ラクトン環を含有する液晶性化合物、液晶組成物、および液晶表示素子
【課題】熱、光などに対する安定性を有し、透明点が高く、適切な光学異方性を有し、さらに、大きな負の誘電率異方性、および他の液晶性化合物との優れた相溶性を有するネマチック液晶性化合物、粘度が低く、適切な光学異方性、および適切な負の誘電率異方性を有し、しきい値電圧が低く、さらに、ネマチック相の上限温度（ネマチック相−等方相の相転移温度）が高く、ネマチック相の下限温度が低い、上記化合物を含有する液晶組成物を提供する。
【解決手段】ラクトン環とシクロヘキサン環とが単結合または−ＣＨ２ＣＨ２−を介し結合した構造を有し、さらに特定の構造を有するネマチック液晶性化合物を合成し、この液晶性化合物を含有するネマチック液晶組成物を作製する。
【解決手段】ラクトン環とシクロヘキサン環とが単結合または−ＣＨ２ＣＨ２−を介し結合した構造を有し、さらに特定の構造を有するネマチック液晶性化合物を合成し、この液晶性化合物を含有するネマチック液晶組成物を作製する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラクトン環を含有するネマチック液晶性化合物、液晶組成物、および液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子は、表示方式によってＤＳ（Dynamic scattering）、ＴＮ（Twisted nematic）、ＧＨ（Guest host）、ＳＴＮ（Super twisted nematic）、ＩＰＳ（In-plane switching）、ＶＡ（Vertical alignment）、ＯＣＢ（Optically compensated bend）などのモードに分類される。これら液晶表示素子に含有される液晶組成物として好ましい特性は、表示方式によって異なる点もあるが、どの表示方式で用いられるかを問わず、共通して以下の特性を有することが好ましい。
（１）水分、空気、熱、光等の外的環境因子に対して安定であること。
（２）室温を中心とした広い温度範囲で液晶相を示すこと。
（３）粘度が小さいこと。
（４）表示素子を駆動させた場合にその駆動電圧を低くすることができること。
（５）最適な誘電率異方性（Δε）を有すること。
（６）最適な光学異方性（Δｎ）を有すること。
【０００３】
しかし現在のところ、上記特性（１）〜（６）を全て満たす単一の液晶性化合物は知られておらず、数種〜二十数種の液晶性化合物を混合した液晶組成物として使用するのが一般的である。そのため、組成物成分として用いられる液晶性化合物は相互に良好な相溶性を示すことが必要である。特に最近では、様々な環境下、例えば極低温でも使用できる液晶表示素子が要求されており、極低温においても良好な相溶性を示す液晶性化合物が望まれている。
【０００４】
近年、液晶表示素子の最大の問題点である視野角の狭さを克服する表示方式として、上記表示方式の中でも、ＩＰＳ、ＶＡ、ＯＣＢなどのモードが注目されている。これらモードの液晶表示素子の中でも、特にＶＡモードやＩＰＳモードの液晶表示素子は、視野角の広さに加え応答性にも優れ、さらに高コントラストな表示が得られるため開発が盛んに行われている。これら表示方式の液晶表示素子に使用される液晶組成物の特徴は、誘電率異方性が負である点にある。そして、負の誘電率異方性が大きい液晶組成物は、その液晶組成物を含有する液晶表示素子の駆動電圧を低くできることが知られている（M.F.Leslie, Mol. Cryst. Liq. Cryst., １９７０, １２,５７）。そのため、その液晶組成物の構成成分である液晶性化合物についても、より大きな負の誘電率異方性を有することが求められている。
【０００５】
従来から、負の誘電率異方性を有する液晶組成物の成分として、ベンゼン環のラテラル位の水素がフッ素で置き換えられた液晶性化合物が数多く検討されてきている（日本特許第２８１１３４２号、特開平０２−４７２５号公報参照）。例えば下記の化合物（ｃ）が報告されている（式中、ＲおよびＲ′はアルキルである。）。しかし、化合物（ｃ）に例示される化合物は、負の誘電率異方性を有するものの、必ずしもその値が大きくない場合もあり、前記のＶＡモード、ＩＰＳモードなどの液晶表示素子の駆動電圧を低下させるためには十分ではない場合もあった。
【０００６】
【化１】
【０００７】
（上記式中、ＲおよびＲ′はアルキルである。）
また、大きな負の誘電率異方性を有する液晶性化合物として化合物（ｄ）（特開昭５９−１０５５７号公報参照）が報告されている（式中、ＲおよびＲ′はアルキルである）。化合物（ｄ）は非常に大きな負の誘電率異方性を有するが、化学的および物理的安定性が必ずしも十分ではなかった。
【０００８】
【化２】
【０００９】
（上記式中、ＲおよびＲ′はアルキルである。）
一方、ラクトン環を有する液晶性化合物も数多く検討されてきている（例えば、特許文献１〜１１）。
【００１０】
例えば特許文献１および２では、ラクトン環に隣接する環が芳香族環であるネマチック液晶性化合物が報告されている。
また特許文献４〜６および１１では、ラクトン環を有する液晶性化合物が報告されている。しかしながらこれらの化合物の用途は強誘電液晶であり、実施例等を通じその発明の効果が検証されている化合物は、ラクトン環に隣接する環が、芳香族環、または複素環である液晶性化合物である。これらの化合物は光学異方性が大きくなる傾向にあり、ネマチック液晶として使用するには問題があった。
【００１１】
さらに、特許文献７ではラクトン環を有する強誘電液晶に用いる液晶性化合物が報告されているが、ラクトン環に隣接する環は、−ＣＯＯ−、−Ｏ−、または、−ＣＨ２Ｏ−を介して結合しているため化学的および物理的安定性が十分ではなく、ネマチック液晶として使用するには問題があった。
【００１２】
加えて特許文献３では、本願発明の化合物と類似する化合物が開示されているが、合成中間体として記載されているに過ぎない。
従って、大きな負の誘電率異方性を有すると同時に、適切な光学異方性を有し、高い安定性を有する液晶性化合物が待望されている。
【００１３】
なお本明細書中では、「液晶性化合物」とは、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、液晶相を有さないが液晶組成物として有用な化合物の総称を意味する。また、「ネマチック液晶性化合物」とは、ネマチック相を有する化合物、および、ネマチック相を有さないがネマチック液晶組成物として有用な化合物の総称を意味する。
【特許文献１】特開２００４−２９２７７４公報
【特許文献２】特開昭５９−１６４７８８号公報
【特許文献３】特開２０００−８０４０号公報
【特許文献４】特開平９−１１０８５６号公報
【特許文献５】特開平７−７２４４２号公報
【特許文献６】特開平７−１３３２４４号公報
【特許文献７】特開平３−２０２６９号公報
【特許文献８】特許第２９７４８０５号公報
【特許文献９】特許第２９７４８２４号公報
【特許文献１０】特許第２９７４８２７号公報
【特許文献１１】特開平３−１２８３７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の第一の目的は、熱、光などに対する安定性を有し、透明点が高く、適切な光学異方性を有し、さらに、大きな負の誘電率異方性、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。
【００１５】
本発明の第二の目的は、粘度が低く、適切な光学異方性、および適切な負の誘電率異方性を有し、しきい値電圧が低く、さらに、ネマチック相の上限温度（ネマチック相−等方相の相転移温度）が高く、ネマチック相の下限温度が低い、上記化合物を含有する液晶組成物を提供することである。
【００１６】
本発明の第三の目的は、応答時間が短く、消費電力および駆動電圧が小さく、大きなコントラストを有し、広い温度範囲で使用可能である、上記組成物を含有する液晶表示素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題に対して研究を行った結果、ラクトン環とシクロヘキサン環とが単結合または−ＣＨ２ＣＨ２−を介して結合した特定の液晶性化合物が、熱、光などに対する安定性、適切な光学異方性、大きな負の誘電率異方性、および他の液晶性化合物との優れた相溶性を有すること、また、上記化合物を含有する液晶組成物が、粘度が小さく、適切な光学異方性、および適切な負の誘電率異方性を有し、しきい値電圧が低く、さらに、ネマチック相の上限温度が高く、ネマチック相の下限温度が低いこと、さらに、上記組成物を含有する液晶表示素子が、応答時間が短く、消費電力および駆動電圧が小さく、コントラスト比が大きく、広い温度範囲で使用可能であること、加えて、熱、光などに対する安定性を有し、幅広い反応に用いることが可能な、本発明の液晶性化合物を容易に製造できる中間体化合物、を見い出し、本発明を完成するに至った。
【００１８】
すなわち本発明は、以下に記載された事項を有している。
〔１〕：下記一般式（ａ−１）から（ａ−６）のいずれか１つで表されるネマチック液晶性化合物。
【００１９】
【化３】
【００２０】
式（ａ−１）〜（ａ−６）中、ＲａおよびＲｂは独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルであるが、このアルキルにおいて、−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられていてもよく、−（ＣＨ２）２−は−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられていてもよく、水素はハロゲンで置き換えられていてもよく；
環Ａ１および環Ａ２は独立して、トランス−１，４−シクロへキシレン、または１，４−フェニレンであり、これらの環において水素はハロゲンで置き換えられてもよく、環がトランス−１，４−シクロへキシレンである場合には−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられていてもよく、−ＣＨ２ＣＨ−は−ＣＨ＝Ｃ−で置き換えられてもよく
Ｚ１およびＺ２は独立して、単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、または−ＣＨ２ＣＨ２−である。
ただし、式（ａ−３）において、
環Ａ２がトランス−１，４−シクロへキシレンであるときは、Ｚ２は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２―、または−ＣＨ２Ｏ−であり、
Ｒａが−Ｃ３Ｈ７であり、Ｒｂが−ＯＣ２Ｈ５であり、Ｚ２が単結合であるときは、環Ａ２はトランス−１，４−シクロへキシレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、２−フルオロ−１，４−フェニレン、３−フルオロ−１，４−フェニレン、２−フルオロ−３−クロロ−１，４−フェニレン、２−クロロ−３−フルオロ−１，４−フェニレン、または２，３−ジクロロ−１，４−フェニレンであり、
式（ａ−４）において、
環Ａ１がトランス−１，４−シクロへキシレンであるときは、Ｚ１は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、または−ＣＨ２Ｏ−である。
【００２１】
〔２〕：上記式（ａ−１）または式（ａ−２）で表され、ＲａおよびＲｂが、独立して、水素、炭素数１〜１０のアルキル、または炭素数１〜９のアルコキシである項〔１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００２２】
〔３〕：上記式（ａ−１）または式（ａ−２）で表され、ＲａおよびＲｂが、独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルである項〔１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００２３】
〔４〕：上記式（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）、または（ａ−６）で表され、Ｚ１またはＺ２が単結合である項〔１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
〔５〕：上記式（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）、または（ａ−６）で表され、環Ａ１または環Ａ２が１，４−シクロヘキシレンである項〔１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００２４】
〔６〕：上記式（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）、または（ａ−６）で表され、Ｚ１またはＺ２が単結合であり、環Ａ１または環Ａ２が１，４−シクロヘキシレンである項〔１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００２５】
〔７〕：上記式（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）、または（ａ−６）で表され、ＲａおよびＲｂが独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルであり、Ｚ１またはＺ２が単結合であり、環Ａ１または環Ａ２が１，４−シクロヘキシレンである項〔１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００２６】
〔８〕：上記式（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）、または（ａ−６）で表され、環Ａ１または環Ａ２が、任意の水素がハロゲンで置き換えられていてもよい１，４−フェニレンである項〔１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００２７】
〔９〕：上記式（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）、または（ａ−６）で表され、Ｚ１またはＺ２が単結合であり、環Ａ１または環Ａ２が、任意の水素がハロゲンで置き換えられていてもよい１，４−フェニレンである項〔１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００２８】
〔１０〕：上記式（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）、または（ａ−６）で表され、ＲａおよびＲｂが、独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルであり、Ｚ１またはＺ２が単結合であり、環Ａ１または環Ａ２が、任意の水素がハロゲンで置き換えられていてもよい１，４−フェニレンである項〔１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００２９】
〔１１〕：下記一般式（ｂ−１）から（ｂ−６）のいずれか１つで表されるネマチック液晶性化合物。
【００３０】
【化４】
【００３１】
式（ｂ−１）〜（ｂ−６）中、ＲｃおよびＲｄは独立して、水素、ハロゲン、または炭素数１〜１０のアルキルであるが、このアルキルにおいて、−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられていてもよく、−（ＣＨ２）２−は−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられていてもよく、水素はハロゲンで置き換えられていてもよく；
環Ａ３および環Ａ４は独立して、トランス−１，４−シクロへキシレン、または１，４−フェニレンであり、これらの環において水素はハロゲンで置き換えられてもよく、環がトランス−１，４−シクロへキシレンである場合には−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられていてもよく、−ＣＨ２ＣＨ−は−ＣＨ＝Ｃ−で置き換えられてもよく、
Ｚ３およびＺ４は独立して、単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、または−ＣＨ２ＣＨ２−である。
ただし、式（ｂ−２）において、ＲｃがＣ４Ｈ９であるときは、Ｒｄは炭素数１〜４、または炭素数６〜９のアルコキシであり；
式（ｂ−２）および（ｂ−６）において、Ｒｃが炭素数１〜１０のアルキルであり、かつＲｄが炭素数１〜１０のアルキルである化合物は除く。）
〔１２〕：上記式（ｂ−１）または式（ｂ−２）で表され、ＲｃおよびＲｄは独立して、水素、炭素数１〜１０のアルキル、または炭素数１〜９のアルコキシである項〔１１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００３２】
〔１３〕：上記式（ｂ−１）または式（ｂ−２）で表され、ＲｃおよびＲｄは独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルである項〔１１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００３３】
〔１４〕：上記式（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）、または（ｂ−６）で表され、Ｚ３またはＺ４が単結合である項〔１１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
〔１５〕：上記式（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）、または（ｂ−６）で表され、
環Ａ３または環Ａ４が１，４−シクロヘキシレンである項〔１１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００３４】
〔１６〕：上記式（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）、または（ｂ−６）で表され、Ｚ３またはＺ４が単結合であり、環Ａ３または環Ａ４が１，４−シクロヘキシレンである項〔１１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００３５】
〔１７〕：上記式（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）、または（ｂ−６）で表され、ＲｃおよびＲｄは独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルであり、Ｚ３またはＺ４が単結合であり、環Ａ３または環Ａ４が１，４−シクロヘキシレンである項〔１１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００３６】
〔１８〕：上記式（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）、または（ｂ−６）で表され、環Ａ３または環Ａ４が、任意の水素がハロゲンで置き換えられていてもよい１，４−フェニレンである項〔１１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００３７】
〔１９〕：上記式（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）、または（ｂ−６）で表され、Ｚ３またはＺ４が単結合であり、環Ａ３または環Ａ４が、任意の水素がハロゲンで置き換えられていてもよい１，４−フェニレンである項〔１１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００３８】
〔２０〕：上記式（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）、または（ｂ−６）で表され、ＲｃおよびＲｄが独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルであり、Ｚ３またはＺ４が単結合であり、環Ａ３または環Ａ４が、ハロゲンで置き換えられていてもよい１，４−フェニレンである項〔１１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００３９】
〔２１〕：項〔１〕〜〔２０〕のいずれか１項に記載した化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有するネマチック液晶組成物。
〔２２〕：下記一般式（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）、（８）、および（９）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物をさらに含有する項〔２１〕に記載のネマチック液晶組成物。
【００４０】
【化５】
【００４１】
式（１）〜（９）中、Ｒ１およびＲ２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、−ＣＨ２−は−Ｏ−に置き換えられていてもよく、−（ＣＨ２）２−は−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、水素はフッ素で置き換えられてもよく、あるいはＲ１はフッ素であってもよく；
環Ｂおよび環Ｃ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；
Ｚ５およびＺ６は独立して、−（ＣＨ２）２−、−ＣＯＯ−または単結合であり；
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４は独立して水素またはフッ素であり、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４の少なくとも一つはフッ素である。
【００４２】
〔２３〕：下記一般式（１０）、（１１）および（１２）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物をさらに含有する項〔２１〕に記載のネマチック液晶組成物。
【００４３】
【化６】
【００４４】
式（１０）〜（１２）中、Ｒ３およびＲ４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、−ＣＨ２−は−Ｏ−に置き換えられていてもよく、−（ＣＨ２）２−は−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、水素はフッ素で置き換えられてもよく；
環Ｄ、環Ｅおよび環Ｆ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；
Ｚ７およびＺ８は独立して、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または単結合である。
【００４５】
〔２４〕：項〔２３〕に記載の式（１０）、（１１）および（１２）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物をさらに含有する項〔２２〕に記載のネマチック液晶組成物。
【００４６】
〔２５〕：少なくとも一つの光学活性化合物をさらに含有する項〔２１〕〜〔２４〕のいずれか１項に記載のネマチック液晶組成物。
〔２６〕：項〔２１〕〜〔２５〕のいずれか１項に記載のネマチック液晶組成物を含有する液晶表示素子。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、熱、光などに対する安定性を有し、透明点が高く、適切な光学異方性を有し、さらに、大きな負の誘電率異方性、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が得られる。また本発明によれば、粘度が低く、適切な光学異方性、および適切な負の誘電率異方性を有し、しきい値電圧が低く、さらに、ネマチック相の上限温度が高く、ネマチック相の下限温度が低い液晶組成物が得られる。さらに本発明によれば、応答時間が短く、消費電力および駆動電圧が小さく、大きなコントラストを有し、広い温度範囲で使用可能である液晶表示素子が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、本発明をさらに具体的に説明する。
本発明の液晶性化合物は以下詳細に示すラクトン環とシクロヘキサン環とを分子内に有するネマチック液晶性化合物である。
【００４９】
〔液晶性化合物（ａ−１）〜（ａ−６）〕
本発明の第一の液晶性化合物は、下記一般式（ａ−１）〜（ａ−６）で表される化合物（以下、液晶性化合物（ａ−１）〜（ａ−６）ともいう。）である。この液晶性化合物（
ａ−１）〜（ａ−６）はラクトン環とシクロヘキシル環とを有する２環もしくは３環化合物であり、ラクトン環とシクロヘキシル環とが単結合を介して結合しており、さらにその化合物の末端には水素または炭素数が１０以下の基を有している。
【００５０】
上記液晶性化合物はこのような構造を有するため、ネマチック液晶性化合物として有用である。また熱、光に対する安定性に優れ、透明点が高く、好ましくは０．１２０以下、より好ましくは−０．０２０〜０．１１０の範囲の適切な光学異方性を有し、好ましくは−３以下、より好ましくは−１２〜−４の範囲の適切な負の誘電率異方性を有し、他の液晶性化合物との相溶性に優れる。
【００５１】
【化７】
【００５２】
液晶性化合物（ａ−１）〜（ａ−６）中のＲａおよびＲｂは、水素、または炭素数１〜１０のアルキルであるが、このアルキルでは、−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられていてもよく、−（ＣＨ２）２−は−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられていてもよい。
【００５３】
上記ＲａおよびＲｂとしては、水素、炭素数１〜１０のアルキル、炭素数１〜９のアルコキシ、炭素数２〜９のアルコキシアルキル、炭素数２〜８のアルコキシアルコキシ、炭素数２〜１０のアルケニル、炭素数２〜９のアルケニルオキシ、炭素数３〜９のアルケニルオキシアルキル、炭素数３〜９のアルコキシアルケニルが挙げられる。これら基のアルキル鎖は、直鎖であることが好ましい。アルキル鎖が直鎖であると、液晶相の温度範囲を広くすることができ、粘度を小さくすることができる。
【００５４】
また、これら基中の１つ以上の水素が、ハロゲンで置き換えられていてもよく、水素を置き換えるハロゲンとしては、フッ素、塩素が好ましい。
これらＲａおよびＲｂとしては、アルキル、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルケニル、フルオロアルキル、フルオロアルコキシが好ましく、アルキル、アルコキシ、アル
コキシアルキル、アルケニルがより好ましく、アルキル、アルコキシ、アルケニルがさらに好ましい。またアルケニルとしては、その立体配置がトランス配置であることが好ましい。
【００５５】
上記アルキルとしては、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−Ｃ３Ｈ７、−Ｃ４Ｈ９、−Ｃ５Ｈ１１、−Ｃ６Ｈ１３、−Ｃ７Ｈ１５、−Ｃ８Ｈ１７、−Ｃ９Ｈ１９、−Ｃ１０Ｈ２１が挙げられ；
上記アルコキシとしては、−ＯＣＨ３、−ＯＣ２Ｈ５、−ＯＣ３Ｈ７、−ＯＣ４Ｈ９、−ＯＣ５Ｈ１１、−ＯＣ６Ｈ１３、−ＯＣ７Ｈ１５、−ＯＣ８Ｈ１７、−ＯＣ９Ｈ１９が挙げられ；
上記アルケニルとしては、−ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣ３Ｈ７、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＣＨ２）３ＣＨ＝ＣＨ２が挙げられ；
上記アルケニルオキシとしては、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５が挙げられる。
【００５６】
また、水素をハロゲンで置き換えたアルキルとしては、−ＣＨ２Ｆ、−ＣＨＦ２、−ＣＦ３、−（ＣＨ２）２Ｆ、−ＣＦ２ＣＨ２Ｆ、−ＣＦ２ＣＨＦ２、−ＣＨ２ＣＦ３、−ＣＦ２ＣＦ３、−（ＣＨ２）３Ｆ、−（ＣＦ２）２ＣＦ３、−ＣＦ２ＣＨＦＣＦ３、−ＣＨＦＣＦ２ＣＦ３が挙げられ；
水素をハロゲンで置き換えたアルコキシとしては、−ＯＣＦ３、−ＯＣＨＦ２、−ＯＣＨ２Ｆ、−ＯＣＦ２ＣＦ３、−ＯＣＦ２ＣＨＦ２、−ＯＣＦ２ＣＨ２Ｆ、−ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＦ３、−ＯＣＦ２ＣＨＦＣＦ３、−ＯＣＨＦＣＦ２ＣＦ３が挙げられ；
水素をハロゲンで置き換えたアルケニルとしては、−ＣＨ＝ＣＨＦ、−ＣＨ＝ＣＦ２、−ＣＦ＝ＣＨＦ、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ２Ｆ、−ＣＨ＝ＣＨＣＦ３、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＦ２が挙げられる。
【００５７】
これらＲａおよびＲｂの中でも、
−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−Ｃ３Ｈ７、−Ｃ４Ｈ９、−Ｃ５Ｈ１１、−Ｃ６Ｈ１３、−Ｃ７Ｈ１５、−Ｃ８Ｈ１７、−Ｃ９Ｈ１９、−Ｃ１０Ｈ２１、−ＯＣＨ３、−ＯＣ２Ｈ５、−ＯＣ３Ｈ７、−ＯＣ４Ｈ９、−ＯＣ５Ｈ１０、−ＯＣ６Ｈ１３、−ＯＣ７Ｈ１５、−ＯＣ８Ｈ１７、−ＯＣ９Ｈ１９が好ましい。
【００５８】
液晶性化合物（ａ−１）〜（ａ−６）の環Ａ１および環Ａ２は独立して、トランス−１，４−シクロヘキシレン、または１，４−フェニレンであり、これらの環において水素はハロゲンで置き換えられてもよく、環がトランス−１，４−シクロへキシレンである場合には−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられていてもよく、−ＣＨ２ＣＨ−は−ＣＨ＝Ｃ−で置き換えられてもよい。
【００５９】
これらの環がトランス−１，４−シクロヘキシレンであるときには、光学異方性を小さくし、粘度を小さくすることができ、さらに、この液晶性化合物を液晶組成物に添加すると、ネマチック相の上限温度を高くすることができる。
【００６０】
またこれらの環が、水素がハロゲンで置き換えられてもよい１，４−フェニレンであるときには、光学異方性を比較的大きくすることができるとともに、配向秩序パラメーターを大きくすることができる。
【００６１】
環Ａ１および環Ａ２としては、これらの中でも、トランス−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、３−フルオロ−１，４−フェニレン、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２−フルオロ−３−クロロ−１，４−フェニレン、２−クロロ−３−フルオロ−１，４−フェニレン、２，３−クロロ−１，４−フェニレンが好ましく、
トランス−１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、３−フルオロ−１，４−フェニレン、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレンがより好ましい。
【００６２】
液晶性化合物（ａ−１）〜（ａ−６）のＺ１およびＺ２は独立して、単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、または−ＣＨ２ＣＨ２−である。これら基の中でも、液晶相の温度範囲を広くし、粘度を下げる観点からは、単結合が好ましい。
【００６３】
ただし、式（ａ−３）において環Ａ２がトランス−１，４−シクロへキシレンであるときは、Ｚ２は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２―、または−ＣＨ２Ｏ−である。また式（ａ−３）において、ＲａがＣ３Ｈ７であり、ＲｂがＯＣ２Ｈ５であり、Ｚ２が単結合であるときは、環Ａ２はトランス−１，４−シクロへキシレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、２−フルオロ−１，４−フェニレン、３−フルオロ−１，４−フェニレン、２−フルオロ−３−クロロ−１，４−フェニレン、２−クロロ−３−フルオロ−１，４−フェニレン、または２，３−ジクロロ−１，４−フェニレンである。
【００６４】
また式（ａ−４）において、環Ａ１がトランス−１，４−シクロへキシレンであるときは、Ｚ１は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、または−ＣＨ２Ｏ−である。
【００６５】
これらの液晶性化合物（ａ−１）〜（ａ−６）では、末端基ＲａおよびＲｂ、環Ａ１およびＡ２、結合基Ｚ１およびＺ２を上記範囲で適宜選択することにより、光学異方性、誘電率異方性などの物性を所望の物性に調整することも可能である。
【００６６】
液晶性化合物（ａ−１）および（ａ−２）において、ＲａおよびＲｂが、独立して、水素、炭素数１〜１０のアルキル、または炭素数１〜９のアルコキシである場合には相溶性が良好となる傾向にある。特に、ＲａおよびＲｂが、独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルである場合にはその効果が顕著となる。
【００６７】
液晶性化合物（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）および（ａ−６）において、Ｚ１またはＺ２が単結合である場合には、透明点が高くなる傾向にある。
なお透明点とは、液晶性化合物がある相から等方相へ相転移する時の温度をいい、具体的には、ネマチック相−等方相、スメクチック相−等方相、または結晶相−等方相の相転移温度である。
【００６８】
液晶性化合物（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）および（ａ−６）において、ＲａおよびＲｂが独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルである場合には、透明点が高くなる傾向にある。
【００６９】
液晶性化合物（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）および（ａ−６）において、環Ａ１または環Ａ２が１，４−シクロヘキシレンである場合には、光学異方性が小さくなる傾向にあり、透明点が高くなる傾向にある。
【００７０】
液晶性化合物（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）および（ａ−６）において、環Ａ１または環Ａ２が任意の水素がハロゲンで置き換えられていてもよい１，４−フェニレンである場合には、光学異方性が大きくなる傾向にあり、透明点が高くなる傾向にある。
【００７１】
液晶性化合物（ａ−１）〜（ａ−６）の中でも、下記一般式（ａ−１）、（ａ−２）、（ａ−３−１）〜（ａ−３−５）、（ａ−４−１）〜（ａ−４−４）、（ａ−５−１）〜（ａ−５−１３）、および（ａ−６−１）〜（ａ−６−１３）で表される化合物（以下、各々液晶性化合物ａ−１）、（ａ−２）、（ａ−３−１）〜（ａ−３−５）、（ａ−４−１）〜（ａ−４−４）、（ａ−５−１）〜（ａ−５−１３）、および（ａ−６−１）〜（ａ−６−１３）ともいう。）が好ましい。
【００７２】
【化８】
【００７３】
【化９】
【００７４】
ＲａおよびＲｂの定義は、液晶性化合物（ａ−１）〜（ａ−６）の場合と同様である。ＬａおよびＬｂは独立して、水素またはハロゲンであり、好ましくは水素、フッ素または塩素である。
【００７５】
〔液晶性化合物（ｂ−１）〜（ｂ−６）〕
本発明の第二の液晶性化合物は、下記一般式（ｂ−１）〜（ｂ−６）で表される化合物（以下、液晶性化合物（ｂ−１）〜（ｂ−６）ともいう。）である。この液晶性化合物（ｂ−１）〜（ｂ−６）はラクトン環とシクロヘキシル環とを有する２環もしくは３環化合物であり、ラクトン環とシクロヘキシル環とが−ＣＨ２ＣＨ２−を介して結合しており、さらにその化合物の末端には、水素、ハロゲンまたは炭素数が１０以下のアルキル基を有している。
【００７６】
上記液晶性化合物はこのような構造を有するため、ネマチック液晶性化合物として有用である。また熱、光に対する安定性に優れ、透明点が高く、好ましくは０．１２０以下、より好ましくは−０．０２０〜０．１１０の範囲の適切な光学異方性を有し、好ましくは−３以下、より好ましくは−１２〜−４の範囲の適切な負の誘電率異方性を有し、他の液晶性化合物との相溶性に優れる。
【００７７】
【化１０】
【００７８】
液晶性化合物（ｂ−１）〜（ｂ−６）中のＲｃおよびＲｄは、水素、ハロゲンまたは炭素数１〜１０のアルキルであるが、このアルキルでは、−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられていてもよく、−（ＣＨ２）２−は−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられていてもよい。
ただし、式（ｂ−２）において、ＲｃがＣ４Ｈ９であるときは、Ｒｄは炭素数１〜１０のアルキル、または炭素数１〜４、または炭素数６〜９のアルコキシである。
好ましくは、式（ｂ−２）および（ｂ−６）において、Ｒｃが炭素数１〜１０のアルキルであり、かつＲｄが炭素数１〜１０のアルキルである化合物は除く。
【００７９】
上記ＲｃおよびＲｄとしては、水素、炭素数１〜１０のアルキル、炭素数１〜９のアルコキシ、炭素数２〜９のアルコキシアルキル、炭素数２〜８のアルコキシアルコキシ、炭素数２〜１０のアルケニル、炭素数２〜９のアルケニルオキシ、炭素数３〜９のアルケニルオキシアルキル、炭素数３〜９のアルコキシアルケニル、炭素数１〜１０のハロアルキル、炭素数１〜９のハロアルコキシが挙げられる。
【００８０】
また、これら基中の１つ以上の水素が、ハロゲンで置き換えられていてもよく、水素を置き換えるハロゲンとしては、フッ素、塩素が好ましい。
これらＲｃおよびＲｄとしては、アルキル、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルケニル、フルオロアルキル、フルオロアルコキシが好ましく、アルキル、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルケニルがより好ましく、アルキル、アルコキシ、アルケニルがさらに好ましい。これら基のアルキル鎖は、直鎖であることが好ましい。アルキル鎖が、直鎖であると、液晶相の温度範囲を広くすることができ、粘度を小さくすることができる。またアルケニルとしては、その立体配置がトランス配置であることが好ましい。
【００８１】
上記アルキルとしては、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−Ｃ３Ｈ７、−Ｃ４Ｈ９、−Ｃ５Ｈ１１、−Ｃ６Ｈ１３、−Ｃ７Ｈ１５、−Ｃ８Ｈ１７、−Ｃ９Ｈ１９、−Ｃ１０Ｈ２１が挙げ
られ；
上記アルコキシとしては、−ＯＣＨ３、−ＯＣ２Ｈ５、−ＯＣ３Ｈ７、−ＯＣ４Ｈ９、−ＯＣ５Ｈ１１、−ＯＣ６Ｈ１３、−ＯＣ７Ｈ１５、−ＯＣ８Ｈ１７、−ＯＣ９Ｈ１９が挙げられ；
上記アルケニルとしては、−ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣ３Ｈ７、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＣＨ２）３ＣＨ＝ＣＨ２が挙げられ；
上記アルケニルオキシとしては、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５が挙げられる。
【００８２】
また、水素をハロゲンで置き換えたアルキルとしては、−ＣＨ２Ｆ、−ＣＨＦ２、−ＣＦ３、−（ＣＨ２）２Ｆ、−ＣＦ２ＣＨ２Ｆ、−ＣＦ２ＣＨＦ２、−ＣＨ２ＣＦ３、−ＣＦ２ＣＦ３、−（ＣＨ２）３Ｆ、−（ＣＦ２）２ＣＦ３、−ＣＦ２ＣＨＦＣＦ３、−ＣＨＦＣＦ２ＣＦ３が挙げられ；
水素をハロゲンで置き換えたアルコキシとしては、−ＯＣＦ３、−ＯＣＨＦ２、−ＯＣＨ２Ｆ、−ＯＣＦ２ＣＦ３、−ＯＣＦ２ＣＨＦ２、−ＯＣＦ２ＣＨ２Ｆ、−ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＦ３、−ＯＣＦ２ＣＨＦＣＦ３、−ＯＣＨＦＣＦ２ＣＦ３が挙げられ；
水素をハロゲンで置き換えたアルケニルとしては、−ＣＨ＝ＣＨＦ、−ＣＨ＝ＣＦ２、−ＣＦ＝ＣＨＦ、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ２Ｆ、−ＣＨ＝ＣＨＣＦ３、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＦ２が挙げられる。
【００８３】
これらＲｃおよびＲｄの中でも、
−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−Ｃ３Ｈ７、−Ｃ４Ｈ９、−Ｃ５Ｈ１１、−Ｃ６Ｈ１３、−Ｃ７Ｈ１５、−Ｃ８Ｈ１７、−Ｃ９Ｈ１９、−Ｃ１０Ｈ２１、−ＯＣＨ３、−ＯＣ２Ｈ５、−ＯＣ３Ｈ７、−ＯＣ４Ｈ９、−ＯＣ５Ｈ１１、−ＯＣ６Ｈ１３、−ＯＣ７Ｈ１５、−ＯＣ８Ｈ１７、−ＯＣ９Ｈ１９、−ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣ３Ｈ７、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＣＨ２）３ＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＣＨ２Ｆ、−ＣＨＦ２、−ＣＦ３、−（ＣＨ２）２Ｆ、−ＣＨ＝ＣＨＦ、−ＣＨ＝ＣＦ２、−ＣＦ＝ＣＨＦ、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ２Ｆ、−ＣＨ＝ＣＨＣＦ３、が好ましい。
【００８４】
液晶性化合物（ｂ−１）〜（ｂ−６）の環Ａ３および環Ａ４は独立して、トランス−１，４−シクロヘキシレン、または１，４−フェニレンであり、これらの環において水素はハロゲンで置き換えられてもよく、環がトランス−１，４−シクロへキシレンである場合には−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられていてもよく、−（ＣＨ２）２−は−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよい。
【００８５】
これらの環が、トランス−１，４−シクロヘキシレンであるときには、光学異方性を小さくし、粘度を小さくすることができ、さらに、この液晶性化合物を液晶組成物に添加すると、ネマチック相の上限温度を高くすることができる。
【００８６】
またこれらの環が、水素がハロゲンで置き換えられてもよい１，４−フェニレンのときは、光学異方性を比較的大きくすることができるとともに、配向秩序パラメーターを大きくすることができる。
【００８７】
環Ａ３および環Ａ４としては、これらの中でも、トランス−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、３−フルオロ−１，４−フェニレン、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２−フルオロ−３−クロロ−１，４−フェニレン、
２−クロロ−３−フルオロ−１，４−フェニレン、２，３−クロロ−１，４−フェニレンが好ましく、
トランス−１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、３−フルオロ−１，４−フェニレン、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレンがより好ましい。
【００８８】
液晶性化合物（ｂ−１）〜（ｂ−６）のＺ３およびＺ４は独立して、単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、または−ＣＨ２ＣＨ２−である。これら基の中でも、液晶相の温度範囲を広くし、粘度を下げる観点からは、単結合が好ましい。
【００８９】
これらの液晶性化合物（ｂ−１）〜（ｂ−６）では、末端基ＲｃおよびＲｄ、環Ａ３およびＡ４、結合基Ｚ３およびＺ４を上記範囲で適宜選択することにより、光学異方性、誘電率異方性などの物性を所望の物性に調整することも可能である。
【００９０】
液晶性化合物（ｂ−１）および（ｂ−２）において、ＲｃおよびＲｄが、独立して、水素、炭素数１〜１０のアルキル、または炭素数１〜９のアルコキシである場合には、相溶性が良好となる傾向にある。特に、ＲｃおよびＲｄが、独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルである場合にはその効果が顕著となる。
【００９１】
液晶性化合物（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）および（ｂ−６）において、Ｚ３またはＺ４が単結合である場合には透明点が高くなる傾向にある。
液晶性化合物（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）および（ｂ−６）において、ＲｃおよびＲｄが独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルである場合には、透明点が高くなる傾向にある。
【００９２】
液晶性化合物（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）および（ｂ−６）において、Ａ３またはＡ４が１，４−シクロヘキシレンである場合には、光学異方性が小さくなる傾向にあり、透明点が高くなる傾向にある。
【００９３】
液晶性化合物（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）および（ｂ−６）において、Ａ３またはＡ４が任意の水素がハロゲンで置き換えられていてもよい１，４−フェニレンである場合には、光学異方性が大きくなる傾向にある。
【００９４】
液晶性化合物（ｂ−１）〜（ｂ−６）のＲｃ、Ｒｄがアルケニルである場合には透明点が高くなり、また低温相溶性が良好隣、光学異方性値が高くなる。Ｒｃ、Ｒｄがアルケニルオキシである場合には透明点が特に高くなり、光学異方性値が高くなる。Ｒｃ、Ｒｄがハロゲン化されたアルキル場合、相溶性が良好となり、光学異方性値が低くなる。Ｒｃ、Ｒｄがハロゲン化されたアルコキシの場合、透明点がやや高くなり低温相溶性が良好となる。
【００９５】
液晶性化合物（ｂ−１）〜（ｂ−６）の中でも、下記一般式（ｂ−１）、（ｂ−２）、（ｂ−３−１）〜（ｂ−３−４）、（ｂ−４−１）〜（ｂ−４−３）、（ｂ−５−１）〜（ｂ−５−１２）、および（ｂ−６−１）〜（ｂ−６−１２）で表される化合物（以下、各々液晶性化合物ｂ−１）、（ｂ−２）、（ｂ−３−１）〜（ｂ−３−４）、（ｂ−４−１）〜（ｂ−４−３）、（ｂ−５−１）〜（ｂ−５−１２）、および（ｂ−６−１）〜（b−６−１２）ともいう。）が好ましい。
【００９６】
【化１１】
【００９７】
【化１２】
【００９８】
ＲｃおよびＲｄの定義は、液晶性化合物（ｂ−１）〜（ｂ−６）の場合と同様である。ＬｃおよびＬｄは独立して、水素またはハロゲンであり、好ましくは水素、フッ素または塩素である。
【００９９】
〔液晶性化合物（ａ−１）〜（ａ−６）および（ｂ−１）〜（ｂ−６）の合成〕
液晶性化合物（ａ−１）〜（ａ−６）および（ｂ−１）〜（ｂ−６）は、有機合成化学の合成手法を適切に組み合わせることにより合成することができる。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、例えば、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）などの成書に記載されている。
【０１００】
＜結合基Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３またはＺ４の形成＞
結合基Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３またはＺ４を形成する方法の一例を示す。結合基を形成するスキームを以下示す。このスキームにおいて、ＭＳＧ１またはＭＳＧ２は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（ａ−Ａ）から（ａ−Ｅ）は液晶性化合物（ａ−１）〜（ａ−６）に相当する。
【０１０１】
【化１３】
【０１０２】
（Ｉ）単結合の生成 その１
有機ハロゲン化合物（１３）とマグネシウムとを反応させ、グリニャール試薬を調製する。この調製したグリニャール試薬と、シクロヘキサノン誘導体（１４）とを反応させることにより、対応するアルコール誘導体を合成する。ついで、ｐ−トルエンスルホン酸等の酸触媒を用いて、得られたアルコール誘導体の脱水反応を行うことにより、対応する２重結合を有する化合物（１５）を合成する。得られた化合物（１５）をＲａｎｅｙ−Ｎｉ
のような触媒の存在下で水素化することにより、化合物（ａ−Ａ）を合成することができる。なお、シクロヘキサノン誘導体（１４）は、例えば、特開昭５９−７１２２号に記載の方法に従い合成することができる。
【０１０３】
（ＩＩ）単結合の生成 その２
ジヒドロキシボラン誘導体（１６）と有機ハロゲン化合物（１３）とを、例えば、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（Ｐｄ（ＰＰｈ３）４）とからなる触媒の存在下で反応させることにより、化合物（ａ−Ｂ）を合成することができる。
【０１０４】
また、有機ハロゲン化合物（１７）にブチルリチウムを反応させ、さらに塩化亜鉛を反応させた後、得られた化合物を、例えば、ビストリフェニルホスフィンジクロロパラジウム（Ｐｄ（ＰＰｈ３）２Ｃｌ２）触媒の存在下で化合物（１３）と反応させることにより、化合物（ａ−Ｂ）を合成することもできる。
【０１０５】
（ＩＩＩ）−（ＣＨ２）２−の生成
一価の有機基ＭＳＧ２を有する有機ハロゲン化合物（１３）とマグネシウムとを反応させ、グリニャール試薬を調製する。この調製したグリニャール試薬と、アルデヒド誘導体（１８）とを反応させることにより、対応するアルコール誘導体を合成する。ついで、ｐ−トルエンスルホン酸等の酸触媒を用いて、得られたアルコール誘導体の脱水反応を行うことにより、対応する２重結合を有する化合物（１９）を合成することができる。一方、有機ハロゲン化合物（１３）を、ブチルリチウム、もしくはマグネシウムで処理して得られた化合物を、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（２０）を得る。ついで、得られたアルデヒド（２０）と、ホスホニウム塩（２１）をカリウムｔｅｒｔ−ブトキシド等の塩基で処理して得られるリンイリドとを反応させ、対応する２重結合を有する化合物（１９）を合成することができる。
【０１０６】
化合物（１９）を炭素担持パラジウム（Ｐｄ／Ｃ）のような触媒の存在下で水素化することにより、−（ＣＨ２）２−を有する化合物（ａ−Ｃ）を合成することができる。
(ＩＶ)−ＣＨ２Ｏ−または−ＯＣＨ２−の生成
ジヒドロキシボラン誘導体（１６）を過酸化水素等の酸化剤により酸化し、アルコール誘導体（２２）を得る。別途、アルデヒド誘導体（２０）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（２３）を得る。得られた化合物（２３）を臭化水素酸等でハロゲン化して有機ハロゲン化合物（２４）を得る。このようにして得られた化合物（２２）と化合物（２４）とを炭酸カリウムなどの存在下反応させることにより化合物（ａ−Ｄ）を合成することができる。
【０１０７】
（Ｖ）−ＣＯＯ−と−ＯＣＯ−の生成
化合物（１７）にブチルリチウムを作用させてリチオ化物に誘導した後、二酸化炭素を作用させてカルボン酸（２５）を得る。これとアルコール（２２）または、公知の方法で合成されるフェノールとを脱水縮合させて−ＣＯＯ−を有する化合物（ａ−Ｅ）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ことができる。
【０１０８】
〔液晶性化合物（ａ−１）〜（ａ−６）の合成方法〕
本発明の液晶性化合物（ａ−１）、（ａ−３）、（ａ−４）および（ａ−５）は以下のような方法で合成することができる。すなわち、特許文献３に記載された方法によりオキセタン（２６）を合成したのち、M.Yamaguchi等(Tetrahedron lett., ２５(１１), １１
５９(１９８４))に記載された方法により（２６）とtert-ブチルエステル（２７）とをカップリングさせ、次いで脱保護・環化反応を行なうことで目的とする化合物（ａ−１）、（ａ−３）、（ａ−４）および（ａ−５）を合成することができる。
【０１０９】
【化１４】
【０１１０】
液晶性化合物（ａ−２）および（ａ−６）は以下のような方法で合成することができる。すなわちニトリル（１９）と、J. Org. Chem., ４８, ５３８１(１９８３).に記載された方法で得られたヨウ化物（２０）とをJ. Org. Chem., ５０, ６７０(１９８５).に記載された方法を用いて反応させ、（２１）を得る。（２１）を触媒量のピリジニウムｐ−トルエンスルホネート存在下で加熱還流することで脱保護を行なったのち、水素化ホウ素ナトリウム等で還元することでアルコール（２３）を得て、これを濃塩酸中加熱還流することで加水分解および環化反応が起こり、目的とする化合物（ａ−２）および（ａ−６）を得ることができる。
【０１１１】
【化１５】
【０１１２】
〔液晶性化合物（ｂ−１）〜（ｂ−６）の合成方法〕
液晶性化合物（ｂ−１）、（ｂ−３）および（ｂ−５）はニトリル（２４）およびヨウ化物（２５）を出発原料とし、上述した液晶性化合物（ａ−２）および（ａ−６）と同様にして合成することができる。
【０１１３】
【化１６】
【０１１４】
液晶性化合物（ｂ−２）、（ｂ−４）および（ｂ−６）はニトリル（２９）およびヨウ化物（３０）を出発原料とし、上述した液晶性化合物（ａ−２）および（ａ−６）と同様にして合成することができる。
【０１１５】
【化１７】
【０１１６】
〔液晶組成物〕
以下、本発明の液晶組成物について説明をする。本発明の液晶組成物は、上記一般式（ａ−１）〜（ａ−６）および（ｂ−１）〜（ｂ−６）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有している。上記液晶組成物は、化合物（ａ−１）〜（ａ−６）および（ｂ−１）〜（ｂ−６）を２つ以上含んでいてもよい。また上記液晶組成物は、化合物（ａ−１）〜（ａ−６）および（ｂ−１）〜（ｂ−６）のみを含んでいてもよい。さらに上記液晶組成物は、化合物（ａ−１）〜（ａ−６）のみを含んでいてもよく、あるいは、化合物（ｂ−１）〜（ｂ−６）のみを含んでいてもよい。本発明の液晶組成物中の化合物（ａ−１）〜（ａ−６）および（ｂ−１）〜（ｂ−６）の含有量は特に制限されないが、液晶組成物中に含まれる液晶性化合物の全重量に対して、化合物（ａ−１）〜（ａ−６）および（ｂ−１）〜（ｂ−６）を１〜９９重量％の割合で含有することが好ましい。また本発明の液晶組成物を調製するときには、例えば、化合物（ａ−１）〜（ａ−６）および（ｂ−１）〜（ｂ−６）の誘電率異方性を考慮して成分を選択することもできる。
【０１１７】
上記液晶組成物は、粘度が低く、適切な光学異方性、および適切な負の誘電率異方性を有し、しきい値電圧が低く、さらに、ネマチック相の上限温度（ネマチック相−等方相の相転移温度）が高く、ネマチック相の下限温度が低い。
【０１１８】
本発明の液晶組成物は上記化合物（ａ−１）〜（ａ−６）および（ｂ−１）〜（ｂ−６）に加え、下記一般式（１）〜（９）で表される化合物（以下、化合物（１）〜（９）ともいう。）の群から選択された少なくとも１つの化合物をさらに含んでいてもよい。
【０１１９】
【化１８】
【０１２０】
式（１）〜（９）中、Ｒ１およびＲ２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、−ＣＨ２−は−Ｏ−に置き換えられていてもよく、−（ＣＨ２）２−は−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、水素はフッ素で置き換えられてもよく、あるいはＲ１はフッ素であってもよく；
環Ｂおよび環Ｃ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；
Ｚ５およびＺ６は独立して、−（ＣＨ２）２−、−ＣＯＯ−または単結合であり；
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４は独立して水素またはフッ素であり、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４の少なくとも一つはフッ素である。
【０１２１】
追加する化合物が上記式（１）で表される化合物である場合には、液晶組成物の粘度を低くすることができ、光学異方性を小さくすることができ、また、しきい電圧値をより低くすることができる。
【０１２２】
追加する化合物が上記式（２）で表される化合物である場合には、液晶組成物のネマチック相の上限温度を高くすることができ、光学異方性を大きくすることができ、また、しきい電圧値をより低くすることができる。
【０１２３】
追加する化合物が上記式（３）で表される化合物である場合には、光学異方性を大きくすることができ、また、しきい電圧値をより低くすることができる。
追加する化合物が上記式（４）〜（７）で表される化合物である場合には、液晶組成物のネマチック相の上限温度を高くすることができ、光学異方性を大きくすることができ、また、しきい電圧値をより低くすることができる。
【０１２４】
追加する化合物が上記式（８）、（９）で表される化合物である場合には、液晶組成物のネマチック相の上限温度を高くすることができ、また、しきい電圧値をより低くすることができる。
【０１２５】
本発明の液晶組成物中の化合物（１）〜（９）の含有量は特に制限はないが、負の誘電率異方性の絶対値を小さくしない観点からは、液晶組成物中に含まれる液晶性化合物の全重量に対して、１０重量％以上が好ましく、４０〜９０重量％の範囲がより好ましい。
【０１２６】
本発明の液晶組成物は上記液晶性化合物（ａ−１）〜（ａ−６）および（ｂ−１）〜（ｂ−６）に加え、下記一般式（１０）、（１１）および（１２）で表される化合物（以下、化合物（１０）、（１１）および（１２）ともいう。）の群から選択された少なくとも１つの化合物をさらに含んでいてもよい。
【０１２７】
【化１９】
【０１２８】
式（１０）〜（１２）中、Ｒ３およびＲ４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、−ＣＨ２−は−Ｏ−に置き換えられていてもよく、−（ＣＨ２）２−は−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、水素はフッ素で置き換えられてもよく；
環Ｄ、環Ｅおよび環Ｆ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；
Ｚ７およびＺ８は独立して、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または単結合である。
【０１２９】
追加する化合物が上記式（１０）で表される化合物である場合には、液晶組成物の粘度を低くすることができ、光学異方性を適切な範囲、好ましくは０．０１０〜０．３００と
することができる。
【０１３０】
追加する化合物が上記式（１１）、（１２）で表される化合物である場合には、液晶組成物のネマチック相の上限温度を高くすることができ、光学異方性を適切な範囲、好ましくは０．０１０〜０．３００とすることができる。
【０１３１】
本発明の液晶組成物中の化合物（１０）〜（１２）の含有量は特に制限はないが、粘度を低くする観点からは含有量を多くすることが好ましい。ただし化合物（１０）〜（１２）の含有量を多くすると液晶組成物のしきい値電圧が高くなる傾向にあるので、例えば、本発明の液晶組成物をＶＡモードの液晶素子に使用する場合には、化合物（１０）〜（１２）の含有量は、液晶組成物中に含まれる液晶性化合物の全重量に対して、７０重量％以下が好ましく、６０重量％以下がより好ましい。
【０１３２】
本発明の液晶組成物は上記液晶性化合物（ａ−１）〜（ａ−６）および（ｂ−１）〜（ｂ−６）に加え、上記一般式（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）、（８）、および（９）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物、および上記一般式（１０）、（１１）および（１２）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物をさらに含有していてもよい。
【０１３３】
本発明の液晶組成物が上記組成物である場合には、粘度が低く、負の誘電率異方性が大きく、しきい値電圧値が低く、液晶相の温度範囲が広い。
上記化合物（１）〜（１２）の中でも、下記一般式（１−１）〜（１−６）、（２−１）〜（２−６）、（３−１）〜（３−５）、（４−１）、（５−１）〜（５−２）、（６−１）、（７−１）〜（７−２）、（８−１）、（９−１）〜（９−２）、（１０−１）〜（１０−１１）、（１１−１）〜（１１−２３）、および（１２−１）〜（１２−６）で表される化合物が好ましい。これらの化合物において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は、本発明の構成に記載したそれらと同一の意味を表す。
【０１３４】
【化２０】
【０１３５】
【化２１】
【０１３６】
【化２２】
【０１３７】
【化２３】
【０１３８】
また本発明に係る液晶組成物には、さらに、光学活性化合物、色素、消泡剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤等の添加物を添加してもよい。
例えば光学活性化合物を本発明に係る液晶組成物に添加した場合には、液晶にらせん構造を誘起して、ねじれ角を与えることなどができる。
【０１３９】
なお本願発明では「光学活性化合物」とは、液晶組成物にらせん構造を誘起してねじれ角を与えられる化合物（キラルドーパント）をいい、例えば下記式（Ｏｐ−１）〜（Ｏｐ−１２）で示される化合物が挙げられる。
【０１４０】
【化２４】
【０１４１】
〔液晶組成物の製造方法〕
本発明に係る液晶組成物は、例えば、各成分となる化合物が液体の場合には、それぞれの化合物を混合し振とうさせることにより、また固体を含む場合には、それぞれの化合物を混合し、加熱溶解によってお互い液体にしてから振とうさせることにより調製できる。また、本発明に係る液晶組成物はその他の公知の方法により調製できる。
【０１４２】
〔液晶表示素子〕
本発明の液晶組成物は、ＰＣモード、ＴＮモード、ＳＴＮモード、ＢＴＮモード，ＥＣ
Ｂモード、ＯＣＢモード、ＩＰＳモード、ＶＡモードなどの表示モードの素子に使用できるが、特に垂直配向方式によるＩＰＳおよびＶＡの素子に使用できる。これら液晶表示素子の駆動方式は、パッシブマトリクス（ＰＭ）駆動方式であってもよいし、アクティブマトリクス（ＡＭ）駆動方式であってもよい。
【０１４３】
また、本発明の液晶表示素子は、液晶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、液晶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）素子としても使用できる。
【実施例】
【０１４４】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例によっては制限されない。なお特に断りのない限り、「％」は「重量％」を意味する。
得られた化合物は、１Ｈ−ＮＭＲ分析で得られる核磁気共鳴スペクトル、ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）分析で得られるガスクロマトグラムなどにより同定したので、まず分析方法について説明をする。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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２８０℃、検出器（ＦＩＤ）部分の温度を３００℃に設定した。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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％
に対応をしている。
【０１５０】
〔液晶性化合物等の物性値の測定試料〕
液晶性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。
【０１５１】
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、得られた液晶性化合物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。
【０１５２】
〈外挿値〉＝（１００×〈試料の測定値〉−〈母液晶の重量％〉×〈母液晶の測定値〉）／〈液晶性化合物の重量％〉
液晶性化合物と母液晶との割合がこの割合であっても、２５℃でスメクチック相である場合、または結晶が２５℃で析出する場合には、液晶性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、２５℃でスメクチック相でなくなった組成、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、これを液晶性化合物の物性値とする。
【０１５３】
上記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の組成は以下のとおりである。
【０１５４】
【化２５】
【０１５５】
なお、液晶組成物の物性値を測定する試料としては、液晶組成物そのものを用いた。
〔液晶性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 ｓof 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素子またはＶＡ素子には、ＴＦＴを取り付けなかった。
【０１５６】
測定値のうち、液晶性化合物単体そのものを試料として得られた値と、液晶組成物そのものを試料として得られた値は、そのままの値を実験データとして記載した。化合物を母液晶に混合し試料として得られた場合には、外挿法で得られた値を外挿値とした。
【０１５７】
相構造および転移温度（℃）
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、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 Ｄ
ＳＣ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）、転移温度を決定した。
【０１５８】
以下、結晶はＣと表した。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Ｉｓｏ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。転移温度の表記として、例えば、「Ｃ ５０．０ Ｎ １００．０ Ｉｓｏ」とは、結晶からネマチック相への転移温度（ＣＮ）が５０．０℃であり、ネマチック相から液体への転移温度（ＮＩ）が１００．０℃であることを示す。他の表記も同様である。
【０１５９】
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（液晶性組成物、または液晶化性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。
【０１６０】
低温相溶性
母液晶と液晶性化合物とを、液晶性化合物が、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。
【０１６１】
粘度（η；２０℃で測定；ｍＰａ・ｓ）
Ｅ型回転粘度計を用いて測定した。
回転粘度（γ１；２５℃で測定；ｍＰａ・ｓ）
測定はM. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. ２５９, ３
７ (１９９５) に記載された方法に従った。２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が２０μｍのＶＡ素子に試料（液晶性組成物、または液晶性化合物と母液晶との混合物）を入れた。この素子に３０ボルトから５０ボルトの範囲で１ボルト毎に段階的に印加した。０．２秒の無印加のあと、ただ１つの矩形波（矩形パルス；０．２秒）と無印加（２秒）の条件で印加を繰り返した。この印加によって発生した過渡電流（transient current）
のピーク電流（peak current）とピーク時間（peak time）を測定した。これらの測定値
とM. Imaiらの論文、４０頁の計算式（８）とから回転粘度の値を得た。なお、この計算
に必要な誘電率異方性は、下記誘電率異方性で測定した値を用いた。
【０１６２】
光学異方性（屈折率異方性；Δｎ；２５℃で測定）
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（液晶性組成物、または液晶性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。光学異方性（Δｎ）の値は、（Δｎ）＝（ｎ‖）−（ｎ⊥）
の式から算出した。
【０１６３】
誘電率異方性（Δε；２５℃で測定）
よく洗浄したガラス基板にオクタデシルトリエトキシシラン（０．１６ｍｌ）のエタノール（２０ｍｌ）溶液を塗布した。ガラス基板をスピンナーで回転させたあと、１５０℃で１時間加熱した。２枚のガラス基板から、間隔（セルギャップ）が２０μｍであるＶＡ素子を組み立てた。
【０１６４】
同様の方法で、ガラス基板にポリイミドの配向膜を調製した。得られたガラス基板の配向膜にラビング処理をした後、２枚のガラス基板の間隔が９μｍであり、ツイスト角が８０度であるＴＮ素子を組み立てた。
【０１６５】
得られたＶＡ素子に試料（液晶性組成物、または液晶性化合物と母液晶との混合物）を入れ、０．５ボルト（１ｋＨｚ、サイン波）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。
【０１６６】
また、得られたＴＮ素子に試料（液晶性組成物、または液晶性化合物と母液晶との混合物）を入れ、０．５ボルト（１ｋＨｚ、サイン波）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。
【０１６７】
誘電率異方性の値は、（Δε）＝（ε‖）−（ε⊥）の式から算出した。
＜液晶性化合物の合成例＞
〔実施例１〕
３−メチル−６−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．６）の合成
【０１６８】
【化２６】
【０１６９】
第１工程
プロピオン酸−ｔｅｒｔ−ブチル（３５）（１９．８ｇ、１５２．０ｍｍｏｌ）のＴＨＦ１００ｍｌの溶液にリチウムジイソプロピルアミド７６ｍｌ（２Ｍトルエン溶液：１５２．０ｍｍｏｌ相当）を窒素雰囲気下−７０℃以下を保つように滴下し、同温度で３０分間反応させた。この反応液に２−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）オキセタン（３４）（８．６ｇ、４０．９ｍｍｏｌ）のＴＨＦ溶液４０ｍｌおよび三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体１７．９ｍｌ（１４２．５ｍｍｏｌ）を窒素雰囲気下、−７０℃を保つように滴下し、同温度で１時間反応させた。この反応混合物を氷冷した飽和ＮＨ４Ｃｌ
水溶液３００ｍｌへ注いだのち、酢酸エチル２００ｍｌにて抽出した。得られた有機層を水洗（１５０ｍｌ×２）したのち、無水硫酸ナトリウム上で乾燥し、減圧下にて溶媒を溜去した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘプタン／酢酸エチル＝４／１、充填剤：シリカゲル）で精製して、２−メチル−５−ヒドロキシ−５−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）ペンタン酸−ｔｅｒｔ−ブチル（３６）（１２．６ｇ、３７．０ｍｍｏｌ）を得た。化合物（３４）からの収率は９０％であった。
【０１７０】
第２工程
第１工程で得られた２−メチル−５−ヒドロキシ−５−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）ペンタン酸−ｔｅｒｔ−ブチル（３６）１２．６ｇ（３７．０ｍｍｏｌ）のジクロロメタン６０ｍｌ溶液に、氷冷下、トリフルオロ酢酸１４．２ｍｌ（１８５ｍｍｏｌ）のジクロロメタン６０ｍｌ溶液を滴下し、室温で５時間反応させた。この反応混合物を水２００ｍｌ中に注ぎ、ジクロロメタン１００ｍｌで抽出した。得られた有機層を水洗（１５０ｍｌ×２）した後、無水硫酸ナトリウム上で乾燥し、減圧下にて溶媒を溜去した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘプタン／酢酸エチル＝９／１、充填剤：シリカゲル）で精製した後、ヘプタンから再結晶して、３−メチル−６−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．６）３．７ｇ（１３．７ｍｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色結晶であり、化合物（３６）からの収率は３７％であった。
【０１７１】
得られた化合物Ｎｏ．６の転移温度は以下の通りである。
相転移温度（℃）：Ｃ ５２．４ Ｉｓｏ
１Ｈ−ＮＭＲ分析の化学シフトδ（ｐｐｍ）は以下の通りであり、得られた化合物が、３−メチル−６−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．６）であることが同定できた。なお、測定溶媒はＣＤＣｌ３である。
【０１７２】
化学シフトδ（ｐｐｍ）：４．１０−４．００（ｍ，１Ｈ），２．６３−２．３７（ｍ，１Ｈ），２．１０−１．８５（ｍ，３Ｈ），１．７９（ｄ，２Ｈ），１．７０−１．４４（ｍ，４Ｈ），１．３２−０．９８（ｍ，１６Ｈ），０．８６（ｔ，３Ｈ）．
〔実施例２〕
３−（２−（４−エチルフェニル）−１−エチル）−６−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．５０）の合成
【０１７３】
【化２７】
【０１７４】
第１工程
２−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）オキセタン（３７）（３．５ｇ、１９．５ｍｍｏｌ）および３−（４−エチルフェニル）−酪酸−ｔｅｒｔ−ブチル（３８）（１５．５ｇ、６２．４ｍｍｏｌ）を出発原料とし、実施例１の第１工程に準じて反応操作を行ない、２−（２−（４−エチルフェニル）−１−エチル）−５−ヒドロキシ−５−（
トランス−４−プロピルシクロヘキシル）ペンタン酸−ｔｅｒｔ−ブチル（３９）（７．５ｇ、１７．５ｍｍｏｌ）を得た。化合物（３７）からの収率は９０％であった。
【０１７５】
第２工程
２−（２−（４−エチルフェニル）−１−エチル−５−ヒドロキシ−５−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）ペンタン酸−ｔｅｒｔ−ブチル（３９）（７．５ｇ、１７．５ｍｍｏｌ）を出発原料とし、実施例１の第２工程に準じて反応操作を行ない、３−（２−（４−エチルフェニル）−１−エチル）−６−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．５０）２．７ｇ（７．５ｍｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色結晶であり、化合物（３９）からの収率は４３％であった。
【０１７６】
得られた化合物Ｎｏ．５０の転移温度は以下の通りである。
相転移温度（℃）：Ｃ １１６．２ ＳＡ １５９．７ Ｉ
１Ｈ−ＮＭＲ分析の化学シフトδ（ｐｐｍ）は以下の通りであり、得られた化合物が、３−（２−（４−エチルフェニル）−１−エチル）−６−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．５０）であることが同定できた。なお、測定溶媒はＣＤＣｌ３である。
【０１７７】
化学シフトδ（ｐｐｍ）：７．１３（ｓ，４Ｈ），４．０８−３．９４（ｍ，１Ｈ），２．７０（ｔ，２Ｈ），２．６２（ｑ，２Ｈ），２．４５−１．８１（ｍ，６Ｈ），１．７８（ｄ，２Ｈ），１．７０−１．４３（ｍ，４Ｈ），１．３４−０．９７（ｍ，１２Ｈ），０．８６（ｔ，３Ｈ）．
〔実施例３〕
３−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）−６−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．３４）の合成
【０１７８】
【化２８】
【０１７９】
第１工程
１−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）オキセタン（３７）（３．１ｇ、１７．０ｍｍｏｌ）および２−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）−酢酸−ｔｅｒｔ−ブチル（４０）（１２．３ｇ、５４．４ｍｍｏｌ）を出発原料として、実施例１の第１工程に準じて反応操作を行ない、２−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）−５−ヒドロキシ−５−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）ペンタン酸−ｔｅｒｔ−ブチル（４１）（６．８ｇ、１４．５ｍｍｏｌ）を得た。化合物（３７）からの収率は８５％であった。
【０１８０】
第２工程
２−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）−５−ヒドロキシ−５−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）ペンタン酸−ｔｅｒｔ−ブチル（４１）（６．８ｇ、１４．５ｍｍｏｌ））を出発原料とし、実施例１の第２工程に準じて反応操作を行ない、３−（
トランス−４−エチルシクロヘキシル）−６−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．３４）１．９ｇ（５．８ｍｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色結晶であり、化合物（４１）からの収率は４０％であった。
【０１８１】
得られた化合物Ｎｏ．３４の転移温度は以下の通りである。
相転移温度（℃）：Ｃ ２１１．６ Ｉ
１Ｈ−ＮＭＲ分析の化学シフトδ（ｐｐｍ）は以下の通りであり、得られた化合物が、３−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）−６−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．３４）であることが同定できた。なお、測定溶媒はＣＤＣｌ３である。
【０１８２】
化学シフトδ（ｐｐｍ）：４．０３−３．９９（ｍ，１Ｈ），２．３６−２．３１（ｍ，１Ｈ），２．０３−１．４６（ｍ，１３Ｈ），１．３６−０．８７（ｍ，２３Ｈ）．
〔実施例４〕
３−プロピル−６−（トランス−４−（４−エチルフェニル）シクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．７５）の合成
【０１８３】
【化２９】
【０１８４】
第１工程
２−（トランス−４−（４−エチルフェニル）シクロヘキシル）オキセタン（４２）（７．５ｇ、３０．９ｍｍｏｌ）およびペンタン酸−ｔｅｒｔ−ブチル（４３）（１５．６ｇ、９８．９ｍｍｏｌ）を出発原料とし、実施例１の第１工程に準じて反応操作を行ない、２−プロピル−５−ヒドロキシ−５−（トランス−４−（４−エチルフェニル）シクロヘキシル）ペンタン酸−ｔｅｒｔ−ブチル（４４）（１１．６ｇ、２８．８ｍｍｏｌ）を得た。化合物（４２）からの収率は９３％であった。
【０１８５】
第２工程
２−プロピル−５−ヒドロキシ−５−（トランス−４−（４−エチルフェニル）シクロヘキシル）ペンタン酸−ｔｅｒｔ−ブチル（４４）（１１．６ｇ、２８．８ｍｍｏｌ）を出発原料とし、実施例１の第２工程に準じて反応操作を行ない、３−プロピル−６−（トランス−４−（４−エチルフェニル）シクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．７５）３．６ｇ（１０．９ｍｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色結晶であり、化合物（４４）からの収率は３８％であった。
【０１８６】
得られた化合物Ｎｏ．７５の転移温度は以下の通りである。
相転移温度（℃）：Ｃ １１９．２ Ｉ
１Ｈ−ＮＭＲ分析の化学シフトδ（ｐｐｍ）は以下の通りであり、得られた化合物が、３−プロピル−６−（トランス−４−（４−エチルフェニル）シクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．７５）であることが同定できた。なお、測定溶媒はＣＤＣｌ３である。
【０１８７】
化学シフトδ（ｐｐｍ）：７．１１（ｓ，４Ｈ），４．１３−４．０５（ｍ，１Ｈ），２．６２（ｔ，２Ｈ），２．４９−２．３５（ｍ，２Ｈ），２．１５−２．０２（ｍ，２Ｈ），１．９７−１．８２（ｍ，５Ｈ），１．７２−１．２５（ｍ，１０Ｈ），１．２１（ｔ，３Ｈ），０．９４（ｔ，３Ｈ）．
〔実施例５〕
３−（トランス−４−メトキシシクロヘキシル）−６−ヘキシル−テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．２５）の合成
【０１８８】
【化３０】
【０１８９】
第１工程
１−（トランス−４−メトキシシクロヘキシル）アセトニトリル（４５）（３．９ｇ、２５．５ｍｍｏｌ）のＴＨＦ１５０ｍｌの溶液にリチウムジイソプロピルアミド１５ｍｌ（２Ｍトルエン溶液：３０．０ｍｍｏｌ相当）窒素雰囲気下−７０℃以下を保つように滴下し、その後昇温し０℃で３０分間反応させた。この反応液に１−ヨード−３，３−（エチレンジオキシ）ノナン（４６）（９．６ｇ、３０．０ｍｍｏｌ）のＴＨＦ９０ｍｌの溶液を窒素雰囲気下、０℃を保つように滴下し、同温度で２時間反応させた。この反応混合物を氷冷した飽和ＮＨ４Ｃｌ水溶液２００ｍｌへ注いだのち、酢酸エチル２００ｍｌにて抽出した。得られた有機層を水洗（１５０ｍｌ×２）したのち、無水硫酸ナトリウム上で乾燥し、減圧下にて溶媒を溜去した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘプタン／酢酸エチル＝３０／１、充填剤：シリカゲル）で精製して、１−シアノ−１−（トランス−４−メトキシシクロヘキシル）−４，４−（エチレンジオキシ）デカン（４７）（６．２ｇ、１８．３mｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色液体であり、化
合物（４５）からの収率は７２％であった。
【０１９０】
第２工程
第１工程で得られた１−シアノ−１−（トランス−４−メトキシシクロヘキシル）−４，４−（エチレンジオキシ）デカン（４７）（６．２ｇ、１８．３ｍｍｏｌ）のエタノール１２０ｍｌ溶液に、ピリジニウムｐ−トルエンスルホネート（０．９ｇ、３．６ｍｍｏｌ）を加え、加熱環流を１０時間行なった。この反応混合物を室温まで冷却した後、飽和重曹水１００ｍｌ中に注ぎ、酢酸エチル１００ｍｌにて抽出した。得られた有機層を水洗（１００ｍｌ×２）した後、無水硫酸ナトリウム上で乾燥し、減圧下にて溶媒を溜去した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘプタン／酢酸エチル＝９／１、充填剤：シリカゲル）で精製して、１−シアノ−１−（トランス−４−メトキシシクロヘキシル）−４−デカノン（４８）（５．１ｇ、１７．４ｍｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色液体であり、化合物（４７）からの収率は９５％であった。
【０１９１】
第３工程
第２工程で得られた１−シアノ−１−（トランス−４−メトキシシクロヘキシル）−４−デカノン（４８）（５．１ｇ、１７．４ｍｍｏｌ）のＴＨＦ１００ｍｌ／メタノール５０ｍｌ溶液を氷冷し、水素化ホウ素ナトリウム（０．７９ｇ、２０．９ｍｍｏｌ）を少しずつ加えたのち、氷冷下で１時間攪拌した。この反応混合物を氷水１００ｍｌ中に注ぎ、酢酸エチル１００ｍｌにて抽出した。得られた有機層を水洗（１００ｍｌ×２）した後、無水硫酸ナトリウム上で乾燥し、減圧下にて溶媒を溜去した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘプタン／酢酸エチル＝４／１、充填剤：シリカゲル）で精製して、１−シアノ−１−（トランス−４−メトキシシクロヘキシル）−４−デカノール（４９）（５．１ｇ、１７．４ｍｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色結晶であり、化合物（４８）からの収率は１００％であった。
【０１９２】
第４工程
第３工程で得られた１−シアノ−１−（トランス−４−メトキシシクロヘキシル）−４−デカノール（４９）（５．１ｇ、１７．４ｍｍｏｌ）の１，３−ジオキサン２００ｍｌの溶液に、濃塩酸２０ｍｌを加え、加熱環流を２０時間行なった。この反応混合物を室温まで冷却した後、水１００ｍｌ中に注ぎ、酢酸エチル１００ｍｌにて抽出した。得られた有機層を水洗（１００ｍｌ×２）した後、無水硫酸ナトリウム上で乾燥し、減圧下にて溶媒を溜去した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘプタン／酢酸エチル＝２０／１、充填剤：シリカゲル）で精製した後、ヘプタンから再結晶して、３−（トランス−４−メトキシシクロヘキシル）−６−ヘキシル−テトラヒドロ−２−ピロン（Ｎｏ．２５）（２．１ｇ、６．９ｍｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色結晶であり、化合物（４９）からの収率は４０％であった。
【０１９３】
得られた化合物Ｎｏ．２５の転移温度は以下の通りである。
相転移温度（℃）：Ｃ ４８．３ Ｉ
１Ｈ−ＮＭＲ分析の化学シフトδ（ｐｐｍ）は以下の通りであり、得られた化合物が、３−（トランス−４−メトキシシクロヘキシル）−６−ヘキシル−テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．２５）であることが同定できた。なお、測定溶媒はＣＤＣｌ３である。
【０１９４】
化学シフトδ（ｐｐｍ）： 化学シフトδ（ｐｐｍ）：４．２８−４．１７（ｍ，１Ｈ），３．３４（ｓ，３Ｈ），３．１１−３．０４（ｍ，１Ｈ），２．４４−２．３１（ｍ，１Ｈ），２．１０−１．０８（ｍ，２６Ｈ），０．８８（ｔ，３Ｈ）．
〔実施例６〕
３−（トランス−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキシル）−６−ヘキシル−テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．８６）の合成
【０１９５】
【化３１】
【０１９６】
第１工程
１−（トランス−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキシル）アセトニトリル（５０）（４．６ｇ、１７．０ｍｍｏｌ）および１−ヨード−３，３−（エチレンジオキシ）ノナン（４６）（６．４ｇ、２０．４ｍｍｏｌ）を出発原料とし、実施例５の第１工程に準じて反応操作を行ない、１−シアノ−１−（トランス−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキシル）−４，４−（エチレンジオキシ）デカン（５１）（５．８ｇ、１２．６ｍｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色結晶であり、化合物（５０）からの収率は７４％であった。
【０１９７】
第２工程
第１工程で得られた１−シアノ−１−（トランス−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキシル）−４，４−（エチレンジオキシ）デカン（５１）（５．８ｇ、１２．６ｍｍｏｌ）を出発原料として用い、実施例５の第２工程に準じて反応操作を行ない、１−シアノ−１−（トランス−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキシル）−４−デカノン（５２）（５．２ｇ、１２．５ｍｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色結晶であり、化合物（５１）からの収率は９９％であった。
【０１９８】
第３工程
第２工程で得られた１−シアノ−１−（トランス−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキシル）−４−デカノン（５２）（５．２ｇ、１２．５ｍｍｏｌ）を出発原料として用い、実施例５の第３工程に準じて反応操作を行ない、１−シアノ−１−（トランス−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキシル）−４−デカノール（５３）（４．２ｇ、１０．０ｍｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色結晶であり、化合物（５２）からの収率は８０％であった。
【０１９９】
第４工程
第３工程で得られた１−シアノ−１−（トランス−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキシル）−４−デカノール（５３）（４．２ｇ、１０．０ｍｍｏｌ）を出発原料として用い、実施例５の第４工程に準じて反応操作を行ない、３−（トランス−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキシル）−６−ヘキシル−テトラヒドロ−２−ピロン（Ｎｏ．８６）（２．９ｇ、６．９ｍｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色結晶であり、化合物（５３）からの収率は６９％であった。
【０２００】
得られた化合物Ｎｏ．８６の転移温度は以下の通りである。
相転移温度（℃）：Ｃ ７６．７ ＳＢ １９６．６ Ｉ
１Ｈ−ＮＭＲ分析の化学シフトδ（ｐｐｍ）は以下の通りであり、得られた化合物が、３−（トランス−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキシル）−６−ヘキシル−テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．８６）であることが同定できた。なお、測定溶媒はＣＤＣｌ３である。
【０２０１】
化学シフトδ（ｐｐｍ）：４．２７−４．１７（ｍ，１Ｈ），２．４１−２．２８（ｍ，１Ｈ），２．０６−０．７９（ｍ，４８Ｈ）．
＜各化合物の物性＞
前述した母液晶Ａとして記載された５つの化合物を混合し、ネマチック相を有する母液晶Ａを調製した。この母液晶Ａの物性は以下のとおりであった。
上限温度（ＴNI）＝７４．０℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０８７；誘電率異方性（Δε）＝−１．３。
〔実施例７〕
３−メチル−６−（２−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）−１−エチル）テトラヒドロ−２−ピロン（Ｎｏ．１９８）の合成
【０２０２】
【化３２】
【０２０３】
第１工程
プロピオニトリル（５４）（０．５５ｇ、１０．１ｍｍｏｌ）および１−ヨード−３，３−（エチレンジオキシ）−５−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）ペンタン（５５）（２．７５ｇ、６．７３ｍｍｏｌ）を出発原料とし、実施例５の第１工程に準じて反応操作を行ない、２−シアノ−７−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）−５，５−（エチレンジオキシ）ヘプタン（５６）（１．８０ｇ、５．３６ｍｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色液体であり、化合物（５５）からの収率は８０％であった。
【０２０４】
第２工程
第１工程で得られた２−シアノ−７−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）−５，５−（エチレンジオキシ）ヘプタン（５６）（１．８０ｇ、５．３６ｍｍｏｌ）を出発原料として用い、実施例５の第２工程に準じて反応操作を行ない、２−シアノ−７−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）−５−ヘプタノン（５７）（１．２５ｇ、４．２９ｍｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色液体であり、化合物（５６）からの収率は８０％であった。
【０２０５】
第３工程
第２工程で得られた２−シアノ−７−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）−５−ヘプタノン（５７）（１．２５ｇ、４．２９ｍｍｏｌ）を出発原料として用い、実施例
５の第３工程に準じて反応操作を行ない、２−シアノ−７−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）−５−ヘプタノール（５８）（０．９８ｇ、３．３４ｍｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色液体であり、化合物（５７）からの収率は７８％であった。
【０２０６】
第４工程
第３工程で得られた２−シアノ−７−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）−５−ヘプタノール（５８）（０．９８ｇ、３．３４ｍｍｏｌ）を出発原料として用い、実施例５の第４工程に準じて反応操作を行ない、３−メチル−６−（２−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）−１−エチル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．１９８）（０．４７ｇ、１．６６ｍｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色結晶であり、化合物（５８）からの収率は５０％であった。
【０２０７】
得られた化合物の転移温度は以下の通りである。
相転移温度（℃）： Ｃ ５３．２４ I
１Ｈ−ＮＭＲ分析の化学シフトδ（ｐｐｍ）は以下の通りであり、得られた化合物が、３−メチル−６−（２−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）−１−エチル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．１９８）であることが同定できた。なお、測定溶媒はＣＤＣｌ３である。
【０２０８】
化学シフトδ（ｐｐｍ）：４．２５−４．１６（ｍ，１Ｈ），２．４０−２．２６（ｍ，１Ｈ），２．０６−０．７８（ｍ，３２Ｈ）．
〔実施例８〕
３−メチル−６−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．６）の物性
母液晶Ａ８５重量％と、３−メチル−６−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．６）の１５重量％とからなる液晶組成物Ｂを調製した。液晶組成物Ｂの物性は以下の通りであった。
上限温度（ＴNI）＝６２．３℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０７５；誘電率異方性（Δε）＝−２．４０。
【０２０９】
母液晶Ａおよび液晶組成物Ｂの物性値と化合物の混合比から、外挿法により算出した液晶性化合物（Ｎｏ．６）の物性値は以下のとおりであった。
上限温度（ＴNI）＝−７．４℃；光学異方性（Δｎ）＝０．００８；誘電率異方性（Δε）＝−８．３５。
【０２１０】
母液晶Ａに液晶性化合物（Ｎｏ．６）を加えることによって、誘電率異方性（Δε）が負に大きくなったことから、液晶性化合物（Ｎｏ．６）を含む液晶組成物を構成要素とする液晶表示素子は、低電圧で駆動可能であることが分かった。また、液晶組成物Ｂを−１０℃以下で保存しても３０日もの間結晶へと変わらないことから、液晶性化合物（Ｎｏ．６）は低温での相溶性に優れていることがわかった。
【０２１１】
〔実施例９〕
３−（２−（４−エチルフェニル）−１−エチル）−６−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．５０）の物性
母液晶Ａ９０重量％と、３−（２−（４−エチルフェニル）−１−エチル）−６−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．５０）の１０重量％とからなる液晶組成物Ｃを調製した。液晶組成物Ｃの物性は以下の通りであった。
【０２１２】
上限温度（ＴNI）＝７４．０℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０８７；誘電率異方性（Δ
ε）＝−２．１０。
母液晶Ａおよび液晶組成物Ｃの物性値と化合物の混合比から、外挿法により算出した液晶性化合物（Ｎｏ．５０）の物性値は以下のとおりであった。
上限温度（ＴNI）＝６８．６℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０８７；誘電率異方性（Δε）＝−７．６８。
【０２１３】
母液晶Ａに液晶性化合物（Ｎｏ．５０）を加えることによって誘電率異方性（Δε）が負に大きくなったことから、液晶性化合物（Ｎｏ．５０）を含む液晶組成物を構成要素とする液晶表示素子は、低電圧で駆動可能であることが分かった。
【０２１４】
〔実施例１０〕
３−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）−６−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．３４）の物性
母液晶Ａ９０重量％と、３−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）−６−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．３４）の１０重量％とからなる液晶組成物Ｄを調製した。液晶組成物Ｄの物性は以下の通りであった。
【０２１５】
上限温度（ＴNI）＝７７．５℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０８４；誘電率異方性（Δε）＝−２．１７。
母液晶Ａおよび液晶組成物Ｄの物性値と化合物の混合比から、外挿法により算出した液晶性化合物（Ｎｏ．３４）の物性値は以下のとおりであった。
上限温度（ＴNI）＝１０３．６℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０５７；誘電率異方性（Δε）＝−８．８３。
【０２１６】
母液晶Ａに液晶性化合物（Ｎｏ．３４）を加えることによって、上限温度（ＴＮＩ）が大きく上昇した。また、母液晶Ａに液晶性化合物（Ｎｏ．３４）を加えることによって誘電率異方性（Δε）が負に大きくなったことから、液晶性化合物（Ｎｏ．３４）を含む液晶組成物を構成要素とする液晶表示素子は、低電圧で駆動可能であることが分かった。
【０２１７】
〔実施例１１〕
３−プロピル−６−（トランス−４−（４−エチルフェニル）シクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．７５）の物性
母液晶Ａ９５重量％と、３−プロピル−６−（トランス−４−（４−エチルフェニル）シクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．７５）の５重量％とからなる液晶組成物Ｅを調製した。液晶組成物Ｅの物性は以下の通りであった。
【０２１８】
上限温度（ＴNI）＝７４．５℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０８７；誘電率異方性（Δε）＝−１．８５。
母液晶Ａおよび液晶組成物Ｅの物性値と化合物の混合比から、外挿法により算出した液晶性化合物（Ｎｏ．７５）の物性値は以下のとおりであった。
上限温度（ＴNI）＝７２．６℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０９３；誘電率異方性（Δε）＝−９．４５。
【０２１９】
母液晶Ａに液晶性化合物（Ｎｏ．７５）を加えることによって、誘電率異方性（Δε）が負に大きくなったことから、この化合物を含む液晶組成物を構成要素とする液晶表示素子は、低電圧で駆動可能であることが分かった。
【０２２０】
〔実施例１２〕
３−（トランス−４−メトキシシクロヘキシル）−６−ヘキシル−テトラヒドロ−２−
ピロン（化合物Ｎｏ．２５）の物性
母液晶Ａ８５重量％と、３−（トランス−４−メトキシシクロヘキシル）−６−ヘキシル−テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．２５）の１５重量％とからなる液晶組成物Ｆを調製した。液晶組成物Ｆの物性は以下の通りであった。
【０２２１】
上限温度（ＴNI）＝５６．１℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０７４；誘電率異方性（Δε）＝−２．６１．
母液晶Ａおよび液晶組成物Ｆの物性値と化合物の混合比から、外挿法により算出した液晶性化合物（Ｎｏ．２５）の物性値は以下のとおりであった。
【０２２２】
上限温度（ＴNI）＝−４８．７℃；光学異方性（Δｎ）＝−０．００３；誘電率異方性（Δε）＝−９．３５．
母液晶Ａに液晶性化合物（Ｎｏ．２５）を加えることによって、誘電率異方性（Δε）が負に大きくなったことから、この化合物を含む液晶組成物を構成要素とする液晶表示素子は、低電圧で駆動可能であることが分かった。
【０２２３】
〔実施例１３〕
３−（トランス−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキシル）−６−ヘキシル−テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．８６）の物性
母液晶Ａ９０重量％と、３−（トランス−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキシル）−６−ヘキシル−テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．８６）の１０重量％とからなる液晶組成物Ｇを調製した。液晶組成物Ｇの物性は以下の通りであった。
【０２２４】
上限温度（ＴNI）＝７７．３℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０８５；誘電率異方性（Δε）＝−１．６８．
母液晶Ａおよび液晶組成物Ｇの物性値と化合物の混合比から、外挿法により算出した液晶性化合物（Ｎｏ．８６）の物性値は以下のとおりであった。
上限温度（ＴNI）＝１２８．６℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０５１；誘電率異方性（Δε）＝−６．６２．
母液晶Ａに液晶性化合物（Ｎｏ．８６）を加えることによって、上限温度（ＴＮＩ）が大きく上昇し、誘電率異方性（Δε）が負に大きくなった。母液晶Ａに液晶性化合物（Ｎｏ．８６）を加えることによって、誘電率異方性（Δε）が負に大きくなったことから、この化合物を含む液晶組成物を構成要素とする液晶表示素子は、低電圧で駆動可能であることが分かった。
【０２２５】
〔実施例１４〕
３−メチル−６−（２−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）−１−エチル）テトラヒドロ−２−ピロン（Ｎｏ．１９８）の物性
母液晶Ａ８５重量％と、３−メチル−６−（２−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）−１−エチル）テトラヒドロ−２−ピロン（Ｎｏ．１９８）の１５重量％とからなる液晶組成物Ｈを調製した。液晶組成物Ｈの物性は以下の通りであった。
【０２２６】
上限温度（ＴNI）＝６３．２℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０７７；誘電率異方性（Δε）＝−２．３０．
母液晶Ａおよび液晶組成物Ｈの物性値と化合物の混合比から、外挿法により算出した液晶性化合物（Ｎｏ．１９８）の物性値は以下のとおりであった。
上限温度（ＴNI）＝−１．４℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０２０；誘電率異方性（Δε）＝−７．１２。
【０２２７】
母液晶Ａに液晶性化合物（Ｎｏ．１９８）を加えることによって、誘電率異方性（Δε）が負に大きくなったことから、この化合物を含む液晶組成物を構成要素とする液晶表示素子は、低電圧で駆動可能であることが分かった。
【０２２８】
〔実施例１５〕
これまで述べた合成方法と同様の方法により、以下に示す化合物Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１９８を合成する。転移温度、上限温度、光学異方性および誘電率異方性の物性値を合わせて示す。
【０２２９】
【化３３】
【０２３０】
【化３４】
【０２３１】
【化３５】
【０２３２】
【化３６】
【０２３３】
【化３７】
【０２３４】
【化３８】
【０２３５】
【化３９】
【０２３６】
〔比較例〕
特許文献１（特開２００４−２９２７７４公報）に報告されている、以下に示す３−（４−メトキシフェニル）−６−ヘキシル−テトラヒドロ−２−ピロン（比較化合物（ｅ））を合成した。
【０２３７】
【化４０】
【０２３８】
実施例１１と比較するため、母液晶Ａ ８５重量％と比較化合物（ｅ）１５重量％から
なる液晶組成物の調製を試みたが、結晶が析出し調製が困難であった。そこで比較化合物（ｅ）の割合を除々に減少し、母液晶Ａ ９５重量％と、比較化合物（ｅ）５重量％から
なる液晶組成物Ｈを調製した。液晶組成物Ｈの物性値は以下の通りであった。
【０２３９】
上限温度（ＴNI）＝６８．２℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０８５；誘電率異方性（Δε）＝−１．７３。
母液晶Ａおよび液晶組成物Ｈの物性値と化合物の混合比から、外挿法により算出した比較化合物（ｅ）の物性値は以下の通りであった。
【０２４０】
上限温度（ＴNI）＝−５３．４℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０４５；誘電率異方性（Δε）＝−７．２４。
また、液晶組成物Ｈ（母液晶Ａ ９５重量％と、比較化合物（ｅ）５重量％）は−１０
℃において１日で結晶化したのに対し、実施例１１で調製した液晶組成物Ｆ（母液晶Ａ
８５重量％と化合物Ｎｏ．２５ １５重量％）は−１０℃において３０日もの間ネマチック相を維持した。従って、本発明化合物Ｎｏ．２５は比較化合物（ｅ）よりも優れた低温相溶性を示すことがわかった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラクトン環を含有するネマチック液晶性化合物、液晶組成物、および液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子は、表示方式によってＤＳ（Dynamic scattering）、ＴＮ（Twisted nematic）、ＧＨ（Guest host）、ＳＴＮ（Super twisted nematic）、ＩＰＳ（In-plane switching）、ＶＡ（Vertical alignment）、ＯＣＢ（Optically compensated bend）などのモードに分類される。これら液晶表示素子に含有される液晶組成物として好ましい特性は、表示方式によって異なる点もあるが、どの表示方式で用いられるかを問わず、共通して以下の特性を有することが好ましい。
（１）水分、空気、熱、光等の外的環境因子に対して安定であること。
（２）室温を中心とした広い温度範囲で液晶相を示すこと。
（３）粘度が小さいこと。
（４）表示素子を駆動させた場合にその駆動電圧を低くすることができること。
（５）最適な誘電率異方性（Δε）を有すること。
（６）最適な光学異方性（Δｎ）を有すること。
【０００３】
しかし現在のところ、上記特性（１）〜（６）を全て満たす単一の液晶性化合物は知られておらず、数種〜二十数種の液晶性化合物を混合した液晶組成物として使用するのが一般的である。そのため、組成物成分として用いられる液晶性化合物は相互に良好な相溶性を示すことが必要である。特に最近では、様々な環境下、例えば極低温でも使用できる液晶表示素子が要求されており、極低温においても良好な相溶性を示す液晶性化合物が望まれている。
【０００４】
近年、液晶表示素子の最大の問題点である視野角の狭さを克服する表示方式として、上記表示方式の中でも、ＩＰＳ、ＶＡ、ＯＣＢなどのモードが注目されている。これらモードの液晶表示素子の中でも、特にＶＡモードやＩＰＳモードの液晶表示素子は、視野角の広さに加え応答性にも優れ、さらに高コントラストな表示が得られるため開発が盛んに行われている。これら表示方式の液晶表示素子に使用される液晶組成物の特徴は、誘電率異方性が負である点にある。そして、負の誘電率異方性が大きい液晶組成物は、その液晶組成物を含有する液晶表示素子の駆動電圧を低くできることが知られている（M.F.Leslie, Mol. Cryst. Liq. Cryst., １９７０, １２,５７）。そのため、その液晶組成物の構成成分である液晶性化合物についても、より大きな負の誘電率異方性を有することが求められている。
【０００５】
従来から、負の誘電率異方性を有する液晶組成物の成分として、ベンゼン環のラテラル位の水素がフッ素で置き換えられた液晶性化合物が数多く検討されてきている（日本特許第２８１１３４２号、特開平０２−４７２５号公報参照）。例えば下記の化合物（ｃ）が報告されている（式中、ＲおよびＲ′はアルキルである。）。しかし、化合物（ｃ）に例示される化合物は、負の誘電率異方性を有するものの、必ずしもその値が大きくない場合もあり、前記のＶＡモード、ＩＰＳモードなどの液晶表示素子の駆動電圧を低下させるためには十分ではない場合もあった。
【０００６】
【化１】
【０００７】
（上記式中、ＲおよびＲ′はアルキルである。）
また、大きな負の誘電率異方性を有する液晶性化合物として化合物（ｄ）（特開昭５９−１０５５７号公報参照）が報告されている（式中、ＲおよびＲ′はアルキルである）。化合物（ｄ）は非常に大きな負の誘電率異方性を有するが、化学的および物理的安定性が必ずしも十分ではなかった。
【０００８】
【化２】
【０００９】
（上記式中、ＲおよびＲ′はアルキルである。）
一方、ラクトン環を有する液晶性化合物も数多く検討されてきている（例えば、特許文献１〜１１）。
【００１０】
例えば特許文献１および２では、ラクトン環に隣接する環が芳香族環であるネマチック液晶性化合物が報告されている。
また特許文献４〜６および１１では、ラクトン環を有する液晶性化合物が報告されている。しかしながらこれらの化合物の用途は強誘電液晶であり、実施例等を通じその発明の効果が検証されている化合物は、ラクトン環に隣接する環が、芳香族環、または複素環である液晶性化合物である。これらの化合物は光学異方性が大きくなる傾向にあり、ネマチック液晶として使用するには問題があった。
【００１１】
さらに、特許文献７ではラクトン環を有する強誘電液晶に用いる液晶性化合物が報告されているが、ラクトン環に隣接する環は、−ＣＯＯ−、−Ｏ−、または、−ＣＨ２Ｏ−を介して結合しているため化学的および物理的安定性が十分ではなく、ネマチック液晶として使用するには問題があった。
【００１２】
加えて特許文献３では、本願発明の化合物と類似する化合物が開示されているが、合成中間体として記載されているに過ぎない。
従って、大きな負の誘電率異方性を有すると同時に、適切な光学異方性を有し、高い安定性を有する液晶性化合物が待望されている。
【００１３】
なお本明細書中では、「液晶性化合物」とは、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、液晶相を有さないが液晶組成物として有用な化合物の総称を意味する。また、「ネマチック液晶性化合物」とは、ネマチック相を有する化合物、および、ネマチック相を有さないがネマチック液晶組成物として有用な化合物の総称を意味する。
【特許文献１】特開２００４−２９２７７４公報
【特許文献２】特開昭５９−１６４７８８号公報
【特許文献３】特開２０００−８０４０号公報
【特許文献４】特開平９−１１０８５６号公報
【特許文献５】特開平７−７２４４２号公報
【特許文献６】特開平７−１３３２４４号公報
【特許文献７】特開平３−２０２６９号公報
【特許文献８】特許第２９７４８０５号公報
【特許文献９】特許第２９７４８２４号公報
【特許文献１０】特許第２９７４８２７号公報
【特許文献１１】特開平３−１２８３７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の第一の目的は、熱、光などに対する安定性を有し、透明点が高く、適切な光学異方性を有し、さらに、大きな負の誘電率異方性、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。
【００１５】
本発明の第二の目的は、粘度が低く、適切な光学異方性、および適切な負の誘電率異方性を有し、しきい値電圧が低く、さらに、ネマチック相の上限温度（ネマチック相−等方相の相転移温度）が高く、ネマチック相の下限温度が低い、上記化合物を含有する液晶組成物を提供することである。
【００１６】
本発明の第三の目的は、応答時間が短く、消費電力および駆動電圧が小さく、大きなコントラストを有し、広い温度範囲で使用可能である、上記組成物を含有する液晶表示素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題に対して研究を行った結果、ラクトン環とシクロヘキサン環とが単結合または−ＣＨ２ＣＨ２−を介して結合した特定の液晶性化合物が、熱、光などに対する安定性、適切な光学異方性、大きな負の誘電率異方性、および他の液晶性化合物との優れた相溶性を有すること、また、上記化合物を含有する液晶組成物が、粘度が小さく、適切な光学異方性、および適切な負の誘電率異方性を有し、しきい値電圧が低く、さらに、ネマチック相の上限温度が高く、ネマチック相の下限温度が低いこと、さらに、上記組成物を含有する液晶表示素子が、応答時間が短く、消費電力および駆動電圧が小さく、コントラスト比が大きく、広い温度範囲で使用可能であること、加えて、熱、光などに対する安定性を有し、幅広い反応に用いることが可能な、本発明の液晶性化合物を容易に製造できる中間体化合物、を見い出し、本発明を完成するに至った。
【００１８】
すなわち本発明は、以下に記載された事項を有している。
〔１〕：下記一般式（ａ−１）から（ａ−６）のいずれか１つで表されるネマチック液晶性化合物。
【００１９】
【化３】
【００２０】
式（ａ−１）〜（ａ−６）中、ＲａおよびＲｂは独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルであるが、このアルキルにおいて、−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられていてもよく、−（ＣＨ２）２−は−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられていてもよく、水素はハロゲンで置き換えられていてもよく；
環Ａ１および環Ａ２は独立して、トランス−１，４−シクロへキシレン、または１，４−フェニレンであり、これらの環において水素はハロゲンで置き換えられてもよく、環がトランス−１，４−シクロへキシレンである場合には−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられていてもよく、−ＣＨ２ＣＨ−は−ＣＨ＝Ｃ−で置き換えられてもよく
Ｚ１およびＺ２は独立して、単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、または−ＣＨ２ＣＨ２−である。
ただし、式（ａ−３）において、
環Ａ２がトランス−１，４−シクロへキシレンであるときは、Ｚ２は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２―、または−ＣＨ２Ｏ−であり、
Ｒａが−Ｃ３Ｈ７であり、Ｒｂが−ＯＣ２Ｈ５であり、Ｚ２が単結合であるときは、環Ａ２はトランス−１，４−シクロへキシレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、２−フルオロ−１，４−フェニレン、３−フルオロ−１，４−フェニレン、２−フルオロ−３−クロロ−１，４−フェニレン、２−クロロ−３−フルオロ−１，４−フェニレン、または２，３−ジクロロ−１，４−フェニレンであり、
式（ａ−４）において、
環Ａ１がトランス−１，４−シクロへキシレンであるときは、Ｚ１は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、または−ＣＨ２Ｏ−である。
【００２１】
〔２〕：上記式（ａ−１）または式（ａ−２）で表され、ＲａおよびＲｂが、独立して、水素、炭素数１〜１０のアルキル、または炭素数１〜９のアルコキシである項〔１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００２２】
〔３〕：上記式（ａ−１）または式（ａ−２）で表され、ＲａおよびＲｂが、独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルである項〔１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００２３】
〔４〕：上記式（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）、または（ａ−６）で表され、Ｚ１またはＺ２が単結合である項〔１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
〔５〕：上記式（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）、または（ａ−６）で表され、環Ａ１または環Ａ２が１，４−シクロヘキシレンである項〔１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００２４】
〔６〕：上記式（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）、または（ａ−６）で表され、Ｚ１またはＺ２が単結合であり、環Ａ１または環Ａ２が１，４−シクロヘキシレンである項〔１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００２５】
〔７〕：上記式（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）、または（ａ−６）で表され、ＲａおよびＲｂが独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルであり、Ｚ１またはＺ２が単結合であり、環Ａ１または環Ａ２が１，４−シクロヘキシレンである項〔１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００２６】
〔８〕：上記式（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）、または（ａ−６）で表され、環Ａ１または環Ａ２が、任意の水素がハロゲンで置き換えられていてもよい１，４−フェニレンである項〔１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００２７】
〔９〕：上記式（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）、または（ａ−６）で表され、Ｚ１またはＺ２が単結合であり、環Ａ１または環Ａ２が、任意の水素がハロゲンで置き換えられていてもよい１，４−フェニレンである項〔１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００２８】
〔１０〕：上記式（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）、または（ａ−６）で表され、ＲａおよびＲｂが、独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルであり、Ｚ１またはＺ２が単結合であり、環Ａ１または環Ａ２が、任意の水素がハロゲンで置き換えられていてもよい１，４−フェニレンである項〔１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００２９】
〔１１〕：下記一般式（ｂ−１）から（ｂ−６）のいずれか１つで表されるネマチック液晶性化合物。
【００３０】
【化４】
【００３１】
式（ｂ−１）〜（ｂ−６）中、ＲｃおよびＲｄは独立して、水素、ハロゲン、または炭素数１〜１０のアルキルであるが、このアルキルにおいて、−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられていてもよく、−（ＣＨ２）２−は−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられていてもよく、水素はハロゲンで置き換えられていてもよく；
環Ａ３および環Ａ４は独立して、トランス−１，４−シクロへキシレン、または１，４−フェニレンであり、これらの環において水素はハロゲンで置き換えられてもよく、環がトランス−１，４−シクロへキシレンである場合には−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられていてもよく、−ＣＨ２ＣＨ−は−ＣＨ＝Ｃ−で置き換えられてもよく、
Ｚ３およびＺ４は独立して、単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、または−ＣＨ２ＣＨ２−である。
ただし、式（ｂ−２）において、ＲｃがＣ４Ｈ９であるときは、Ｒｄは炭素数１〜４、または炭素数６〜９のアルコキシであり；
式（ｂ−２）および（ｂ−６）において、Ｒｃが炭素数１〜１０のアルキルであり、かつＲｄが炭素数１〜１０のアルキルである化合物は除く。）
〔１２〕：上記式（ｂ−１）または式（ｂ−２）で表され、ＲｃおよびＲｄは独立して、水素、炭素数１〜１０のアルキル、または炭素数１〜９のアルコキシである項〔１１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００３２】
〔１３〕：上記式（ｂ−１）または式（ｂ−２）で表され、ＲｃおよびＲｄは独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルである項〔１１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００３３】
〔１４〕：上記式（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）、または（ｂ−６）で表され、Ｚ３またはＺ４が単結合である項〔１１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
〔１５〕：上記式（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）、または（ｂ−６）で表され、
環Ａ３または環Ａ４が１，４−シクロヘキシレンである項〔１１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００３４】
〔１６〕：上記式（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）、または（ｂ−６）で表され、Ｚ３またはＺ４が単結合であり、環Ａ３または環Ａ４が１，４−シクロヘキシレンである項〔１１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００３５】
〔１７〕：上記式（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）、または（ｂ−６）で表され、ＲｃおよびＲｄは独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルであり、Ｚ３またはＺ４が単結合であり、環Ａ３または環Ａ４が１，４−シクロヘキシレンである項〔１１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００３６】
〔１８〕：上記式（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）、または（ｂ−６）で表され、環Ａ３または環Ａ４が、任意の水素がハロゲンで置き換えられていてもよい１，４−フェニレンである項〔１１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００３７】
〔１９〕：上記式（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）、または（ｂ−６）で表され、Ｚ３またはＺ４が単結合であり、環Ａ３または環Ａ４が、任意の水素がハロゲンで置き換えられていてもよい１，４−フェニレンである項〔１１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００３８】
〔２０〕：上記式（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）、または（ｂ−６）で表され、ＲｃおよびＲｄが独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルであり、Ｚ３またはＺ４が単結合であり、環Ａ３または環Ａ４が、ハロゲンで置き換えられていてもよい１，４−フェニレンである項〔１１〕に記載のネマチック液晶性化合物。
【００３９】
〔２１〕：項〔１〕〜〔２０〕のいずれか１項に記載した化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有するネマチック液晶組成物。
〔２２〕：下記一般式（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）、（８）、および（９）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物をさらに含有する項〔２１〕に記載のネマチック液晶組成物。
【００４０】
【化５】
【００４１】
式（１）〜（９）中、Ｒ１およびＲ２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、−ＣＨ２−は−Ｏ−に置き換えられていてもよく、−（ＣＨ２）２−は−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、水素はフッ素で置き換えられてもよく、あるいはＲ１はフッ素であってもよく；
環Ｂおよび環Ｃ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；
Ｚ５およびＺ６は独立して、−（ＣＨ２）２−、−ＣＯＯ−または単結合であり；
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４は独立して水素またはフッ素であり、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４の少なくとも一つはフッ素である。
【００４２】
〔２３〕：下記一般式（１０）、（１１）および（１２）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物をさらに含有する項〔２１〕に記載のネマチック液晶組成物。
【００４３】
【化６】
【００４４】
式（１０）〜（１２）中、Ｒ３およびＲ４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、−ＣＨ２−は−Ｏ−に置き換えられていてもよく、−（ＣＨ２）２−は−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、水素はフッ素で置き換えられてもよく；
環Ｄ、環Ｅおよび環Ｆ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；
Ｚ７およびＺ８は独立して、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または単結合である。
【００４５】
〔２４〕：項〔２３〕に記載の式（１０）、（１１）および（１２）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物をさらに含有する項〔２２〕に記載のネマチック液晶組成物。
【００４６】
〔２５〕：少なくとも一つの光学活性化合物をさらに含有する項〔２１〕〜〔２４〕のいずれか１項に記載のネマチック液晶組成物。
〔２６〕：項〔２１〕〜〔２５〕のいずれか１項に記載のネマチック液晶組成物を含有する液晶表示素子。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、熱、光などに対する安定性を有し、透明点が高く、適切な光学異方性を有し、さらに、大きな負の誘電率異方性、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が得られる。また本発明によれば、粘度が低く、適切な光学異方性、および適切な負の誘電率異方性を有し、しきい値電圧が低く、さらに、ネマチック相の上限温度が高く、ネマチック相の下限温度が低い液晶組成物が得られる。さらに本発明によれば、応答時間が短く、消費電力および駆動電圧が小さく、大きなコントラストを有し、広い温度範囲で使用可能である液晶表示素子が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、本発明をさらに具体的に説明する。
本発明の液晶性化合物は以下詳細に示すラクトン環とシクロヘキサン環とを分子内に有するネマチック液晶性化合物である。
【００４９】
〔液晶性化合物（ａ−１）〜（ａ−６）〕
本発明の第一の液晶性化合物は、下記一般式（ａ−１）〜（ａ−６）で表される化合物（以下、液晶性化合物（ａ−１）〜（ａ−６）ともいう。）である。この液晶性化合物（
ａ−１）〜（ａ−６）はラクトン環とシクロヘキシル環とを有する２環もしくは３環化合物であり、ラクトン環とシクロヘキシル環とが単結合を介して結合しており、さらにその化合物の末端には水素または炭素数が１０以下の基を有している。
【００５０】
上記液晶性化合物はこのような構造を有するため、ネマチック液晶性化合物として有用である。また熱、光に対する安定性に優れ、透明点が高く、好ましくは０．１２０以下、より好ましくは−０．０２０〜０．１１０の範囲の適切な光学異方性を有し、好ましくは−３以下、より好ましくは−１２〜−４の範囲の適切な負の誘電率異方性を有し、他の液晶性化合物との相溶性に優れる。
【００５１】
【化７】
【００５２】
液晶性化合物（ａ−１）〜（ａ−６）中のＲａおよびＲｂは、水素、または炭素数１〜１０のアルキルであるが、このアルキルでは、−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられていてもよく、−（ＣＨ２）２−は−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられていてもよい。
【００５３】
上記ＲａおよびＲｂとしては、水素、炭素数１〜１０のアルキル、炭素数１〜９のアルコキシ、炭素数２〜９のアルコキシアルキル、炭素数２〜８のアルコキシアルコキシ、炭素数２〜１０のアルケニル、炭素数２〜９のアルケニルオキシ、炭素数３〜９のアルケニルオキシアルキル、炭素数３〜９のアルコキシアルケニルが挙げられる。これら基のアルキル鎖は、直鎖であることが好ましい。アルキル鎖が直鎖であると、液晶相の温度範囲を広くすることができ、粘度を小さくすることができる。
【００５４】
また、これら基中の１つ以上の水素が、ハロゲンで置き換えられていてもよく、水素を置き換えるハロゲンとしては、フッ素、塩素が好ましい。
これらＲａおよびＲｂとしては、アルキル、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルケニル、フルオロアルキル、フルオロアルコキシが好ましく、アルキル、アルコキシ、アル
コキシアルキル、アルケニルがより好ましく、アルキル、アルコキシ、アルケニルがさらに好ましい。またアルケニルとしては、その立体配置がトランス配置であることが好ましい。
【００５５】
上記アルキルとしては、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−Ｃ３Ｈ７、−Ｃ４Ｈ９、−Ｃ５Ｈ１１、−Ｃ６Ｈ１３、−Ｃ７Ｈ１５、−Ｃ８Ｈ１７、−Ｃ９Ｈ１９、−Ｃ１０Ｈ２１が挙げられ；
上記アルコキシとしては、−ＯＣＨ３、−ＯＣ２Ｈ５、−ＯＣ３Ｈ７、−ＯＣ４Ｈ９、−ＯＣ５Ｈ１１、−ＯＣ６Ｈ１３、−ＯＣ７Ｈ１５、−ＯＣ８Ｈ１７、−ＯＣ９Ｈ１９が挙げられ；
上記アルケニルとしては、−ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣ３Ｈ７、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＣＨ２）３ＣＨ＝ＣＨ２が挙げられ；
上記アルケニルオキシとしては、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５が挙げられる。
【００５６】
また、水素をハロゲンで置き換えたアルキルとしては、−ＣＨ２Ｆ、−ＣＨＦ２、−ＣＦ３、−（ＣＨ２）２Ｆ、−ＣＦ２ＣＨ２Ｆ、−ＣＦ２ＣＨＦ２、−ＣＨ２ＣＦ３、−ＣＦ２ＣＦ３、−（ＣＨ２）３Ｆ、−（ＣＦ２）２ＣＦ３、−ＣＦ２ＣＨＦＣＦ３、−ＣＨＦＣＦ２ＣＦ３が挙げられ；
水素をハロゲンで置き換えたアルコキシとしては、−ＯＣＦ３、−ＯＣＨＦ２、−ＯＣＨ２Ｆ、−ＯＣＦ２ＣＦ３、−ＯＣＦ２ＣＨＦ２、−ＯＣＦ２ＣＨ２Ｆ、−ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＦ３、−ＯＣＦ２ＣＨＦＣＦ３、−ＯＣＨＦＣＦ２ＣＦ３が挙げられ；
水素をハロゲンで置き換えたアルケニルとしては、−ＣＨ＝ＣＨＦ、−ＣＨ＝ＣＦ２、−ＣＦ＝ＣＨＦ、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ２Ｆ、−ＣＨ＝ＣＨＣＦ３、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＦ２が挙げられる。
【００５７】
これらＲａおよびＲｂの中でも、
−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−Ｃ３Ｈ７、−Ｃ４Ｈ９、−Ｃ５Ｈ１１、−Ｃ６Ｈ１３、−Ｃ７Ｈ１５、−Ｃ８Ｈ１７、−Ｃ９Ｈ１９、−Ｃ１０Ｈ２１、−ＯＣＨ３、−ＯＣ２Ｈ５、−ＯＣ３Ｈ７、−ＯＣ４Ｈ９、−ＯＣ５Ｈ１０、−ＯＣ６Ｈ１３、−ＯＣ７Ｈ１５、−ＯＣ８Ｈ１７、−ＯＣ９Ｈ１９が好ましい。
【００５８】
液晶性化合物（ａ−１）〜（ａ−６）の環Ａ１および環Ａ２は独立して、トランス−１，４−シクロヘキシレン、または１，４−フェニレンであり、これらの環において水素はハロゲンで置き換えられてもよく、環がトランス−１，４−シクロへキシレンである場合には−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられていてもよく、−ＣＨ２ＣＨ−は−ＣＨ＝Ｃ−で置き換えられてもよい。
【００５９】
これらの環がトランス−１，４−シクロヘキシレンであるときには、光学異方性を小さくし、粘度を小さくすることができ、さらに、この液晶性化合物を液晶組成物に添加すると、ネマチック相の上限温度を高くすることができる。
【００６０】
またこれらの環が、水素がハロゲンで置き換えられてもよい１，４−フェニレンであるときには、光学異方性を比較的大きくすることができるとともに、配向秩序パラメーターを大きくすることができる。
【００６１】
環Ａ１および環Ａ２としては、これらの中でも、トランス−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、３−フルオロ−１，４−フェニレン、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２−フルオロ−３−クロロ−１，４−フェニレン、２−クロロ−３−フルオロ−１，４−フェニレン、２，３−クロロ−１，４−フェニレンが好ましく、
トランス−１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、３−フルオロ−１，４−フェニレン、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレンがより好ましい。
【００６２】
液晶性化合物（ａ−１）〜（ａ−６）のＺ１およびＺ２は独立して、単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、または−ＣＨ２ＣＨ２−である。これら基の中でも、液晶相の温度範囲を広くし、粘度を下げる観点からは、単結合が好ましい。
【００６３】
ただし、式（ａ−３）において環Ａ２がトランス−１，４−シクロへキシレンであるときは、Ｚ２は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２―、または−ＣＨ２Ｏ−である。また式（ａ−３）において、ＲａがＣ３Ｈ７であり、ＲｂがＯＣ２Ｈ５であり、Ｚ２が単結合であるときは、環Ａ２はトランス−１，４−シクロへキシレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、２−フルオロ−１，４−フェニレン、３−フルオロ−１，４−フェニレン、２−フルオロ−３−クロロ−１，４−フェニレン、２−クロロ−３−フルオロ−１，４−フェニレン、または２，３−ジクロロ−１，４−フェニレンである。
【００６４】
また式（ａ−４）において、環Ａ１がトランス−１，４−シクロへキシレンであるときは、Ｚ１は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、または−ＣＨ２Ｏ−である。
【００６５】
これらの液晶性化合物（ａ−１）〜（ａ−６）では、末端基ＲａおよびＲｂ、環Ａ１およびＡ２、結合基Ｚ１およびＺ２を上記範囲で適宜選択することにより、光学異方性、誘電率異方性などの物性を所望の物性に調整することも可能である。
【００６６】
液晶性化合物（ａ−１）および（ａ−２）において、ＲａおよびＲｂが、独立して、水素、炭素数１〜１０のアルキル、または炭素数１〜９のアルコキシである場合には相溶性が良好となる傾向にある。特に、ＲａおよびＲｂが、独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルである場合にはその効果が顕著となる。
【００６７】
液晶性化合物（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）および（ａ−６）において、Ｚ１またはＺ２が単結合である場合には、透明点が高くなる傾向にある。
なお透明点とは、液晶性化合物がある相から等方相へ相転移する時の温度をいい、具体的には、ネマチック相−等方相、スメクチック相−等方相、または結晶相−等方相の相転移温度である。
【００６８】
液晶性化合物（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）および（ａ−６）において、ＲａおよびＲｂが独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルである場合には、透明点が高くなる傾向にある。
【００６９】
液晶性化合物（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）および（ａ−６）において、環Ａ１または環Ａ２が１，４−シクロヘキシレンである場合には、光学異方性が小さくなる傾向にあり、透明点が高くなる傾向にある。
【００７０】
液晶性化合物（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）および（ａ−６）において、環Ａ１または環Ａ２が任意の水素がハロゲンで置き換えられていてもよい１，４−フェニレンである場合には、光学異方性が大きくなる傾向にあり、透明点が高くなる傾向にある。
【００７１】
液晶性化合物（ａ−１）〜（ａ−６）の中でも、下記一般式（ａ−１）、（ａ−２）、（ａ−３−１）〜（ａ−３−５）、（ａ−４−１）〜（ａ−４−４）、（ａ−５−１）〜（ａ−５−１３）、および（ａ−６−１）〜（ａ−６−１３）で表される化合物（以下、各々液晶性化合物ａ−１）、（ａ−２）、（ａ−３−１）〜（ａ−３−５）、（ａ−４−１）〜（ａ−４−４）、（ａ−５−１）〜（ａ−５−１３）、および（ａ−６−１）〜（ａ−６−１３）ともいう。）が好ましい。
【００７２】
【化８】
【００７３】
【化９】
【００７４】
ＲａおよびＲｂの定義は、液晶性化合物（ａ−１）〜（ａ−６）の場合と同様である。ＬａおよびＬｂは独立して、水素またはハロゲンであり、好ましくは水素、フッ素または塩素である。
【００７５】
〔液晶性化合物（ｂ−１）〜（ｂ−６）〕
本発明の第二の液晶性化合物は、下記一般式（ｂ−１）〜（ｂ−６）で表される化合物（以下、液晶性化合物（ｂ−１）〜（ｂ−６）ともいう。）である。この液晶性化合物（ｂ−１）〜（ｂ−６）はラクトン環とシクロヘキシル環とを有する２環もしくは３環化合物であり、ラクトン環とシクロヘキシル環とが−ＣＨ２ＣＨ２−を介して結合しており、さらにその化合物の末端には、水素、ハロゲンまたは炭素数が１０以下のアルキル基を有している。
【００７６】
上記液晶性化合物はこのような構造を有するため、ネマチック液晶性化合物として有用である。また熱、光に対する安定性に優れ、透明点が高く、好ましくは０．１２０以下、より好ましくは−０．０２０〜０．１１０の範囲の適切な光学異方性を有し、好ましくは−３以下、より好ましくは−１２〜−４の範囲の適切な負の誘電率異方性を有し、他の液晶性化合物との相溶性に優れる。
【００７７】
【化１０】
【００７８】
液晶性化合物（ｂ−１）〜（ｂ−６）中のＲｃおよびＲｄは、水素、ハロゲンまたは炭素数１〜１０のアルキルであるが、このアルキルでは、−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられていてもよく、−（ＣＨ２）２−は−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられていてもよい。
ただし、式（ｂ−２）において、ＲｃがＣ４Ｈ９であるときは、Ｒｄは炭素数１〜１０のアルキル、または炭素数１〜４、または炭素数６〜９のアルコキシである。
好ましくは、式（ｂ−２）および（ｂ−６）において、Ｒｃが炭素数１〜１０のアルキルであり、かつＲｄが炭素数１〜１０のアルキルである化合物は除く。
【００７９】
上記ＲｃおよびＲｄとしては、水素、炭素数１〜１０のアルキル、炭素数１〜９のアルコキシ、炭素数２〜９のアルコキシアルキル、炭素数２〜８のアルコキシアルコキシ、炭素数２〜１０のアルケニル、炭素数２〜９のアルケニルオキシ、炭素数３〜９のアルケニルオキシアルキル、炭素数３〜９のアルコキシアルケニル、炭素数１〜１０のハロアルキル、炭素数１〜９のハロアルコキシが挙げられる。
【００８０】
また、これら基中の１つ以上の水素が、ハロゲンで置き換えられていてもよく、水素を置き換えるハロゲンとしては、フッ素、塩素が好ましい。
これらＲｃおよびＲｄとしては、アルキル、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルケニル、フルオロアルキル、フルオロアルコキシが好ましく、アルキル、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルケニルがより好ましく、アルキル、アルコキシ、アルケニルがさらに好ましい。これら基のアルキル鎖は、直鎖であることが好ましい。アルキル鎖が、直鎖であると、液晶相の温度範囲を広くすることができ、粘度を小さくすることができる。またアルケニルとしては、その立体配置がトランス配置であることが好ましい。
【００８１】
上記アルキルとしては、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−Ｃ３Ｈ７、−Ｃ４Ｈ９、−Ｃ５Ｈ１１、−Ｃ６Ｈ１３、−Ｃ７Ｈ１５、−Ｃ８Ｈ１７、−Ｃ９Ｈ１９、−Ｃ１０Ｈ２１が挙げ
られ；
上記アルコキシとしては、−ＯＣＨ３、−ＯＣ２Ｈ５、−ＯＣ３Ｈ７、−ＯＣ４Ｈ９、−ＯＣ５Ｈ１１、−ＯＣ６Ｈ１３、−ＯＣ７Ｈ１５、−ＯＣ８Ｈ１７、−ＯＣ９Ｈ１９が挙げられ；
上記アルケニルとしては、−ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣ３Ｈ７、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＣＨ２）３ＣＨ＝ＣＨ２が挙げられ；
上記アルケニルオキシとしては、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５が挙げられる。
【００８２】
また、水素をハロゲンで置き換えたアルキルとしては、−ＣＨ２Ｆ、−ＣＨＦ２、−ＣＦ３、−（ＣＨ２）２Ｆ、−ＣＦ２ＣＨ２Ｆ、−ＣＦ２ＣＨＦ２、−ＣＨ２ＣＦ３、−ＣＦ２ＣＦ３、−（ＣＨ２）３Ｆ、−（ＣＦ２）２ＣＦ３、−ＣＦ２ＣＨＦＣＦ３、−ＣＨＦＣＦ２ＣＦ３が挙げられ；
水素をハロゲンで置き換えたアルコキシとしては、−ＯＣＦ３、−ＯＣＨＦ２、−ＯＣＨ２Ｆ、−ＯＣＦ２ＣＦ３、−ＯＣＦ２ＣＨＦ２、−ＯＣＦ２ＣＨ２Ｆ、−ＯＣＦ２ＣＦ２ＣＦ３、−ＯＣＦ２ＣＨＦＣＦ３、−ＯＣＨＦＣＦ２ＣＦ３が挙げられ；
水素をハロゲンで置き換えたアルケニルとしては、−ＣＨ＝ＣＨＦ、−ＣＨ＝ＣＦ２、−ＣＦ＝ＣＨＦ、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ２Ｆ、−ＣＨ＝ＣＨＣＦ３、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＦ２が挙げられる。
【００８３】
これらＲｃおよびＲｄの中でも、
−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、−Ｃ３Ｈ７、−Ｃ４Ｈ９、−Ｃ５Ｈ１１、−Ｃ６Ｈ１３、−Ｃ７Ｈ１５、−Ｃ８Ｈ１７、−Ｃ９Ｈ１９、−Ｃ１０Ｈ２１、−ＯＣＨ３、−ＯＣ２Ｈ５、−ＯＣ３Ｈ７、−ＯＣ４Ｈ９、−ＯＣ５Ｈ１１、−ＯＣ６Ｈ１３、−ＯＣ７Ｈ１５、−ＯＣ８Ｈ１７、−ＯＣ９Ｈ１９、−ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＣＨ＝ＣＨＣ２Ｈ５、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ＝ＣＨＣ３Ｈ７、−（ＣＨ２）２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−（ＣＨ２）３ＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２、−ＯＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ３、−ＣＨ２Ｆ、−ＣＨＦ２、−ＣＦ３、−（ＣＨ２）２Ｆ、−ＣＨ＝ＣＨＦ、−ＣＨ＝ＣＦ２、−ＣＦ＝ＣＨＦ、−ＣＨ＝ＣＨＣＨ２Ｆ、−ＣＨ＝ＣＨＣＦ３、が好ましい。
【００８４】
液晶性化合物（ｂ−１）〜（ｂ−６）の環Ａ３および環Ａ４は独立して、トランス−１，４−シクロヘキシレン、または１，４−フェニレンであり、これらの環において水素はハロゲンで置き換えられてもよく、環がトランス−１，４−シクロへキシレンである場合には−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられていてもよく、−（ＣＨ２）２−は−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよい。
【００８５】
これらの環が、トランス−１，４−シクロヘキシレンであるときには、光学異方性を小さくし、粘度を小さくすることができ、さらに、この液晶性化合物を液晶組成物に添加すると、ネマチック相の上限温度を高くすることができる。
【００８６】
またこれらの環が、水素がハロゲンで置き換えられてもよい１，４−フェニレンのときは、光学異方性を比較的大きくすることができるとともに、配向秩序パラメーターを大きくすることができる。
【００８７】
環Ａ３および環Ａ４としては、これらの中でも、トランス−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、３−フルオロ−１，４−フェニレン、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレン、２−フルオロ−３−クロロ−１，４−フェニレン、
２−クロロ−３−フルオロ−１，４−フェニレン、２，３−クロロ−１，４−フェニレンが好ましく、
トランス−１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレン、２−フルオロ−１，４−フェニレン、３−フルオロ−１，４−フェニレン、２，３−ジフルオロ−１，４−フェニレンがより好ましい。
【００８８】
液晶性化合物（ｂ−１）〜（ｂ−６）のＺ３およびＺ４は独立して、単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、または−ＣＨ２ＣＨ２−である。これら基の中でも、液晶相の温度範囲を広くし、粘度を下げる観点からは、単結合が好ましい。
【００８９】
これらの液晶性化合物（ｂ−１）〜（ｂ−６）では、末端基ＲｃおよびＲｄ、環Ａ３およびＡ４、結合基Ｚ３およびＺ４を上記範囲で適宜選択することにより、光学異方性、誘電率異方性などの物性を所望の物性に調整することも可能である。
【００９０】
液晶性化合物（ｂ−１）および（ｂ−２）において、ＲｃおよびＲｄが、独立して、水素、炭素数１〜１０のアルキル、または炭素数１〜９のアルコキシである場合には、相溶性が良好となる傾向にある。特に、ＲｃおよびＲｄが、独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルである場合にはその効果が顕著となる。
【００９１】
液晶性化合物（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）および（ｂ−６）において、Ｚ３またはＺ４が単結合である場合には透明点が高くなる傾向にある。
液晶性化合物（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）および（ｂ−６）において、ＲｃおよびＲｄが独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルである場合には、透明点が高くなる傾向にある。
【００９２】
液晶性化合物（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）および（ｂ−６）において、Ａ３またはＡ４が１，４−シクロヘキシレンである場合には、光学異方性が小さくなる傾向にあり、透明点が高くなる傾向にある。
【００９３】
液晶性化合物（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）および（ｂ−６）において、Ａ３またはＡ４が任意の水素がハロゲンで置き換えられていてもよい１，４−フェニレンである場合には、光学異方性が大きくなる傾向にある。
【００９４】
液晶性化合物（ｂ−１）〜（ｂ−６）のＲｃ、Ｒｄがアルケニルである場合には透明点が高くなり、また低温相溶性が良好隣、光学異方性値が高くなる。Ｒｃ、Ｒｄがアルケニルオキシである場合には透明点が特に高くなり、光学異方性値が高くなる。Ｒｃ、Ｒｄがハロゲン化されたアルキル場合、相溶性が良好となり、光学異方性値が低くなる。Ｒｃ、Ｒｄがハロゲン化されたアルコキシの場合、透明点がやや高くなり低温相溶性が良好となる。
【００９５】
液晶性化合物（ｂ−１）〜（ｂ−６）の中でも、下記一般式（ｂ−１）、（ｂ−２）、（ｂ−３−１）〜（ｂ−３−４）、（ｂ−４−１）〜（ｂ−４−３）、（ｂ−５−１）〜（ｂ−５−１２）、および（ｂ−６−１）〜（ｂ−６−１２）で表される化合物（以下、各々液晶性化合物ｂ−１）、（ｂ−２）、（ｂ−３−１）〜（ｂ−３−４）、（ｂ−４−１）〜（ｂ−４−３）、（ｂ−５−１）〜（ｂ−５−１２）、および（ｂ−６−１）〜（b−６−１２）ともいう。）が好ましい。
【００９６】
【化１１】
【００９７】
【化１２】
【００９８】
ＲｃおよびＲｄの定義は、液晶性化合物（ｂ−１）〜（ｂ−６）の場合と同様である。ＬｃおよびＬｄは独立して、水素またはハロゲンであり、好ましくは水素、フッ素または塩素である。
【００９９】
〔液晶性化合物（ａ−１）〜（ａ−６）および（ｂ−１）〜（ｂ−６）の合成〕
液晶性化合物（ａ−１）〜（ａ−６）および（ｂ−１）〜（ｂ−６）は、有機合成化学の合成手法を適切に組み合わせることにより合成することができる。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、例えば、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）などの成書に記載されている。
【０１００】
＜結合基Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３またはＺ４の形成＞
結合基Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３またはＺ４を形成する方法の一例を示す。結合基を形成するスキームを以下示す。このスキームにおいて、ＭＳＧ１またはＭＳＧ２は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（ａ−Ａ）から（ａ−Ｅ）は液晶性化合物（ａ−１）〜（ａ−６）に相当する。
【０１０１】
【化１３】
【０１０２】
（Ｉ）単結合の生成 その１
有機ハロゲン化合物（１３）とマグネシウムとを反応させ、グリニャール試薬を調製する。この調製したグリニャール試薬と、シクロヘキサノン誘導体（１４）とを反応させることにより、対応するアルコール誘導体を合成する。ついで、ｐ−トルエンスルホン酸等の酸触媒を用いて、得られたアルコール誘導体の脱水反応を行うことにより、対応する２重結合を有する化合物（１５）を合成する。得られた化合物（１５）をＲａｎｅｙ−Ｎｉ
のような触媒の存在下で水素化することにより、化合物（ａ−Ａ）を合成することができる。なお、シクロヘキサノン誘導体（１４）は、例えば、特開昭５９−７１２２号に記載の方法に従い合成することができる。
【０１０３】
（ＩＩ）単結合の生成 その２
ジヒドロキシボラン誘導体（１６）と有機ハロゲン化合物（１３）とを、例えば、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（Ｐｄ（ＰＰｈ３）４）とからなる触媒の存在下で反応させることにより、化合物（ａ−Ｂ）を合成することができる。
【０１０４】
また、有機ハロゲン化合物（１７）にブチルリチウムを反応させ、さらに塩化亜鉛を反応させた後、得られた化合物を、例えば、ビストリフェニルホスフィンジクロロパラジウム（Ｐｄ（ＰＰｈ３）２Ｃｌ２）触媒の存在下で化合物（１３）と反応させることにより、化合物（ａ−Ｂ）を合成することもできる。
【０１０５】
（ＩＩＩ）−（ＣＨ２）２−の生成
一価の有機基ＭＳＧ２を有する有機ハロゲン化合物（１３）とマグネシウムとを反応させ、グリニャール試薬を調製する。この調製したグリニャール試薬と、アルデヒド誘導体（１８）とを反応させることにより、対応するアルコール誘導体を合成する。ついで、ｐ−トルエンスルホン酸等の酸触媒を用いて、得られたアルコール誘導体の脱水反応を行うことにより、対応する２重結合を有する化合物（１９）を合成することができる。一方、有機ハロゲン化合物（１３）を、ブチルリチウム、もしくはマグネシウムで処理して得られた化合物を、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（２０）を得る。ついで、得られたアルデヒド（２０）と、ホスホニウム塩（２１）をカリウムｔｅｒｔ−ブトキシド等の塩基で処理して得られるリンイリドとを反応させ、対応する２重結合を有する化合物（１９）を合成することができる。
【０１０６】
化合物（１９）を炭素担持パラジウム（Ｐｄ／Ｃ）のような触媒の存在下で水素化することにより、−（ＣＨ２）２−を有する化合物（ａ−Ｃ）を合成することができる。
(ＩＶ)−ＣＨ２Ｏ−または−ＯＣＨ２−の生成
ジヒドロキシボラン誘導体（１６）を過酸化水素等の酸化剤により酸化し、アルコール誘導体（２２）を得る。別途、アルデヒド誘導体（２０）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（２３）を得る。得られた化合物（２３）を臭化水素酸等でハロゲン化して有機ハロゲン化合物（２４）を得る。このようにして得られた化合物（２２）と化合物（２４）とを炭酸カリウムなどの存在下反応させることにより化合物（ａ−Ｄ）を合成することができる。
【０１０７】
（Ｖ）−ＣＯＯ−と−ＯＣＯ−の生成
化合物（１７）にブチルリチウムを作用させてリチオ化物に誘導した後、二酸化炭素を作用させてカルボン酸（２５）を得る。これとアルコール（２２）または、公知の方法で合成されるフェノールとを脱水縮合させて−ＣＯＯ−を有する化合物（ａ−Ｅ）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ことができる。
【０１０８】
〔液晶性化合物（ａ−１）〜（ａ−６）の合成方法〕
本発明の液晶性化合物（ａ−１）、（ａ−３）、（ａ−４）および（ａ−５）は以下のような方法で合成することができる。すなわち、特許文献３に記載された方法によりオキセタン（２６）を合成したのち、M.Yamaguchi等(Tetrahedron lett., ２５(１１), １１
５９(１９８４))に記載された方法により（２６）とtert-ブチルエステル（２７）とをカップリングさせ、次いで脱保護・環化反応を行なうことで目的とする化合物（ａ−１）、（ａ−３）、（ａ−４）および（ａ−５）を合成することができる。
【０１０９】
【化１４】
【０１１０】
液晶性化合物（ａ−２）および（ａ−６）は以下のような方法で合成することができる。すなわちニトリル（１９）と、J. Org. Chem., ４８, ５３８１(１９８３).に記載された方法で得られたヨウ化物（２０）とをJ. Org. Chem., ５０, ６７０(１９８５).に記載された方法を用いて反応させ、（２１）を得る。（２１）を触媒量のピリジニウムｐ−トルエンスルホネート存在下で加熱還流することで脱保護を行なったのち、水素化ホウ素ナトリウム等で還元することでアルコール（２３）を得て、これを濃塩酸中加熱還流することで加水分解および環化反応が起こり、目的とする化合物（ａ−２）および（ａ−６）を得ることができる。
【０１１１】
【化１５】
【０１１２】
〔液晶性化合物（ｂ−１）〜（ｂ−６）の合成方法〕
液晶性化合物（ｂ−１）、（ｂ−３）および（ｂ−５）はニトリル（２４）およびヨウ化物（２５）を出発原料とし、上述した液晶性化合物（ａ−２）および（ａ−６）と同様にして合成することができる。
【０１１３】
【化１６】
【０１１４】
液晶性化合物（ｂ−２）、（ｂ−４）および（ｂ−６）はニトリル（２９）およびヨウ化物（３０）を出発原料とし、上述した液晶性化合物（ａ−２）および（ａ−６）と同様にして合成することができる。
【０１１５】
【化１７】
【０１１６】
〔液晶組成物〕
以下、本発明の液晶組成物について説明をする。本発明の液晶組成物は、上記一般式（ａ−１）〜（ａ−６）および（ｂ−１）〜（ｂ−６）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有している。上記液晶組成物は、化合物（ａ−１）〜（ａ−６）および（ｂ−１）〜（ｂ−６）を２つ以上含んでいてもよい。また上記液晶組成物は、化合物（ａ−１）〜（ａ−６）および（ｂ−１）〜（ｂ−６）のみを含んでいてもよい。さらに上記液晶組成物は、化合物（ａ−１）〜（ａ−６）のみを含んでいてもよく、あるいは、化合物（ｂ−１）〜（ｂ−６）のみを含んでいてもよい。本発明の液晶組成物中の化合物（ａ−１）〜（ａ−６）および（ｂ−１）〜（ｂ−６）の含有量は特に制限されないが、液晶組成物中に含まれる液晶性化合物の全重量に対して、化合物（ａ−１）〜（ａ−６）および（ｂ−１）〜（ｂ−６）を１〜９９重量％の割合で含有することが好ましい。また本発明の液晶組成物を調製するときには、例えば、化合物（ａ−１）〜（ａ−６）および（ｂ−１）〜（ｂ−６）の誘電率異方性を考慮して成分を選択することもできる。
【０１１７】
上記液晶組成物は、粘度が低く、適切な光学異方性、および適切な負の誘電率異方性を有し、しきい値電圧が低く、さらに、ネマチック相の上限温度（ネマチック相−等方相の相転移温度）が高く、ネマチック相の下限温度が低い。
【０１１８】
本発明の液晶組成物は上記化合物（ａ−１）〜（ａ−６）および（ｂ−１）〜（ｂ−６）に加え、下記一般式（１）〜（９）で表される化合物（以下、化合物（１）〜（９）ともいう。）の群から選択された少なくとも１つの化合物をさらに含んでいてもよい。
【０１１９】
【化１８】
【０１２０】
式（１）〜（９）中、Ｒ１およびＲ２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、−ＣＨ２−は−Ｏ−に置き換えられていてもよく、−（ＣＨ２）２−は−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、水素はフッ素で置き換えられてもよく、あるいはＲ１はフッ素であってもよく；
環Ｂおよび環Ｃ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；
Ｚ５およびＺ６は独立して、−（ＣＨ２）２−、−ＣＯＯ−または単結合であり；
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４は独立して水素またはフッ素であり、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４の少なくとも一つはフッ素である。
【０１２１】
追加する化合物が上記式（１）で表される化合物である場合には、液晶組成物の粘度を低くすることができ、光学異方性を小さくすることができ、また、しきい電圧値をより低くすることができる。
【０１２２】
追加する化合物が上記式（２）で表される化合物である場合には、液晶組成物のネマチック相の上限温度を高くすることができ、光学異方性を大きくすることができ、また、しきい電圧値をより低くすることができる。
【０１２３】
追加する化合物が上記式（３）で表される化合物である場合には、光学異方性を大きくすることができ、また、しきい電圧値をより低くすることができる。
追加する化合物が上記式（４）〜（７）で表される化合物である場合には、液晶組成物のネマチック相の上限温度を高くすることができ、光学異方性を大きくすることができ、また、しきい電圧値をより低くすることができる。
【０１２４】
追加する化合物が上記式（８）、（９）で表される化合物である場合には、液晶組成物のネマチック相の上限温度を高くすることができ、また、しきい電圧値をより低くすることができる。
【０１２５】
本発明の液晶組成物中の化合物（１）〜（９）の含有量は特に制限はないが、負の誘電率異方性の絶対値を小さくしない観点からは、液晶組成物中に含まれる液晶性化合物の全重量に対して、１０重量％以上が好ましく、４０〜９０重量％の範囲がより好ましい。
【０１２６】
本発明の液晶組成物は上記液晶性化合物（ａ−１）〜（ａ−６）および（ｂ−１）〜（ｂ−６）に加え、下記一般式（１０）、（１１）および（１２）で表される化合物（以下、化合物（１０）、（１１）および（１２）ともいう。）の群から選択された少なくとも１つの化合物をさらに含んでいてもよい。
【０１２７】
【化１９】
【０１２８】
式（１０）〜（１２）中、Ｒ３およびＲ４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、−ＣＨ２−は−Ｏ−に置き換えられていてもよく、−（ＣＨ２）２−は−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、水素はフッ素で置き換えられてもよく；
環Ｄ、環Ｅおよび環Ｆ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；
Ｚ７およびＺ８は独立して、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、または単結合である。
【０１２９】
追加する化合物が上記式（１０）で表される化合物である場合には、液晶組成物の粘度を低くすることができ、光学異方性を適切な範囲、好ましくは０．０１０〜０．３００と
することができる。
【０１３０】
追加する化合物が上記式（１１）、（１２）で表される化合物である場合には、液晶組成物のネマチック相の上限温度を高くすることができ、光学異方性を適切な範囲、好ましくは０．０１０〜０．３００とすることができる。
【０１３１】
本発明の液晶組成物中の化合物（１０）〜（１２）の含有量は特に制限はないが、粘度を低くする観点からは含有量を多くすることが好ましい。ただし化合物（１０）〜（１２）の含有量を多くすると液晶組成物のしきい値電圧が高くなる傾向にあるので、例えば、本発明の液晶組成物をＶＡモードの液晶素子に使用する場合には、化合物（１０）〜（１２）の含有量は、液晶組成物中に含まれる液晶性化合物の全重量に対して、７０重量％以下が好ましく、６０重量％以下がより好ましい。
【０１３２】
本発明の液晶組成物は上記液晶性化合物（ａ−１）〜（ａ−６）および（ｂ−１）〜（ｂ−６）に加え、上記一般式（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）、（８）、および（９）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物、および上記一般式（１０）、（１１）および（１２）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物をさらに含有していてもよい。
【０１３３】
本発明の液晶組成物が上記組成物である場合には、粘度が低く、負の誘電率異方性が大きく、しきい値電圧値が低く、液晶相の温度範囲が広い。
上記化合物（１）〜（１２）の中でも、下記一般式（１−１）〜（１−６）、（２−１）〜（２−６）、（３−１）〜（３−５）、（４−１）、（５−１）〜（５−２）、（６−１）、（７−１）〜（７−２）、（８−１）、（９−１）〜（９−２）、（１０−１）〜（１０−１１）、（１１−１）〜（１１−２３）、および（１２−１）〜（１２−６）で表される化合物が好ましい。これらの化合物において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は、本発明の構成に記載したそれらと同一の意味を表す。
【０１３４】
【化２０】
【０１３５】
【化２１】
【０１３６】
【化２２】
【０１３７】
【化２３】
【０１３８】
また本発明に係る液晶組成物には、さらに、光学活性化合物、色素、消泡剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤等の添加物を添加してもよい。
例えば光学活性化合物を本発明に係る液晶組成物に添加した場合には、液晶にらせん構造を誘起して、ねじれ角を与えることなどができる。
【０１３９】
なお本願発明では「光学活性化合物」とは、液晶組成物にらせん構造を誘起してねじれ角を与えられる化合物（キラルドーパント）をいい、例えば下記式（Ｏｐ−１）〜（Ｏｐ−１２）で示される化合物が挙げられる。
【０１４０】
【化２４】
【０１４１】
〔液晶組成物の製造方法〕
本発明に係る液晶組成物は、例えば、各成分となる化合物が液体の場合には、それぞれの化合物を混合し振とうさせることにより、また固体を含む場合には、それぞれの化合物を混合し、加熱溶解によってお互い液体にしてから振とうさせることにより調製できる。また、本発明に係る液晶組成物はその他の公知の方法により調製できる。
【０１４２】
〔液晶表示素子〕
本発明の液晶組成物は、ＰＣモード、ＴＮモード、ＳＴＮモード、ＢＴＮモード，ＥＣ
Ｂモード、ＯＣＢモード、ＩＰＳモード、ＶＡモードなどの表示モードの素子に使用できるが、特に垂直配向方式によるＩＰＳおよびＶＡの素子に使用できる。これら液晶表示素子の駆動方式は、パッシブマトリクス（ＰＭ）駆動方式であってもよいし、アクティブマトリクス（ＡＭ）駆動方式であってもよい。
【０１４３】
また、本発明の液晶表示素子は、液晶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、液晶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）素子としても使用できる。
【実施例】
【０１４４】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例によっては制限されない。なお特に断りのない限り、「％」は「重量％」を意味する。
得られた化合物は、１Ｈ−ＮＭＲ分析で得られる核磁気共鳴スペクトル、ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）分析で得られるガスクロマトグラムなどにより同定したので、まず分析方法について説明をする。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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２８０℃、検出器（ＦＩＤ）部分の温度を３００℃に設定した。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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％
に対応をしている。
【０１５０】
〔液晶性化合物等の物性値の測定試料〕
液晶性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。
【０１５１】
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、得られた液晶性化合物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。
【０１５２】
〈外挿値〉＝（１００×〈試料の測定値〉−〈母液晶の重量％〉×〈母液晶の測定値〉）／〈液晶性化合物の重量％〉
液晶性化合物と母液晶との割合がこの割合であっても、２５℃でスメクチック相である場合、または結晶が２５℃で析出する場合には、液晶性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、２５℃でスメクチック相でなくなった組成、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、これを液晶性化合物の物性値とする。
【０１５３】
上記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の組成は以下のとおりである。
【０１５４】
【化２５】
【０１５５】
なお、液晶組成物の物性値を測定する試料としては、液晶組成物そのものを用いた。
〔液晶性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 ｓof 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素子またはＶＡ素子には、ＴＦＴを取り付けなかった。
【０１５６】
測定値のうち、液晶性化合物単体そのものを試料として得られた値と、液晶組成物そのものを試料として得られた値は、そのままの値を実験データとして記載した。化合物を母液晶に混合し試料として得られた場合には、外挿法で得られた値を外挿値とした。
【０１５７】
相構造および転移温度（℃）
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、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 Ｄ
ＳＣ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）、転移温度を決定した。
【０１５８】
以下、結晶はＣと表した。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Ｉｓｏ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。転移温度の表記として、例えば、「Ｃ ５０．０ Ｎ １００．０ Ｉｓｏ」とは、結晶からネマチック相への転移温度（ＣＮ）が５０．０℃であり、ネマチック相から液体への転移温度（ＮＩ）が１００．０℃であることを示す。他の表記も同様である。
【０１５９】
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（液晶性組成物、または液晶化性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。
【０１６０】
低温相溶性
母液晶と液晶性化合物とを、液晶性化合物が、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。
【０１６１】
粘度（η；２０℃で測定；ｍＰａ・ｓ）
Ｅ型回転粘度計を用いて測定した。
回転粘度（γ１；２５℃で測定；ｍＰａ・ｓ）
測定はM. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. ２５９, ３
７ (１９９５) に記載された方法に従った。２枚のガラス基板の間隔（セルギャップ）が２０μｍのＶＡ素子に試料（液晶性組成物、または液晶性化合物と母液晶との混合物）を入れた。この素子に３０ボルトから５０ボルトの範囲で１ボルト毎に段階的に印加した。０．２秒の無印加のあと、ただ１つの矩形波（矩形パルス；０．２秒）と無印加（２秒）の条件で印加を繰り返した。この印加によって発生した過渡電流（transient current）
のピーク電流（peak current）とピーク時間（peak time）を測定した。これらの測定値
とM. Imaiらの論文、４０頁の計算式（８）とから回転粘度の値を得た。なお、この計算
に必要な誘電率異方性は、下記誘電率異方性で測定した値を用いた。
【０１６２】
光学異方性（屈折率異方性；Δｎ；２５℃で測定）
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（液晶性組成物、または液晶性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。光学異方性（Δｎ）の値は、（Δｎ）＝（ｎ‖）−（ｎ⊥）
の式から算出した。
【０１６３】
誘電率異方性（Δε；２５℃で測定）
よく洗浄したガラス基板にオクタデシルトリエトキシシラン（０．１６ｍｌ）のエタノール（２０ｍｌ）溶液を塗布した。ガラス基板をスピンナーで回転させたあと、１５０℃で１時間加熱した。２枚のガラス基板から、間隔（セルギャップ）が２０μｍであるＶＡ素子を組み立てた。
【０１６４】
同様の方法で、ガラス基板にポリイミドの配向膜を調製した。得られたガラス基板の配向膜にラビング処理をした後、２枚のガラス基板の間隔が９μｍであり、ツイスト角が８０度であるＴＮ素子を組み立てた。
【０１６５】
得られたＶＡ素子に試料（液晶性組成物、または液晶性化合物と母液晶との混合物）を入れ、０．５ボルト（１ｋＨｚ、サイン波）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。
【０１６６】
また、得られたＴＮ素子に試料（液晶性組成物、または液晶性化合物と母液晶との混合物）を入れ、０．５ボルト（１ｋＨｚ、サイン波）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。
【０１６７】
誘電率異方性の値は、（Δε）＝（ε‖）−（ε⊥）の式から算出した。
＜液晶性化合物の合成例＞
〔実施例１〕
３−メチル−６−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．６）の合成
【０１６８】
【化２６】
【０１６９】
第１工程
プロピオン酸−ｔｅｒｔ−ブチル（３５）（１９．８ｇ、１５２．０ｍｍｏｌ）のＴＨＦ１００ｍｌの溶液にリチウムジイソプロピルアミド７６ｍｌ（２Ｍトルエン溶液：１５２．０ｍｍｏｌ相当）を窒素雰囲気下−７０℃以下を保つように滴下し、同温度で３０分間反応させた。この反応液に２−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）オキセタン（３４）（８．６ｇ、４０．９ｍｍｏｌ）のＴＨＦ溶液４０ｍｌおよび三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体１７．９ｍｌ（１４２．５ｍｍｏｌ）を窒素雰囲気下、−７０℃を保つように滴下し、同温度で１時間反応させた。この反応混合物を氷冷した飽和ＮＨ４Ｃｌ
水溶液３００ｍｌへ注いだのち、酢酸エチル２００ｍｌにて抽出した。得られた有機層を水洗（１５０ｍｌ×２）したのち、無水硫酸ナトリウム上で乾燥し、減圧下にて溶媒を溜去した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘプタン／酢酸エチル＝４／１、充填剤：シリカゲル）で精製して、２−メチル−５−ヒドロキシ−５−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）ペンタン酸−ｔｅｒｔ−ブチル（３６）（１２．６ｇ、３７．０ｍｍｏｌ）を得た。化合物（３４）からの収率は９０％であった。
【０１７０】
第２工程
第１工程で得られた２−メチル−５−ヒドロキシ−５−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）ペンタン酸−ｔｅｒｔ−ブチル（３６）１２．６ｇ（３７．０ｍｍｏｌ）のジクロロメタン６０ｍｌ溶液に、氷冷下、トリフルオロ酢酸１４．２ｍｌ（１８５ｍｍｏｌ）のジクロロメタン６０ｍｌ溶液を滴下し、室温で５時間反応させた。この反応混合物を水２００ｍｌ中に注ぎ、ジクロロメタン１００ｍｌで抽出した。得られた有機層を水洗（１５０ｍｌ×２）した後、無水硫酸ナトリウム上で乾燥し、減圧下にて溶媒を溜去した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘプタン／酢酸エチル＝９／１、充填剤：シリカゲル）で精製した後、ヘプタンから再結晶して、３−メチル−６−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．６）３．７ｇ（１３．７ｍｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色結晶であり、化合物（３６）からの収率は３７％であった。
【０１７１】
得られた化合物Ｎｏ．６の転移温度は以下の通りである。
相転移温度（℃）：Ｃ ５２．４ Ｉｓｏ
１Ｈ−ＮＭＲ分析の化学シフトδ（ｐｐｍ）は以下の通りであり、得られた化合物が、３−メチル−６−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．６）であることが同定できた。なお、測定溶媒はＣＤＣｌ３である。
【０１７２】
化学シフトδ（ｐｐｍ）：４．１０−４．００（ｍ，１Ｈ），２．６３−２．３７（ｍ，１Ｈ），２．１０−１．８５（ｍ，３Ｈ），１．７９（ｄ，２Ｈ），１．７０−１．４４（ｍ，４Ｈ），１．３２−０．９８（ｍ，１６Ｈ），０．８６（ｔ，３Ｈ）．
〔実施例２〕
３−（２−（４−エチルフェニル）−１−エチル）−６−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．５０）の合成
【０１７３】
【化２７】
【０１７４】
第１工程
２−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）オキセタン（３７）（３．５ｇ、１９．５ｍｍｏｌ）および３−（４−エチルフェニル）−酪酸−ｔｅｒｔ−ブチル（３８）（１５．５ｇ、６２．４ｍｍｏｌ）を出発原料とし、実施例１の第１工程に準じて反応操作を行ない、２−（２−（４−エチルフェニル）−１−エチル）−５−ヒドロキシ−５−（
トランス−４−プロピルシクロヘキシル）ペンタン酸−ｔｅｒｔ−ブチル（３９）（７．５ｇ、１７．５ｍｍｏｌ）を得た。化合物（３７）からの収率は９０％であった。
【０１７５】
第２工程
２−（２−（４−エチルフェニル）−１−エチル−５−ヒドロキシ−５−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）ペンタン酸−ｔｅｒｔ−ブチル（３９）（７．５ｇ、１７．５ｍｍｏｌ）を出発原料とし、実施例１の第２工程に準じて反応操作を行ない、３−（２−（４−エチルフェニル）−１−エチル）−６−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．５０）２．７ｇ（７．５ｍｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色結晶であり、化合物（３９）からの収率は４３％であった。
【０１７６】
得られた化合物Ｎｏ．５０の転移温度は以下の通りである。
相転移温度（℃）：Ｃ １１６．２ ＳＡ １５９．７ Ｉ
１Ｈ−ＮＭＲ分析の化学シフトδ（ｐｐｍ）は以下の通りであり、得られた化合物が、３−（２−（４−エチルフェニル）−１−エチル）−６−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．５０）であることが同定できた。なお、測定溶媒はＣＤＣｌ３である。
【０１７７】
化学シフトδ（ｐｐｍ）：７．１３（ｓ，４Ｈ），４．０８−３．９４（ｍ，１Ｈ），２．７０（ｔ，２Ｈ），２．６２（ｑ，２Ｈ），２．４５−１．８１（ｍ，６Ｈ），１．７８（ｄ，２Ｈ），１．７０−１．４３（ｍ，４Ｈ），１．３４−０．９７（ｍ，１２Ｈ），０．８６（ｔ，３Ｈ）．
〔実施例３〕
３−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）−６−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．３４）の合成
【０１７８】
【化２８】
【０１７９】
第１工程
１−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）オキセタン（３７）（３．１ｇ、１７．０ｍｍｏｌ）および２−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）−酢酸−ｔｅｒｔ−ブチル（４０）（１２．３ｇ、５４．４ｍｍｏｌ）を出発原料として、実施例１の第１工程に準じて反応操作を行ない、２−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）−５−ヒドロキシ−５−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）ペンタン酸−ｔｅｒｔ−ブチル（４１）（６．８ｇ、１４．５ｍｍｏｌ）を得た。化合物（３７）からの収率は８５％であった。
【０１８０】
第２工程
２−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）−５−ヒドロキシ−５−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）ペンタン酸−ｔｅｒｔ−ブチル（４１）（６．８ｇ、１４．５ｍｍｏｌ））を出発原料とし、実施例１の第２工程に準じて反応操作を行ない、３−（
トランス−４−エチルシクロヘキシル）−６−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．３４）１．９ｇ（５．８ｍｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色結晶であり、化合物（４１）からの収率は４０％であった。
【０１８１】
得られた化合物Ｎｏ．３４の転移温度は以下の通りである。
相転移温度（℃）：Ｃ ２１１．６ Ｉ
１Ｈ−ＮＭＲ分析の化学シフトδ（ｐｐｍ）は以下の通りであり、得られた化合物が、３−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）−６−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．３４）であることが同定できた。なお、測定溶媒はＣＤＣｌ３である。
【０１８２】
化学シフトδ（ｐｐｍ）：４．０３−３．９９（ｍ，１Ｈ），２．３６−２．３１（ｍ，１Ｈ），２．０３−１．４６（ｍ，１３Ｈ），１．３６−０．８７（ｍ，２３Ｈ）．
〔実施例４〕
３−プロピル−６−（トランス−４−（４−エチルフェニル）シクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．７５）の合成
【０１８３】
【化２９】
【０１８４】
第１工程
２−（トランス−４−（４−エチルフェニル）シクロヘキシル）オキセタン（４２）（７．５ｇ、３０．９ｍｍｏｌ）およびペンタン酸−ｔｅｒｔ−ブチル（４３）（１５．６ｇ、９８．９ｍｍｏｌ）を出発原料とし、実施例１の第１工程に準じて反応操作を行ない、２−プロピル−５−ヒドロキシ−５−（トランス−４−（４−エチルフェニル）シクロヘキシル）ペンタン酸−ｔｅｒｔ−ブチル（４４）（１１．６ｇ、２８．８ｍｍｏｌ）を得た。化合物（４２）からの収率は９３％であった。
【０１８５】
第２工程
２−プロピル−５−ヒドロキシ−５−（トランス−４−（４−エチルフェニル）シクロヘキシル）ペンタン酸−ｔｅｒｔ−ブチル（４４）（１１．６ｇ、２８．８ｍｍｏｌ）を出発原料とし、実施例１の第２工程に準じて反応操作を行ない、３−プロピル−６−（トランス−４−（４−エチルフェニル）シクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．７５）３．６ｇ（１０．９ｍｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色結晶であり、化合物（４４）からの収率は３８％であった。
【０１８６】
得られた化合物Ｎｏ．７５の転移温度は以下の通りである。
相転移温度（℃）：Ｃ １１９．２ Ｉ
１Ｈ−ＮＭＲ分析の化学シフトδ（ｐｐｍ）は以下の通りであり、得られた化合物が、３−プロピル−６−（トランス−４−（４−エチルフェニル）シクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．７５）であることが同定できた。なお、測定溶媒はＣＤＣｌ３である。
【０１８７】
化学シフトδ（ｐｐｍ）：７．１１（ｓ，４Ｈ），４．１３−４．０５（ｍ，１Ｈ），２．６２（ｔ，２Ｈ），２．４９−２．３５（ｍ，２Ｈ），２．１５−２．０２（ｍ，２Ｈ），１．９７−１．８２（ｍ，５Ｈ），１．７２−１．２５（ｍ，１０Ｈ），１．２１（ｔ，３Ｈ），０．９４（ｔ，３Ｈ）．
〔実施例５〕
３−（トランス−４−メトキシシクロヘキシル）−６−ヘキシル−テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．２５）の合成
【０１８８】
【化３０】
【０１８９】
第１工程
１−（トランス−４−メトキシシクロヘキシル）アセトニトリル（４５）（３．９ｇ、２５．５ｍｍｏｌ）のＴＨＦ１５０ｍｌの溶液にリチウムジイソプロピルアミド１５ｍｌ（２Ｍトルエン溶液：３０．０ｍｍｏｌ相当）窒素雰囲気下−７０℃以下を保つように滴下し、その後昇温し０℃で３０分間反応させた。この反応液に１−ヨード−３，３−（エチレンジオキシ）ノナン（４６）（９．６ｇ、３０．０ｍｍｏｌ）のＴＨＦ９０ｍｌの溶液を窒素雰囲気下、０℃を保つように滴下し、同温度で２時間反応させた。この反応混合物を氷冷した飽和ＮＨ４Ｃｌ水溶液２００ｍｌへ注いだのち、酢酸エチル２００ｍｌにて抽出した。得られた有機層を水洗（１５０ｍｌ×２）したのち、無水硫酸ナトリウム上で乾燥し、減圧下にて溶媒を溜去した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘプタン／酢酸エチル＝３０／１、充填剤：シリカゲル）で精製して、１−シアノ−１−（トランス−４−メトキシシクロヘキシル）−４，４−（エチレンジオキシ）デカン（４７）（６．２ｇ、１８．３mｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色液体であり、化
合物（４５）からの収率は７２％であった。
【０１９０】
第２工程
第１工程で得られた１−シアノ−１−（トランス−４−メトキシシクロヘキシル）−４，４−（エチレンジオキシ）デカン（４７）（６．２ｇ、１８．３ｍｍｏｌ）のエタノール１２０ｍｌ溶液に、ピリジニウムｐ−トルエンスルホネート（０．９ｇ、３．６ｍｍｏｌ）を加え、加熱環流を１０時間行なった。この反応混合物を室温まで冷却した後、飽和重曹水１００ｍｌ中に注ぎ、酢酸エチル１００ｍｌにて抽出した。得られた有機層を水洗（１００ｍｌ×２）した後、無水硫酸ナトリウム上で乾燥し、減圧下にて溶媒を溜去した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘプタン／酢酸エチル＝９／１、充填剤：シリカゲル）で精製して、１−シアノ−１−（トランス−４−メトキシシクロヘキシル）−４−デカノン（４８）（５．１ｇ、１７．４ｍｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色液体であり、化合物（４７）からの収率は９５％であった。
【０１９１】
第３工程
第２工程で得られた１−シアノ−１−（トランス−４−メトキシシクロヘキシル）−４−デカノン（４８）（５．１ｇ、１７．４ｍｍｏｌ）のＴＨＦ１００ｍｌ／メタノール５０ｍｌ溶液を氷冷し、水素化ホウ素ナトリウム（０．７９ｇ、２０．９ｍｍｏｌ）を少しずつ加えたのち、氷冷下で１時間攪拌した。この反応混合物を氷水１００ｍｌ中に注ぎ、酢酸エチル１００ｍｌにて抽出した。得られた有機層を水洗（１００ｍｌ×２）した後、無水硫酸ナトリウム上で乾燥し、減圧下にて溶媒を溜去した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘプタン／酢酸エチル＝４／１、充填剤：シリカゲル）で精製して、１−シアノ−１−（トランス−４−メトキシシクロヘキシル）−４−デカノール（４９）（５．１ｇ、１７．４ｍｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色結晶であり、化合物（４８）からの収率は１００％であった。
【０１９２】
第４工程
第３工程で得られた１−シアノ−１−（トランス−４−メトキシシクロヘキシル）−４−デカノール（４９）（５．１ｇ、１７．４ｍｍｏｌ）の１，３−ジオキサン２００ｍｌの溶液に、濃塩酸２０ｍｌを加え、加熱環流を２０時間行なった。この反応混合物を室温まで冷却した後、水１００ｍｌ中に注ぎ、酢酸エチル１００ｍｌにて抽出した。得られた有機層を水洗（１００ｍｌ×２）した後、無水硫酸ナトリウム上で乾燥し、減圧下にて溶媒を溜去した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘプタン／酢酸エチル＝２０／１、充填剤：シリカゲル）で精製した後、ヘプタンから再結晶して、３−（トランス−４−メトキシシクロヘキシル）−６−ヘキシル−テトラヒドロ−２−ピロン（Ｎｏ．２５）（２．１ｇ、６．９ｍｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色結晶であり、化合物（４９）からの収率は４０％であった。
【０１９３】
得られた化合物Ｎｏ．２５の転移温度は以下の通りである。
相転移温度（℃）：Ｃ ４８．３ Ｉ
１Ｈ−ＮＭＲ分析の化学シフトδ（ｐｐｍ）は以下の通りであり、得られた化合物が、３−（トランス−４−メトキシシクロヘキシル）−６−ヘキシル−テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．２５）であることが同定できた。なお、測定溶媒はＣＤＣｌ３である。
【０１９４】
化学シフトδ（ｐｐｍ）： 化学シフトδ（ｐｐｍ）：４．２８−４．１７（ｍ，１Ｈ），３．３４（ｓ，３Ｈ），３．１１−３．０４（ｍ，１Ｈ），２．４４−２．３１（ｍ，１Ｈ），２．１０−１．０８（ｍ，２６Ｈ），０．８８（ｔ，３Ｈ）．
〔実施例６〕
３−（トランス−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキシル）−６−ヘキシル−テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．８６）の合成
【０１９５】
【化３１】
【０１９６】
第１工程
１−（トランス−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキシル）アセトニトリル（５０）（４．６ｇ、１７．０ｍｍｏｌ）および１−ヨード−３，３−（エチレンジオキシ）ノナン（４６）（６．４ｇ、２０．４ｍｍｏｌ）を出発原料とし、実施例５の第１工程に準じて反応操作を行ない、１−シアノ−１−（トランス−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキシル）−４，４−（エチレンジオキシ）デカン（５１）（５．８ｇ、１２．６ｍｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色結晶であり、化合物（５０）からの収率は７４％であった。
【０１９７】
第２工程
第１工程で得られた１−シアノ−１−（トランス−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキシル）−４，４−（エチレンジオキシ）デカン（５１）（５．８ｇ、１２．６ｍｍｏｌ）を出発原料として用い、実施例５の第２工程に準じて反応操作を行ない、１−シアノ−１−（トランス−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキシル）−４−デカノン（５２）（５．２ｇ、１２．５ｍｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色結晶であり、化合物（５１）からの収率は９９％であった。
【０１９８】
第３工程
第２工程で得られた１−シアノ−１−（トランス−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキシル）−４−デカノン（５２）（５．２ｇ、１２．５ｍｍｏｌ）を出発原料として用い、実施例５の第３工程に準じて反応操作を行ない、１−シアノ−１−（トランス−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキシル）−４−デカノール（５３）（４．２ｇ、１０．０ｍｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色結晶であり、化合物（５２）からの収率は８０％であった。
【０１９９】
第４工程
第３工程で得られた１−シアノ−１−（トランス−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキシル）−４−デカノール（５３）（４．２ｇ、１０．０ｍｍｏｌ）を出発原料として用い、実施例５の第４工程に準じて反応操作を行ない、３−（トランス−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキシル）−６−ヘキシル−テトラヒドロ−２−ピロン（Ｎｏ．８６）（２．９ｇ、６．９ｍｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色結晶であり、化合物（５３）からの収率は６９％であった。
【０２００】
得られた化合物Ｎｏ．８６の転移温度は以下の通りである。
相転移温度（℃）：Ｃ ７６．７ ＳＢ １９６．６ Ｉ
１Ｈ−ＮＭＲ分析の化学シフトδ（ｐｐｍ）は以下の通りであり、得られた化合物が、３−（トランス−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキシル）−６−ヘキシル−テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．８６）であることが同定できた。なお、測定溶媒はＣＤＣｌ３である。
【０２０１】
化学シフトδ（ｐｐｍ）：４．２７−４．１７（ｍ，１Ｈ），２．４１−２．２８（ｍ，１Ｈ），２．０６−０．７９（ｍ，４８Ｈ）．
＜各化合物の物性＞
前述した母液晶Ａとして記載された５つの化合物を混合し、ネマチック相を有する母液晶Ａを調製した。この母液晶Ａの物性は以下のとおりであった。
上限温度（ＴNI）＝７４．０℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０８７；誘電率異方性（Δε）＝−１．３。
〔実施例７〕
３−メチル−６−（２−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）−１−エチル）テトラヒドロ−２−ピロン（Ｎｏ．１９８）の合成
【０２０２】
【化３２】
【０２０３】
第１工程
プロピオニトリル（５４）（０．５５ｇ、１０．１ｍｍｏｌ）および１−ヨード−３，３−（エチレンジオキシ）−５−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）ペンタン（５５）（２．７５ｇ、６．７３ｍｍｏｌ）を出発原料とし、実施例５の第１工程に準じて反応操作を行ない、２−シアノ−７−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）−５，５−（エチレンジオキシ）ヘプタン（５６）（１．８０ｇ、５．３６ｍｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色液体であり、化合物（５５）からの収率は８０％であった。
【０２０４】
第２工程
第１工程で得られた２−シアノ−７−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）−５，５−（エチレンジオキシ）ヘプタン（５６）（１．８０ｇ、５．３６ｍｍｏｌ）を出発原料として用い、実施例５の第２工程に準じて反応操作を行ない、２−シアノ−７−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）−５−ヘプタノン（５７）（１．２５ｇ、４．２９ｍｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色液体であり、化合物（５６）からの収率は８０％であった。
【０２０５】
第３工程
第２工程で得られた２−シアノ−７−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）−５−ヘプタノン（５７）（１．２５ｇ、４．２９ｍｍｏｌ）を出発原料として用い、実施例
５の第３工程に準じて反応操作を行ない、２−シアノ−７−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）−５−ヘプタノール（５８）（０．９８ｇ、３．３４ｍｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色液体であり、化合物（５７）からの収率は７８％であった。
【０２０６】
第４工程
第３工程で得られた２−シアノ−７−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）−５−ヘプタノール（５８）（０．９８ｇ、３．３４ｍｍｏｌ）を出発原料として用い、実施例５の第４工程に準じて反応操作を行ない、３−メチル−６−（２−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）−１−エチル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．１９８）（０．４７ｇ、１．６６ｍｍｏｌ）を得た。得られた化合物は無色結晶であり、化合物（５８）からの収率は５０％であった。
【０２０７】
得られた化合物の転移温度は以下の通りである。
相転移温度（℃）： Ｃ ５３．２４ I
１Ｈ−ＮＭＲ分析の化学シフトδ（ｐｐｍ）は以下の通りであり、得られた化合物が、３−メチル−６−（２−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）−１−エチル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．１９８）であることが同定できた。なお、測定溶媒はＣＤＣｌ３である。
【０２０８】
化学シフトδ（ｐｐｍ）：４．２５−４．１６（ｍ，１Ｈ），２．４０−２．２６（ｍ，１Ｈ），２．０６−０．７８（ｍ，３２Ｈ）．
〔実施例８〕
３−メチル−６−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．６）の物性
母液晶Ａ８５重量％と、３−メチル−６−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．６）の１５重量％とからなる液晶組成物Ｂを調製した。液晶組成物Ｂの物性は以下の通りであった。
上限温度（ＴNI）＝６２．３℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０７５；誘電率異方性（Δε）＝−２．４０。
【０２０９】
母液晶Ａおよび液晶組成物Ｂの物性値と化合物の混合比から、外挿法により算出した液晶性化合物（Ｎｏ．６）の物性値は以下のとおりであった。
上限温度（ＴNI）＝−７．４℃；光学異方性（Δｎ）＝０．００８；誘電率異方性（Δε）＝−８．３５。
【０２１０】
母液晶Ａに液晶性化合物（Ｎｏ．６）を加えることによって、誘電率異方性（Δε）が負に大きくなったことから、液晶性化合物（Ｎｏ．６）を含む液晶組成物を構成要素とする液晶表示素子は、低電圧で駆動可能であることが分かった。また、液晶組成物Ｂを−１０℃以下で保存しても３０日もの間結晶へと変わらないことから、液晶性化合物（Ｎｏ．６）は低温での相溶性に優れていることがわかった。
【０２１１】
〔実施例９〕
３−（２−（４−エチルフェニル）−１−エチル）−６−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．５０）の物性
母液晶Ａ９０重量％と、３−（２−（４−エチルフェニル）−１−エチル）−６−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．５０）の１０重量％とからなる液晶組成物Ｃを調製した。液晶組成物Ｃの物性は以下の通りであった。
【０２１２】
上限温度（ＴNI）＝７４．０℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０８７；誘電率異方性（Δ
ε）＝−２．１０。
母液晶Ａおよび液晶組成物Ｃの物性値と化合物の混合比から、外挿法により算出した液晶性化合物（Ｎｏ．５０）の物性値は以下のとおりであった。
上限温度（ＴNI）＝６８．６℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０８７；誘電率異方性（Δε）＝−７．６８。
【０２１３】
母液晶Ａに液晶性化合物（Ｎｏ．５０）を加えることによって誘電率異方性（Δε）が負に大きくなったことから、液晶性化合物（Ｎｏ．５０）を含む液晶組成物を構成要素とする液晶表示素子は、低電圧で駆動可能であることが分かった。
【０２１４】
〔実施例１０〕
３−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）−６−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．３４）の物性
母液晶Ａ９０重量％と、３−（トランス−４−エチルシクロヘキシル）−６−（トランス−４−プロピルシクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．３４）の１０重量％とからなる液晶組成物Ｄを調製した。液晶組成物Ｄの物性は以下の通りであった。
【０２１５】
上限温度（ＴNI）＝７７．５℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０８４；誘電率異方性（Δε）＝−２．１７。
母液晶Ａおよび液晶組成物Ｄの物性値と化合物の混合比から、外挿法により算出した液晶性化合物（Ｎｏ．３４）の物性値は以下のとおりであった。
上限温度（ＴNI）＝１０３．６℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０５７；誘電率異方性（Δε）＝−８．８３。
【０２１６】
母液晶Ａに液晶性化合物（Ｎｏ．３４）を加えることによって、上限温度（ＴＮＩ）が大きく上昇した。また、母液晶Ａに液晶性化合物（Ｎｏ．３４）を加えることによって誘電率異方性（Δε）が負に大きくなったことから、液晶性化合物（Ｎｏ．３４）を含む液晶組成物を構成要素とする液晶表示素子は、低電圧で駆動可能であることが分かった。
【０２１７】
〔実施例１１〕
３−プロピル−６−（トランス−４−（４−エチルフェニル）シクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．７５）の物性
母液晶Ａ９５重量％と、３−プロピル−６−（トランス−４−（４−エチルフェニル）シクロヘキシル）テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．７５）の５重量％とからなる液晶組成物Ｅを調製した。液晶組成物Ｅの物性は以下の通りであった。
【０２１８】
上限温度（ＴNI）＝７４．５℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０８７；誘電率異方性（Δε）＝−１．８５。
母液晶Ａおよび液晶組成物Ｅの物性値と化合物の混合比から、外挿法により算出した液晶性化合物（Ｎｏ．７５）の物性値は以下のとおりであった。
上限温度（ＴNI）＝７２．６℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０９３；誘電率異方性（Δε）＝−９．４５。
【０２１９】
母液晶Ａに液晶性化合物（Ｎｏ．７５）を加えることによって、誘電率異方性（Δε）が負に大きくなったことから、この化合物を含む液晶組成物を構成要素とする液晶表示素子は、低電圧で駆動可能であることが分かった。
【０２２０】
〔実施例１２〕
３−（トランス−４−メトキシシクロヘキシル）−６−ヘキシル−テトラヒドロ−２−
ピロン（化合物Ｎｏ．２５）の物性
母液晶Ａ８５重量％と、３−（トランス−４−メトキシシクロヘキシル）−６−ヘキシル−テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．２５）の１５重量％とからなる液晶組成物Ｆを調製した。液晶組成物Ｆの物性は以下の通りであった。
【０２２１】
上限温度（ＴNI）＝５６．１℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０７４；誘電率異方性（Δε）＝−２．６１．
母液晶Ａおよび液晶組成物Ｆの物性値と化合物の混合比から、外挿法により算出した液晶性化合物（Ｎｏ．２５）の物性値は以下のとおりであった。
【０２２２】
上限温度（ＴNI）＝−４８．７℃；光学異方性（Δｎ）＝−０．００３；誘電率異方性（Δε）＝−９．３５．
母液晶Ａに液晶性化合物（Ｎｏ．２５）を加えることによって、誘電率異方性（Δε）が負に大きくなったことから、この化合物を含む液晶組成物を構成要素とする液晶表示素子は、低電圧で駆動可能であることが分かった。
【０２２３】
〔実施例１３〕
３−（トランス−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキシル）−６−ヘキシル−テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．８６）の物性
母液晶Ａ９０重量％と、３−（トランス−４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）シクロヘキシル）−６−ヘキシル−テトラヒドロ−２−ピロン（化合物Ｎｏ．８６）の１０重量％とからなる液晶組成物Ｇを調製した。液晶組成物Ｇの物性は以下の通りであった。
【０２２４】
上限温度（ＴNI）＝７７．３℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０８５；誘電率異方性（Δε）＝−１．６８．
母液晶Ａおよび液晶組成物Ｇの物性値と化合物の混合比から、外挿法により算出した液晶性化合物（Ｎｏ．８６）の物性値は以下のとおりであった。
上限温度（ＴNI）＝１２８．６℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０５１；誘電率異方性（Δε）＝−６．６２．
母液晶Ａに液晶性化合物（Ｎｏ．８６）を加えることによって、上限温度（ＴＮＩ）が大きく上昇し、誘電率異方性（Δε）が負に大きくなった。母液晶Ａに液晶性化合物（Ｎｏ．８６）を加えることによって、誘電率異方性（Δε）が負に大きくなったことから、この化合物を含む液晶組成物を構成要素とする液晶表示素子は、低電圧で駆動可能であることが分かった。
【０２２５】
〔実施例１４〕
３−メチル−６−（２−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）−１−エチル）テトラヒドロ−２−ピロン（Ｎｏ．１９８）の物性
母液晶Ａ８５重量％と、３−メチル−６−（２−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）−１−エチル）テトラヒドロ−２−ピロン（Ｎｏ．１９８）の１５重量％とからなる液晶組成物Ｈを調製した。液晶組成物Ｈの物性は以下の通りであった。
【０２２６】
上限温度（ＴNI）＝６３．２℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０７７；誘電率異方性（Δε）＝−２．３０．
母液晶Ａおよび液晶組成物Ｈの物性値と化合物の混合比から、外挿法により算出した液晶性化合物（Ｎｏ．１９８）の物性値は以下のとおりであった。
上限温度（ＴNI）＝−１．４℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０２０；誘電率異方性（Δε）＝−７．１２。
【０２２７】
母液晶Ａに液晶性化合物（Ｎｏ．１９８）を加えることによって、誘電率異方性（Δε）が負に大きくなったことから、この化合物を含む液晶組成物を構成要素とする液晶表示素子は、低電圧で駆動可能であることが分かった。
【０２２８】
〔実施例１５〕
これまで述べた合成方法と同様の方法により、以下に示す化合物Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１９８を合成する。転移温度、上限温度、光学異方性および誘電率異方性の物性値を合わせて示す。
【０２２９】
【化３３】
【０２３０】
【化３４】
【０２３１】
【化３５】
【０２３２】
【化３６】
【０２３３】
【化３７】
【０２３４】
【化３８】
【０２３５】
【化３９】
【０２３６】
〔比較例〕
特許文献１（特開２００４−２９２７７４公報）に報告されている、以下に示す３−（４−メトキシフェニル）−６−ヘキシル−テトラヒドロ−２−ピロン（比較化合物（ｅ））を合成した。
【０２３７】
【化４０】
【０２３８】
実施例１１と比較するため、母液晶Ａ ８５重量％と比較化合物（ｅ）１５重量％から
なる液晶組成物の調製を試みたが、結晶が析出し調製が困難であった。そこで比較化合物（ｅ）の割合を除々に減少し、母液晶Ａ ９５重量％と、比較化合物（ｅ）５重量％から
なる液晶組成物Ｈを調製した。液晶組成物Ｈの物性値は以下の通りであった。
【０２３９】
上限温度（ＴNI）＝６８．２℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０８５；誘電率異方性（Δε）＝−１．７３。
母液晶Ａおよび液晶組成物Ｈの物性値と化合物の混合比から、外挿法により算出した比較化合物（ｅ）の物性値は以下の通りであった。
【０２４０】
上限温度（ＴNI）＝−５３．４℃；光学異方性（Δｎ）＝０．０４５；誘電率異方性（Δε）＝−７．２４。
また、液晶組成物Ｈ（母液晶Ａ ９５重量％と、比較化合物（ｅ）５重量％）は−１０
℃において１日で結晶化したのに対し、実施例１１で調製した液晶組成物Ｆ（母液晶Ａ
８５重量％と化合物Ｎｏ．２５ １５重量％）は−１０℃において３０日もの間ネマチック相を維持した。従って、本発明化合物Ｎｏ．２５は比較化合物（ｅ）よりも優れた低温相溶性を示すことがわかった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（ａ−１）から（ａ−６）のいずれか１つで表されるネマチック液晶性化合物。
【化１】
（式（ａ−１）〜（ａ−６）中、ＲａおよびＲｂは独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルであるが、このアルキルにおいて、−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられていてもよく、−（ＣＨ２）２−は−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられていてもよく、水素はハロゲンで置き換えられていてもよく；
環Ａ１および環Ａ２は独立して、トランス−１，４−シクロへキシレン、または１，４−フェニレンであり、これらの環において水素はハロゲンで置き換えられてもよく、環がトランス−１，４−シクロへキシレンである場合には−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられていてもよく、−ＣＨ２ＣＨ−は−ＣＨ＝Ｃ−で置き換えられてもよく
Ｚ１およびＺ２は独立して、単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、または−ＣＨ２ＣＨ２−である。
ただし、式（ａ−３）において、
環Ａ２がトランス−１，４−シクロへキシレンであるときは、Ｚ２は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２―、または−ＣＨ２Ｏ−であり、
Ｒａが−Ｃ３Ｈ７であり、Ｒｂが−ＯＣ２Ｈ５であり、Ｚ２が単結合であるときは、環Ａ２はトランス−１，４−シクロへキシレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、２−フルオロ−１，４−フェニレン、３−フルオロ−１，４−フェニレン、２−フルオロ−３−クロロ−１，４−フェニレン、２−クロロ−３−フルオロ−１，４−フェニレン、または２，３−ジクロロ−１，４−フェニレンであり、
式（ａ−４）において、
環Ａ１がトランス−１，４−シクロへキシレンであるときは、Ｚ１は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、または−ＣＨ２Ｏ−である。）
【請求項２】
上記式（ａ−１）または式（ａ−２）で表され、ＲａおよびＲｂが、独立して、水素、炭素数１〜１０のアルキル、または炭素数１〜９のアルコキシである請求項１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項３】
上記式（ａ−１）または式（ａ−２）で表され、ＲａおよびＲｂが、独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルである請求項１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項４】
上記式（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）、または（ａ−６）で表され、Ｚ１またはＺ２が単結合である請求項１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項５】
上記式（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）、または（ａ−６）で表され、環Ａ１または環Ａ２が１，４−シクロヘキシレンである請求項１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項６】
上記式（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）、または（ａ−６）で表され、Ｚ１またはＺ２が単結合であり、環Ａ１または環Ａ２が１，４−シクロヘキシレンである請求項１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項７】
上記式（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）、または（ａ−６）で表され、ＲａおよびＲｂが独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルであり、Ｚ１またはＺ２が単結合であり、環Ａ１または環Ａ２が１，４−シクロヘキシレンである請求項１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項８】
上記式（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）、または（ａ−６）で表され、環Ａ１または環Ａ２が、任意の水素がハロゲンで置き換えられていてもよい１，４−フェニレンである請求項１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項９】
上記式（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）、または（ａ−６）で表され、Ｚ１またはＺ２が単結合であり、環Ａ１または環Ａ２が、任意の水素がハロゲンで置き換えられていてもよい１，４−フェニレンである請求項１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項１０】
上記式（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）、または（ａ−６）で表され、ＲａおよびＲｂが、独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルであり、Ｚ１またはＺ２が単結合であり、環Ａ１または環Ａ２が、任意の水素がハロゲンで置き換えられていてもよい１，４−フェニレンである請求項１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項１１】
下記一般式（ｂ−１）から（ｂ−６）のいずれか１つで表されるネマチック液晶性化合物。
【化２】
（式（ｂ−１）〜（ｂ−６）中、ＲｃおよびＲｄは独立して、水素、ハロゲン、または炭素数１〜１０のアルキルであるが、このアルキルにおいて、−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられていてもよく、−（ＣＨ２）２−は−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられていてもよく、水素はハロゲンで置き換えられていてもよく；
環Ａ３および環Ａ４は独立して、トランス−１，４−シクロへキシレン、または１，４−フェニレンであり、これらの環において水素はハロゲンで置き換えられてもよく、環がトランス−１，４−シクロへキシレンである場合には−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられていてもよく、−ＣＨ２ＣＨ−は−ＣＨ＝Ｃ−で置き換えられていてもよく、
Ｚ３およびＺ４は独立して、単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、または−ＣＨ２ＣＨ２−である。
ただし、式（ｂ−２）において、ＲｃがＣ４Ｈ９であるときは、Ｒｄは炭素数１〜４、または炭素数６〜９のアルコキシであり；
式（ｂ−２）および（ｂ−６）において、Ｒｃが炭素数１〜１０のアルキルであり、かつＲｄが炭素数１〜１０のアルキルである化合物は除く。）
【請求項１２】
上記式（ｂ−１）または式（ｂ−２）で表され、ＲｃおよびＲｄは独立して、水素、炭素数１〜１０のアルキル、または炭素数１〜９のアルコキシである請求項１１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項１３】
上記式（ｂ−１）または式（ｂ−２）で表され、ＲｃおよびＲｄは独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルである請求項１１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項１４】
上記式（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）、または（ｂ−６）で表され、Ｚ３またはＺ４が単結合である請求項１１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項１５】
上記式（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）、または（ｂ−６）で表され、環Ａ３また
は環Ａ４が１，４−シクロヘキシレンである請求項１１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項１６】
上記式（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）、または（ｂ−６）で表され、Ｚ３またはＺ４が単結合であり、環Ａ３または環Ａ４が１，４−シクロヘキシレンである請求項１１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項１７】
上記式（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）、または（ｂ−６）で表され、ＲｃおよびＲｄは独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルであり、Ｚ３またはＺ４が単結合であり、環Ａ３または環Ａ４が１，４−シクロヘキシレンである請求項１１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項１８】
上記式（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）、または（ｂ−６）で表され、環Ａ３または環Ａ４が、任意の水素がハロゲンで置き換えられていてもよい１，４−フェニレンである請求項１１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項１９】
上記式（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）、または（ｂ−６）で表され、Ｚ３またはＺ４が単結合であり、環Ａ３または環Ａ４が、任意の水素がハロゲンで置き換えられていてもよい１，４−フェニレンである請求項１１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項２０】
上記式（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）、または（ｂ−６）で表され、ＲｃおよびＲｄが独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルであり、Ｚ３またはＺ４が単結合であり、環Ａ３または環Ａ４が、ハロゲンで置き換えられていてもよい１，４−フェニレンである請求項１１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項２１】
請求項１〜２０のいずれか１項に記載した化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有するネマチック液晶組成物。
【請求項２２】
下記一般式（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）、（８）、および（９）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物をさらに含有する請求項２１に記載のネマチック液晶組成物。
【化３】
（式（１）〜（９）中、Ｒ１およびＲ２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、−ＣＨ２−は−Ｏ−に置き換えられていてもよく、−（ＣＨ２）２−は−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、水素はフッ素で置き換えられてもよく、あるいはＲ１はフッ素であってもよく；
環Ｂおよび環Ｃ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；
Ｚ５およびＺ６は独立して、−（ＣＨ２）２−、−ＣＯＯ−または単結合であり；
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４は独立して水素またはフッ素であり、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４の少なくとも一つはフッ素である。）
【請求項２３】
下記一般式（１０）、（１１）および（１２）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物をさらに含有する請求項２１に記載のネマチック液晶組成物。
【化４】
（式（１０）〜（１２）中、Ｒ３およびＲ４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、−ＣＨ２−は−Ｏ−に置き換えられていてもよく、−（ＣＨ２）２−は−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、水素はフッ素で置き換えられてもよく；
環Ｄ、環Ｅおよび環Ｆ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；
Ｚ７およびＺ８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】
請求項２３に記載の式（１０）、（１１）および（１２）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物をさらに含有する請求項２２に記載のネマチック液晶組成物。
【請求項２５】
少なくとも一つの光学活性化合物をさらに含有する請求項２１〜２４のいずれか１項に記載のネマチック液晶組成物。
【請求項２６】
請求項２１〜２５のいずれか１項に記載のネマチック液晶組成物を含有する液晶表示素子。
【請求項１】
下記一般式（ａ−１）から（ａ−６）のいずれか１つで表されるネマチック液晶性化合物。
【化１】
（式（ａ−１）〜（ａ−６）中、ＲａおよびＲｂは独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルであるが、このアルキルにおいて、−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられていてもよく、−（ＣＨ２）２−は−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられていてもよく、水素はハロゲンで置き換えられていてもよく；
環Ａ１および環Ａ２は独立して、トランス−１，４−シクロへキシレン、または１，４−フェニレンであり、これらの環において水素はハロゲンで置き換えられてもよく、環がトランス−１，４−シクロへキシレンである場合には−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられていてもよく、−ＣＨ２ＣＨ−は−ＣＨ＝Ｃ−で置き換えられてもよく
Ｚ１およびＺ２は独立して、単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、または−ＣＨ２ＣＨ２−である。
ただし、式（ａ−３）において、
環Ａ２がトランス−１，４−シクロへキシレンであるときは、Ｚ２は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２―、または−ＣＨ２Ｏ−であり、
Ｒａが−Ｃ３Ｈ７であり、Ｒｂが−ＯＣ２Ｈ５であり、Ｚ２が単結合であるときは、環Ａ２はトランス−１，４−シクロへキシレン、１，３−ジオキサン−２，５−ジイル、２−フルオロ−１，４−フェニレン、３−フルオロ−１，４−フェニレン、２−フルオロ−３−クロロ−１，４−フェニレン、２−クロロ−３−フルオロ−１，４−フェニレン、または２，３−ジクロロ−１，４−フェニレンであり、
式（ａ−４）において、
環Ａ１がトランス−１，４−シクロへキシレンであるときは、Ｚ１は単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、または−ＣＨ２Ｏ−である。）
【請求項２】
上記式（ａ−１）または式（ａ−２）で表され、ＲａおよびＲｂが、独立して、水素、炭素数１〜１０のアルキル、または炭素数１〜９のアルコキシである請求項１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項３】
上記式（ａ−１）または式（ａ−２）で表され、ＲａおよびＲｂが、独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルである請求項１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項４】
上記式（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）、または（ａ−６）で表され、Ｚ１またはＺ２が単結合である請求項１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項５】
上記式（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）、または（ａ−６）で表され、環Ａ１または環Ａ２が１，４−シクロヘキシレンである請求項１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項６】
上記式（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）、または（ａ−６）で表され、Ｚ１またはＺ２が単結合であり、環Ａ１または環Ａ２が１，４−シクロヘキシレンである請求項１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項７】
上記式（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）、または（ａ−６）で表され、ＲａおよびＲｂが独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルであり、Ｚ１またはＺ２が単結合であり、環Ａ１または環Ａ２が１，４−シクロヘキシレンである請求項１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項８】
上記式（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）、または（ａ−６）で表され、環Ａ１または環Ａ２が、任意の水素がハロゲンで置き換えられていてもよい１，４−フェニレンである請求項１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項９】
上記式（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）、または（ａ−６）で表され、Ｚ１またはＺ２が単結合であり、環Ａ１または環Ａ２が、任意の水素がハロゲンで置き換えられていてもよい１，４−フェニレンである請求項１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項１０】
上記式（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−５）、または（ａ−６）で表され、ＲａおよびＲｂが、独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルであり、Ｚ１またはＺ２が単結合であり、環Ａ１または環Ａ２が、任意の水素がハロゲンで置き換えられていてもよい１，４−フェニレンである請求項１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項１１】
下記一般式（ｂ−１）から（ｂ−６）のいずれか１つで表されるネマチック液晶性化合物。
【化２】
（式（ｂ−１）〜（ｂ−６）中、ＲｃおよびＲｄは独立して、水素、ハロゲン、または炭素数１〜１０のアルキルであるが、このアルキルにおいて、−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられていてもよく、−（ＣＨ２）２−は−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられていてもよく、水素はハロゲンで置き換えられていてもよく；
環Ａ３および環Ａ４は独立して、トランス−１，４−シクロへキシレン、または１，４−フェニレンであり、これらの環において水素はハロゲンで置き換えられてもよく、環がトランス−１，４−シクロへキシレンである場合には−ＣＨ２−は−Ｏ−で置き換えられていてもよく、−ＣＨ２ＣＨ−は−ＣＨ＝Ｃ−で置き換えられていてもよく、
Ｚ３およびＺ４は独立して、単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、または−ＣＨ２ＣＨ２−である。
ただし、式（ｂ−２）において、ＲｃがＣ４Ｈ９であるときは、Ｒｄは炭素数１〜４、または炭素数６〜９のアルコキシであり；
式（ｂ−２）および（ｂ−６）において、Ｒｃが炭素数１〜１０のアルキルであり、かつＲｄが炭素数１〜１０のアルキルである化合物は除く。）
【請求項１２】
上記式（ｂ−１）または式（ｂ−２）で表され、ＲｃおよびＲｄは独立して、水素、炭素数１〜１０のアルキル、または炭素数１〜９のアルコキシである請求項１１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項１３】
上記式（ｂ−１）または式（ｂ−２）で表され、ＲｃおよびＲｄは独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルである請求項１１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項１４】
上記式（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）、または（ｂ−６）で表され、Ｚ３またはＺ４が単結合である請求項１１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項１５】
上記式（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）、または（ｂ−６）で表され、環Ａ３また
は環Ａ４が１，４−シクロヘキシレンである請求項１１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項１６】
上記式（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）、または（ｂ−６）で表され、Ｚ３またはＺ４が単結合であり、環Ａ３または環Ａ４が１，４−シクロヘキシレンである請求項１１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項１７】
上記式（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）、または（ｂ−６）で表され、ＲｃおよびＲｄは独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルであり、Ｚ３またはＺ４が単結合であり、環Ａ３または環Ａ４が１，４−シクロヘキシレンである請求項１１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項１８】
上記式（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）、または（ｂ−６）で表され、環Ａ３または環Ａ４が、任意の水素がハロゲンで置き換えられていてもよい１，４−フェニレンである請求項１１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項１９】
上記式（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）、または（ｂ−６）で表され、Ｚ３またはＺ４が単結合であり、環Ａ３または環Ａ４が、任意の水素がハロゲンで置き換えられていてもよい１，４−フェニレンである請求項１１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項２０】
上記式（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）、または（ｂ−６）で表され、ＲｃおよびＲｄが独立して、水素、または炭素数１〜１０のアルキルであり、Ｚ３またはＺ４が単結合であり、環Ａ３または環Ａ４が、ハロゲンで置き換えられていてもよい１，４−フェニレンである請求項１１に記載のネマチック液晶性化合物。
【請求項２１】
請求項１〜２０のいずれか１項に記載した化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物を含有するネマチック液晶組成物。
【請求項２２】
下記一般式（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）、（８）、および（９）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物をさらに含有する請求項２１に記載のネマチック液晶組成物。
【化３】
（式（１）〜（９）中、Ｒ１およびＲ２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、−ＣＨ２−は−Ｏ−に置き換えられていてもよく、−（ＣＨ２）２−は−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、水素はフッ素で置き換えられてもよく、あるいはＲ１はフッ素であってもよく；
環Ｂおよび環Ｃ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；
Ｚ５およびＺ６は独立して、−（ＣＨ２）２−、−ＣＯＯ−または単結合であり；
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４は独立して水素またはフッ素であり、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４の少なくとも一つはフッ素である。）
【請求項２３】
下記一般式（１０）、（１１）および（１２）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物をさらに含有する請求項２１に記載のネマチック液晶組成物。
【化４】
（式（１０）〜（１２）中、Ｒ３およびＲ４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、−ＣＨ２−は−Ｏ−に置き換えられていてもよく、−（ＣＨ２）２−は−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられてもよく、水素はフッ素で置き換えられてもよく；
環Ｄ、環Ｅおよび環Ｆ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；
Ｚ７およびＺ８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】
請求項２３に記載の式（１０）、（１１）および（１２）で表される化合物の群から選択された少なくとも１つの化合物をさらに含有する請求項２２に記載のネマチック液晶組成物。
【請求項２５】
少なくとも一つの光学活性化合物をさらに含有する請求項２１〜２４のいずれか１項に記載のネマチック液晶組成物。
【請求項２６】
請求項２１〜２５のいずれか１項に記載のネマチック液晶組成物を含有する液晶表示素子。
【公開番号】特開２００７−１６１７０５（Ｐ２００７−１６１７０５Ａ）
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３０１４１３（Ｐ２００６−３０１４１３）
【出願日】平成１８年１１月７日（２００６．１１．７）
【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１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月７日（２００６．１１．７）
【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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