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JP2016014014A - ジヒドロピラン化合物、液晶組成物および液晶表示素子 - Google Patents

ジヒドロピラン化合物、液晶組成物および液晶表示素子 Download PDF

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Abstract

【課題】紫外線および熱に対する高い安定性、高い透明点、液晶相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学的異方性、大きな誘電率異方性、他の液晶性化合物との優れた相溶性等の物性の少なくとも1つを充足する液晶性化合物、前記化合物を含有する液晶組成物、前記組成物を含有する液晶表示素子の提供。
【解決手段】式(1)で表される化合物。
Figure 2016014014

(R及びRは各々独立にアルキル等;環A〜Aは各々独立に1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン等;Pは式(pr−1)又は(pr−2)で表されるピラン骨格を有する二価基;Z〜Zは各々独立に単結合、アルキレン等;a〜dは各々独立に0〜2;a+b+c+d+e≦5
Figure 2016014014


【選択図】なし

Description

本発明は液晶性化合物、液晶組成物および液晶表示素子に関する。さらに詳しくは、ジヒドロピラン化合物、これを含有する液晶組成物、およびこの組成物を含有する液晶表示素子に関する。
液晶表示素子において、液晶分子の動作モードに基づいた分類は、PC(phase change)、TN(twisted nematic)、STN(super twisted nematic)、ECB(electrically controlled birefringence)、OCB(optically compensated bend)、IPS(in-plane switching)、VA(vertical alignmen
t)、FFS(Fringe Field Switching)、FPA(field-induced photo-reactive alignment)などのモードである。素子の駆動方式に基づいた分類は、PM(passive matrix)とAM(active matrix)である。PMは、スタティック(static)、マルチプレックス(multiplex)などに分類され、AMは、TFT(thin film transistor)、MIM(metal insulator metal)などに分類される。
この素子には液晶組成物が封入される。この組成物に必要な物性は、これらのモードによって異なる。物性の例は、紫外線および熱に対する安定性、ネマチック相の温度範囲、粘度、光学異方性、誘電率異方性、比抵抗、弾性定数などである。組成物は多くの液晶性化合物を混合して調製される。化合物に必要な物性は、水、空気、熱、光などの環境に対する高い安定性、液晶相の広い温度範囲、小さな粘度、適切な光学異方性、大きな(または、小さな)誘電率異方性、他の化合物との良好な相溶性などである。ネマチック相の高い上限温度を有する化合物は好ましい。ネマチック相、スメクチック相などの液晶相において低い下限温度を有する化合物は好ましい。小さな粘度を有する化合物は短い応答時間を有する素子に寄与する。光学異方性の適切な値は素子のモードによって異なる。低い電圧で素子を駆動するには正に大きな(または、負に大きな)誘電率異方性を有する化合物が好ましい。小さな誘電率異方性を有する化合物は粘度などを調整するのに適している。組成物を調製するには他の化合物との良好な相溶性を有する化合物が好ましい。素子を氷点下の温度で使うこともあるので、低い温度で良好な相溶性を有する化合物が好ましい。
これまでに、数多くの液晶性化合物が合成されてきた。新しい液晶性化合物の開発は今でも続けられている。従来の化合物にはない優れた特性が期待されるからである。液晶組成物を調製する際に必要な2つの特性の間の適切なバランスが、新規な化合物には期待されるからである。下記の二価基を有する化合物についての報告例は少ない。

Figure 2016014014
MOL. Cryst. Liq. Cryst., Vol. 494, pp. 58-67, 2008は、TABLE 2に下記のテトラヒドロピラン化合物(R−1)を開示する。
本発明におけるジヒドロピラン化合物(No.160)は化合物(R−1)に比べ、負に大きな誘電異方性および液晶相の高い上限温度を有し、特性に優れている。


Figure 2016014014
国際公開第10/095506号
本発明の第一の課題は、環境に対する高い安定性、高い透明点、液晶相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学的異方性、大きな誘電率異方性(または、小さな誘電率異方性)、他の液晶性化合物との優れた相溶性などの物性の少なくとも1つを充足する液晶性化合物を提供することである。第二の課題は、この化合物を含有し、紫外線および熱に対する高い安定性、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学的異方性、大きな誘電率異方性、大きな比抵抗、適切な弾性定数などの物性の少なくとも1つを充足する液晶組成物を提供することである。この課題は、少なくとも2つの物性に関して適切なバランスを有する液晶組成物を提供することである。第三の課題は、この組成物を含有し、素子を使用できる広い温度範囲、短い応答時間、大きな電圧保持率、低いしきい値電圧、大きなコントラスト比、および長い寿命を有する液晶表示素子を提供することである。
本発明は、式(1)で表される化合物、この化合物を含有する液晶組成物、この組成物を含有する液晶表示素子に関する。

Figure 2016014014

式(1)において、
およびRは独立して、炭素数1〜10のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく;
環A、A、AおよびAは独立して、1,4−シクロヘキシレン、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、2,6,7−トリオキサビシクロ[2.2.2]オクタン−1,4−ジイル、1,4−フェニレン、ナフタレン−2,6−ジイル、9,10−ジヒドロフェナントレン−2,7−ジイル、9H−キサンテン−2,6−ジイル、または9H−フルオレン−2,7−ジイルであり、これらの基において、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−CH=N−で置き換えられてもよく、これらの二価基において、少なくとも1つの水素は、フッ素、塩素、−C≡N、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2、または−OCH2Fで置き換えられてもよく;
Pは式(pr−1)または(pr−2)で表される二価基であり;

Figure 2016014014

、Z、ZおよびZは独立して、単結合または炭素数1〜6のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、1つまたは2つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく、これらの二価基において、少なくとも1つの水素はフッ素、塩素で置き換えられてもよく;
a、b、cおよびdは独立して、0、1または2であり、a、b、cおよびdの和は5以下である;
ただし、Pが式(pr−1)であり、Rがアルキルであり、Rがアルコキシであり、aが1であり、bが0であり、cおよびdが1であり、Aがシクロヘキシレンであり、AおよびAが2,3−ジフルオロフェニレンであり、ZおよびZが単結合であり、Zが炭素数2のアルキレンである場合、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられるか、1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられるか、これらの二価基において、少なくとも1つの水素はフッ素、塩素で置き換えられる;
また、Pが式(pr−2)であり、Rがアルコキシであり、Rがアルキルであり、aおよびbが1であり、cが1であり、dが0であり、AおよびAが2,3−ジフルオロフェニレンであり、Aがシクロヘキシレンであり、ZおよびZが単結合であり、Zが炭素数2のアルキレンである場合、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられるか、1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられるか、これらの二価基において、少なくとも1つの水素はフッ素、塩素で置き換えられる。
本発明の第一の長所は、環境に対する高い安定性、高い透明点、液晶相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学的異方性、大きな誘電率異方性(または、小さな誘電率異方性)、他の液晶性化合物との優れた相溶性などの物性の少なくとも1つを充足する液晶性化合物を提供することである。第二の長所は、この化合物を含有し、紫外線および熱に対する高い安定性、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学的異方性、大きな誘電率異方性、大きな比抵抗、適切な弾性定数などの物性の少なくとも1つを充足する液晶組成物を提供することである。この長所は、少なくとも2つの物性に関して適切なバランスを有する液晶組成物を提供することである。第三の長所は、この組成物を含有し、素子を使用できる広い温度範囲、短い応答時間、大きな電圧保持率、低いしきい値電圧、大きなコントラスト比、および長い寿命を有する液晶表示素子を提供することである。
この明細書における用語の使い方は次のとおりである。液晶性化合物は、ネマチック相、スメクチック相などの液晶相を有する化合物、および液晶相を有さないが、上限温度、下限温度、粘度、誘電率異方性のような組成物の物性を調節する目的で添加する化合物の総称である。液晶性化合物、液晶組成物、液晶表示素子をそれぞれ化合物、組成物、素子と略すことがある。液晶表示素子は、液晶表示パネルおよび液晶表示モジュールの総称である。透明点は、液晶性化合物における液晶相−等方相の転移温度である。液晶相の下限温度は、液晶性化合物における固体−液晶相(スメクチック相、ネマチック相など)の転移温度である。ネマチック相の上限温度は、液晶組成物におけるネマチック相−等方相の転移温度であり、上限温度と略すことがある。ネマチック相の下限温度を下限温度と略すことがある。
式(1)で表わされる化合物を化合物(1)と略すことがある。この略記は式(2)などで表される化合物にも適用することがある。式(2)〜(15)において、六角形で囲んだB、Cなどの記号はそれぞれ環B、環Cなどに対応する。複数のRを異なった式に記載した。これらの化合物において、任意の2つのRが表わす2つの基は、同一であってもよいし、または異なってもよい。例えば、化合物(1−1)のRがエチルであり、化合物(1−2)のRがエチルであるケースがある。化合物(1−1)のRがエチルであり、化合物(1−2)のRがプロピルであるケースもある。このルールは、R、A、Zなどの記号にも適用される。式(8)において、iが2のとき、2つの環Dが存在する。この化合物において、2つの環Dが表す2つの基は、同じであってもよいし、または異なってもよい。このルールは、nが2より大きいとき、任意の2つの環Dにも適用される。このルールは、他の環、結合基などの記号にも適用される。
液晶性化合物は、1,4−シクロヘキシレンや1,4−フェニレンのような六員環を有し、その分子構造は棒状(rod like)である。このような液晶性化合物を混合することによって液晶組成物が調製される。液晶性化合物の割合(含有量)は、この液晶組成物の重量に基づいた重量百分率(重量%)で表される。この組成物に、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤、消泡剤、重合開始剤、重合禁止剤のような添加物が必要に応じて添加される。添加物の割合(添加量)は、液晶性化合物と同様に、液晶組成物の重量に基づいた重量百分率(重量%)で表される。重量百万分率(ppm)が用いられることもある。ただし、重合開始剤および重合禁止剤は、重合性化合物の重量を基準にして表される。
「少なくとも1つの“A”は、“B”で置き換えられてもよい」の表現は、“A”の数が1つのとき、“A”の位置は任意であり、“A”の数が2つ以上のときも、それらの位置は制限なく自由に選択できることを意味する。「少なくとも1つのAが、B、CまたはDで置き換えられてもよい」という表現は、少なくとも1つのAがBで置き換えられた場合、少なくとも1つのAがCで置き換えられた場合、および少なくとも1つのAがDで置き換えられた場合、さらに複数のAがB、C、Dの少なくとも2つで置き換えられた場合を含むことを意味する。例えば、少なくとも1つの−CH−(または−CHCH−)が−O−(または−CH=CH−)で置き換えられてもよいアルキルには、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルコキシアルケニル、アルケニルオキシアルキルが含まれる。なお、連続する2つの−CH−が−O−で置き換えられて、−O−O−のようになることは好ましくない。アルキルなどにおいて、メチル部分(−CH−H)の−CH−が−O−で置き換えられて−O−Hになることも好ましくない。
2−フルオロ−1,4−フェニレンは、下記の2つの二価の環を意味する。化学式において、フッ素は左向き(L)であってもよいし、右向き(R)であってもよい。このルールは、テトラヒドロピラン−2,5−ジイルのような、環から誘導された非対称な二価基にも適用される。

Figure 2016014014
本発明は、下記の項に記載された内容を包含する。
項1. 式(1)で表される化合物。
Figure 2016014014

式(1)において、
およびRは独立して、炭素数1〜10のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく;
環A、A、AおよびAは独立して、1,4−シクロヘキシレン、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、2,6,7−トリオキサビシクロ[2.2.2]オクタン−1,4−ジイル、1,4−フェニレン、ナフタレン−2,6−ジイル、9,10−ジヒドロフェナントレン−2,7−ジイル、9H−キサンテン−2,6−ジイル、または9H−フルオレン−2,7−ジイルであり、これらの基において、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−CH=N−で置き換えられてもよく、これらの二価基において、少なくとも1つの水素は、フッ素、塩素、−C≡N、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2、または−OCH2Fで置き換えられてもよく;
Pは式(pr−1)または(pr−2)で表される二価基であり;

Figure 2016014014

、Z、ZおよびZは独立して、単結合または炭素数1〜6のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、1つまたは2つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく、これらの二価基において、少なくとも1つの水素はフッ素、塩素で置き換えられてもよく;
a、b、cおよびdは独立して、0、1または2であり、a、b、cおよびdの和は5以下である;
ただし、Pが式(pr−1)であり、Rがアルキルであり、Rがアルコキシであり、aが1であり、bが0であり、cおよびdが1であり、Aがシクロヘキシレンであり、AおよびAが2,3−ジフルオロフェニレンであり、ZおよびZが単結合であり、Zが炭素数2のアルキレンである場合、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられるか、1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられるか、これらの二価基において、少なくとも1つの水素はフッ素、塩素で置き換えられる;
また、Pが式(pr−2)であり、Rがアルコキシであり、Rがアルキルであり、aおよびbが1であり、cが1であり、dが0であり、AおよびAが2,3−ジフルオロフェニレンであり、Aがシクロヘキシレンであり、ZおよびZが単結合であり、Zが炭素数2のアルキレンである場合、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられるか、1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられるか、これらの二価基において、少なくとも1つの水素はフッ素、塩素で置き換えられる。
項2. 式(1−1)〜(1−3)で表される、項1に記載の化合物。
Figure 2016014014

式(1−1)〜(1−3)において、
およびRは独立して、水素または炭素数1〜10のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−または−S−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく;
環A1およびA2は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセン−1,4−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、テトラヒドロ−2H−ピラン−2−オン−3,6−ジイル、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル2,6,7−トリオキサビシクロ[2.2.2]オクタン−1,4−ジイル、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−1,4−フェニレン、2−フルオロ−3−クロロ−1,4−フェニレン、2,3−ジクロロ−1,4−フェニレン、ピリジン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、またはナフタレン−2,6−ジイルであり、これらの二価基において、少なくとも1つの水素は、フッ素、塩素、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2、または−OCH2Fで置き換えられてもよく;
Pは式(pr−1)または(pr−2)で表される二価基であり;
Figure 2016014014

、ZおよびZは独立して、単結合、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、−CH=CH−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH2CO−、−COCH2−、−CH2SiH2−、−SiH2CH2−、−(CH24−、−(CH22COO−、−(CH22OCO−、−OCO(CH22−、−COO(CH22−、−(CH22CF2O−、−(CH22OCF2−、−OCF2(CH22−、−CF2O(CH22−、−(CH23O−、または−O(CH23−であり;
1、Y2およびY3は独立して、水素、フッ素、塩素、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2、または−OCH2Fであり;
aおよびbは独立して、0、1、2、または3であり、aおよびbの和は4以下である;

式(1−1)において、Rがアルキルであり、Rがアルコキシであり、aおよびbが1であり、Aがシクロヘキシレンであり、Aが2,3−ジフルオロフェニレンであり、ZおよびZが単結合であり、Zが−CH2CH2−であり、Y1およびYがフッ素であるとき、Pは式(pr−2)で表される二価基である。
項3. 式(1−11a)〜(1−13a)および式(1−11b)〜(1−13b)のいずれか1つで表される、項2に記載の化合物。

Figure 2016014014

式(1−11a)〜(1−13a)および式(1−11b)〜(1−13b)において、
およびRは独立して、炭素数1〜10のアルキルであり、このアルキルにおいて、1つまたは2つの−CH2−は−O−または−S−で置き換えられてもよく、1つまたは2つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく;
環A1およびA2は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセン−1,4−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−1,4−フェニレン、2−フルオロ−3−クロロ−1,4−フェニレン、ピリジン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、またはナフタレン−2,6−ジイルであり;
、ZおよびZは独立して、単結合、−CH2CH2−、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH=CH−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−、−C≡C−、−(CH24−、−(CH22COO−、−OCO(CH22−、−(CH22CF2O−、−OCF2(CH22−、−(CH23O−、または−O(CH23−であり;
およびYは独立して、フッ素または塩素である。
項4. 項3に記載の式(1−11a)〜(1−13a)および式(1−11b)〜(1−13b)において、
およびRは独立して、炭素数1〜10のアルキル、炭素数2〜10のアルケニルまたは炭素数1〜9のアルコキシであり;
環A1およびA2は独立して、1,4−シクロヘキシレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−1,4−フェニレン、2−フルオロ−3−クロロ−1,4−フェニレン、またはピリミジン−2,5−ジイルであり;
、ZおよびZは独立して、単結合、−CH2CH2−、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、または−(CH24−であり;
およびYは独立して、フッ素または塩素である、項3に記載の化合物。
項5. 式(1−21a)〜(1−23a)および式(1−21b)〜(1−23b)のいずれか1つで表される、項2に記載の化合物。
Figure 2016014014

式(1−21a)〜(1−23a)および式(1−21b)〜(1−23b)において、
およびRは独立して、炭素数1〜10のアルキルであり、このアルキルにおいて、1つまたは2つの−CH2−は−O−または−S−で置き換えられてもよく、1つまたは2つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく;
環A1およびA2は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセン−1,4−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−1,4−フェニレン、ピリジン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、またはナフタレン−2,6−ジイルであり;
、ZおよびZは独立して、単結合、−CH2CH2−、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH=CH−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−、−C≡C−、−(CH24−、−(CH22COO−、−OCO(CH22−、−(CH22CF2O−、−OCF2(CH22−、−(CH23O−、または−O(CH23−であり;
およびY3は独立して、水素、フッ素または塩素である。
項6. 項5に記載の式(1−21a)〜(1−23a)および式(1−21b)〜(1−23b)において、
およびRは独立して、炭素数1〜10のアルキル、炭素数2〜10のアルケニルまたは炭素数1〜9のアルコキシであり;
環A1およびA2は独立して、1,4−シクロヘキシレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−1,4−フェニレン、またはピリミジン−2,5−ジイルであり;
、ZおよびZは独立して、単結合、−CH2CH2−、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、または−(CH24−であり;
およびY3は独立して、水素またはフッ素である、項5に記載の化合物。
項7. 式(1−31)〜(1−36)のいずれか1つで表される、項2に記載の化合物。

Figure 2016014014

式(1−31)〜(1−36)において、
およびRは独立して、炭素数1〜10のアルキルであり、このアルキルにおいて、1つまたは2つの−CH2−は−O−または−S−で置き換えられてもよく、1つまたは2つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく;
環A1およびA2は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセン−1,4−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−1,4−フェニレン、2−フルオロ−3−クロロ−1,4−フェニレン、ピリジン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、またはナフタレン−2,6−ジイルであり;
Pは式(pr−1)または(pr−2)で表される二価基であり;
Figure 2016014014

、ZおよびZは独立して、単結合、−CH2CH2−、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH=CH−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−、−C≡C−、−(CH24−、−(CH22COO−、−OCO(CH22−、−(CH22CF2O−、−OCF2(CH22−、−(CH23O−、または−O(CH23−である。
項8. 式(1−14)〜(1−16)および式(1−24)〜(1−26)のいずれか1つで表される、項2に記載の化合物。

Figure 2016014014

式(1−14)〜(1−16)および式(1−24)〜(1−26)において、
およびRは独立して、炭素数1〜10のアルキルであり、このアルキルにおいて、1つまたは2つの−CH2−は−O−または−S−で置き換えられてもよく、1つまたは2つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく;
環A1およびA2は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセン−1,4−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−1,4−フェニレン、ピリジン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、またはナフタレン−2,6−ジイルであり;
Pは式(pr−1)または(pr−2)で表される二価基であり;
Figure 2016014014

、ZおよびZは独立して、単結合、−CH2CH2−、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH=CH−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−、−C≡C−、−(CH24−、−(CH22COO−、−OCO(CH22−、−(CH22CF2O−、−OCF2(CH22−、−(CH23O−、または−O(CH23−であり;
式(1−14)〜(1−16)において、YおよびYは独立して、フッ素または塩素であり、そして式(1−24)〜(1−26)において、YおよびY3は独立して、水素、フッ素または塩素である。
項9. 項8に記載の式(1−14)〜(1−16)および式(1−24)〜(1−26)において、
およびRは独立して、炭素数1〜10のアルキル、炭素数2〜10のアルケニルまたは炭素数1〜9のアルコキシであり;
環A1およびA2は独立して、1,4−シクロヘキシレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−1,4−フェニレン、またはピリミジン−2,5−ジイルであり;
、ZおよびZは独立して、単結合、−CH2CH2−、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、または−(CH24−であり;
およびYは独立して、水素またはフッ素である、項8に記載の化合物。
項10. 式(1-111a)、式(1-121a)、式(1-131a)、式(1-141a)、式(1-151a)、式(1-161a)、式(1-111b)、式(1-121b)、式(1-131b)、式(1-141b)、式(1-151b)および式(1-161b)のいずれか1つで表される、項2に記載の化合物。


Figure 2016014014

式(1-111a)、式(1-121a)、式(1-131a)、式(1-141a)、式(1-151a)、式(1-161a)、式(1-111b)、式(1-121b)、式(1-131b)、式(1-141b)、式(1-151b)および式(1−161b)において、RおよびRは独立して、炭素数1〜10のアルキル、炭素数2〜10のアルケニルまたは炭素数1〜9のアルコキシであり;
環Aは、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、または2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレンである。
項11. 式(1-211a)、式(1-212a)、式(1-213a)、式(1-231a)、式(1-311a)、式(1−331a)、式(1-361a)、式(1-211b)、式(1-212b)、式(1-213b)、式(1-231b)、式(1-311b)、式(1−331b)、および式(1-361b)のいずれか1つで表される、項2に記載の化合物。

Figure 2016014014

ここで、RおよびRは独立して、炭素数1〜10のアルキル、炭素数2〜10のアルケニルまたは炭素数1〜9のアルコキシであり;
環Aは、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレンまたは2−フルオロ−1,4−フェニレンであり;環Aは、1,4−フェニレンまたは2−フルオロ−1,4−フェニレンである。
項12. 項2に記載の化合物を含有する液晶組成物。
項13. 第一成分として式(1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物および第二成分として式(2)〜(4)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物を含有し、そしてネマチック相を有する液晶組成物。

Figure 2016014014

式(1)において、
およびRは独立して、炭素数1〜10のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく;
環A、A、AおよびAは独立して、1,4−シクロヘキシレン、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、2,6,7−トリオキサビシクロ[2.2.2]オクタン−1,4−ジイル、1,4−フェニレン、ナフタレン−2,6−ジイル、9,10−ジヒドロフェナントレン−2,7−ジイル、9H−キサンテン−2,6−ジイル、または9H−フルオレン−2,7−ジイルであり、これらの基において、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−CH=N−で置き換えられてもよく、これらの二価基において、少なくとも1つの水素は、フッ素、塩素、−C≡N、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2、または−OCH2Fで置き換えられてもよく;
Pは式(pr−1)または(pr−2)で表される二価基であり;

Figure 2016014014

、Z、ZおよびZは独立して、単結合または炭素数1〜6のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、1つまたは2つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく、これらの二価基において、少なくとも1つの水素はフッ素、塩素で置き換えられてもよく;
a、b、cおよびdは独立して、0、1または2であり、a、b、cおよびdの和は5以下である;

Figure 2016014014

式(2)〜(4)において、
11およびR12は独立して、炭素数1〜10のアルキルまたは炭素数2〜10のアルケニルであり、このアルキルまたはアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH−は−O−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
環B、環B、環B、および環Bは独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、またはピリミジン−2,5−ジイルであり;
11、Z12およびZ13は独立して、単結合、−CHCH−、−CH=CH−、−C≡C−、または−COO−である。
項14. 第三成分として式(5)〜(7)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物をさらに含有する、項13に記載の液晶組成物。
Figure 2016014014

式(5)〜(7)において、
13は炭素数1〜10のアルキルまたは炭素数2〜10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
11は、フッ素、塩素、−OCF3、−OCHF2、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF2CHF2、または−OCF2CHFCF3であり;
環C、環Cおよび環Cは独立して、1,4−シクロヘキシレン、少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられてもよい1,4−フェニレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、またはピリミジン−2,5−ジイルであり;
14、Z15およびZ16は独立して、単結合、−CHCH−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、−CFO−、−OCF−、−CHO−、または−(CH−であり;
11およびL12は独立して、水素またはフッ素である。
項15. 第三成分として式(8)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物をさらに含有する、項13に記載の液晶組成物。
Figure 2016014014

式(8)において、
14は炭素数1〜10のアルキルまたは炭素数2〜10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
12は−C≡Nまたは−C≡C−C≡Nであり;
環Dは、1,4−シクロヘキシレン、少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられてもよい1,4−フェニレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、またはピリミジン−2,5−ジイルであり;
17は、単結合、−CHCH−、−C≡C−、−COO−、−CFO−、−OCF−、または−CHO−であり;
13およびL14は独立して、水素またはフッ素であり;
iは、1、2、3、または4である。
項16. 第三成分として式(9)〜(15)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物をさらに含有する、項13に記載の液晶組成物。
Figure 2016014014

式(9)〜(15)において、
15およびR16は独立して、炭素数1〜10のアルキルまたは炭素数2〜10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
17は、水素、フッ素、炭素数1〜10のアルキル、または炭素数2〜10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
環E、環E、環E、および環Eは独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられてもよい1,4−フェニレン,テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、またはデカヒドロナフタレン−2,6−ジイルであり;
環Eおよび環Eは独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン,テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、またはデカヒドロナフタレン−2,6−ジイルであり;
18、Z19、Z20、およびZ21は独立して、単結合、−CHCH−、−COO−、−CHO−、−OCF−、または−OCFCHCH−であり;
15およびL16は独立して、フッ素または塩素であり;
11は、水素またはメチルであり;
Xは、−CHF−または−CF−であり;
j、k、m、n、p、q、r、およびsは独立して、0または1であり、k、m、n、およびpの和は、1または2であり、q、rおよびsの和は、0、1、2、または3であり、tは、1、2または3である。
項17. 項12に記載の液晶組成物を含有する液晶表示素子。
本発明は、次の項も含む。(a) 第一成分として式(1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物、第二成分として式(2)〜(4)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物、および第三成分として式(5)〜(15)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物を含有し、そしてネマチック相を有する組成物。(b) 項(a)において、組成物の重量に基づいて、第一成分の割合が5重量%〜60重量%の範囲であり、第二成分の割合が30重量%以上であり、第三成分の割合が10重量%〜95重量%の範囲であり、、そして誘電率異方性が正に大きい、項(a)に記載の組成物。(c) 項(a)において、組成物の重量に基づいて、第一成分の割合が5重量%〜60重量%の範囲であり、第二成分の割合が30重量%以上であり、第三成分の割合が10重量%〜95重量%の範囲であり、そして誘電率異方性が負に大きい、項(a)に記載の組成物。
本発明は、次の項も含む。(d) 光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤、消泡剤、重合性化合物、重合開始剤および重合禁止剤の少なくとも1つをさらに含有する、上記の組成物。(e) ネマチック相の上限温度が70℃以上であり、波長589nmにおける光学異方性(25℃で測定)が0.07以上であり、そして周波数1kHzにおける誘電率異方性(25℃で測定)が2以上である、上記の組成物。(f) ネマチック相の上限温度が70℃以上であり、波長589nmにおける光学異方性(25℃で測定)が0.08以上であり、そして周波数1kHzにおける誘電率異方性(25℃で測定)が−2以下である、上記の組成物。
本発明は、次の項も含む。(g) 上記の組成物を含有し、そしてPC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、VA、FFS、FPA、またはPSAのモードを有する素子。(h) 上記の組成物を含有するAM素子。(i) 上記の組成物を含有する透過型の素子。(j) 上記の組成物を、ネマチック相を有する組成物としての使用。(k) 上記の組成物に光学活性な化合物を添加することによって光学活性な組成物としての使用。
化合物(1)についてまず説明し、そのあとに、合成法、液晶組成物、液晶表示素子の順で説明をする。
1.化合物(1)
化合物(1)は、下記の二価基、式(pr−1)または(pr−2)を有することを特徴とする。

Figure 2016014014

この化合物は、素子が通常使用される条件下において物理的および化学的に極めて安定であり、そして他の液晶性化合物との相溶性がよい。この化合物を含有する組成物は素子が通常使用される条件下で安定である。この組成物を低い温度で保管しても、この化合物が結晶(またはスメクチック相)として析出することがない。この化合物は、化合物に必要な一般的物性、適切な光学異方性、そして適切な誘電率異方性を有する。
化合物(1)における末端基RおよびR、環A、A、AおよびA、結合基Z、Z、ZおよびZの好ましい例は、以下のとおりである。この例は化合物(1)の下位式にも適用される。

Figure 2016014014
式(1)において、RおよびRは独立して、炭素数1〜10のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよい。
好ましいRまたはRは、アルキル、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルコキシアルコキシ、アルキルチオ、アルキルチオアルコキシ、アシル、アシルアルキル、アシルオキシ、アシルオキシアルキル、アルコキシカルボニル、アルコキシカルボニルアルキル、アルケニル、アルケニルオキシ、アルケニルオキシアルキル、アルコキシアルケニル、アルキニル、アルキニルオキシ、シラアルキル、およびジシラアルキルである。これらの基において分岐よりも直鎖の方が好ましい。RまたはRが分岐の基であっても光学活性であるときは好ましい。さらに好ましいRまたはRはアルキル、アルコキシ、アルコキシアルキル、およびアルケニルである。最も好ましいRまたはRはアルキル、アルコキシ、およびアルケニルである。
アルケニルにおける−CH=CH−の好ましい立体配置は、二重結合の位置に依存する。1−プロペニル、1−ブテニル、1−ペンテニル、1−ヘキセニル、3−ペンテニル、3−ヘキセニルのようなアルケニルにおいてはトランス配置が好ましい。2−ブテニル、2−ペンテニル、2−ヘキセニルのようなアルケニルにおいてはシス配置が好ましい。
具体的なRまたはRは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、ヘプチルオキシ、メトキシメチル、メトキシエチル、メトキシプロピル、エトキシメチル、エトキシエチル、エトキシプロピル、プロポキシメチル、ブトキシメチル、ペントキシメチル、ビニル、1−プロペニル、2−プロペニル、1−ブテニル、2−ブテニル、3−ブテニル、1−ペンテニル、2−ペンテニル、3−ペンテニル、4−ペンテニル、2−プロペニルオキシ、2−ブテニルオキシ、2−ペンテニルオキシ、1−プロピニル、および1−ペンテニルである。
さらに好ましいRまたはRは、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、メトキシメチル、エトキシメチル、プロポキシメチル、ビニル、1−プロペニル、2−プロペニル、1−ブテニル、2−ブテニル、3−ブテニル、1−ペンテニル、2−ペンテニル、3−ペンテニル、4−ペンテニル、2−プロペニルオキシ、2−ブテニルオキシ、および2−ペンテニルオキシである。最も好ましいRまたはRは、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、メトキシメチル、ビニル、1−プロペニル、3−ブテニルおよび3−ペンテニルである。
式(1)において、A1、A2、AおよびAは独立して、1,4−シクロヘキシレン、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、2,6,7−トリオキサビシクロ[2.2.2]オクタン−1,4−ジイル、1,4−フェニレン、ナフタレン−2,6−ジイル、9,10−ジヒドロフェナントレン−2,7−ジイル、9H−キサンテン−2,6−ジイル、またはフルオレン−2,7−ジイルであり、これらの基において、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−CH=N−で置き換えられてもよく、これらの二価基において、少なくとも1つの水素は、フッ素、塩素、−C≡N、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2、または−OCH2Fで置き換えられてもよい。
「これらの基において、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−CH=N−で置き換えられてもよく」の好ましい例は、下記の式(16−1)〜(16−50)で表される二価基である。さらに好ましい例は、式(16−1)〜(16−4)、式(16−15)、式(16−23)、式(16−27)〜(26−29)、式(16−36)、式(16−39)、および式(16−45)で表される二価基である。最も好ましい例は、式(16−1)、式(16−2)、および式(16−27)〜式(16−29)で表される二価基である。
Figure 2016014014
Figure 2016014014
「これらの二価基において、少なくとも1つの水素は、フッ素、塩素、−C≡N、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2、または−OCH2Fで置き換えられてもよい」の好ましい例は、下記の式(17−1)〜(17−77)で表される二価基である。さらに好ましい例は、式(17−1)〜(17−6)、式(17−10)〜(17−15)、式(17−54)〜(17−59)および式(17−72)〜(17−77)で表される二価基である。最も好ましい例は、式(17−1)〜(17−6)、式(17−10)〜(17−15)、式(17−57)〜(17−59)および式(17−72)〜(17−77)で表される二価基である。
Figure 2016014014
Figure 2016014014
Figure 2016014014
さらに好ましい環A、A、AまたはAは、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,3,5−トリフルオロ−1,4−フェニレン、ピリジン−2,5−ジイル、3−フルオロピリジン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、ピリダジン−2,5−ジイル、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、およびナフタレン−2,6−ジイルである。1,4−シクロヘキシレンおよび1,3−ジオキサン−2,5−ジイルの立体配置はシスよりもトランスが好ましい。
最も好ましい環A、A、AまたはAは、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、ピリジン−2,5−ジイル、およびピリミジン−2,5−ジイルである。
式(1)において、Pは式(pr−1)または(pr−2)で表される二価基である。

Figure 2016014014

式(pr−1)で表される二価基を有する化合物は、正に大きな誘電率異方性の観点から好ましい。式(pr−2)で表される二価基を有する化合物は、負に大きな誘電異方性の観点から好ましい。
式(1)において、Z、Z、ZおよびZは独立して、単結合または炭素数1〜6のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、1つまたは2つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく、これらの二価基において、少なくとも1つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよい。
、Z、ZまたはZの具体的な例は、単結合、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、−CH=CH−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH2CO−、−COCH2−、−CH2SiH2−、−SiH2CH2−、−(CH24−、−(CH22COO−、−(CH22OCO−、−OCO(CH22−、−COO(CH22−、−(CH22CF2O−、−(CH22OCF2−、−OCF2(CH22−、−CF2O(CH22−、−(CH23O−、または−O(CH23−である。−CH=CH−、−CF=CF−、−CH=CH−CHO−、および−OCH−CH=CH−のような結合基の二重結合に関する立体配置はシスよりもトランスが好ましい。
好ましいZ、Z、ZまたはZは、単結合、−COO−、−OCO−、−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、−CH2CH2−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、および−(CH−である。さらに好ましいZ、Z、ZまたはZは、単結合、−CH2CH2−、−COO−、−OCO−、−CFO−、−OCF−、−CH=CH−、および−C≡C−である。最も好ましいZ、Z、ZまたはZは単結合である。
式(1)において、a、b、cおよびdは独立して、0、1または2であり、a、b、cおよびdの和は5以下である。化合物(1)は、二環〜六環を有する。これらの環には通常の六員環に加えて縮合環や架橋された六員環も含まれる。化合物(1)が二環を有するときは、他の液晶性化合物との相溶性がよい。化合物(1)が二環または三環を有するときは、粘度が小さい。化合物(1)が三環または四環を有するときは、上限温度が高い。化合物(1)が四環を有するときは、液晶相の温度範囲が広い。
化合物(1)の末端基、環および結合基を適切に選択することによって、光学異方性、誘電率異方性などの物性を任意に調整することが可能である。末端基RおよびR、環A、A、AおよびA、結合基Z、Z、ZおよびZの種類が、化合物(1)の物性に与える効果を以下に説明する。
化合物(1)は、誘電率異方性が正に大きい、負に大きい、そして小さい、の三つに分類される。大きな誘電率異方性を有する化合物は、素子のしきい値電圧を下げるための成分である。小さな誘電率異方性を有する化合物は、組成物の粘度を下げる、または上限温度を上げるための成分である。「大きい」と「小さい」は相対的な表現である。「小さい」の一例は、誘電率異方性が約−1から約+2の範囲である。式(1−1)において、RおよびRはアルキル、アルコキシなどであり、そしてYおよびYはフッ素、−CFのような電子吸引性基である。この化合物は負に大きな誘電率異方性を有する。式(1−2)および(1−3)において、RおよびRはアルキル、アルコキシなどである。これらの化合物は、小さな誘電率異方性を有する。
これらの化合物において、RまたはRが直鎖であるときは液晶相の温度範囲が広くそして粘度が小さい。RまたはRが分岐鎖であるとき、他の液晶性化合物との相溶性がよい。RまたはRが光学活性基である化合物は、キラルドーパントとして有用である。この化合物を組成物に添加することによって、素子に発生するリバース・ツイスト・ドメイン(Reverse twisted domain)を防止することができる。RまたはRが光学活性基でない化合物は、組成物の成分として有用である。RまたはRがアルケニルであるとき、好ましい立体配置は二重結合の位置に依存する。好ましい立体配置を有するアルケニル化合物は、高い上限温度または液晶相の広い温度範囲を有する。Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1985, 131, 109およびMol. Cryst. Liq. Cryst., 1985, 131, 327に詳細な説明がある。
環A、A、AまたはAが、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられた1,4−フェニレン、ピリジン−2,5−ジイルまたは1,3−ジオキサン−2,5−ジイルであるとき、誘電率異方性が正に大きい。環が、少なくとも1つの水素がフッ素または塩素で置き換えられてもよい1,4−フェニレン、ピリジン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、またはピリダジン−3,6−ジイルであるとき、光学異方性が大きい。環が、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレンまたは1,3−ジオキサン−2,5−ジイルであるとき、光学異方性が小さい。
少なくとも2つの環が1,4−シクロヘキシレンであるとき、上限温度が高く、光学異方性が小さく、そして粘度が小さい。少なくとも1つの環が1,4−フェニレンのとき、光学異方性が比較的大きく、そして配向秩序パラメーター(orientational order parameter)が大きい。少なくとも2つの環が1,4−フェニレンであるとき、光学異方性が大きく、液晶相の温度範囲が広く、そして上限温度が高い。
結合基Z、Z、ZまたはZが単結合、−CH2CH2−、−CH2O−、−CFO−、−OCF−、−CH=CH−、−CF=CF−、または−(CH2−であるとき、粘度が小さい。結合基が単結合、−CH2CH2−、−OCF−、−CFO−、または−CH=CH−であるときは粘度がより小さい。結合基が−CH=CH−であるとき、液晶相の温度範囲が広く、そして弾性定数比K33/K11(K33:ベンド弾性定数、K11:スプレイ弾性定数)が大きい。結合基が−C≡C−のとき、光学異方性が大きい。
化合物(1)が二環または三環を有するときは粘度が小さい。化合物(1)が四環または五環を有するときは上限温度が高い。以上のように、末端基、環および結合基の種類、環の数を適当に選択することにより目的の物性を有する化合物を得ることができる。したがって、化合物(1)はPC、TN、STN、ECB、OCB、IPS、VAなどの素子に用いられる組成物の成分として有用である。
誘電率異方性が正に大きい化合物において、Z、Z、ZまたはZの好ましい例は、単結合、−CH2CH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH=CH−、−CF=CF−、または−C≡C−である。さらに好ましい例は、単結合、−CH2CH2−、−CF2O−、−OCF2−、または−CH=CH−である。最も好ましい例は、単結合である。
誘電率異方性が負に大きい化合物において、Z、Z、ZまたはZの好ましい例は、単結合、−CH2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH=CH−、−CF=CF−、または−C≡C−である。さらに好ましい例は、単結合、−CH2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、または−CH=CH−である。最も好ましい例は、単結合である。
誘電率異方性が小さい化合物において、Z、Z、ZまたはZの好ましい例は、単結合、−COO−、−CH2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−CH=CH−、または−C≡C−である。さらに好ましい例は、単結合、−COO−、−CH2CH2−、−CH=CH−、または−C≡C−である、最も好ましい例は単結合である。
式(1−1)において、YおよびYがフッ素、塩素、−CF、または−CHF2であるとき、この化合物は好ましい。YおよびYがフッ素または塩素であるとき、この化合物はさらに好ましい。YおよびYがフッ素であるとき、この化合物は最も好ましい。式(1−2)においてYおよびYが水素であるとき、この化合物は好ましい。Yが水素でありYがフッ素であるとき、この化合物も好ましい。Yがフッ素でありYが水素であるとき、この化合物も好ましい。YおよびYがフッ素であるとき、この化合物も好ましい。
化合物(1)の好ましい例は、項2に記載した化合物(1−1)〜(1−3)である。さらに好ましい例は、項2よりあとに記載した下位式で示したとおりである。化合物(1−1)は、VA、PSAなどのモードを有する素子に適している。化合物(1−2)および(1−3)は、誘電率異方性が小さいので、
総てのモードに用いることができる。なお、化合物(1−2)または(1−3)が2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレンのような二価基を有するとき、この化合物の誘電率異方性は負に大きいので、VA、PSAなどのモードを有する素子に用いることができる。
化合物(1)の具体例
化合物(1)の好ましい例は、項2に示した式(1−1)〜(1−3)である。
Figure 2016014014

誘電異方性が負に大きい化合物において、より好ましい例は、項3および項8に示した式(1−11a)〜(1−13a)、式(1−11b)〜(1−13b)および式(1−14)〜(1−16)である。最も好ましい例は、項10に示した式(1-111a)、式(1-121a)、式(1-131a)、式(1-141a)、式(1-151a)、式(1-161a)、式(1-111b)、式(1-121b)、式(1-131b)、式(1-141b)、式(1-151b)および式(1-161b)である。
誘電異方性が小さい化合物において、より好ましい例は、項5、項7および項8に示した式(1−21a)〜(1−23a)、式(1−21b)〜(1−23b)、式(1−31)〜(1−36)および式(1−24)〜(1−26)である。最も好ましい例は、項11に示した式(1-211a)、式(1-212a)、式(1-213a)、式(1-231a)、式(1-311a)、式(1−331a)、式(1-361a)、式(1-211b)、式(1-212b)、式(1-213b)、式(1-231b)、式(1-311b)、式(1−331b)、および式(1-361b)である。
Figure 2016014014

Figure 2016014014
Figure 2016014014
式(1-111b)、式(1-121b)、式(1-131b)、式(1-141b)、式(1-151b)および式(1-161b)は誘電異方性が負に大きい。
Figure 2016014014


Figure 2016014014

Figure 2016014014
Figure 2016014014
式(1−211a)、式(1−213a)、式(1-311a)、式(1−211b)式(1−213b)および式(1-311b)は、粘度が小さく、式(1-361a)および式(1-361b)は、NIが高く、式(1−212a)、式(1-231a)、式(1-331a)、式(1−212b)、式(1-231b)および式(1-331b)は粘度とNIのバランスが良い。
2.合成法
化合物(1)は有機合成化学における手法を適切に組み合わせることにより合成できる。出発物に目的の末端基、環および結合基を導入する方法は、オーガニックシンセシス(Organic Syntheses, John Wiley & Sons, Inc.)、オーガニック・リアクションズ(Organic Reactions, John Wiley & Sons, Inc.)、コンプリヘンシブ・オーガニック・シンセシス(Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press)、新実験化学講座(丸善)などの成書に記載されている。
結合基Z〜Zを生成する方法に関して、最初にスキームを示す。次に項(1)〜項(11)でスキームに記載した反応を説明する。このスキームにおいて、MSG(またはMSG)は少なくとも1つの環を有する1価の有機基である。スキームで用いた複数のMSG(またはMSG)は、同一であってもよいし、または異なってもよい。化合物(1A)〜(1K)は化合物(1)に相当する。
Figure 2016014014
Figure 2016014014
Figure 2016014014
Figure 2016014014
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(1)単結合の生成
アリールホウ酸(21)と公知の方法で合成される化合物(22)とを、炭酸塩水溶液中、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウムのような触媒の存在下で反応させて化合物(1A)を合成する。この化合物(1A)は、公知の方法で合成される化合物(23)にn−ブチルリチウムを、次いで塩化亜鉛を反応させ、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウムのような触媒の存在下で化合物(22)を反応させることによっても合成される。
(2)−COO−と−OCO−の生成
化合物(23)にn−ブチルリチウムを、続いて二酸化炭素を反応させてカルボン酸(24)を得る。化合物(24)と、化合物(21)から公知の方法で合成されるフェノール(25)とをDCC(1,3−ジシクロヘキシルカルボジイミド)とDMAP(4−ジメチルアミノピリジン)の存在下で脱水させて−COO−を有する化合物(1B)を合成する。この方法によって−OCO−を有する化合物も合成できる。
(3)−CFO−と−OCF−の生成
化合物(1B)をローソン試薬のような硫黄化剤で処理して化合物(26)を得る。化合物(26)をフッ化水素ピリジン錯体とNBS(N−ブロモスクシンイミド)でフッ素化し、−CFO−を有する化合物(1C)を合成する。M. Kuroboshi et al., Chem. Lett., 1992,827.を参照。化合物(1C)は化合物(26)を(ジエチルアミノ)サルファートリフルオリド(DAST)でフッ素化しても合成される。W. H. Bunnelle et al., J. Org. Chem. 1990, 55, 768.を参照。この方法によって−OCF−を有する化合物も合成できる。Peer. Kirsch et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 1480.に記載の方法によってこれらの結合基を生成させることも可能である。
(4)−CH=CH−の生成
化合物(23)をn−ブチルリチウムで処理した後、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)などのホルムアミドと反応させてアルデヒド(28)を得る。公知の方法で合成されるホスホニウム塩(27)をカリウムt−ブトキシドのような塩基で処理して発生させたリンイリドを、アルデヒド(28)に反応させて化合物(1D)を合成する。反応条件によってはシス体が生成するので、必要に応じて公知の方法によりシス体をトランス体に異性化する。
(5)−CH2CH2−の生成
化合物(1D)をパラジウム炭素のような触媒の存在下で水素化することにより、化合物(1E)を合成する。
(6)−(CH−の生成
ホスホニウム塩(27)の代わりにホスホニウム塩(29)を用い、項(5)の方法に従って−(CH−CH=CH−を有する化合物を得る。これを接触水素化して化合物(1F)を合成する。
(7)−C≡C−の生成
ジクロロパラジウムとハロゲン化銅との触媒存在下で、化合物(23)に2−メチル−3−ブチン−2−オールを反応させたのち、塩基性条件下で脱保護して化合物(30)を得る。ジクロロパラジウムとハロゲン化銅との触媒存在下、化合物(30)を化合物(22)と反応させて、化合物(1G)を合成する。
(8)−CF=CF−の生成
化合物(23)をn−ブチルリチウムで処理したあと、テトラフルオロエチレンを反応させて化合物(31)を得る。化合物(22)をn−ブチルリチウムで処理したあと化合物(31)と反応させて化合物(1H)を合成する。
(9)−CHO−と−OCH−の生成
化合物(28)を水素化ホウ素ナトリウムなどの還元剤で還元して化合物(32)を得る。これを臭化水素酸などでハロゲン化して化合物(33)を得る。炭酸カリウムなどの存在下で、化合物(33)を化合物(25)と反応させて化合物(1J)を合成する。
(10)−(CH23O−と−O(CH23−の生成
化合物(32)の代わりに化合物(34)を用いて、項(9)の方法に従って化合物(1K)を合成する。
(11)−(CF22−の生成
J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 5414. に記載された方法に従い、ジケトン(−COCO−)をフッ化水素触媒の存在下、四フッ化硫黄でフッ素化して−(CF22−を有する化合物を得る。
次に、環A〜Aに関する合成法を説明する。1,4−シクロヘキシレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、ピリジン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイルなどの環に関しては出発物が市販されているか、または合成法がよく知られている。そこで、下に示した化合物(64)、(67)および(71)について説明する。
Figure 2016014014
デカヒドロナフタレン−2,6−ジオン(64)はデカヒドロナフタレン−2,6−ジイルを有する化合物の出発物である。この化合物(64)は、特開2000−239564号公報に記載された方法に従って、ジオール(63)を酸化ルテニウム存在下で接触水素還元し、さらに酸化クロムで酸化することによって合成する。
Figure 2016014014
2,3−(ビストリフルオロメチル)フェニレンの構造単位は、Org. Lett., 2000, 2 (21), 3345 に記載された方法で合成する。フラン(65)と1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロ−2−ブチンとを高温でディールズ・アルダー型の反応をさせることによってアニリン(66)を合成する。この化合物に、Org. Synth. Coll., Vol. 2, 1943, 355 に記載された方法にしたがい、サンド・マイヤー型反応を行ってヨウ化物(67)を得る。この化合物は一般的な有機合成化学の手法によって化合物(1)に変換する。
Figure 2016014014
2−ジフルオロメチル−3−フルオロフェニレンの構造単位は、次のような方法で合成する。化合物(68)の水酸基を適切な保護基で保護して化合物(69)を得る。Pは保護基を意味する。化合物(69)にsec−ブチルリチウムを作用させ、続いてN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)を反応させてアルデヒド(70)を得る。この化合物をジエチルアミノサルファートリフルオリド(DAST)でフッ素化し、続いて脱保護してフェノール(71)を得る。この化合物は一般的な有機合成化学の手法によって化合物(1)に変換する。
ジヒドロピラン環を生成する方法は、次のとおりである。Pが式(pr−1)で表される二価基である化合物(1)、すなわち化合物(1a)について説明する。化合物(s−6)は、下記に示す方法に従って化合物(s−1)から合成する。化合物(s−6)を、p−トルエンスルホン酸一水和物の存在下、トルエン中で加熱還流することによって脱水し、目的とする化合物(1a)を得る。
Figure 2016014014
3.液晶組成物
本発明の組成物は、主として液晶表示素子に使用される。この組成物は、第一成分として化合物(1)の少なくとも1つを含有する。この組成物は、先に記載した化合物(2)〜(15)を含有してよい。この組成物は、化合物(2)〜(15)とは異なる、その他の液晶性化合物を含有してもよい。好ましい組成物は、第一成分として化合物(1)の少なくとも1つ、および第二成分として化合物(2)〜(4)の少なくとも1つを含有する。第三成分は、化合物(5)〜(15)のなかから素子のモードに基づいて選択される(表1を参照)。FFS、PSAなどのモードを有する素子に使用する場合、第三成分には化合物(5)〜(7)が適している。TN、STNなどのモードを有する素子に使用する場合、第三成分には化合物(8)が適している。VA、PSAなどのモードを有する素子に使用する場合、第三成分には化合物(9)〜(15)が適している。この組成物は、化合物(1)〜(15)とは異なる液晶性化合物をさらに含有してもよい。この組成物は、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤、消泡剤、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤のような添加物を必要に応じて含有してもよい。
Figure 2016014014
この組成物は、化合物(1)の少なくとも1つを1重量%〜99重量%の範囲で含有することが、優良な特性を発現させるために好ましい。さらに好ましい割合は、3重量%〜90重量%の範囲である。最も好ましい割合は、5重量%〜60重量%の範囲である。
化合物(2)〜(4)は、2つの末端基がアルキルなどであり、誘電率異方性は小さい。これらの化合物の好ましい例として、化合物(2−1)〜(2−11)、化合物(3−1)〜(3−19)、および化合物(4−1)〜(4−7)を挙げることができる。これらの化合物において、R11およびR12は独立して、炭素数1〜10のアルキルまたは炭素数2〜10のアルケニルであり、このアルキルまたはアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH−は−O−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよい。
Figure 2016014014
化合物(2)は、主として粘度の減少または光学異方性の調整に効果がある。化合物(3)および(4)は、上限温度を高くすることによってネマチック相の温度範囲を広げる効果、または光学異方性を調整する効果がある。
化合物(2)〜(4)は誘電率異方性が小さい。化合物(2)〜(4)の含有量が増加するにつれて組成物の粘度が小さくなるが、誘電率異方性が小さくなる。そこで、素子のしきい値電圧の要求値を満たす限り、含有量は多いほうが好ましい。したがって、IPS、VAなどのモード用の組成物を調製する場合には、化合物(2)〜(4)の含有量は、液晶組成物の重量に基づいて、好ましくは30重量%以上、さらに好ましくは40重量%以上である。
化合物(5)〜(7)は、右末端にハロゲンまたはフッ素含有基を有する。これらの化合物の好ましい例として、化合物(5−1)〜(5−16)、化合物(6−1)〜(6−113)、化合物(7−1)〜(7−57)を挙げることができる。これらの化合物において、R13は炭素数1〜10のアルキルまたは炭素数2〜10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;X11は、フッ素、塩素、−OCF3、−OCHF2、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF2CHF2、または−OCF2CHFCF3である。
Figure 2016014014
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Figure 2016014014
Figure 2016014014
Figure 2016014014

Figure 2016014014
化合物(5)〜(7)は、誘電率異方性が正に大きく、熱、光などに対する安定性が非常に優れているので、IPS、FFS、OCBなどのモード用の組成物を調製する場合に用いられる。化合物(5)〜(7)の含有量は、液晶組成物の重量に基づいて1重量%〜99重量%の範囲が適しており、好ましくは10重量%〜97重量%の範囲、さらに好ましくは40重量%〜95重量%の範囲である。これらの化合物を誘電率異方性が負である組成物に添加する場合、これらの化合物の含有量は液晶組成物の重量に基づいて30重量%以下が好ましい。化合物(5)〜(7)を添加することにより、組成物の弾性定数を調整し、素子の電圧−透過率曲線を調整することが可能となる。
化合物(8)は、右末端基が−C≡Nまたは−C≡C−C≡Nである。この化合物の好ましい例として、化合物(8−1)〜(8−64)を挙げることができる。これらの化合物において、R14は炭素数1〜10のアルキルまたは炭素数2〜10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;X12は−C≡Nまたは−C≡C−C≡Nである。
Figure 2016014014
Figure 2016014014
化合物(8)は、誘電率異方性が正であり、その値が大きいので、TN、STNなどのモード用の組成物を調製する場合に主として用いられる。化合物(8)を添加することにより、組成物の誘電率異方性を大きくすることができる。化合物(8)は、液晶相の温度範囲を広げる、粘度を調整する、または光学異方性を調整する、という効果がある。この化合物は、素子の電圧−透過率曲線の調整にも有用である。
TN、STNなどのモード用の組成物を調製する場合には、化合物(8)の含有量は、液晶組成物の重量に基づいて1重量%〜99重量%の範囲が適しており、好ましくは10重量%〜97重量%の範囲、さらに好ましくは40重量%〜95重量%の範囲である。化合物(8)を誘電率異方性が負である組成物に添加する場合、この化合物の含有量は液晶組成物の重量に基づいて30重量%以下が好ましい。化合物(8)を添加することにより、組成物の弾性定数を調整し、素子の電圧−透過率曲線を調整することが可能となる。
化合物(9)〜(15)は、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレンのように、ラテラル位が2つのハロゲンで置換されたフェニレンを有する。これらの化合物の好ましい例として、化合物(9−1)〜(9−8)、化合物(10−1)〜(10−17)、化合物(11−1)、化合物(12−1)〜(12−3)、化合物(13−1)〜(13−11)、化合物(14−1)〜(14−3)、および化合物(15−1)〜(15−3)を挙げることができる。これらの化合物おいて、R15およびR16は独立して、炭素数1〜10のアルキルまたは炭素数2〜10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;R17は、水素、フッ素、炭素数1〜10のアルキル、または炭素数2〜10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよい。
Figure 2016014014
Figure 2016014014
化合物(9)〜(15)は、誘電率異方性が負に大きい。これらの化合物は、IPS、VA、PSAなどのモード用の組成物を調製する場合に用いられる。これらの化合物の含有量を増加させるにつれて組成物の誘電率異方性が負に大きくなるが、粘度が大きくなる。そこで、素子のしきい値電圧の要求値を満たす限り、含有量は少ないほうが好ましい。したがって、誘電率異方性が−5程度であることを考慮すると、充分な電圧駆動をさせるには、含有量が40重量%以上であることが好ましい。
これらの化合物のうち、化合物(9)は二環化合物であるので、主として、粘度の減少、光学異方性の調整、または誘電率異方性の増加に効果がある。化合物(10)および(11)は三環化合物であるので、上限温度を高くする、光学異方性を大きくする、または誘電率異方性を大きくするという効果がある。化合物(12)〜(15)は、誘電率異方性を大きくするという効果がある。
IPS、VA、PSAなどのモード用の組成物を調製する場合には、化合物(9)〜(15)の含有量は、液晶組成物の重量に基づいて、好ましくは40重量%以上であり、さらに好ましくは50重量%〜95重量%の範囲である。化合物(9)〜(15)を誘電率異方性が正である組成物に添加する場合は、これらの化合物の含有量が液晶組成物の重量に基づいて30重量%以下が好ましい。これらの化合物を添加することにより、組成物の弾性定数を調整し、素子の電圧−透過率曲線を調整することが可能となる。
液晶組成物の調製は、必要な成分を室温よりも高い温度で溶解させるなどの方法により行われる。用途に応じて、この組成物に添加物を添加してよい。添加物の例は、光学活性化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤、消泡剤、重合性化合物、重合開始剤、重合禁止剤などである。このような添加物は当業者によく知られており、文献に記載されている。
光学活性化合物は、液晶分子にらせん構造を誘起して必要なねじれ角を与えることによって逆ねじれを防ぐ、という効果を有する。光学活性化合物を添加することによって、らせんピッチを調整することができる。らせんピッチの温度依存性を調整する目的で2つ以上の光学活性化合物を添加してもよい。光学活性化合物の好ましい例として、下記の化合物(Op−1)〜(Op−18)を挙げることができる。化合物(Op−18)において、環Jは1,4−シクロへキシレンまたは1,4−フェニレンであり、R28は炭素数1〜10のアルキルである。
Figure 2016014014
酸化防止剤は、大きな電圧保持率を維持するために有効である。酸化防止剤の好ましい例として、下記の化合物(AO−1)および(AO−2);IRGANOX 415、IRGANOX 565、IRGANOX 1010、IRGANOX 1035、IRGANOX 3114、およびIRGANOX 1098(商品名:BASF社)を挙げることができる。紫外線吸収剤は、上限温度の低下を防ぐために有効である。紫外線吸収剤の好ましい例は、ベンゾフェノン誘導体、ベンゾエート誘導体、トリアゾール誘導体などである。具体例として下記の化合物(AO−3)および(AO−4);TINUVIN 329、TINUVIN P、TINUVIN 326、TINUVIN 234、TINUVIN 213、TINUVIN 400、TINUVIN 328、およびTINUVIN 99−2(商品名:BASF社);および1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)を挙げることができる。
立体障害のあるアミンのような光安定剤は、大きな電圧保持率を維持するために好ましい。光安定剤の好ましい例として、下記の化合物(AO−5)および(AO−6);TINUVIN 144、TINUVIN 765、およびTINUVIN 770DF(商品名:BASF社)を挙げることができる。熱安定剤も大きな電圧保持率を維持するために有効であり、好ましい例としてIRGAFOS 168(商品名:BASF社)を挙げることができる。消泡剤は、泡立ちを防ぐために有効である。消泡剤の好ましい例は、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイルなどである。

Figure 2016014014
化合物(AO−1)において、R29は炭素数1〜20のアルキル、炭素数1〜20のアルコキシ、−COOR32、または−CHCHCOOR32であり、ここでR32は炭素数1〜20のアルキルである。化合物(AO−2)および(AO−5)において、R30は炭素数1〜20のアルキルである。化合物(AO−5)において、R31は水素、メチルまたはO(酸素ラジカル)であり、環Kおよび環Lは1,4−シクロへキシレンまたは1,4−フェニレンであり、xは0、1または2である。
重合性化合物は、立体的に制御しながら重合させることによって、素子の応答時間を短縮し、画像の焼き付きを改善することができる。重合性化合物の好ましい例は、アクリレート、メタクリレート、ビニル化合物、ビニルオキシ化合物、プロペニルエーテル、エポキシ化合物(オキシラン、オキセタン)、およびビニルケトンである。さらに好ましい例は、少なくとも1つのアクリロイルオキシを有する化合物および少なくとも1つのメタクリロイルオキシを有する化合物である。さらに好ましい例には、アクリロイルオキシとメタクリロイルオキシの両方を有する化合物も含まれる。
その他の重合性化合物の追加例は、化合物(M−1)〜(M−12)である。化合物(M−1)〜(M−12)において、R25、R26およびR27は独立して、水素またはメチルであり;u、xおよびyは独立して、0または1であり;vおよびwは独立して、1〜10の整数であり;L21、L22、L23、L24、L25、およびL26は独立して、水素またはフッ素である。
Figure 2016014014
重合性化合物は、重合開始剤を添加することによって、速やかに重合させることができる。反応温度を最適化することによって、残存する重合性化合物の量を減少させることができる。光ラジカル重合開始剤の例は、BASF社のダロキュアシリーズからTPO、1173および4265であり、イルガキュアシリーズから184、369、500、651、784、819、907、1300、1700、1800、1850、および2959である。
光ラジカル重合開始剤の追加例は、4−メトキシフェニル−2,4−ビス(トリクロロメチル)トリアジン、2−(4−ブトキシスチリル)−5−トリクロロメチル−1,3,4−オキサジアゾール、9−フェニルアクリジン、9,10−ベンズフェナジン、ベンゾフェノン/ミヒラーズケトン混合物、ヘキサアリールビイミダゾール/メルカプトベンズイミダゾール混合物、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1−オン、2,4−ジエチルキサントン/p−ジメチルアミノ安息香酸メチル混合物、ベンゾフェノン/メチルトリエタノールアミン混合物である。
重合性化合物を保管するとき、重合を防止するために重合禁止剤を添加してもよい。重合性化合物は、通常は重合禁止剤を除去しないまま組成物に添加される。重合禁止剤の例は、ヒドロキノン、メチルヒドロキノンのようなヒドロキノン誘導体、4−tert−ブチルカテコール、4−メトキシフェノ−ル、フェノチアジンなどである。
4.液晶表示素子
誘電率異方性が正に大きい液晶組成物は、PC、TN、STN、OCB、PSAなどの動作を有し、アクティブマトリックス(AM方式)で駆動する液晶表示素子に使用できる。この組成物は、PC、TN、STN、OCB、VA、IPSなどの動作を有し、パッシブマトリクス(PM)方式で駆動する液晶表示素子にも使用することができる。これらのAM方式およびPM方式の素子は、反射型、透過型、半透過型のいずれのタイプにも適用ができる。
誘電率異方性が負に大きい液晶組成物は、負の誘電率異方性を有するので、VA、IPS、PSAなどの動作モードを有し、AM方式で駆動する液晶表示素子に好適に用いることができる。この組成物は、VAモードを有し、AM方式で駆動する液晶表示素子に、特に好適に用いることができる。
このような組成物は、ネマチック液晶をマイクロカプセル化して作製したNCAP(nematic curvilinear aligned phase)素子、液晶中に三次元網目状高分子を形成して作製したポリマ−分散型液晶表示素子(PDLCD)、ポリマーネットワーク液晶表示素子(PNLCD)にも使用できる。重合性化合物の添加量が液晶組成物の重量に基づいて0.1重量%〜2重量%の範囲であるとき、PSAモードの液晶表示素子が作製される。PSAモードの素子は、AM(active matrix)、PM(passive matrix)のような駆動方式で駆動させることができる。重合性化合物の添加量を増やすことによって、高分子分散(polymer dispersed)モードの素子も作製することができる。
実施例により本発明をさらに詳しく説明する。本発明はこれらの実施例によっては制限されない。
1.化合物(1)の実施例
化合物(1)は、実施例1などに示した方法により合成した。合成した化合物は、NMR分析などの方法により同定した。化合物の特性は、下記に記載した方法により測定した。
NMR分析:
測定には、ブルカーバイオスピン社製のDRX−500を用いた。H−NMRの測定では、試料をCDClなどの重水素化溶媒に溶解させ、測定は、室温で、500MHz、積算回数16回の条件で行った。テトラメチルシランを内部標準として用いた。19F−NMRの測定では、CFClを内部標準として用い、積算回数24回で行った。核磁気共鳴スペクトルの説明において、sはシングレット、dはダブレット、tはトリプレット、qはカルテット、quinはクインテット、sexはセクステット、mはマルチプレット、brはブロードであることを意味する。
HPLC分析:
測定には、島津製作所製のProminence(LC−20AD;SPD−20A)を用いた。カラムはワイエムシー製のYMC−Pack ODS−A(長さ150mm、内径4.6mm、粒子径5μm)を用いた。溶出液はアセトニトリルと水を適宜混合して用いた。検出器としてはUV検出器、RI検出器、CORONA検出器などを適宜用いた。UV検出器を用いた場合、検出波長は254nmとした。試料はアセトニトリルに溶解して、0.1重量%の溶液となるように調製し、この溶液1μLを試料室に導入した。記録計としては島津製作所製のC−R7Aplusを用いた。
紫外可視分光分析:
測定には、島津製作所製のPharmaSpec UV−1700用いた。検出波長は190nmから700nmとした。試料はアセトニトリルに溶解して、0.01mmol/Lの溶液となるように調製し、石英セル(光路長1cm)に入れて測定した。
測定試料:
相構造および転移温度(透明点、融点、重合開始温度など)を測定するときには、化合物そのものを試料として用いた。ネマチック相の上限温度、粘度、光学異方性、誘電率異方性などの特性を測定するときには、化合物と母液晶との混合物を試料として用いた。
化合物を母液晶と混合した試料を用いる場合には、次の方法で測定を行った。化合物15重量%と母液晶85重量%とを混合して試料を調製した。この試料の測定値から、次の式で表わされる外挿法にしたがって、外挿値を計算し、この値を記載した。〈外挿値〉=(100×〈試料の測定値〉−〈母液晶の重量%〉×〈母液晶の測定値〉)/〈化合物の重量%〉
化合物と母液晶との割合がこの割合であっても、結晶(または、スメクチック相)が25℃で析出する場合には、化合物と母液晶との割合を10重量%:90重量%、5重量%:95重量%、1重量%:99重量%の順に変更をしていき、結晶(または、スメクチック相)が25℃で析出しなくなった割合で試料の物性を測定した。なお、特に断りのない限り、化合物と母液晶との割合は、15重量%:85重量%である。
化合物の誘電率異方性が正のときは、下記の母液晶(i)を用いた。母液晶の成分の割合を重量%で示す。
母液晶(i):
Figure 2016014014
化合物の誘電率異方性が負のときは、下記の母液晶(ii)を用いた。
母液晶(ii):
Figure 2016014014
測定方法:
特性の測定は下記の方法で行った。これらの多くは、社団法人電子情報技術産業協会(JEITA;Japan Electronics and Information Technology Industries Association)で審議制定されるJEITA規格(JEITA・ED−2521B)に記載された方法、またはこれを修飾した方法であった。測定に用いたTN素子には、薄膜トランジスター(TFT)を取り付けなかった。
(1)相構造
偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレート(メトラー社FP−52型ホットステージ)に試料を置いた。この試料を3℃/分の速度で加熱しながら相状態とその変化を偏光顕微鏡で観察し、相の種類を特定した。
(2)転移温度(℃)
測定にはパーキンエルマー社製の走査熱量計、Diamond DSCシステムまたはエスエスアイ・ナノテクノロジー社製の高感度示差走査熱量計、X−DSC7000を用いた。試料は、3℃/分の速度で昇降温した。試料の相変化に伴う吸熱ピークまたは発熱ピークの開始点を外挿により求め、転移温度を決定した。化合物の融点、重合開始温度もこの装置を使って測定した。化合物が固体からスメクチック相、ネマチック相などの液晶相に転移する温度を「液晶相の下限温度」と略すことがある。化合物が液晶相から液体に転移する温度を「透明点」と略すことがある。
結晶はCと表した。結晶の種類の区別がつく場合は、それぞれをC、Cのように表した。スメクチック相はS、ネマチック相はNと表した。スメクチック相の中で、スメクチックA相、スメクチックB相、スメクチックC相、またはスメクチックF相の区別がつく場合は、それぞれS、S、S、またはSと表した。液体(アイソトロピック)はIと表した。転移温度は、例えば、「C 50.0 N 100.0 I」のように表記した。これは、結晶からネマチック相への転移温度が50.0℃であり、ネマチック相から液体への転移温度が100.0℃であることを示す。
(3)ネマチック相の上限温度(TNIまたはNI;℃)
偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレートに試料を置き、1℃/分の速度で加熱した。試料の一部がネマチック相から等方性液体に変化したときの温度を測定した。ネマチック相の上限温度を「上限温度」と略すことがある。試料が化合物(1)と母液晶との混合物であるときは、TNIの記号で示した。試料が化合物(1)と化合物(2)〜(15)のような化合物との混合物であるときは、NIの記号で示した。
(4)ネマチック相の下限温度(T;℃)
ネマチック相を有する試料を0℃、−10℃、−20℃、−30℃、および−40℃のフリーザー中に10日間保管したあと、液晶相を観察した。例えば、試料が−20℃ではネマチック相のままであり、−30℃では結晶またはスメクチック相に変化したとき、Tを≦−20℃と記載した。ネマチック相の下限温度を「下限温度」と略すことがある。
(5)化合物の相溶性
類似の構造を有する幾つかの化合物を混合してネマチック相を有する母液晶を調製した。この母液晶に測定する化合物を添加した。混合する割合の一例は、15%の化合物と85%の母液晶である。この組成物を−20℃、−30℃のような低い温度で30日間保管した。この組成物の一部が結晶(またはスメクチック相)に変化したか否かを観察した。必要に応じて混合する割合と保管温度とを変更した。このようにして測定した結果から、結晶(またはスメクチック相)が析出する条件および結晶(またはスメクチック相)が析出しない条件を求めた。これらの条件が相溶性の尺度である。
(6)粘度(バルク粘度;η;20℃で測定;mPa・s)
粘度は、東京計器株式会社製のE型回転粘度計を用いて測定した。
(7)光学異方性(屈折率異方性;25℃で測定;Δn)
測定は、波長589nmの光を用い、接眼鏡に偏光板を取り付けたアッベ屈折計により行なった。主プリズムの表面を一方向にラビングしたあと、試料を主プリズムに滴下した。屈折率(n‖)は偏光の方向がラビングの方向と平行であるときに測定した。屈折率(n⊥)は偏光の方向がラビングの方向と垂直であるときに測定した。光学異方性(Δn)の値は、Δn=n‖−n⊥、の式から計算した。
(8)比抵抗(ρ;25℃で測定;Ωcm)
電極を備えた容器に試料1.0mLを注入した。この容器に直流電圧(10V)を印加し、10秒後の直流電流を測定した。比抵抗は次の式から算出した。(比抵抗)={(電圧)×(容器の電気容量)}/{(直流電流)×(真空の誘電率)}。
(9)電圧保持率(VHR−1;25℃で測定;%)
測定に用いたTN素子はポリイミド配向膜を有し、そして2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)は5μmであった。この素子は試料を入れたあと紫外線で硬化する接着剤で密閉した。この素子にパルス電圧(5Vで60マイクロ秒)を印加して充電した。減衰する電圧を高速電圧計で16.7ミリ秒のあいだ測定し、単位周期における電圧曲線と横軸との間の面積Aを求めた。面積Bは減衰しなかったときの面積であった。電圧保持率は面積Bに対する面積Aの百分率で表した。
(10)電圧保持率(VHR−2;80℃で測定;%)
25℃の代わりに、80℃で測定した以外は、上記と同じ手順で電圧保持率を測定した。結果をVHR−2の記号で示した。
誘電率異方性が正の試料と負の試料とでは、物性の測定法が異なることがある。誘電率異方性が正であるときの測定法は、項(11a)〜(15a)に記載した。誘電率異方性が負の場合は、項(11b)〜(15b)に記載した。
(11a)粘度(回転粘度;γ1;25℃で測定;mPa・s)
正の誘電率異方性:測定は、M. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995) に記載された方法に従った。ツイスト角が0度であり、そして2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が5μmであるTN素子に試料を入れた。この素子に16Vから19.5Vの範囲で0.5V毎に段階的に印加した。0.2秒の無印加のあと、ただ1つの矩形波(矩形パルス;0.2秒)と無印加(2秒)の条件で印加を繰り返した。この印加によって発生した過渡電流(transient current)のピーク電流(peak current)とピーク時間(peak time)を測定した。これらの測定値とM.Imaiらの論文、40頁の計算式(8)とから回転粘度の値を得た。この計算で必要な誘電率異方性の値は、この回転粘度を測定した素子を用い、下に記載した方法で求めた。
(11b)粘度(回転粘度;γ1;25℃で測定;mPa・s)
負の誘電率異方性:測定は、M. Imai et al., Molecular Crystals and Liquid Crystals, Vol. 259, 37 (1995) に記載された方法に従った。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が20μmのVA素子に試料を入れた。この素子に39ボルト〜50ボルトの範囲で1ボルト毎に段階的に印加した。0.2秒の無印加のあと、ただ1つの矩形波(矩形パルス;0.2秒)と無印加(2秒)の条件で印加を繰り返した。この印加によって発生した過渡電流(transient current)のピーク電流(peak current)とピーク時間(peak time)を測定した。これらの測定値とM.Imaiらの論文、40頁の計算式(8)とから回転粘度の値を得た。この計算に必要な誘電率異方性は、下記の誘電率異方性の項で測定した値を用いた。
(12a)誘電率異方性(Δε;25℃で測定)
正の誘電率異方性:2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が9μmであり、そしてツイスト角が80度であるTN素子に試料を入れた。この素子にサイン波(10V、1kHz)を印加し、2秒後に液晶分子の長軸方向における誘電率(ε‖)を測定した。この素子にサイン波(0.5V、1kHz)を印加し、2秒後に液晶分子の短軸方向における誘電率(ε⊥)を測定した。誘電率異方性の値は、Δε=ε‖−ε⊥、の式から計算した。
(12b)誘電率異方性(Δε;25℃で測定)
負の誘電率異方性:誘電率異方性の値は、Δε=ε‖−ε⊥、の式から計算した。誘電率(ε‖およびε⊥)は次のように測定した。
1)誘電率(ε‖)の測定:よく洗浄したガラス基板にオクタデシルトリエトキシシラン(0.16mL)のエタノール(20mL)溶液を塗布した。ガラス基板をスピンナーで回転させたあと、150℃で1時間加熱した。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が4μmであるVA素子に試料を入れ、この素子を紫外線で硬化する接着剤で密閉した。この素子にサイン波(0.5V、1kHz)を印加し、2秒後に液晶分子の長軸方向における誘電率(ε‖)を測定した。
2)誘電率(ε⊥)の測定:よく洗浄したガラス基板にポリイミド溶液を塗布した。このガラス基板を焼成した後、得られた配向膜にラビング処理をした。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が9μmであり、ツイスト角が80度であるTN素子に試料を入れた。この素子にサイン波(0.5V、1kHz)を印加し、2秒後に液晶分子の短軸方向における誘電率(ε⊥)を測定した。
(13a)弾性定数(K;25℃で測定;pN)
正の誘電率異方性:測定には横河・ヒューレットパッカード株式会社製のHP4284A型LCRメータを用いた。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が20μmである水平配向素子に試料を入れた。この素子に0ボルトから20ボルト電荷を印加し、静電容量および印加電圧を測定した。測定した静電容量(C)と印加電圧(V)の値を「液晶デバイスハンドブックク」(日刊工業新聞社)、75頁にある式(2.98)、式(2.101)を用いてフィッティングし、式(2.99)からK11およびK33の値を得た。次に171頁にある式(3.18)に、先ほど求めたK11およびK33の値を用いてK22を算出した。弾性定数Kは、このようにして求めたK11、K22およびK33の平均値で表した。
(13b)弾性定数(K11およびK33;25℃で測定;pN)
負の誘電率異方性:測定には株式会社東陽テクニカ製のEC−1型弾性定数測定器を用いた。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が20μmである垂直配向素子に試料を入れた。この素子に20ボルトから0ボルト電荷を印加し、静電容量および印加電圧を測定した。静電容量(C)と印加電圧(V)の値を、「液晶デバイスハンドブック」(日刊工業新聞社)、75頁にある式(2.98)、式(2.101)を用いてフィッティングし、式(2.100)から弾性定数の値を得た。
(14a)しきい値電圧(Vth;25℃で測定;V)
正の誘電率異方性:測定には大塚電子株式会社製のLCD5100型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプであった。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が0.45/Δn(μm)であり、ツイスト角が80度であるノーマリーホワイトモード(normally white mode)のTN素子に試料を入れた。この素子に印加する電圧(32Hz、矩形波)は0Vから10Vまで0.02Vずつ段階的に増加させた。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率100%であり、この光量が最小であったときが透過率0%である電圧−透過率曲線を作成した。しきい値電圧は透過率が90%になったときの電圧で表した。
(14b)しきい値電圧(Vth;25℃で測定;V)
負の誘電率異方性:測定には大塚電子株式会社製のLCD5100型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプであった。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が4μmであり、ラビング方向がアンチパラレルであるノーマリーブラックモード(normally black mode)のVA素子に試料を入れ、この素子を紫外線で硬化する接着剤を用いて密閉した。この素子に印加する電圧(60Hz、矩形波)は0Vから20Vまで0.02Vずつ段階的に増加させた。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率100%であり、この光量が最小であったときが透過率0%である電圧−透過率曲線を作成した。しきい値電圧は透過率が10%になったときの電圧で表した。
(15a)応答時間(τ;25℃で測定;ms)
正の誘電率異方性:測定には大塚電子株式会社製のLCD5100型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプであった。ローパス・フィルター(Low-pass filter)は5kHzに設定した。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が5.0μmであり、ツイスト角が80度であるノーマリーホワイトモード(normally white mode)のTN素子に試料を入れた。この素子に矩形波(60Hz、5V、0.5秒)を印加した。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率100%であり、この光量が最小であったときが透過率0%であるとみなした。立ち上がり時間(τr:rise time;ミリ秒)は、透過率が90%から10%に変化するのに要した時間である。立ち下がり時間(τf:fall time;ミリ秒)は透過率10%から90%に変化するのに要した時間である。応答時間は、このようにして求めた立ち上がり時間と立ち下がり時間との和で表した。
(15b)応答時間(τ;25℃で測定;ms)
負の誘電率異方性:測定には大塚電子株式会社製のLCD5100型輝度計を用いた。光源はハロゲンランプであった。ローパス・フィルター(Low-pass filter)は5kHzに設定した。2枚のガラス基板の間隔(セルギャップ)が3.2μmであり、ラビング方向がアンチパラレルであるノーマリーブラックモード(normally black mode)のPVA素子に試料を入れた。この素子を紫外線で硬化する接着剤を用いて密閉した。この素子にしきい値電圧を若干超える程度の電圧を1分間印加し、次に5.6Vの電圧を印加しながら23.5mW/cmの紫外線を8分間照射した。この素子に矩形波(60Hz、10V、0.5秒)を印加した。この際に、素子に垂直方向から光を照射し、素子を透過した光量を測定した。この光量が最大になったときが透過率100%であり、この光量が最小であったときが透過率0%であるとみなした。応答時間は透過率90%から10%に変化するのに要した時間(立ち下がり時間;fall time;ミリ秒)で表した。
6−(4−エトキシ−2,3−ジフルオロフェニル)−3−(4−プロピルシクロヘキシル)−3,4−ジヒドロ−2H−ピラン(No.160)の合成

Figure 2016014014
公知の方法で合成した2−(4−エトキシ−2,3−ジフルオロフェニル)−5−(4−プロピルシクロヘキシル)テトラヒドロ−2H−ピラン−2−オール(t−1)(1.4g,3.66mmol)とp−トルエンスルホン酸ナトリウム一水和物(0.010g,0.05mmol)とをトルエン中、2時間加熱還流した。反応液を飽和重曹水に注ぎ、トルエンで抽出した。抽出した有機層を、水、飽和食塩水で洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥させ、エバポレーターで溶媒を留去した。残渣をシリカゲルクロマトグラフィーおよび再結晶で精製することにより、化合物(No.160)(0.6g,1.64mmol)を得た(収率45%)。
H−NMR(CDCl;δppm):7.20(td,1H)、6.67(td,1H)、5.37(td,1H)、4.30(ddd,1H)、4.11(q,2H)、3.73(t,1H)、2.24(dddd,1H)、1.99(dddd,1H)、1.84−1.67(m,5H)、1.46(t,3H)、1.30(six,2H)、1.22−1.13(m,4H)、1.03(qt,2H)、0.91−0.83(m,5H).
相転移温度:C 90.7 S 143.8 N 158.5 I.
6−(4−エチルフェニル)−3−プロピル−3,4−ジヒドロ−2H−ピラン(No.222)の合成
化合物(No.160)を母液晶(ii)に15%混ぜて測定した結果を示す。
上限温度(NI)=142.6℃;誘電率異方性(Δε)=−4.14;光学的異方性(Δn)=0.147;粘度(η)=65.1mPa・s.

Figure 2016014014

公知の方法で合成した化合物(t−2)(9.1g,36.64 mmol)とp−トルエンスルホン酸ナトリウム一水和物(0.273g,1.44 mmol)とをトルエン中、2時間加熱還流した。反応液を飽和重曹水に注ぎ、トルエンで抽出した。抽出した有機層を、水、飽和食塩水で洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥させ、エバポレーターで溶媒を留去した。残渣をシリカゲルクロマトグラフィーおよび再結晶で精製することにより、化合物(No.222)(3.0g,13.02mmol)を得た(収率35%)。
H−NMR(CDCl;δppm):7.37(d,2H)、7.30(d,2H)、4.91(m,1H)、4.29(ddd,1H)、3.70(t,1H)、2.62(q,2H)、2.21(dddd,1H)、1.96(dddd,1H)1.71−1.65(m,1H)、1.43−1.05(m,7H)、0.93(t,3H).
化合物(No.222)を母液晶(ii)に15%混ぜて測定した結果を示す。
上限温度(NI)=−70.7℃;誘電率異方性(Δε)=2.57;光学的異方性(Δn)=0.063;粘度(η)=14.7mPa・s.
3−(4−エトキシ−2,3−ジフルオロフェニル)−6−プロピル−3,4−ジヒドロ−2H−ピラン(No.54)の合成

Figure 2016014014

公知の方法で合成した化合物(t−3)(10.5g,34.96 mmol)とp−トルエンスルホン酸ナトリウム一水和物(0.315g,1.83 mmol)とをトルエン中、2時間加熱還流した。反応液を飽和重曹水に注ぎ、トルエンで抽出した。抽出した有機層を、水、飽和食塩水で洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥させ、エバポレーターで溶媒を留去した。残渣をシリカゲルクロマトグラフィーおよび再結晶で精製することにより、化合物(No.54)(4.8g,16.99mmol)を得た(収率48%)。
H−NMR(CDCl;δppm):7.20(td,1H)、6.67(td,1H)、4.77(dddd,1H)、4.53−4.54(m,1H)、4.13−4.07(m,3H)、3.38(tt,1H)、2.58(tdd,1H)、2.33(dddd,1H)、1.94(t,2H)、1.44(t,3H)、1.36(six,2H)、0.98(t,3H).
化合物(No.54)を母液晶(ii)に15%混ぜて測定した結果を示す。
上限温度(NI)=−28.7℃;誘電率異方性(Δε)=−7.75;光学的異方性(Δn)=0.101;粘度(η)=50.4mPa・s.

〔比較例1〕
比較のために、比較化合物(R−1)をMol. Cryst. Liq. Cryst., Vol. 494, pp. 58-67, 2008に記載の反応式に従って合成を行い、同定した。
Figure 2016014014
化合物(R−1)の物性は、次の通りであった。相転移温度:C 107.7 N 164 I.
母液晶(ii)に15%混ぜて測定した。
上限温度(NI)=138.6℃;誘電率異方性(Δε)=−3.76;

Figure 2016014014
表1から、NIおよびΔεともに高い値を示すのは、化合物(No.160)の場合であることが分かる。したがって、本発明のジヒドロピラン化合物は、従来のテトラヒドロピラン化合物に比べてNIおよびΔεが大きいと結論付けることができる。
実施例1に記載された方法や、「2.合成法」の記載を参考にしながら、以下に示す化合物を合成することが可能である。
Figure 2016014014

Figure 2016014014
Figure 2016014014

Figure 2016014014
Figure 2016014014
Figure 2016014014

Figure 2016014014
Figure 2016014014

Figure 2016014014

Figure 2016014014
2.液晶組成物の実施例
実施例における化合物は、下記の表2の定義に基づいて記号により表した。表2において、1,4−シクロヘキシレンに関する立体配置はトランスである。実施例において記号の後にあるかっこ内の番号は化合物の番号に対応する。(−)の記号はその他の液晶性化合物を意味する。液晶性化合物の含有量(百分率)は、液晶組成物の重量に基づいた重量百分率(重量%)である。最後に、組成物の特性値をまとめた。特性は、先に記載した方法にしたがって測定し、測定値を(外挿することなく)そのまま記載した。

Figure 2016014014
3−HchOB(2F,3F)−O2 (No.160) 5%
3−HB−O2 (2−5) 10%
5−HB−CL (5−2) 13%
3−HBB(F,F)−F (6−24) 7%
3−PyB(F)−F (5−15) 10%
5−PyB(F)−F (5−15) 10%
3−PyBB−F (6−80) 9%
4−PyBB−F (6−80) 9%
5−PyBB−F (6−80) 9%
5−HBB(F)B−2 (4−5) 9%
5−HBB(F)B−3 (4−5) 9%
NI=97.5℃;Δn=0.186;Δε=7.2;η=40.3mPa・s.
3−HChOB(2F,3F)−O2 (No.107) 5%
2−HB−C (8−1) 5%
3−HB−C (8−1) 12%
3−HB−O2 (2−5) 15%
2−BTB−1 (2−10) 3%
3−HHB−F (6−1) 4%
3−HHB−1 (3−1) 8%
3−HHB−O1 (3−1) 5%
3−HHB−3 (3−1) 14%
3−HHEB−F (6−10) 3%
5−HHEB−F (6−10) 4%
2−HHB(F)−F (6−2) 5%
3−HHB(F)−F (6−2) 6%
5−HHB(F)−F (6−2) 6%
3−HHB(F,F)−F (6−3) 5%
3−ChOB(2F,3F)−O2 (No.54) 5%
5−HB−CL (5−2) 16%
3−HH−4 (2−1) 12%
3−HH−5 (2−1) 4%
3−HHB−F (6−1) 4%
3−HHB−CL (6−1) 3%
4−HHB−CL (6−1) 4%
3−HHB(F)−F (6−2) 10%
4−HHB(F)−F (6−2) 9%
5−HHB(F)−F (6−2) 9%
7−HHB(F)−F (6−2) 8%
5−HBB(F)−F (6−22) 4%
4−HHBB(F,F)−F (7−6) 3%
5−HHBB(F,F)−F (7−6) 3%
3−HH2BB(F,F)−F (7−15) 3%
4−HH2BB(F,F)−F (7−15) 3%
3−chOB−2 (No.222) 5%
3−HHB(F,F)−F (6−3) 9%
3−H2HB(F,F)−F (6−15) 8%
4−H2HB(F,F)−F (6−15) 8%
5−H2HB(F,F)−F (6−15) 6%
3−HBB(F,F)−F (6−24) 19%
5−HBB(F,F)−F (6−24) 20%
3−H2BB(F,F)−F (6−27) 9%
5−HHBB(F,F)−F (7−6) 3%
5−HHEBB−F (7−17) 2%
3−HH2BB(F,F)−F (7−15) 3%
1O1−HBBH−4 (4−1) 4%
1O1−HBBH−5 (4−1) 4%
3−chOH−V (No.220) 5%
5−HB−F (5−2) 12%
6−HB−F (5−2) 9%
7−HB−F (5−2) 7%
2−HHB−OCF3 (6−1) 4%
3−HHB−OCF3 (6−1) 7%
4−HHB−OCF3 (6−1) 5%
5−HHB−OCF3 (6−1) 5%
3−HH2B−OCF3 (6−4) 4%
5−HH2B−OCF3 (6−4) 4%
3−HHB(F,F)−OCF2H (6−3) 4%
3−HHB(F,F)−OCF3 (6−3) 5%
3−HH2B(F)−F (6−5) 3%
3−HBB(F)−F (6−2) 10%
5−HBB(F)−F (6−2) 10%
5−HBBH−3 (4−1) 3%
3−HB(F)BH−3 (4−2) 3%
3−HchOB(2F,3F)−O2 (No.160) 5%
5−HB−CL (5−2) 3%
7−HB(F)−F (5−3) 7%
3−HH−4 (2−1) 9%
3−HH−EMe (2−2) 21%
3−HHEB−F (6−10) 8%
5−HHEB−F (6−10) 8%
3−HHEB(F,F)−F (6−12) 10%
4−HHEB(F,F)−F (6−12) 5%
4−HGB(F,F)−F (6−103) 5%
5−HGB(F,F)−F (6−103) 5%
2−H2GB(F,F)−F (6−106) 4%
3−H2GB(F,F)−F (6−106) 5%
5−GHB(F,F)−F (6−109) 5%
NI=83.6℃;Δn=0.068;Δε=4.9;η=21.2mPa・s.
3−HChOB(2F,3F)−O2 (No.160) 5%
3−HB−O1 (2−5) 15%
3−HH−4 (2−1) 5%
3−HB(2F,3F)−O2 (9−1) 12%
5−HB(2F,3F)−O2 (9−1) 10%
2−HHB(2F,3F)−1 (10−1) 12%
3−HHB(2F,3F)−1 (10−1) 10%
3−HHB(2F,3F)−O2 (10−1) 13%
5−HHB(2F,3F)−O2 (10−1) 12%
3−HHB−1 (3−1) 6%
3−ChOB(2F,3F)−O2 (No.54) 5%
2−HH−5 (2−1) 3%
3−HH−4 (2−1) 15%
3−HH−5 (2−1) 4%
3−HB−O2 (2−5) 12%
3−H2B(2F,3F)−O2 (9−4) 15%
5−H2B(2F,3F)−O2 (9−4) 10%
3−HHB(2F,3CL)−O2 (10−1) 5%
2−HBB(2F,3F)−O2 (10−7) 3%
3−HBB(2F,3F)−O2 (10−7) 9%
5−HBB(2F,3F)−O2 (10−7) 9%
3−HHB−1 (3−1) 3%
3−HHB−3 (3−1) 4%
3−HHB−O1 (3−1) 3%
3−chOB(2F,3F)−2 (No.) 5%
2−HH−3 (2−1) 17%
3−HH−4 (2−1) 8%
1−BB−3 (2−8) 9%
3−HB−O2 (2−5) 2%
3−BB(2F,3F)−O2 (9−3) 9%
5−BB(2F,3F)−O2 (9−3) 6%
2−HH1OB(2F,3F)−O2 (10−5) 13%
3−HH1OB(2F,3F)−O2 (10−5) 21%
3−HHB−1 (3−1) 5%
3−HHB−O1 (3−1) 3%
5−B(F)BB−2 (3−8) 2%
3−chOH−V (No.220) 5%
2−HH−3 (2−1) 16%
7−HB−1 (2−5) 10%
5−HB−O2 (2−5) 8%
3−HB(2F,3F)−O2 (9−1) 15%
5−HB(2F,3F)−O2 (9−1) 13%
3−HHB(2F,3CL)−O2 (10−1) 3%
4−HHB(2F,3CL)−O2 (10−1) 3%
5−HHB(2F,3CL)−O2 (10−1) 2%
3−HH1OCro(7F,8F)−5 (13−6) 5%
5−HBB(F)B−2 (4−5) 10%
5−HBB(F)B−3 (4−5) 10%
3−HchOB(2F,3F)−O2 (No.160) 5%
2−HH−3 (2−1) 6%
3−HH−V1 (2−1) 10%
1V2−HH−1 (2−1) 8%
1V2−HH−3 (2−1) 7%
3−BB(2F,3F)−O2 (9−3) 8%
5−BB(2F,3F)−O2 (9−3) 4%
3−H1OB(2F,3F)−O2 (9−5) 7%
2−HH1OB(2F,3F)−O2 (10−5) 8%
3−HH1OB(2F,3F)−O2 (10−5) 16%
3−HDhB(2F,3F)−O2 (10−3) 7%
3−HHB−1 (3−1) 3%
2−BB(2F,3F)B−3 (11−1) 11%
NI=84.8℃;Δn=0.110;Δε=−4.4;η=22.9mPa・s.
3−HChOB(2F,3F)−O2 (No.107) 3%
3−ChOB(2F,3F)−O2 (No.54) 4%
1V2−BEB(F,F)−C (5−9) 6%
3−HB−C (2−5) 15%
2−BTB−1 (2−10) 10%
5−HH−VFF (2−1) 28%
3−HHB−1 (3−1) 4%
VFF−HHB−1 (3−1) 6%
VFF2−HHB−1 (3−1) 11%
3−H2BTB−2 (3−17) 5%
3−H2BTB−3 (3−17) 4%
3−H2BTB−4 (3−17) 4%
3−chOB−2 (No.222) 4%
3−chOH−V (No.220) 4%
3−GB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (7−57) 5%
3−BB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (7−47) 3%
4−BB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (7−47) 5%
5−BB(F)B(F,F)XB(F,F)−F (7−47) 3%
3−HH−V (2−1) 38%
3−HH−V1 (2−1) 5%
3−HHEH−5 (3−13) 3%
3−HHB−1 (3−1) 4%
V−HHB−1 (3−1) 4%
V2−BB(F)B−1 (3−6) 5%
1V2−BB―F (5−1) 3%
3−BB(F,F)XB(F,F)−F (6−97) 6%
3−GB(F,F)XB(F,F)−F (6−113) 5%
3−HHBB(F,F)−F (7−6) 3%
本発明の液晶性化合物を含有する液晶組成物は、紫外線および熱に対する高い安定性、ネマチック相の高い上限温度、ネマチック相の低い下限温度、小さな粘度、適切な光学的異方性、大きな誘電率異方性、適切な弾性定数などの物性の少なくとも1つを充足する、または少なくとも2つの物性に関して適切なバランスを有する。従って、この組成物を含有する液晶表示素子は、液晶プロジェクター、液晶テレビなどに用いることができる。

Claims (17)

  1. 式(1)で表される化合物。

    Figure 2016014014

    式(1)において、
    およびRは独立して、炭素数1〜10のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく;
    環A、A、AおよびAは独立して、1,4−シクロヘキシレン、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、2,6,7−トリオキサビシクロ[2.2.2]オクタン−1,4−ジイル、1,4−フェニレン、ナフタレン−2,6−ジイル、9,10−ジヒドロフェナントレン−2,7−ジイル、9H−キサンテン−2,6−ジイル、または9H−フルオレン−2,7−ジイルであり、これらの基において、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−CH=N−で置き換えられてもよく、これらの二価基において、少なくとも1つの水素は、フッ素、塩素、−C≡N、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2、または−OCH2Fで置き換えられてもよく;
    Pは式(pr−1)または(pr−2)で表される二価基であり;

    Figure 2016014014

    、Z、ZおよびZは独立して、単結合または炭素数1〜6のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、1つまたは2つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく、これらの二価基において、少なくとも1つの水素はフッ素、塩素で置き換えられてもよく;
    a、b、cおよびdは独立して、0、1または2であり、a、b、cおよびdの和は5以下である;
    ただし、Pが式(pr−1)であり、Rがアルキルであり、Rがアルコキシであり、aが1であり、bが0であり、cおよびdが1であり、Aがシクロヘキシレンであり、AおよびAが2,3−ジフルオロフェニレンであり、ZおよびZが単結合であり、Zが炭素数2のアルキレンである場合、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられるか、1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられるか、これらの二価基において、少なくとも1つの水素はフッ素、塩素で置き換えられる。
    また、Pが式(pr−2)であり、Rがアルコキシであり、Rがアルキルであり、aおよびbが1であり、cが1であり、dが0であり、AおよびAが2,3−ジフルオロフェニレンであり、Aがシクロヘキシレンであり、ZおよびZが単結合であり、Zが炭素数2のアルキレンである場合、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられるか、1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられるか、これらの二価基において、少なくとも1つの水素はフッ素、塩素で置き換えられる。
  2. 式(1−1)〜(1−3)で表される、請求項1に記載の化合物。
    Figure 2016014014

    式(1−1)〜(1−3)において、
    およびRは独立して、水素または炭素数1〜10のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−または−S−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく;
    環A1およびA2は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセン−1,4−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、テトラヒドロ−2H−ピラン−2−オン−3,6−ジイル、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル2,6,7−トリオキサビシクロ[2.2.2]オクタン−1,4−ジイル、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−1,4−フェニレン、2−フルオロ−3−クロロ−1,4−フェニレン、2,3−ジクロロ−1,4−フェニレン、ピリジン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、またはナフタレン−2,6−ジイルであり、これらの二価基において、少なくとも1つの水素は、フッ素、塩素、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2、または−OCH2Fで置き換えられてもよく;
    Pは式(pr−1)または(pr−2)で表される二価基であり;
    Figure 2016014014

    、ZおよびZは独立して、単結合、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH2CH2−、−CH=CH−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−、−C≡C−、−CH2CO−、−COCH2−、−CH2SiH2−、−SiH2CH2−、−(CH24−、−(CH22COO−、−(CH22OCO−、−OCO(CH22−、−COO(CH22−、−(CH22CF2O−、−(CH22OCF2−、−OCF2(CH22−、−CF2O(CH22−、−(CH23O−、または−O(CH23−であり;
    1、Y2およびY3は独立して、水素、フッ素、塩素、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2、または−OCH2Fであり;
    aおよびbは独立して、0、1、2、または3であり、aおよびbの和は4以下である;

    式(1−1)において、Rがアルキルであり、Rがアルコキシであり、aおよびbが1であり、Aがシクロヘキシレンであり、Aが2,3−ジフルオロフェニレンであり、ZおよびZが単結合であり、Zが−CH2CH2−であり、Y1およびYがフッ素であるとき、Pは式(pr−2)で表される二価基である。
  3. 式(1−11a)〜(1−13a)および式(1−11b)〜(1−13b)のいずれか1つで表される、請求項2に記載の化合物。

    Figure 2016014014

    式(1−11a)〜(1−13a)および式(1−11b)〜(1−13b)において、
    およびRは独立して、炭素数1〜10のアルキルであり、このアルキルにおいて、1つまたは2つの−CH2−は−O−または−S−で置き換えられてもよく、1つまたは2つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく;
    環A1およびA2は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセン−1,4−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−1,4−フェニレン、2−フルオロ−3−クロロ−1,4−フェニレン、ピリジン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、またはナフタレン−2,6−ジイルであり;
    、ZおよびZは独立して、単結合、−CH2CH2−、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH=CH−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−、−C≡C−、−(CH24−、−(CH22COO−、−OCO(CH22−、−(CH22CF2O−、−OCF2(CH22−、−(CH23O−、または−O(CH23−であり;
    およびYは独立して、フッ素または塩素である。
  4. 請求項3に記載の式(1−11a)〜(1−13a)および式(1−11b)〜(1−13b)において、
    およびRは独立して、炭素数1〜10のアルキル、炭素数2〜10のアルケニルまたは炭素数1〜9のアルコキシであり;
    環A1およびA2は独立して、1,4−シクロヘキシレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−1,4−フェニレン、2−フルオロ−3−クロロ−1,4−フェニレン、またはピリミジン−2,5−ジイルであり;
    、ZおよびZは独立して、単結合、−CH2CH2−、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、または−(CH24−であり;
    およびYは独立して、フッ素または塩素である、請求項3に記載の化合物。
  5. 式(1−21a)〜(1−23a)および式(1−21b)〜(1−23b)のいずれか1つで表される、請求項2に記載の化合物。

    Figure 2016014014
    式(1−21a)〜(1−23a)および式(1−21b)〜(1−23b)において、
    およびRは独立して、炭素数1〜10のアルキルであり、このアルキルにおいて、1つまたは2つの−CH2−は−O−または−S−で置き換えられてもよく、1つまたは2つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく;
    環A1およびA2は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセン−1,4−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−1,4−フェニレン、ピリジン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、またはナフタレン−2,6−ジイルであり;
    、ZおよびZは独立して、単結合、−CH2CH2−、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH=CH−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−、−C≡C−、−(CH24−、−(CH22COO−、−OCO(CH22−、−(CH22CF2O−、−OCF2(CH22−、−(CH23O−、または−O(CH23−であり;
    およびY3は独立して、水素、フッ素または塩素である。
  6. 請求項5に記載の式(1−21a)〜(1−23a)および式(1−21b)〜(1−23b)において、
    およびRは独立して、炭素数1〜10のアルキル、炭素数2〜10のアルケニルまたは炭素数1〜9のアルコキシであり;
    環A1およびA2は独立して、1,4−シクロヘキシレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−1,4−フェニレン、またはピリミジン−2,5−ジイルであり;
    、ZおよびZは独立して、単結合、−CH2CH2−、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、または−(CH24−であり;
    およびY3は独立して、水素またはフッ素である、請求項5に記載の化合物。
  7. 式(1−31)〜(1−36)のいずれか1つで表される、請求項2に記載の化合物。

    Figure 2016014014

    式(1−31)〜(1−36)において、
    およびRは独立して、炭素数1〜10のアルキルであり、このアルキルにおいて、1つまたは2つの−CH2−は−O−または−S−で置き換えられてもよく、1つまたは2つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく;
    環A1およびA2は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセン−1,4−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−1,4−フェニレン、2−フルオロ−3−クロロ−1,4−フェニレン、ピリジン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、またはナフタレン−2,6−ジイルであり;
    Pは式(pr−1)または(pr−2)で表される二価基であり;
    Figure 2016014014

    、ZおよびZは独立して、単結合、−CH2CH2−、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH=CH−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−、−C≡C−、−(CH24−、−(CH22COO−、−OCO(CH22−、−(CH22CF2O−、−OCF2(CH22−、−(CH23O−、または−O(CH23−である。
  8. 式(1−14)〜(1−16)および式(1−24)〜(1−26)のいずれか1つで表される、請求項2に記載の化合物。

    Figure 2016014014
    式(1−14)〜(1−16)および式(1−24)〜(1−26)において、
    およびRは独立して、炭素数1〜10のアルキルであり、このアルキルにおいて、1つまたは2つの−CH2−は−O−または−S−で置き換えられてもよく、1つまたは2つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく;
    環A1およびA2は独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセン−1,4−ジイル、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−1,4−フェニレン、ピリジン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、またはナフタレン−2,6−ジイルであり;
    Pは式(pr−1)または(pr−2)で表される二価基であり;
    Figure 2016014014

    、ZおよびZは独立して、単結合、−CH2CH2−、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH=CH−、−CF=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−、−C≡C−、−(CH24−、−(CH22COO−、−OCO(CH22−、−(CH22CF2O−、−OCF2(CH22−、−(CH23O−、または−O(CH23−であり;
    式(1−14)〜(1−16)において、YおよびYは独立して、フッ素または塩素であり、そして式(1−24)〜(1−26)において、YおよびY3は独立して、水素、フッ素または塩素である。
  9. 請求項8に記載の式(1−14)〜(1−16)および式(1−24)〜(1−26)において、
    およびRは独立して、炭素数1〜10のアルキル、炭素数2〜10のアルケニルまたは炭素数1〜9のアルコキシであり;
    環A1およびA2は独立して、1,4−シクロヘキシレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−1,4−フェニレン、またはピリミジン−2,5−ジイルであり;
    、ZおよびZは独立して、単結合、−CH2CH2−、−COO−、−OCO−、−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−、または−(CH24−であり;
    およびYは独立して、水素またはフッ素である、請求項8に記載の化合物。
  10. 式(1-111a)、式(1-121a)、式(1-131a)、式(1-141a)、式(1-151a)、式(1-161a)、式(1-111b)、式(1-121b)、式(1-131b)、式(1-141b)、式(1-151b)および式(1-161b)のいずれか1つで表される、請求項2に記載の化合物。

    Figure 2016014014

    式(1-111a)、式(1-121a)、式(1-131a)、式(1-141a)、式(1-151a)、式(1-161a)、式(1-111b)、式(1-121b)、式(1-131b)、式(1-141b)、式(1-151b)および式(1-161b)において、RおよびRは独立して、炭素数1〜10のアルキル、炭素数2〜10のアルケニルまたは炭素数1〜9のアルコキシであり;
    環Aは、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、または2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレンである。
  11. 式(1-211a)、式(1-212a)、式(1-213a)、式(1-231a)、式(1-311a)、式(1−331a)、式(1-361a)、式(1-211b)、式(1-212b)、式(1-213b)、式(1-231b)、式(1-311b)、式(1−331b)、および式(1-361b)のいずれか1つで表される、請求項2に記載の化合物。
    Figure 2016014014

    ここで、RおよびRは独立して、炭素数1〜10のアルキル、炭素数2〜10のアルケニルまたは炭素数1〜9のアルコキシであり;
    環Aは、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレンまたは2−フルオロ−1,4−フェニレンであり;環Aは、1,4−フェニレンまたは2−フルオロ−1,4−フェニレンである。
  12. 請求項2に記載の化合物を含有する液晶組成物。
  13. 第一成分として式(1)で表される化合物の群から選択された少なくとも1つの化合物および第二成分として式(2)〜(4)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物を含有し、そしてネマチック相を有する液晶組成物。

    Figure 2016014014

    式(1)において、
    およびRは独立して、炭素数1〜10のアルキルであり、このアルキルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく;
    環A、A、AおよびAは独立して、1,4−シクロヘキシレン、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、2,6,7−トリオキサビシクロ[2.2.2]オクタン−1,4−ジイル、1,4−フェニレン、ナフタレン−2,6−ジイル、9,10−ジヒドロフェナントレン−2,7−ジイル、9H−キサンテン−2,6−ジイル、または9H−フルオレン−2,7−ジイルであり、これらの基において、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−CH=N−で置き換えられてもよく、これらの二価基において、少なくとも1つの水素は、フッ素、塩素、−C≡N、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF3、−OCHF2、または−OCH2Fで置き換えられてもよく;
    Pは式(pr−1)または(pr−2)で表される二価基であり;
    Figure 2016014014

    、Z、ZおよびZは独立して、単結合または炭素数1〜6のアルキレンであり、このアルキレンにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−、−S−、−CO−、または−SiH2−で置き換えられてもよく、1つまたは2つの−CH2CH2−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく、これらの二価基において、少なくとも1つの水素はフッ素、塩素で置き換えられてもよく;
    a、b、cおよびdは独立して、0、1または2であり、a、b、cおよびdの和は5以下である;

    Figure 2016014014

    式(2)〜(4)において、
    11およびR12は独立して、炭素数1〜10のアルキルまたは炭素数2〜10のアルケニルであり、このアルキルまたはアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH−は−O−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
    環B、環B、環B、および環Bは独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレン、またはピリミジン−2,5−ジイルであり;
    11、Z12およびZ13は独立して、単結合、−CHCH−、−CH=CH−、−C≡C−、または−COO−である。
  14. 第三成分として式(5)〜(7)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物をさらに含有する、請求項13に記載の液晶組成物。
    Figure 2016014014

    式(5)〜(7)において、
    13は炭素数1〜10のアルキルまたは炭素数2〜10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
    11は、フッ素、塩素、−OCF3、−OCHF2、−CF3、−CHF2、−CH2F、−OCF2CHF2、または−OCF2CHFCF3であり;
    環C、環Cおよび環Cは独立して、1,4−シクロヘキシレン、少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられてもよい1,4−フェニレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、またはピリミジン−2,5−ジイルであり;
    14、Z15およびZ16は独立して、単結合、−CHCH−、−CH=CH−、−C≡C−、−COO−、−CFO−、−OCF−、−CHO−、または−(CH−であり;
    11およびL12は独立して、水素またはフッ素である。
  15. 第三成分として式(8)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物をさらに含有する、請求項13に記載の液晶組成物。
    Figure 2016014014

    式(8)において、
    14は炭素数1〜10のアルキルまたは炭素数2〜10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
    12は−C≡Nまたは−C≡C−C≡Nであり;
    環Dは、1,4−シクロヘキシレン、少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられてもよい1,4−フェニレン、テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、1,3−ジオキサン−2,5−ジイル、またはピリミジン−2,5−ジイルであり;
    17は、単結合、−CHCH−、−C≡C−、−COO−、−CFO−、−OCF−、または−CHO−であり;
    13およびL14は独立して、水素またはフッ素であり;
    iは、1、2、3、または4である。
  16. 第三成分として式(9)〜(15)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物をさらに含有する、請求項13に記載の液晶組成物。
    Figure 2016014014

    式(9)〜(15)において、
    15およびR16は独立して、炭素数1〜10のアルキルまたは炭素数2〜10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
    17は、水素、フッ素、炭素数1〜10のアルキル、または炭素数2〜10のアルケニルであり、このアルキルおよびアルケニルにおいて、少なくとも1つの−CH2−は−O−で置き換えられてもよく、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
    環E、環E、環E、および環Eは独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、少なくとも1つの水素がフッ素で置き換えられてもよい1,4−フェニレン,テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、またはデカヒドロナフタレン−2,6−ジイルであり;
    環Eおよび環Eは独立して、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−フェニレン,テトラヒドロピラン−2,5−ジイル、またはデカヒドロナフタレン−2,6−ジイルであり;
    18、Z19、Z20、およびZ21は独立して、単結合、−CHCH−、−COO−、−CHO−、−OCF−、または−OCFCHCH−であり;
    15およびL16は独立して、フッ素または塩素であり;
    11は、水素またはメチルであり;
    Xは、−CHF−または−CF−であり;
    j、k、m、n、p、q、r、およびsは独立して、0または1であり、k、m、n、およびpの和は、1または2であり、q、rおよびsの和は、0、1、2、または3であり、tは、1、2または3である。
  17. 請求項12に記載の液晶組成物を含有する液晶表示素子。
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