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JPH0739579B2 - Liquid crystal material - Google Patents
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JPH0739579B2 - Liquid crystal material - Google Patents

Liquid crystal material

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JPH0739579B2
JPH0739579B2 JP61227970A JP22797086A JPH0739579B2 JP H0739579 B2 JPH0739579 B2 JP H0739579B2 JP 61227970 A JP61227970 A JP 61227970A JP 22797086 A JP22797086 A JP 22797086A JP H0739579 B2 JPH0739579 B2 JP H0739579B2
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liquid crystal
crystal material
carboxylic acid
phase
general formula
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孝毅 高頭
正幸 大場
長雄 金子
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、新規な液晶材料に関し、特にキラルスメクテ
ックC相を有する強誘電性液晶に適した液晶材料に係
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application] The present invention relates to a novel liquid crystal material, and more particularly to a liquid crystal material suitable for a ferroelectric liquid crystal having a chiral smectic C phase.

(従来の技術) 液晶は、従来より小型クラットパネルディスプレーの本
命として電卓,時計等に広く用いられている。また、最
近では自動車用ディスプレー,パーソナルコンピュータ
用ディスプレーとしても用いられてきている。更に、小
型液晶テレビのような動画用ディスプレーにも応用され
始じめている。
(Prior Art) Liquid crystals have been widely used in calculators, watches, etc. as a favorite of small sized plat panel displays. Further, recently, it has been used as a display for automobiles and a display for personal computers. Furthermore, it has been applied to motion picture displays such as small LCD TVs.

ところで、従来、電卓、時計等に用いられる液晶として
はツィストネマテック液晶が知られている。しかしなが
ら、前記液晶を用いた表示方式では応答速度が不十分で
あることや、クロストークが発生すること等の問題があ
った。このため、かかる表示方式では動画用の大画面デ
ィスプレー等の速い応答速度が要求されるものへの応用
は困難であった。こうした問題を解決するためにthin f
ilm transistor (TFT)を用いたアクティブマトリック
スのような方式も開発されているが、製造コストが高い
等の問題があった。
By the way, conventionally, a twist nematic liquid crystal is known as a liquid crystal used for a calculator, a clock and the like. However, the display method using the liquid crystal has problems such as insufficient response speed and occurrence of crosstalk. Therefore, it is difficult to apply such a display system to a large-screen display for moving images or the like that requires a fast response speed. To solve these problems thin f
A method such as an active matrix using an ilm transistor (TFT) has also been developed, but there were problems such as high manufacturing cost.

このようなことから、ツイストネマチック液晶を用いた
表示方式に代るものとして、強誘電液晶による表示方式
が注目されている。この方式は、1975年にR.B.Mayerら
によって発表されたもので、従来方式に比べて応答速度
が速いこと、メモリ効果を持つこと等の特徴を有してい
る。かかる強誘電性液晶は、液晶形態がキラルスメクテ
ックC相をとる。こうした強誘電性液晶となり得る液晶
材料としては、従来より多数のものが知られている。し
かしながら、従来の液晶材料は空気中の水分や光等に対
して不安定であり、しかもキラルスメクテックC相をと
る温度範囲が狭く、使用上の制約が大きいという問題が
あった。
From this, a display system using a ferroelectric liquid crystal is drawing attention as an alternative to the display system using the twisted nematic liquid crystal. This method was announced by RB Mayer et al. In 1975, and has features such as faster response speed and memory effect than the conventional method. The ferroelectric liquid crystal has a chiral smectic C phase in the liquid crystal form. As a liquid crystal material that can be such a ferroelectric liquid crystal, many materials have been known in the past. However, the conventional liquid crystal materials are unstable with respect to moisture and light in the air, and have a narrow temperature range in which the chiral smectic C phase is obtained, which poses a problem that there is a large restriction in use.

(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされた
もので、強誘電性液晶に適用する上で必要なキラルスメ
クテックC相の温度範囲を拡大でき、かつ熱力学的な安
定性の優れた液晶材料を提供しようとするものである。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and expands the temperature range of the chiral smectic C phase required for application to ferroelectric liquid crystals. An object of the present invention is to provide a liquid crystal material that can be manufactured and is excellent in thermodynamic stability.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段及び作用) 本発明は、一般式 〔但し、式中のRはアルキル基、R*は不整合炭素原子を
有する光学活性基を示す〕にて表わされる7−アルコキ
シフルオレン−2−カルボン酸エステルからなる液晶材
料である。
[Structure of the Invention] (Means and Actions for Solving Problems) [Wherein R is an alkyl group and R * is an optically active group having a mismatched carbon atom], and is a liquid crystal material composed of a 7-alkoxyfluorene-2-carboxylic acid ester.

上記一般式(A)中のRはキラルスメクテックC相の温
度範囲の拡大の観点から炭素数3〜18の直鎖アルキル基
で選定することが望ましく、より好ましいRは炭素数4
〜14の直鎖状アルキル基である。
From the viewpoint of expanding the temperature range of the chiral smectec C phase, R in the general formula (A) is preferably selected from a linear alkyl group having 3 to 18 carbon atoms, and more preferable R is 4 carbon atoms.
~ 14 straight chain alkyl groups.

上記一般式(A)中のR*としては、キラルスメクテック
C相の温度範囲の拡大等の観点から一般式 〔但し、式中のR1〜R3はアルキル基、ハロゲン基、シア
ノ基、トリフルオルアルキル基、水素原子のいずれか
で、R1≠R2,R2≠R3,R3≠R1を満足し、nは0〜15の整
数(好ましくは0〜8の整数)を示す〕にて表わされる
不整炭素原子を有するアルキル基を用いることが望まし
い。より好ましいR*は、光学活性な2−メチルブチル
基、2−オクチル基である。
R * in the general formula (A) is a general formula from the viewpoint of expanding the temperature range of the chiral smectec C phase. (However, R 1 to R 3 in the formula are any of an alkyl group, a halogen group, a cyano group, a trifluoroalkyl group, and a hydrogen atom, and R 1 ≠ R 2 , R 2 ≠ R 3 , and R 3 ≠ R 1 And n represents an integer of 0 to 15 (preferably an integer of 0 to 8)]. It is desirable to use an alkyl group having an asymmetric carbon atom. More preferable R * is an optically active 2-methylbutyl group or 2-octyl group.

本発明の液晶材料となる7−アルコキシフルオレン−2
−カルボン酸エステルは、以下に説明する合成方法によ
り製造される。
7-Alkoxyfluorene-2 as the liquid crystal material of the present invention
-The carboxylic acid ester is produced by the synthetic method described below.

上記合成方法において、原料(I)の製造及び(I)〜
(III)までの反応は公知の方法である。即ち、原料
(I)は、例えばOrg.Synth.1933,13,74に開示されてい
るように市販のフルオレンから3段階の反応を経て得ら
れる。また、前記(I)〜(II)までの反応はC.H.Coak
等によるJ.Org.Chem.1954,19,626で発表された方法、前
記(II)〜(III)までの反応はG.W.Gray等によるJ.,19
57,3228で発表された方法、に夫々従った。一方、(I
V)の7−アルコキシフルオレン−2−カルボン酸エス
テルは(III)を塩化チオニルにより酸塩化物とした
後、ピリジン中で光学活性アルコールを反応させること
により得られる。
In the above synthesis method, the production of the raw material (I) and (I) to
The reactions up to (III) are known methods. That is, the raw material (I) can be obtained from commercially available fluorene through a three-step reaction as disclosed in, for example, Org.Synth.1933, 13 , 74. In addition, the above reactions (I) to (II) are CHCoak
J. Org. Chem. 1954, 19 , 626 by J. Org.
The methods announced in 57,3228, respectively. On the other hand, (I
The 7-alkoxyfluorene-2-carboxylic acid ester of V) is obtained by converting (III) into an acid chloride with thionyl chloride and then reacting with an optically active alcohol in pyridine.

しかして、本発明の液晶材料である一般式にて表わされ
る7−アルコキシフルオレン−2−カルボン酸エステル
はキラルスメクテックC相の温度範囲が拡大され、かつ
熱力学的な安定性が優れているため、これらの2種以上
を混合するか、又は他のキラルスメクテックC相を示す
化合物と混合することにより従来に比べて広い温度範囲
でキラルスメクテックC相を有する強誘電性液晶を実現
できる。
Therefore, the liquid crystal material of the present invention, 7-alkoxyfluorene-2-carboxylic acid ester represented by the general formula, has an expanded temperature range of the chiral smectec C phase and is excellent in thermodynamic stability. Therefore, a ferroelectric liquid crystal having a chiral smectic C phase can be realized in a wider temperature range than conventional by mixing two or more of these or a compound having another chiral smectic C phase. .

(発明の実施例) 以下、本発明の合成例及び実施例を詳細に説明する。(Examples of the Invention) Hereinafter, synthesis examples and examples of the present invention will be described in detail.

合成例1 まず、公知の方法で合成した7−ヘプチルオキシ−フル
オレン−2−カルボン酸38.2g(0.1mol)と塩化チオニ
ル60mlを攪拌しながら5時間還流させた。つづいて、過
剰の塩化チオニルを留去した後、残留物をn−ヘキサン
により再結晶化して26.4g(収率80%)の白色結晶(酸
塩化物)を得た。
Synthesis Example 1 First, 38.2 g (0.1 mol) of 7-heptyloxy-fluorene-2-carboxylic acid synthesized by a known method and 60 ml of thionyl chloride were refluxed for 5 hours while stirring. Subsequently, excess thionyl chloride was distilled off, and the residue was recrystallized with n-hexane to obtain 26.4 g (yield 80%) of white crystals (acid chloride).

次いで、上記酸塩化物20g(0.06mol)の80mlピリジン溶
液に(−)−2−メチル−1−ブタノール4.8g(0.065m
ol)の10mlピリジン溶液を10分間かけて滴下した後、攪
拌しながら油浴を用いて90℃で4時間加熱した。つづい
て、室温まで冷却した後、得られたピリジン溶液を500m
lのイオン交換水中に注ぎ、生成された沈殿物をろ取し
た。ひきつづき、この沈殿物をエタノールにより2回再
結晶化して白色結晶19.5g(収率85%)を得た。
Then, 4.8 g of (−)-2-methyl-1-butanol was added to a solution of 20 g (0.06 mol) of the above acid chloride in 80 ml of pyridine.
ol) was added dropwise in 10 ml of pyridine solution over 10 minutes, and the mixture was heated with stirring in an oil bath at 90 ° C. for 4 hours. Subsequently, after cooling to room temperature, the resulting pyridine solution was added to 500 m.
The resulting precipitate was collected by filtration. Subsequently, this precipitate was recrystallized twice with ethanol to obtain 19.5 g of white crystals (yield 85%).

得られた白色結晶を重アセトンで溶解し、NMRで分析し
たところ、図面に示すNMRスペクトルが得られた。更
に、白色結晶の元素分析を行なったところ、C:79.4,H:
8.3,O:12.2(計算値C:79.19,H:8.63,O:12.18)であっ
た。これら図示したNMRスペクトル及び元素分析から白
色結晶が前記一般式AのRにC7H15,R*が導入された7−ヘプチルオキシフルオレン−2−カル
ボン酸−2−メチルブチルエステルであることが確認さ
れた。
When the obtained white crystals were dissolved in heavy acetone and analyzed by NMR, the NMR spectrum shown in the drawing was obtained. Furthermore, when an elemental analysis of white crystals was performed, C: 79.4, H:
It was 8.3, O: 12.2 (calculated value C: 79.19, H: 8.63, O: 12.18). From these illustrated NMR spectra and elemental analysis, white crystals were identified as R in the above general formula A by C 7 H 15 , R * . Was confirmed to be 7-heptyloxyfluorene-2-carboxylic acid-2-methylbutyl ester.

合成例2〜5 7−オクチルオキシ−フルオレン−2−カルボン酸、7
−ノニルオキシ−フルオレン−2−カルボン酸、7−デ
シルオキシ−フルオレン−2−カルボン酸、7−ウンデ
シルオキシ−フルオレン−2−カルボン酸を夫々0.1mol
用意し、これらを合成例1と同様な反応を行なうことに
より光学活性な7−オクチルオキシフレオレン−2−カ
ルボン酸−2−メチルブチルエステル、7−ノニルオキ
シフルオレン−2−カルボン酸−2−メチルブチルエス
テル、7−デシルオキシフルオレン−2−カルボン酸−
2−メチルブチルエステル及び7−ウンデシルオキシフ
ルオレン−2−カルボン酸−2−メチルブチルエステル
を得た。これらの化合物は、NMRスペクトル分析及び元
素分析により前記構造であることを確認した。
Synthesis Examples 2-5 7-octyloxy-fluorene-2-carboxylic acid, 7
0.1 mol of nonyloxy-fluorene-2-carboxylic acid, 7-decyloxy-fluorene-2-carboxylic acid and 7-undecyloxy-fluorene-2-carboxylic acid, respectively.
Prepared and carrying out the same reaction as in Synthesis Example 1 to obtain optically active 7-octyloxyfluorene-2-carboxylic acid-2-methylbutyl ester, 7-nonyloxyfluorene-2-carboxylic acid-2- Methyl butyl ester, 7-decyloxyfluorene-2-carboxylic acid-
2-Methylbutyl ester and 7-undecyloxyfluorene-2-carboxylic acid-2-methylbutyl ester were obtained. It was confirmed that these compounds had the above structure by NMR spectrum analysis and elemental analysis.

しかして、合成例1〜5により得た化合物の融点及び各
相転移温度を調べた。その結果を下記表に示す。
Then, the melting point and each phase transition temperature of the compounds obtained in Synthesis Examples 1 to 5 were examined. The results are shown in the table below.

上表において、Cは結晶相、SmC*はキラルスメクテック
C相、SmAはスメクテックA相、Iは等方性液体相、を
夫々示す。また、( )はモノトロピック相転移温度を
示す。
In the above table, C is a crystalline phase, SmC * is a chiral smectec C phase, SmA is a smectec A phase, and I is an isotropic liquid phase. Further, () indicates a monotropic phase transition temperature.

実施例1 前記合成方法により得た光学活性な7−ヘプチルオキシ
フルオレン−2−カルボン酸−2−メチルブチルエステ
ル及び7−オクチルオキシフルオレン−2−カルボン酸
−2−メチルブチルエステルを1:1の割合で混合して混
合物を調製した。
Example 1 Optically active 7-heptyloxyfluorene-2-carboxylic acid-2-methylbutyl ester and 7-octyloxyfluorene-2-carboxylic acid-2-methylbutyl ester obtained by the above-described synthetic method were prepared at a ratio of 1: 1. A mixture was prepared by mixing in proportions.

得られた混合物の各相転移温度を測定したところ、C→
SmC* 35.5℃,SmC*→SmA 42℃,SmA→170.5℃であった。
この結果から、前記化合物の混合によりSmC*の安定化が
図られた液晶組成物が得られることがわかった。
When each phase transition temperature of the obtained mixture was measured, C →
The values were SmC * 35.5 ℃, SmC * → SmA 42 ℃, SmA → 170.5 ℃.
From this result, it was found that a liquid crystal composition in which SmC * was stabilized was obtained by mixing the above compounds.

実施例2 前記方法により合成した光学活性な7−ヘプチルオキシ
フルオレン−2−カルボン酸−メチルブチルエステル、
7−オクチルオキシフルオレン−2−カルボン酸−2−
メチルブチルエステル、7−デシルオキシフレオレン−
2−カルボン酸−2−メチルブチルエステルを当モル混
合して混合物を調製した。
Example 2 Optically active 7-heptyloxyfluorene-2-carboxylic acid-methylbutyl ester synthesized by the above method,
7-octyloxyfluorene-2-carboxylic acid-2-
Methyl butyl ester, 7-decyloxyfluorene-
A mixture was prepared by equimolar mixing 2-carboxylic acid-2-methylbutyl ester.

得られた混合物の各相転移温度を測定したところ、C→
SmC* 27.5℃,SmC*→SmA 44℃,SmA→I 75℃であった。
この結果から、前記各化合物の混合により実施例1と同
様、SmC*の安定化が図られた液晶組成物が得られること
がわかった。
When each phase transition temperature of the obtained mixture was measured, C →
The values were SmC * 27.5 ℃, SmC * → SmA 44 ℃, SmA → I 75 ℃.
From this result, it was found that the liquid crystal composition in which the SmC * was stabilized was obtained by mixing the respective compounds, as in Example 1.

[発明の効果] 以上詳述した如く、本発明によればキラルスメクテック
C相の温度範囲が拡大され、かつ熱力学的な安定性が優
れた一般式(A)に示す化合物からなる液晶材料を得る
ことができ、ひいてはこれら液晶材料の混合又は他のキ
ラルスメクテックC相を示す液晶材料との混合により広
い温度範囲で安定的にキラルスメクテックC相を有する
強誘電性液晶を実現できる等顕著な効果を有する。
[Effects of the Invention] As described in detail above, according to the present invention, a liquid crystal material comprising a compound represented by the general formula (A), in which the temperature range of the chiral smectic C phase is widened and thermodynamic stability is excellent. It is possible to obtain a ferroelectric liquid crystal having a chiral smectic C phase stably in a wide temperature range by mixing these liquid crystal materials or another liquid crystal material showing a chiral smectic C phase. Has a remarkable effect.

【図面の簡単な説明】 図面は、合成例1で合成された7−ヘプチルオキシフル
オレン−2−カルボン酸−2−メチルブチルエステルの
NMR−スペクトルを示す図である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The drawing shows the 7-heptyloxyfluorene-2-carboxylic acid-2-methylbutyl ester synthesized in Synthesis Example 1.
It is a figure which shows NMR-spectrum.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一般式 〔但し、式中のRはアルキル基、R*は不整炭素原子を有
する光学活性基を示す〕にて表わされる7−アルコキシ
フルオレン−2−カルボン酸エステルからなる液晶材
料。
1. A general formula A liquid crystal material comprising a 7-alkoxyfluorene-2-carboxylic acid ester represented by the formula [wherein R represents an alkyl group and R * represents an optically active group having an asymmetric carbon atom].
【請求項2】一般式(A)中のRが炭素数3〜18の直鎖
アルキル基であることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の液晶材料。
2. R in the general formula (A) is a straight chain alkyl group having 3 to 18 carbon atoms.
The liquid crystal material according to the item.
【請求項3】一般式(A)中のR*が光学活性な2−メチ
ルブチル基であることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の液晶材料。
3. A general formula Claims first, characterized in that (A) in the R * is an optically active 2-methylbutyl group
The liquid crystal material according to the item.
【請求項4】一般式(A)中のR*が光学活性な2−オク
チル基であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の液晶材料。
4. The liquid crystal material according to claim 1, wherein R * in the general formula (A) is an optically active 2-octyl group.
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