説明

液晶化合物、液晶組成物および液晶素子

【課題】垂直配向性を利用した動作モードに用いられる負の誘電率異方性を有する液晶組成物に関し、誘電率異方性の絶対値が大きく、液晶素子に用いた場合に低電圧駆動できる性質を有する液晶化合物、液晶組成物およびその液晶組成物を用いた液晶素子の提供。
【解決手段】下記式(1)で表される液晶化合物。
1-(A1)a-Z1-(A2)b-Z2-(A3)c-X-(A4)-Z3-(A5)-Z4-(A6)-R2 (1)
式(1)中、R1、R2は相互に独立して、水素原子、ハロゲン原子、または炭素数1〜18のアルキル基等であり、A1〜A6は相互に独立して、トランス−1,4−シクロへキシレン基、1,4−フェニレン基等であり、Z1〜Z4は相互に独立して、単結合、または炭素数1〜4のアルキレン基等であり、a〜fは相互に独立して0または1であり、Xは2−シアノ−3−フルオロ−1,4−フェニレン基である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、2−シアノ−3−フルオロ−1,4−フェニレン基を骨格に持ち、負の誘電率異方性を有する液晶化合物、該化合物を含有する液晶組成物および液晶素子に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶素子は携帯電話やPDAのような携帯機器、複写機やパソコンモニタのようなOA機器用表示装置、液晶テレビなどの家電製品用表示装置をはじめ、時計、電卓、測定器、自動車用計器、カメラなどの用途に使用されており、広い動作温度範囲、低動作電圧、高速応答性、化学的安定性等の種々の性能が要求されている。
これらの液晶素子の動作モードとしてはTN(twisted nematic)モード、STN(super twisted nematic)モード、ECB(electrically controlled birefringence)モード、OCB(optically compensated bent)モード、IPS(in-plane switching)モード、VA(vertical alignment)モードなどの種々の動作モードが知られている。
【0003】
これらの動作モードの中でもECBモード、IPSモード、VAモードなどは液晶分子を電極に対して垂直に配向させたモードである。
このような液晶素子には液晶相を示す材料が使用されているが、現在のところ、これら全ての特性を単独の化合物で満たすわけではなく、1つまたは2つ以上の特性の優れた複数の液晶化合物や非液晶性化合物を混合して液晶組成物として要求性能を満たしている。
液晶素子の分野において、液晶組成物に使用される化合物に要求される種々の特性の中でも、他の液晶材料または非液晶材料との相溶性に優れ、化学的にも安定であり、かつ液晶素子に用いた場合に広い温度範囲で高速応答性に優れ低電圧駆動できる性質を有する化合物または液晶組成物を提供することは重要な課題である。
【0004】
特に前述の垂直配向性を利用した動作モードにおいては、負の誘電率異方性を有する液晶組成物が用いられるが、その成分としてはこれまで、ベンゼン環上の側方位(2位及び3位)の水素が両方ともフッ素原子で置換された化合物、両方ともシアノ基で置換された化合物が多く知られている(例えば特許文献1、特許文献2)。また一方がフッ素原子、もう一方がシアノ基で置換されたターフェニル化合物も報告されている(特許文献3)。
しかし、側方位フッ素置換化合物においては誘電率異方性の絶対値が小さく、駆動電圧を十分に低くすることができない、もしくは特に低い温度域での他の構成成分との相溶性に乏しい、あるいは比抵抗値が高いため予期せぬ静電気の印加に対して容易に動作してしまい、印加前の状態に戻るまでに時間を要するといった問題点がある。また、側方位シアノ置換化合物においては粘度が高く応答速度を十分に下げることができない、もしくは特に低い温度域での他の構成成分との相溶性に乏しいといった問題点がある。また、一方がフッ素原子、もう一方がシアノ基のターフェニル化合物についても、粘度が高いという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2004−269886号公報
【特許文献2】特開昭59−10557号公報
【特許文献3】特表平5−502433号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、垂直配向性を利用した動作モードに用いられる負の誘電率異方性を有する液晶組成物に関するものであり、誘電率異方性の絶対値が大きく、他の液晶材料または非液晶材料との相溶性に優れ、化学的にも安定であり、かつ液晶素子に用いた場合に低電圧駆動できる性質を有する液晶化合物を提供することを目的とする。さらに、該化合物を構成する環基、置換基および連結基を適宜選択することにより、前記の性質に加えて、液晶表示素子として用いた場合に、広い温度範囲で駆動できる性質や、高速応答性に優れる性質を付与することも目的とする。さらに、該液晶組成物を液晶素子に用いた場合に、温度変化によるしきい値電圧(Vth)の変化を抑えることも目的とする。
また、本発明は、該液晶化合物を含有し、広い温度範囲において低電圧で駆動でき、表示品位の高い液晶素子を得るのに好適な液晶組成物およびその液晶組成物を用いた液晶素子を提供することを目的とする。
また、パネル製造時の検査工程やパネルの汚れを布等で落とす作業の際の、一時的な静電気の印加による液晶動作状態から、速やかに電圧無印加時の配向状態に戻ることにより、製造時もしくは使用時の作業の障害とならない液晶素子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、このような課題の解決策として、2−シアノ−3−フルオロ−1,4−フェニレン基を有する特定構造の化合物を液晶組成物に含有させた場合に、その液晶組成物を用いた液晶素子が広い動作温度範囲、低動作電圧、高速応答性、化学的安定性等の種々の要求性能を満たすのに有用な化合物であることを見出し、本発明を完成させた。
【0008】
すなわち、本発明は、式(1)で表される液晶化合物を提供する。
1-(A1)a-Z1-(A2)b-Z2-(A3)c-X-(A4)-Z3-(A5)-Z4-(A6)-R2 (1)
ただし、式(1)中の記号は、以下の意味を示す。
1およびR2:相互に独立して、水素原子、ハロゲン原子、または炭素数1〜18のアルキル基であり、該基中の1つ以上の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよく、該基中の炭素−炭素原子間または該基の結合末端にエーテル性酸素原子またはチオエーテル性硫黄原子が挿入されていてもよく、該基中の1つ以上の−CH2CH2 −は、−CH=CH−または−C≡C−で置換されていてもよい。
1、A2、A3、A4、A5およびA6:相互に独立して、トランス−1,4−シクロへキシレン基、1,4−シクロヘキセニレン基、1,3−シクロブチレン基、1,2−シクロプロピレン基、ナフタレン−2,6−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、または1,4−フェニレン基であり、該基中の1つ以上の水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよく、該基中の1つまたは2つの=CH−は、窒素原子で置換されていてもよく、該基中の1つまたは2つの−CH2−は、エーテル性酸素原子またはチオエーテル性硫黄原子で置換されていてもよい。
1、Z2、Z3およびZ4:相互に独立して、単結合、または炭素数1〜4のアルキレン基であり、該基中の1つ以上の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよく、該基中の1つ以上の−CH2 −は、エーテル性酸素原子またはチオエーテル性硫黄原子で置換されていてもよく、該基中の1つ以上の−CH2CH2 −は、−CH=CH−または−C≡C−で置換されていてもよく、該基中の1つの−CH2CH2−は、−COO−または−OCO−で置換されていてもよい。
a、b、c、d、eおよびf:相互に独立して0または1。ただし、1≦a+b+c+d+e+f≦3。
X:2−シアノ−3−フルオロ−1,4−フェニレン基
ただし、a+b+c+d+e+f=2で、かつZ1、Z2、Z3およびZ4が単結合である場合には、存在するA1、A2、A3、A4、A5およびA6が、2つとも同時に1,4−フェニレン基になることはない。
【0009】
前記式(1)で表される化合物としては、下記式(1−1)で表される化合物が好ましい。
11-(A11)a-Z11-(A21)b-Z21-(A31)c-X-(A41)-Z31-(A51)-Z41-(A61)-R21 (1−1)
ただし、式(1−1)中の記号は、以下の意味を示す。
11およびR21:相互に独立して、水素原子、ハロゲン原子または炭素数1〜8のアルキル基であり、該基中の1つ以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、該基中の炭素−炭素原子間または該基の結合末端にエーテル性酸素原子が挿入されていてもよく、該基中の1つ以上の−CH2CH2−は、−CH=CH−または−C≡C−で置換されていてもよい。
11、A21、A31、A41、A51およびA61:相互に独立して、トランス−1,4−シクロへキシレン基、1,4−シクロヘキセニレン基、または1,4−フェニレン基であり、該基中の1つ以上の水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよく、該基中の1つまたは2つの=CH−は、窒素原子で置換されていてもよく、該基中の1つまたは2つの−CH2−は、エーテル性酸素原子で置換されていてもよい。
11、Z21、Z31およびZ41:相互に独立して、単結合、または炭素数1〜4のアルキレン基であり、該基中の1つ以上の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよく、該基中の1つ以上の−CH2−は、エーテル性酸素原子で置換されていてもよく、該基中の1つ以上の−CH2CH2 −は、−CH=CH−または−C≡C−で置換されていてもよく、該基中の1つの−CH2CH2−は、−COO−または−OCO−で置換されていてもよい。
a、b、c、d、e、fおよびXは前記と同じ意味を示す。
ただし、a+b+c+d+e+f=2で、かつZ11、Z21、Z31およびZ41が単結合である場合には、存在するA11、A21、A31、A41、A51およびA61が、2つとも同時に1,4−フェニレン基になることはない。
【0010】
前記式(1)で表される化合物としては、下記式(1−2)で表される化合物がより好ましい。
12-(A12)a-Z12-(A22)b-Z22-(A32)c-X-(A42)-Z32-(A52)-Z42-(A62)-R22 (1−2)
ただし、式(1−2)中の記号は、以下の意味を示す。
12およびR22:相互に独立して、水素原子、または炭素数1〜8のアルキル基であり、該基中の炭素−炭素原子間または該基の結合末端にエーテル性酸素原子が挿入されていてもよく、該基中の1つ以上の−CH2CH2 −は、−CH=CH−または−C≡C−で置換されていてもよい。
12、A22、A32、A42、A52およびA62:相互に独立して、トランス−1,4−シクロへキシレン基、1,4−シクロヘキセニレン基、または1,4−フェニレン基であり、該基中の1つ以上の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。
12、Z22、Z32およびZ42:相互に独立して、単結合、−CH2CH2−、−OCH2 −、−CH2O−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−または−C≡C−であり、該基中の1つ以上の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。
a、b、c、d、e、fおよびXは前記と同じ意味を示す。
ただし、a+b+c+d+e+f=2で、かつZ1-2、Z22、Z32およびZ42が単結合である場合には、存在するA12、A22、A32、A42、A52およびA62が、2つとも同時に1,4−フェニレン基になることはない。
【0011】
前記式(1)で表される化合物としては、下記式(1−3)または下記式(1−4)で表される化合物が更に好ましい。
13-(A12)a-(A22)b-(A32)c-X-(A42)-(A52)-(A62)-R23 (1−3)
ただし、式(1−3)中の記号は、以下の意味を示す。
13およびR23:相互に独立して、水素原子、または炭素数1〜8のアルキル基であり、該基中の炭素−炭素原子間または該基の結合末端にエーテル性酸素原子が挿入されていてもよい。
12、A22、A32、A42、A52、A62、a、b、c、d、e、fおよびXは前記と同じ意味を示す。
ただし、a+b+c+d+e+f=2である場合には、存在するA12、A22、A32、A42、A52およびA62が、2つとも同時に1,4−フェニレン基になることはない。
【0012】
14-(A12)a-Z12-(A22)b-Z22-(A32)c-X-(A42)-Z32-(A52)-Z42-(A62)-R24 (1−4)
ただし、式(1−4)中の記号は、以下の意味を示す。
14およびR24:相互に独立して、水素原子、または炭素数1〜8のアルキル基であり、該基中の炭素−炭素原子間または該基の結合末端にエーテル性酸素原子が挿入されていてもよい。
12、A22、A32、A42、A52、A62、Z12、Z22、Z32、Z42、a、b、c、d、e、fおよびXは前記と同じ意味を示す。ただし、Z12、Z22、Z32およびZ42のうちの1つ以上は単結合ではない。
【0013】
また、本発明は、前記式(1)で表される液晶化合物を含む液晶組成物を提供する。
該液晶組成物としては、前記式(1)で表される液晶化合物に加えて、下記式(6)または(7)で表される化合物の少なくとも1種をも含む液晶組成物が好ましい。
3−Cy−Cy−R4 (6)
3−Cy−Ph−R4 (7)
ただし、式中の記号は以下の意味を示す。
3およびR4:相互に独立して、炭素数1〜8のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基もしくはアルコキシ基、ハロゲン原子またはシアノ基。
Cy:トランス−1,4−シクロヘキシレン基。
Ph:1,4−フェニレン基。
【0014】
また、本発明は、該液晶組成物を、電極が配設された2枚の基板間に封入してなる液晶素子を提供する。
【発明の効果】
【0015】
本発明の式(1)で表される液晶化合物は、垂直配向性を利用した動作モードに用いられる負の誘電率異方性を有する液晶組成物に関するものであり、誘電率異方性の絶対値が大きく、他の液晶材料または非液晶材料との相溶性に優れ、化学的にも安定である。また、本発明の化合物は、該化合物を構成する環基、置換基および連結基を適宜選択することにより、液晶素子に要求される様々な性能、具体的には、例えば、広い動作温度範囲、低動作電圧、高速応答性、化学的安定性等を満たした液晶組成物を調製できる。かつ該液晶組成物を液晶素子に用いた場合に広い温度範囲で高速応答性に優れ低電圧駆動できる。
さらに、該液晶組成物を液晶素子に用いることで、温度変化によるしきい値電圧(Vth)の変化を抑えることができる。
また、パネル製造時の一時的な静電気の印加による液晶の動作に対しても速やかに電圧無印加時の配向状態に緩和させると考えられ、製造時の作業の短縮が期待できる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下に本発明について更に詳しく説明する。
本明細書において、式(1)で表される化合物を化合物(1)と記し、他の式で表される化合物も同様に記す。
本明細書において、特に断りのない限り、式(1)におけるR1に近いほうを常に1位とする。
また、本明細書において、液晶素子とは、表示素子に限られず、液晶の電気的または光学的特性を利用する各種の機能素子、例えば、液晶表示素子、調光窓、光シャッター、偏光変換素子、可変焦点レンズ等の用途に用いられる素子を含むものである。
【0017】
本発明の2−シアノ−3−フルオロ−1,4−フェニレン基を有する化合物(1)において、R1およびR2は、前記と同じ意味を示す。
なお、水素原子のハロゲン原子への置換、炭素−炭素原子間または該基の結合末端へのエーテル性酸素原子またはチオエーテル性硫黄原子の挿入、および−CH2CH2−の−CH=CH−または−C≡C−への置換は、同一のアルキル基に対して同時に行われていてもよい。
【0018】
アルキル基中の1つ以上の水素原子がハロゲン原子で置換された基としては、フルオロアルキル基、クロロアルキル基等が挙げられ、好ましくはフルオロアルキル基である。
アルキル基中の炭素−炭素原子間にエーテル性酸素原子またはチオエーテル性硫黄原子が挿入された基としては、アルコキシアルキル基またはアルキルチオアルキル基等が挙げられ、基の結合末端にエーテル性酸素原子またはチオエーテル性硫黄原子が挿入された基としては、アルコキシ基またはアルキルチオ基等が挙げられる。
また、フッ素原子の置換と、エーテル性酸素原子の挿入が同時に行われた基としては、フルオロアルコキシ基等が挙げられる。
アルキル基中の−CH2CH2−が、−CH=CH−または−C≡C−で置換された基としては、アルケニル基またはアルキニル基等が挙げられる。
−CH=CH−または−C≡C−の置換と、フッ素原子の置換が同時に行われた基としては、フルオロアルケニル基、フルオロアルキニル基等が挙げられる。
−CH=CH−または−C≡C−の置換と、炭素−炭素原子間へのエーテル性酸素原子またはチオエーテル性硫黄原子の挿入が同時に行われた基としては、アルケニルオキシアルキル基、アルキニルオキシアルキル基、アルケニルチオアルキル基、アルキニルチオアルキル基等が挙げられる。
−CH=CH−または−C≡C−の置換と、基の結合末端にエーテル性酸素原子またはチオエーテル性硫黄原子が挿入された基としては、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、アルケニルチオ基、またはアルキニルチオ基等が挙げられる。
さらに、フッ素原子の置換と、−CH=CH−または−C≡C−の置換と、エーテル性酸素原子またはチオエーテル性硫黄原子の挿入が同時に行われた基としては、フルオロアルケニルオキシ基、フルオロアルキニルオキシ基等が挙げられる。
これらの基は、直鎖状と分岐状のどちらでもかまわないが直鎖状が好ましい。
また、アルケニル基の場合、結合部位からの二重結合の位置が奇数位の場合には、液晶温度範囲が増大することからアルケニルの立体配置はトランス配置が好ましい。
【0019】
1およびR2としては、反応性や副反応が生じにくいことから、水素原子、ハロゲン原子および炭素数1〜8の以下に挙げる基が好ましい。
アルキル基、フルオロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、フルオロアルコキシ基、フルオロアルケニル基、フルオロアルキニル基、アルケニルオキシアルキル基、アルキニルオキシアルキル基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、フルオロアルケニルオキシ基、フルオロアルキニルオキシ基。
中でも、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数1〜8のアルケニル基、炭素数1〜8のアルキニル基、炭素数1〜8のアルケニルオキシアルキル基、炭素数1〜8のアルキニルオキシアルキル基、炭素数1〜8のアルケニルオキシ基、炭素数1〜8のアルキニルオキシ基がより好ましい。
中でも、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基または炭素数1〜8のアルコキシ基が特に好ましい。
【0020】
化合物(1)において、A1、A2、A3、A4、A5およびA6は、前記と同じ意味を示す。
なお、水素原子のハロゲン原子への置換、=CH−の窒素原子への置換、および、−CH2−のエーテル性酸素原子またはチオエーテル性硫黄原子への置換は、同一の基に対して同時に行われていてもよい。なお、基中の水素原子を置換するハロゲン原子としては、塩素原子またはフッ素原子が好ましい。
【0021】
1、A2、A3、A4、A5およびA6が1,4−フェニレン基であり、さらに置換基としてハロゲン原子を有する場合、1つの1,4−フェニレン基に置換するハロゲン原子の数は1つから4つであるが、中でも1つまたは2つが好ましい。トランス−1,4−シクロヘキシレン基であり、さらに置換基としてハロゲン原子を有する場合、ハロゲン原子の数は1つから4つであることが好ましい。また、ハロゲン原子はシクロヘキシレン基の1位または4位の炭素原子に結合していてもよい。
1,4−フェニレン基中の1つまたは2つの=CH−が窒素原子で置換された基としては、2,5−ピリミジニレン基または2,5−ピリジニレン基等が挙げられる。
トランス−1,4−シクロへキシレン基中の1つまたは2つの−CH2−がエーテル性酸素原子またはチオエーテル性硫黄原子で置換された基としては、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル基、1,3−ジチアン−2,5−ジイル基等が挙げられる。
以下、ハロゲン原子および窒素原子の少なくとも1つで置換された1,4−フェニレン基を「置換1,4−フェニレン基」と記し、ハロゲン原子、エーテル性酸素原子およびチオエーテル性硫黄原子の少なくとも1つで置換された1,4−シクロヘキシレン基を「置換トランス−1、4−シクロヘキシレン基」と記す。また、1,4−シクロヘキシレン基と同様に、ハロゲン原子、エーテル性酸素原子およびチオエーテル性硫黄原子の少なくとも1つで置換された1,4−シクロヘキセニレン基を「置換1,4−シクロヘキセニレン基」と記す。
【0022】
1、A2、A3、A4、A5およびA6としては、反応性や原料入手の関係から、トランス−1,4−シクロへキシレン基、1,4−シクロヘキセニレン基、1,4−フェニレン基、置換トランス−1,4−シクロへキシレン基、置換1,4−シクロヘキセニレン基または置換1,4−フェニレン基が好ましい。
中でも、トランス−1,4−シクロへキシレン基、1,4−シクロヘキセニレン基、1,4−フェニレン基、または基中の水素原子の1つまたは2つがフッ素原子で置換された1,4−フェニレン基が特に好ましい。
【0023】
化合物(1)において、Z1、Z2、Z3およびZ4は、前記と同じ意味を示す。
なお、Zが単結合である場合にはZの両側の環基は直接結合することを意味する。例えば、aおよびbが1であり、Zが単結合である場合はAとA2とは直接結合する。また、aが1であり、bおよびcが0であり、なおかつZおよびZ2が単結合である場合は、AとXとは直接結合する。Z、ZおよびZにおいても同様である。
なお、水素原子のフッ素原子への置換、−CH2−のエーテル性酸素原子またはチオエーテル性硫黄原子への置換、−CHCH−の−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、−OCO−への置換は同一の基に対して同時に行われていてもよい。
基中の1つ以上の水素原子がフッ素原子で置換されたアルキレン基としては、−CF2CF2−、−CF2CH2−、−CH2CF2−、−CHFCH2−、−CH2CHF−、−CF2CHF−、−CHFCF2−等が挙げられる。
基中の1つ以上の−CH2−がエーテル性酸素原子またはチオエーテル性硫黄原子で置換されたアルキレン基としては、−CH2O−、−OCH2−、−CH2S−、−SCH2−等が挙げられる。
また、基中の水素原子のフッ素原子への置換と、基中の−CH2−のエーテル性酸素原子への置換が同時に行われた基としては、−CF2O−、−OCF2−等が挙げられる。
基中の1つ以上の−CHCH−が、−CH=CH−または−C≡C−で置換されたアルキレン基としては、アルケニレン基またはアルキニレン基等が挙げられる。アルケニレン基またはアルキニレン基としては、−CH=CH−、−CH=CH−CH2−、−CH=CH−CH2−CH2−、−CH=CH−CH=CH−、−CH2−CH=CH−CH2−、−C≡C−、−C≡C−CH2−、−C≡C−CH2−CH2−、−C≡C−C≡C−、−CH2−C≡C−CH2−等が挙げられる。また、−CH=CH−C≡C−のように、二重結合と三重結合が混在しても構わない。また、これらの基は逆向きでも構わない。
−CH=CH−または−C≡C−の置換と、フッ素原子の置換が同時に行われた基としては、−CF=CF−、−CF=CF−C≡C−等が挙げられる。
基中に1つの−CHCH−が、−COO−または−OCO−で置換された基としては、−COO−、−OCO−、−CHCH−COO−、−CHCH−OCO−等が挙げられる。
特に炭素数2〜4のアルキニレン基は屈折率異方性値の大きい組成物を提供する上で有用である。さらに、炭素数2のアルキニレン基、つまり−C≡C−は、液晶化合物の透明点(Tc)も高くなるのでより有用である。
また、−COO−または−OCO−で置換された基を含む化合物を用いた液晶組成物は、パネル製造時の一時的な静電気の印加による液晶の動作に対しても、速やかに電圧無印加時の配向状態に緩和させることができるため有用である。
【0024】
1、Z2、Z3およびZ4としては、合成の容易さ等から、単結合、炭素数1〜4のアルキレン基、炭素数1〜4の基中の1つ以上の水素原子がフッ素原子で置換されたアルキレン基、炭素数1〜4の基中の1つ以上の−CH2−がエーテル性酸素原子で置換されたアルキレン基、炭素数2〜4の基中の1つ以上の−CH2CH2−が−CH=CH−もしくは−C≡C−で置換されたアルキレン基、または炭素数2〜4の基中の1つの−CH2CH2 −が−COO−もしくは−OCO−で置換されたアルキレン基が好ましい。
中でも、単結合、−CH2CH2−、−OCH2−、−CH2 O−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−または−C≡C−がより好ましい。該基中の1つ以上の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。
【0025】
本発明の化合物(1)において、a、b、c、d、eおよびfは前記と同じ意味を示す。
なお、a、b、c、d、eおよびfは化合物への要求特性に応じて適宜選択することができる。
たとえば化合物(1)が低粘性であること、あるいは該化合物が他の液晶材料または非液晶材料との相溶性に優れている点を重視する場合、0≦a+b+c+d+e+f≦1であることが好ましい。一方、化合物の広い液晶温度範囲を重視する場合、2≦a+b+c+d+e+f≦3であると、透明点(Tc)が高くなり好ましい。
【0026】
本発明の化合物(1)のうちでも、下記化合物(1−1)が好ましい。
11-(A11)a-Z11-(A21)b-Z21-(A31)c-X-(A41)-Z31-(A51)-Z41-(A61)-R21 (1−1)
ただし、式中の記号は前記と同じ意味を示す。
【0027】
本発明の化合物(1)のうちでも、下記化合物(1−2)がより好ましい。
12-(A12)a-Z12-(A22)b-Z22-(A32)c-X-(A42)-Z32-(A52)-Z42-(A62)-R22 (1−2)
ただし、式中の記号は前記と同じ意味を示す。
【0028】
本発明の化合物(1)のうちでも、下記化合物(1−3)または化合物(1−4)が更に好ましい。
13-(A12)a-(A22)b-(A32)c-X-(A42)-(A52)-(A62)-R23 (1−3)
14-(A12)a-Z12-(A22)b-Z22-(A32)c-X-(A42)-Z32-(A52)-Z42-(A62)-R24 (1−4)
ただし、式中の記号は前記と同じ意味を示す。
中でも、化合物(1−3)において、a+b+c+d+e+f=2であり、その場合に存在するA12、A22、A32、A42、A52およびA62のうちの2つのうち、一方はトランス−1,4−シクロへキシレン基であり、もう一方は1,4−フェニレン基である化合物は、Δεが負に大きくなるので有用である。また、Xに隣接するR13またはR23は、Δεが負に大きくなることから、アルコキシ基であることが好ましい。
【0029】
化合物(1)として好ましいものとして、以下の化合物が挙げられる。ただし、式中の記号は以下の意味を示す。
15およびR25:水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数1〜8のアルケニル基、炭素数1〜8のアルキニル基、炭素数1〜8のアルコキシ基または炭素数1〜8のアルコキシアルキル基。
−Cy−:トランス−1,4−シクロヘキシレン基。
−Phe−:1,4−フェニレン基、2−フルオロ−1,4−フェニレン基、3−フルオロ−1,4−フェニレン基または2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン基。
Z:-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-、-C≡C-または-CH2CH2-。
ただし、Zが複数有る場合は同一でも非同一でも構わない。
【0030】
2環の化合物(a+b+c+d+e+f=1であるもの):
15-Cy-X-R25
15-X-Cy-R25
15-Cy-Z-X-R25
15-X-Z-Cy-R25
15-Phe-X-R25
15-X-Phe-R25
15-Phe-Z-X-R25
15-X-Z-Phe-R25
【0031】
3環の化合物(a+b+c+d+e+f=2であるもの):
15-Cy-Cy-X-R25
15-Cy-X-Cy-R25
15-X-Cy-Cy-R25
15-Cy-Phe-X-R25
15-Phe-Cy-X-R25
15-Cy-X-Phe-R25
15-Phe-X-Cy-R25
15-X-Phe-Cy-R25
15-X-Cy-Phe-R25
15-Cy-Z-Cy-X-R25
15-Cy-Cy-Z-X-R25
15-Cy-Z-X-Cy-R25
15-Cy-X-Z-Cy-R25
15-X-Z-Cy-Cy-R25
15-X-Cy-Z-Cy-R25
15-Cy-Z-Phe-X-R25
15-Cy-Phe-Z-X-R25
15-Phe-Z-Cy-X-R25
15-Phe-Cy-Z-X-R25
15-Cy-Z-X-Phe-R25
15-Cy-X-Z-Phe-R25
15-Phe-Z-X-Cy-R25
15-Phe-X-Z-Cy-R25
15-X-Z-Phe-Cy-R25
15-X-Phe-Z-Cy-R25
15-X-Z-Cy-Phe-R25
15-X-Cy-Z-Phe-R25
15-X-Phe-Z-Phe-R25
15-X-Z-Phe-Phe-R25
15-Cy-Z-Cy-Z-X-R25
15-Cy-Z-X-Z-Cy-R25
15-X-Z-Cy-Z-Cy-R25
15-Cy-Z-Phe-Z-X-R25
15-Phe-Z-Cy-Z-X-R25
15-Cy-Z-X-Z-Phe-R25
15-Phe-Z-X-Z-Cy-R25
15-X-Z-Phe-Z-Cy-R25
15-X-Z-Cy-Z-Phe-R25
15-X-Z-Phe-Z-Phe-R25
【0032】
4環の化合物(a+b+c+d+e+f=3であるもの):
15-Cy-Cy-Cy-X-R25
15-Cy-Cy-X-Cy-R25
15-Cy-X-Cy-Cy-R25
15-Cy-Cy-Phe-X-R25
15-Cy-Phe-Cy-X-R25
15-Phe-Cy-Cy-X-R25
15-Cy-Phe-X-Cy-R25
15-Cy-Cy-X-Phe-R25
15-Phe-Cy-X-Cy-R25
15-Phe-X-Cy-Cy-R25
15-Cy-X-Phe-Cy-R25
15-Cy-X-Cy-Phe-R25
15-X-Phe-Cy-Cy-R25
15-X-Cy-Phe-Cy-R25
15-X-Cy-Cy-Phe-R25
15-Cy-Phe-Phe-X-R25
15-Phe-Cy-Phe-X-R25
15-Phe-Phe-Cy-X-R25
15-Phe-Phe-X-Cy-R25
15-Phe-Cy-X-Phe-R25
15-Cy-Phe-X-Phe-R25
15-Phe-X-Phe-Cy-R25
15-Phe-X-Cy-Phe-R25
15-Cy-X-Phe-Phe-R25
15-X-Phe-Phe-Cy-R25
15-X-Phe-Cy-Phe-R25
15-X-Cy-Phe-Phe-R25
15-Phe-Phe-Phe-X-R25
15-Phe-Phe-X-Phe-R25
15-Phe-X-Phe-Phe-R25
15-X-Phe-Phe-Phe-R25
【0033】
15-Cy-Z-Cy-Cy-X-R25
15-Cy-Cy-Z-Cy-X-R25
15-Cy-Cy-Cy-Z-X-R25
15-Cy-Z-Cy-X-Cy-R25
15-Cy-Cy-Z-X-Cy-R25
15-Cy-Cy-X-Z-Cy-R25
15-Cy-Z-X-Cy-Cy-R25
15-Cy-X-Z-Cy-Cy-R25
15-Cy-X-Cy-Z-Cy-R25
15-Cy-Z-Cy-Phe-X-R25
15-Cy-Cy-Z-Phe-X-R25
15-Cy-Cy-Phe-Z-X-R25
15-Cy-Z-Phe-Cy-X-R25
15-Cy-Phe-Z-Cy-X-R25
15-Cy-Phe-Cy-Z-X-R25
15-Phe-Z-Cy-Cy-X-R25
15-Phe-Cy-Z-Cy-X-R25
15-Phe-Cy-Cy-Z-X-R25
15-Cy-Z-Phe-X-Cy-R25
15-Cy-Phe-Z-X-Cy-R25
15-Cy-Phe-X-Z-Cy-R25
15-Cy-Z-Cy-X-Phe-R25
15-Cy-Cy-Z-X-Phe-R25
15-Cy-Cy-X-Z-Phe-R25
15-Phe-Z-Cy-X-Cy-R25
15-Phe-Cy-Z-X-Cy-R25
15-Phe-Cy-X-Z-Cy-R25
15-Phe-Z-X-Cy-Cy-R25
15-Phe-X-Z-Cy-Cy-R25
15-Phe-X-Cy-Z-Cy-R25
15-Cy-Z-X-Phe-Cy-R25
15-Cy-X-Z-Phe-Cy-R25
15-Cy-X-Phe-Z-Cy-R25
15-Cy-Z-X-Cy-Phe-R25
15-Cy-X-Z-Cy-Phe-R25
15-Cy-X-Cy-Z-Phe-R25
15-X-Z-Phe-Cy-Cy-R25
15-X-Phe-Z-Cy-Cy-R25
15-X-Phe-Cy-Z-Cy-R25
15-X-Z-Cy-Phe-Cy-R25
15-X-Cy-Z-Phe-Cy-R25
15-X-Cy-Phe-Z-Cy-R25
15-X-Z-Cy-Cy-Phe-R25
15-X-Cy-Z-Cy-Phe-R25
15-X-Cy-Cy-Z-Phe-R25
15-Cy-Z-Phe-Phe-X-R25
15-Cy-Phe-Z-Phe-X-R25
15-Cy-Phe-Phe-Z-X-R25
15-Phe-Z-Cy-Phe-X-R25
15-Phe-Cy-Z-Phe-X-R25
15-Phe-Cy-Phe-Z-X-R25
15-Phe-Z-Phe-Cy-X-R25
15-Phe-Phe-Z-Cy-X-R25
15-Phe-Phe-Cy-Z-X-R25
15-Phe-Z-Phe-X-Cy-R25
15-Phe-Phe-Z-X-Cy-R25
15-Phe-Phe-X-Z-Cy-R25
15-Phe-Z-Cy-X-Phe-R25
15-Phe-Cy-Z-X-Phe-R25
15-Phe-Cy-X-Z-Phe-R25
15-Cy-Z-Phe-X-Phe-R25
15-Cy-Phe-Z-X-Phe-R25
15-Cy-Phe-X-Z-Phe-R25
15-Phe-Z-X-Phe-Cy-R25
15-Phe-X-Z-Phe-Cy-R25
15-Phe-X-Phe-Z-Cy-R25
15-Phe-Z-X-Cy-Phe-R25
15-Phe-X-Z-Cy-Phe-R25
15-Phe-X-Cy-Z-Phe-R25
15-Cy-Z-X-Phe-Phe-R25
15-Cy-X-Z-Phe-Phe-R25
15-Cy-X-Phe-Z-Phe-R25
15-X-Z-Phe-Phe-Cy-R25
15-X-Phe-Z-Phe-Cy-R25
15-X-Phe-Phe-Z-Cy-R25
15-X-Z-Phe-Cy-Phe-R25
15-X-Phe-Z-Cy-Phe-R25
15-X-Phe-Cy-Z-Phe-R25
15-X-Z-Cy-Phe-Phe-R25
15-X-Cy-Z-Phe-Phe-R25
15-X-Cy-Phe-Z-Phe-R25
15-Phe-Z-Phe-Phe-X-R25
15-Phe-Phe-Z-Phe-X-R25
15-Phe-Phe-Phe-Z-X-R25
15-Phe-Z-Phe-X-Phe-R25
15-Phe-Phe-Z-X-Phe-R25
15-Phe-Phe-X-Z-Phe-R25
15-Phe-Z-X-Phe-Phe-R25
15-Phe-X-Z-Phe-Phe-R25
15-Phe-X-Phe-Z-Phe-R25
15-X-Z-Phe-Phe-Phe-R25
15-X-Phe-Z-Phe-Phe-R25
15-X-Phe-Phe-Z-Phe-R25
【0034】
本発明の化合物(1)は新規化合物であり、例えば以下に示す方法に従って、公知の化合物から合成することができる。なお、化合物(2)から化合物(5)において、R1、R2、A1、A2、A3、A4、A5、A6、Z1、Z2、Z3、Z4、a、b、c、d,e及びfの定義および好ましい態様は前記化合物(1)と同じである。
【化1】

【0035】
即ち、化合物(2)をリチウム化剤によってリチウム化した後、炭酸ガスと反応させることにより、カルボン酸化合物(3)を得る。リチウム化剤としては反応性あるいはコストの面でn−ブチルリチウムが好ましい。反応は溶媒中で行われ、溶媒としてはエーテル系溶媒が好ましく、工業的には特にテトラヒドロフラン(THF)、イソプロピルエーテルまたはt−ブチルメチルエーテル(MTBE)が好ましい。反応温度は、使用するリチウム化剤あるいは溶媒にもよるが、−100℃から0℃程度が好ましく、−70℃から−20℃程度が特に好ましい。
【0036】
得られたカルボン酸化合物(3)をハロゲン化剤によりハロゲン化し、酸ハロゲン化物(4)とする。ハロゲン化剤としては工業的には塩化チオニル、塩化オキサリル等が好ましい。また触媒は添加してもしなくても良いが、N,N−ジメチルアニリン、トリエチルアミン、ピリジン等を触媒として添加することも効果的であり好ましい。反応は無溶媒でも溶媒を使用してもよいが、作業性等からテトラクロロエチレン、ジクロロメタン、ジクロロエタン等を溶媒として用いることが好ましい。反応温度は触媒の有無あるいは溶媒にもよるが、0℃から100℃程度が好ましい。
【0037】
得られた酸ハロゲン化物(4)をアンモニアもしくはアミンと反応させて酸アミド化合物(5)とする。反応剤は工業的にはアンモニア水が好ましい。反応は無溶媒でも溶媒を使用してもよいが、作業性等からトルエン等を溶媒として用いることが好ましい。あるいは、カルボン酸化合物(3)を直接アミド化剤によりアミド化し酸アミド化合物(5)とすることも出来る。
【0038】
このようにして得られた酸アミド化合物(5)を脱水剤と反応させることにより目的とする化合物(1)を得ることができる。脱水剤としては塩化チオニルあるいはパラトルエンスルホン酸塩化物−ピリジン等が好ましい。反応溶媒としては種々の溶媒が使用可能であるが、工業的にはトルエン等が好ましい。反応温度は使用する脱水剤あるいは溶媒にもよるが、0℃から200℃程度が好ましく、50℃から150℃程度が特に好ましい。
【0039】
あるいは、化合物(2)をリチウム化剤によってリチウム化した後、シアノゲン化合物と直接反応させることによっても目的とする化合物(1)を得ることができる。シアノゲン化合物としては、ジシアンあるいはクロロシアン等が揚げられる。
【0040】
なお、出発物質である化合物(2)は、市販品あるいは公知の製造方法で得ることができる。公知の方法としては、例えば、特開昭57−114532記載の方法あるいは特開昭63−152334記載の方法等が挙げられる。
また、化合物(3)、化合物(4)および化合物(5)は、単離せずそのまま次の反応に供してもよい。
【0041】
また、本発明は、前記化合物(1)を含む液晶組成物を提供する。この液晶組成物は、本発明の化合物(1)と、他の液晶化合物または非液晶化合物(これらを総称して「他の化合物」という)とを混合して構成される。
【0042】
本発明の液晶組成物における化合物(1)の含有量は、用途、使用目的、他の化合物の種類等により適宜変更することができるが、液晶組成物全量に対して化合物(1)は0.5〜50質量%が好ましく、特に2〜20質量%が好ましい。また、用途、使用目的等により、液晶組成物中に化合物(1)を2種類以上含有してもよい。その場合、液晶組成物の全量に対して化合物(1)の合計量で0.5〜80質量%が好ましく、特に2〜60質量%が好ましい。
【0043】
化合物(1)と混合して用いる他の化合物としては、屈折率異方性値を調整する成分、粘性を下げる成分、低温で液晶性を示す成分、誘電率異方性を向上させる成分、コレステリック性を付与する成分、二色性を示す成分、導電性を付与する成分、その他各種添加剤等が挙げられる。これらは、用途、要求性能等により、適宜選択されるが、通常は、液晶化合物および該液晶化合物と類似構造を有する主成分と、必要に応じて添加される添加成分とからなるものが好ましい。
【0044】
本発明の液晶組成物において、前記他の化合物としては、例えば、以下の式で表されるものが挙げられる。以下の式中、R3およびR4は、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、ハロゲン原子またはシアノ基等の基を表す。また、R3およびR4は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。また、以下の式中、Cyはトランス−1,4−シクロへキシレン基を表し、Phは1,4−フェニレン基を表し、PhFはフルオロ−1,4−フェニレン基を表し、PhFFはジフルオロ−1,4−フェニレン基を表す。
【0045】
3−Cy−Cy−R4
3−Cy−Ph−R4
3−Cy−PhF−R4
3−Cy−PhFF−R4
3−Ph−Ph−R4
3−Ph−PhF−R4
3−Ph−PhFF−R4
3−Ph−C≡C−Ph−R4
3−PhF−C≡C−Ph−R4
3−PhFF−C≡C−Ph−R4
3−Cy−COO−Ph−R4
3−Cy−COO−PhF−R4
3−Cy−COO−PhFF−R4
3−Ph−COO−Ph−R4
3−PhF−COO−Ph−R4
3−PhFF−COO−Ph−R4
3−Cy−CH2 CH2−Ph−R4
3−Cy−CH2 CH2−PhF−R4
3−Cy−CH2 CH2−PhFF−R4
3−Ph−CH2 CH2−Ph−R4
3−Ph−CH2 CH2−PhF−R4
3−Ph−CH2 CH2−PhFF−R4
3−Cy−CH=CH−Ph−R4
3−Cy−CH=CH−PhF−R4
3−Cy−CH=CH−PhFF−R4
3−Ph−CH=CH−Ph−R4
3−Ph−CH=CH−PhF−R4
3−Ph−CH=CH−PhFF−R4
3−Ph−CF=CF−Ph−R4
3−Ph−CF=CF−PhF−R4
3−Ph−CF=CF−PhFF−R4
3−Cy−CF=CF−Ph−R4
3−Cy−CF=CF−PhF−R4
3−Cy−CF=CF−PhFF−R4
3−Cy−CF=CF−Cy−R4
3−Cy−Ph−CF=CF−Ph−R4
3−Cy−Ph−CF=CF−PhF−R4
3−Cy−Ph−CF=CF−PhFF−R4
3−Cy−PhF−CF=CF−Ph−R4
3−Cy−PhFF−CF=CF−Ph−R4
【0046】
3−Ph−Cy−CF=CF−Cy−R4
3−PhF−Cy−CF=CF−Cy−R4
3−PhFF−Cy−CF=CF−Cy−R4
3−Cy−Cy−CF=CF−Ph−R4
3−Cy−Cy−CF=CF−PhF−R4
3−Cy−Cy−CF=CF−PhFF−R4
3−Ph−Ph−CF=CF−Ph−R4
3−Ph−Ph−CF=CF−PhF−R4
3−Ph−Ph−CF=CF−PhFF−R4
3−Ph−PhF−CF=CF−Ph−R4
3−Ph−PhFF−CF=CF−Ph−R4
3−PhF−Ph−CF=CF−Ph−R4
3−PhFF−Ph−CF=CF−Ph−R4
3−Cy−Ph−CH2 CH2−Ph−R4
3−Cy−Ph−CH2 CH2−PhF−R4
3−Cy−Ph−CH2 CH2−PhFF−R4
3−Cy−PhF−CH2 CH2−Ph−R4
3−Cy−PhFF−CH2 CH2−Ph−R4
3−Cy−Ph−CH2 CH2−Cy−R4
3−Cy−PhF−CH2 CH2−Cy−R4
3−Cy−PhFF−CH2 CH2−Cy−R4
3−Cy−Cy−CH2 CH2−Ph−R4
3−Cy−Cy−CH2 CH2−PhF−R4
3−Cy−Cy−CH2 CH2−PhFF−R4
3−Ph−Ph−CH2 CH2−Ph−R4
3−Ph−Ph−CH2 CH2−PhF−R4
3−Ph−Ph−CH2 CH2−PhFF−R4
3−Ph−PhF−CH2 CH2−Ph−R4
3−Ph−PhFF−CH2 CH2−Ph−R4
3−PhF−Ph−CH2 CH2−Ph−R4
3−PhFF−Ph−CH2 CH2−Ph−R4
3−Ph−Ph−CH2 CH2−Cy−R4
3−Ph−PhF−CH2 CH2−Cy−R4
3−Ph−PhFF−CH2 CH2−Cy−R4
3−PhF−Ph−CH2 CH2−Cy−R4
3−PhFF−Ph−CH2 CH2−Cy−R4
3−Cy−Ph−Ph−R4
3−Cy−Ph−PhF−R4
3−Cy−Ph−PhFF−R4
3−Cy−PhF−Ph−R4
3−Cy−PhFF−Ph−R4
3−Cy−PhFF−PhFF−R4
3−Cy−Cy−Ph−R4
3−Cy−Cy−PhF−R4
3−Cy−Cy−PhFF−R4
3−Cy−Ph−C≡C−Ph−R4
3−Cy−Ph−C≡C−PhF−R4
3−Cy−Ph−C≡C−PhFF−R4
3−Cy−PhF−C≡C−Ph−R4
3−Cy−PhFF−C≡C−Ph−R4
3−Cy−Ph−C≡C−Ph−Cy−R4
3−Cy−Ph−C≡C−PhF−Cy−R4
3−Cy−Ph−C≡C−PhFF−Cy−R4
3−Cy−CH2 CH2−Ph−C≡C−Ph−R4
3−Cy−CH2 CH2−Ph−C≡C−PhF−R4
3−Cy−CH2 CH2−Ph−C≡C−PhFF−R4
3−Cy−CH2 CH2−PhF−C≡C−Ph−R4
3−Cy−CH2 CH2−PhFF−C≡C−Ph−R4
【0047】
3−Cy−CH2 CH2−Ph−C≡C−Ph−Cy−R4
3−Cy−CH2 CH2−Ph−C≡C−PhF−Cy−R4
3−Cy−CH2 CH2−Ph−C≡C−PhFF−Cy−R4
3−Cy−CH2 CH2−PhF−C≡C−Ph−Cy−R4
3−Cy−CH2 CH2−PhFF−C≡C−Ph−Cy−R4
3−Cy−Ph−Ph−Cy−R4
3−Cy−Ph−PhF−Cy−R4
3−Cy−Ph−PhFF−Cy−R4
3−Ph−Ph−Ph−R4
3−Ph−Ph−PhF−R4
3−Ph−Ph−PhFF−R4
3−Ph−PhF−Ph−R4
3−Ph−PhFF−Ph−R4
3−Ph−PhFF−PhFF−R4
3−Ph−Ph−C≡C−Ph−R4
3−Ph−Ph−C≡C−PhF−R4
3−Ph−Ph−C≡C−PhFF−R4
3−Ph−PhF−C≡C−Ph−R4
3−Ph−PhFF−C≡C−Ph−R4
3−PhF−Ph−C≡C−Ph−R4
3−PhFF−Ph−C≡C−Ph−R4
3−PhFF−PhFF−C≡C−Ph−R4
3−Ph−CH2 CH2−Ph−C≡C−Ph−R4
3−Ph−CH2 CH2−PhF−C≡C−Ph−R4
3−Ph−CH2 CH2−PhFF−C≡C−Ph−R4
3−Ph−CH2 CH2−Ph−C≡C−PhF−R4
3−Ph−CH2 CH2−Ph−C≡C−PhFF−R4
3−Ph−CH2 CH2−Ph−C≡C−Ph−Cy−R4
3−Ph−CH2 CH2−Ph−C≡C−PhF−Cy−R4
3−Ph−CH2 CH2−Ph−C≡C−PhFF−Cy−R4
3−Ph−CH2 CH2−PhF−C≡C−Ph−Cy−R4
3−Ph−CH2 CH2−PhFF−C≡C−Ph−Cy−R4
3−Cy−COO−Ph−Ph−R4
3−Cy−COO−Ph−PhF−R4
3−Cy−COO−Ph−PhFF−R4
3−Cy−COO−PhF−Ph−R4
3−Cy−COO−PhFF−Ph−R4
3−Cy−Ph−COO−Ph−R4
3−Cy−Ph−COO−PhF−R4
3−Cy−Ph−COO−PhFF−R4
3−Cy−PhF−COO−Ph−R4
3−Cy−PhFF−COO−Ph−R4
3−Cy−COO−Ph−COO−Ph−R4
3−Cy−COO−Ph−COO−PhF−R4
3−Cy−COO−Ph−COO−PhFF−R4
3−Cy−COO−PhF−COO−Ph−R4
3−Cy−COO−PhFF−COO−Ph−R4
3−Ph−COO−Ph−COO−Ph−R4
3−Ph−COO−Ph−COO−PhF−R4
3−Ph−COO−Ph−COO−PhFF−R4
3−Ph−COO−PhF−COO−Ph−R4
3−Ph−COO−PhFF−COO−Ph−R4
3−Ph−COO−Ph−OCO−Ph−R4
3−Ph−COO−Ph−OCO−PhF−R4
3−Ph−COO−Ph−OCO−PhFF−R4
3−Ph−COO−PhF−OCO−Ph−R4
3−Ph−COO−PhFF−OCO−Ph−R4
【0048】
3−Ph−CF2 O−Ph−R4
3−Ph−CF2 O−PhF−R4
3−Ph−CF2 O−PhFF−R4
3−PhF−CF2 O−Ph−R4
3−PhFF−CF2 O−Ph−R4
3−Cy−CF2 O−Ph−R4
3−Cy−CF2 O−PhF−R4
3−Cy−CF2 O−PhFF−R4
3−Ph−CF2 O−Cy−R4
3−PhF−CF2 O−Cy−R4
3−PhFF−CF2 O−Cy−R4
3−Cy−Ph−CF2 O−Ph−R4
3−Cy−Ph−CF2 O−PhF−R4
3−Cy−Ph−CF2 O−PhFF−R4
3−Cy−PhF−CF2 O−Ph−R4
3−Cy−PhFF−CF2 O−Ph−R4
3−Cy−PhFF−CF2 O−PhFF−R4
3−Cy−Ph−CF2 O−Cy−R4
3−Cy−PhF−CF2 O−Cy−R4
3−Cy−PhFF−CF2 O−Cy−R4
3−Cy−Cy−CF2 O−Ph−R4
3−Cy−Cy−CF2 O−PhF−R4
3−Cy−Cy−CF2 O−PhFF−R4
3−Ph−Ph−CF2 O−Ph−R4
3−Ph−Ph−CF2 O−PhF−R4
3−Ph−Ph−CF2 O−PhFF−R4
3−Ph−PhF−CF2 O−Ph−R4
3−Ph−PhFF−CF2 O−Ph−R4
3−Ph−PhFF−CF2 O−PhFF−R4
3−PhF−Ph−CF2 O−Ph−R4
3−PhFF−Ph−CF2 O−Ph−R4
3−Ph−Ph−CF2 O−Cy−R4
3−Ph−PhF−CF2 O−Cy−R4
3−Ph−PhFF−CF2 O−Cy−R4
3−PhF−Ph−CF2 O−Cy−R4
3−PhFF−Ph−CF2 O−Cy−R4
3−Ph−PhFF−CF2 O−PhFF−R4
【0049】
3−Ph−CF2 CF2 −Ph−R4
3−Ph−CF2 CF2 −PhF−R4
3−Ph−CF2 CF2 −PhFF−R4
3−Cy−CF2 CF2−Ph−R4
3−Cy−CF2 CF2−PhF−R4
3−Cy−CF2 CF2−PhFF−R4
3−Cy−CF2 CF2−Cy−R4
3−Cy−Ph−CF2 CF2−Ph−R4
3−Cy−Ph−CF2 CF2−PhF−R4
3−Cy−Ph−CF2 CF2−PhFF−R4
3−Cy−PhF−CF2 CF2−Ph−R4
3−Cy−PhFF−CF2 CF2−Ph−R4
3−Cy−PhFF−CF2 CF2−PhFF−R4
3−Cy−Ph−CF2 CF2−Cy−R4
3−Cy−PhF−CF2 CF2−Cy−R4
3−Cy−PhFF−CF2 CF2−Cy−R4
3−Cy−Cy−CF2 CF2−Ph−R4
3−Cy−Cy−CF2 CF2−PhF−R4
3−Cy−Cy−CF2 CF2−PhFF−R4
3−Ph−Ph−CF2 CF2−Ph−R4
3−Ph−Ph−CF2 CF2−PhF−R4
3−Ph−Ph−CF2 CF2−PhFF−R4
3−Ph−PhF−CF2 CF2−Ph−R4
3−Ph−PhFF−CF2 CF2−Ph−R4
3−Ph−PhFF−CF2 CF2−PhFF−R4
3−PhF−Ph−CF2 CF2−Ph−R4
3−PhFF−Ph−CF2 CF2−Ph−R4
3−Ph−Ph−CF2 CF2−Cy−R4
3−Ph−PhF−CF2 CF2−Cy−R4
3−Ph−PhFF−CF2 CF2−Cy−R4
3−PhF−Ph−CF2 CF2−Cy−R4
3−PhFF−Ph−CF2 CF2−Cy−R4
3−PhFF−PhFF−CF2 CF2−Cy−R4
【0050】
なお、これらの化合物は単なる代表例であり、該化合物中の環構造または末端基に存在する水素原子が、ハロゲン原子、シアノ基、メチル基等で置換されたものでもよい。また、シクロヘキサン環やベンゼン環が他の六員環や五員環、例えば、ピリミジン環やジオキサン環等で置換されたものでもよく、環と環との間の結合基がそれぞれ独立して他の2価の結合基、例えば−CH2O−、−CH=CH−、−N=N−、−CH=N−、−COOCH2CH2−、−OCOCH2CH2−または−COCH2−等に変更されているものでもよく、所望の性能に合わせて選択することができる。
中でも、本発明の液晶組成物は、他の化合物として、例示した化合物の中でも、下記化合物を含むことが好ましい。
3−Cy−Cy−R4
3−Cy−Ph−R4
ただし、式中のR3およびR4は相互に独立して、炭素数1〜8のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基もしくはアルコキシ基、ハロゲン原子またはシアノ基である。−Cy−および−Ph−は前記と同じ意味を示す。
【0051】
さらに、本発明は、前記液晶組成物を液晶相の構成材として用いる液晶電気素子を提供する。例えば、本発明の液晶組成物を液晶セル内に注入する等して形成される液晶相を、電極を備える2枚の基板間に挟持して構成される電気素子部を有する液晶電気素子を提供する。この液晶電気素子は、ツイストネマチック方式、ゲストホスト方式、動的散乱方式、フェーズチェンジ方式、DAP方式、二周波駆動方式、強誘電性液晶表示方式等種々のモードで駆動されるものが挙げられる。中でもECBモード、IPSモード、VAモードなどの液晶分子を電極に対して垂直に配向させたモードにおいて本発明の液晶組成物は特に有用である。
【0052】
液晶分子を電極に対して垂直に配向させた代表的な液晶素子としては、VA(vertical alignment)モード液晶素子が挙げられる。このVAモード液晶素子は、まず、プラスチック、ガラス等の基板上に、必要に応じてSiO2 、Al23 等のアンダーコート層やカラーフィルター層を形成し、In23−SnO2 (ITO)、SnO2 等からなる被膜を成膜し、フォトリソグラフィ等により所要のパターンの電極を形成する。次に、必要に応じて、ポリイミド、ポリアミド、SiO2 、Al23 等のオーバーコート層を形成し、垂直配向処理を施す。これにシール材を印刷し、電極面が相対向するように配して周辺をシールし、シール材を硬化して空セルを形成する。
【0053】
さらに、空セルに、本発明の組成物を注入し、注入口を封止剤で封止して液晶セルを構成する。この液晶セルに、必要に応じて、偏光板、カラー偏光板、光源、カラーフィルター、半透過反射板、反射板、導光板、紫外線カットフィルター等を積層、文字、図形等を印刷、ノングレア加工等をして液晶素子を得ることができる。
【0054】
なお、上述の説明は、液晶素子の基本的な構成および製法を説明したものであり、他の構成も採用できる。例えば、2層電極を用いた基板、2層の液晶層を形成した2層液晶セル、反射電極を用いた基板、TFT、MIM等の能動素子を形成したアクティブマトリクス基板を用いたアクティブマトリクス素子等、種々の構成のものが採用できる。その中でも特にパッシブマトリクス素子において本発明の組成物は有用である。
【0055】
さらに、本発明の組成物は、前記VA型以外のモード、即ち、横方向の電界で液晶分子を基板に対して平行に駆動させるインプレーンスイッチング(IPS)型液晶素子、ツイストネマチック(TN)型液晶素子、高ツイスト角のスーパーツイストネマチック(STN)型液晶素子や、多色性色素を用いたゲスト−ホスト(GH)型液晶素子、強誘電性液晶素子等、種々の方式で使用することができる。また、電気的に書き込みをする方式ではなく、熱により書き込みをする方式に用いることもできる。
【実施例】
【0056】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。なお以下の例は、本発明を制限することなく、本発明を例示しようとするものである。
なお、各実施例で用いた原料である下記化合物(2A)〜化合物(2H)は、いずれも特開昭57−114532号公報および特開昭63−152334号公報等に記載された公知の方法を参考にして得たものである。
【化2】

【0057】
[実施例1]化合物(1A)の合成
以下の反応式に従い、2ステップにて化合物1Aを合成した。
【化3】

【0058】
(ステップ1)
窒素下で化合物(2A)(10.7g)に無水THF(107ml)を加え、よく攪拌しながら、t−カリウムブトキシド(3.5g)を添加した。−78℃に冷却して1.6Mのn−ブチルリチウムヘキサン溶液(18ml)を−65℃以下にて滴下した。−65℃以下にて0.5時間熟成後、炭酸ガス(1300ml)を同温度にて30分かけて吹き込み、0.5時間熟成した。10%塩酸(32ml)にてクエンチ後、MTBE(20ml)を添加、水層をMTBEにて抽出し有機層と合わせ、水にて洗浄した後、溶媒を留去した。得られた残渣をヘキサン/トルエン=6/1混合溶液(35ml)にて懸濁洗浄を実施し、化合物(3A)の固体(7.5g)を得た。
【0059】
(ステップ2)
ステップ1で得た化合物(3A)にテトラクロロエチレン(20ml)と塩化チオニル(3.2g)を加え、よく攪拌させながら、85〜95℃まで昇温し、同温度にて0.5時間熟成した。過剰の塩化チオニルと溶媒を留去させ、残渣をトルエン(30ml)に溶解し、0〜10℃に冷却した25%アンモニア水(6.3g)に攪拌しながら滴下した。得られた沈殿を濾別し、固体(7.3g)を得た。得られた固体にトルエン(60ml)を加え、昇温し、固体に含まれている水分をトルエンにて共沸後、冷却し塩化チオニル(4.3g)を添加、よく攪拌させながら85〜95℃まで昇温し、同温度にて4時間熟成した。30℃以下まで冷却後、水(10ml)を添加、10%水酸化ナトリウム水溶液を水層がpH7以上になるまで滴下した。水酸化ナトリウム水溶液、重曹水、水の順で洗浄した後、溶媒を留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー、再結晶にて精製し、化合物(1A)(2.1g)を得た。
【0060】
得られた化合物(1A)の1Hおよび19F−NMRとGC−MSのデータを以下に示す。
1H−NMR(300.4MHz、溶媒CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):0.8−1.0(m、6H)、1.1−1.7(m、11H)、1.8−2.0(m、4H)、2.60(t、2H)、2.90(t、1H)、7.1−7.2(m、3H)、7.46(d、2H)、7.63(t、1H)
19F−NMR(282.6MHz、溶媒CDCl3、基準:CFCl3)δ(ppm):−103.4(s、1F)
GC−MS M=387
【0061】
メルク社製液晶組成物ZLI−1565を母液晶として外挿により求めたところ、化合物(1A)の透明点(Tc)は111.7℃、25℃における屈折率異方性(Δn)は0.193であった。
なお、外挿値は、前記母液晶90質量%と化合物(1A)10質量%の割合で混合した液晶組成物の測定値から、下記式に示す外挿法に従い計算した。
液晶化合物の外挿値={液晶組成物の測定値−(母液晶の質量%)/100×(母液晶の測定値)}/(液晶化合物の質量%)/100
【0062】
[実施例2]化合物(1B)の合成
実施例1における化合物(2A)を、前記化合物(2B)(13.8g)に代えた他は、実施例1と同様に合成および精製を行い、化合物(1B)(3.8g)を得た。
【化4】

【0063】
得られた化合物(1B)の1Hおよび19F−NMRとGC−MSのデータを以下に示す。
1H−NMR(300.4MHz、溶媒CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):0.8−1.1(m、8H)、1.2−1.6(m、9H)、1.8−1.9(m、6H)、2.51(t、1H)、4.09(t、2H)、7.1−7.3(m、2H)、7.30(d、2H)、7.44(d、2H)
19F−NMR(282.6MHz、溶媒CDCl3、基準:CFCl3)δ(ppm):−126.2(s、1F)
GC−MS M=393
実施例1と同様にTcとΔnを求めたところ、化合物(1B)のTcは64.0℃、Δnは0.155であった。
【0064】
[実施例3]化合物(1C)の合成
実施例1における化合物(2A)を、前記化合物(2C)(11.0g)に代え、t−カリウムブトキシドを添加しなかった他は、実施例1と同様に合成および精製を行い、化合物(1C)(5.8g)を得た。
【化5】

【0065】
得られた化合物(1C)の1Hおよび19F−NMRとGC−MSのデータを以下に示す。
1H−NMR(300.4MHz、溶媒CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):0.91(t、3H)、1.0−1.6(m、12H)、1.90(t、4H)、2.51(t、1H)、4.19(q、2H)、6.80(d、1H)、7.29(d、2H)、7.3(d、2H)、7.56(t、1H)
19F−NMR(282.6MHz、溶媒CDCl3、基準:CFCl3)δ(ppm):−109.8(s、1F)
GC−MS M=365
実施例1と同様にTcとΔnを求めたところ、化合物(1C)のTcは101.8℃、Δnは0.146であった。
【0066】
[実施例4]化合物(1D)の合成
実施例1における化合物(2A)を、前記化合物(2D)(8.0g)に代えた他は、実施例1と同様に合成および精製を行い、化合物(1D)(1.4g)を得た。
【化6】

【0067】
得られた化合物(1D)の1Hおよび19F−NMRとGC−MSのデータを以下に示す。
1H−NMR(300.4MHz、溶媒CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):0.90(t、3H)、1.1−1.7(m、12H)、1.8−2.0(m、4H)、2.67(q、2H)、2.90(t、1H)、7.1−7.2(m、3H)、7.46(d、2H)、7.63(t、1H)
19F−NMR(282.6MHz、溶媒CDCl3、基準:CFCl3)δ(ppm):−103.4(s、1F)
GC−MS M=373
実施例1と同様にTcとΔnを求めたところ、化合物(1D)のTcは103.3℃、Δnは0.205であった。
【0068】
[実施例5]化合物(1E)の合成
実施例1における化合物(2A)を、前記化合物(2E)(20.0g)に代えた他は、実施例1と同様に合成および精製を行い、化合物(1E)(11.2g)を得た。
【化7】

【0069】
得られた化合物(1E)の1Hおよび19F−NMRとGC−MSのデータを以下に示す。
1H−NMR(300.4MHz、溶媒CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):0.8−1.0(m、6H)、1.1−1.7(m、13H)、1.8−2.0(m、4H)、2.60(t、2H)、2.90(t、1H)、7.1−7.2(m、3H)、7.46(d、2H)、7.63(t、1H)
19F−NMR(282.6MHz、溶媒CDCl3、基準:CFCl3)δ(ppm):−103.4(s、1F)
GC−MS M=401
実施例1と同様にTcとΔnを求めたところ、化合物(1E)のTcは101.8℃、Δnは0.190であった。
【0070】
[実施例6]化合物(1F)の合成
実施例1における化合物(2A)を、前記化合物(2F)(10.0g)に代えた他は実施例1と同様に合成および精製を行い、化合物(1F)(2.0g)を得た。
【化8】

【0071】
得られた化合物(1F)の1Hおよび19F−NMRとGC−MSのデータを以下に示す。
1H−NMR(300.4MHz、溶媒CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):0.90(t、3H)、1.1−1.3(m、11H)、1.5−1.6(m、2H)、1.93(t、4H)、2.40(s、3H)、2.93(t、1H)、7.19(d、1H)、7.27(d、2H)、7.40(d、2H)、7.58(t、1H)
19F−NMR(282.6MHz、溶媒CDCl3、基準:CFCl3)δ(ppm):−111.4(s、1F)
GC−MS M=363
実施例1と同様にTcとΔnを求めたところ、化合物(1F)のTcは48.9℃、Δnは0.111であった。
【0072】
[実施例7]化合物(1G)の合成
実施例1における化合物(2A)を、前記化合物(2G)(24.3g)に代えた他は、実施例1と同様に合成および精製を行い、化合物(1G)(1.1g)を得た。
【化9】

【0073】
得られた化合物(1G)の1Hおよび19F−NMRとGC−MSのデータを以下に示す。
1H−NMR(300.4MHz、溶媒CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):0.91(t、3H)、1.07(q、2H)、1.2−1.6(m、7H)、1.91(t、4H)、2.51(t、1H)、3.95(s、3H)、7.21(t、2H)、7.30(d、2H)、7.44(d、2H)
19F−NMR(282.6MHz、溶媒CDCl3、基準:CFCl3)δ(ppm):−126.9(s、1F)
GC−MS M=351
実施例1と同様にTcとΔnを求めたところ、化合物(1G)のTcは58.6℃、Δnは0.127であった。
【0074】
[実施例8]化合物(1H)の合成
実施例1における化合物(2A)を、前記化合物(2H)(20.0g)に代えた他は、実施例1と同様に合成および精製を行い、化合物(1H)(11.6g)を得た。
【化10】

【0075】
得られた化合物(1H)の1Hおよび19F−NMRとGC−MSのデータを以下に示す。
1H−NMR(300.4MHz、溶媒CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):0.9−1.1(m、8H)、1.2−1.3(m、9H)、1.4−1.5(m、2H)、1.6−1.8(m、2H)、1.92(t、4H)、2.54(t、1H)、2.7(t、2H)、7.3−7.4(m、5H)、7.5−7.6(m、4H)、7.68(t、1H)
19F−NMR(282.6MHz、溶媒CDCl3、基準:CFCl3)δ(ppm):−110.6(s、1F)
GC−MS M=467
実施例1と同様にTcとΔnを求めたところ、化合物(1H)のTcは181.9℃、Δnは0.193であった。
【0076】
[実施例9]
実施例1〜実施例8および発明の詳細な説明における記述を基に下記化合物を製造することができる。なお以下の式中、−Ph(2F)は−2−フルオロ−1,4−フェニレン基を表し、−Ph(3F)−は3−フルオロ−1,4−フェニレン基を表し、−Ph(2F,3F)−は2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン基を表す。また、以下の化合物には、実施例1〜実施例8に記載した化合物も含まれる。
Cy、PhおよびXは前記と同じ意味を示す。
なお、下記化合物において、環基A1〜A6に対応する基やXの置換基の位置は、前記のとおりR1側を1位、R2側を4位とするのを基準とする。具体的には、式の向かって左側を1位とし、右側を4位とするのを基準とする。例えば「C37-Cy-Ph-X-OCH3 」であれば、2−シアノ−3−フルオロ−1,4−フェニレン基であるXにおいて、−Ph−側にシアノ基が置換し、OCH3側にフッ素原子が置換する。これを具体的に記載したものが、前記実施例7の化合物(1G)である。他の置換基や、他の化合物も同様である。
【0077】
2環の化合物(a+b+c+d+e+f=1であるもの)としては以下のものが挙げられる。
CH3-Cy-X-OCH3
25-X-Cy-CH=CH2
37-Cy-CH2CH2-X-OC25
37-Cy-CH2O-X-OC25
37-Cy-COO-X-H 化合物(1N)
49-Cy-COO-X-OCH=CHCH3
511-Cy-C≡C-X-OC37
613O-X-CH2CH2-Cy-CH=CHC25
715-X-OCO-Cy-C49
817O-X-C≡C-Cy-C24CH=CHCH3
37O-X-OCH2-Cy-C511
CH3OCH2-Ph-X-OCH3
25OCH2-X-Ph(2F)-C≡CCH3
37-Ph(3F)-CH2CH2-X-C511
37-Ph-CH2O-X-OC511
CH2=CHC24-Ph-COO-X-H 化合物(1S)
CH3CH=CHC24-Ph-COO-X-H 化合物(1T)
37O-Ph(2F,3F)-COO-X-C37
37O-Ph-C≡C-X-OCH3
37O-X-CH2CH2-Ph(3F)-C24CH=CHCH3
511-X-OCO-Ph(2F,3F)-OC37
511-X-C≡C-Ph(2F)-C37
【0078】
3環の化合物(a+b+c+d+e+f=2であるもの)としては以下のものが挙げられる。
37-Cy-Cy-X-OCH3
CH3CH=C24-Cy-Cy-X-OC25
49-Cy-X-Cy-OC25
37O-X-Cy-Cy-C511
37-Cy-Ph-X-OCH3 化合物(1G)
37-Cy-Ph-X-OC25 化合物(1J)
37-Cy-Ph-X-OC37 化合物(1K)
37-Cy-Ph-X-OC49 化合物(1B)
511-Cy-Ph-X-OCH3 化合物(1L)
511-Cy-Ph-X-OC25 化合物(1M)
25-Cy-Ph(2F)-X-OCH3
37-Cy-Ph(3F)-X-OC25
37-Cy-Ph(2F,3F)-X-OC37
37-Ph-Cy-X-OC37
37-Cy-X-Ph-OCH3
25OCH2-Cy-X-Ph-CH3
37-Cy-X-Ph-CH3 化合物(1I)
511-Cy-X-Ph-CH3 化合物(1F)
37-Cy-X-Ph(2F,3F)-OC25
511O-Ph(2F,3F)-X-Cy-CH3
25O-X-Ph-Cy-C37 化合物(1C)
37O-X-Ph-Cy-C24CH=CHCH3
511-X-Ph(2F)-Cy-C37
511O-X-Ph(2F,3F)-Cy-C511
511O-X-Cy-Ph(3F)-C25
511O-X-Cy-Ph(2F,3F)-OC37
【0079】
37-Cy-C≡C-Cy-X-OCH3
37-Cy-Cy-C≡C-X-OC25
37-Cy-C≡C-X-Cy-OC37
37-Cy-X-C≡C-Cy-C24CH=CHCH3
37O-X-C≡C-Cy-Cy-CH2OCH3
37O-X-Cy-C≡C-Cy-C≡CCH3
511-Cy-C≡C-Ph-X-OCH3
511-Cy-Ph-C≡C-X-OC25
511-Ph-C≡C-Cy-X-C24CH=CHCH3
37OCH2-Ph-Cy-C≡C-X-OC37
511-Cy-C≡C-X-Ph(2F,3F)-OC37
37-Cy-X-C≡C-Ph-C25 化合物(1D)
37-Cy-X-C≡C-Ph-C37 化合物(1A)
37-Cy-X-C≡C-Ph-C49 化合物(1E)
37-Cy-X-C≡C-Ph(2F)-OCH3
37-Cy-X-C≡C-Ph(3F)-OC25
511-Cy-X-C≡C-Ph(2F,3F)-OC37
CH3CH=CHC24-Cy-X-C≡C-Ph(2F)-OC37
37O-Ph-C≡C-X-Cy-C24CH=CH2
37O-Ph(2F)-X-C≡C-Cy-C37
37O-X-C≡C-Ph-Cy-C25
511O-X-Ph(2F,3F)-C≡C-Cy-C37
511O-X-C≡C-Cy-Ph-C25
511O-X-Cy-C≡C-Ph-CH3
CH3O-X-Ph(2F,3F)-C≡C-Ph-C37
CH3O-X-C≡C-Ph-Ph-OC37
【0080】
25-Cy-Cy-COO-X-H 化合物(1O)
37-Cy-Cy-COO-X-H 化合物(1P)
511-Cy-Cy-COO-X-H 化合物(1Q)
37-Cy-Cy-COO-X-OC37
37-Cy-X-OCO-Cy-C25
37-Cy-COO-Ph(3F)-X-OCH3
37-Cy-Ph-COO-X-H 化合物(1R)
37-Cy-Ph-COO-X-C24CH=CH2
511-Ph-Cy-COO-X-OC25
511-Cy-COO-X-Ph(2F,3F)-CH3
511O-Ph(2F)-COO-X-Cy-C511
CH3CH=CHC24-X-Ph-COO-Cy-CH3
37O-X-OCO-Cy-Ph-C37
37O-X-Ph(2F,3F)-OCO-Ph-C25
37-Cy-CH2O-Cy-X-OCH3
37-Cy-CH2O-X-Cy-OC37
37-X-OCH2-Cy-Cy-CH2OCH3
37O-X-Cy-OCH2-Cy-C≡CCH3
511-Ph-CH2O-Cy-X-C24CH=CHCH3
511-Cy-X-OCH2-Ph(2F,3F)-OC37
CH3CH=CHC24-Cy-X-OCH2-Ph(2F)-OC37
37O-Ph(2F)-X-OCH2-Cy-C37
37O-X-OCH2-Ph-Cy-C25
511O-X-Cy-CH2O-Ph-CH3
CH3O-X-Ph(2F,3F)-OCH2-Ph-C37
CH3O-X-OCH2-Ph-Ph-OC37
【0081】
37-Cy-CF=CF-Cy-X-OC37
37-Cy-Cy-CF2CF2-X-OC37
37-Cy-CF2O-X-Cy-C37
37-Cy-X-CF=CF-Cy-C37
37O-X-CF2CF2-Cy-Cy-C37
37O-X-Cy-CF2O-Cy-C511
37O-Cy-CF=CF-Ph-X-OC511
37O-Cy-Ph-CF2CF2-X-OC511
511-Ph(2F,3F)-CF2O-Cy-X-OC511
511-Ph-Cy-CF=CF-X-OC37
511-Cy-CF2CF2-X-Ph(2F,3F)-OC37
511-Cy-X-CF2O-Ph(3F)-C24CH=CHCH3
511O-Ph-CF=CF-X-Cy-C≡CCH3
511O-Ph(2F,3F)-X-CF2CF2-Cy-C37
511O-X-CF2O-Ph(3F)-Cy-C37
511O-X-Ph(2F)-CF=CF-Cy-C37
37O-X-CF2CF2-Cy-Ph-C511
37O-X-Cy-CF2O-Ph(2F) -C511
37O-X-Ph(2F,3F)-CF=CF-Ph-C511
37O-X-CF2O-Ph(2F,3F)-Ph(2F,3F)-OC511
【0082】
37-Cy-C≡C-Cy-COO-X-OC37
37-Cy-COO-X-C24-Cy-C37
37-Cy-CH2O-X-C24-Cy-C37
37O-X-OCH2-Cy-C≡C-Cy-C24CH=CHCH3
37O-X-OCO-Cy-C24-Cy-C511
511-Cy-C≡C-Ph(2F)-COO-X-OC37
511-Cy-C24-Ph-CH2O-X-OC37
511-Ph-C24-Cy-COO-X-OC511
511-Ph(3F)-C≡C-Cy-COO-X-OC511
CH2=CHC24-Cy-CH2O-X-C≡C-Ph-C37
CH3CH=CHC24-Cy-C≡C-X-OCH2-Ph-C37
CH3OCH2-Ph-COO-X-OCH2-Cy-C511
CH3OC24-Ph(3F)-COO-X-OCO-Cy-C511
37O-X-OCO-Ph-C≡C-Cy-C511
37O-X-OCH2-Ph-COO-Cy-C511
37O-X-OCH2-Cy-C24-Ph-C37
511O-X-C24-Cy-COO-Ph-C37
511O-X-C≡C-Ph-COO-Ph-OC37
511O-X-OCO-Ph(2F)-C≡C-Ph-(2F,3F)-OC37
【0083】
4環の化合物(a+b+c+d+e+f=3であるもの)としては以下のものが挙げられる。
37-Cy-Cy-Ph-X-CH3
37-Cy-Ph-Cy-X-OCH3
37-Ph-Cy-Cy-X-OC25
CH2=CHC24-Cy-Ph-X-Cy-CH3
37-Cy-Cy-X-Ph(2F,3F)-OCH3
37-Ph-Cy-X-Cy-C37
37-Ph(3F)-X-Cy-Cy-C24CH=CHCH3
CH3CH=CHC24-Cy-X-Ph(2F)-Cy-C37
CH3OCH2-Cy-X-Cy-Ph-C37
511O-X-Ph(2F,3F)-Cy-Cy-C37
511-X-Cy-Ph-Cy-CH3
511O-X-Cy-Cy-Ph-C37
37-Cy-Ph-Ph(2F,3F)-X-OCH3
37-Ph-Cy-Ph(3F)-X-OC25
37-Ph-Ph-Cy-X-C511
37-Ph(3F)-Ph(2F,3F)-X-Cy-C511
37-Ph-Cy-X-Ph-C≡CCH3
37-Cy-Ph-X-Ph-C37
37-Cy-Ph-X-Ph(2F,3F)-OC37
511-Cy-Ph-X-Ph-C37 化合物(1H)
511-Ph(2F,3F)-X-Ph(2F,3F)-Cy-C37
511-Ph-X-Cy-Ph(3F)-C37
511-Cy-X-Ph(2F)-Ph-OCH3
511O-X-Ph-Ph-Cy-CH3
511-X-Ph-Cy-Ph-CH2OC37
511O-X-Cy-Ph-Ph-OC37
37-Ph-Ph(2F,3F)-Ph(2F,3F)-X-OC37
37-Ph-Ph-X-Ph(2F)-C37
511-Ph-X-Ph-Ph-C37
511O-X-Ph(3F)-Ph(2F)-Ph-C24CH=CH2
【0084】
37-Cy-Cy-Ph-COO-X-CH3
37-Cy-Ph-Cy-CH2O-X-OCH3
37-Ph-C≡C-Cy-Cy-X-OC25
CH2=CHC24-Cy-Ph-X-OCH2-Cy-CH3
37-Cy-Cy-COO-X-Ph(2F,3F)-OCH3
37-Ph-Cy-X-OCO-Cy-C37
37-Ph(3F)-X-Cy-C24-Cy-C24CH=CHCH3
CH3CH=CHC24-Cy-COO-X-Ph(2F)-Cy-C37
CH3OCH2-Cy-X-Cy-C≡C-Ph-C37
511O-X-Ph(2F,3F)-Cy-C24-Cy-C37
511-X-Cy-C≡C-Ph-Cy-CH3
511-X-Cy-CH2O-Cy-Ph-OC37
37-Cy-Ph-COO-Ph(2F,3F)-X-OCH3
37-Ph-C≡C-Cy-Ph(3F)-CH2O-X-OC25
37-Ph-C24-Ph-Cy-X-C511
37-Ph(3F)-Ph(2F,3F)-X-OCO-Cy-C511
37-Ph-Cy-X-OCH2-Ph-C≡CCH3
37-Cy-Ph-C≡C-X-Ph-C37
37-Cy-Ph-COO-X-Ph(2F,3F)-OC37
511-Ph(2F,3F)-X-Ph(2F,3F)-OCO-Cy-C37
511-Ph-C≡C-X-Cy-Ph(3F)-C37
511-Cy-COO-X-Ph(2F)-Ph-OCH3
511O-X-Ph-Ph-C24-Cy-CH3
511O-X-OCH2-Ph-Cy-Ph-CH2OC37
511O-X-Cy-Ph-C≡C-Ph-OC37
37-Ph-CH2O-Ph(2F,3F)-Ph(2F,3F)-X-OC37
37-Ph-Ph-COO-X-Ph(2F)-C37
511-Ph-X-Ph-C≡C-Ph-C37
511O-X-Ph(3F)-Ph(2F)-C≡C-Ph-C24CH=CH2
【0085】
[実施例10]母液晶の調合
測定に用いる母液晶組成物(母液晶Y)として以下の比率の組成物を調合した。なお、以下の式における−Cy−および−Ph−は前記と同じ意味を示す。
37-Cy-COO-Ph-OC25 17質量%
37-Cy-COO-Ph-OC49 27質量%
49-Cy-COO-Ph-OC25 21質量%
511-Cy-COO-Ph-OCH3 21質量%
511-Cy-COO-Ph-OC25 14質量%
【0086】
[実施例11]液晶組成物の調製
母液晶Y90質量%と、前記本発明の化合物(1A)10質量%の割合で混合し液晶組成物を調製した。この液晶組成物を組成物(A)とする。
母液晶Y90質量%と、前記本発明の化合物(1B)10質量%の割合で混合し液晶組成物を調製した。この液晶組成物を組成物(B)とする。
母液晶Y90質量%と、前記本発明の化合物(1C)10質量%の割合で混合し液晶組成物を調製した。この液晶組成物を組成物(C)とする。
母液晶Y90質量%と、前記本発明の化合物(1D)10質量%の割合で混合し液晶組成物を調製した。この液晶組成物を組成物(D)とする。
母液晶Y90質量%と、前記本発明の化合物(1E)10質量%の割合で混合し液晶組成物を調製した。この液晶組成物を組成物(E)とする。
母液晶Y90質量%と、前記本発明の化合物(1F)10質量%の割合で混合し液晶組成物を調製した。この液晶組成物を組成物(F)とする。
母液晶Y90質量%と、前記本発明の化合物(1G)10質量%の割合で混合し液晶組成物を調製した。この液晶組成物を組成物(G)とする。
母液晶Y90質量%と、前記本発明の化合物(1H)10質量%の割合で混合し液晶組成物を調製した。この液晶組成物を組成物(H)とする。
【0087】
[比較例1]比較化合物の合成
前記のとおり特開昭57−114532号公報および特開昭63−152334号公報等に記載された公知の方法を参考にして得た前記化合物(2A)〜化合物(2E)を、それぞれ比較化合物(2A)〜比較化合物(2E)とした。
【0088】
[比較例2]比較組成物の調製
母液晶Y90質量%と、比較化合物(2A)10質量%の割合で混合し液晶組成物を調製した。この液晶組成物を比較組成物(a)とする。
母液晶Y90質量%と、比較化合物(2B)10質量%の割合で混合し液晶組成物を調製した。この液晶組成物を比較組成物(b)とする。
母液晶Y90質量%と、比較化合物(2C)10質量%の割合で混合し液晶組成物を調製した。この液晶組成物を比較組成物(c)とする。
母液晶Y90質量%と、比較化合物(2D)10質量%の割合で混合し液晶組成物を調製した。この液晶組成物を比較組成物(d)とする。
母液晶Y90質量%と、比較化合物(2E)10質量%の割合で混合し液晶組成物を調製した。この液晶組成物を比較組成物(e)とする。
【0089】
[実施例12]
本発明の化合物および比較化合物の誘電率異方性(Δε)を測定した。結果を表1に示す。また、上記の方法により得られた本発明の組成物及び比較例の組成物のしきい値電圧(Vth)を測定した。結果を下記表2に示す。
【0090】
【表1】


【表2】


なお、表1におけるΔεおよび表2におけるVthは以下の方法により測定した。
【0091】
[誘電率異方性(Δε)の測定]
前記本発明の化合物(1A)から調整した液晶組成物(A)を間隔9μmの垂直配向のガラスセルに封入した。20℃にてこのセルに100mVの電圧を印加して液晶分子の長軸方向の誘電率(ε‖)を測定した。同様に、間隔9μmの水平配向のガラスセルに液晶組成物を封入し、短軸方向の誘電率(ε⊥)を測定した。化合物(1A)の誘電率異方性(Δε)は式Δε=ε‖−ε⊥から組成物のΔεを求めて、外挿することで求めた。化合物(1B)、化合物(1C)と、比較化合物についても同様に求めた。
【0092】
[しきい値電圧(Vth)の測定]
ガラス基板にポリイミドの配向膜を塗布しラビング処理をした後、2枚のガラス基板の間隔が8μmである垂直配向素子を組み立てた。得られた垂直配向素子に各組成物それぞれを封入した。25℃にてLCRメーターを用いて静電容量と電圧からしきい値電圧(Vth)を測定した。
【0093】
[比較例3]比較組成物の調製
母液晶Y90質量%と、下記比較化合物(C1)10質量%の割合で混合し液晶組成物を調製した。この液晶組成物を比較組成物(c1)とする。
下記比較化合物(C1)は特開昭57−114532号公報の記載を参考に得た。
【化11】

【0094】
比較化合物C1および比較組成物c1について、前記と同様にして、ΔεとVthとを測定した。組成物Cとの比較を表3に示す。
【表3】

【0095】
[比較例4]比較組成物の調製
母液晶Y90質量%と、下記比較化合物(C2)10質量%の割合で混合し液晶組成物を調製した。この液晶組成物を比較組成物(c2)とする。
母液晶Y90質量%と、下記比較化合物(C3)10質量%の割合で混合し液晶組成物を調製した。この液晶組成物を比較組成物(c3)とする。
下記比較化合物(C2)は特表平5−502433公報の記載を参考に得た。
【化12】


下記比較化合物(C3)は特開昭59−10557号公報の記載を参考に得た。
【化13】

【0096】
[ずり粘度の測定]
日本グリース社製「粘度計校正用標準液」と液晶組成物がそれぞれオストワルド型粘度管の2点間を到達する時間を測定し、換算式[標準液の粘度]×[液晶組成物の到達時間]/[標準液の到達時間]から0℃での液晶組成物(D)、比較組成物(c2)および比較組成物(c3)のずり粘度を測定し、測定値を外挿することで化合物(1D)、比較化合物(C2)および比較化合物(C3)のずり粘度の外挿値を算出した。結果を表4に示す。
【表4】

【0097】
[しきい値電圧(Vth)の温度特性の測定]
表5に示す化合物を同表に示す割合(質量比)で配合し、組成例1、組成例2、比較組成例1および比較組成例2の液晶組成物を調製した。該液晶組成物を、それぞれを2枚のガラスセルの間隔が8μmである垂直配向セルに注入し垂直配向素子を作成した。該液晶素子をスタッティック駆動で駆動し、50℃、25℃、0℃、−20℃におけるVthを測定した。結果を表6に示す。
ただし、式中のClは塩素原子を表し、他の記号は前記と同じ意味を示す。
【表5】


【表6】

【0098】
[実施例13〜実施例17]
実施例1における化合物(2A)を、表7に示す化合物(2I)〜化合物(2M)にそれぞれ代えた他は、実施例1と同様に合成および精製を行い、化合物(1I)〜化合物(1M)をそれぞれ得た。
【表7】

【0099】
得られた化合物(1I)〜(1M)の1H−NMR、19F−NMRおよびGC−MSのデータ、実施例1と同様に求めたTcおよびΔnを以下に示す。
化合物(1I)
1H−NMR(300.4MHz、溶媒CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):0.8(t、3H)、1.0−1.5(m、9H)、1.9(m、4H)、2.3(s、3H)、2.9(t、1H)、7.1−7.2(m、3H)、7.3(m、2H)、7.5(t、1H)
19F−NMR(282.6MHz、溶媒CDCl3、基準:CFCl3)δ(ppm):−111.4(s、1F)
GC−MS M=335
化合物(1I)のTcは38.7℃、Δnは0.113であった。
【0100】
化合物(1J)
1H−NMR(300.4MHz、溶媒CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):0.9(t、3H)、1.0−1.1(m、2H)、1.2−1.7(m、10H)、1.9(m、4H)、2.5(t、1H)、4.2(q、2H)、6.8(d、1H)、7.3(d、2H)、7.4(d、2H)、7.6(t、1H)
19F−NMR(282.6MHz、溶媒CDCl3、基準:CFCl3)δ(ppm):−109.8(s、1F)
GC−MS M=365
化合物(1J)のTcは77.7℃、Δnは0.134であった。
【0101】
化合物(1K)
1H−NMR(300.4MHz、溶媒CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):0.8(t、3H)、0.9−1.5(m、14H)、1.8(m、4H)、2.5(t、1H)、4.1(m、2H)、7.1−7.2(m、4H)、7.4(d、2H)
19F−NMR(282.6MHz、溶媒CDCl3、基準:CFCl3)δ(ppm):−126.2(s、1F)
GC−MS M=379
化合物(1K)のTcは61.6℃、Δnは0.122であった。
【0102】
化合物(1L)
1H−NMR(300.4MHz、溶媒CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):0.91(t、3H)、1.07(q、2H)、1.2−1.6(m、11H)、1.91(t、4H)、2.51(t、1H)、3.95(s、3H)、7.21(t、2H)、7.30(d、2H)、7.44(d、2H)
19F−NMR(282.6MHz、溶媒CDCl3、基準:CFCl3)δ(ppm):−126.9(s、1F)
GC−MS M=379
化合物(1L)のTcは74.0℃、Δnは0.094であった。
【0103】
化合物(1M)
1H−NMR(300.4MHz、溶媒CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):0.9(t、3H)、1.0−1.1(m、2H)、1.2−1.7(m、14H)、1.9(m、4H)、2.5(t、1H)、4.2(q、2H)、6.8(d、1H)、7.3(d、2H)、7.4(d、2H)、7.6(t、1H)
19F−NMR(282.6MHz、溶媒CDCl3、基準:CFCl3)δ(ppm):−109.8(s、1F)
GC−MS M=393
化合物(1M)のTcは84.2℃、Δnは0.106であった。
【0104】
[実施例18]化合物(1N)の合成
トランス−4−プロピルシクロヘキサンカルボン酸(6.5g)にテトラクロロエチレン(20ml)と塩化チオニル(6.9g)及びN,N−ジメチルアニリン(触媒量)を加え、室温にて0.5時間攪拌させた。過剰の塩化チオニルと溶媒を留去させ、残渣をトルエン(13ml)に溶解したものを、2−シアノ−3−フルオロフェノール(5.0g)をトルエン(15ml)に溶解した溶液中に添加し、ピリジン(3.6g)を攪拌しながら滴下した。室温にて1時間熟成した後、水(10ml)を添加し、更にトルエン(20ml)を添加した後分液し、有機層を希塩酸、水、重曹水、水の順で洗浄した後、溶媒を留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー、再結晶にて精製し、化合物(1N)(9.8g)を得た。
【0105】
【化14】


得られた化合物(1N)の1Hおよび19F−NMRとGC−MSのデータを以下に示す。
1H−NMR(300.4MHz、溶媒CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):0.8−1.0(m、5H)、1.1−1.3(m、5H)、1.5−1.6(m、2H)、1.8−1.9(m、2H)、2.1−2.2(m、2H)、2.50(t、1H)、7.0(m、2H)、7.5(d、1H)
19F−NMR(282.6MHz、溶媒CDCl3、基準:CFCl3)δ(ppm):−105.0(s、1F)
GC−MS M=289
実施例1と同様にTcとΔnを求めたところ、化合物(1N)のTcは−91.2℃、Δnは0.019であった。
【0106】
[実施例19〜実施例24]
実施例18におけるトランス−4−プロピルシクロヘキサンカルボン酸を、表8に示すカルボン酸にそれぞれ代えた他は、実施例18と同様に合成および精製を行い、化合物(1O)〜化合物(1T)をそれぞれ得た。
【表8】

【0107】
得られた化合物(1O)〜(1T)の1H−NMR、19F−NMRおよびGC−MSのデータ、実施例1と同様に求めたTcおよびΔnを以下に示す。
化合物(1O)
1H−NMR(300.4MHz、溶媒CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):0.7−1.4(m、14H)、1.5−1.9(m、8H)、2.2(d、2H)、2.5−2.6(m、1H)、7.0−7.2(m、2H)、7.6−7.7(q、1H)
19F−NMR(282.6MHz、溶媒CDCl3、基準:CFCl3)δ(ppm):−104.9(s、1F)
GC−MS M=357
化合物(1O)のTcは53.0℃、Δnは0.066であった。
【0108】
化合物(1P)
1H−NMR(300.4MHz、溶媒CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):0.7−1.4(m、16H)、1.5−1.9(m、8H)、2.2(d、2H)、2.5−2.6(m、1H)、7.0−7.2(m、2H)、7.6−7.7(q、1H)
19F−NMR(282.6MHz、溶媒CDCl3、基準:CFCl3)δ(ppm):−104.9(s、1F)
GC−MS M=371
化合物(1P)のTcは84.1℃、Δnは0.082であった。
【0109】
化合物(1Q)
1H−NMR(300.4MHz、溶媒CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):0.7−1.4(m、20H)、1.5−1.9(m、8H)、2.2(d、2H)、2.5−2.6(m、1H)、7.0−7.2(m、2H)、7.6−7.7(q、1H)
19F−NMR(282.6MHz、溶媒CDCl3、基準:CFCl3)δ(ppm):−104.9(s、1F)
GC−MS M=399
化合物(1Q)のTcは84.2℃、Δnは0.059であった。
【0110】
化合物(1R)
1H−NMR(300.4MHz、溶媒CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):0.9(t、3H)、1.0−1.1(m、2H)、1.2−1.6(m、7H)、1.9(m、4H)、2.6(t、1H)、7.1(t、1H)、7.2−7.4(m、3H)、7.6−7.7(q、1H)、8.1(d、2H)
19F−NMR(282.6MHz、溶媒CDCl3、基準:CFCl3)δ(ppm):−104.9(s、1F)
GC−MS M=365
化合物(1R)のTcは52.9℃、Δnは0.115であった。
【0111】
化合物(1S)
1H−NMR(300.4MHz、溶媒CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):2.4(m、2H)、2.8(t、2H)、5.0−5.1(m、2H)、5.8−5.9(m、1H)、7.2(t、1H)、7.3−7.4(m、3H)、7.7(q、1H)、8.1(d、2H)
19F−NMR(282.6MHz、溶媒CDCl3、基準:CFCl3)δ(ppm):−104.9(s、1F)
GC−MS M=295
化合物(1S)のTcは−109.0℃、Δnは0.057であった。
【0112】
化合物(1T)
1H−NMR(300.4MHz、溶媒CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):1.7(d、3H)、2.4(m、2H)、2.8(t、2H)、5.4−5.5(m、2H)、7.2(t、1H)、7.3−7.4(m、3H)、7.7(q、1H)、8.1(d、2H)
19F−NMR(282.6MHz、溶媒CDCl3、基準:CFCl3)δ(ppm):−104.9(s、1F)
GC−MS M=309
化合物(1T)のTcは−91.6℃、Δnは0.086であった。
【0113】
[実施例25]液晶組成物の調製
母液晶Y90質量%と、前記本発明の化合物(1I)10質量%の割合で混合し液晶組成物を調製した。この液晶組成物を組成物(I)とする。
同様に、母液晶Y90質量%に、本発明の化合物(1J)〜化合物(1T)をそれぞれ10質量%の割合で混合した液晶組成物を調製した。これらの液晶組成物を、組成物(J)〜組成物(T)とする。
【0114】
前記化合物(1A)〜(1H)と同様に、化合物(1I)〜化合物(1T)についても誘電率異方性(Δε)を測定した。結果を表9に示す。
【表9】

【0115】
以上のように、本発明の液晶組成物を用いた素子は、垂直配向性を利用した動作モードにおいて著しく低電圧駆動できることが明らかとなった。
また、類似する構造であるターフェニル型の化合物や、シアノ基を2つ有する化合物と比較しても、低い粘度を有していることが分った。
また、本発明の化合物を含む液晶組成物は、含まない組成例に比べて、温度を上昇させてもVthが変化しないことがわかった。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記式(1)で表される液晶化合物。
1-(A1)a-Z1-(A2)b-Z2-(A3)c-X-(A4)-Z3-(A5)-Z4-(A6)-R2 (1)
ただし、式(1)中の記号は、以下の意味を示す。
1およびR2:相互に独立して、水素原子、ハロゲン原子、または炭素数1〜18のアルキル基であり、該基中の1つ以上の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよく、該基中の炭素−炭素原子間または該基の結合末端にエーテル性酸素原子またはチオエーテル性硫黄原子が挿入されていてもよく、該基中の1つ以上の−CH2CH2−は、−CH=CH−または−C≡C−で置換されていてもよい。
1、A2、A3、A4、A5およびA6:相互に独立して、トランス−1,4−シクロへキシレン基、1,4−シクロヘキセニレン基、1,3−シクロブチレン基、1,2−シクロプロピレン基、ナフタレン−2,6−ジイル基、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル基、または1,4−フェニレン基であり、該基中の1つ以上の水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよく、該基中の1つまたは2つの=CH−は、窒素原子で置換されていてもよく、該基中の1つまたは2つの−CH2−は、エーテル性酸素原子またはチオエーテル性硫黄原子で置換されていてもよい。
1、Z2、Z3およびZ4:相互に独立して、単結合、または炭素数1〜4のアルキレン基であり、該基中の1つ以上の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよく、該基中の1つ以上の−CH2 −は、エーテル性酸素原子またはチオエーテル性硫黄原子で置換されていてもよく、該基中の1つ以上の−CH2CH2−は、−CH=CH−または−C≡C−で置換されていてもよく、該基中の1つの−CH2CH2−は、−COO−または−OCO−で置換されていてもよい。
a、b、c、d、eおよびf:相互に独立して0または1。ただし、1≦a+b+c+d+e+f≦3。
X:2−シアノ−3−フルオロ−1,4−フェニレン基
ただし、a+b+c+d+e+f=2で、かつZ1、Z2、Z3およびZ4が単結合である場合には、存在するA1、A2、A3、A4、A5およびA6が、2つとも同時に1,4−フェニレン基になることはない。
【請求項2】
下記式(1−1)で表される、請求項1に記載の液晶化合物。
11-(A11)a-Z11-(A21)b-Z21-(A31)c-X-(A41)-Z31-(A51)-Z41-(A61)-R21 (1−1)
ただし、式(1−1)中の記号は、以下の意味を示す。
11およびR21:相互に独立して、水素原子、ハロゲン原子または炭素数1〜8のアルキル基であり、該基中の1つ以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、該基中の炭素−炭素原子間または該基の結合末端にエーテル性酸素原子が挿入されていてもよく、該基中の1つ以上の−CH2CH2−は、−CH=CH−または−C≡C−で置換されていてもよい。
11、A21、A31、A41、A51およびA61:相互に独立して、トランス−1,4−シクロへキシレン基、1,4−シクロヘキセニレン基、または1,4−フェニレン基であり、該基中の1つ以上の水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよく、該基中の1つまたは2つの=CH−は、窒素原子で置換されていてもよく、該基中の1つまたは2つの−CH2−は、エーテル性酸素原子で置換されていてもよい。
11、Z21、Z31およびZ41:相互に独立して、単結合、または炭素数1〜4のアルキレン基であり、該基中の1つ以上の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよく、該基中の1つ以上の−CH2−は、エーテル性酸素原子で置換されていてもよく、該基中の1つ以上の−CH2CH2−は、−CH=CH−または−C≡C−で置換されていてもよく、該基中の1つの−CH2CH2−は、−COO−または−OCO−で置換されていてもよい。
a、b、c、d、e、fおよびXは前記と同じ意味を示す。ただし、a+b+c+d+e+f=2で、かつZ11、Z21、Z31およびZ41が単結合である場合には、存在するA11、A21、A31、A41、A51およびA61が、2つとも同時に1,4−フェニレン基になることはない。
【請求項3】
下記式(1−2)で表される、請求項1または請求項2に記載の液晶化合物。
12-(A12)a-Z12-(A22)b-Z22-(A32)c-X-(A42)-Z32-(A52)-Z42-(A62)-R22 (1−2)
ただし、式(1−2)中の記号は、以下の意味を示す。
12およびR22:相互に独立して、水素原子、または炭素数1〜8のアルキル基であり、該基中の炭素−炭素原子間または該基の結合末端にエーテル性酸素原子が挿入されていてもよく、該基中の1つ以上の−CH2CH2−は、−CH=CH−または−C≡C−で置換されていてもよい。
12、A22、A32、A42、A52およびA62:相互に独立して、トランス−1,4−シクロへキシレン基、1,4−シクロヘキセニレン基、または1,4−フェニレン基であり、該基中の1つ以上の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。
12、Z22、Z32およびZ42:相互に独立して、単結合、−CH2CH2−、−OCH2−、−CH2 O−、−COO−、−OCO−、−CH=CH−または−C≡C−であり、該基中の1つ以上の水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。
a、b、c、d、e、fおよびXは前記と同じ意味を示す。ただし、a+b+c+d+e+f=2で、かつZ1-2、Z22、Z32およびZ42が単結合である場合には、存在するA12、A22、A32、A42、A52およびA62が、2つとも同時に1,4−フェニレン基になることはない。
【請求項4】
下記式(1−3)で表される、請求項1〜請求項3のいずれかに記載の液晶化合物。
13-(A12)a-(A22)b-(A32)c-X-(A42)-(A52)-(A62)-R23 (1−3)
ただし、式(1−3)中の記号は、以下の意味を示す。
13およびR23:相互に独立して、水素原子、または炭素数1〜8のアルキル基であり、該基中の炭素−炭素原子間または該基の結合末端にエーテル性酸素原子が挿入されていてもよい。
12、A22、A32、A42、A52、A62、a、b、c、d、e、fおよびXは前記と同じ意味を示す。ただし、a+b+c+d+e+f=2である場合には、存在するA12、A22、A32、A42、A52およびA62が、2つとも同時に1,4−フェニレン基になることはない。
【請求項5】
下記式(1−4)で表される、請求項1〜請求項3のいずれかに記載の液晶化合物。
14-(A12)a-Z12-(A22)b-Z22-(A32)c-X-(A42)-Z32-(A52)-Z42-(A62)-R24 (1−4)
ただし、式(1−4)中の記号は、以下の意味を示す。
14およびR24:相互に独立して、水素原子、または炭素数1〜8のアルキル基であり、該基中の炭素−炭素原子間または該基の結合末端にエーテル性酸素原子が挿入されていてもよい。
12、A22、A32、A42、A52、A62、Z12、Z22、Z32、Z42、a、b、c、d、e、fおよびXは前記と同じ意味を示す。ただし、Z12、Z22、Z32およびZ42のうちの1つ以上は単結合ではない。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれかに記載の液晶化合物を含む液晶組成物。
【請求項7】
請求項1〜5のいずれかに記載の液晶化合物と、下記式(6)または(7)で表される化合物の少なくとも1種とを含む請求項6に記載の液晶組成物。
3−Cy−Cy−R4 (6)
3−Cy−Ph−R4 (7)
ただし、式中の記号は以下の意味を示す。
3およびR4:相互に独立して、炭素数1〜8のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基もしくはアルコキシ基、ハロゲン原子またはシアノ基。
Cy:トランス−1,4−シクロヘキシレン基。
Ph:1,4−フェニレン基。
【請求項8】
請求項6または請求項7に記載の液晶組成物を、電極が配設された2枚の基板間に封入してなる液晶素子。

【公開番号】特開2012−126709(P2012−126709A)
【公開日】平成24年7月5日(2012.7.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−250771(P2011−250771)
【出願日】平成23年11月16日(2011.11.16)
【出願人】(000108030)AGCセイミケミカル株式会社 (130)
【Fターム(参考)】