DE68913582T2

DE68913582T2 - Biphenylverbindungen, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie sie enthaltende flüssigkristalline Zusammensetzungen und lichtausschaltende Elemente.

Info

Publication number: DE68913582T2
Application number: DE68913582T
Authority: DE
Inventors: Mitsuo Fukumasa; Toshihiro Hirai; Isa Nishiyama; Nobuyuki Shiratori; Akihisa Yokoyama; Atsushi Yoshizawa
Original assignee: Japan Energy Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1988-05-19
Filing date: 1989-05-18
Publication date: 1994-08-18
Anticipated expiration: 2009-05-19
Also published as: JPH01290644A; JPH0830023B2; US4970023A; DE68913582D1; EP0342666A3; EP0342666B1; EP0342666A2

Description

Diese Erfindung betrifft neue Biphenylverbindungen, die einen stabilen thermotropen Flüssigkristallzustand einnehmen und als ein flüssigkristallines Material verwendet werden können, das zur Verwendung in Elementen, die die Optoelektronik betreffen, nützlich ist, die einen Flüssigkristall und Elektrochemichromie verwenden, beispielsweise eine Anzeige für einen Flüssigkristallfernsehempfänger, optischen Druckkopf, opto-Fourier-Transformationselement, Lichtventil und dergleichen, ebenso wie Flüssigkristallzusammensetzungen, die die oben genannte Verbindung enthalten, und Lichtschaltelemente, die die obige Verbindung als einen Bestandteil verwenden.
Flüssigkristalline Verbindungen mit einem asymmetrischen Kohlenstoff in ihrem Molekül können eine chirale smektische C-Phase in der Flüssigkristallstruktur aufweisen und können Eigenschaften als ein ferroelektrischer Flüssigkristall entfalten, der eine schnelle Antwortrate aufweist, so daß sie seit kurzem als ein flüssigkristallines Material für Anzeigeeinrichtungen, die eine Antwort mit hoher Geschwindigkeit erfordern, angesehen werden. Bei einem solchen Material sind Eigenschaften erforderlich, daß die spontane Polarisation groß, die Viskosität niedrig ist, die chirale smektische C-Phase über einen breiten Temperaturbereich einschließlich Raumtemperatur entfaltet wird, und dergleichen. Jedoch sind gegenwärtig Materialien noch nicht vorhanden, die diese Eigenschaften zufriedenstellend erfüllen. Insbesondere im Hinblick auf die schnelle Antwortfähigkeit ist es bevorzugt, daß die spontane Polarisation groß wird. In diesem Zusammenhang haben die Erfinder zuvor festgestellt, daß Verbindungen mit einem asymmetrischen Kohlenstoff an der α-Position und einer Ketongruppe, die direkt an dem Bezolring in dem Molekül gebunden ist, gegen Licht oder dergleichen stabil sind und einen breiten Temperaturbereich aufweisen, wobei sie einen Flüssigkristallzustand enantiotrop bilden, und insbesondere wenn die optische Aktivität dem asymmetrischen Kohlenstoffatom gegeben ist, gehen sie in einen ferroelektrischen Flüssigkristall mit einer großen spontanen Polarisation über (Internationale Veröffentlichung Nr. WO88/07518).
Im Hinblick auf die niedrige Viskosität ist auf der anderen Seite die Verwendung von Biphenyl als ein Kern des Flüssigkristalls vielversprechend. In diesem Zusammenhang wurde eine Biphenylverbindung, dargestellt durch die folgende Formel:
(worin R eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 18 ist) als eine Verbindung mit einem asymmmetrischen Kohlenstoffatom an der α-Position und einer Ketongruppe, die direkt an dem Biphenylring gebunden ist, vorgeschlagen (Japanisches offengelegtes Patent Nr. 60-13729).
Jedoch gibt es kein Beispiel für die Synthese einer solchen Biphenylverbindung und ebenso sind die Eigenschaften dieser Biphenylverbindung überhaupt nicht geklärt. Weiterhin ist die Bindung zwischen R und der Biphenylgruppe in der oben genannten Formel nur auf -O- beschränkt. Jedoch können verschiedene Änderungen der Eigenschaften im allgemeinen durch Ändern einer Verbindungsgruppe erwartet werden.
Die Erfinder haben zuvor festgestellt, daß die Verbindung mit einem asymmetrischen Kohlenstoffatom an der α-Position und einer Ketongruppe, die direkt mit dem Bezolring verbunden ist, in eine Verbindung mit einer großen spontanen Polarisation übergeht, indem dem asymmetrischen Kohlenstoffatom, wie oben erwähnt, eine optische Aktivität verliehen wird. In Anbetracht dessen haben die Erfinder weitere Untersuchungen unter der Annahme durchgeführt, daß dann, wenn Biphenyl mit einem asymmetrischen Kohlenstoffatom an der α-Position und einer Ketongruppe, die direkt an dem Biphenylring gebunden ist, als eine Struktur einer flüssigkristallinen Verbindung verwendet wird, die resultierende Verbindung eine Ferroelektrizität und ein schnelles Antwortvermögen aufweist, und haben festgestellt, daß neue Biphenylverbindungen zur Verfügung gestellt werden können, indem eine Verbindungsgruppe zwischen einer Alkylgruppe R und dem Biphenylring geändert wird.
Diese Erfindung basiert auf der obigen Erkenntnis und soll neue Biphenylverbindungen, die als eine Flüssigkristallzusammensetzung nützlich ist, ebenso wie Flüssigkristallzusammensetzungen zur Verfügung stellen, die diese Verbindungen enthalten.
Es ist ein anderes Ziel dieser Erfindung, Flüssigkristallanzeigeelemente mit einer schnellen Antwort unter Verwendung der oben genannten neuen Biphenylverbindung oder die Flüssigkristallzusammensetzung, die diese enthält, zur Verfügung zu stellen.
Das heißt, diese Erfindung stellt eine neue Biphenylverbindung, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (I):
worin R eine Alkylgruppe ist, worin A ausgewählt ist aus einer Einfachbindung, -COO-, -OCO-, -OCOO- und -CO-, und worin jedes von m und n eine ganze Zahl von 1 oder mehr ist, vorausgesetzt, daß m< n, ebenso wie eine Flüssigkristallzusammensetzung, die die obige Verbindung enthält, und ein Lichtschaltelement zur Verfügung, das die obige Verbindung als einen Bestandteil enthält.
Diese Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, worin
Fig. 1 ein Phasendiagramm ist, wenn 4-Octyloxycarbonyloxy-4'- (2-methylbutanoyl)biphenyl, erhalten gemäß Beispiel 5, mit einer bekannten Verbindung von 4-Octyloxyphenyl-4- octyloxybenzoat bei verschiedenen Mischverhältnissen vermischt ist; und
Fig. 2 ein Phasendiagramm ist, wenn 4-Octyloxy-4'-(2- methylbutanoyl)biphenyl, das in dem japanischen offengelegten Patent Nr. 60-13729 offenbart ist, mit einer bekannten Verbindung 4-Octyloxyphenyl-4-octyloxybenzoat bei verschiedenen Mischverhältnissen vermischt ist.
In der oben genannten allgmeinen Formel (I) sind die Alkylgruppe, die durch R gezeigt ist, und die ganze Zahl von n nicht besonders kritisch, aber es ist im Hinblick auf die tatsächlichen Produktsionfaktoren, wie die leichte Verfügbarkeit der Ausgangsmaterialien und dergleichen bevorzugt, daß R eine Kohlenstoffzahl von bis zu 18 hat und daß n bis zu 16 ist.
Wenn eine optische Aktivität in die Verbindung eingefügt wird, kann die resultierende optisch aktive Verbindung darüber hinaus einen ferroelektrischen Flüssigkristall mit einer schnellen Antwortrate allein oder in Mischung mit einer anderen Verbindung bilden.
Beispiele der neuen Verbindungen, gezeigt durch die Formel (I), und ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften sind wie folgt: 4-Hexanoyloxy-4'-(2-methylbutanoyl)biphenyl
IR (KBr, cm&supmin;¹): 2910, 2840, 1745, 1675, 1600, 1225, 1190
¹H-NMR (90MHz): δ0.85-1.12 6H(m)
δ1.22 3H(d, J=7Hz)
δ1.20-2.0 8H(m)
δ2.59 2H(t, J=7Hz)
δ3.42 1H(m)
δ7.19 2H(d, J=9Hz)
δ7.62 2H(d, J=9Hz)
δ7.65 2H(d, J=9Hz)
δ8.02 2H(d, J=9Hz) 4-Nonanoyloxy-4'-(2-methylbutanoyl)beiphenyl)
IR (KBr, cm&supmin;¹): 2910, 2840, 1745, 1675, 1600, 1230, 1190, 1150
¹H-NMR (90MHz): δ0.91 6H(m)
δ1.20 3H(d, J=7Hz)
δ1.0-2.0 14H(m)
δ2.59 2H(t, J=7Hz)
δ3.42 1H(m)
δ7.19 2H(d, J=9Hz)
δ7.64 2H(d, J=9Hz)
δ7.67 2H(d, J=9Hz)
δ8.02 2H(d, J=9Hz) 4-Tetradecanoyloxy-4'-(2-methylbutanoyl)biphenyl
IR (KBr, cm&supmin;¹): 2910, 2840, 1745, 1675, 1600, 1225, 1190, 1145
¹H-NMR (90MHz): δ0.87-1.03 6H(m)
δ1.20 3H(d, J=7Hz)
δ1.2-2.0 24H(m)
δ2.59 2H(t, J=7Hz)
δ3.42 1H(m)
δ7.22 2H(d, J=9Hz)
δ7.61 2H(d, J=9Hz)
δ7.65 2H(d, J=9Hz)
δ8.05 2H(d, J=9Hz) 4-Nonanoyloxy-4-(2-methyloctanoyl)biphenyl
IR (KBr, cm&supmin;¹): 2910, 2840, 1755, 1675, 1462, 1375, 1200, 1140, 975, 827
¹H-NMR (90MHz): δ0.90 6H(m) δ3.48 1H(m)
δ1.21 3H(d, J=6.5Hz) δ7.16 2H(d, J=8.5Hz)
δ1.2-2.0 22H(m) δ7.60 2H(d, J=8.5Hz)
δ2.58 2H(t, J=7Hz) δ7.62 2H(d, J=8Hz)
δ7.99 2H(d, J=8Hz) 4-Octyloxycarbonyloxy-4'-(2-methylbutanoyl)biphenyl
IR (KBr, cm&supmin;¹): 2910, 2840, 1750, 1675, 1600, 1275, 1220, 1185
¹H-NMR (90MHz): δ0.94 6H(m)
δ1.22 3H(d, J=7Hz)
δ1.2-2.0 14H(m)
δ3.42 1H(m)
δ4.28 2H(t, J=7Hz)
δ7.28 2H(d, J=9Hz)
δ7.62 2H(d, J=9Hz)
δ7.64 2H(d, J=9Hz)
δ8.09 2H(d, J=9Hz) 4-Octyloxycarbonyloxy-4'-(2-methyloctanoyl)biphenyl
IR (KBr, cm&supmin;¹): 2910, 2840, 1755, 1675, 1600, 1460, 1260, 1220, 972, 950, 820
¹H-NMR (90MHz): δ0.89 6H(m) δ3.49 1H(m)
δ1.23 3H(d, J=7Hz) δ4.28 2H(t, J=6Hz)
δ1.2-2.0 22H(m) δ7.27 2H(d, J=9Hz)
δ7.62 2H(d, J=9Hz)
δ8.01 2H(d, J=9Hz) 4-Nonanoyl-4-(2-methyloctanoyl)biphenyl
IR (KBr, cm&supmin;¹): 2910, 2840, 1680, 1600, 1480, 1372, 820
¹H-NMR (90MHz): δ0.88 6H(m) δ3.00 2H(t, J=7Hz)
δ1.21 3H(d, J=7Hz) δ3.49 1H(m)
δ1.2-2.1 22H(m) δ7.69 4H(d, J=8Hz)
δ8.05 4H(d, J=8Hz)
Darüber hinaus kann die Länge der Kohelnstoffkette der Alkylgruppe R, das durch die Formel (I) gezeigt ist, entsprechend dem Verwendungszweck angemessen ausgewählt werden, da die Verbindung den Temperaturbereich beeinflußt, der einen Flüssigkristallzustand bildet. Natürlich können solche Verbindungen alleine oder in Zumischung mit dem anderen Flüssigkristallmaterial verwendet werden.
Zunächst werden Verbindungen, worin A in der Formel (I) eine Einfachbindung ist, durch Reaktion von 2-Alkyl-1-alkansäure, dargestellt durch die folgende Formel (I):
(worin m und n die gleichen Bedeutungen wie oben erwähnt aufweisen) mit einer anorganischen Halogenverbindung wie Thionylchlorid, Phosphorpentachlorid, Phosphortrichlorid, Phosphorylchlorid oder dergleichen zur Bildung eines Acylhalogenides und durch anschließende Reaktion des Acylhalogenides mit 4-Alkylbiphenyl in der Gegenwart eines Katalysators wie wasserfreies Aluminiumchlorid, Bortrifluorid oder dergleichen entsprechend der Friedel-Craft-Reaktion erhalten.
Darüber hinaus wird 4-Alkylbiphenyl durch Acylieren von Biphenyl mit einem Alkanoylhalogenid entsprechend der Friedel-Crafts-Reaktion zur Reduktion einer Carbonylgruppe davon zu einer Methylengruppe erhalten. Alternativ kann kommerziell erhältliches 4-Alkylbiphenyl verwendet werden.
Um 2-Alkylalkansäure der allgemeinen Formel (I) zu erhalten, wird 2-Alkyl-1-alkanol, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (2):
(worin m und n die gleichen Bedeutungen wie oben aufweisen), mit einem Oxidationsmittel oxidiert. Um eine Verbindung mit einer optischen Aktivität zu erhalten, kann 2-Alkyl-1-alkanol mit einer optischen Aktivität verwendet werden. In dem zuletzt genannten Fall wird ein Oxidationsmittel ausgewählt, das in der Lage ist, die Oxidation ohne Razemisierung durchzuführen. Eine solche Oxidation wird am angemessensten unter Verwendung von Kaliumpermanganat unter sauren Bedingungen durchgeführt.
Als nächstes werden Verbindungen, worin A der allgemeinen Formel (I) -COO- oder -OCOO- ist, wie folgt erhalten.
Zunächst wird 2-Alkylalkansäure der obigen Formel (1) mit Hydroxybiphenyl durch Kondensation verestert. Diese Veresterung läuft leicht bei einer Tempertur von 60 bis 120ºC in der Gegenwart eines Mineralsäurekatalysators ab. In diesem Fall wird die Reaktion vorteilhafterweise in der Gegenwart eines organischen Lösungsmittels wie Benzol, Toluol, Xylol oder dergleichen unter Rückfluß durchgeführt. Als Mineralsäurekatalysator können Salzsäure, Schwefelsäure, Thionylchlorid, Borfluorid und so weiter verwendet werden.
Dann wird Biphenyl-2-alkylalkanoat mit einem 2- Alkylalkanoylhalogenid zur Reaktion gebracht. Das heißt, wenn Biphenyl-2-alkylalkanoat und das Halogenid in der Gegenwart eines Katalysators wie wasserfreiem Aluminiumchlorid, Bortrifluorid oder dergleichen zur Reaktion gebracht werden, wird 2-Alkylalkanoyl an der 4'-Position des obigen Biphenylesters unter Erzeugung von 4'-(2- Alkylalkanoyl)biphenyl-2-alkylalkanoat ohne Razemisierung addiert, wenn 2-Alkylalkanoylhalogenid eine optische Aktivität aufweist. In diesem Fall kann die 2-Alkylalkansäure die gleiche sein wie die 2-Alkylalkansäure, die bei der obigen Veresterung verwendet wird, oder eine andere Verbindung mit einer verschiedenen Kettenlänge kann natürlich verwendet werden.
Dieser Reaktionsvorgang kann durch Auflösen des oben genannten Biphenyl-2-alkylalkanoates und 2- Alkylalkanoylhalogenides in einem organischen Lösungsmittel wie Nitrobenzol, Dichlormethan oder dergleichen durchgeführt werden, wobei die Temperatur bei -20ºC bis 50ºC gehalten und 1 bis 100 Stunden gerührt wird.
Das resultierende 4'-(2-Alkylalkanoyl)biphenyl-2- alkylalkanoat wird mit einem Alkali wie Natriumhydrogencarbonat, Kaliumhydrogencarbonat oder dergleichen in der Gegenwart eines Lösungsmittels wie Alkohol/Wasser und dergleichen hydrolysiert und dann mit einer anorganischen Säure wie Salzsäure, Schwefelsäure oder dergleichen neutralisiert, unter Erhalt von 4-Hydroxy-4'-(2- alkylalkanoyl)biphenyl, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (3):
(worin m und n die gleichen Bedeutungen aufweisen wie oben).
Die Verbindungen, in denen A der Formel (I) -COO- ist, werden durch Verestern der obigen Verbindung (3) mit einer Alkansäure oder einem Halogenid davon erhalten, während die Verbindungen, worin A -OCOO- ist, durch Reaktion der obigen Verbindung (3) mit einem Alkylchloroformiat erhalten werden.
Drittens werden die Verbindungen, worin A der Formel (I) -OCO- ist, wie folgt erhalten.
Zunächst werden kommerziell erhältliches 4-Halobiphenyl und Acetylchlorid zur Reaktion gebracht, unter Bildung von 4- Acetyl-4'-halobiphenyl, das in 4'-Halobiphenyl-4-carbonsäure entsprechend einer Haloformreaktion umgewandelt und mit Lithiumaluminiumhydrid reduziert wird, zur Bildung von 4'- Halo-4-hydroxymethylbiphenyl. Diese Verbindung wird mit einem Alkylvinylether zur Bildung von 4-(4-Halophenyl)benzyl-(1- alkoxy)ethylether zur Reaktion gebracht, der mit 2- Alkylalkanoylchlorid entsprechend der Grignard Reaktion gekuppelt und dessen Schutzgruppe davon unter einer sauren Bedingung entfernt wird, unter Erhalt von 4'-(2- Alkylalkanoyl)-4-hydroxymethylbiphenyl, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (4):
(worin m und n die gleichen Bedeutungen wie oben aufweisen) ohne Razemisierung in dem Fall der Verbindungen mit einer optischen Aktivität.
Dann wird das oben genannte 4'-(2-Alkylalkanoyl)-4- hydroxymethylbiphenyl mit einem Oxidationsmittel wie Kaliumpermanganat oder dergleichen oxidiert, unter Erhalt von 4'-(2-Alkylalkanoyl)biphenyl-4-carbonsäure, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (5):
(worin m und n die gleiche Bedeutung wie oben aufweisen), ohne Razemisierung in dem Fall von Verbindungen mit einer optischen Aktivität.
Danach wird die obige Verbindung (5) mit einem Alkanol verestert, unter Erhalt der Verbindung, worin A der Formel (I) -OCO- ist.
Viertens werden Verbindungen, worin A der Formel (I) -CO- ist, wie folgt erhalten.
Zunächst wird ein 2-Alkylalkanoylhalogenid der Formel (I) mit Biphenyl zur Reaktion gebracht. Das heißt, wenn Biphenyl und das Halogenid in der Gegenwart eines Katalysators wie wasserfreiem Aluminiumchlorid, Bortrifluorid oder dergleichen zur Reaktion gebracht werden, wird 2-Alkylalkanoyl an die 4- Position von Biphenyl ohne Razemisierung addiert, wenn 2- Alkylalkanoylhalogenid eine optische Aktivität hat, unter Erzeugung von 4-(2-Alkylalkanoyl)biphenyl.
Dann wird das obige 4-(2-Alkylalkanoyl)biphenyl mit einem Acylkomplex von Alkanoylhalogenid und Aluminiumchlorid oder dergleichen zur Reaktion gebracht, unter Erhalt von 4- Alkanoyl-4'-(2-alkylalkanoyl)biphenyl.
Darüber hinaus ist es selbstverständlich, daß die Reihenfolge der Acylierungen von 2-Alkylalkansäure und Alkansäure in den obigen Reaktionen geändert werden kann.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen können Komponenten für ferroelektrische Flüssigkristallmischungen mit einer großen spontanen Polarisation und einer schnellen Antowrtrate sein, so daß sie eine sehr ausgezeichnete Wirkung als ein Material für optoelektronische Geräte und deren verwandte Elemente bilden.
Daher kann gesagt werden, daß die erfindungsgemäßen Verbindungen Flüssigkristallmaterialien sind, die für optoelektronische Geräte und der damit zusammenghängende Elemente, die Flüssigkristalleigenschaften oder Elektrochemichromie anwenden, beispielsweise eine Anzeige für einen Flüssigkristallfernsehempfänger, optischen Druckkopf, opto-Fourier-Transformationselement, Lichtventil und dergleichen, geeignet sind.
Die folgenden Beispiele werden als Erläuterung dieser Erfindung gegeben und sollen nicht als Beschränkung davon dienen.

Beispiel 1

4-Hexanoyloxy-4'-(2-methylbutanoyl)biphenyl

Synthese von (+)-4-Hydroxy-4'-(2-methylbutanoyl)biphenyl

In einenKolben wurden 1800 ml Wasser und 255 g Schwefelsäure gegeben, und dazu wurden 100 g (1,13 mol) (-)-2-Methylbutanol suspendiert. Danach wurden 278 g (1,76 mol) Kaliumpermanganat über 3 Stunden gegeben, während die Temperatur bei 23 bis 25ºC gehalten wurde, und weiterhin wurde bei dieser Temperatur reagiert. Nach Vollendung der Reaktion wurde die Reaktionslösung in einem Kessel angeordnet, der 1 l Eiswasser enthielt, es wurden 220 g (2,11 mol) Natriumbisulfit und weiterhin 30 ml konzentrierte Schwefelsäure zugegeben, um den pH auf nicht mehr als 1 einzustellen, und es wurde mit Diethylether extrahiert. Der Extrakt wurde mit einer 10%igen wässrigen Lösung aus Natriumhydroxid extrahiert und dann wurden 200 ml Wasser und 370 ml konzentrierte Salzsäure zugegeben, um den pH auf nicht mehr als 1 einzustellen. Nachdem die wässrige Lösung mit Dichlormethan extrahiert worden war, wurde der Extrakt auf wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet. Der getrocknete Extrakt wurde konzentriert und unter vermindertem Druck (59,5 bis 60ºC/4-5 mmHg) destilliert, unter Erhalt von 78,0 g (Ausbeute: 68%) einer transparenten Flüssigkeit von (+)-2-Methylbutansäure.
Dann wurden 5,49 g der obigen (+)-2-Methylbutansäure, 8,50 g 4-Hydroxybiphenyl und 20 ml Toluol in einen Kolben gegeben, und dazu wurden 4,0 ml Thionylchlorid unter Rühren zugegeben, dies wurde 8 Stunden zur Reaktion gebracht, während die Temperatur bei 70 bis 80ºC gehalten wurde. Nach Vollendung der Reaktion wurde die Reaktionslösung auf Raumtemperatur gekühlt, Wasser wurde zugegeben, um überschüssiges Thionylchlorid zu zersetzen, es wurde mit Wasser gewaschen und auf wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet. Nachdem das Lösungsmittel abdestilliert war, wurde der Rest mittels Säulenchromatographie auf Silicagel gereinigt, unter Erhalt von 12,69 g eines öligen (+)-Biphenyl-2-methylbutanoats mit einer spezifischen Drehung von [α]²&sup5;D=+15,1º(11,03Gew.% in Chloroform).
In einen Kolben wurden 11,7 g (98,3 mmol) Thionylchlorid gegeben und bei 36 bis 38ºC gehalten und dazu wurden tropfenweise 8,98 g (87,3 mmol) der obigen (+)-2- Methylbutansäure über 7 Minuten unter Rühren zugegeben. Nach Rühren und Reagieren bei Raumtemepratur für 40 Minuten wurde die Reaktionsmischung weiterhin durch Rühren bei einer Temperatur von 80ºC für 30 Minuten zur Reaktion gebracht.
Dann wurde sie destilliert, unter Erhalt von 6,5 g (53,9 mmol, Ausbeute: 64%) eines farblosen und transparenten (+)-2- Methylbutanoylchlorides.
Dann wurden 4,0 g (+)-2-Methylbutanoylchlorid und 7 ml Nitrobenzol in einen Kolben gegeben und auf 0ºC gekühlt, mit 10,74 g (80 mmol) an wasserfreiem Aluminiumchlorid und weiter mit einer Lösung aus 4,97 g (19,6 mmol) (+)-Biphenyl-2- methylbutanoat in 9 ml Nitrobenzol versetzt, und es wurde bei Raumtemperatur 70 Stunden lang gerührt. Nach der Zugabe von 2 normaler Salzsäure und Eis wurde die Extraktion mit Chloroform durchgeführt. Die extrahierte Chloroformphase wurde mit Wasser gewaschen, auf wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet, und das Lösungsmittel wurde abdestilliert. Der Rest wurde durch eine Säulechromatographie auf Silicagel nach der Abdestillation des Lösungsmittels gereinigt, unter Erhalt von 3,60 g (Ausbeute: 54%) eines öligen (+)-4'-(2- Methylbutanoyl)biphenyl-2-methylbutanoats. Die analytischen NMR-Werte dieses Produktes waren wie folgt: ¹H-NMR (in CDCl&sub3;, TMS-Standard, ppm): 8,02 (d, 2H), 7,63 (d, 2H), 7,60 (d, 2H), 7,20 (d, 2H), 3,42 (m, 1H), 2,67 (m, 1H), 1,75 - 1,95 (m, 2H), 1,4 - 1,75 (m, 2H), 1,32 (d, 3H), 1,20 (d, 3H), 1,06 (t, 3H), 0,96 (t, 3H).
Zu einer Mischung aus 0,67 g des obigen (+)-4'-(2- Methylbutanoyl)biphenyl-2-methylbutanoats, 95 ml Methanol und 5 ml Wasser wurden 1,14 g (13,6 mmol) Natriumhydrogencarbonat unter Rühren zugegeben, und anschließend wurde eine Hydrolysereaktion bei Raumtemperatur für 40 Stunden durchgeführt. Nach der Vollendung der Reaktion wurde Methanol abdestilliert und der Rest wurde mit 1 normaler Salzsäure versetzt, um den pH auf nicht mehr als 1 einzustellen, und mit Dichlormethan extrahiert. Der Extrakt wurde mit Wasser gewaschen, über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel wurde abdestiliert. Der Rest wurde durch eine Säulechromatographie auf Silicagel nach dem Abdestillieren des Lösungsmittels gereinigt, unter Erhalt von 0,44 g (Ausbeute: 88%) eines leicht gelben Kristalls von 4-Hydroxy-4'-(2-methylbutanoyl)biphenyl.
¹H-NMR (in CDCl&sub3;, TMS-Standard, ppm): 8,05 (d, 2H), 7,65 (d, 2H), 7,53 (d, 2H), 7,06 (d, 2H), 3,50 (m, 1H), 2,10-1,40 (m, 2H), 1,22 (d, 3H), 0,96 (t, 3H)
IR (KBr, cm&supmin;¹) : 3300, 2930, 2910, 1650, 1590
Masse: 254 (M&spplus;)
[α]²&sup5;D (8,6 Gew.%, in CDCl&sub3;): +19,0º

Synthese von 4-Hexanoyloxy-4'-(2-methylbutanoyl)biphenyl

In einen Kolben wurden 240,4 mg (0,95 mmol) 4-Hydroxy-4'-(2- methylbutanoylbiphenyl, 0,15 g (1,29 mmol) Hexansäure, 0,24 g (1,17 mmol) Dicyclohexylcarbodiimid, 10 mg (0,08 mmol) 4- Dimethylaminopyridin und 7 ml getrocknetes Dichlormethan gegeben, die eine Stunde bei Raumtemperatur gerührt wurden. Nach dem Abfiltrieren des resultierenden Feststoffes und nach dem Abdestillieren des Lösungsmittels wurde der Rest durch eine Säulenchromatographie auf Silicagel gereinigt und von Ethanol rekristallisiert, unter Erhalt von 25,5 mg (Ausbeute: 8%) eines weißen Kristalls von 4-Hexanoyloxy-4'-(2- methylbutanoyl)biphenyl.

Bestimmung der Flüssigkristalleigenschaften

Nachdem die obige Verbindung in eine 4 µm dicke Zelle mit ITO niedergeschlagenen Glasplatten mit abgeriebenen Polyimidfilmen angeordnet war, wurde die Temperatur der Zelle in einem heißen Zustand gesteuert, während dessen der Zustand der Verbindung in der Zelle unter gekreuzten Nicolschen Prismen beobachtet wurde. Wenn die Änderung der Verbindung durch Variation der Temperatur in dem heißen Zustand bei einer Rate von 2ºC/min beobachtet wurde, änderte sie sich von einer isotropen Flüssigkeit zu einer smektischen A-Phase bei 57ºC, einer Hochflüssigkristallphase bei 32ºC und einer anderen Hochflüssigkristallphase bei 15ºC und wurde bei -27ºC während der Kühlung kristallisiert.

Beispiel 2

4-Nonanoyloxy-4'-(2-methylbutanoyl)biphenyl

Synthese von 4-Nonanoyloxy-4'-(2-methylbutanoyl)biphenyl

In einen Kolben wurden 247,7 mg (0,98 mmol) 4-Hydroxy-4'-(2- methylbutanoyl)biphenyl, erhalten auf gleiche Weise wie in Beispiel 1, 10 ml trockenes Pyridin und 0,5 ml (2,50 mmol) Nonanoylchlorid gegeben, die 4,5 Stunden lang bei Raumtemperatur gerührt wurden. Danach wurde eine gesättigte wässrige Lösung aus Natriumhydrogencarbonat zugegeben, und die Extraktion mit Ether wurde dreimal durchgeführt. Die extrahierten organischen Schichten wurden kombiniert und mit einer gesättigten wässrigen Lösung von Natriumchlorid gewaschen. Dann wurden sie über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel wurde abdestilliert. Der Rest wurde durch eine Säulenchromatographie auf Silicagel gereinigt und aus Ethanol rekristallisiert, unter Erhalt von 160,4 mg (Ausbeute: 42%) eines weißen Kristalls von 4- Nonanoyloxy-4'-(2-methylbutanoyl)biphenyl.

Bestimmung der Flüssigkristalleigenschaften.

Wenn die obige Verbindung durch das gleiche Verfahren wie bei Beispiel 1 beobachtet wurde, änderte sie sich von einer isotropen Flüssigkeit in eine smektische A-Phase bei 65,1ºC und wurde bei 40ºC während der Kühlung kristallisiert. Weiterhin änderte sie sich von dem Kristall in die smektische A-Phase bei 47,8ºC während der Erhitzung.

Beispiel 3

4-Tetradecanoyloxy-4'-(2-methylbutanoyl)biphenyl

Synthese von 4-Tetradecanoyloxy-4'-(2-methylbutanoyl)biphenyl

In einen Kolben wurden 229,0 mg (0,90 mmol) 4-Hydroxy-4'-(2- methylbutanoyl)biphenyl, erhalten auf gleiche Weise wie in Beispiel 1, 0,5 ml (1,82 mmol) Tetradecanoylchlorid und 6 ml trockenes Pyridin gegeben, die bei Raumtemperatur 4 Stunden lang gerührt wurden. Dann wurde eine gesättigte wässrige Lösung aus Natriumhydrogencarbonat zugegeben und die Extraktion mit Ether wurde dreimal durchgeführt. Danach wurden die Extrakte über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet, und das Lösungsmittel wurde abdestilliert. Der Rest wurde durch eine Silicagelsäulenchromatographie gereinigt und aus Ethanol rekristallisiert, unter Erhalt von 292,5 mg (Ausbeute: 70%) eines weißen Kristalls von 4- Tetradecanoyloxy-4'-(2-methylbutanoyl)biphenyl.

Bestimmung der Flüssigkristalleigenschaften

Wenn die obige Verbindung durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 beobachtet wurde, änderte sie sich von einer isotropen Flüssigkeit in die smektische A-Phase bei 66,7ºC und wurde bei 62ºC während der Kühlung kristallisiert. Weiterhin änderte sie sich von dem Kristall in eine isotrope Flüssigkeit bei 69,4ºC während der Erhitzung.

Beispiel 4

4-Nonanoyloxy-4'-(2-methyloctanoyl)biphenyl

Synthese von (+)-4-Hydroxy-4-(2-methyloctanoyl)biphenyl

Zu 21,2 g (147 mmol) (-)-2-Methyloctanol wurden eine wässrige Lösung aus 330 ml Wasser und 46,4 g konzentrierter Schwefelsäure zugegeben, die zur Bildung einer Emulsion gerührt wurden. Zu dieser Emulsion wurden tropfenweise 63,4 g (401 mmol) Kaliumpermanganat über 7 Stunden zugegeben. Dann wurde die Reaktionsmischung mit 51,5 g Natriumbisulfit versetzt und in 270 ml Eiswasser zusammen mit 70 ml Eiswasser und 200 ml Ether gegossen. Nach der Trennung in zwei Schichten wurde das Reaktionsprodukt von der wässrigen Schicht mit Ether extrahiert, das weiterhin mit einer 10%igen wässrigen Lösung aus Natriumhydroxid extrahiert wurde, das mit Eis und weiter mit einer konzentrierten Salzsäure versetzt wurde, um den pH auf nicht mehr als 1 einzustellen. Danach wurde die Extraktion mit Chloroform auf der wässrigen Schicht durchgeführt, es wurde dann mit Wasser gewaschen, auf Magnesiumsulfat getrocknet und filtriert. Das Filtrat wurde konzentriert und unter vermindertem Druck destilliert, unter Erhalt von 16,5 g (Ausbeute 71%) einer farblosen und transparenten Flüssigkeit von (+)-2-Methyloctansäure.
Dann wurden 2,02 g (12,8 mmol) der obigen (+)-2- Methyloctansäure,, 2,02 g (11,9 mmol) 4-Hydroxybiphenyl und 10 ml Toluol in einen Kolben gegeben und weiterhin wurden 1,0 ml (13,7 mmol) Thionylchlorid unter Rühren zugegeben, die dann 9 Stunden lang reagiert wurden, während sie bei einer Temperatur von 70 bis 80ºC gehalten wurden. Nach Vollendung der Reaktion wurde die Reaktionsmischung auf Raumtemperatur gekühlt, mit Wasser versetzt, um überschüssiges Thionylchlorid zu zersetzen, mit Wasser gewaschen und dann auf wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet. Nach dem Abdestillieren des Lösungsmittels wurde der Rest durch eine Silicagelsäulenchromatographie gereinigt, unter Erhalt von 3,43 g eines öligen (+)-Biphenyl-2-methyloctanoats mit einer spezifischen Drehvermögen von [α]²&sup5;D=+16,3º (2,6 Gew.% in Chloroform).
Dann wurden 2,38 g (19,0 mmol) Thionylchlorid bei einer Temperatur von 36 bis 38ºC in einem Kolben gehalten, und dazu wurden tropfenweise 2,51 g (15,9 mmol) der obigen (+)-2- Methyloctansäure über 7 Minuten unter Rühren zugegeben. Nach der Reaktion unter Rühren bei Raumtemperatur für 40 Minuten wurde die Reaktion weiterhin durch Rühren bei einer Temperatur von 80ºC für 30 Minuten fortgesetzt. Dann wurde das Reaktionsprodukt destilliert, unter Erhalt von 2,81 g (15,9 mmol, Ausbeute: 100%) eines farblosen und transparenten (+)-2-Methyloctanoylchlorides.
Als nächstes wurden 2,02 g (11,4 mmo1) des obigen (+)-2- Methyloctanoylchlorides und 3 ml Nitrobenzol auf 0ºC in einem Kolben gekühlt und mit 3,06 g (22,9 mmol) an wasserfreiem Aluminiumchlorid unter Rühren versetzt und es wurde bei Raumtemperatur für 30 Minuten gerührt. Danach wurden 2,89 g (7 mmol) (+)-Biphenyl-2-methyloctanoat, aufgelöst in 3 ml Nitrobenzol, dazugegeben, und wurde durch Rühren bei Raumtemperatur für 140 Stunden zur Reaktion gebracht. Nach Vollendung der Reaktion wurden 2 normale Salzsäure und Eis zugegeben und mit Chloroform extrahiert.Der Extrakt wurde mit Wasser gewaschen und mit wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und zur Entfernung des Lösungsmittels destilliert. Der Rest wurde durch eine Silicagelsäulenchromatographie gereinigt, unter Erhalt von 1,55 g (Ausbeute: 49%) eines öligen (+)-4'-(2-Methyloctanoyl)biphenyl-2-methyloctanoates.
In einen Kolben wurden 0,85 g (1,9 mmol) des obigen (+)-4'- (2-Methyloctanoyl)biphenyl-2-methyloctanoats, 70 ml Methanol und 5 ml Wasser gegeben, und 0,98 g (11,7 mmol) Natriumhydrogencarbonat wurden unter Rühren zugegeben, die dann bei Raumtemperatur für 46 Stunden zur Reaktion gebracht wurden. Nach Vollendung der Reaktion wurde Methanol abdestilliert, und der Rest wurde mit 1 normaler Salzsäure versetzt, um den pH auf nicht mehr als 1 einzustellen, und mit Dichlormethan extrahiert. Der Extrakt wurde mit Wasser gewaschen, über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet, destilliert, zur Entfernung des Lösungsmittels, durch eine Silicagelsäulenchromatographie gereinigt, unter Erhalt von 0,54 g (Ausbeute: 92%) eines leicht gelben Kristalls von (+)- 4-Hydoxy-4'-(2-methyloctanoyl)biphenyl mit den folgenden physikalischen und chemischen Eigenschaften:
¹H-NMR (in CDCl&sub3;, TMS-Standard, ppm): 7,98 (d, 2H), 7,60 (d, 2H), 7,50 (d, 2H), 6,92 (d, 2H), 6,00 (br, 1H), 3,84 (m, 1H), 2,00 - 1,15 (m, 10H), 1,22 (d, 3H), 1,0 - 0,75 (m, 3H) IR (rein cm&supmin;¹) : 3300, 2900, 2850, 1650, 1585 Masse: 310 (M&spplus;) [α]²&sup5;D (3,2 Gew.%, in CHCl&sub3;): +6,2º

Synthese von 4-Nonanocyloxy-4'-(2-methyloctanoyl)biphenyl

In einen Kolben wurden 130,0 mg (0,42 mmol) des obigen 4- Hydroxy-4'-(2-methyloctanoyl)biphenyls, 5 ml trockenes Pyridin und 0,3 ml Nonanoylchlorid gegeben, die 40 Stunden bei Raumtemperatur gerührt wurden. Dann wurde eine gesättigte wässrige Lösung aus Natriumhydrogencarbonat zugegeben und die Extraktion mit Ether wurde dreimal durchgeführt. Danach wurde der Extrakt auf Magnesiumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel wurde abdestilliert. Der Rest wurde durch eine Silicagel-Säulenchromatographie gereinigt und aus Ethanol rekristallisiert, unter Erhalt von 77,1 mg (Ausbeute: 41%) eines weissen Kristalls von 4-Nonanoyloxy-4'-(2- methyloctanoyl)biphenyl.

Bestimmung der Flüssigkristalleigenschaften

Wenn die obige Verbindung durch das gleiche Verfahren wie bei Beispiel 1 beobachtet wurde, änderte sie sich von einer isotropen Flüssigkeit in einen Kristall bei 45,8ºC während der Kühlung. Weiterhin änderte sie sich von dem Kristall in die isotrope Flüssigkeit bei 50,6ºC während der Erhitzung.

Beispiel 5

4-Octyloxycarbonyloxy-4'-(2-methylbutanoyl)biphenyl

Synthese von 4-Octyloxycarbonyloxy-4'-(2- methylbutanoyl)biphenyl

In einen Kolben wurden 210,1 mg (0,83 mmol) 4-Hydroxy-4'-(2- methylbutanoyl)biphenyl, 5 ml trockenes Pyridin und 0,5 ml (2,34 mmol) Octylchloroformiat gegeben, die dann bei Raumtemperatur 2 Stunden lang gerührt wurden. Dann wurde eine gesättigte wässrige Lösung aus Natriumhydrogencarbonat zugegeben, und die Extraktion mit Ether wurde driemal durchgeführt. Danach wurde der Extrakt auf wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und zur Entfernung des Lösungsmittels destililert. Der Rest wurde durch eine Silicagelsäulenchromatographie gereinigt und aus Ethanol rekristallisiert, unter Erhalt von 204,7 mg (Ausbeute: 60%) eines weißen Kristalls von 4-Octyloxycarbonyloxy-4'-(2- methylbutanoyl)biphenyl.

Bestimmung der Flüssigkristalleigenschaften.

Wenn die obige Verbindung durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 beobachtet wurde, wechselte sie von einer isotropen Flüssigkeit in die smektische A-Phase bei 41,6ºC und wurde bei -6,3ºC während der Kühlung kristallisiert. Weiterhin änderte sie sich von dem Kristall in die isotrope Flüssigkeit bei 47,3ºC während des Erhitzens.

Beispiel 6

4-Octyloxycarbonyloxy-4'-(2-methyloctanoyl)biphenyl

Synthese von 4-Octyloxycarbonyloxy-4-(2- methyloctanoyl)biphenyl

In einen Kolben wurden 132,0 mg (0,43 mmol) 4-Hydroxy-4'-(2- methyloctanoyl)biphenyl, erhalten auf gleiche Weise wie in Beispiel 4, 3 ml trockenes Pyridin und 0,2 ml (1,02 mmol) Octylchloroformiat gegeben, die dann bei Raumtemperatur 2 Stunden lang gerührt wurden. Dann wurde eine gesättigte wässrige Lösung aus Natriumhydrogencarbonat zugegeben und die Extraktion mit Ether wurde dreimal durchgeführt. Dann wurde der Extrakt auf wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und destilliert, zur Entfernung des Lösungsmittels. Der Rest wurde durch eine Säulenchromatographie gereinigt und aus Ethanol rekristallisiert, unter Erhalt von 59,1 mg (Ausbeute: 30%) eines weißen Kristalls von 4-Octyloxycarbonyloxy-4'-(2- methyloctanoyl)biphenyl.

Bestimmung der Flüssigkristalleigenschaften

Wenn die obige Verbindung durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 beobachtet wurde, änderte sie sich von einer isotropen Flüssigkeit in einen Kristall bei 34,8ºC während der Kühlung. Weiterhin änderte sie sich von dem Kristall in die isotrope Flüssigkeit bei 48,6ºC während des Erhitzens.

Beispiel 7

4-Nonanoyl-4'-(2-methyloctanoyl)biphenyl

Synthese

In einen Kolben wurden 1,00 g (5,67 mmol) 2- Methyloctanoylchlorid, erhalten auf gleiche Weise wie in Beispiel 4, 2 ml trockenes Nitrobenzol und 0,80 g (5,99 mmol) wasserfreies Aluminiumchlorid gegeben, die dann bei Raumtemperatur 10 Minuten lang gerührt wurden. Dann wurden 0,90 g (5,84 mmol) Biphenyl dazugegeben und weiter bei Raumtemperatur 1 Stunde lang gerührt.
Getrennt davon wurden 2,00 g (11,33 mmol) Nonanoylchlorid und 1,60 g (11,98 mmol) wasserfreies Aluminiumchlorid in einen Kolben gegeben und 10 Minuten lang bei Raumtemperatur gerührt, um einen Acyl-Aluminiumkomplex zu bilden. Der Komplex wurde zu dem oben erwähnten Kolben zugegeben, und es wurde bei Raumtemperatur drei Tage lang und bei 50ºC zwei Tage lang gerührt. Danach wurde 1 normale Salzsäure zugegeben, und die Extraktion mit Ether wurde dreimal durchgeführt. Die extrahierten organischen Schichten wurden kombiniert, mit einer gesättigten wässrigen Lösung aus Natriumhydrogencarbonat zweimal gewaschen und auf wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet. Nachdem das Lösungsmittel abdestilliert war, wurde der Rest durch eine Silicagelsäulenchromatographie gereinigt und aus Ethanol rekristallisiert, unter Erhalt von 149,1 mg (Ausbeute: 6%) eines leicht gelben Kristalls von 4-Nonanoyl-4'-(2- methyloctanoyl)biphenyl.

Bestimmung der Flüssigkristalleigenschaften

Wenn die obige Verbindung durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 beobachtet wurde, änderte sie sich von einer isotropen Flüssigkeit in einen Kristall bei 133ºC während der Kühlung.

Beispiel 8

Herstellung einer Flüssigkristallzusammensetzung

Es wurde eine äquimolare Mischung von 4-Octyloxycarbonyloxy- 4'-(2-methylbutanoyl)biphenyl, erhalten gemäß Beispiel 5, und 4-Octyloxycarbonyloxy-4'-(2-methyloctanoyl)biphenyl, erhalten gemäß Beispiel 6, hergestellt. Wenn die Flüssigkristalleigenschaften dieser Mischung durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 gemessen wurde, änderte sich die Mischung von einer isotropen Flüssigkeit in die smektische A-Phase bei 28ºC und die ferroelektrische Phase bei -5ºC und wurde vollständig bei -15ºC während der Kühlung kristallisiert. Somit konnte die ferroelektrische Flüssigkristallphase selbst bei einer ziemlich niedrigen Temperatur durch Mischen entwickelt werden.

Beispiel 9

Herstellung einer Flüssigkristallzusammensetzung

4-Octyloxycarbonyloxy-4-(2-methylbutanoyl)biphenyl, erhalten gemäß Beispiel 5, wurde mit einer bekannten Verbindung von 4- Octyloxyphenyl-4-octyloxybenzoat ohne Ferroelektrizität aber mit einer chiralen smektischen C-Phase bei verschiedenen Mischverhältnissen zur Herstellung eines Phasendiagramms vermischt, das in Fig. 1 gezeigt ist. In Fig. 1 zeigt eine Abszisse ein Molverhältnis der vermischten Verbindung und eine Ordinate zeigt eine Phasentransformationstemperatur, und ebenso zeigt das Zeichen eine Phasentransformationstemperatur während der Kühlung, und das Zeichen zeigt eine Temperatur des Fusionsschmelzens des Kristalls während der Erhitzung.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, wurde die Flüssigkristallzusammensetzung, die eine chirale smektische C-Phase bei etwa Raumtemperatur entfaltet, durch Mischen von etwa 50 Mol% von 4-Octyloxycarbonyloxy-4'-(2- methylbutanoyl)biphenyl hergestellt.
Zum Vergleich zeigt Fig. 2 ein Phasendiagramm, wenn das oben erwähnte 4-Octyloxy-4'-(2-methylbutanoyl)biphenyl, erhalten durch Ersetzen der Verbindungsgruppe zwischen der Alkylgruppe und Biphenyl in 4-Octyloxycarbonyloxy-4'-(2- methylbutanoyl)biphenyl (Japanisches offengelegtes Patent, Nr. 60-13729), mit 4-Octyloxyphenyl-4-octyloxybenzoat bei verschiedenen Mischverhältnissen vermischt wurde. In Fig. 2 haben die Abszisse, Ordinate, die Zeichen und das Zeichen die gleiche Bedeutung wie in Fig. 1.
In diesem Fall wird verstanden, daß die chirale smektische C- Phase nicht entfaltet wird, wenn mit 50 Mol% 4-Octyloxy-4'- (2-methylbutanoyl)biphenyl vermischt wird. Daher ist ersichtlich, daß die Verbindungen entsprechend dieser Erfindung eine bevorzugte Flüssigkristallzusammensetzung bilden, die eine stabilere chirale smektische C-Phase hat.

Beispiel 10

Herstellung eines Lichtschaltelementes

Eine Flüssigkristallzusammensetzung, erhalten durch Mischen von 50 Mol% 4-Octyloxycarbonyloxy-4'-(2- methylbutanoyl)biphenyl, erhalten gemäß Beispiel 9, mit 50 Mol% 4-Octyloxyphenyl-4-octyloxybenzoat, wurde in eine 5 µm dicke Zelle mit ITO niedergeschlagenen Glasplatten mit geriebenen Polyimidfilmen angeordnet und dann von einem Zustand einer isotropen Flüssigkeit in die smektische A-Phase sanft gekühlt. Weiterhin wurde der Zustand in die chirale smektische C-Phase durch Temperaturerniedrigung geändert, und dabei wurde ein klarer Schaltvorgang beobachtet, wenn ein elektrisches Feld auf die Zelle auferlegt wurde, während unter gekreuzten Nicolschen Prismen beobachtet wurde.
Wenn eine rechtwinklige Welle von 66 Vpp bei 24ºC auf die Zelle auferlegt wurde und eine Menge an transmittiertem Licht mit Hilfe einer Photodiode gemessen wurde, um den Schaltvorgang zu ermitteln, war die Antwortzeit 31 µs.

Claims

1. Neue Biphenylverbindung, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (I)

worin R eine Alkylgruppe ist, worin A ausgewählt ist aus einer Einfachbindung, -COO-, -OCO-, -OCOO- und -CO-, und worin jedes von m und n eine ganze Zahl von 1 oder mehr ist, vorausgesetzt, daß m< n.

2. Neue Biphenylverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wert von m in der allgemeinen Formel (I) 1 ist.

3. Neue Biphenylverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der allgemeinen Formel (I) eine optisch aktive Verbindung ist.

4. Flüssigkristallzusammensetzung, umfassend zumindest eine Biphenylverbindung, dargestellt durch die allgemeine Formel (I) nach Anspruch 1, 2 oder 3.

5. Lichtschaltelement, umfassend zumindest eine Biphenylverbindung, dargestellt durch die allgemeine Formel (I) nach Anspruch 1, 2 oder 3.

6. Verfahren zur Herstellung einer Biphenylverbindung, worin A der allgemeinen Formel (I) nach Anspruch 1 eine Einfachbindung ist, dadurch gekennzeichnet, daß 2-Alkylalkansäure in ein Säurehalogenid umgewandelt wird, und daß dann das Acylhalogenid dann mit 4-Alkylbiphenyl reagiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die 2-Alkylalkansäure eine optische Aktivität aufweist.

8. Verfahren zum Herstellen einer Biphenylverbindung, worin A der allgemeinen Formel (I) nach Anspruch 1 -COO- ist, dadurch gekennzeichnet, daß 2-Alkylalkansäure durch Kondensation mit Hydroxybiphenyl verestert wird und daß die veresterte Verbindung mit einem 2- Alkylalkanoylhalogenid reagiert wird, zur Bildung von 4'-(2- Alkylalkanoyl)biphenyl-2-alkylalkanoat, und daß die resultierende Verbindung hydrolysiert und neutralisiert wird, zur Bildung von 4-Hydroxy-4'-(2-alkylalkanoyl)biphenyl und dann mit einer Alkansäure oder einem Halogenid davon verestert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die 2-Alkylalkansäure eine optische Aktivität aufweist.

10. Verfahren zur Herstellung einer Biphenylverbindung, worin A der allgemeinen Formel (I) nach Anspruch 1 -OCOO- ist, dadurch gekennzeichnet, daß 4-Hydroxy-4'-(2-alkylalkanoyl)biphenyl mit einem Alkylchloroformiat reagiert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das 4-Hydroxy-4'-(2-alkylalkanoyl)biphenyl eine optische Aktivität aufweist.

12. Verfahren zur Herstellung einer Biphenylverbindung, worin A der allgemeinen Formel (I) nach Anspruch 1 -OCO- ist, dadurch gekennzeichnet, daß 4-Halobiphenyl mit Acetylchlorid reagiert wird, zur Bildung von 4-Acetyl-4'-halobiphenyl, und daß die zuletzt genannte Verbindung in 4'-Halobiphenyl-4-carbonsäure durch eine Haloformreaktion umgewandelt und zu 4'-Halo-4- hydroxymethylbiphenyl reduziert wird und daß diese Verbindung mit einem Alkylvinylether zur Bildung von 4-(4- Halophenyl)benzyl-(1-alkoxy)ethylether reagiert und mit 2- Alkylalkanoylchlorid gekuppelt wird und daß eine Schutzgruppe entfernt wird, zur Bildung von 4'-(2-Alkylalkanoyl)-4- hydroxymethylbiphenyl, und daß diese Verbindung oxidiert wird, zur Bildung von 4'-(2-Alkylalkanoyl)biphenyl-4- carbonsäure, und daß sie dann mit einem Alkanol verestert wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das 2-Alkylalkanoylchlorid eine optische Aktivität aufweist.

14. Verfahren zur Herstellung einer Biphenylverbindung, worin A der allgemeinen Formel (I) nach Anspruch 1 -CO- ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein 2-Alkylakanoylhalogenid mit Biphenyl reagiert wird, zur Bildung von 4-(2-Alkylakanoyl)biphenyl, und dann mit einem Acylkomplex eines Alkanoylchlorides reagiert wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das 2-Alkylalkanoylhalogenid eine optische Aktivität aufweist.