折率異方性、誘電率異方性などを利用したものである。
【０００３】
液晶相には、ネマチック液晶相、スメクチック液晶相、コレステリック液晶相があるが、ネマチック液晶相を利用したものが最も広く用いられている。また表示方式としては動的散乱（ＤＳ）型、配向相変形（ＤＡＰ）型、ゲスト／ホスト（ＧＨ）型、ねじれネマチック（ＴＮ）型、超ねじれネマチック（ＳＴＮ）型、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）型、垂直配向（ＶＡ）型、インプレ−ンスイッチング（ＩＰＳ）型などがある。
【０００４】
これらの表示方式で用いられる液晶性化合物は、室温を中心とする広い温度範囲で液晶相を示し、表示素子が使用される条件下で十分に安定であり、さらに表示素子を駆動させるに十分な特性を持たなくてはならないが、現在のところ単一の液晶性化合物でこの条件を満たすものは見いだされていない。
【０００５】
このため数種類から数十種類の液晶性化合物を混合することにより要求特性を備えた液晶組成物を調製しているのが実状である。これらの液晶組成物は、表示素子が使用される条件下で通常存在する水分、光、熱、空気に対して安定であり、また電場や電磁放射に対しても安定であるうえ、混合される化合物に対し化学的にも安定であることが要求される。また、液晶組成物には、その屈折率異方性値（Δｎ）および誘電率異方性値（Δε）などの諸物性値が表示方式や表示素子の形状に依存して適当な値をもつことが必要とされる。さらに液晶組成物中の各成分は、相互に良好な溶解性を持つことが重要である。
【０００６】
モバイルＰＣやＰＤＡ、携帯電話など携帯情報端末用ディスプレイには薄型、軽量、低消費電力が求められる。これまでに開発された透過型ディスプレイには、バックライトが必要であるため低消費電力の面で不利であり、また屋外など明るい場所では表面反射による散乱光によってコントラストが大きく低下する等の問題点がある。即ち、透過型ディスプレイは、携帯情報端末用ディスプレイとして用いるには性能が十分でない。この問題を解決するために、バックライトを使用しない反射型アクティブマトリクスディスプレイ（以下、アクティブマトリクスディスプレイをＡＭ−ＬＣＤで表記することがある。）が開発された。
【０００７】
反射型ＡＭ−ＬＣＤは、Ｓ．Ｔ．Ｗｕ等によりＳＩＤ９７ Ｄｉｇｅｓｕｔ／６４３に報告されているように、光が液晶層を２回通過する。このため、液晶層の厚み（ｄ）と液晶の屈折率異方性値（△ｎ）の積（△ｎ・ｄ）を小さく設定しなければならない。従来の透過型ＴＮタイプのＡＭ−ＬＣＤ用液晶組成物の場合は、要求される△ｎが０．０７５〜０．１２０程度であるが、反射型タイプのＡＭ−ＬＣＤ用液晶組成物の場合は０．０７５以下である。
【０００８】
従来、ハロゲン化アルキルが２，２，２−ビシクロオクタン環に結合した化合物としていくつか合成報告例はあるが（非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３）、液晶表示素子に応用した例はほとんど知られていない。
【０００９】
【非特許文献１】J. Phys. Chem. A, 2006, 110, 10122-10129.
【非特許文献２】J. Org. Chem., 1985, 50, 2551-2557.
【非特許文献３】J. Org. Chem., 1982, 47, 2957-2966.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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】
【００１１】
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。
【００１２】
［１］ 式（１）で表される化合物。
【００１３】
式中、Ｒは炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルの任意の−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく；
環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３は独立して、次の１）または２）であり：
１）１，４−シクロへキシレンまたは１，４−シクロヘキセニレンであり、これらの１つの−ＣＨ２−または隣接していない２つ以上の−ＣＨ２−は−Ｏ−により置き換えられてもよく；
２）１，４−フェニレン、ナフタレン−２，６−ジイル、テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル、またはデカヒドロナフタレン−２，６−ジイルであり、このうちの１，４−フェニレンの１つまたは２つの−ＣＨ＝は−Ｎ＝により置き換えられてもよく；
１）または２）に記載の基において任意の水素はハロゲン、−Ｃ≡Ｎ、−ＣＦ３、−ＣＨＦ２、−ＣＨ２Ｆ、−ＯＣＦ３、−ＯＣＨＦ２、または−ＯＣＨ２Ｆで置き換えられてもよく；
Ｚ１、Ｚ２およびＺ３は独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ２Ｏ−、−（ＣＨ２）４−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＦ２Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、または−Ｃ≡Ｃ−であり；
Ｙは炭素数１〜１０のパーフルオロアルキルであり；
ｍおよびｎは独立して０または１である。
【００１４】
［２］ Ｒが炭素数１〜１０のアルキル、炭素数２〜１１のアルケニルまたは炭素数１〜９のアルコキシであり；
環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３が独立して、次の１）または２）であり；
１）１，４−シクロへキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、または１，３−ジオキサン−２，５−ジイルであり；
２）１，４−フェニレン、ナフタレン−２，６−ジイル、ピリジン−２，５−ジイル、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；
２）に記載の基において任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく；
Ｚ１、Ｚ２およびＺ３が独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−（ＣＨ２）４−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ２ＣＨ２−、または−ＣＯＯ−である、
項［１］に記載の化合物。
【００１５】
［３］ Ｒが炭素数１〜１０のアルキル、炭素数２〜１１のアルケニルまたは炭素数１〜５のアルコキシであり；
環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３が独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、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、ピリジン−２，５−ジイル、３−フルオロピリジン−２，５−ジイル、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；
Ｚ１、Ｚ２およびＺ３が独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−（ＣＨ２）４−、または−ＣＯＯ−である、
項［１］に記載の化合物。
【００１６】
［４］ Ｒが炭素数１〜１０のアルキル、炭素数２〜１０のアルケニルまたは炭素数１〜５のアルコキシであり；
環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３が独立して、１，４−シクロへキシレン、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、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、または２，６−ジフルオロ−１，４−フェニレンであり；
Ｚ１、Ｚ２およびＺ３が独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ２Ｏ−、または−ＣＨ＝ＣＨ−である、
項［１］に記載の化合物。
【００１７】
［５］ 式（１−１）〜式（１−６）のいずれか１つで表される化合物。
【００１８】
式中、Ｒは炭素数１〜１０のアルキル、または炭素数２〜５のアルケニルであり；
は、１，４−フェニレン、または１つ〜２つの水素がフッ素で置き換えられた１，４−フェニレンであり、；
Ｚ３は単結合であり；
Ｙは−ＣＦ３である。
【００１９】
［６］ 式（１−７）〜式（１−９）のいずれか１つで表される化合物。
式中、Ｒは炭素数１〜５のアルキルである。
【００２０】
［７］ 項［１］〜［６］のいずれか１項に記載の化合物を少なくとも１つ含有する、２成分以上からなる液晶組成物。
【００２１】
［８］ 式（２）、（３）および（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１成分として含有する、項［７］に記載の液晶組成物。
【００２２】
式中、Ｒ３は炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−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Ａ１、環Ａ２および環Ａ３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、ピリミジン−２，５−ジイル、１−ピラン−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；
Ｚ１およびＺ２は独立して、−（ＣＨ2）2−、−（ＣＨ2）4−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２Ｏ−、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。
【００２３】
［９］ 式（５）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、項［７］に記載の液晶組成物。
【００２４】
式中、Ｒ４は炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−で置き換えられてもよく；
Ｘ２は−Ｃ≡Ｎまたは−Ｃ≡Ｃ−Ｃ≡Ｎであり；
環Ｂ１、環Ｂ２および環Ｂ３は独立して、１，４−シクロヘキシレン、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、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、１−ピラン−２，５−ジイル、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；
Ｚ３は−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２Ｏ−、または単結合であり；
Ｌ３およびＬ４は独立して水素またはフッ素であり；
ｑは独立して０、１または２であり、ｒは独立して０または１である。
【００２５】
［１０］ 式（６）、（７）、（８）、（９）および（１０）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１成分として含有する、項［７］に記載の液晶組成物。
【００２６】
式中、Ｒ５およびＲ６は独立して、炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−で置き換えられてもよく；
環Ｃ１、環Ｃ２、環Ｃ３および環Ｃ４は独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、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、６−ピラン−２，５−ジイルまたはデカヒドロ−２，６−ナフタレンであり；
Ｚ４、Ｚ５、Ｚ６およびＺ７は独立して−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＯＣＦ２（ＣＨ2）2−、または単結合であり；
Ｌ５およびＬ６は独立してフッ素または塩素であり；
ｊ、ｋ、ｌ、ｍおよびｎは独立して０または１であり、ｋ＋ｌ＋ｍ＋ｎは１または２である。
【００２７】
［１１］ 式（１１）、（１２）および（１３）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１成分として含有する、項［７］に記載の液晶組成物。
【００２８】
式中、Ｒ７およびＲ８は独立して炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−で置き換えられてもよく；
環Ｄ１、環Ｄ２および環Ｄ３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、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、３−フルオロ−１，４−フェニレン、または２，５−ジフルオロ１，４−フェニレンであり；
Ｚ８およびＺ９は独立して、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または単結合である。
【００２９】
［１２］ 項［９］記載の一般式（５）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、項［８］に記載の液晶組成物。
【００３０】
［１３］ 項［１１］記載の一般式（１１）、（１２）および（１３）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、項［８］に記載の液晶組成物。
【００３１】
［１４］ 項［１１］記載の一般式（１１）、（１２）および（１３）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、項［９］に記載の液晶組成物。
【００３２】
［１５］ 項［１１］記載の一般式（１１）、（１２）および（１３）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、項［１０］に記載の液晶組成物。
【００３３】
［１６］ 少なくとも１つの光学活性化合物をさらに含有する項［７］〜［１５］のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【００３４】
［１７］ 少なくとも１つの酸化防止剤および／または紫外線吸収剤を含む項［７］〜［１６］のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【００３５】
［１８］ 項［７］〜［１７］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。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の化合物は、例えば、化合物に必要な一般的物性、小さい粘度、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】
【００３７】
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。
【００３８】
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（１）から式（１４）において、六角形で囲んだＡ、Ｂ、Ｄ、Ｅなどの記号はそれぞれ環Ａ、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。
【００３９】
「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−で置き換えられて、−Ｏ−Ｏ−のようになることは好ましくない。そして、アルキルにおける他の基に結合していない末端の−ＣＨ２−が−Ｏ−で置き換えられることも好ましくない。
以下に本発明をさらに説明する。また、以下に、化合物（１）における末端基、環および結合基等に関して好ましい例も述べる。
【００４０】
１−１ 本発明の化合物
本発明の第１の態様は、化合物（１）に関する。
【００４１】
【００４２】
式（１）においてＲ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−、−Ｓ−、−ＣＯ−または−ＣＨ＝ＣＨ−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−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えた基の例は、ＣＨ３（ＣＨ２）２Ｏ−、ＣＨ３−Ｏ−（ＣＨ２）２−、ＣＨ３−Ｏ−ＣＨ２−Ｏ−、ＣＨ２＝ＣＨ−（ＣＨ２）３−、ＣＨ３−ＣＨ＝ＣＨ−（ＣＨ２）２−、ＣＨ３−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ２Ｏ−などである。
【００４３】
このようなＲの例は、アルキル、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルコキシアルコキシ、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。
【００４４】
アルキルとしては、直鎖、分枝鎖または環状のいずれでもよく、アルキルの具体的な例は、例えば、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−Ｃ３Ｈ７、−Ｃ４Ｈ９、−Ｃ５Ｈ１１、−Ｃ６Ｈ１３、−Ｃ７Ｈ１５、−Ｃ８Ｈ１７、−Ｃ９Ｈ１９、および−Ｃ１０Ｈ２１である。
【００４５】
アルコキシの具体的な例は、例えば、−ＯＣＨ３、−ＯＣ２Ｈ５、−ＯＣ３Ｈ７、−ＯＣ４Ｈ９、−ＯＣ５Ｈ１１、−ＯＣ６Ｈ１３、および−ＯＣ７Ｈ１５である。
【００４６】
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。
【００４７】
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、例えば、−ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣ３Ｈ７、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＣＨ２）３ＣＨ＝ＣＨ２、および−ＣＨ＝ＣＨ−（ＣＨ２）２−ＣＨ＝ＣＨ２である。
【００４８】
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、例えば、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、および−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５である。
【００４９】
Ｒは、炭素数１〜１０のアルキル、炭素数１〜１０のアルコキシ、炭素数２〜１０のアルコキシアルキル、または炭素数２〜１１のアルケニルが好ましく、炭素数１〜１０のアルキル、炭素数２〜１１のアルケニル、または炭素数１〜９のアルコキシがより好ましく、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−Ｃ３Ｈ７、−Ｃ４Ｈ９、−Ｃ５Ｈ１１、−Ｃ６Ｈ１３、−ＯＣＨ３、−ＯＣ２Ｈ５、−ＯＣ３Ｈ７、−ＣＨ２ＯＣＨ３、−ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨ２、または−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３であることがさらに好ましい。
【００５０】
式（１）における環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３は独立して、次の１）または２）である。
１）１，４−シクロへキシレンまたは１，４−シクロヘキセニレンであり、これらの基の任意の１つの−ＣＨ２−または隣接していない２つ以上の−ＣＨ２−は−Ｏ−により置き換えられていてもよい。
２）１，４−フェニレン、ナフタレン−２，６−ジイル、テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイルまたはデカヒドロナフタレン−２，６、−ジイルであり、このうちの１，４−フェニレンの任意の１つまたは２つの−ＣＨ＝は−Ｎ＝により置き換えられていてもよく、
１）または２）に記載の基において任意の水素は、ハロゲン、−Ｃ≡Ｎ、−ＣＦ３、−ＣＨＦ２、−ＣＨ２Ｆ、−ＯＣＦ３、−ＯＣＨＦ２、または−ＯＣＨ２Ｆで置き換えられてもよい
【００５１】
好ましくは、式（１）における環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３は独立して、次の１）または２）である。
１）１，４−シクロへキシレンまたは１，４−シクロヘキセニレンであり、これらの１つの−ＣＨ２−または隣接していない２つ以上の−ＣＨ２−は−Ｏ−により置き換えられてもよい。
２）１，４−フェニレンまたはナフタレン−２，６−ジイルであり、１，４−フェニレンの１つまたは２つの−ＣＨ＝は−Ｎ＝により置き換えられてもよく、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよい。
【００５２】
具体的には、環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３の好ましい例は、下記の式（１５−１）〜式（１５−１１）で表される基である。
【００５３】
【００５４】
上記の定義による範囲に含まれる環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３において、任意の水素はハロゲン、−Ｃ≡Ｎ、−ＣＦ３、−ＣＨＦ２、−ＣＨ２Ｆ、−ＯＣＦ３、−ＯＣＨＦ２、または−ＯＣＨ２Ｆで置き換えられてもよい。
【００５５】
環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３の好ましい例は、１，４−シクロヘキシレン（１５−１）、テトラヒドロピラン２，５−ジイル（１５−２）（１５−３）、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル（１５−４）（１５−５）、１，４−シクロヘキセニレン（１５−１０）、（１５−１１）、１，４−フェニレン（１５−１２）、ピリジン−２，５−ジイル（１５−１３）、およびピリミジン−２，５−ジイル（１５−１４）（１５−１５）であり、この場合は上限温度が比較的高くなる。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。
【００５６】
環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３のさらに好ましい例は、１，４−シクロヘキシレン、テトラヒドロピラン２，５−ジイル、１，３−ジオキサン２，５−ジイル、１，４−フェニレン、およびピリミジン−２，５−ジイルであり、この場合は誘電率異方性が比較的大きくなる。
【００５７】
環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３の最も好ましい例は、１，４−シクロヘキシレン、テトラヒドロピラン２，５−ジイル、および１，３−ジオキサン２，５−ジイルであり、この場合は光学異方性が比較的小さくなる。
【００５８】
式（１）におけるＺ１、Ｚ２およびＺ３は独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−Ｃ≡Ｃ−、−（ＣＨ２）４−、−（ＣＨ２）２ＣＦ２Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、または−ＣＦ＝ＣＦ−である。Ｚ１、Ｚ２およびＺ３は、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ２Ｏ−、−（ＣＨ２）４−、−ＯＣＦ２−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＦ２Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＯ、−ＣＯＯ−、または−ＯＣＯ−の場合は比較的液晶相の温度が広いのでより好ましい。Ｚ１、Ｚ２およびＺ３は、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ２Ｏ−、−（ＣＨ２）４−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＦ２Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ２Ｏ−、または−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ２ＣＨ２−の場合は比較的安定で比較的劣化をおこしにくいのでさらに好ましい。また、Ｚ１、Ｚ２およびＺ３は、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＦ２Ｏ−、および−ＣＨ＝ＣＨ−の場合は比較的光学異方性が比較的小さくなるので最も好ましい。
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。
【００５９】
式（１）におけるＹは炭素数１〜１０のパーフルオロアルキルである。
式（１）におけるｍおよびｎは独立して０または１である。
【００６０】
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。
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。
【００６１】
化合物（１）のＲ、環Ａ１、環Ａ２、環Ａ３、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３およびＹ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、環Ａ１、環Ａ２、環Ａ３、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３およびＹ４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。
【００６２】
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。
【００６３】
式（１）における環Ａ１、環Ａ２および環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比較的大きい。環Ａ１、環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比較的大きい。環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３が、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、テトラヒドロフラン−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光学異方性が比較的小さい。
【００６４】
環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３が１，４−シクロヘキシレンであるときは、上限温度が比較的高く、光学異方性が比較的小さく、そして粘度が比較的小さい。少なくとも一つの環Ａ１または環Ａ２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）が比較的大きい。また環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３のいずれかが１，４−フェニレンであるときは、光学異方性が比較的大きく、液晶相の温度範囲が比較的広く、そして上限温度が比較的高い。
【００６５】
Ｚ１、Ｚ２およびＺ３が単結合、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ2Ｏ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、または−（ＣＨ2）４−であるときは粘度が比較的小さい。Ｚ１、Ｚ２および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およびＺ３が−ＣＨ＝ＣＨ−であるときは液晶相の温度範囲が比較的広く、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）が比較的大きい。Ｚ１、Ｚ２およびＺ３が−Ｃ≡Ｃ−のときは光学異方性が比較的大きい。Ｚ１、Ｚ２およびＺ３が単結合、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ2Ｏ−、−ＣＦ２Ｏ−、−（ＣＨ2）４−であるときは化学的に比較的安定であって、比較的劣化をおこしにくい。
【００６６】
化合物（１）が二環を有するときは、比較的粘度が小さい。化合物（１）が三環を有するときは、比較的上限温度が高い。化合物（１）が四環を有するときは、さらに上限温度が高い。
【００６７】
以上のように、Ｒ、環Ａ１、環Ａ２、環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。
【００６８】
１−３ 化合物（１）の具体例
化合物（１）の好ましい例は、化合物（１−１）〜（１−６）である。化合物（１）のより好ましい例は、化合物（１−７）〜（１−９）である。より具体的な例は、後述の実施例５に示した化合物（１−１０）〜（１−１０４）である。
【００６９】
式中、Ｒは炭素数１〜１０のアルキル、または炭素数２〜５のアルケニルであり；
Ｚ３は単結合であり；
Ｙは−ＣＦ３である。
【００７０】
式中、Ｒは炭素数１〜５のアルキルである。
【００７１】
１−４ 化合物（１）の合成
次に、化合物（１）の合成方法について説明する。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。
【００７２】
１−４−１ 結合基Ｚ１、Ｚ２およびＺ３を生成する方法
化合物（１）における結合基Ｚ１、Ｚ２および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）〜（１Ｊ）は化合物（１）に相当する。
【００７３】
【００７４】
【００７５】
【００７６】
（Ｉ）単結合の生成
アリールホウ酸（１６）と公知の方法で合成される化合物（１７）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（１８）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（１７）を反応させることによっても合成される。
【００７７】
（II）−ＣＯＯ−の生成
化合物（１８）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（１９））を得る。化合物（１９）と、公知の方法で合成されるフェノール（２０）とをＤＣＣ（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。
【００７８】
（III）−ＣＦ２Ｏ−との生成
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（２１）を得る。化合物（２１）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（２１）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。Peer. Kirsch et al., Anbew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 1480.に記載の方法によってこの結合基を生成させることも可能である。
【００７９】
（IV）−ＣＨ＝ＣＨ−の生成
化合物（１８）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（２３）を得る。公知の方法で合成されるホスホニウム塩（２２）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（２３８）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。
【００８０】
（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。
【００８１】
（VI）−（ＣＨ２）４−の生成
ホスホニウム塩（２２）の代わりにホスホニウム塩（２４）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。
【００８２】
（VII）−Ｃ≡Ｃ−の生成
ジクロロビストリフェニルホスフィンパラジウムとハロゲン化銅との触媒存在下で、化合物（１８）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（２５）を得る。ジクロロビストリフェニルホスフィンパラジウムとハロゲン化銅との触媒存在下、化合物（２５）を化合物（１７）と反応させて、化合物（１Ｇ）を合成する。
【００８３】
（VIII）−ＣＦ＝ＣＦ−の生成
化合物（１８）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（２６）を得る。化合物（１７）をｎ−ブチルリチウムで処理したあと化合物（２６）と反応させて化合物（１Ｈ）を合成する。
【００８４】
（IX）−ＣＨ２Ｏ−または−ＯＣＨ２−の生成
化合物（２３）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（２７）を得る。これを臭化水素酸などでハロゲン化して化合物（２８）を得る。炭酸カリウムなどの存在下で、化合物（２８）を化合物（２０）と反応させて化合物（１Ｊ）を合成する。
【００８５】
１−４−２ 環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３を合成する方法
１，４−シクロヘキサノン、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、ピリジン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイルなどの環に関しては出発物が市販されているか、または合成法がよく知られている。そこで、下記の化合物（３１）および（４２）の合成について説明する。
（化合物（３８）の合成）
【００８６】
【００８７】
２，３−ビストリフルオロメチルフェニレンの構造単位は、Org. Lett., 2000, 2(21), 3345の文献に記載された方法で合成する。フラン（３６）と１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブチンとを高温でディールズ・アルダー型の反応をさせることによってアニリン（３７）を合成する。この化合物から、Org. Synth. Coll., Vol. 2, 1943, 355に記載された方法に従ってサンド・マイヤー型反応によってヨウ素化物（３８）を得る。この化合物は、有機合成化学の一般的な手法によって化合物（１）に変換される。
（化合物（４２）の合成）
【００８８】
【００８９】
２−ジフルオロメチル−３−フルオロフェニレンの構造単位は、次のような方法で合成する。化合物（３２）の水酸基を適切な保護基で保護して化合物（３３）を得る。Ｐは保護基を意味し、例えば、Ｍｅ基である。化合物（３３）に、sec−ブチルリチウムを作用させ、続いてＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を反応させてアルデヒド（３４）を得る。この化合物をジメチルアミノサルファートリフルオリド（ＤＡＳＴ）でフッ素化し、続いて脱保護してフェノール（３５）を得る。この化合物は、有機合成化学の一般的な手法によって化合物（１）に変換される。なお、上記におけるＱ２は次の式で表される基である。
【００９０】
式中、環Ａ３、Ｚ３、およびＹは、式（１）において定義された意味と同一である。
【００９１】
１−４−３ 式（１）で表される化合物を合成する方法
化合物（１）を合成する方法は複数あるが、ここにその一例を示す。
１−４−３−１ 出発原料である化合物（３７）および（３８）を合成する方法
出発原料となる２，２，２−ビシクロオクタン環誘導体である化合物（３７）および（３８）を合成する方法について説明する。
【００９２】
Ｙが−ＣＦ３である場合の出発原料となる（３７）および（３８）の合成法
【００９３】
【００９４】
アクリル酸エチルからJ. Org. Chem., 1982, 47, 2957-2966.に従って合成された（３６）をJ. Org. Chem., 1985, 50, 1079-1087.に従って（３７）または（３８）が得られる。
【００９５】
Ｙが炭素数２〜１０のハロゲン化アルキルである場合の出発原料となる（４１）および（４２）の合成法
【００９６】
【００９７】
上記で合成された（３６）をJ. Org. Chem., 1988, 53, 5259-5266.および日本化学会誌, 1973, 2351-2356に従ってパーフルオロ体（Ｒｆ＝ＣｎＦ２ｎ＋１）（４１）または（４２）が得られる。
【００９８】
１−４−３−２ 化合物（４３）または（４４）から化合物（１）を合成する方法
出発原料である化合物（３８）または（４２）から（１）を合成する方法について説明する。
化合物（１）は、出発原料である化合物（３８）または（４２）から有機合成化学における一般的な手法を用いることにより合成することができる。
以下に、化合物（１）を合成するための一般的な合成例（Ａ）〜（Ｃ）を示す。
（Ａ） 環Ａ３がシクロヘキシレンであり、かつＺ３が単結合である場合、またはＺ３がアルキレンでＹがハロゲン化アルキルである場合の化合物（４５）の合成法
【００９９】
【０１００】
なお、本明細書におけるＱ１は次の式で表される基である。
【０１０１】
式中、Ｒ、環Ａ１、環Ａ２、環Ａ３、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、ｍ、およびｎは、式（１）において定義された意味と同一である。
【０１０２】
上記スキーム１に示すように、最初に有機合成化学の方法に従ってシクロヘキサノン誘導体（４３）、またはカルボニル誘導体（４４）を準備し、適切なグリニャール試薬（３８）、（４２）を用いたグリニャール反応、酸による脱水反応、およびＰｄ触媒を用いた水素還元を順次行い、その後は必要により再結晶を行ったり、アルコール体を有機化学合成協会誌 1983, 41,48-63に記載されているＦＩＴＳ試薬またはAngew. Chem. Int. Ed.,2000, 39, 4216-4235. に記載されている方法でフッ素化することで、化合物（４５）を合成することができる。
【０１０３】
（Ｂ−１） 環Ａ３がフェニレン、ピリミジンなどであり、かつＺ３が単結合であり、Ｙがハロゲン化アルキルである場合の化合物（４７）の合成法
【０１０４】
【０１０５】
（Ｂ−２） 環Ａ３がフェニレン、ピリミジンなどであり、かつＺ３がアルケニレンであり、Ｙがハロゲン化アルキルである場合の化合物（４９）の合成法
【０１０６】
【０１０７】
（Ｂ−３） 環Ａ３がフェニレン、ピリミジンなどであり、かつＺ３がアルキニレンであり、Ｙがハロゲン化アルキルである場合の化合物（５０）の合成法
【０１０８】
【０１０９】
上記に示すように、最初に有機合成化学の方法に従って化合物（４８）を準備し、カップリング反応を行うことによって容易に化合物（５０）に誘導することができる。
【０１１０】
（Ｃ） Ｚ３が−ＣＦ２Ｏ−であり、Ｙがハロゲン化アルキルである場合の化合物（５２）の合成法
【０１１１】
式中、Ｒ、環Ａ１、環Ａ２、Ｚ１、Ｚ２、ｍ、およびｎは、式（１）において定義された意味と同一である。
【０１１２】
最初に有機合成化学の方法に従って化合物（５１）を準備し、出発原料となる２，２，２，−ビシクロオクタン環誘導体である化合物（３７）または（４１）などとエステル化反応させ、その後に上記に記載した結合基の合成スキーム（III）を用いることによって、容易に化合物（５２）に誘導することができる。
【０１１３】
２ 本発明の組成物
本発明の化合物は、公知の同様な構造の化合物に比べ、他の液晶材料との相溶性に優れかつ低粘度であり、液晶温度レンジも広い。また、類似の化合物と比較し、低いしきい値電圧を有するうえ比較的低粘度を示す。さらに本発明化合物は液晶表示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十分安定であり、ネマチック液晶組成物の構成成分として極めて優れ、ＴＮ型、ＳＴＮ型およびＴＦＴ型用の液晶組成物の構成成分として好適に使用することができる。
【０１１４】
本発明の液晶組成物は、本発明の式（１）で示される化合物を成分Ａとして含む必要がある。この成分Ａのみの組成物、または成分Ａと本明細書中で特に成分名を示していないその他の成分との組成物でもよいが、この成分Ａに以下に示す成分Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥから選ばれた成分を加えることにより種々の特性を有する本発明の液晶組成物（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）などが提供できる。
【０１１５】
成分Ａに加える成分として、式（２）、（３）および（４）からなる群から選ばれた少なくとも１種の化合物からなる成分Ｂ、および／または式（５）からなる群から選ばれた少なくとも１種の化合物からなる成分Ｃ、および／または式（６）、（７）、（８）、（９）および（１０）からなる群から選ばれた少なくとも１種の化合物からなる成分Ｄを混合したものが好ましい〔液晶組成物（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）〕。
【０１１６】
さらに式（１１）、（１２）および（１３）からなる群から選ばれた少なくとも１種の化合物からなる成分Ｅを混合することによりしきい値電圧、液晶相温度範囲、屈折率異方性値、誘電率異方性値および粘度等を調整することができる〔前記液晶組成物（ｅ）〕。
また、本発明に使用される液晶組成物の各成分は、各元素の同位体元素からなる類縁体でもその物理特性に大きな差異がない。
【０１１７】
上記成分Ｂのうち、式（２）で示される化合物の好適例として式（２−１）〜（２−１５）、式（３）で示される化合物の好適例として式（３−１）〜（３−１１２）、そして式（４）で示される化合物の好適例として式（４−１）〜（４−５２）をそれぞれ挙げることができる。
【０１１８】
【０１１９】
【０１２０】
【０１２１】
【０１２２】
【０１２３】
【０１２４】
【０１２５】
式中、Ｒ３、Ｘ1は前記と同じ意味である。
【０１２６】
これらの式（２）〜（４）で示される化合物すなわち成分Ｂは、誘電率異方性値が正であり、熱安定性や化学的安定性が非常に優れているので、ＴＦＴ用の液晶組成物を調製する場合に用いられる。本発明の液晶組成物における成分Ｂの含有量は、液晶組成物の全重量に対して１〜９９重量％の範囲が適するが、好ましくは１０〜９７重量％の範囲、より好ましくは４０〜９５重量％の範囲である。また式（１１）〜（１３）で表される化合物(成分Ｅ)をさらに含有させることにより粘度調整をすることができる。
式（５）で示される化合物すなわち成分Ｃのうちの好適例として、式（５−１）〜（５−６２）を挙げることができる。
【０１２７】
【０１２８】
【０１２９】
式中、Ｒ４およびＸ2は前記と同じ意味である。
【０１３０】
これらの式（５）で示される化合物すなわち成分Ｃは、誘電率異方性値が正でその値が非常に大きいのでＳＴＮ，ＴＮ用の液晶組成物を調製する場合に主として用いられる。この成分Ｃを含有させることにより、組成物のしきい値電圧を小さくすることができる。また、粘度の調整、屈折率異方性値の調整および液晶相温度範囲を広げることができる。さらに急峻性の改良にも利用できる。
ＳＴＮまたはＴＮ用の液晶組成物を調製する場合には、成分Ｃの含有量は０．１〜９９．９重量％の範囲が適用できるが、好ましくは１０〜９７重量％の範囲、より好ましくは４０〜９５重量％の範囲である。また、後述の成分を混合することによりしきい値電圧、液晶相温度範囲、屈折率異方性値、誘電率異方性値及び粘度などを調整できる。
【０１３１】
式（６）〜（８）および（１０）からなる群から選ばれた少なくとも一種の化合物からなる成分Ｄは、垂直配向モ−ド（ＶＡモ−ド）などに用いられる誘電率異方性が負の本発明の液晶組成物を調製する場合に、好ましい成分である。
この式（６）〜（８）および（１０）で示される化合物（成分Ｄ）の好適例として、それぞれ式（６−１）〜（６−５）、（７−１）〜（７−９）、（８−１）〜（８−３）および（１０−１）〜（１０−１１）を挙げることができる。
【０１３２】
式中、Ｒ５，Ｒ６は前記と同じ意味である。
【０１３３】
これら成分Ｄの化合物は主として誘電率異方性の値が負であるＶＡモ−ド用の液晶組成物に用いられる。その含有量を増加させると組成物のしきい値電圧が低くなるが、粘度が大きくなるので、しきい値電圧の要求値を満足している限り含有量を少なくすることが好ましい。しかしながら、誘電率異方性値の絶対値が５程度であるので、含有量が４０重量％より少なくなると電圧駆動ができなくなる場合がある。
【０１３４】
成分Ｄのうち式（６）で表される化合物は２環化合物であるので、主としてしきい値電圧の調整、粘度調整または屈折率異方性値の調整の効果がある。また、式（７）および式（８）で表される化合物は３環化合物であるので透明点を高くする、ネマチックレンジを広くする、しきい値電圧を低くする、屈折率異方性値を大きくするなどの効果が得られる。
【０１３５】
成分Ｄの含有量は、ＶＡモ−ド用の組成物を調製する場合には、組成物全量に対して好ましくは４０重量％以上、より好ましくは５０〜９５重量％の範囲である。また、成分Ｄを混合することにより、弾性定数をコントロ−ルし、組成物の電圧透過率曲線を制御することが可能となる。成分Ｄを誘電率異方性値が正である組成物に混合する場合はその含有量が組成物全量に対して３０重量％以下が好ましい。
【０１３６】
式（１１）、（１２）および（１３）で表わされる化合物（成分Ｅ）の好適例として、それぞれ式（１１−１）〜（１１−１１）、（１２−１）〜（１２−１８）、および（１３−１）〜（１３−６）を挙げることができる。
【０１３７】
【０１３８】
式中、Ｒ７およびＲ８は前記と同じ意味である。
【０１３９】
式（１１）〜（１３）で表される化合物（成分Ｅ）は、誘電率異方性値の絶対値が小さく、中性に近い化合物である。式（１１）で表される化合物は主として粘度調整または屈折率異方性値の調整の効果があり、また式（１２）および（１３）で表される化合物は透明点を高くするなどのネマチックレンジを広げる効果、または屈折率異方性値の調整の効果がある。
【０１４０】
成分Ｅで表される化合物の含有量を増加させると液晶組成物のしきい値電圧が高くなり、粘度が低くなるので、液晶組成物のしきい値電圧の要求値を満たす限り、含有量は多いほうが望ましい。ＴＦＴ用の液晶組成物を調製する場合に、成分Ｅの含有量は、組成物全量に対して好ましくは６０重量％以下、より好ましくは４０重量％以下である。また、ＳＴＮまたはＴＮ用の液晶組成物を調製する場合には、成分Ｅの含有量は、組成物全量に対して好ましくは７０重量％以下より好ましくは６０重量％以下である。
【０１４１】
本発明の液晶組成物は、本発明の式（１）で示される化合物の少なくとも１種類を０．１〜９９重量％の割合で含有することが、優良な特性を発現せしめるために好ましい。
本発明の液晶組成物の調製は、公知の方法、例えば必要な成分を高温度下で溶解させる方法などにより一般に調製される。また、用途に応じて当業者によく知られている添加物を添加して、例えばつぎに述べるような光学活性化合物を含む本発明の液晶組成物（ｆ）、染料を添加したＧＨ型用の液晶組成物を調製することができる。通常、添加物は当該業者によく知られており、文献などに詳細に記載されている。
【０１４２】
本発明の液晶組成物（ｆ）は、前述の本発明の液晶組成物にさらに１種以上の光学活性化合物を含有することができる。
光学活性化合物として、公知のキラルド−プ剤を添加する。このキラルド−プ剤は液晶のらせん構造を誘起して必要なねじれ角を調整し、逆ねじれを防ぐといった効果を有する。キラルド−プ剤の例として以下の光学活性化合物（Ｏｐ−１）〜（Ｏｐ−１３）を挙げることができる。
【０１４３】
【０１４４】
本発明の液晶組成物（ｆ）は、通常これらの光学活性化合物を添加して、ねじれのピッチを調整する。ねじれのピッチはＴＦＴ用およびＴＮ用の液晶組成物であれば４０〜２００μｍの範囲に調整するのが好ましい。ＳＴＮ用の液晶組成物であれば６〜２０μｍの範囲に調整するのが好ましい。また、双安定ＴＮ（Ｂｉｓｔａｂｌｅ ＴＮ）モ−ド用の場合は、１．５〜４μｍの範囲に調整するのが好ましい。また、ピッチの温度依存性を調整する目的で２種以上の光学活性化合物を添加しても良い。
【０１４５】
本発明の液晶組成物は、メロシアニン系、スチリル系、アゾ系、アゾメチン系、アゾキシ系、キノフタロン系、アントラキノン系、テトラジン系などの二色性色素を添加すれば、ＧＨ型用の液晶組成物として使用することもできる。
また、本発明の液晶組成物は、ネマチック液晶をマイクロカプセル化して作製したＮＣＡＰや、液晶中に三次元網目状高分子を形成して作製したポリマ−分散型液晶表示素子（ＰＤＬＣＤ）例えばポリマ−ネットワ−ク液晶表示素子（ＰＮＬＣＤ）用をはじめ、複屈折制御（ＥＣＢ）型やＤＳ型用の液晶組成物としても使用できる。
【０１４６】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。なお、各実施例中において、Ｃは結晶を、ＳＡはスメクチックＡ相を、ＳＢはスメクチックＢ相を、ＳＸは相構造未解析のスメクチック相を、Ｎはネマチック相を、Ｉは等方相を示し、相転移温度の単位はすべて℃である。
【実施例】
【０１４７】
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。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ので、まず分析方法について説明をする。
【０１４８】
1Ｈ−ＮＭＲ分析：測定装置は、ＤＲＸ−５００（ブルカーバイオスピン（株）社製）を用いた。測定は、実施例等で製造したサンプルを、ＣＤＣｌ3等のサンプルが可溶な重水素化溶媒に溶解し、室温で、５００ＭＨｚ、積算回数２４回の条件で行った。なお、得られた核磁気共鳴スペクトルの説明において、ｓはシングレット、ｄはダブレット、ｔはトリプレット、ｑはカルテット、ｍはマルチプレットであることを意味する。また、化学シフトδ値のゼロ点の基準物質としてはテトラメチルシラン（ＴＭＳ）を用いた。
【０１４９】
ＧＣ分析：測定装置は、島津製作所製のＧＣ−１４Ｂ型ガスクロマトグラフを用いた。カラムは、島津製作所製のキャピラリーカラムＣＢＰ１−Ｍ２５−０２５（長さ２５ｍ、内径０．２２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）；固定液相はジメチルポリシロキサン；無極性）を用いた。キャリアーガスとしてはヘリウムを用い、流量は１ｍｌ／分に調整した。試料気化室の温度を３００℃、検出器（ＦＩＤ）部分の温度を３００℃に設定した。
【０１５０】
試料はトルエンに溶解して、１重量％の溶液となるように調製し、得られた溶液１μｌを試料気化室に注入した。記録計としては島津製作所製のＣ−Ｒ６Ａ型Chromatopac、またはその同等品を用いた。得られたガスクロマトグラムには、成分化合物に対応するピークの保持時間およびピークの面積値が示されている。
【０１５１】
なお、試料の希釈溶媒としては、例えば、クロロホルム、ヘキサンを用いてもよい。また、カラムとしては、Agilent Technologies Inc.製のキャピラリカラムＤＢ−１（長さ３０ｍ、内径０．３２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）、Agilent Technologies Inc.製のＨＰ−１（長さ３０ｍ、内径０．３２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）、Restek Corporation製のＲｔｘ−１（長さ３０ｍ、内径０．３２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）、SGE International Pty.Ltd製のＢＰ−１（長さ３０ｍ、内径０．３２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）などを用いてもよい。
【０１５２】
ガスクロマトグラムにおけるピークの面積比は成分化合物の割合に相当する。一般には、分析サンプルの成分化合物の重量％は、分析サンプルの各ピークの面積％と完全に同一ではないが、本発明において上述したカラムを用いる場合には、実質的に補正係数は１であるので、分析サンプル中の成分化合物の重量％は、分析サンプル中の各ピークの面積％とほぼ対応している。成分の液晶化合物における補正係数に大きな差異がないからである。ガスクロマトグラムにより液晶組成物中の液晶化合物の組成比をより正確に求めるには、ガスクロマトグラムによる内部標準法を用いる。一定量正確に秤量された各液晶化合物成分（被検成分）と基準となる液晶化合物（基準物質）を同時にガスクロ測定して、得られた被検成分のピークと基準物質のピークとの面積比の相対強度をあらかじめ算出する。基準物質に対する各成分のピーク面積の相対強度を用いて補正すると、液晶組成物中の液晶化合物の組成比をガスクロ分析からより正確に求めることができる。
【０１５３】
液晶化合物等の物性値の測定試料
液晶化合物の物性値を測定する試料としては、化合物そのものを試料とする場合、化合物を母液晶と混合して試料とする場合の２種類がある。
【０１５４】
化合物を母液晶と混合した試料を用いる後者の場合には、以下の方法で測定を行う。まず、得られた液晶化合物１５重量％と母液晶８５重量％とを混合して試料を作製する。そして、得られた試料の測定値から、下記式に示す式に示す外挿法にしたがって、外挿値を計算する。この外挿値をこの化合物の物性値とする。
【０１５５】
〈外挿値〉＝（１００×〈試料の測定値〉−〈母液晶の重量％〉×〈母液晶の測定値〉）／〈液晶化合物の重量％〉
【０１５６】
液晶化合物と母液晶との割合がこの割合であっても、スメクチック相、または結晶が２５℃で析出する場合には、液晶化合物と母液晶との割合を１０重量％：９０重量％、５重量％：９５重量％、１重量％：９９重量％の順に変更をしていき、スメクチック相、または結晶が２５℃で析出しなくなった組成で試料の物性値を測定し上記式にしたがって外挿値を求めて、これを液晶化合物の物性値とする。
【０１５７】
測定に用いる母液晶としては様々な種類が存在するが、例えば、母液晶Ａの組成（重量％）は以下のとおりである。
母液晶Ａ：
【０１５８】
液晶化合物等の物性値の測定方法
物性値の測定は後述する方法で行った。これら測定方法の多くは、日本電子機械工業会規格（Standard of Electric 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である。また、測定に用いたＴＮ素子には、ＴＦＴを取り付けなかった。
【０１５９】
測定値のうち、液晶化合物そのものを試料とした場合は、得られた値を実験データとして記載した。液晶化合物と母液晶との混合物を試料として用いた場合は、外挿法で得られた値を実験データとして記載した。
【０１６０】
相構造および相転移温度（℃）：以下（１）、および（２）の方法で測定を行った。
（１）偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレート（メトラー社ＦＰ−５２型ホットステージ）に化合物を置き、３℃／分の速度で加熱しながら相状態とその変化を偏光顕微鏡で観察し、液晶相の種類を特定した。
（２）パーキンエルマー社製走査熱量計ＤＳＣ−７システム、またはＤｉａｍｏｎｄ ＤＳＣシステムを用いて、３℃／分速度で昇降温し、試料の相変化に伴う吸熱ピーク、または発熱ピークの開始点を外挿により求め（on set）、相転移温度を決定した。
【０１６１】
以下、結晶はＣと表し、さらに結晶の区別がつく場合は、それぞれＣ1またはＣ2と表した。また、スメクチック相はＳ、ネマチック相はＮと表した。液体（アイソトロピック）はＩと表した。スメクチック相の中で、スメクチックＢ相、またはスメクチックＡ相の区別がつく場合は、それぞれＳＢ、またはＳＡと表した。相転移温度の表記として、例えば、「Ｃ ５０．０ Ｎ １００．０ Ｉ」とは、結晶からネマチック相への相転移温度（ＣＮ）が５０．０℃であり、ネマチック相から液体への相転移温度（ＮＩ）が１００．０℃であることを示す。他の表記も同様である。
【０１６２】
ネマチック相の上限温度（ＴＮＩ；℃）：偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレート（メトラー社ＦＰ−５２型ホットステージ）に、試料（液晶化合物と母液晶との混合物）を置き、１℃／分の速度で加熱しながら偏光顕微鏡を観察した。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ネマチック相の上限温度とした。以下、ネマチック相の上限温度を、単に「上限温度」と略すことがある。
【０１６３】
低温相溶性：母液晶と液晶化合物とを、液晶化合物が、２０重量％、１５重量％、１０重量％、５重量％、３重量％、および１重量％の量となるように混合した試料を作製し、試料をガラス瓶に入れる。このガラス瓶を、−１０℃または−２０℃のフリーザー中に一定期間保管したあと、結晶もしくはスメクチック相が析出しているかどうか観察をした。
【０１６４】
粘度（η；２０℃で測定；ｍＰａ・ｓ）：液晶化合物と母液晶との混合物を、Ｅ型回転粘度計を用いて測定した。
【０１６５】
屈折率異方性（Δｎ）：測定は２５℃の温度下で、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したあと、試料（液晶化合物と母液晶との混合物）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。屈折率異方性（Δｎ）の値は、Δｎ＝ｎ‖−ｎ⊥の式から計算した。
【０１６６】
誘電率異方性（Δε；２５℃で測定）：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（液晶化合物と母液晶との混合物）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。
【０１６７】
［実施例１］
化合物（１−１１）の合成
化合物（１）の１つとして、式（１−１１）に示される化合物を合成した。
【０１６８】
【０１６９】
下記のスキームに従って、化合物（１−１１）を合成した。
【０１７０】
（第１段）
窒素雰囲気下でＥｔ２Ｏ（５０ｍｌ）を−７８℃に冷却後、t-ブチルリチウム（１．７ｍｏｌ／ｌ）（１３．３２５ｍｌ）を加えてから、ヨウ素体（３．４４４ｇ）をＥｔ２Ｏ（２０ｍｌ）に溶かしたものを−７０℃以下で滴下した。１時間後、４−プロピルシクロヘキサノン（３．１７６ｇ）をＥｔ２Ｏ（１０ｍｌ）に溶かしたものを−７０℃以下で滴下した。３０分後、室温に戻して一晩攪拌した後、飽和塩化アンモニウムでクエンチしトルエン（５０ｍｌ）で３回抽出し、抽出液を常法により水で洗浄、無水硫酸マグネシウムで乾燥し次いで濃縮を行った。残渣をヘプタン：酢酸エチル＝９：１のシリカゲルカラムに通すことでアルコール体（１−１１ａ）を得た。
つづいて、アルコール体（２．９００ｇ）とｐ-トルエンスルホン酸一水和物（１３０ｍｇ）をトルエン（５０ｍｌ）に溶かして４時間加熱還流した。反応液を室温に冷却後、飽和重曹水（２０ｍｌ）、水（２０ｍｌ）でそれぞれ洗浄、次いで濃縮を行った後、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、メタノールで再結晶を行うことで化合物（１−１１ｂ）（１．９００ｇ）を単離した。
得られた化合物（１−１１ｂ）の物理化学性状を以下に示す。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、ｐｐｍ）： δ 0.86 (3H,t, J=7.4Hz ), 1.11-2.50 (24H, m), 5.36-5.37 (1H, m).
１９Ｆ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、ｐｐｍ）： δ-79.1 (3F,s).
【０１７１】
（第２段）
脱水体（１−１１ｂ）（１．９００ｇ）をトルエン−ソルミックス（５０ｍｌ）の混合溶媒（１：１）に溶かして５％Pｄ−C（１９０ｍｇ）を加えて水素雰囲気下で５日間攪拌した。反応液をろ過してPd-Cを除去した後、濃縮を行いシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、メタノールで再結晶を行うことで化合物（１−１１）１．０ｇ）を単離した。
【０１７２】
得られた化合物（１−１１）の物理化学性状を以下に示す。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、ｐｐｍ）： δ0.86 (3H,t, J=7.4Hz ), 0.79-1.78 (14H,m), 1.38-1.41 (6H, m), 1.61-1.63 (6H, m).
１９Ｆ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、ｐｐｍ）： δ-79.0 (3F,s).
ＭＳ： ３０２（Ｍ＋）
【０１７３】
得られた化合物（Ｎｏ．１−１１）の相転移温度は以下の通りであった。
相転移温度 ：Ｃ ４５．８ ＳＢ ７１．５ Ｉ 。
【０１７４】
［実施例２］
化合物（１−３７）の合成
化合物（１）の１つとして、式（１−３７）に示される化合物を合成した。
【０１７５】
下記のスキームに従って、化合物（１−３７）を合成した。
【０１７６】
(第一段)
窒素雰囲気下でＥｔ２Ｏ（５０ｍｌ）を−７８℃に冷却後、t-ブチルリチウム（１．７ｍｏｌ／ｌ）（４．６４０ｍｌ）を加えてから、ヨウ素体（１．２００ｇ）をＥｔ２Ｏ（２０ｍｌ）に溶かしたものを−７０℃以下で滴下した。１時間後、４−プロピルシクロヘキシルシクロヘキサノン（０．８５６ｇ）をＥｔ２Ｏ（１０ｍｌ）に溶かしたものを−７０℃以下で滴下した。３０分後、室温に戻して２日間攪拌した後、飽和塩化アンモニウムでクエンチしＥｔ２Ｏ（３０ｍｌ）で３回抽出し、抽出液を常法により水で洗浄、無水硫酸マグネシウムで乾燥し次いで濃縮を行った。残渣をヘプタン：酢酸エチル＝９：１のシリカゲルカラムに通すことでアルコール体（１−３７ａ）を得た。
つづいて、アルコール体（０．９００ｇ）とｐ-トルエンスルホン酸一水和物（９０ｍｇ）をトルエン（５０ｍｌ）に溶かして４時間加熱還流した。反応液を室温に冷却後、飽和重曹水（２０ｍｌ）、水（２０ｍｌ）でそれぞれ洗浄、次いで濃縮を行った後、残渣をヘプタンのシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、メタノールで再結晶を行うことで化合物（１−３７ｂ）（０．６９０ｇ）を単離した。
得られた化合物（１−３７ｂ）の物理化学性状を以下に示す。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、ｐｐｍ）： δ 0.80-2.10 (33H, m), 0.86 (3H,t, J=7.4Hz ), 5.37 (1H, t, , J=2.5Hz).
１９Ｆ（ＣＤＣｌ３、ｐｐｍ）： δ-79.1 (3F,s).
【０１７７】
（第２段）
脱水体（１−３７ｂ）（０．６９０ｇ）をトルエン−ソルミックス（３０ｍｌ）の混合溶媒（１：１）に溶かして５％Pｄ−C（７０ｍｇ）を加えて水素雰囲気下で３日間攪拌した。反応液をろ過してPd-Cを除去した後、濃縮を行いシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、メタノール、ソルミックスで再結晶を行うことで化合物（１−３７）１．０ｇ）を単離した。
【０１７８】
得られた化合物（１−３７）の物理化学性状を以下に示す。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、ｐｐｍ）： δ 0.79-1.74 (36H, m), 0.86 (3H,t, J=7.4Hz ).
１９Ｆ（ＣＤＣｌ３、ｐｐｍ）： δ-79.0 (3F,s).
【０１７９】
［実施例３］
［実施例１］および前記の合成法に基づいて、本発明の化合物（１）である化合物（１−１０）〜（１−１０４）を合成できる。
【０１８０】
【０１８１】
【０１８２】
【０１８３】
【０１８４】
【０１８５】
次に、本発明の化合物（１）を含む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。
［実施例４］（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母液晶Ａ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重量％）、
４−（４−ペンチルシクロヘキシル）ベンゾニトリル（３６重量％）、
４−（４−ヘプチルシクロヘキシル）ベンゾニトリル（２５重量％）、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重量％）であった。
【０１８６】
母液晶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。
この母液晶Ａに、実施例１に記載の化合物（１−１１）を添加して（組成物例１）を調製した。具体的には、化合物（１−１１）を、組成物に対して１０重量％となるように添加して本発明の（組成物例１）を調製した。この（組成物例１）の物性値を測定した結果、上限温度（ＮＩ）＝１１．７℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０３０３；誘電率異方性（Δε）＝７．６であった。
【０１８７】
［実施例５］（組成物例２）
母液晶Ａに、実施例１に記載の化合物（１−３７）を添加して組成物例２を調製した。具体的には、化合物（１−３７）を、組成物に対して５重量％となるように添加して本発明の組成物例２を調製した。この（組成物例２）の物性値を測定した結果、上限温度（ＮＩ）＝ＮＩ）＝１５７．７℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０９７；誘電率異方性（Δε）＝８．１であった。
【０１８８】
［実施例６］（組成物例３〜１６）
さらに、化合物（１）を含む本発明の代表的な組成物として、（組成物例３）〜（組成物１６）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。
【０１８９】
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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が１０％になったときの電圧の値を測定した。
【０１９８】
らせんピッチ（２０℃で測定；μｍ）：らせんピッチの測定には、カノのくさび型セル法を用いた。カノのくさび型セルに試料を注入し、セルから観察されるディスクリネーションラインの間隔（ａ；単位はμｍ）を測定した。らせんピッチ（Ｐ）は、式Ｐ＝２・ａ・ｔａｎθから算出した。θは、くさび型セルのおける２枚のガラス板の間の角度である。
【０１９９】
（組成物例３）
３−ＨＢｉ−ＣＦ３ ２０％
２−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ５％
３−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ４％
４−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ １２％
１Ｖ２−ＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｃ １３％
３−ＨＢ−Ｏ２ ５％
３−ＨＨ−４ ３％
３−ＨＨＢ−Ｆ ３％
３−ＨＨＢ−１ ４％
３−ＨＨＢ−Ｏ１ ４％
３−ＨＢＥＢ−Ｆ ３％
３−ＨＨＥＢ−Ｆ ４％
５−ＨＨＥＢ−Ｆ ４％
３−Ｈ２ＢＴＢ−２ ４％
３−Ｈ２ＢＴＢ−３ ４％
３−Ｈ２ＢＴＢ−４ ４％
３−ＨＢ（Ｆ）ＴＢ−２ ４％
ＮＩ＝７１．６℃；Δｎ＝０．１２７；Δε＝２７．０；Ｖｔｈ＝１．１１Ｖ．
【０２００】
（組成物例４）
３−ＨＨＢｉ−ＣＦ３ ８％
２−ＨＢ−Ｃ ５％
３−ＨＢ−Ｃ １２％
３−ＨＢ−Ｏ２ ７％
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 ７％
３−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ７％
５−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ７％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
【０２０１】
（組成物例５）
３−ＨＨＶＢｉ−ＣＦ３ ８％
３−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ８％
３−ＨＢ−Ｃ ８％
Ｖ−ＨＢ−Ｃ ８％
１Ｖ−ＨＢ−Ｃ ８％
３−ＨＢ−Ｏ２ ３％
３−ＨＨ−２Ｖ ６％
３−ＨＨ−２Ｖ１ ７％
Ｖ２−ＨＨＢ−１ １５％
３−ＨＨＢ−１ ５％
３−ＨＨＥＢ−Ｆ ７％
３−Ｈ２ＢＴＢ−２ ６％
３−Ｈ２ＢＴＢ−３ ６％
３−Ｈ２ＢＴＢ−４ ５％
【０２０２】
（組成物例６）
３−ＨＢｉ−ＣＦ３ １０％
３−ＨＨＢｉ−ＣＦ３ ５％
５−ＢＥＢ（Ｆ）−Ｃ ５％
Ｖ−ＨＢ−Ｃ ５％
５−ＰｙＢ−Ｃ ６％
４−ＢＢ−３ １１％
３−ＨＨ−２Ｖ １０％
５−ＨＨ−Ｖ １０％
Ｖ−ＨＨＢ−１ ７％
Ｖ２−ＨＨＢ−１ ７％
３−ＨＨＢ−１ ９％
１Ｖ２−ＨＢＢ−２ １０％
３−ＨＨＥＢＨ−３ ５％
【０２０３】
（組成物例７）
３−ＨＨＢｉ−ＣＦ３ ５％
３−ＨＨＶＢｉ−ＣＦ３ ５％
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％
【０２０４】
（組成物例８）
３−ＨＢｉ−ＣＦ３ １０％
５−ＨＢ−ＣＬ １６％
３−ＨＨ−４ ８％
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 ８％
７−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ７％
５−ＨＢＢ（Ｆ）−Ｆ ３％
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＝１０７．３℃；Δｎ＝０．０８７；Δε＝４．２；Ｖｔｈ＝２．０７Ｖ．
上記組成物１００部に光学活性化合物（Ｏｐ−０５）を０．２５部添加したときのピッチは６１．０μｍであった
【０２０５】
（組成物例９）
３−ＨＢｉ−ＣＦ３ ７％
３−ＨＨＶＢｉ−ＣＦ３ ７％
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 １５％
３−Ｈ２ＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
５−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
５−ＨＨＥＢＢ−Ｆ ３％
３−ＨＨ２ＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ２％
１Ｏ１−ＨＢＢＨ−４ ４％
１Ｏ１−ＨＢＢＨ−５ ４％
【０２０６】
（組成物例１０）
３−ＨＢｉ−ＣＦ３ ５％
３−ＨＨＢｉ−ＣＦ３ ５％
３−ＨＨＶＢｉ−ＣＦ３ ５％
５−ＨＢ−Ｆ ８％
６−ＨＢ−Ｆ ８％
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 ５％
５−ＨＢＢ（Ｆ）−Ｆ ５％
５−ＨＢＢＨ−３ ３％
３−ＨＢ（Ｆ）ＢＨ−３ ３％
【０２０７】
（組成物例１１）
３−ＨＨＢｉ−ＣＦ３ １０％
５−ＨＢ−ＣＬ １１％
３−ＨＨ−４ ８％
３−ＨＨＢ−１ ５％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ８％
３−ＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ２０％
５−ＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
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％
【０２０８】
（組成物例１２）
３−ＨＨＶＢｉ−ＣＦ３ １５％
３−ＨＢ−ＣＬ ６％
５−ＨＢ−ＣＬ ４％
３−ＨＨＢ−ＯＣＦ３ ５％
３−Ｈ２ＨＢ−ＯＣＦ３ ５％
５−Ｈ４ＨＢ−ＯＣＦ３ ５％
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 ５％
５−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
５−Ｈ４ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ７％
２−Ｈ２ＢＢ（Ｆ）−Ｆ ５％
３−Ｈ２ＢＢ（Ｆ）−Ｆ １０％
３−ＨＢＥＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
【０２０９】
（組成物例１３）
３−ＨＢｉ−ＣＦ３ ５％
３−ＨＨＢｉ−ＣＦ３ ５％
５−ＨＢ−ＣＬ １７％
７−ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
３−ＨＨ−４ １０％
３−ＨＨ−５ ５％
３−ＨＢ−Ｏ２ ６％
３−ＨＨＢ−１ ８％
３−ＨＨＢ−Ｏ１ ５％
２−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ７％
３−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ７％
５−ＨＨＢ（Ｆ）−Ｆ ７％
３−ＨＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
３−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
４−Ｈ２ＨＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ５％
【０２１０】
（組成物例１４）
３−ＨＨＢｉ−ＣＦ３ ４％
３−ＨＨＶＢｉ−ＣＦ３ ６％
５−ＨＢ−ＣＬ ３％
７−ＨＢ（Ｆ）−Ｆ ７％
３−ＨＨ−４ ９％
３−ＨＨ−ＥＭｅ １３％
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％
【０２１１】
（組成物例１５）
３−ＨＢｉ−ＣＦ３ ５％
３−ＨＨＢｉ−ＣＦ３ ５％
３−ＨＨＶＢｉ−ＣＦ３ ５％
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 ２０％
１Ｏ１−ＨＢＢＨ−５ ７％
２−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
３−ＨＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ３％
３−ＨＨ２ＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ４％
【０２１２】
（組成物例１６）
３−ＨＢｉ−ＣＦ３ ８％
３−ＨＨＢｉ−ＣＦ３ ６％
５−ＨＢ−ＣＬ ７％
３−ＨＢ−Ｏ２ １０％
３−ＰｙＢ（Ｆ）−Ｆ ７％
５−ＰｙＢ（Ｆ）−Ｆ ７％
３−ＨＢＢ（Ｆ，Ｆ）−Ｆ ７％
３−ＰｙＢＢ−Ｆ １０％
４−ＰｙＢＢ−Ｆ １０％
５−ＰｙＢＢ−Ｆ １０％
５−ＨＢＢ（Ｆ）Ｂ−２ ９％
５−ＨＢＢ（Ｆ）Ｂ−３ ９％
【産業上の利用可能性】
【０２１３】
本発明は、他の液晶材料との相溶性に優れ、小さなΔｎの値を有する新規ビシクロオクタンを有する液晶化合物を提供する。
また、本発明は、この液晶化合物を成分として、その化合物を構成する環、置換基、結合基などを適当に選択することにより、所望の物性を有する上記の特徴を備えた新たな液晶組成物を提供し、さらにこの液晶組成物を用いて構成した液晶表示素子を提供する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
式（１）で表される化合物。
式中、Ｒは炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルの任意の−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく；
環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３は独立して、次の１）または２）であり：
１）１，４−シクロへキシレンまたは１，４−シクロヘキセニレンであり、これらの１つの−ＣＨ２−または隣接していない２つ以上の−ＣＨ２−は−Ｏ−により置き換えられてもよく；
２）１，４−フェニレン、ナフタレン−２，６−ジイル、テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル、またはデカヒドロナフタレン−２，６−ジイルであり、このうちの１，４−フェニレンの１つまたは２つの−ＣＨ＝は−Ｎ＝により置き換えられてもよく；
１）または２）に記載の基において任意の水素はハロゲン、−Ｃ≡Ｎ、−ＣＦ３、−ＣＨＦ２、−ＣＨ２Ｆ、−ＯＣＦ３、−ＯＣＨＦ２、または−ＯＣＨ２Ｆで置き換えられてもよく；
Ｚ１、Ｚ２およびＺ３は独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ２Ｏ−、−（ＣＨ２）４−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＦ２Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、または−Ｃ≡Ｃ−であり；
Ｙは炭素数１〜１０のパーフルオロアルキルであり；
ｍおよびｎは独立して０または１である。
【請求項２】
Ｒが炭素数１〜１０のアルキル、炭素数２〜１１のアルケニルまたは炭素数１〜９のアルコキシであり；
環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３が独立して、次の１）または２）であり；
１）１，４−シクロへキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、または１，３−ジオキサン−２，５−ジイルであり；
２）１，４−フェニレン、ナフタレン−２，６−ジイル、ピリジン−２，５−ジイル、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；
２）に記載の基において任意の水素はフッ素で置き換えられていてもよく；
Ｚ１、Ｚ２およびＺ３が独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−（ＣＨ２）４−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ２ＣＨ２−、または−ＣＯＯ−である、
請求項１に記載の化合物。
【請求項３】
Ｒが炭素数１〜１０のアルキル、炭素数２〜１１のアルケニルまたは炭素数１〜５のアルコキシであり；
環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３が独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、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、ピリジン−２，５−ジイル、３−フルオロピリジン−２，５−ジイル、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；
Ｚ１、Ｚ２およびＺ３が独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−（ＣＨ２）４−、または−ＣＯＯ−である、
請求項１に記載の化合物。
【請求項４】
Ｒが炭素数１〜１０のアルキル、炭素数２〜１０のアルケニルまたは炭素数１〜５のアルコキシであり；
環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３が独立して、１，４−シクロへキシレン、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、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、または２，６−ジフルオロ−１，４−フェニレンであり；
Ｚ１、Ｚ２およびＺ３が独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ２Ｏ−、または−ＣＨ＝ＣＨ−である、
請求項１に記載の化合物。
【請求項５】
式（１−１）〜式（１−６）のいずれか１つで表される化合物。
式中、Ｒは炭素数１〜１０のアルキル、または炭素数２〜５のアルケニルであり；
は、１，４−フェニレン、または１つ〜２つの水素がフッ素で置き換えられた１，４−フェニレンであり、；
Ｚ３は単結合であり；
Ｙは−ＣＦ３である。
【請求項６】
式（１−７）〜式（１−９）のいずれか１つで表される化合物。
式中、Ｒは炭素数１〜５のアルキルである。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の化合物を少なくとも１つ含有する、２成分以上からなる液晶組成物。
【請求項８】
式（２）、（３）および（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１成分として含有する、請求項７に記載の液晶組成物。
式中、Ｒ３は炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−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Ａ１、環Ａ２および環Ａ３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、ピリミジン−２，５−ジイル、１−ピラン−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；
Ｚ１およびＺ２は独立して、−（ＣＨ2）2−、−（ＣＨ2）4−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２Ｏ−、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９】
式（５）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７に記載の液晶組成物。
式中、Ｒ４は炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−で置き換えられてもよく；
Ｘ２は−Ｃ≡Ｎまたは−Ｃ≡Ｃ−Ｃ≡Ｎであり；
環Ｂ１、環Ｂ２および環Ｂ３は独立して、１，４−シクロヘキシレン、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、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、１−ピラン−２，５−ジイル、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；
Ｚ３は−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２Ｏ−、または単結合であり；
Ｌ３およびＬ４は独立して水素またはフッ素であり；
ｑは独立して０、１または２であり、ｒは独立して０または１である。
【請求項１０】
式（６）、（７）、（８）、（９）および（１０）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１成分として含有する、請求項７に記載の液晶組成物。
式中、Ｒ５およびＲ６は独立して、炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−で置き換えられてもよく；
環Ｃ１、環Ｃ２、環Ｃ３および環Ｃ４は独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、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、６−ピラン−２，５−ジイルまたはデカヒドロ−２，６−ナフタレンであり；
Ｚ４、Ｚ５、Ｚ６およびＺ７は独立して−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＯＣＦ２（ＣＨ2）2−、または単結合であり；
Ｌ５およびＬ６は独立してフッ素または塩素であり；
ｊ、ｋ、ｌ、ｍおよびｎは独立して０または１であり、ｋ＋ｌ＋ｍ＋ｎは１または２である。
【請求項１１】
式（１１）、（１２）および（１３）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１成分として含有する、請求項７に記載の液晶組成物。
式中、Ｒ７およびＲ８は独立して炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−で置き換えられてもよく；
環Ｄ１、環Ｄ２および環Ｄ３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、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、３−フルオロ−１，４−フェニレン、または２，５−ジフルオロ１，４−フェニレンであり；
Ｚ８およびＺ９は独立して−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または単結合である。
【請求項１２】
請求項９記載の式（５）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８に記載の液晶組成物。
【請求項１３】
請求項１１記載の式（１１）、（１２）および（１３）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８に記載の液晶組成物。
【請求項１４】
請求項１１記載の式（１１）、（１２）および（１３）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９に記載の液晶組成物。
【請求項１５】
請求項１１記載の式（１１）、（１２）および（１３）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１０に記載の液晶組成物。
【請求項１６】
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７〜１５のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【請求項１７】
少なくとも１つの酸化防止剤および／または紫外線吸収剤を含む請求項７〜１６のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【請求項１８】
請求項７〜１７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】
式（１）で表される化合物。
式中、Ｒは炭素数１〜１０のアルキルであり、このアルキルの任意の−ＣＨ２−は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−または−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく；
環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３は独立して、次の１）または２）であり：
１）１，４−シクロへキシレンまたは１，４−シクロヘキセニレンであり、これらの１つの−ＣＨ２−または隣接していない２つ以上の−ＣＨ２−は−Ｏ−により置き換えられてもよく；
２）１，４−フェニレン、ナフタレン−２，６−ジイル、テトラヒドロナフタレン−２，６−ジイル、またはデカヒドロナフタレン−２，６−ジイルであり、このうちの１，４−フェニレンの１つまたは２つの−ＣＨ＝は−Ｎ＝により置き換えられてもよく；
１）または２）に記載の基において任意の水素はハロゲン、−Ｃ≡Ｎ、−ＣＦ３、−ＣＨＦ２、−ＣＨ２Ｆ、−ＯＣＦ３、−ＯＣＨＦ２、または−ＯＣＨ２Ｆで置き換えられてもよく；
Ｚ１、Ｚ２およびＺ３は独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ２Ｏ−、−（ＣＨ２）４−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＦ２Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、または−Ｃ≡Ｃ−であり；
Ｙは炭素数１〜１０のパーフルオロアルキルであり；
ｍおよびｎは独立して０または１である。
【請求項２】
Ｒが炭素数１〜１０のアルキル、炭素数２〜１１のアルケニルまたは炭素数１〜９のアルコキシであり；
環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３が独立して、次の１）または２）であり；
１）１，４−シクロへキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、または１，３−ジオキサン−２，５−ジイルであり；
２）１，４−フェニレン、ナフタレン−２，６−ジイル、ピリジン−２，５−ジイル、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；
２）に記載の基において任意の水素はフッ素で置き換えられていてもよく；
Ｚ１、Ｚ２およびＺ３が独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−（ＣＨ２）４−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ２ＣＨ２−、または−ＣＯＯ−である、
請求項１に記載の化合物。
【請求項３】
Ｒが炭素数１〜１０のアルキル、炭素数２〜１１のアルケニルまたは炭素数１〜５のアルコキシであり；
環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３が独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、テトラヒドロピラン−２，５−ジイル、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、ピリジン−２，５−ジイル、３−フルオロピリジン−２，５−ジイル、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；
Ｚ１、Ｚ２およびＺ３が独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−（ＣＨ２）４−、または−ＣＯＯ−である、
請求項１に記載の化合物。
【請求項４】
Ｒが炭素数１〜１０のアルキル、炭素数２〜１０のアルケニルまたは炭素数１〜５のアルコキシであり；
環Ａ１、環Ａ２および環Ａ３が独立して、１，４−シクロへキシレン、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、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、または２，６−ジフルオロ−１，４−フェニレンであり；
Ｚ１、Ｚ２およびＺ３が独立して、単結合、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ２Ｏ−、または−ＣＨ＝ＣＨ−である、
請求項１に記載の化合物。
【請求項５】
式（１−１）〜式（１−６）のいずれか１つで表される化合物。
式中、Ｒは炭素数１〜１０のアルキル、または炭素数２〜５のアルケニルであり；
は、１，４−フェニレン、または１つ〜２つの水素がフッ素で置き換えられた１，４−フェニレンであり、；
Ｚ３は単結合であり；
Ｙは−ＣＦ３である。
【請求項６】
式（１−７）〜式（１−９）のいずれか１つで表される化合物。
式中、Ｒは炭素数１〜５のアルキルである。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の化合物を少なくとも１つ含有する、２成分以上からなる液晶組成物。
【請求項８】
式（２）、（３）および（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１成分として含有する、請求項７に記載の液晶組成物。
式中、Ｒ３は炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−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Ａ１、環Ａ２および環Ａ３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、ピリミジン−２，５−ジイル、１−ピラン−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；
Ｚ１およびＺ２は独立して、−（ＣＨ2）2−、−（ＣＨ2）4−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２Ｏ−、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９】
式（５）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７に記載の液晶組成物。
式中、Ｒ４は炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−で置き換えられてもよく；
Ｘ２は−Ｃ≡Ｎまたは−Ｃ≡Ｃ−Ｃ≡Ｎであり；
環Ｂ１、環Ｂ２および環Ｂ３は独立して、１，４−シクロヘキシレン、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、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、１−ピラン−２，５−ジイル、またはピリミジン−２，５−ジイルであり；
Ｚ３は−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−、−ＣＦ2Ｏ−、−ＯＣＦ2−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ２Ｏ−、または単結合であり；
Ｌ３およびＬ４は独立して水素またはフッ素であり；
ｑは独立して０、１または２であり、ｒは独立して０または１である。
【請求項１０】
式（６）、（７）、（８）、（９）および（１０）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１成分として含有する、請求項７に記載の液晶組成物。
式中、Ｒ５およびＲ６は独立して、炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、アルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−で置き換えられてもよく；
環Ｃ１、環Ｃ２、環Ｃ３および環Ｃ４は独立して、１，４−シクロヘキシレン、１，４−シクロヘキセニレン、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、６−ピラン−２，５−ジイルまたはデカヒドロ−２，６−ナフタレンであり；
Ｚ４、Ｚ５、Ｚ６およびＺ７は独立して−（ＣＨ2）2−、−ＣＯＯ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＯＣＦ２（ＣＨ2）2−、または単結合であり；
Ｌ５およびＬ６は独立してフッ素または塩素であり；
ｊ、ｋ、ｌ、ｍおよびｎは独立して０または１であり、ｋ＋ｌ＋ｍ＋ｎは１または２である。
【請求項１１】
式（１１）、（１２）および（１３）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１成分として含有する、請求項７に記載の液晶組成物。
式中、Ｒ７およびＲ８は独立して炭素数１〜１０のアルキルまたは炭素数２〜１０のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、任意の−ＣＨ2−は−Ｏ−で置き換えられてもよく；
環Ｄ１、環Ｄ２および環Ｄ３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、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、３−フルオロ−１，４−フェニレン、または２，５−ジフルオロ１，４−フェニレンであり；
Ｚ８およびＺ９は独立して−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−（ＣＨ2）2−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または単結合である。
【請求項１２】
請求項９記載の式（５）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８に記載の液晶組成物。
【請求項１３】
請求項１１記載の式（１１）、（１２）および（１３）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８に記載の液晶組成物。
【請求項１４】
請求項１１記載の式（１１）、（１２）および（１３）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９に記載の液晶組成物。
【請求項１５】
請求項１１記載の式（１１）、（１２）および（１３）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１０に記載の液晶組成物。
【請求項１６】
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７〜１５のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【請求項１７】
少なくとも１つの酸化防止剤および／または紫外線吸収剤を含む請求項７〜１６のいずれか１項に記載の液晶組成物。
【請求項１８】
請求項７〜１７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２００８−２４７８９０（Ｐ２００８−２４７８９０Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４８０４４（Ｐ２００８−４８０４４）
【出願日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【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２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【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）】
[ Back to top ]