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JPH1129557A - ピリミジン誘導体、これを含む液晶組成物およびこれを用いた液晶表示素子 - Google Patents

ピリミジン誘導体、これを含む液晶組成物およびこれを用いた液晶表示素子

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Publication number
JPH1129557A
JPH1129557A JP9197821A JP19782197A JPH1129557A JP H1129557 A JPH1129557 A JP H1129557A JP 9197821 A JP9197821 A JP 9197821A JP 19782197 A JP19782197 A JP 19782197A JP H1129557 A JPH1129557 A JP H1129557A
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JP
Japan
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compound
liquid crystal
atom
formula
group
Prior art date
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Pending
Application number
JP9197821A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuhiro Haseba
康宏 長谷場
Shuichi Matsui
秋一 松井
Kazutoshi Miyazawa
和利 宮沢
Hiroyuki Takeuchi
弘行 竹内
Yoshitake Tomi
嘉剛 富
Fusayuki Takeshita
房幸 竹下
Etsuo Nakagawa
悦男 中川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JNC Corp
Original Assignee
Chisso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chisso Corp filed Critical Chisso Corp
Priority to JP9197821A priority Critical patent/JPH1129557A/ja
Priority to EP98250419A priority patent/EP1006109A1/en
Priority to US09/203,671 priority patent/US6326065B1/en
Publication of JPH1129557A publication Critical patent/JPH1129557A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • C07D239/02Heterocyclic compounds containing 1,3-diazine or hydrogenated 1,3-diazine rings not condensed with other rings
    • C07D239/24Heterocyclic compounds containing 1,3-diazine or hydrogenated 1,3-diazine rings not condensed with other rings having three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D239/26Heterocyclic compounds containing 1,3-diazine or hydrogenated 1,3-diazine rings not condensed with other rings having three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with only hydrogen atoms, hydrocarbon or substituted hydrocarbon radicals, directly attached to ring carbon atoms
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 比較的高い電圧保持率、大きなΔnとΔεを
有し、かつ既存の液晶性化合物との低温相溶性に優れる
液晶性化合物、これを含む液晶組成物、およびこれを用
いて構成した液晶表示素子を提供する。 【解決手段】 一般式(1)で表される新規な液晶性化
合物、この新規な液晶性化合物を含有する液晶組成物、
およびこの液晶組成物を用いて構成した液晶表示素子。 (式中、Rは水素原子、または炭素数1〜20のアルキ
ル基;n1およびn2は0、1、または2であるが、n1
とn2の和は1または2であり;環Aおよび環Bは1,
4−フェニレン、式(a)で表されるフッ素置換1,4
−フェニレンなどを示すが、その少なくとも一方は式
(a)の基である;Za、Zb、およびZcは単結合、
−CH2CH2−などを示し;Q1〜Q7は水素原子、ハロ
ゲン原子あるいはメチル基を示す;Yは水素原子、ハロ
ゲン原子などを示す)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規な液晶性化合
物(以下、液晶性化合物なる用語は液晶相を有する化合
物および液晶相を示さないが液晶組成物の構成成分とし
た有用な化合物の総称として用いる。)、特にTFT型
液晶表示素子用液晶組成物の成分として用いるのに好適
な液晶性化合物、この化合物を含有するむ液晶組成物、
およびこの液晶組成物を用いて構成した液晶表示素子に
関する。
【0002】
【背景技術】液晶表示素子は液晶物質がもつ光学異方性
および誘電率異方性を利用したものであるが、その表示
方式によってTN(ねじれネマチック)モード、DS
(動的散乱)モード、G・H(ゲスト・ホストもー
ど)、DAP(配向相変)モード、STN(超ねじれネ
マチック)モードなどの表示方式がある。 最近、より
高い表示品位のの要求に応えるために、薄膜トランジス
タ(TFT)に代表されるアクティブマトリックス方式
の表示素子の需要が高まっている。各表示方式ごとに液
晶物質に要求する性能は異なるが、いずれの表示素子に
用いられる液晶物質も水分、空気、熱、光等に安定であ
ることが必要であるうえ、室温を中心としてできるだけ
広い温度範囲で液晶相を示し、低粘性であり、他の液晶
性化合物との相溶性がよく、大きな誘電率異方性値(Δ
ε)を持ち、最適な屈折率異方性値(Δn)を有し、化
学的、電気的に安定でなければならない。特に、アクテ
ィブマトリックス方式の表示素子には高い電圧保持率が
要求されている。しかし現在のところ単一化合物ではこ
のような条件をすべて満たす物質はなく、数種の液晶化
合物や液晶性化合物を混合して得られる液晶組成物を使
用しているのが現状である。
【0003】最近ではTFT型液晶表示素子において、
低電圧駆動で応答速度の速いものが求められている。こ
のため高い電圧保持率を示し、かつ大きなΔnと大きな
Δεを有する液晶材料の開発が活発に行われている。こ
れまでにフッ素置換された液晶材料が高い電圧保持率を
示すこと、および複数の芳香環を含有する液晶性化合物
が大きなΔnを有することが知られている。芳香環がピ
リミジン環である化合物は大きなΔεを有することも知
られている。このような知識に基づけば、ピリミジン環
を有し、フッ素置換された液晶性化合物は大きなΔnと
大きなΔεを併せ持ち、かつ電圧保持率も高いことが予
想される。特開平2−233626号には、ピリミジン
環を有しかつフッ素置換された液晶性化合物(化合物
(10))が開示されている。
【0004】
【化5】
【0005】特開平2−233626号の記載にしたが
って本発明者らが合成し、測定した化合物(10)の電
圧保持率は25℃で97.5%、100℃で92.9%
であった。また、ネマチック相を有する母液晶に化合物
(10)を溶解して得られた組成物と母液晶のそれぞれ
の物性値および混合比から、外挿法で算出した化合物
(10)の物性値は、N−I転移点が83.7℃、Δε
が18.7、Δnが0.204という値であった。この
ものは比較的高い電圧保持率を有しているが、液晶表示
素子の低電圧駆動への要求に応えるには、Δεの値は不
十分である。そのうえ、後に比較例の項に示したよう
に、化合物(10)は他の液晶性化合物との低温相溶性
が悪いという欠点を有している。低温相溶性が悪い液晶
材料は、液晶組成物中の混合比を大きくできないので、
他に優れた特性を有していてもその特性を液晶組成物の
特性の向上に寄与できない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高い
電圧保持率、大きなΔn、及び大きなΔεを有し、か
つ、他の液晶性化合物との低温相溶性に優れる液晶性化
合物、これを含む液晶組成物、およびこれを用いて構成
した液晶表示素子を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる目
的を達成するために鋭意検討した結果、ラテラル位に少
なくとも1個のフッ素原子が置換された1,4−フェニ
レン基とピリミジン−2,5−ジイル基を有する一般式
(1)で表される化合物が所期の性能を有する液晶性化
合物であることを見いだし、本発明を完成するに至っ
た。すなわち本発明は以下の通りである。 (1)一般式(1)
【0008】
【化6】
【0009】(式中、Rは水素原子、または炭素数1〜
20のアルキル基を示すが、このアルキル基中の1個以
上の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよく、
基中の1個以上の−CH2−は酸素原子または−CH2
CH2−で置換されていてもよいが、酸素原子が隣接す
ることはなく;n1およびn2はそれぞれ独立して0、
1、または2であるが、n1とn2の和は1または2であ
り;環Aおよび環Bはそれぞれに独立して1,4−フェ
ニレン、式(a)で表されるフッ素置換1,4−フェニ
レン、または1,4−シクロヘキシレンを示すが、環A
および環Bの少なくとも一方は式(a)で表されるフッ
素置換1,4−フェニレンであり、かつこのフッ素置換
1,4−フェニレンに対応するn1および/またはn2は
1または2であり、1,4−シクロヘキシレンは基中の
相隣接しない1個以上の−CH2−は酸素原子で置換さ
れていてもよく、また1,4−シクロヘキシレンは基中
の1個以上の水素原子はハロゲン原子で置換されていて
もよく;Za、Zb、およびZcはそれぞれに独立して
単結合、−CH2CH2−、−COO−、−CF2O−あ
るいは−CH2CH2CH2CH2−を示し;Q1、Q2、Q
3、Q4、Q5、Q6およびQ7はそれぞれに独立して水素
原子、ハロゲン原子あるいはメチル基を示すが、Za、
ZbおよびZcの少なくとも1個が−CH2CH2−の場
合はQ2はフッ素原子であり;Yは水素原子、ハロゲン
原子、または炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基を示
すが、このハロゲン化アルキル基中の相隣接しない1つ
以上のメチレン基は酸素原子あるいは硫黄原子で置換さ
れていてもよく;また、この化合物を構成する各元素は
その同位体で置換されていてもよい。)で表されるピリ
ミジン誘導体。
【0010】(2) 一般式(1)において、n1が0
であり、n2が1であり、Za、ZbおよびZcがすべ
て単結合であり、Q1とQ3が共に水素原子であり、Q2
がフッ素原子である(1)項に記載のピリミジン誘導
体。 (3) 一般式(1)において、n1が0であり、n2が
1であり、Za、ZbおよびZcがすべて単結合であ
り、Q1、Q2およびQ3がすべて水素原子である(1)
項に記載のピリミジン誘導体。 (4) 一般式(1)において、n1が1であり、n2が
0である(1)項に記載のピリミジン誘導体。 (5) 一般式(1)において、n1が0であり、n2
1であり、ZaおよびZbが共に単結合であり、Zcが
−COO−または−CF2O−である(1)項に記載の
ピリミジン誘導体。 (6) 一般式(1)において、n1が0であり、n2が
1であり、ZaおよびZcが共に単結合であり、Zbが
−COO−または−CF2O−である(1)項に記載の
ピリミジン誘導体。 (7) 一般式(1)において、n1+n2=2である
(1)項に記載のピリミジン誘導体。 (8) 一般式(1)において、Rが基中の1個以上の
水素原子がフッ素で置換されたアルキル基である(1)
項に記載のピリミジン誘導体。 (9) (1)項から(8)項のいずれか1項に記載の
ピリミジン誘導体を少なくとも1種類含有することを特
徴とする液晶組成物。 (10) 第一成分として、(1)項から(8)項のい
ずれか1項に記載の化合物を少なくとも1種類含有し、
第二成分として、一般式(2)、(3)および(4)
【0011】
【化7】
【0012】(各式中、R3、Y1、L1、L2、Z1およ
びZ2は各式間で同一または互いに異なっていてもよ
く、R3は炭素数1〜10のアルキル基であり、このア
ルキル基中の相隣接しない一つ以上のメチレン基は酸素
原子または−CH=CH−で置換されていてもよく、ま
たこの基中の任意の水素原子はフッ素原子で置換されて
もよく;Y1はフッ素原子、塩素原子、−OCF3、−O
CF2H、−CF3、−CF2H、−CFH2、−OCF2
CF2H、または−OCF2CFHCF3を示し;L1およ
びL2は各々独立して水素原子またはフッ素原子を示
し;Z1およびZ2は各々独立して−CH2CH2−、−C
2CH2CH2CH2−、−COO−、−CF2O−、−
OCF2−、−CH=CH−、または単結合を示し;環
Bはトランスー1,4−シクロヘキシレン、1,3−ジ
オキサン−2,5−ジイル、または水素原子がフッ素原
子で置換されてもよい1,4−フェニレンを示し;環C
はトランスー1,4−シクロヘキシレン、または水素原
子がフッ素原子で置換されてもよい1,4−フェニレン
を示し;また、これらの化合物を構成する各原子はその
同位体で置換されていてもよい。)からなる化合物群か
ら選択される化合物を少なくとも1種類含有することを
特徴とする液晶組成物。 (11) 第一成分として、(1)項から(8)項のい
ずれか1項に記載の化合物を少なくとも1種類含有し、
第二成分として、一般式(5)および(6)
【0013】
【化8】
【0014】(各式中、R4およびR5は各々独立して炭
素数1〜10のアルキル基を示すが、該アルキル基中の
相隣接しない一つ以上のメチレン基は酸素原子または−
CH=CH−で置換されていてもよく、またこの基中の
水素原子はフッ素原子で置換されてもよく;Y2は−C
N、または−C≡C−CNを示し;環Eはトランスー
1,4−シクロヘキシレン、1,4−フェニレン、1,
3−ジオキサン−2,5−ジイル、またはピリミジン−
2,5−ジイルを示し;環Gはトランスー1,4−シク
ロヘキシレン、ピリミジン−2,5−ジイル、または水
素原子がフッ素原子で置換されていてもよい1,4−フ
ェニレンを示し;環Hはトランスー1,4−シクロヘキ
シレンまたは1,4−フェニレンを示し、Z3は−CH2
CH2−、−COO−または単結合を示し;L3、L4
よびL5は各々独立して水素原子またはフッ素原子を示
し;b、cおよびdは各々独立して0または1であり;
また、これらの化合物を構成する各元素はその同位体で
置換されていてもよい。)からなる化合物群から選択さ
れる化合物を少なくとも1種類含有することを特徴とす
る液晶組成物。 (12) 第一成分として、(1)項から(8)項のい
ずれか1項に記載の化合物を少なくとも1種類含有し、
第二成分として、上記一般式(2)、(3)および
(4)からなる化合物群から選択される化合物を少なく
とも1種類含有し、第三成分として、一般式(7)、
(8)および(9)
【0015】
【化9】
【0016】(各式中、R6、R7、I、JおよびKは各
式間で同一または互いに異なっていてもよく、R6およ
びR7は各々独立して炭素数1〜10のアルキル基を示
し、このアルキル基中の相隣接しない一つ以上のメチレ
ン基は酸素原子または−CH=CH−で置換されていて
もよく、またこの基中の任意の水素原子はフッ素原子で
置換されてもよく;環I、環Jおよび環Kは各々独立し
て、トランスー1,4−シクロヘキシレン、ピリミジン
−2,5−ジイル、または水素原子がフッ素原子で置換
されてもよい1,4−フェニレンを示し;Z4およびZ5
は各々独立して、−C≡C−、−COO−、−CH2
2−、−CH=CH−または単結合を示し;また、こ
れらの化合物を構成する各原子はその同位体で置換され
ていてもよい。)からなる化合物群から選択される化合
物を少なくとも1種類含有することを特徴とする液晶組
成物。 (13) 第一成分として、(1)項から(8)項のい
ずれか1項に記載の化合物を少なくとも1種類含有し、
第二成分として、上記一般式(5)および(6)からな
る化合物群から選択される化合物を少なくとも1種類含
有し、第三成分として、上記一般式(7)、(8)およ
び(9)からなる化合物群から選択される化合物を少な
くとも1種類含有することを特徴とする液晶組成物。 (14) 第一成分として、(1)項から(8)項のい
ずれか1項に記載の化合物を少なくとも1種類含有し、
第二成分の一部分として、上記一般式(2)、(3)お
よび(4)からなる化合物群から選択される化合物を少
なくとも1種類含有し、第二成分の他の部分として上記
一般式(5)および(6)からなる化合物群から選択さ
れる化合物を少なくとも1種類含有し、第三成分とし
て、一般式(7)、(8)および(9)からなる化合物
群から選択される化合物を少なくとも1種類含有するこ
とを特徴とする液晶組成物。 (15) (9)項から(14)項のいずれか1項に記
載の液晶組成物に、さらに1種類以上の光学活性化合物
を含有することを特徴とする(9)項から(14)項の
いずれか1項に記載の液晶組成物。 (16) (9)項から(15)項のいずれか1項に記
載の液晶組成物を用いて構成した液晶表示素子。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の一般式(1)で示される
化合物は、分子末端は水素原子あるいは含ハロゲン電子
吸引基が置換したフェニレン基であり、かつこの環とピ
リミジン環以外に少なくとも1個のフッ素原子で置換さ
れた1,4−フェニレン基を有し、ピリミジン環を含め
て3個または4個の芳香族環を有する液晶性化合物であ
る。このような構造により、比較的高い電圧保持率、大
きなΔn、および大きなΔεを有し、かつ他の液晶性化
合物との低温相溶性に優れるものとなる。例えば、本発
明に属する化合物(No.17)は化合物(10)とア
ルキル鎖を同じくするが、以下のように特異的に大きな
Δεと良好な低温相溶性を有する。化合物(10)の物
性値は前述の通りであるが、実施例2に示すとおり本発
明化合物(No.17)のN−I転移点は48.4℃で
あるにも関わらずΔεは驚くべきことに31.0であ
る。実施例6および7に示すとおり、既存のフッ素置換
された液晶性化合物からなる液晶組成物に溶解した場
合、−20℃で30日間保存しても結晶の発生しない濃
度は、化合物(10)が5%未満であるのに対し、化合
物(No.17)は15%以上であり、本発明の化合物
が優れた低温相溶性を有することがわかる。実施例4お
よび5で示すように、化合物(10)の電圧保持率は2
5℃で97.5%、100℃で92.9%であるのに対
し、化合物(No.17)は25℃で97.5%、10
0℃で93.2%とほぼ同等の値を示す。一般式(1)
で表される本発明の化合物の中には、形式上WO94/
26840号、DE4445224号、及び特表平4−
503818号のクレームに包含されるものがある。し
かし、これら先行文献の中には本発明の化合物に関する
具体な記述や物性を示すデータを見いだすことはできな
い。さらに、本発明の化合物が上述の優れた特性を示す
ことを予見させるような記述もない。
【0018】ここで本発明の化合物をさらに詳しく説明
する。ただし、化合物を構成する元素がその同位体で置
換されたものについては言及しないが、同位体で置換さ
れた化合物も以下の説明で示す特性と何ら変わらない。
一般式(1)において、Rは水素原子、または、いずれ
も基中の1個以上の水素原子がハロゲン原子で置換され
ていてもよい炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル
基、アルコキシ基、またはアルコキシアルキル基を示す
が、これらの基は低い粘性と高いN−I転移点のバラン
スという観点からみて、その炭素数は1〜7が好まし
く、2〜5がさらに好ましい。また、Rがアルキル基で
ある化合物は、Rがハロゲン置換アルキル基であるもの
に比べ粘性とN−I転移点のバランスに優れるが、他の
液晶性化合物との低温相溶性はハロゲン置換アルキル基
が優れる。Rがハロゲン置換アルキル基である化合物で
は、Rは末端の炭素にフッ素原子が1個置換したもの
が、粘性とN−I転移点のバランスに優れる。Rがアル
コキシ基またはアルコキシアルキル基である化合物は、
良好な低温相溶性を示す。Rがアルケニル基である化合
物は、Rがアルキル基であるものに比べ、電圧保持率は
劣るが、N−I転移点と粘性のバランスに優れる。一般
式(1)において、n1およびn2はそれぞれに独立して
0、1または2であり、n1とn2の和は1または2であ
る。n1とn2の和が1である化合物は低粘性であり、n
1とn2の和が2である化合物は高いN−I転移点を有す
る。連結基Za、ZbおよびZcはそれぞれに独立して
単結合、−COO−、−CH2CH2−、−CH2CH2
2CH2−、または−CF2O−を示すが、それぞれの
特徴を示すと次のようになる。連結基Za、Zbおよび
Zcがすべて単結合である化合物は比較的高いN−I転
移点を有し、低粘性であり、かつ他の液晶化合物あるい
は液晶組成物との相溶性に優れ、化学的、電気的にも安
定である。連結基Za、ZbおよびZcの少なくとも1
個が−CH2CH2−である化合物は、Za、Zbおよび
Zcがすべて単結合であるものに比べてN−I転移点は
やや低いものの、他の液晶性化合物との低温相溶性によ
り優れる。連結基Za、ZbおよびZcの少なくとも1
個が−COO−である化合物は、Za、ZbおよびZc
がすべて単結合であるものに比べて、電圧保持率はやや
劣るが大きなΔεを有する。連結基Za、ZbおよびZ
cの少なくとも1個が−CH2CH2CH2CH2−である
化合物は、連結基Za、ZbおよびZcがすべて単結合
であるものに比べて、粘性がやや高いが相溶性はさらに
優れる。連結基Za、ZbおよびZcの少なくとも1個
が−CF2O−である化合物は、連結基Za、Zbおよ
びZcがすべて単結合であるものに比べて、N−I転移
点は低いものの、低粘性で、大きなΔεを有し、化学的
にも電気的にも安定である。
【0019】末端置換基Yについて、好ましい構造と、
その置換基を有する化合物の特徴を次に示す。YがFで
ある化合物は比較的大きなΔε有し、低粘性であり、他
の液晶化合物あるいは液晶組成物との相溶性に優れる。
Yが−CF3である化合物は非常に大きなΔεを有す
る。Yが−OCF3または−OCF2Hである化合物は低
粘性である。Y=Cl、−OCF2CF2H、または−O
CF2CFHCF3である化合物は大きなΔnと、高い透
明点を有する。Yが−OCH2CF2H、−OCH2
3、または−OCFHCF3である化合物は高いN−I
転移点を有し、比較的低粘性である。上記以外でYとし
て好ましい置換基は、−CF2H、−CF2Cl、−CH
2CF3、−CH2CH2F、−CH2CH2CH2F、−C
2CH2CH2CH2F、−OCFH2、−OCF2Cl、
−OCF2CF3、−OCF2CF2CF3がある。1,4
−フェニレン基への置換基Q1〜Q7はそれぞれに独立し
て水素原子、ハロゲン原子あるいはメチル基を示すが、
ハロゲン原子およびメチル基の数がより多い化合物ほど
他の液晶性化合物あるいは液晶組成物との相溶性に優
れ、水素原子の数がより多い化合物ほど高いN−I転移
点を有する。Q2、Q5およびQ6の位置にハロゲン原子
の数が多い化合物ほど大きなΔεを有する。一般式
(1)で表される本発明の化合物はいずれも比較的高い
電圧保持率を有すると共に、その部分構造によって上記
のような特長を有するが、なかでも一般式(1−A)〜
(1−R)で表される化合物がな好ましい特性を有す
る。
【0020】
【化10】
【0021】
【化11】
【0022】(ただしR、Q5、Q6およびYは前述と同
様の意味を示す。) 一般式(1−A)〜(1−R)で表される化合物の特性
を説明する。一般式(1−E)、(1−F)、(1−
J)、(1−K)および(1−R)で表される化合物は
他の化合物と比べて電圧保持率に関しては若干劣るが、
なおかついずれもTFT型液晶表示素子への使用に耐え
られる程度の高い電圧保持率を有する。また、本発明の
化合物はいずれも大きなΔnを有するので、特にセル厚
が薄い液晶表示素子用の液晶材料として有用である。一
般式(1−A)および(1−B)で表される化合物は低
粘性であり、Δεが大きく、他の液晶性化合物との低温
相溶性も良好である。両者を比較すると、N−I転移点
は(1−A)が高く、Δεは(1−B)が大きく、粘度
は(1−A)が低い。一般式(1−C)および(1−
D)で表される化合物はΔεが大きく、特に他の液晶性
化合物との低温相溶性も良好である。両者を比較する
と、N−I転移点は(1−C)が高く、Δεは(1−
D)が大きく、粘度は(1−C)が低い。一般式(1−
E)、(1−F)、(1−G)および(1−H)で表さ
れる化合物は極めてΔεが大きいことが特長である。こ
れらを比較すると、N−I転移点は(1−E)および
(1−F)が高く、粘度は(1−G)および(1−H)
が低い。一般式(1−I)で表される化合物は他の液晶
性化合物との低温相溶性に優れる。一般式(1−J)、
(1−K)、(1−L)および(1−M)で表される化
合物は極めてΔεが大きいことが特長である。これらを
比較すると、N−I転移点は(1−J)および(1−
K)が高く、粘度は(1−L)および(1−M)が低
い。一般式(1−N)〜(1−R)で表される化合物は
非常に高い透明点を有するため、高温での表示可能な液
晶材料の構成成分として有用である。
【0023】本発明の化合物ほど電圧保持率が高くかつ
Δεが大きくかつΔnが大きな化合物はこれまでに例が
ない。本発明の化合物は、上記の特長を有するので特
に、高い電圧保持率が必要でありかつのセル厚の薄い液
晶表示素子の製造をより容易にするものである。本発明
の化合物は特にTFT用液晶組成物に好適な液晶性化合
物であるが、他の用途、例えばTN用液晶組成物、G・
Hモード用の液晶組成物、ポリマ−分散型液晶表示素子
用の液晶組成物、動的散乱モ−ド用の液晶組成物、ST
N用の液晶組成物、強誘電性液晶組成物、反強誘電性液
晶組成物、インプレーンスイッチング用の液晶組成物、
OCB(Optically Compensated Birefringence)モ
ード用の液晶組成物、R−OCBモード用の液晶組成
物、にも好適に活用できる。
【0024】一般式(1)で表される化合物は、公知の
有機合成化学的手法を適切に組み合わせ用いることによ
り製造できる。例えば第4版実験化学講座(丸善)およ
び特表平4−501272号に記載されている方法によ
って製造することができる。以下に代表的化合物の好ま
しい合成手順を示す。式(1−A)、(1−B)、(1
−O)で表される化合物の合成法。
【0025】
【化12】
【0026】式(11)で表される化合物を酸性条件下
で尿素と反応させ、得られた生成物にオキシ塩化リン等
の塩素化試薬を作用させて、式(13)で表される化合
物が得られる。化合物(14)とマグネシウムとから調
製されるグリニヤール試薬(15)をNiCl2(dp
pp)の存在下で式(13)で表される化合物に作用さ
せて式(16)で表される化合物が得られる。化合物
(16)をブチルリチウム等のリチオ化試薬でリチオ化
し、このリチオ化物に塩化亜鉛、Pd(0)および化合
物(17)をこの順に作用させて式(18)で表される
化合物が得られる。この方法はJ.Org.Chem.,42,1821(19
77)に記載されている方法を利用したものである。また
J.Chem.Soc.Perkin Trans.2,2041(1989)に記載の方法
も利用できる。式(18)は式(1−A)、式(1−
B)および式(1−O)を包含する。
【0027】式(1−C)、式(1−D)および式(1
−P)で表される化合物の合成法。
【0028】
【化13】
【0029】化合物(14)に代えて化合物(17)を
用いる以外は、上記の化合物(16)を得る工程と同様
にして、式(20)で表される化合物が得られる。式
(20)は式(1−C)、式(1−D)および式(1−
P)を包含する。式(1−E)および式(1−F)で表
される化合物の合成法。
【0030】
【化14】
【0031】化合物(16)をブチルリチウム等のリチ
オ化試薬でリチオ化し、このリチオ化物に二酸化炭素を
作用させ、式(21)で表される化合物が得られる。ジ
シクロヘキシルカルボジイミドと4−(ジメチルアミ
ノ)ピリジンの存在下で、化合物(21)と式(22)
で表されるフェノール誘導体とを反応させて、式(2
3)で表される化合物が得られる。式(23)は式(1
−E)および式(1−F)を包含する。この方法は第4
版実験化学講座22巻46頁に記載された方法である。
式(1−G)および式(1−H)で表される化合物の合
成法。
【0032】
【化15】
【0033】化合物(23)にローソン試薬を作用させ
て、式(24)で表される化合物が得られる。化合物
(24)にジエチルアミノサルファートリフルオリド
(DAST)、あるいはフッ化水素酸のピリジン溶液等
のフッ素化試薬を作用させて、式(25)で表される化
合物が得られる。式(25)は式(1−G)および式
(1−H)を包含する。式(1−I)で表される化合物
の合成法。
【0034】
【化16】
【0035】化合物(14)に代えて化合物(26)を
用いる以外は、上記の化合物(18)を得る工程と同様
にして、式(28)で表される化合物が得られる。式
(28)は式(1−I)を包含する。式(1−J)およ
び式(1−K)で表される化合物の合成法。
【0036】
【化17】
【0037】化合物(16)に代えて化合物(13)を
用いる以外は、上記の化合物(21)を得る工程と同様
にして、式(29)で表される化合物を得ることができ
る。化合物(16)に代えて水酸基が保護されたフェノ
ール誘導体(30)を用いる以外は、上記の化合物(1
8)を得る工程と同様にして、式(31)で表される化
合物が得られる。化合物(31)を酸で処理することに
より式(32)で表される化合物が得られる。化合物
(21)に代えて化合物(29)を用い、化合物(2
2)に代えて化合物(32)を用いる以外は、前記の化
合物(23)を得る工程と同様にして、式(33)で表
される化合物が得られる。式(33)は式(1−J)お
よび式(1−K)を包含する。式(1−L)および式
(1−M)で表される化合物の合成法。
【0038】
【化18】
【0039】化合物(23)に代えて化合物(33)を
用いる以外は、上記の化合物(25)を得る工程と同様
にして、式(35)で表される化合物が得られる。式
(33)は式(1−L)および式(1−M)を包含す
る。式(1−N)で表される化合物の合成法。
【0040】
【化19】
【0041】化合物(17)に代えて化合物(14)を
用いる以外は、上記の化合物(18)を得る工程と同様
にして、式(36)で表される化合物が得られる。化合
物(16)に代えて化合物(36)を用る以外は、上記
の化合物(18)を得る工程と同様にして、式(37)
で表される化合物が得られる。式(37)は式(1−
N)を包含する。式(1−R)で表される化合物の合成
法。
【0042】
【化20】
【0043】化合物(16)に代えて化合物(36)を
用いる以外は、上記の化合物(23)を得る工程と同様
にして、式(39)で表される化合物が得られる。式
(39)は式(1−R)を包含する。
【0044】本発明の液晶組成物は一般式(1)で表さ
れる化合物の1種類以上を0.1〜99.9重量%の割
合で含有することが優良な特性を発現するために好まし
く、より好ましくはその割合は1〜50重量%、さらに
好ましくは3〜20重量%である。本発明で提供される
液晶組成物は、一般式(1)で表される化合物を少なく
とも一種類含有する第一成分に加え、一般式(2)〜
(9)で表される化合物群から液晶組成物の目的に応じ
て選択される化合物を混合して完成する。本発明の液晶
組成物に用いられる一般式(2)〜(4)で表される化
合物の好ましい例として以下の化合物を挙げることがで
きる。
【0045】
【化21】
【0046】
【化22】
【0047】
【化23】
【0048】
【化24】
【0049】
【化25】
【0050】
【化26】
【0051】
【化27】
【0052】
【化28】
【0053】
【化29】
【0054】(R3、Y1は前記と同一の意味を示す。) 一般式(2)〜(4)で表される化合物は誘電率異方性
値が正の化合物であり、熱的安定性や化学的安定性が優
れており、電圧保持率が高い(あるいは比抵抗値が大き
い)といった高信頼性が要求されるTFT用の液晶組成
物を調製する場合に、極めて有用な化合物である。TF
T用の液晶組成物を調製する場合、一般式(2)〜
(4)で表される化合物は液晶組成物の全重量に対して
1〜99重量%の範囲で使用できるが、好ましくは10
〜97重量%、より好ましくは40〜95重量%であ
る。また、その際に、さらに一般式式(7)〜(9)で
表される化合物を粘度調整の目的で含有してもよい。S
TN用またはTN用の液晶組成物を調製する場合にも、
一般式(2)〜(4)で表される化合物を使用できる。
本発明の液晶組成物に用いられる一般式(5)および
(6)で表される化合物の好ましい例として以下の化合
物を挙げることができる。
【0055】
【化30】
【0056】
【化31】
【0057】
【化32】
【0058】
【化33】
【0059】(式中、R4、R5、Y2は前記と同一の意
味を示す。) 一般式(5)および(6)で表される化合物は誘電率異
方性値が正でその値が大きく、特に液晶組成物のしきい
値電圧を小さくする目的で使用される。また、屈折率異
方性値の調整、透明点を高くする等のネマチックレンジ
を広げる目的にも使用される。さらに、STN用および
TN用の液晶組成物の電圧−透過率曲線の急峻性を改良
する目的にも使用される。一般式(5)および(6)で
表される化合物は、STN用およびTN用の液晶組成物
を調製する場合には、特に有用な化合物である。液晶組
成物中に一般式(5)および(6)で表される化合物の
量が増加すると、液晶組成物のしきい値電圧は小さくな
るが、粘度が上昇する。したがって、液晶組成物の粘度
が要求値を満足している限り、多量に使用した方が低電
圧で駆動できるので有利である。STN用またはTN用
の液晶組成物を調製する場合に、一般式(5)および
(6)で表される化合物は液晶組成物の全重量に対して
0.1〜99.9重量%の範囲で使用できるが、好まし
くは10〜97重量%、より好ましくは40〜95重量
%である。本発明の液晶組成物に用いられる一般式
(7)〜(9)で表される化合物の好ましい例として以
下の化合物を挙げることができる。
【0060】
【化34】
【0061】
【化35】
【0062】
【化36】
【0063】
【化37】
【0064】(R6およびR7は前記と同一の意味を示
す。) 一般式(7)〜(9)で表される化合物は、誘電率異方
性の絶対値が小さく、ゼロに近い化合物である。一般式
(7)の化合物は主として粘度調整または屈折率異方性
値の調整の目的で使用される。また、一般式(8)およ
び(9)で表される化合物は透明点を高くする等のネマ
チックレンジを広げる目的または屈折率異方性値の調整
の目的で使用される。液晶組成物中に一般式(7)〜
(9)で表される化合物の量が増加すると液晶組成物の
しきい値電圧が大きくなるが、粘度が小さくなる。した
がって、液晶組成物のしきい値電圧が要求値を満足して
いる限り、多量に使用することが望ましい。TFT用の
液晶組成物を調製する場合には、一般式(7)〜(9)
で表される化合物の使用量は40重量%以下が好まし
く、より好ましくは35重量%以下である。また、ST
N用またはTN用の液晶組成物を調製する場合には70
重量%以下が好ましく、より好ましくは60重量%以下
である。
【0065】また、本発明では、OCBモード用液晶組
成物等の特別な場合を除き、通常、液晶組成物のらせん
構造を誘起して必要なねじれ角を調整し、逆ねじれ(re
verse twist)を防ぐ目的で、光学活性化合物を添加す
る。このような目的で公知のいずれの光学活性化合物も
使用できるが、好ましい例として以下の光学活性化合物
(Op−1)〜(Op−8)を挙げることができる。
【0066】
【化38】
【0067】本発明の液晶組成物は、通常、これらの光
学活性化合物を添加して、ねじれのピッチを調整する。
ねじれのピッチは、TFT用およびTN用の液晶組成物
であれば40〜200μmの範囲に調整するのが好まし
い。STN用の液晶組成物であれば6〜20μmの範囲
に調整するのが好ましい。また、双安定TN(Bistable
TN)モード用の液晶組成物の場合には、1.5〜4μ
mの範囲に調整するのが好ましい。また、ピッチの温度
依存性を調整する目的で、2種以上の光学活性化合物を
添加してもよい。
【0068】また、本発明の液晶組成物は、メロシアニ
ン系、スチリル系、アゾ系、アゾメチン系、アゾキシ
系、キノフタロン系、アントラキノン系、およびテトラ
ジン系等の二色性色素を添加してゲストホスト(GH)
モード用の液晶組成物としても使用できる。あるいは、
ネマチック液晶をマイクロカプセル化して作製したNC
APや液晶中に三次元網目状高分子を作製したポリマー
ネットワーク液晶表示素子(PNLCD)に代表される
ポリマー分散型液晶表示素子(PDLCD)用の液晶組
成物としても使用できる。その他、複屈折制御(EC
B)モードや動的散乱(DS)モード用の液晶組成物と
しても使用できる。
【0069】本発明の液晶組成物は、慣用な方法で調製
される。一般には、種々の成分を高い温度で互いに溶解
させる方法がとられている。本発明の液晶性化合物を含
有する液晶組成物の例として以下の組成物例(組成物例
1〜18)を示す。なお、各組成物例中において、化合
物は表1に示した取り決めに従い、左末端基、結合基、
環構造および右末端基の各部分を記号化して記載した。
本発明の化合物に付した化合物No.は後述の実施例中
に示されるそれと同一である。組成物例および実施例に
おいて、特に規定のない限り「%」は「重量%」を意味
する。また、組成物例の物性デ−タは、TNI(N−I転
移点または透明点:℃)、η(粘度:測定温度20.0
℃)、Δn(屈折率異方性値:測定温度25.0℃)、
Δε(誘電率異方性値:測定温度25.0℃)およびV
th(しきい値電圧:測定温度25.0℃)により示し
た。
【0070】
【化39】
【0071】 組成物例1 5−PyB(F,F)B(F)−OCF3 (No.17) 14.0% 1V2−BEB(F,F)−C 5.0% 3−HB−C 25.0% 1−BTB−3 5.0% 2−BTB−1 10.0% 3−HH−4 11.0% 3−HHB−1 11.0% 3−HHB−3 9.0% 3−H2BTB−2 4.0% 3−HB(F)TB−2 6.0% TNI =76.7(℃) Δn =0.151 Δε =11.4 Vth =1.90(V) 上記組成物100重量部に光学活性化合物(OP−4)
を0.8部添加した組成物のピッチは10.5μmであ
った。
【0072】 組成物例2 5−PyB(F)B(F,F)−F (No.1) 5.0% 3−PyB(F,CL)B−CL (No.19) 5.0% 4−B(F,F)PyB(F)−OCF2CF2H (No.37) 5.0% 2O1−BEB(F)−C 5.0% 3O1−BEB(F)−C 15.0% 4O1−BEB(F)−C 13.0% 5O1−BEB(F)−C 13.0% 2−HHB(F)−C 15.0% 3−HB(F)TB−2 4.0% 3−HB(F)TB−3 4.0% 3−HB(F)TB−4 4.0% 3−HHB−1 8.0% 3−HHB−O1 4.0%
【0073】 組成物例3 3−B(F)B(F)PyB−F (No.135) 5.0% 5−PyB(F)EB(F,F)−F (No.41) 6.0% 3−BEB(F)−C 8.0% 3−HB−C 8.0% V−HB−C 8.0% 1V−HB−C 8.0% 3−HB−O2 3.0% 3−HH−2V 14.0% 3−HH−2V1 7.0% V2−HHB−1 15.0% 3−HHB−1 5.0% 3−HHEB−F 7.0% 3−H2BTB−2 6.0%
【0074】 組成物例4 4−BPyB(F,F)B(F)−F (No.142) 2.0% 7−B(F)PyB(F)−CF3 (No.26) 2.0% V2−HB−C 12.0% 1V2−HB−C 12.0% 3−HB−C 15.0% 3−H(1D,2D,3D)B−C 9.0% 3−HB(F)−C 5.0% 2−BTB−1 2.0% 3−HH−4 8.0% 3−HH−VFF 6.0% 2−H(1D,2D,3D)HB−C 3.0% 3−HHB−C 6.0% 3−HB(F)TB−2 8.0% 3−H2BTB−2 5.0% 3−H2BTB−3 5.0%
【0075】 組成物例5 4−HPyB(F)B(F)−F (No.150) 3.0% 2−PyB(F,F)CF2OB(F)−F (No.74) 2.0% 3−PyEB(F,F)B(F,F)−OCF3 (No.92) 2.0% 1−PyCF2OB(F)B−F (No.108) 2.0% 5−BEB(F)−C 5.0% V−HB−C 11.0% 5−PyB−C 6.0% 4−BB−3 11.0% 3−HH−2V 10.0% 5−HH−V 11.0% V−HHB−1 7.0% V2−HHB−1 15.0% 1V2−HBB−2 10.0% 3−HHEBH−3 5.0%
【0076】 組成物例6 5−PyB(F,F)B(F,F)EB(F)−OCF2CFHCF3 (No.156) 4.0% 5−PyB(F,F)B(F,F)B(F)−CL (No.129) 4.0% 1V2−BEB(F,F)−C 8.0% 3−HB−C 10.0% V2V−HB−C 14.0% V2V−HH−3 19.0% 3−HB−O2 4.0% 3−HHB−1 10.0% 3−HHB−3 15.0% 3−HB(F)TB−2 4.0% 3−HB(F)TB−3 4.0% 3−H2BTB−2 4.0%
【0077】 組成物例7 F5−PyB(F,F)B(F)−F (No.10) 6.0% V2−HB−TC 10.0% 3−HB−TC 10.0% 3−HB−C 10.0% 5−HB−C 7.0% 5−BB−C 3.0% 2−BTB−1 10.0% 2−BTB−O1 5.0% 3−HH−4 5.0% 3−HHB−1 10.0% 3−HHB−3 11.0% 3−H2BTB−2 3.0% 5−BTB(F)TB−3 10.0%
【0078】 組成物例8 5−PyB(F,F)B(F)−OCF3 (No.17) 8.0% 1V2−BEB(F,F)−C 6.0% 3−HB−C 18.0% 2−BTB−1 10.0% 5−HH−VFF 30.0% 1−BHH−VFF 8.0% 1−BHH−2VFF 11.0% 3−H2BTB−2 5.0% 3−HHB−1 4.0% TNI =73.1(℃) Δn =0.124 Δε =9.0 Vth =1.73(V)
【0079】 組成物例9 5−PyB(F,F)B(F)−OCF3 (No.17) 13.0% 2−HHB(F)−F 17.0% 3−HHB(F)−F 17.0% 5−HHB(F)−F 16.0% 2−H2HB(F)−F 10.0% 3−H2HB(F)−F 5.0% 5−H2HB(F)−F 10.0% 2−HBB(F)−F 6.0% 3−HBB(F)−F 6.0% TNI =94.5(℃) Δn =0.098 Δε =8.1 Vth =1.82(V) 上記の組成物100重量部に光学活性化合物(OP−
8)を0.3重量部添加した組成物のピッチは79.0
μmであった。
【0080】 組成物例10 5−PyB(F)B(F,F)−F (No.1) 4.0% 3−HB−CL 10.0% 5−HB−CL 4.0% 7−HB−CL 4.0% 1O1−HH−5 5.0% 2−HBB(F)−F 8.0% 3−HBB(F)−F 8.0% 5−HBB(F)−F 14.0% 4−HHB−CL 8.0% 5−HHB−CL 8.0% 3−H2HB(F)−CL 4.0% 3−HBB(F,F)−F 10.0% 5−H2BB(F,F)−F 9.0% 3−HB(F)VB−2 4.0%
【0081】 組成物例11 3−PyB(F,CL)B−CL (No.19) 5.0% 4−B(F,F)PyB(F)−OCF2CF2H (No.37) 5.0% 7−B(F)PyB(F)−CF3 (No.26) 5.0% 5−PyB(F)EB(F,F)−F (No.41 5.0% 3−HHB(F,F)−F 9.0% 3−H2HB(F,F)−F 8.0% 4−H2HB(F,F)−F 8.0% 5−H2HB(F,F)−F 8.0% 3−HBB(F,F)−F 21.0% 3−H2BB(F,F)−F 10.0% 5−HHBB(F,F)−F 3.0% 5−HHEBB−F 2.0% 3−HH2BB(F,F)−F 3.0% 1O1−HBBH−4 4.0% 1O1−HBBH−5 4.0%
【0082】 組成物例12 2−PyB(F,F)CF2OB(F)−F (No.74) 5.0% 3−PyEB(F,F)B(F,F)−OCF3 (No.92) 4.0% 1−PyCF2OB(F)B−F (No.10) 4.0% 5−PyB(F,F)B(F,F)B(F)−CL (No.129) 4.0% 3−B(F)B(F)PyB−F (No.135) 4.0% 5−HB−F 12.0% 6−HB−F 9.0% 7−HB−F 7.0% 5−HHB−OCF3 5.0% 3−HH2B−OCF3 4.0% 5−HH2B−OCF3 4.0% 3−HHB(F,F)−OCF3 5.0% 3−HBB(F)−F 10.0% 5−HBB(F)−F 10.0% 3−HH2B(F)−F 3.0% 3−HB(F)BH−3 3.0% 5−HBBH−3 3.0% 3−HHB(F,F)−OCF2H 4.0%
【0083】 組成物例13 4−BPyB(F,F)B(F)−F (No.142) 3.0% 4−HPyB(F)B(F)−F (No.150) 3.0% 3−H2HB(F,F)−F 7.0% 5−H2HB(F,F)−F 8.0% 3−HHB(F,F)−F 10.0% 4−HHB(F,F)−F 5.0% 3−HH2B(F,F)−F 9.0% 5−HH2B(F,F)−F 9.0% 3−HBB(F,F)−F 15.0% 5−HBB(F,F)−F 15.0% 3−HBEB(F,F)−F 2.0% 4−HBEB(F,F)−F 2.0% 5−HBEB(F,F)−F 2.0% 3−HHEB(F,F)−F 10.0%
【0084】 組成物例14 F5−PyB(F,F)B(F)−F (No.10) 8.0% 5−PyB(F,F)B(F,F)EB(F)OCF2CFHCF3 (No.156) 4.0% 7−HB(F)−F 5.0% 5−H2B(F)−F 5.0% 3−HB−O2 10.0% 3−HH−4 2.0% 3−HH(5D,6D,7D)−4 3.0% 2−HHB(F)−F 10.0% 3−HHB(F)−F 10.0% 5−HH(5D,6D,7D)B(F)F 10.0% 3−H2HB(F)−F 5.0% 2−HBB(F)−F 3.0% 3−HBB(F)−F 3.0% 5−HBB(F)−F 6.0% 2−H2BB(F)−F 5.0% 3−H2BB(F)−F 6.0% 3−HHB−O1 5.0%
【0085】 組成物例15 5−PyB(F,F)B(F)−OCF3 (No.17) 12.0% 7−HB(F,F)−F 3.0% 3−H2HB(F,F)−F 12.0% 4−H2HB(F,F)−F 10.0% 5−H2HB(F,F)−F 10.0% 3−HHB(F,F)−F 5.0% 4−HHB(F,F)−F 5.0% 3−HH2B(F,F)−F 15.0% 5−HH2B(F,F)−F 10.0% 3−HBB(F,F)−F 12.0% 3−HBCF2OB(F,F)−F 6.0% TNI =71.9(℃) Δn =0.092 Δε =11.1 Vth =1.43(V) 上記の組成物100重量部に光学活性化合物(OP−
5)を0.25重量部添加した組成物のピッチは63.
0μmであった。
【0086】 組成物例16 5−PyB(F,F)B(F)−OCF3 (No.17) 10.0% 7−HB(F,F)−F 5.0% 3−H2HB(F,F)−F 12.0% 4−H2HB(F,F)−F 10.0% 3−HHB(F,F)−F 10.0% 4−HHB(F,F)−F 5.0% 3−HBB(F,F)−F 10.0% 4−HHEB(F,F)−F 3.0% 5−HHEB(F,F)−F 3.0% 2−HBEB(F,F)−F 3.0% 3−HBEB(F,F)−F 5.0% 5−HBEB(F,F)−F 3.0% 3−HDB(F,F)−F 15.0% 3−HHBB(F,F)−F 6.0% TNI =70.9(℃) Δn =0.093 Δε =15.1 Vth =1.29(V)
【0087】 組成物例17 5−PyB(F,F)B(F)−OCF3 (No.17) 5.0% 5−PyB(F)B(F,F)−F (No.1) 5.0% 5−H4HB(F,F)−F 7.0% 5−H4HB−OCF3 15.0% 3−H4HB(F,F)−CF3 8.0% 3−HB−CL 6.0% 5−HB−CL 4.0% 2−H2BB(F)−F 5.0% 3−H2BB(F)−F 10.0% 5−HVHB(F,F)−F 5.0% 3−HHB−OCF3 5.0% 3−H2HB−OCF3 5.0% V−HHB(F)−F 5.0% 3−HHB(F)−F 5.0% 5−HHEB−OCF3 2.0% 3−HBEB(F,F)−F 5.0% 5−HH−V2F 3.0%
【0088】 組成物例18 5−PyB(F,F)B(F)−OCF3 (No.17) 8.0% 5−HB−CL 12.0% 3−HH−4 7.0% 3−HB−O2 20.0% 3−H2HB(F,F)−F 8.0% 3−HBB(F,F)−F 6.0% 2−HHB(F)−F 5.0% 3−HHB(F)−F 5.0% 5−HHB(F)−F 5.0% 2−H2HB(F)−F 2.0% 3−H2HB(F)−F 1.0% 5−H2HB(F)−F 2.0% 3−HHBB(F,F)−F 4.0% 3−HBCF2OB−OCF3 4.0% 5−HBCF2OB(F,F)−CF3 4.0% 3−HHB−1 3.0% 3−HHB−O1 4.0% TNI =69.6(℃) Δn =0.093 Δε =5.8 Vth =1.99(V)
【0089】
【実施例】以下実施例により本発明をさらに詳しく説明
する。なお各実施例中において、Cは結晶、SAはスメ
クチックA相、Nはネマチック相、Iは等方性液体相を
それぞれ示す。
【0090】実施例1 2−(4−(3−フルオロ−4−トリフルオロメトキシ
フェニル)−3,5−ジフルオロフェニル)−5−ペン
チルピリミジン(一般式(1)において、R=n−ペン
チル基、n1=0、n2=1、環B=(a)、Za=Zb
=Zc=単結合、Q1=Q3=Q4=Q6=Q7=水素原
子、Q2=Q5=フッ素原子、Y=OCF3である化合物
(No.17))の製造。
【0091】(第一段)オキシ塩化リン11.48Kg
(74.9mol)をジメチルホルムアミド(DMF)
18.74Kg中に10℃で加え、そのままの温度で1
時間攪拌した。この粘着性の溶液に1,1−ジエトキシ
ヘプタン6.0Kg(31.9mol)のジクロロメタ
ン25l溶液を10℃で加え、そのままの温度で2時間
攪拌した後、30分間かけて70℃まで加温した。反応
液を冷却後、33.2Kgの炭酸カリウムと水100l
からなる水溶液中に30℃を越えないように徐々に加
え、室温で5時間攪拌した。生成物をクロロホルムで抽
出した。抽出液を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネ
シウムで乾燥した後、溶媒を減圧にて留去した。残分を
蒸留により精製し、2−エトキシメチリデニルヘプタナ
ール2.6Kg(15.3mol)を得た。このものの
収率は48%であった。
【0092】(第二段)上記の2−エトキシメチリデニ
ルヘプタナール1197g(7.03mol)と尿素5
07g(8.44mol)をエタノール1l中で5分間
攪拌し、これを0℃まで冷却し、次いでこれに12N−
塩酸1lを滴下した後、この懸濁液を6時間加熱還流し
た。反応液を冷却後、2N−水酸化ナトリウム水溶液で
中和し、生成物をクロロホルムで抽出した。抽出液を水
で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を
減圧にて留去した。残分をトルエンから再結晶して、2
−ヒドロキシ−5−ペンチルピリミジン972g(5.
86mol)を得た。このものの2−エトキシメチリデ
ニルヘプタナールからの収率は83%であった。
【0093】(第三段)オキシ塩化リン500ml中に
上記の2−ヒドロキシ−5−ペンチルピリミジン12
0.4g(0.724mol)を加え、5時間加熱還流
した。過剰のオキシ塩化リンを減圧にて留去し、残分を
氷水中に加えた。生成物をトルエンで抽出した。抽出液
を2N−水酸化ナトリウム、水でこの順に洗浄し、無水
硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧にて溶媒を留去し
た。残分を蒸留にて精製し、2−クロロ−5−ペンチル
ピリミジン76.3g(0.413mol)を得た。こ
のものの収率は57%であった。
【0094】(第四段)テトラヒドロフラン200ml
中で、乾燥したマグネシウムと3,5−ジフルオロブロ
モベンゼン49.0g(254mmol)とからグリニ
ヤール試薬を調製し、これにNiCl2(dppp)を
1g加えた後、上記の2−クロロ−5−ペンチルピリミ
ジン36.0g(195mmol)を滴下し、2時間加
熱還流した。反応液を冷却後、1N−塩酸200ml中
に加え、生成物をエーテルで抽出した。抽出液を、飽和
重曹水、水でこの順に洗浄し、無水マグネシウムで乾燥
した後、減圧にて溶媒を留去した。残分をシリカゲルカ
ラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘプタン/トルエ
ン=1/1)により精製して、2−(3,5−ジフルオ
ロフェニル)−5−ペンチルピリミジン8.0g(30
mmol)を得た。このものの収率は15%であった。
【0095】(第五段)上記の2−(3,5−ジフルオ
ロフェニル)−5−ペンチルピリミジン8.0g(30
mmol)をTHF80mlに溶解し、窒素雰囲気下−
60℃に冷却した。この溶液にn−ブチルリチウムの
1.60Mヘキサン溶液20ml(32mmol)を液
温が−50℃を越えないように保って滴下し、そのまま
の温度で1時間攪拌した。次いでこの反応液に塩化亜鉛
の0.5M THF溶液64ml(32mmol)を液
温が−50℃を越えないように保って滴下した後、室温
まで加温し30分間攪拌した。この溶液にテトラキスト
リフェニルホスフィンパラジウム0.5gと3−フルオ
ロ−4−トリフルオロメトキシブロモベンゼン8.3g
(32mmol)とを加え、3時間加熱還流した。反応
液に水100mlを加え、生成物をトルエンで抽出し
た。抽出液を3N−塩酸、飽和重曹水および飽和食塩水
で順次洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を
留去した。残分をシリカゲルカラムクロマトグラフィー
(展開溶媒:ヘプタン/トルエン=1/1)により精製
した後、さらにヘプタン/酢酸エチル=1/1を用いて
2回再結晶処理して2−(4−(3−フルオロ−4−ト
リフルオロメトキシフェニル)−3,5−ジフルオロフ
ェニル)−5−ペンチルピリミジン0.09g(0.2
mmol)を得た。このものの2−(3,5−ジフルオ
ロフェニル)−5−ペンチルピリミジンからの収率は
0.7%であった。 1H−NMR(CDCl3)δ(ppm):8.65
(s,2H)、(8.21〜7.98(m,2H)、
7.50〜7.36(m,3H)、2.66(t,2
H)、1.79〜1.27(m,6H)、0.92
(t,3H)。 C−SA点 66.9℃、SA−I点82.1℃。
【0096】実施例1および発明の詳細な説明の欄にお
ける記述を基に、下記の化合物No.1〜No.170
を製造することができる。なお実施例1の化合物も再掲
した。
【0097】
【化40】
【0098】
【化41】
【0099】
【化42】
【0100】
【化43】
【0101】
【化44】
【0102】
【化45】
【0103】
【化46】
【0104】
【化47】
【0105】
【化48】
【0106】
【化49】
【0107】
【化50】
【0108】
【化51】
【0109】
【化52】
【0110】
【化53】
【0111】
【化54】
【0112】
【化55】
【0113】
【化56】
【0114】 実施例2(使用例1) 4−(4−プロピルシクロヘキシル)ベンゾニトリル 24% 4−(4−ペンチルシクロヘキシル)ベンゾニトリル 36% 4−(4−ヘプチルシクロヘキシル)ベンゾニトリル 25% 4−(4−(4−ペンチルシクロヘキシル)フェニル)ベンゾニトリル 15% からなる液晶組成物(A)を調製した。このネマチック
液晶組成物は以下の物性値を有する。 TNI =71.7℃、 Vth =1.79V(セル厚9.2μmで測定) Δε =11.0、 Δn =0.137。 この液晶組成物(A1)の85重量%に実施例1の化合
物 2−(4−(3−フルオロ−4−トリフルオロメト
キシフェニル)−3,5−ジフルオロフェニル)−5−
ペンチルピリミジン(化合物No.17)を15重量%
混合して液晶組成物(B)を調製した。その物性値は以
下の通りであった。 TNI =68.2℃、 Vth =1.47V(セル厚8.9μmで測定) Δε =14.0、 Δn =0.142。 この組成物(B)は−20℃で30日間放置してもネマ
チック相を呈しており、なお上記液晶組成物(B)の物
性値と組成から外挿法で算出した上記(化合物No.1
7)の物性値は以下の通りであった。 TNI =48.4℃、 Δε =31.0、 Δn =0.170
【0115】実施例3(比較例1) 上記液晶組成物(A)85重量%と特開平2−2336
26号に記載された2−(4−(3,4,5−トリフル
オロフェニル)フェニル)−5−ペンチルピリミジン
(化合物(10))15重量%とからなる液晶組成物
(B−R)を調製した。その物性値は以下の通りであっ
た。 TNI =73.5℃ Vth =1.60V(厚9.3μmで測定) Δε =12.3 Δn =0.147。 この組成物(B−R)は−20℃で保存すると、5日目
には結晶が発現した。なお上記液晶組成物(B−R)の
物性値と組成から外挿法で算出した上記化合物(10)
の物性値は以下の通りであった。 TNI =83.7℃ Δε =18.7 Δn =0.204 この結果から、化合物(10)と比べて、本発明の化合
物No.17はN−I転移点は約10℃低いが、Δεは
約1.7倍も大きく、かつ、他の液晶との低温相溶性も
良好であることがわかる。
【0116】 実施例4 4−(2−(4−エチルシクロヘキシル)エチル)シクロヘキシル−3,4− ジフルオロベンゼン 40% 4−(2−(4−プロピルシクロヘキシル)エチル)シクロヘキシル−3,4 −ジフルオロベンゼン 20% 4−(2−(4−ペンチルシクロヘキシル)エチル)シクロヘキシル−3,4 −ジフルオロベンゼン 40% からなる液晶組成物(C)を調製した。この液晶組成物
(C)90重量%と2−(4−(3−フルオロ−4−ト
リフルオロメトキシフェニル)−3,5−ジフルオロフ
ェニル)−5−ペンチルピリミジン(化合物No.1
7)10重量%とからなる液晶組成物(D)を調製し
た。この液晶組成物(D)の電圧保持率は、25℃で9
7.5%、100℃で93.2%であった。
【0117】実施例5(比較例2) 上記の液晶組成物(C)90重量%と2−(4−(3,
4,5−トリフルオロフェニル)フェニル)−5−ペン
チルピリミジン(化合物(10))10重量%とからな
る液晶組成物(D−R)を調製した。このものの電圧保
持率は25℃で97.5%、100℃で92.9%であ
った。したがって本発明の化合物(No.17)の電圧
保持率は既存のピリミジン誘導体である化合物(10)
と比較して何ら遜色ないことがわかる。
【0118】実施例6 上記の液晶組成物(C)85重量%と 2−(4−(3
−フルオロ−4−トリフルオロメトキシフェニル)−
3,5−ジフルオロフェニル)−5−ペンチルピリミジ
ン(化合物No.17)15重量%とからなるて液晶組
成物(D2)を調製した。このものは−20℃で30日
間放置してもネマチック相を呈していた。
【0119】実施例7(比較例3) 上記の液晶組成物(C)95重量%と2−(4−(3−
フルオロ−4−トリフルオロメトキシフェニル)フェニ
ル)−5−ペンチルピリミジン(化合物10)5重量%
とからなる液晶組成物(D2−R)を調製した。このも
のは−20℃で30日間放置したところ結晶を発現して
いた。したがって本発明の化合物(No.17)のフッ
素置換された液晶化合物との低温相溶性は、公知の化合
物(10)のそれよりも優れていることがわかる。
【0120】
【発明の効果】本発明の化合物は、いずれも大きなΔε
と大きなΔnと比較的高い電圧保持率を有し、他の液晶
性化合物との低温相溶性も良好であることを特長とす
る。本発明の化合物を液晶組成物の構成成分として用い
ることにより、セル厚がよりいっそう薄いTFT型液晶
表示素子の製造が可能となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富 嘉剛 千葉県市原市辰巳台東2丁目17番地 (72)発明者 竹下 房幸 千葉県君津市中富939番地5 (72)発明者 中川 悦男 千葉県市原市五井8890番地

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(1) 【化1】 (式中、Rは水素原子、または炭素数1〜20のアルキ
    ル基を示すが、このアルキル基中の1個以上の水素原子
    はハロゲン原子で置換されていてもよく、基中の1個以
    上の−CH2−は酸素原子または−CH2=CH2−で置
    換されていてもよいが、酸素原子が隣接することはな
    く;n1およびn2はそれぞれ独立して0、1、または2
    であるが、n1とn2の和は1または2であり;環Aおよ
    び環Bはそれぞれに独立して1,4−フェニレン、式
    (a)で表されるフッ素置換1,4−フェニレン、また
    は1,4−シクロヘキシレンを示すが、環Aおよび環B
    の少なくとも一方は式(a)で表されるフッ素置換1,
    4−フェニレンであり、かつこのフッ素置換1,4−フ
    ェニレンに対応するn1および/またはn2は1または2
    であり、1,4−シクロヘキシレンは基中の相隣接しな
    い1個以上の−CH2−は酸素原子で置換されていても
    よく、また1,4−シクロヘキシレンは基中の1個以上
    の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよく;Z
    a、Zb、およびZcはそれぞれに独立して単結合、−
    CH2CH2−、−COO−、−CF2O−あるいは−C
    2CH2CH2CH2−を示し;Q1、Q2、Q3、Q4、Q
    5、Q6およびQ7はそれぞれに独立して水素原子、ハロ
    ゲン原子あるいはメチル基を示すが、Za、Zbおよび
    Zcの少なくとも1個が−CH2CH2−の場合はQ2
    フッ素原子であり;Yは水素原子、ハロゲン原子、また
    は炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基を示すが、この
    ハロゲン化アルキル基中の相隣接しない1つ以上のメチ
    レン基は酸素原子あるいは硫黄原子で置換されていても
    よく;また、この化合物を構成する各元素はその同位体
    で置換されていてもよい。)で表されるピリミジン誘導
    体。
  2. 【請求項2】 一般式(1)において、n1が0であ
    り、n2が1であり、Za、ZbおよびZcがすべて単
    結合であり、Q1とQ3が共に水素原子であり、Q2がフ
    ッ素原子である請求項1に記載のピリミジン誘導体。
  3. 【請求項3】 一般式(1)において、n1が0であ
    り、n2が1であり、Za、ZbおよびZcがすべて単
    結合であり、Q1、Q2およびQ3がすべて水素原子であ
    る請求項1に記載のピリミジン誘導体。
  4. 【請求項4】 一般式(1)において、n1が1であ
    り、n2が0である請求項1に記載のピリミジン誘導
    体。
  5. 【請求項5】 一般式(1)において、n1が0であ
    り、n2が1であり、ZaおよびZbが共に単結合であ
    り、Zcが−COO−または−CF2O−である請求項
    1に記載のピリミジン誘導体。
  6. 【請求項6】 一般式(1)において、n1が0であ
    り、n2が1であり、ZaおよびZcが共に単結合であ
    り、Zbが−COO−または−CF2O−である請求項
    1に記載のピリミジン誘導体。
  7. 【請求項7】 一般式(1)において、n1+n2=2で
    ある請求項1に記載のピリミジン誘導体。
  8. 【請求項8】 一般式(1)において、Rが基中の1個
    以上の水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基で
    ある請求項1に記載のピリミジン誘導体。
  9. 【請求項9】 請求項1から8のいずれか1項に記載の
    ピリミジン誘導体を少なくとも1種類含有することを特
    徴とする液晶組成物。
  10. 【請求項10】 第一成分として、請求項1から8のい
    ずれか1項に記載のピリミジン誘導体を少なくとも1種
    類含有し、第二成分として、一般式(2)、(3)およ
    び(4) 【化2】 (各式中、R3、Y1、L1、L2、Z1およびZ2は各式間
    で同一または互いに異なっていてもよく、R3は炭素数
    1〜10のアルキル基であり、このアルキル基中の相隣
    接しない一つ以上のメチレン基は酸素原子または−CH
    =CH−で置換されていてもよく、またこの基中の任意
    の水素原子はフッ素原子で置換されてもよく;Y1はフ
    ッ素原子、塩素原子、−OCF3、−OCF2H、−CF
    3、−CF2H、−CFH2、−OCF2CF2H、または
    −OCF2CFHCF3を示し;L1およびL2は各々独立
    して水素原子またはフッ素原子を示し;Z1およびZ2
    各々独立して−CH2CH2−、−CH2CH2CH2CH2
    −、−COO−、−CF2O−、−OCF2−、−CH=
    CH−、または単結合を示し;環Bはトランスー1,4
    −シクロヘキシレン、1,3−ジオキサン−2,5−ジ
    イル、または水素原子がフッ素原子で置換されてもよい
    1,4−フェニレンを示し;環Cはトランスー1,4−
    シクロヘキシレン、または水素原子がフッ素原子で置換
    されてもよい1,4−フェニレンを示し;また、これら
    の化合物を構成する各原子はその同位体で置換されてい
    てもよい。)からなる化合物群から選択される化合物を
    少なくとも1種類含有することを特徴とする液晶組成
    物。
  11. 【請求項11】 第一成分として、請求項1から8のい
    ずれか1項に記載の化合物を少なくとも1種類含有し、
    第二成分として、一般式(5)および(6) 【化3】 (各式中、R4およびR5は各々独立して炭素数1〜10
    のアルキル基を示すが、該アルキル基中の相隣接しない
    一つ以上のメチレン基は酸素原子または−CH=CH−
    で置換されていてもよく、またこの基中の水素原子はフ
    ッ素原子で置換されてもよく;Y2は−CN、または−
    C≡C−CNを示し;環Eはトランスー1,4−シクロ
    ヘキシレン、1,4−フェニレン、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
    を示し;環Gはトランスー1,4−シクロヘキシレン、
    ピリミジン−2,5−ジイル、または水素原子がフッ素
    原子で置換されていてもよい1,4−フェニレンを示
    し;環Hはトランスー1,4−シクロヘキシレンまたは
    1,4−フェニレンを示し、Z3は−CH2CH2−、−
    COO−または単結合を示し;L3、L4およびL5は各
    々独立して水素原子またはフッ素原子を示し;b、cお
    よびdは各々独立して0または1であり;また、これら
    の化合物を構成する各元素はその同位体で置換されてい
    てもよい。)からなる化合物群から選択される化合物を
    少なくとも1種類含有することを特徴とする液晶組成
    物。
  12. 【請求項12】 第一成分として、請求項1から8のい
    ずれか1項に記載の化合物を少なくとも1種類含有し、
    第二成分として、上記一般式(2)、(3)および
    (4)からなる化合物群から選択される化合物を少なく
    とも1種類含有し、第三成分として、一般式(7)、
    (8)および(9) 【化4】 (各式中、R6、R7、I、JおよびKは各式間で同一ま
    たは互いに異なっていてもよく、R6およびR7は各々独
    立して炭素数1〜10のアルキル基を示し、このアルキ
    ル基中の相隣接しない一つ以上のメチレン基は酸素原子
    または−CH=CH−で置換されていてもよく、またこ
    の基中の任意の水素原子はフッ素原子で置換されてもよ
    く;環I、環Jおよび環Kは各々独立して、トランスー
    1,4−シクロヘキシレン、ピリミジン−2,5−ジイ
    ル、または水素原子がフッ素原子で置換されてもよい
    1,4−フェニレンを示し;Z4およびZ5は各々独立し
    て、−C≡C−、−COO−、−CH2CH2−、−CH
    =CH−または単結合を示し;また、これらの化合物を
    構成する各原子はその同位体で置換されていてもよ
    い。)からなる化合物群から選択される化合物を少なく
    とも1種類含有することを特徴とする液晶組成物。
  13. 【請求項13】 第一成分として、請求項1から8のい
    ずれか1項に記載の化合物を少なくとも1種類含有し、
    第二成分として、上記一般式(5)および(6)からな
    る化合物群から選択される化合物を少なくとも1種類含
    有し、第三成分として、上記一般式(7)、(8)およ
    び(9)からなる化合物群から選択される化合物を少な
    くとも1種類含有することを特徴とする液晶組成物。
  14. 【請求項14】 第一成分として、請求項1から8のい
    ずれか1項に記載の化合物を少なくとも1種類含有し、
    第二成分の一部分として、上記一般式(2)、(3)お
    よび(4)からなる化合物群から選択される化合物を少
    なくとも1種類含有し、第二成分の他の部分として上記
    一般式(5)および(6)からなる化合物群から選択さ
    れる化合物を少なくとも1種類含有し、第三成分とし
    て、一般式(7)、(8)および(9)からなる化合物
    群から選択される化合物を少なくとも1種類含有するこ
    とを特徴とする液晶組成物。
  15. 【請求項15】 請求項9から14のいずれか1項に記
    載の液晶組成物に、さらに1種類以上の光学活性化合物
    を含有することを特徴とする液晶組成物。
  16. 【請求項16】 請求項9から15のいずれか1項に記
    載の液晶組成物を用いて構成した液晶表示素子。
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