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JP2013241401A - 液晶化合物の製造方法、およびその中間体 - Google Patents

液晶化合物の製造方法、およびその中間体 Download PDF

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JP2013241401A
JP2013241401A JP2013088542A JP2013088542A JP2013241401A JP 2013241401 A JP2013241401 A JP 2013241401A JP 2013088542 A JP2013088542 A JP 2013088542A JP 2013088542 A JP2013088542 A JP 2013088542A JP 2013241401 A JP2013241401 A JP 2013241401A
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compound represented
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JP2013088542A
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恵一 ▲高▼畑
Keiichi Takahata
Katsumi Iida
克巳 飯田
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AGC Seimi Chemical Ltd
Original Assignee
AGC Seimi Chemical Ltd
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
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Abstract

【課題】液晶材料等機能性材料として有用な−CFO−連結基を有する化合物を簡便かつ効率的に得ることができる、汎用性が高い製造方法の提供。
【解決手段】下記式(3)で表される化合物と下記式(4)で表される化合物を反応させる、下記式(5)で表される化合物の製造方法。
2-(A4)o-Z4-A5-CF21 (3)
HO-(A6)p-Z5-(A7)q-Z6-(A8)r-R2 (4)
2-(A4)o-Z4-A5-CF2O-(A6)p-Z5-(A7)q-Z6-(A8)r-R2 (5)
【選択図】なし

Description

本発明は液晶化合物として有用な−CFO−連結基を有する化合物の簡便かつ効率的な製造方法に関する。
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、従来、上記のような特性の全てを単独で満たす化合物は存在せず、優れた特性を備える液晶化合物や非液晶性化合物を複数混合することで、要求性能を満たす液晶組成物を得ていた。
また、上記のような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において、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、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が重要である。
そして、これに関連して、特許文献1〜4には−CFO−を連結基とする誘導体について記載されている。
特許文献1の製造方法は工程数が長いという問題があった。
特許文献2の製造方法は、腐食性が強いフッ素試薬を使用し、臭気対策の必要な硫黄化合物を使用するといった課題を抱えていた。
特許文献3の製造方法は、左末端の構造が用いる原料によって大きく制限されてしまうといった課題を抱えていた。
特許文献4記載の方法は、気体で取り扱いの難しい CHFBr を用いる必要があるといった問題があった。
特表2005−505632号公報 特表2003−525286号公報 特開2000−95715号公報 特開2003−261478号公報
本発明は、液晶材料等機能性材料として有用な−CFO−連結基を有する化合物を簡便かつ効率的に得ることができる、汎用性が高い製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは前述した課題を解決するべく鋭意検討した結果、下記の製造方法を用いることで、簡便かつ高収率で目的物が得られることを見出した。
本発明は、下記式(3)で表される化合物と下記式(4)で表される化合物を反応させる、下記式(5)で表される化合物の製造方法を提供する。
2-(A4)o-Z4-A5-CF21 (3)
HO-(A6)p-Z5-(A7)q-Z6-(A8)r-R2 (4)
2-(A4)o-Z4-A5-CF2O-(A6)p-Z5-(A7)q-Z6-(A8)r-R2 (5)
式中の記号は、以下の意味を示す。
:水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、または炭素数1〜20の1価の脂肪族炭化水素基であり、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、基中の任意の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。
、A、A、AおよびA: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、2,6−ナフチレン基、1,2,3,4-テトラヒドロ−2,6−ナフチレン基、デカヒドロ−2,6−ナフチレン基、または1,4−フェニレン基。該基中に存在する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、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く、該基中の1つ以上の水素原子はハロゲン原子、シアノ基または炭素数1〜10のアルキル基で置換されていてもよい。
:単結合または炭素数1〜4の2価の脂肪族炭化水素基であり、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、基中の任意の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。
およびZ:相互に独立して、単結合または炭素数1〜4の2価の脂肪族炭化水素基であり、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、1つの−CH2CH2−は−COO−または−OCO−で置換されていてもよく、基中の任意の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。
o、p、q、およびr:相互に独立して0または1。ただし、p+q+rは1以上である。
:塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子。
:フッ素原子、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子。
また、本発明は、前記製造方法で得られた前記式(5)で表される化合物と、下記式(6)で表される化合物を反応させる、下記式(7)で表される化合物の製造方法も提供する。
1-(A1)l-Z1-(A2)m-Z2-(A3)n-Z3-M (6)
1-(A1)l-Z1-(A2)m-Z2-(A3)n-Z3-(A4)-Z4-A5-CF2O-(A6)p-Z5-(A7)q-Z6-(A8)r-R2 (7)
式中の記号は、以下の意味を示す。
1:水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、または炭素数1〜20の1価の脂肪族炭化水素基であり、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、基中の任意の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。
1、A2およびA3: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、2,6−ナフチレン基、1,2,3,4-テトラヒドロ−2,6−ナフチレン基、デカヒドロ−2,6−ナフチレン基、または1,4−フェニレン基。該基中に存在する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、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く、該基中の1つ以上の水素原子はハロゲン原子、シアノ基または炭素数1〜10のアルキル基で置換されていてもよい。
1、Z2およびZ3:相互に独立して、単結合または炭素数1〜4の2価の脂肪族炭化水素基であり、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、1つの−CH2CH2−は−COO−または−OCO−で置換されていてもよく、基中の任意の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。
l、mおよびn:相互に独立して0または1。
M:ホウ素原子、ケイ素原子もしくは金属原子、またはこれらのうち少なくとも一つを含む基。
他の記号は、前出の同じ記号と同じ意味を示す。
また、本発明は、下記式(1)で表される化合物と下記式(2)で表される化合物を反応させる、下記式(3)で表される化合物の製造方法も提供する。
2-(A4)o-Z4-A5-X1 (1)
CF212 (2)
2-(A4)o-Z4-A5-CF21 (3)
式中の記号は、以下の意味を示す。
1:水素原子、臭素原子またはヨウ素原子。
2:塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子。
他の記号は、前出の同じ記号と同じ意味を示す。
また、本発明は、前記式(1)で表される化合物を塩基で処理した後、前記式(2)で表される化合物へ滴下する、前記式(3)で表される化合物の製造方法も提供する。
前記製造方法としては、Aが2位および6位のいずれか一方または両方がフッ素原子で置換された1,4−フェニレン基である方法が好ましい。
また、前記製造方法としては、X2が塩素原子であり、oが0である方法が好ましい。
また、本発明は、下記式(51)で表される化合物と、下記式(6)で表される化合物を反応させる、下記式(7)で表される化合物の製造方法を提供する。
Cl-(A4)-Z4-A5-CF2O-(A6)p-Z5-(A7)q-Z6-(A8)r-R2 (51)
1-(A1)l-Z1-(A2)m-Z2-(A3)n-Z3-M (6)
1-(A1)l-Z1-(A2)m-Z2-(A3)n-Z3-(A4)-Z4-A5-CF2O-(A6)p-Z5-(A7)q-Z6-(A8)r-R2 (7)
式中の記号は、前記式(5)、式(6)および式(7)における同じ記号と同じ意味を示す。
また、本発明は、下記式(3)で表される化合物を提供する。
2-(A4)o-Z4-A5-CF21 (3)
式中の記号は、前記式(3)における同じ記号と同じ意味を示す。
前記式(3)で表される化合物としては、X2が塩素原子であり、oが0であるものが好ましい。
本発明によれば、液晶材料等機能性材料として有用な−CFO−連結基を有する化合物を簡便かつ効率的に得ることができる、汎用性が高い製造方法を提供することができる。
また、本発明はこのような製造方法において有用な中間体を提供することができる。
本発明について説明する。
なお、以下では、式(1)で表される化合物を「化合物(1)」と記す場合があり、他の式で表される化合物も同様に記す場合がある。
<RおよびR
化合物(4)、化合物(5)、化合物(6)および化合物(7)において、R1およびRは前記と同じ意味を示す。また、フッ素原子の置換と、エーテル性酸素原子またはチオエーテル性硫黄原子の置換とは、脂肪族炭化水素基に対して同時に行われていてもよい。
以下、エーテル性酸素原子、チオエーテル性硫黄原子およびフッ素原子の少なくとも1つで置換されたアルキル基を「置換アルキル基」と記す。
また、エーテル性酸素原子、チオエーテル性硫黄原子およびフッ素原子の少なくとも1つで置換されたアルケニル基を「置換アルケニル基」と記す。
1価の脂肪族炭化水素基としては、アルキル基、アルケニル基またはアルキニル基が挙げられ、中でもアルキル基またはアルケニル基が好ましい。
置換アルキル基としては、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、アルキルチオ基、アルキルチオアルキル基、フルオロアルキル基、フルオロアルコキシ基、フルオロアルコキシアルキル基、フルオロアルキルチオ基等が挙げられる。
置換アルケニル基としては、アルケニルオキシ基、アルケニルオキシアルキル基、アルケニルチオ基、アルケニルチオアルキル基、フルオロアルケニル基、フルオロアルケニルオキシ基等が挙げられる。
上記アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等が挙げられる。
アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基、へキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基等が挙げられる。
アルコキシアルキル基としては、メトキシメチル基、エトキシメチル基、プロポキシメチル基、メトキシエチル基、エトキシエチル基、プロポキシエチル基、メトキシプロピル基、エトキシプロピル基、プロポキシプロピル基等が挙げられる。
アルキルチオ基としては、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基等が挙げられる。
アルキルチオアルキル基としては、メチルチオメチル基、エチルチオメチル基、プロピルチオメチル基、ブチルチオメチル基、メチルチオエチル基、エチルチオエチル基、プロピルチオエチル基、メチルチオプロピル基、エチルチオプロピル基、プロピルチオプロピル基等が挙げられる。
アルケニル基としては、ビニル基、1−プロペニル基、1−ブテニル基、1−ペンテニル基、3−ブテニル基、3−ペンテニル基等が挙げられる。
アルケニルオキシ基としては、アリルオキシ基が挙げられる。
フルオロアルキル基としては、トリフルオロメチル基、フルオロメチル基、2−フルオロエチル基、ジフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、1,1,2,2−テトラフルオロエチル基、2−フルオロエチル基、3−フルオロプロピル基、4−フルオロブチル基、5−フルオロペンチル基等が挙げられる。
フルオロアルコキシ基としては、フルオロメトキシ基、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基、1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ基、ヘプタフルオロプロポキシ基、1,1,2,3,3,3−ヘキサフルオロプロポキシ基等が挙げられる。
フルオロアルコキシアルキル基としては、トリフルオロメトキシメチル基等が挙げられる。
フルオロアルケニル基としては、2−フルオロエテニル基、2,2−ジフルオロエテニル基、1,2,2−トリフルオロエテニル基、3−フルオロ−1−ブテニル基、4−フルオロ−1−ブテニル基等が挙げられる。
フルオロアルキルチオ基としては、トリフルオロメチルチオ基、ジフルオロメチルチオ基、1,1,2,2−テトラフルオロエチルチオ基、2,2,2−トリフルオロエチルチオ基等が挙げられる。
1およびR2としては、相互に独立して、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、アルキルチオ基、アルキルチオアルキル基、アルケニル基、アルケニルオキシ基、アルケニルチオ基、フルオロアルキル基、フルオロアルコキシ基、フルオロアルコキシアルキル基、フルオロアルキル基およびフルオロアルケニルチオ基からなる群から選択される基が好ましい。
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、フッ素原子、シアノ基、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数1〜10の置換アルキル基または炭素数2〜10の置換アルケニル基がより好ましく、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数2〜5のアルケニル基、炭素数1〜5のアルコキシ基または炭素数2〜5のフルオロアルケニル基がさらに好ましく、炭素数1〜5のアルキル基または炭素数2〜5のアルケニル基がいっそう好ましく、炭素数1〜5のアルキル基がよりいっそう好ましい。
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、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数1〜10の置換アルキル基または炭素数2〜10の置換アルケニル基がより好ましく、水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数2〜5のアルケニル基、炭素数1〜5のフルオロアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基または炭素数1〜5のフルオロアルコキシ基がさらに好ましく、フッ素原子、シアノ基、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数2〜5のアルケニル基、炭素数1〜5のフルオロアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基または炭素数1〜5のフルオロアルコキシ基がいっそう好ましく、フッ素原子、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基または炭素数1〜5のフルオロアルコキシ基がよりいっそう好ましい。ここで、フルオロアルコキシ基としては、−OCFCFまたは−OCFが好ましく、−OCFが特に好ましい。
<A1、A、A3、A4、A、A、AおよびA8
化合物(1)および化合物(3)〜(7)において、A〜A8は、前記と同じ意味を示す。
ここで、ハロゲン原子、シアノ基または炭素数1〜10のアルキル基の置換と、窒素原子または酸素原子の置換とは、同一の基に対して同時に行われていてもよい。このような置換を含む基を、各環基名の前に「置換」の語を付して、たとえば「置換1,4−フェニレン基」、「置換トランス−1、4−シクロヘキシレン基」などと称することがある。ここでのハロゲン原子としては、塩素原子およびフッ素原子が好ましい。
1〜A8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−フェニレン基で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、置換するハロゲン原子の数は1〜4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。
窒素原子による置換1,4−フェニレン基としては、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。
エーテル性酸素原子、チオエーテル性硫黄原子による置換トランス−1,4−シクロへキシレン基としては、2,5−ジオキサ−トランス−1,4−シクロヘキシレン基、2,5−ジチア−トランス−1,4−シクロヘキシレン基等が挙げられる。
1〜A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、2,6−ナフチレン基、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2,6−ナフチレン基、および置換1,4−フェニレン基が好ましい。
中でも、A1〜Aとしては、トランス−1,4−シクロへキシレン基、2,6−ナフチレン基、1つまたは2つのフッ素原子で置換された2,6−ナフチレン基、1,4−フェニレン基、および1つまたは2つの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。
また、Aとしては、置換ナフタレン−2,6−ジイル基または置換1,4−フェニレン基が好ましく、2位と6位の一方もしくは両方がフッ素原子で置換された1,4−フェニレン基または1位と3位の一方もしくは両方がフッ素原子で置換されたナフチレン基であることがより好ましく、特に2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン基が好ましい。
ここで、これらの環基は1位および4位に結合手を有する。
なお、本明細書において、環基の置換を表すときは、小さい位を右側、大きい位を左側とする。例えば化合物(7)中のA1が1,4−フェニレン基である場合は、Z1と結合する側が1位であり、R1と結合する側が4位である。
<Z、Z、Z、Z、ZおよびZ
化合物(1)および化合物(3)〜(7)において、Z〜Zは、前記と同じ意味を示す。
ここで、フッ素原子の置換と、エーテル性酸素原子またはチオエーテル性硫黄原子の置換とは、同一の基に対して同時に行われていてもよい。このような置換を有する基を、「置換」の語を付して称することがある。2価の脂肪族炭化水素基としては、アルキレン基、アルケニレン基またはアルキニレン基が挙げられ、中でもアルキレン基が好ましい。
置換アルキレン基としては、−CF2CF2−、−CF2CH2−、−CH2CF2−、−CHFCH2−、−CH2CHF−、−CF2CHF−、−CHFCF2−、−CH2O−、−OCH2−、−CH2S−、−SCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2CF2CF2CF2−、−OCF2CF2O−、−C24CF2O−、等が挙げられる。
また、Z1〜Zが単結合である場合には、それぞれの基の両側に存在する基は直接結合することを意味する。例えば、Zが単結合でありlおよびmが1の場合はAとA2とは直接結合する。また、Z、Z2、Z3およびZが単結合でありl、m、nおよびoが0である場合は、R1とAとは直接結合する。
1〜Z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、該基に対応するフッ素置換アルキレン基、または−O−置換アルキレン基が好ましい。
中でも、単結合、−CH2CH2−、−CF2CF2−のいずれかであることが好ましい。
<l、m、n、o、p、qおよびr>
化合物(1)および化合物(3)〜(7)において、l、m、n、o、p、qおよびrは、前記と同じ意味を示す。
ここで、化合物(7)の液晶物性が良好と考えられることから、l+m+n+o+p+q+rが2〜4であることが好ましく、2または3であることがより好ましい。また、p+q+rが1または2であることが好ましい。また、l+m+n+oが1〜3であることが好ましく、1または2であることがより好ましい。
<その他の記号>
化合物(1)において、Xは前記と同じ意味を示す。Xとしては、原料の仕込み量に対してより多くの目的物が得られることから、水素原子が好ましい。
化合物(1)、化合物(3)、化合物(5)において、Xは前記と同じ意味を示す。Xとしては、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子であることが好ましく、反応の選択性および原子効率が特に良好であることから、塩素原子が特に好ましい。
化合物(2)および化合物(3)において、Yは前記と同じ意味を示す。Yとしては、原料の入手性および得られる化合物の反応性の観点から臭素原子であることが好ましい。
化合物(2)において、Yは前記と同じ意味を示す。Y2としては、原料の入手性から臭素原子であることが好ましい。
化合物(6)において、Mは前記と同じ意味を示す。Mとしては、ホウ酸もしくはホウ酸エステルから誘導される基、BF 、SiR、SnR、MgBr、MgCl、ZnClまたはZnBrであることが好ましく、中でも、ホウ酸から誘導される(B(OH))であることが好ましい。なお、Rは炭素数1〜3のアルキル基である。
本発明の製造方法について、工程を分けて説明する。
なお、以下では、ガスクロマトグラフィーを「GC」、N,N−ジメチルホルムアミドを「DMF」、テトラヒドロフランを「THF」、ジメチルスルホキシドを「DMSO」、N,N−ジメチルアセトアミドを「DMAc」、ジメチルグリコールを「DMG」と記す場合がある。
<第一工程>
前記化合物(1)と前記化合物(2)を反応させて、前記化合物(3)を製造する工程である。
ここで、出発原料となる化合物(1)は、市販品として入手可能である。また、新実験化学講座(丸善株式会社出版)等、有機合成の成書に記載されている方法にて得ることができる。
また、化合物(2)は市販品として入手可能である。
第一工程の反応条件は低温下、化合物(1)に塩基を作用させ、溶媒中で化合物(2)を混合することにより実施可能である。
溶媒としては、芳香族化合物、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、脂肪族エーテル化合物、環状エーテル化合物、非プロトン性極性溶媒を使用することが望ましい。例えば芳香族化合物としては、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼンが好ましい。脂肪族炭化水素としては、ヘキサン、ヘプタンが好ましい。脂環式炭化水素としては、シクロヘキサンが好ましい。脂肪族エーテル化合物としては、ジエチルエーテル、DMG、メチル−tert−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルが好ましい。環状エーテル化合物としては、THF、ジオキサンが好ましい。非プロトン性極性溶媒としては、DMF、DMSO、アセトニトリル、DMAcが好ましい。また前記溶媒を混合しても反応を実施することができる。溶媒としてはTHFが好ましい。
溶媒の使用量については、反応が安全にかつ安定に実施できる量であればよい。好ましくは化合物(1)に対して質量で0.5〜20倍量の範囲である。
反応温度は、撹拌を良好に行える温度であればよい。化合物の構造にもよるが、−100℃〜0℃の範囲が好ましい。
化合物(2)の使用量は、化合物(1)に対して、当量以上が好ましく、より好ましくは1.0〜1.8当量の範囲内である。
塩基として、アルキルリチウム、アルカリ金属アミド、アルカリ金属アルコキサイド、アルカリ土類金属アミド化合物が好ましい。より好ましくは、n−ブチルリチウム、sec-ブチルリチウム、ジイソプロピルリチウムアミドが好ましい。
塩基の使用量としては、化合物(1)に対して0.9当量以上であることが好ましい。より好ましくは、化合物(1)に対して0.95〜1.25当量の範囲である。
第一工程としては、化合物(1)を塩基で処理した後、化合物(2)へ滴下する方法が好ましい。
<第二工程>
前記化合物(3)と前記化合物(4)を反応させて、前記化合物(5)を製造する工程である。
化合物(4)の使用量は、化合物(3)に対して、0.5〜2.0当量が好ましく、より好ましくは0.8〜1.2当量の範囲内である。
第二工程の反応条件は、無溶媒または溶媒中で化合物(3)と化合物(4)を混合することで実施可能である。
化合物(4)は、ハロベンゼンから調製したGrignard試薬に、ホウ酸トリアルキルを作用させボロン酸誘導体を調製し、これを過酸化水素、過酢酸等の過酸化物で酸化することで得ることができ、市販品としても入手可能である。
溶媒としては、芳香族化合物、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、脂肪族エーテル化合物、環状エーテル化合物、非プロトン性極性溶媒、プロトン性極性溶媒を使用することが望ましい。例えば芳香族化合物としては、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼン、ブロモベンゼンが好ましい。脂肪族炭化水素としては、ヘキサン、ヘプタンが好ましい。脂環式炭化水素としては、シクロヘキサンが好ましい。脂肪族エーテル化合物としては、ジエチルエーテル、DMG、メチル−tert−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルが好ましい。環状エーテル化合物としては、THF、ジオキサンが好ましい。非プロトン性極性溶媒としては、DMF、DMSO、アセトニトリル、DMAcが好ましい。また前記溶媒を混合もしくは分離した状態で反応を実施することができる。プロトン性極性溶媒としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロピルアルコール、n−ブタノール、sec−ブタノール、iso−ブタノール、tert−ブタノールのような1価アルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコールのような2価アルコールが好ましい。
相分離した状態で反応を行う場合、相間移動触媒を用いて実施してもよい。相間移動触媒としては、アルキルアンモニウム塩、クラウンエーテルが好ましい。
溶媒の使用量については、反応が安全にかつ安定に実施できる量であればよい。好ましくは化合物(1)に対して質量で0〜20倍量の範囲である。
反応温度は、撹拌を良好に行える温度であればよい。化合物の構造にもよるが、10℃〜200℃の範囲が好ましい。
第二工程は、塩基性条件下で行うことが好ましい。用いる塩基としては、アルカリ金属水素化物、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属アルコキサイドが好ましい。
用いる塩基の使用量としては、化合物(4)に対して、0.8当量から1.6当量が好ましい。
<第三工程>
前記化合物(5)と前記化合物(6)を反応させて、前記化合物(7)を製造する工程である。
化合物(6)の使用量は、化合物(5)に対して、0.5〜2.0当量が好ましく、より好ましくは0.8〜1.2当量の範囲内である。
第三工程の反応条件は、無溶媒または溶媒中で化合物(5)と化合物(6)を混合することで実施可能である。
化合物(6)は、ハロベンゼンから調製したGrignard試薬に、ホウ酸トリアルキルを作用させることで得ることができ、市販品としても入手可能である。
溶媒としては、芳香族化合物、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、脂肪族エーテル化合物、環状エーテル化合物、非プロトン性極性溶媒、プロトン溶媒を使用することが望ましい。例えば芳香族化合物としては、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼン、ブロモベンゼンが好ましい。脂肪族炭化水素としては、ヘキサン、ヘプタンが好ましい。脂環式炭化水素としては、シクロヘキサンが好ましい。脂肪族エーテル化合物としては、ジエチルエーテル、DMG、メチル−tert−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルが好ましい。環状エーテル化合物としては、THF、ジオキサンが好ましい。非プロトン性極性溶媒としては、DMF、DMSO、アセトニトリル、DMAcが好ましい。また前記溶媒を混合もしくは分離した状態で反応を実施することができる。
溶媒の使用量については、反応が安全にかつ安定に実施できる量であればよい。好ましくは化合物(5)に対して質量で0〜20倍量の範囲である。
反応温度は、撹拌を良好に行える温度であればよい。化合物の構造にもよるが、10℃〜200℃の範囲が好ましい。
第三工程は、塩基性条件化で行うことが好ましい。用いる塩基としては、アルカリ金属水素化物、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属アルコキサイドが好ましい。
用いる塩基の使用量としては、化合物(6)に対して、0.8当量から4当量が好ましい。
第三工程は、触媒を用いて実施するのが好ましい。用いる触媒としては、遷移金属原子単体もしくはそれらを含むものが好ましい。より好ましくは、ニッケル、パラジウムもしくは白金の原子単体またはこれらのうち少なくとも一つを含むものが好ましい。
触媒の使用量としては、化合物(6)に対して0.0005当量から0.2当量の範囲が好ましい。
<化合物(3)>
化合物(3)については、前記の第一工程を用いて製造することができる。また、Chemische Berichte 1988, 121, 1329-1340記載の方法に従い、対応するベンズアルデヒド誘導体をフッ素化した後、ベンジル位のハロゲン化することでも合成可能である。
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。
下記式(7a)の化合物を製造した。この化合物は、上記化合物(7)においてo=p=1、l=m=n=q=r=0、R1がn−プロピル基、Rがフッ素原子、Z〜Zがいずれも単結合、Aが1,4−フェニレン基、AおよびA6がともに2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン基である化合物に相当する。
[第一工程]

窒素雰囲気下、−70℃で化合物(1a)50.06gとTHF300mLに、ブチルリチウム1.6mol/l ヘキサン溶液233mLを滴下し、1時間熟成した。得られた粗油を、−70℃で化合物(2a)82.04gとTHF300mLを混合したところに滴下した。1時間熟成した後、得られた粗油を5%水酸化ナトリウム水溶液に注ぎ、ヘキサン300mLを加え、有機相を水300mLで2回洗浄した。得られた粗油を濃縮することで化合物(3a)89.00gを得た。精製することなく、そのまま次工程に用いた。
なお、各種スペクトルデータの測定結果は該当化合物の構造を強く支持した。
H NMR(CDCl,δ):7.03(d,2H,Ar).
19F NMR(CDCl3,δ):−41.78(2F,t,CFO),−108.35(2F,m,Ar).
[第二工程]

窒素気流下、化合物(3a)10.02g、化合物(4a)6.20g、炭酸カリウム5.97g、DMF12mLを100℃で4時間、加熱攪拌を行った。得られた粗油にヘキサン20mLを加え、有機相を5%塩酸10mL、5%重炭酸ナトリウム水溶液10mL、水10mLで洗浄し、乾燥を行った。得られた粗油をシリカクロマトグラフィーおよび再結晶により精製することにより化合物(5a)3.11gを得た。
なお、各種スペクトルデータの測定結果は該当化合物の構造を強く支持した。
H NMR(CDCl,δ):7.05(d,2H,Ar),−6.94(d,2H,Ar).
19F NMR(CDCl3,δ):−62.43(2F,t,CFO),−109.10(2F,m,Ar),−132.74(2F,m,Ar),−163.28(1F,m,Ar).
[第三工程]

窒素気流下、化合物(5a)3.05g、化合物(6a)1.49g、炭酸カリウム3.93g、[Pd(PPh]115.4mg、2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’、6’ジメトキシビフェニル79.0mg、DMG11mL、水17mLを加熱還流条件で5時間攪拌した。得られた粗油をヘキサン30mLで抽出し、有機相を5%塩酸10mL、5%重炭酸ナトリウム水溶液10mL、水10mLで洗浄し、濃縮した。得られた粗油をシリカクロマトグラフィーおよび再結晶により精製することで、化合物(7a)2.89gを得た。
なお、各種スペクトルデータの測定結果は該当化合物の構造を強く支持した。
H NMR(CDCl,δ):7.47(d,2H,Ar),7.28(d,2H,Ar),7.20(d,2H,Ar),6.99(m,2H,Ar),2.64(t,2H,benzyl),1.68(td,2H,CH),0.97(m,3H,CH).
19F NMR(CDCl3,δ):−58.86(2F,t,CFO),−105.90(2F,m,Ar),−127.78(2F,m,Ar),−158.51(1F,m,Ar).
また、下記式(7b)で表わされる化合物も製造した。この化合物は、上記化合物(7)においてo=p=q=1、l=m=n=r=0、R1およびRがいずれもn−プロピル基、Z〜Zがいずれも単結合、Aが1,4−フェニレン基、Aが2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン基、Aが2,6−ナフチレン基、Aがトランス−1,4−シクロへキシレン基である化合物に相当する。
[第二工程]

窒素気流下、化合物(3a)20.03g、化合物(4b)23.27g、炭酸カリウム12.00g、エチレングリコール60mlを110℃で9時間、加熱攪拌を行った。得られた粗油にヘキサン60mlを加え、有機相を5%塩酸15ml、5%重炭酸ナトリウム水溶液15ml、水15mlで洗浄し、乾燥を行った。得られた粗油をシリカクロマトグラフィーおよび再結晶により精製することにより化合物(5b)10.06gを得た。
なお、各種スペクトルデータの測定結果は該当化合物の構造を強く支持した。
H NMR(CDCl,δ):7.76(d,1H,Np)、7.74(d,1H,Np)、(d,1H,Np)、7.65(m,1H,Np)、7.64(d,1H,Np)、7.40(dd,1H,Np)、7.34(dd,1H,Np)、7.02(d,2H,Ar)、2.62(tt,1H,Cy),1.61−1.04(m,13H,Cy and CH)、0.92(t,3H,CH
19FNMR(CDCl3,δ):−60.81(2F,m,CFO)、−108.91(2F,m,Ar).
[第三工程]

窒素気流下、化合物(5b)4.52g、化合物(6a)1.55g、炭酸カリウム4.10g、[Pd(PPh]115.7mg、2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,6’−ジメトキシビフェニル88.6mg、DMG12ml、水18mlを加熱還流条件で5時間攪拌した。得られた粗油をトルエン30mlで抽出し、有機相を5%塩酸10ml、5%重炭酸ナトリウム水溶液10ml、水10mlで洗浄し、濃縮した。得られた粗油をシリカクロマトグラフィーおよび再結晶により精製することで、化合物(7b)3.25gを得た。
なお、各種スペクトルデータの測定結果は該当化合物の構造を強く支持した。
H NMR(CDCl,δ):7.77(br,1H,Np)、7.74(br,1H,Np)、7.70(br,1H,Np)、7.61(br,1H,Np)、7.48(br,1H,Np)、7.45(m,1H,Np)、7.39(d,1H,Ar)、7.26(d,1H,Ar)、7.17(d,1H,Ar)、2.61(m,3H,benzyl and CH)、1.98−0.89(br,21H,Cy、CH and CH).
19FNMR(CDCl3,δ):−60.55(2F、t、CFO)、−110.95(2F,td,Ar).
相系列:C 83.5℃ N 242.7 I
C:結晶、N:ネマチック相、I:等方相

Claims (9)

  1. 下記式(3)で表される化合物と下記式(4)で表される化合物を反応させる、下記式(5)で表される化合物の製造方法。
    2-(A4)o-Z4-A5-CF21 (3)
    HO-(A6)p-Z5-(A7)q-Z6-(A8)r-R2 (4)
    2-(A4)o-Z4-A5-CF2O-(A6)p-Z5-(A7)q-Z6-(A8)r-R2 (5)
    式中の記号は、以下の意味を示す。
    :水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、または炭素数1〜20の1価の脂肪族炭化水素基であり、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、基中の任意の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。
    、A、A、AおよびA: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、2,6−ナフチレン基、1,2,3,4-テトラヒドロ−2,6−ナフチレン基、デカヒドロ−2,6−ナフチレン基、または1,4−フェニレン基。該基中に存在する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、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く、該基中の1つ以上の水素原子はハロゲン原子、シアノ基または炭素数1〜10のアルキル基で置換されていてもよい。
    :単結合または炭素数1〜4の2価の脂肪族炭化水素基であり、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、基中の任意の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。
    およびZ:相互に独立して、単結合または炭素数1〜4の2価の脂肪族炭化水素基であり、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、1つの−CH2CH2−は−COO−または−OCO−で置換されていてもよく、基中の任意の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。
    o、p、q、およびr:相互に独立して0または1。ただし、p+q+rは1以上である。
    :塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子。
    :フッ素原子、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子。
  2. 請求項1で得られた前記式(5)で表される化合物と、下記式(6)で表される化合物を反応させる、下記式(7)で表される化合物の製造方法。
    1-(A1)l-Z1-(A2)m-Z2-(A3)n-Z3-M (6)
    1-(A1)l-Z1-(A2)m-Z2-(A3)n-Z3-(A4)-Z4-A5-CF2O-(A6)p-Z5-(A7)q-Z6-(A8)r-R2 (7)
    式中の記号は、以下の意味を示す。
    1:水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、または炭素数1〜20の1価の脂肪族炭化水素基であり、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、基中の任意の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。
    1、A2およびA3: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、2,6−ナフチレン基、1,2,3,4-テトラヒドロ−2,6−ナフチレン基、デカヒドロ−2,6−ナフチレン基、または1,4−フェニレン基。該基中に存在する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、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く、該基中の1つ以上の水素原子はハロゲン原子、シアノ基または炭素数1〜10のアルキル基で置換されていてもよい。
    1、Z2およびZ3:相互に独立して、単結合または炭素数1〜4の2価の脂肪族炭化水素基であり、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、1つの−CH2CH2−は−COO−または−OCO−で置換されていてもよく、基中の任意の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。
    l、mおよびn:相互に独立して0または1。
    M:ホウ素原子、ケイ素原子もしくは金属原子、またはこれらのうち少なくとも一つを含む基。
    他の記号は、請求項1の同じ記号と同じ意味を示す。
  3. 下記式(1)で表される化合物と下記式(2)で表される化合物を反応させる、下記式(3)で表される化合物の製造方法。
    2-(A4)o-Z4-A5-X1 (1)
    CF212 (2)
    2-(A4)o-Z4-A5-CF21 (3)
    式中の記号は、以下の意味を示す。
    4およびA5: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、2,6−ナフチレン基、1,2,3,4-テトラヒドロ−2,6−ナフチレン基、デカヒドロ−2,6−ナフチレン基、または1,4−フェニレン基。該基中に存在する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、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く、該基中の1つ以上の水素原子はハロゲン原子、シアノ基または炭素数1〜10のアルキル基で置換されていてもよい。
    4:単結合または炭素数1〜4の2価の脂肪族炭化水素基であり、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、基中の任意の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。
    o:0または1。
    1:水素原子、臭素原子またはヨウ素原子。
    2:フッ素原子、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子。
    1:塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子。
    2:塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子。
  4. 前記式(1)で表される化合物を塩基で処理した後、前記式(2)で表される化合物へ滴下する、請求項3に記載の製造方法。
  5. が2位および6位のいずれか一方または両方がフッ素原子で置換された1,4−フェニレン基である、請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法。
  6. 2が塩素原子であり、oが0である、請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
  7. 下記式(51)で表される化合物と、下記式(6)で表される化合物を反応させる、下記式(7)で表される化合物の製造方法。
    Cl-(A4)-Z4-A5-CF2O-(A6)p-Z5-(A7)q-Z6-(A8)r-R2 (51)
    1-(A1)l-Z1-(A2)m-Z2-(A3)n-Z3-M (6)
    1-(A1)l-Z1-(A2)m-Z2-(A3)n-Z3-(A4)-Z4-A5-CF2O-(A6)p-Z5-(A7)q-Z6-(A8)r-R2 (7)
    式中の記号は、以下の意味を示す。
    1:水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、または炭素数1〜20の1価の脂肪族炭化水素基であり、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、基中の任意の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。
    2:水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、または炭素数1〜20の1価の脂肪族炭化水素基であり、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、基中の任意の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。
    1、A2、A3、A4、A5、A6、A7およびA8: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、2,6−ナフチレン基、1,2,3,4-テトラヒドロ−2,6−ナフチレン基、デカヒドロ−2,6−ナフチレン基、または1,4−フェニレン基。該基中に存在する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、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く、該基中の1つ以上の水素原子はハロゲン原子、シアノ基または炭素数1〜10のアルキル基で置換されていてもよい。
    1、Z2、Z3、Z5およびZ6:相互に独立して、単結合または炭素数1〜4の2価の脂肪族炭化水素基であり、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、1つの−CH2CH2−は−COO−または−OCO−で置換されていてもよく、基中の任意の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。
    4:単結合または炭素数1〜4の2価の脂肪族炭化水素基であり、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、基中の任意の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。
    l、m、n、o、p、qおよびr:相互に独立して0または1。ただし、p+q+rは1以上である。
    M:ホウ素原子、ケイ素原子もしくは金属原子、またはこれらのうち少なくとも一つを含む基。
  8. 下記式(3)で表される化合物。
    2-(A4)o-Z4-A5-CF21 (3)
    式中の記号は、以下の意味を示す。
    およびA: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、2,6−ナフチレン基、1,2,3,4-テトラヒドロ−2,6−ナフチレン基、デカヒドロ−2,6−ナフチレン基、または1,4−フェニレン基。該基中に存在する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、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く、該基中の1つ以上の水素原子はハロゲン原子、シアノ基または炭素数1〜10のアルキル基で置換されていてもよい。
    :単結合または炭素数1〜4の2価の脂肪族炭化水素基であり、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、基中の任意の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。
    o:0または1。
    :塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子。
    :フッ素原子、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子。
  9. 2が塩素原子であり、oが0である、請求項8に記載の化合物。
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