CN107400100A - 聚合性化合物、混合物、组合物、高分子、膜、光学各向异性体、偏振片及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于能够制造具有良好的反常波长色散性的光学膜。一种混合物,其包含由下述式(III)、(IV)表示的聚合性化合物[式中,Ar1、Ar2为具有D1、D2作为取代基的2价芳香族烃环基团或芳香族杂环基团,D1、D2为具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少1个芳香环的碳原子数为1~20的有机基团,A11~A22、B11~B22为可具有取代基的环状脂肪族基团或芳香族基团,Y11~Y22、L11~L22为单键、‑O‑、‑CO‑、‑CO‑O‑、‑O‑CO‑、‑NR21‑CO‑、‑CO‑NR22‑、‑O‑CO‑O‑、‑NR23‑CO‑O‑、‑O‑CO‑NR24‑或‑NR25‑CO‑NR26‑,R21~R26为氢原子或碳原子数为1~6的烷基,R4~R9为氢原子、甲基或氯原子,f、k中的一者为1~3的整数,另一者为0~3的整数,g、j、m、q为1~20的整数,h、i、n、p为0或1。

Description

聚合性化合物、混合物、组合物、高分子、膜、光学各向异性体、 偏振片及显示装置
技术领域
本发明涉及可在宽波长区域中进行一样的偏振变换的光学膜和光学各向异性体以及使用了该光学各向异性体的偏振片、平板显示装置、有机电致发光显示装置和防反射膜。
另外,本发明涉及可在上述光学膜和光学各向异性体的制备中使用的高分子、可在该高分子的制备中使用的聚合性化合物、包含该聚合性化合物的混合物和聚合性液晶组合物、以及可在该聚合性化合物的制备中使用的化合物和包含该化合物的混合物。
背景技术
平板显示装置等各种装置中使用的相位差板有将直线偏振光变换为圆偏振光的1/4波长板、对直线偏振光的偏光振动面进行90度变换的1/2波长板等。这些相位差板对于某特定的单色光可以正确地给予光线波长的1/4λ或1/2λ的相位差。
但是,现有的相位差板中存在着通过相位差板而输出的偏振光被变换为有色的偏振光的问题。这起因于:构成相位差板的材料对于相位差具有波长色散性,对于作为可见光区域的光线混在一起的合成波的白色光,在各个波长的偏振状态产生分布,因此不可能将输入光在全部的波长区域中都调节为正确的1/4λ或1/2λ的相位差的偏振光。
为了解决这样的问题,研究了各种对于宽波长区域的光可给予均一的相位差的宽频带相位差板、具有所谓反常波长色散性的相位差板。
另一方面,随着移动电脑、移动电话等便携型的信息终端的高功能化和普及,逐渐要求极力地将平板显示装置的厚度控制得薄。其结果,也要求作为构成部件的相位差板的薄层化。
作为薄层化的方法,通过将含有低分子聚合性化合物的聚合性组合物涂布于膜基材形成光学膜而制作相位差板的方法被认为是近年来最有效的方法。因此,大量地进行了可形成具有优异的反常波长色散性的光学膜的聚合性化合物或使用了其的聚合性组合物的开发。
而且,例如专利文献1和2中,提出了可形成反常波长色散性优异的光学膜、同时具有适于加工的低熔点、容易涂布于基材、显示液晶性的温度范围宽、进而可廉价地合成的聚合性化合物和聚合性组合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2014/010325号;
专利文献2:日本特开2015-200877号公报。
发明内容
发明要解决的课题
其中,使用含有聚合性化合物的聚合性组合物以工业的生产规模制造光学膜、光学各向异性体(以下有时将两者统称为“光学膜等”。)的情况下,宽的制造条件容许度(工艺裕度)变得必要。
特别地,以大面积涂布聚合性组合物来制造光学膜等时,由于难以使干燥炉内的温度、时间条件变得完全均一,因此对于温度、时间等制造条件的容许度对光学膜等的收率产生大的影响。
但是,对于现有的聚合性化合物和聚合性组合物而言,没有得到能够更为稳定地长时间维持液晶相的光学膜等,工艺裕度并不充分。因此,需要可形成能够更为稳定地长时间维持液晶相的光学膜等的包含聚合性化合物的聚合性液晶组合物。
本发明鉴于上述的实际情况而完成,目标在于提供具有实用的低熔点、可以以低成本制造、并且可形成能够在宽波长区域中进行一样的偏振变换且稳定地长时间维持液晶相的光学膜等的聚合性液晶组合物。
另外,本发明的目标在于提供对该聚合性液晶组合物的制备有用的聚合性化合物及包含该聚合性化合物的混合物、以及对该聚合性化合物的制备有用的化合物及包含该化合物的混合物。
用于解决课题的手段
本发明人为了解决上述课题,锐意研究,结果发现:如果使用由下述式(III)表示的规定的聚合性化合物和由下述式(IV)表示的规定的聚合性化合物的混合物,则可廉价地得到可形成能够更为稳定地长时间维持液晶相、涂布不均少、进而反常波长色散性优异的光学膜等的聚合性液晶组合物,完成了本发明。
这样,根据本发明,提供下述所示的化合物、聚合性化合物、混合物、聚合性液晶组合物、高分子、光学膜、光学各向异性体、偏振片、平板显示装置、有机电致发光显示装置和防反射膜。
[1]由下述式(I)表示的化合物:
[化学式1]
[式(I)中,A1和B1各自独立地表示可具有取代基的环状脂肪族基团或者可具有取代基的芳香族基团,Y1和L1各自独立地表示单键、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR21-CO-、-CO-NR22-、-O-CO-O-、-NR23-CO-O-、-O-CO-NR24-或者-NR25-CO-NR26-,R21~R26各自独立地表示氢原子或碳原子数为1~6的烷基,R1和R2各自独立地表示氢原子、甲基或氯原子,FG1表示羟基、羧基或氨基,a表示1~3的整数,b表示1~20的整数,c为0或1。]。
[2]上述[1]所述的化合物,其中,上述FG1为羟基,上述c为0。
[3]上述[1]所述的化合物,其中,上述FG1为羧基,上述c为1。
[4]混合物,其包含上述[1]~[3]中任一项所述的化合物和由下述式(II)表示的化合物:
[化学式2]
[式(II)中,A2和B2各自独立地表示可具有取代基的环状脂肪族基团或者可具有取代基的芳香族基团,Y2和L2各自独立地表示单键、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR21-CO-、-CO-NR22-、-O-CO-O-、-NR23-CO-O-、-O-CO-NR24-或者-NR25-CO-NR26-,R21~R26各自独立地表示氢原子或者碳原子数为1~6的烷基,R3表示氢原子、甲基或氯原子,FG2表示羟基、羧基或氨基,d表示1~20的整数,e为0或1。]。
[5]上述[4]所述的混合物,其中,上述FG1和FG2为羟基,上述c和e为0。
[6]上述[4]所述的混合物,其中,上述FG1和FG2为羧基,上述c和e为1。
[7]上述[4]~[6]中任一项所述的混合物,其中,由上述式(I)表示的化合物与由上述式(II)表示的化合物的质量比(由式(I)表示的化合物∶由式(II)表示的化合物)为1∶1000~20∶100。
[8]由下述式(III)表示的聚合性化合物:
[化学式3]
[式(III)中,Ar1表示具有D1作为取代基的2价芳香族烃环基或者具有D1作为取代基的2价芳香族杂环基,D1表示具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少1个芳香环的碳原子数为1~20的有机基团,Z11和Z12各自独立地表示-CO-O-、-O-CO-、-NR31-CO-或者-CO-NR32-,R31和R32各自独立地表示氢原子或碳原子数为1~6的烷基,A11、A12、B11和B12各自独立地表示可具有取代基的环状脂肪族基团或者可具有取代基的芳香族基团,Y11、Y12、L11和L12各自独立地表示单键、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR21-CO-、-CO-NR22-、-O-CO-O-、-NR23-CO-O-、-O-CO-NR24-或者-NR25-CO-NR26-,R21~R26各自独立地表示氢原子或碳原子数为1~6的烷基,R4~R7各自独立地表示氢原子、甲基或氯原子,f和k的一者为1~3的整数,另一者为0~3的整数,g和j各自独立地表示1~20的整数,h和i各自独立地为0或1。]。
[9]上述[8]所述的聚合性化合物,其中,上述Ar1-D1为由下述式(V)表示的2价基团:
[化学式4]
[式(V)中,Ax表示具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少1个芳香环的碳原子数为2~20的有机基团,Ra表示氢原子或者可具有取代基的碳原子数为1~20的有机基团。]。
[10]上述[9]所述的聚合性化合物,其中,上述Ax为由下述式(VI)表示的基团:
[化学式5]
[式(VI)中,RX表示氢原子、卤素原子、碳原子数为1~6的烷基、氰基、硝基、碳原子数为1~6的氟烷基、碳原子数为1~6的烷氧基或者-C(=O)-O-Rb,Rb表示可具有取代基的碳原子数为1~20的烷基、可具有取代基的碳原子数为2~20的烯基、可具有取代基的碳原子数为3~12的环烷基或者可具有取代基的碳原子数为5~12的芳香族烃环基,多个RX之间可以全部相同,也可不同,构成环的至少1个C-RX可被替换为氮原子。]。
[11]上述[9]或[10]所述的聚合性化合物,其中,上述Ra为可具有取代基的碳原子数为1~20的烷基、可具有取代基的碳原子数为2~20的烯基、可具有取代基的碳原子数为2~20的炔基或者可具有取代基的碳原子数为6~18的芳香族基团。
[12]混合物,其包含上述[8]~[11]中任一项所述的聚合性化合物和由下述式(IV)表示的聚合性化合物:
[化学式6]
[式(IV)中,Ar2表示具有D2作为取代基的2价芳香族烃环基或者具有D2作为取代基的2价芳香族杂环基,D2表示具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少1个芳香环的碳原子数为1~20的有机基团,Z21和Z22各自独立地表示-CO-O-、-O-CO-、-NR31-CO-或者-CO-NR32-,R31和R32各自独立地表示氢原子或者碳原子数为1~6的烷基,A21、A22、B21和B22各自独立地表示可具有取代基的环状脂肪族基团或者可具有取代基的芳香族基团,Y21、Y22、L21和L22各自独立地表示单键、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR21-CO-、-CO-NR22-、-O-CO-O-、-NR23-CO-O-、-O-CO-NR24-或者-NR25-CO-NR26-,R21~R26各自独立地表示氢原子或者碳原子数为1~6的烷基,R8和R9各自独立地表示氢原子、甲基或者氯原子,m和q各自独立地表示1~20的整数,n和p各自独立地为0或1。]。
[13]上述[12]所述的混合物,其中,上述Ar1-D1为由下述式(V)表示的2价基团:
[化学式7]
[式(V)中,Ax表示具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少1个芳香环的碳原子数为2~20的有机基团,Ra表示氢原子或者可具有取代基的碳原子数为1~20的有机基团。],上述Ar2-D2为由下述式(VII)表示的2价基团:
[化学式8]
[式(VII)中,Ay表示具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少1个芳香环的碳原子数为2~20的有机基团,Rc表示氢原子或者可具有取代基的碳原子数为1~20的有机基团。]。
[14]上述[13]所述的混合物,其中,上述Ax和Ay各自独立地为由下述式(VI)表示的基团:
[化学式9]
[式(VI)中,RX表示氢原子、卤素原子、碳原子数为1~6的烷基、氰基、硝基、碳原子数为1~6的氟烷基、碳原子数为1~6的烷氧基、或者-C(=O)-O-Rb,Rb表示可具有取代基的碳原子数为1~20的烷基、可具有取代基的碳原子数为2~20的烯基、可具有取代基的碳原子数为3~12的环烷基、或者可具有取代基的碳原子数为5~12的芳香族烃环基,多个RX之间可以全部相同,也可不同,构成环的至少1个C-RX可以被替换为氮原子。]。
[15]上述[13]或[14]所述的混合物,其中,上述Ra为可具有取代基的碳原子数为1~20的烷基、可具有取代基的碳原子数为2~20的烯基、可具有取代基的碳原子数为2~20的炔基或者可具有取代基的碳原子数为6~18的芳香族基团,上述Rc为可具有取代基的碳原子数为1~20的烷基、可具有取代基的碳原子数为2~20的烯基、可具有取代基的碳原子数为2~20的炔基或者可具有取代基的碳原子数为6~18的芳香族基团。
[16]上述[12]~[15]中任一项所述的混合物,其中,由上述式(III)表示的聚合性化合物与由上述式(IV)表示的聚合性化合物的质量比(由式(III)表示的聚合性化合物∶由式(IV)表示的聚合性化合物)为1∶1000~20∶100。
[17]聚合性液晶组合物,其含有上述[12]~[16]中任一项所述的混合物和聚合引发剂。
[18]高分子,其是将上述[12]~[16]中任一项所述的混合物聚合而得到的。
[19]高分子,其是将上述[17]所述的聚合性液晶组合物聚合而得到的。
[20]光学膜,其以上述[18]或[19]所述的高分子作为构成材料。
[21]光学各向异性体,其具有以上述[18]或[19]所述的高分子作为构成材料的层。
[22]偏振片,其包含上述[21]所述的光学各向异性体和偏振膜。
[23]平板显示装置,其具有上述[22]所述的偏振片和液晶面板。
[24]有机电致发光显示装置,其具有上述[22]所述的偏振片和有机电致发光面板。
[25]防反射膜,其包含上述[22]所述的偏振片。
发明效果
根据本发明,可提供聚合性液晶组合物,其能够以低成本且宽工艺裕度制造能够更为稳定地长时间维持液晶相、具有实用的低熔点、并且可在宽波长区域中进行一样的偏振变换的光学膜等。
另外,根据本发明,可提供对上述聚合性液晶组合物的制备有用的聚合性化合物和包含该聚合性化合物的混合物、以及对该聚合性化合物的制备有用的化合物和包含该化合物的混合物。
而且,根据本发明,可提供可在宽波长区域中进行一样的偏振变换的光学膜和光学各向异性体以及使用了它们的偏振片、平板显示装置、有机电致发光(EL)显示装置和防反射膜。
附图说明
图1为显示液晶相的稳定性评价试验中使用的层叠体的结构的图,(a)为截面图,(b)为显示吸收轴与慢轴的关系的说明图。
图2为对液晶相的稳定性评价试验中使用的层叠体从光盒(light box)侧的相反侧拍摄的照片,(a)为在光学各向异性体中没有不均的状态(评价指数:5)的层叠体的照片,(b)为在光学各向异性体中产生了不均的状态(评价指数:1)的层叠体的照片。
具体实施方式
以下对本发明进行详细说明。应予说明,本发明中,“可具有取代基”为“未取代的或者具有取代基”的含义。另外,通式中所含的烷基、芳香族烃环基等有机基团具有取代基的情况下,具有该取代基的有机基团的碳原子数中不包含取代基的碳原子数。例如,碳原子数为6~20的芳香族烃环基具有取代基的情况下,碳原子数为6~20的芳香族烃环基的碳原子数中不包含这样的取代基的碳原子数。
其中,对本发明的化合物和包含该化合物的混合物并无特别限定,例如能够在制备本发明的聚合性化合物时使用。
另外,对本发明的聚合性化合物和包含该聚合性化合物的混合物并无特别限定,例如能够在制备本发明的聚合性液晶组合物时使用。
进而,对本发明的聚合性液晶组合物并无特别限定,例如能够在制备本发明的高分子时使用。
而且,对本发明的高分子并无特别限定,能够作为例如本发明的光学膜的构成材料和本发明的光学各向异性体所具有的层的构成材料使用。另外,对本发明的光学各向异性体并无特别限定,能够用于例如本发明的偏振片。进而,对本发明的偏振片并无特别限定,能够用于例如本发明的平板显示装置、有机电致发光显示装置和防反射膜。
(1)化合物
本发明的化合物为由下述式(I)表示的化合物(以下有时称为“化合物(I)”。),作为后述的聚合性化合物(III)的制造中间体是有用的。
[化学式10]
其中,式(I)中,a为1~3的整数,b为1~20的整数,优选2~12的整数,更优选4~8的整数,c为0或1。
而且,FG1为羟基、羧基或氨基。再有,c为0的情况下,FG1优选为羟基,c为1的情况下,FG1优选为羧基。
另外,A1为可具有取代基的环状脂肪族基团或者可具有取代基的芳香族基团。其中,A1在c为0的情况下优选为可具有取代基的芳香族基团,在c为1的情况下优选为可具有取代基的环状脂肪族基团。
再有,可具有取代基的环状脂肪族基团为未取代的2价环状脂肪族基团或者具有取代基的2价环状脂肪族基团。而且,2价环状脂肪族基团是碳原子数通常为5~20的具有环状结构的2价脂肪族基团。
作为2价环状脂肪族基团的具体例,可列举出环戊烷-1,3-二基、环己烷-1,4-二基、1,4-环庚烷-1,4-二基、环辛烷-1,5-二基等碳原子数为5~20的环烷烃二基;十氢萘-1,5-二基、十氢萘-2,6-二基等碳原子数为5~20的双环烷烃二基等。
另外,可具有取代基的芳香族基团为未取代的2价芳香族基团或者具有取代基的2价芳香族基团。而且,2价芳香族基团是碳原子数通常为2~20的具有芳香环结构的2价芳香族基团。
作为2价芳香族基团的具体例,可列举出1,4-亚苯基、1,4-亚萘基、1,5-亚萘基、2,6-亚萘基、4,4’-亚联苯基等碳原子数为6~20的2价芳香族烃环基;呋喃-2,5-二基、噻吩-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、吡嗪-2,5-二基等碳原子数为2~20的2价芳香族杂环基等。
而且,作为上述的2价环状脂肪族基团和2价芳香族基团的取代基,例如可列举出氟原子、氯原子、溴原子等卤素原子;甲基、乙基等碳原子数为1~6的烷基;甲氧基、异丙氧基等碳原子数为1~5的烷氧基;硝基;氰基等。上述环状脂肪族基团和芳香族基团可具有选自上述的取代基中的至少1个取代基。再有,具有多个取代基的情况下,各取代基可以相同也可不同。
另外,c为1的情况下,L1为单键、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR21-CO-、-CO-NR22-、-O-CO-O-、-NR23-CO-O-、-O-CO-NR24-或者-NR25-CO-NR26-,其中,R21~R26各自独立地为氢原子或者碳原子数为1~6的烷基。其中,L1优选为-O-、-CO-O-或者-O-CO-。
再有,作为上述R21~R26的碳原子数为1~6的烷基,例如可列举出甲基、乙基、丙基、异丙基等。
进而,c为1的情况下,B1为可具有取代基的环状脂肪族基团或者可具有取代基的芳香族基团。其中,B1优选为可具有取代基的芳香族基团。
其中,可具有取代基的环状脂肪族基团为未取代的2价环状脂肪族基团或者具有取代基的2价环状脂肪族基团。而且,2价环状脂肪族基团是碳原子数通常为5~20的具有环状结构的2价脂肪族基团。
作为B1的2价环状脂肪族基团的具体例,可列举出与作为上述A1的2价环状脂肪族基团而例示的基团相同的基团。
另外,可具有取代基的芳香族基团为未取代的2价芳香族基团或者具有取代基的2价芳香族基团。而且,2价芳香族基团是碳原子数通常为2~20的具有芳香环结构的2价芳香族基团。
作为B1的2价芳香族基团的具体例,可列举出与作为上述A1的2价芳香族基团而例示的基团相同的基团。
进而,作为B1的2价环状脂肪族基团和2价芳香族基团的取代基,可列举出与作为上述A1的2价环状脂肪族基团和2价芳香族基团的取代基而例示的基团相同的基团。
另外,Y1为单键、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR21-CO-、-CO-NR22-、-O-CO-O-、-NR23-CO-O-、-O-CO-NR24-或者-NR25-CO-NR26-,其中,R21~R26各自独立地为氢原子或者碳原子数为1~6的烷基。其中,Y1优选为-O-、-CO-O-或者-O-CO-。
再有,作为R21~R26的碳原子数为1~6的烷基,例如可列举出甲基、乙基、丙基、异丙基等。
而且,R2为氢原子、甲基或氯原子,优选为氢原子或甲基。
另外,R1为氢原子、甲基或氯原子,优选为氢原子或甲基。再有,更优选R1与R2相同,进一步优选R1和R2都为氢原子。
上述化合物(I)能够通过组合已知的合成反应而进行合成。即,能够参照各种文献(例如,MARCH’S ADVANCED ORGANIC CHEMISTRY(WIL EY)、桑德拉·卡罗《官能基别有机化合物合成法》稻本直树合译(广川书店))中记载的方法合成。
其中,作为c为0的化合物(I)的优选的例子,并无特别限定,可列举出由下述式(Ia)所示的化合物(以下有时称为“化合物(Ia)”。):
[化学式11]
[式(Ia)中,R1、R2、a和b表示与上述式(I)相同的含义。]。
而且,作为化合物(Ia)的制造方法,并无特别限制,例如可列举出以下所示的方法。
[化学式12]
[各式中,R1、R2、a和b表示与上述式(I)相同的含义,L表示离去基团。]
具体地,首先,通过由上述式(1)表示的氢醌与由上述式(2)表示的化合物(以下称为“化合物(2)”。)的反应,得到由上述式(3)表示的单醚化合物(以下称为“单醚化合物(3)”。)。
其中,式(2)中,对由L表示的离去基团并无特别限定,可列举出有机化学领域中的一般的离去基团。作为L,例如可列举出氯原子、溴原子、碘原子等卤素原子等。
另外,就氢醌与化合物(2)的使用比例而言,相对于化合物(2)1摩尔,氢醌通常为1.0~5.0摩尔,优选为1.2~1.5摩尔。
如果氢醌的使用比例过少,存在作为副产物的二醚化合物的生成量增多、单醚化合物(3)的收率和纯度降低的倾向。另一方面,如果氢醌的使用比例过多,存在反应后高效率地进行提纯处理变得困难的倾向。
氢醌与化合物(2)的反应可在非活性溶剂中、碱的存在下进行,也可在碱性水溶液与疏水性有机溶剂的二相系统中进行,但从能够收率更好地得到目标物出发,优选后者的方法。
作为该反应中使用的非活性溶剂,可列举出N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺等酰胺系溶剂;四氢呋喃、1,3-二甲氧基乙烷、茴香醚等醚系溶剂;二甲基亚砜等含硫系溶剂;正戊烷、正己烷、正庚烷、环己烷等脂肪族烃系溶剂;苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃系溶剂;以及由这些的2种以上构成的混合溶剂等。
对溶剂的使用量并无特别限定,能够考虑使用的化合物的种类、反应规模等适当地确定,相对于化合物(2)1质量份,通常为1~50质量份。
作为使用的碱,可列举出吡啶、三甲胺、三乙胺、苯胺、甲基吡啶、1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一碳烯、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷、咪唑、N,N-二异丙基乙胺等有机碱;甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钾等金属的醇盐;氢化钠、氢化钙等金属氢化物;氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙等金属氢氧化物;碳酸钠、碳酸钾、碳酸镁等金属碳酸盐等。
相对于化合物(2),碱的使用量通常为1~5当量,优选为1~2当量。
另外,后者的方法中使用的碱性水溶液通过使无机碱溶解于水中而得到。
作为无机碱,可列举出碳酸钠、碳酸钾等碱金属碳酸盐;碳酸镁、碳酸钙等碱土金属碳酸盐;碳酸氢钠、碳酸氢钾等碱金属碳酸氢盐;碳酸氢镁、碳酸氢钙等碱土金属碳酸氢盐;氢氧化钠、氢氧化钾等碱金属氢氧化物;氢氧化镁、氢氧化钙等碱土金属氢氧化物等。
无机碱能够一种单独地使用,或者将二种以上组合使用。
碱性水溶液中的无机碱的含量,相对于化合物(2)1摩尔,通常为1.00~2.00摩尔,优选为1.05~1.50摩尔。如果无机碱的含量过少,则有可能单醚化物的收率降低,反应速度变慢,或者化合物(2)大量地残存。另一方面,如果无机碱的使用量过多,则另外需要在反应后进行中和的工序。
碱性水溶液的使用量只要是氢醌和化合物(2)溶解的量,则并无特别限制。
碱性水溶液的使用量,相对于化合物(2)1质量份,通常为1~10质量份,优选为3~6质量份。如果碱性水溶液的使用量过多,有可能反应速度变慢,或者生产率降低。另一方面,如果碱性水溶液的使用量过少,则有可能原料化合物等析出,溶液的粘度上升,或者反应速度降低。
疏水性有机溶剂是指在25℃的水100g中的溶解度为10(g/100g-H2O)以下的有机溶剂。
作为疏水性有机溶剂,可列举出苯、甲苯、二甲苯、均三甲基苯等芳香族烃系溶剂;正戊烷、正己烷、正庚烷、环己烷等脂肪族烃系溶剂;茴香醚、环戊基甲基醚(CPME)、二乙基醚、二异丙基醚等醚系溶剂;1-丁醇、1-己醇等碳原子数为4以上的醇系溶剂;二氯甲烷、二氯乙烷、氯苯等卤代烃系溶剂等。
这些中,作为疏水性有机溶剂,从与水的共沸点高,能够在高温下进行反应,容易选择性地得到目标的单醚化合物(3)等理由出发,优选芳香族烃系溶剂、醚系溶剂或者碳原子数为4以上的醇系溶剂,更优选甲苯、二甲苯、茴香醚、环戊基甲基醚或者1-己醇。
再有,疏水性有机溶剂能够一种单独地使用或者将二种以上组合使用。
疏水性有机溶剂的使用量,相对于化合物(2)1质量份,通常为0.2~10质量份,优选为0.5~2质量份。如果疏水性有机溶剂的使用量过多,则有可能反应速度变慢,生产率降低。另一方面,如果疏水性有机溶剂的使用量过少,则有可能难以获得使用疏水性有机溶剂的效果,选择性地合成单醚化物变得困难。
氢醌与化合物(2)的反应在氮气、氩气等非活性气体气氛下进行。
对反应温度并无特别限定,通常为20~200℃,优选为60~150℃,更优选为80~120℃。
反应时间根据反应温度等而不同,通常为1~24小时。
反应结束后,通过将反应液冷却,能够使目标的单醚化合物(3)作为结晶析出。
单醚化合物(3)的纯度(相对于单醚化物和二醚化物的合计的单醚化物的比例)通常为70质量%以上,优选为80质量%以上。
得到的单醚化合物(3)的结晶能够在没有进行提纯的情况下直接供于下一工序,也能够根据需要采用柱色谱、重结晶、再沉淀等公知的方法进一步提纯,作为更高纯度的单醚化合物供于下一工序。
再有,单醚化合物(3)的结构能够通过进行NMR谱、IR光谱、质谱等的测定、元素分析而确定。
接下来,通过得到的单醚化合物(3)与由式(4)表示的羧酸化合物(以下称为“化合物(4)”。)的脱水缩合反应,能够得到目标的化合物(Ia)。
其中,脱水缩合反应在适当的溶剂中、酸催化剂的存在下进行。
作为使用的酸催化剂,并无特别限制,可列举出盐酸、硫酸、磷酸、硝酸等无机酸;磷钨酸等杂多酸;对甲苯磺酸等有机酸等。
酸催化剂的使用量,通常,相对于单醚化合物(3),为0.01~20质量%,优选为0.05~10质量%,更优选为0.1~5质量%。或者,酸催化剂的使用量,相对于单醚化合物(3)1摩尔,通常为0.01~1.0摩尔,优选为0.01~0.5摩尔。
作为使用的溶剂,可列举出四氢呋喃、1,3-二甲氧基乙烷、茴香醚等醚系溶剂;正戊烷、正己烷、正庚烷、环己烷等脂肪族烃系溶剂;苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃系溶剂;以及由这些的2种以上构成的混合溶剂等。
这些中,优选芳香族烃系溶剂,更优选甲苯。
上述反应中,为了收率良好地得到目标物,优选一边将生成的水除去至体系外一边进行脱水缩合反应。作为这样的方法,例如可列举出使用Dean-Stark管等装置一边将水除去至体系外一边进行反应的方法等。
另外,为了使醚化合物稳定化,脱水缩合反应可在抗氧化剂的存在下进行。作为使用的抗氧化剂,可列举出2,6-二(叔丁基)-4-甲基苯酚(BHT)、2,2’-亚甲基双(6-叔丁基-对甲酚)、亚磷酸三苯酯等。
使用抗氧化剂的情况下,相对于醚化合物100质量份,其使用量通常为0.1~10质量份,优选为0.5~5质量份。
对反应温度并无特别限定,通常为20~200℃,优选为40~150℃,更优选为60~150℃。
反应时间根据反应温度等而不同,通常为1~24小时。
在反应结束后,能够进行有机合成化学中的通常的后处理操作,根据所需,采用蒸馏法、柱色谱法、重结晶法、再沉淀法等公知的分离·提纯方法对反应生成物进行提纯,高效率地分离出目标的化合物(Ia)。
目标物的结构能够通过使用NMR谱、IR光谱、质谱等分析手段而鉴定、确认。
再有,化合物(4)能够通过对丙烯酸进行2~4聚体化而得到。这种情况下,通常作为除了丙烯酸2-羧基乙酯(2聚体)以外还包含丙烯酸自身、丙烯酸的3聚体以上的低聚物的混合物得到。
通过对这样得到的混合物进行分离提纯,能够将化合物(4)作为一种单独的化合物使用。
另外,如后述那样,得到的混合物为包含丙烯酸和化合物(4)的混合物的情况下,能够替代化合物(4)而使用该混合物(以下有时称为“混合物(D)”。)。再有,混合物(D)优选在混合物中含有0.01~20质量%的化合物(4)。
作为化合物(4),也能够直接使用已市售的产品。
另外,作为c为1的化合物(I)的优选的例子,并无特别限定,可列举出由下述式(IIIa)所示的化合物(以下有时称为“化合物(IIIa)”。):
[化学式13]
[式(IIIa)中,R1、R2、a和b表示与上述式(I)相同的含义。]。
而且,作为化合物(IIIa)的制造方法,并无特别限制,例如可列举出以下所示的方法(使上述化合物(Ia)与由下述式(5)表示的反式-1,4-环己烷二羧酸反应的方法)。
[化学式14]
[各式中,R1、R2、a和b表示与上述式(I)相同的含义,Rd表示甲基、乙基等碳原子数为1~6的烷基,或者苯基、4-甲基苯基、4-甲氧基苯基等可具有取代基的碳原子数为6~20的芳香族烃环基。]
具体地,首先,在适当的溶剂中,在第1碱的存在下使由式(6)表示的磺酰氯化合物与化合物(5)反应。
接下来,在得到的反应混合物中加入化合物(Ia)和第2碱,进一步进行反应。
其中,磺酰氯化合物的使用量,相对于化合物(5)1当量,通常为0.5~2.1当量,优选为0.5~1.1当量。
另外,化合物(Ia)的使用量,相对于化合物(5)1当量,通常为0.5~1.0当量。
进而,第1碱和第2碱的使用量,相对于化合物(5)1当量,通常为0.5~2.1当量,优选为0.5~1.1当量。
再有,作为第1碱和第2碱,可列举出三乙胺、N,N-二异丙基乙胺、4-(二甲基氨基)吡啶等。
另外,反应温度能够设为-10℃~30℃,反应时间因反应规模等而异,能够设为数分钟至数小时。
作为用于上述反应的溶剂,可列举出作为制造上述化合物(Ia)时能够使用的溶剂而例示的溶剂、以及二氯甲烷、氯仿等卤素系溶剂。其中,优选醚系溶剂。
再有,对溶剂的使用量并无特别限定,能够考虑使用的化合物的种类、反应规模等适当地确定,相对于化合物(Ia)1质量份,通常为1~50质量份。
反应结束后,通过进行有机合成化学中的通常的后处理操作,根据所需实施使用了柱色谱法、重结晶法、蒸馏法、再沉淀法等公知的分离·提纯方法的提纯处理,能够分离出目标物。
目标的化合物的结构能够通过NMR谱、IR光谱、质谱等的测定、元素分析等来进行鉴定。
(2)包含化合物的混合物
本发明的混合物是包含上述化合物(I)和由下述式(II)表示的化合物(以下称为“化合物(II)”。)的混合物,能够用于例如后述的聚合性化合物(III)的制造。
再有,从使用包含用混合物制备的聚合性化合物(III)的混合物或者聚合性液晶组合物形成光学膜等时扩展工艺裕度并且提高得到的光学膜等的反常波长色散性的观点出发,混合物中的化合物(I)与化合物(II)的质量比(化合物(I)∶化合物(II))优选为1∶1000~20∶100,更优选为1∶100~20∶100。
[化学式15]
其中,式(II)中,d为1~20的整数,优选2~12的整数,更优选4~8的整数,e为0或1。
而且,FG2为羟基、羧基或者氨基。再有,e为0的情况下,FG2优选为羟基,e为1的情况下,FG2优选为羧基。
另外,A2为可具有取代基的环状脂肪族基团或者可具有取代基的芳香族基团。其中,A2在e为0的情况下优选为可具有取代基的芳香族基团,在e为1的情况下优选为可具有取代基的环状脂肪族基团。
其中,可具有取代基的环状脂肪族基团为未取代的2价环状脂肪族基团或者具有取代基的2价环状脂肪族基团。而且,2价环状脂肪族基团是碳原子数通常为5~20的具有环状结构的2价脂肪族基团。
作为A2的2价环状脂肪族基团的具体例,可列举出与作为上述A1的2价环状脂肪族基团而例示的基团相同的基团。
另外,可具有取代基的芳香族基团为未取代的2价芳香族基团或者具有取代基的2价芳香族基团。而且,2价芳香族基团是碳原子数通常为2~20的具有芳香环结构的2价芳香族基团。
作为A2的2价芳香族基团的具体例,可列举出与作为上述A1的2价芳香族基团而例示的基团相同的基团。
进而,作为A2的2价环状脂肪族基团和2价芳香族基团的取代基,可列举出与作为上述A1的2价环状脂肪族基团和2价芳香族基团的取代基而例示的基团相同的基团。
另外e为1的情况下,L2为单键、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR21-CO-、-CO-NR22-、-O-CO-O-、-NR23-CO-O-、-O-CO-NR24-或者-NR25-CO-NR26-,其中,R21~R26各自独立地为氢原子或者碳原子数为1~6的烷基。其中,L2优选为-O-、-CO-O-或者-O-CO-。
再有,作为上述R21~R26的碳原子数为1~6的烷基,例如可列举出甲基、乙基、丙基、异丙基等。
进而,c为1的情况下,B2为可具有取代基的环状脂肪族基团或者可具有取代基的芳香族基团。其中,B2优选为可具有取代基的芳香族基团。
其中,可具有取代基的环状脂肪族基团为未取代的2价环状脂肪族基团或者具有取代基的2价环状脂肪族基团。而且,2价环状脂肪族基团是碳原子数通常为5~20的具有环状结构的2价脂肪族基团。
作为B2的2价环状脂肪族基团的具体例,可列举出与作上述A1的2价环状脂肪族基团而例示的基团相同的基团。
另外,可具有取代基的芳香族基团为未取代的2价芳香族基团或者具有取代基的2价芳香族基团。而且,2价芳香族基团是碳原子数通常为2~20的具有芳香环结构的2价芳香族基团。
作为B2的2价芳香族基团的具体例,可列举出与作为上述A1的2价芳香族基团而例示的基团相同的基团。
进而,作为B2的2价环状脂肪族基团和2价芳香族基团的取代基,可列举出与作为上述A1的2价环状脂肪族基团和2价芳香族基团的取代基而例示的基团相同的基团。
另外,Y2为单键、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR21-CO-、-CO-NR22-、-O-CO-O-、-NR23-CO-O-、-O-CO-NR24-或者-NR25-CO-NR26-,其中,R21~R26各自独立地为氢原子或者碳原子数为1~6的烷基。其中,Y2优选为-O-、-CO-O-或者-O-CO-。
再有,作为R21~R26的碳原子数为1~6的烷基,例如可列举出甲基、乙基、丙基、异丙基等。
而且,R3为氢原子、甲基或氯原子,优选为氢原子或甲基。
上述化合物(II)能够通过组合已知的合成反应而进行合成。即,能够参照各种文献(例如,MARCH’S ADVANCED ORGANIC CHEMISTRY(WILEY)、桑德拉·卡罗《官能基别有机化合物合成法》稻本直树合译(广川书店))中记载的方法来合成。
再有,从提高光学膜等的反常波长色散性的观点出发,本发明的混合物中,优选化合物(I)的FG1、A1、L1、B1、Y1、R1、b和c分别与化合物(II)的FG2、A2、L2、B2、Y2、R3、d和e相同。即,优选化合物(II)除了在“CH2CR1COO-”与“-(CH2)b-”之间不具有“-(CH2CHR1COO)a-”以外具有与化合物(I)相同的结构。
而且,混合物例如能够通过将化合物(I)和化合物(II)以所需的比例进行混合而制备。
另外,对c为0的化合物(I)与e为0的化合物(II)的混合物并无特别限定,也能够通过使由下述式表示的化合物与上述混合物(D)反应而得到:
[化学式16]
HO-(CH2)b-Y1-A1-FG1
[式中,Y1、A1、FG1和b表示与上述式(I)相同的含义。]。
进而,对c为1的化合物(I)与e为1的化合物(II)的混合物并无特别限定,也能够通过使由下述式表示的化合物与包含c为0的化合物(I)和e为0的化合物(II)的混合物反应而得到:
[化学式17]
L3-A1-FG3
[式中,L3表示可与c为0的化合物(I)的FG1和e为0的化合物(II)的FG2反应而形成-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR21-CO-、-CO-NR22-、-O-CO-O-、-NR23-CO-O-、-O-CO-NR24-或者-NR25-CO-NR26-的基团(其中,R21~R26各自独立地为氢原子或者碳原子数为1~6的烷基),A1表示与上述式(I)相同的含义,FG3表示羟基、羧基或氨基。]。
再有,c为1的化合物(I)与e为1的化合物(II)的混合物可进一步包含由下述式(α)表示的化合物。这种情况下的由下述式(α)表示的化合物的含量,相对于c为1的化合物(I)与e为1的化合物(II)的合计量,为0.05~60质量%,优选为0.05~50质量%,更优选为0.05~35质量%。
[化学式18]
[式(α)中,Y1、B1、L1、A1、R1、R2和b表示与上述式(I)相同的含义,x、y各自独立地表示0~3的整数。]
其中,作为e为0的化合物(II)的优选的例子,并无特别限定,可列举出由下述式(IIa):
[化学式19]
[式(IIa)中,R3和d表示与上述式(II)相同的含义。]所示的化合物(以下有时称为“化合物(IIa)”。)。
而且,化合物(IIa)能够采用例如专利文献1中记载的方法等以往公知的方法制造。
另外,例如包含化合物(Ia)和化合物(IIa)的混合物能够通过将上述的化合物(Ia)和化合物(IIa)以所需的比例混合而制备。
进而,包含化合物(Ia)和化合物(IIa)的混合物,例如,也能够如以下所示那样,通过在得到上述化合物(Ia)的制造方法中代替化合物(4)而使用上述混合物(D)而得到。
[化学式20]
[各式中,R1、R2、a和b表示与上述式(I)相同的含义,R3和d(=b)表示与上述式(II)相同的含义。]
另外,作为e为1的化合物(II)的优选的例子,并无特别限定,可列举出由下述式(IVa)所示的化合物(以下有时称为“化合物(IVa)”。):
[化学式21]
[式(IVa)中,R3和d表示与上述式(II)相同的含义。]。
而且,化合物(IVa)能够采用例如专利文献1中记载的方法等以往公知的方法制造。
另外,例如包含化合物(IIIa)和化合物(IVa)的混合物能够通过将上述的化合物(IIIa)和化合物(IVa)以所需的比例混合而制备。
进而,包含化合物(IIIa)和化合物(IVa)的混合物,例如,也能够如以下所示那样,通过在得到上述化合物(IIIa)的制造方法中代替化合物(Ia)而使用包含上述化合物(Ia)和化合物(IIa)的混合物而得到。
[化学式22]
[各式中,R1、R2、a和b表示与上述式(I)相同的含义,R3和d表示与上述式(II)相同的含义,Rd表示与上述式(6)相同的含义。]
(3)聚合性化合物
本发明的聚合性化合物为由下述式(III)表示的化合物(以下有时称为“聚合性化合物(III)”。),能够在制备后述的高分子、光学膜和光学各向异性体时有利地使用。
[化学式23]
再有,如后述那样,通过使用聚合性化合物(III)和后面详细说明的聚合性化合物(IV)(由式(IV)表示的化合物)的混合物,能够得到聚合性液晶组合物,该聚合性液晶组合物能够以低成本制造能够更为稳定地长时间维持液晶相、具有宽工艺裕度、具有实用的低熔点、对于通用溶剂的溶解性优异、并且可在宽波长区域中进行一样的偏振变换的光学膜等。
其理由尚不清楚,但推测原因在于:由于聚合性化合物(III)具有由“-(CH2CHR5COO)f-”和/或“-(OCOCHR6CH2)k-”表示的结构,因此如果使用聚合性化合物(III)和聚合性化合物(IV)的混合物,与只使用聚合性化合物(IV)的情形相比,能够形成在确保光学特性(特别是反常波长色散性)的同时容易在更低温下成为液晶相(即,容易在室温下成为过冷却状态)的液晶层,得到以高分子作为构成材料的光学膜等。
另外,聚合性化合物(III)也能够在不与聚合性化合物(IV)混合的情况下,单独地用于聚合性液晶组合物和高分子以及以高分子作为构成材料的光学膜等的制备。
其中,式(III)中,f和k中的一者为1~3的整数,另一者为0~3的整数,g和j各自独立地为1~20的整数,优选2~12的整数,更优选4~8的整数,h和i各自独立地为0或1,优选1。
而且,Ar1为具有D1作为取代基的2价芳香族烃环基或者具有D1作为取代基的2价芳香族杂环基。另外,D1为具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少1个芳香环的碳原子数为1~20的有机基团。
其中,具有D1作为取代基的2价芳香族烃环基或具有D1作为取代基的2价芳香族杂环基是指,从D1键合的芳香族烃环或D1键合的芳香族杂环的环部分去除了2个键合于D1所键合的碳以外的碳的氢原子的基团。
而且,作为Ar1的2价芳香族烃环基,可列举出1,4-亚苯基、1,3-亚苯基、1,4-亚萘基、2,6-亚萘基、1,5-亚萘基、蒽-9,10-二基、蒽-1,4-二基、蒽-2,6-二基等。
这些中,作为2价芳香族烃环基,优选1,4-亚苯基、1,4-亚萘基或2,6-亚萘基。
另外,作为Ar1的2价芳香族杂环基,可列举出苯并噻唑-4,7-二基、1,2-苯并异噻唑-4,7-二基、苯并噁唑-4,7-二基、吲哚-4,7-二基、苯并咪唑-4,7-二基、苯并吡唑-4,7-二基、1-苯并呋喃-4,7-二基、2-苯并呋喃-4,7-二基、苯并[1,2-d∶4,5-d’]二噻唑-4,8-二基、苯并[1,2-d∶5,4-d’]二噻唑-4,8-二基、苯并噻吩-4,7-二基、1H-异吲哚-1,3(2H)-二酮-4,7-二基、苯并[1,2-b∶5,4-b’]二噻吩-4,8-二基、苯并[1,2-b∶4,5-b’]二噻吩-4,8-二基、苯并[1,2-b∶5,4-b’]二呋喃-4,8-二基、苯并[1,2-b∶4,5-b’]二呋喃-4,8-二基、苯并[2,1-b∶4,5-b’]二吡咯-4,8-二基、苯并[1,2-b∶5,4-b’]二吡咯-4,8-二基、苯并[1,2-d∶4,5-d’]二咪唑-4,8-二基等。
这些中,作为2价芳香族杂环基,优选苯并噻唑-4,7-二基、苯并噁唑-4,7-二基、1-苯并呋喃-4,7-二基、2-苯并呋喃-4,7-二基、苯并[1,2-d∶4,5-d’]二噻唑-4,8-二基、苯并[1,2-d∶5,4-d’]二噻唑-4,8-二基、苯并噻吩-4,7-二基、1H-异吲哚-1,3(2H)-二酮-4,7-二基、苯并[1,2-b∶5,4-b’]二噻吩-4,8-二基、苯并[1,2-b∶4,5-b’]二噻吩-4,8-二基、苯并[1,2-b∶5,4-b’]二呋喃-4,8-二基或苯并[1,2-b∶4,5-b’]二呋喃-4,8-二基。
Ar1的2价芳香族烃环基和2价芳香族杂环基除了D1以外,还可具有选自甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、仲丁基、叔丁基等碳原子数为1~6的烷基中的至少1个取代基。取代基为多个的情况下,多个取代基可以彼此相同,也可不同。作为2价芳香族烃环基和2价芳香族杂环基的D1以外的取代基,优选选自甲基、乙基、丙基、仲丁基和叔丁基中的至少1个取代基。
另外,D1的“具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少一个芳香环的碳原子数为1~20的有机基团”中,“芳香环”意味着具有符合Huckel规则的广义的芳香性的环状结构,即,具有(4n+2)个π电子的环状共轭结构和以噻吩、呋喃、苯并噻唑等为代表的、硫、氧、氮等杂原子的孤立电子对参与π电子体系而显示芳香性的环状结构。
而且,D1具有的芳香环可具有1个或多个取代基。
另外,上述Ar1和D1中所含的π电子的合计数通常为12以上,优选为12以上且22以下,更优选为12以上且20以下。
再有,作为D1的芳香族烃环,例如可列举出苯环、萘环、蒽环、菲环、芘环、芴环等。
这些中,作为芳香族烃环,优选苯环、萘环。
另外,作为D1的芳香族杂环,例如可列举出1H-异吲哚-1,3(2H)-二酮环、1-苯并呋喃环、2-苯并呋喃环、吖啶环、异喹啉环、咪唑环、吲哚环、噁二唑环、噁唑环、噁唑并吡嗪环、噁唑并吡啶环、噁唑并哒嗪环、噁唑并嘧啶环、喹唑啉环、喹喔啉环、喹啉环、噌啉环、噻二唑环、噻唑环、噻唑并吡嗪环、噻唑并吡啶环、噻唑并哒嗪环、噻唑并嘧啶环、噻吩环、三嗪环、三唑环、萘啶环、吡嗪环、吡唑环、吡喃酮环、吡喃环、吡啶环、哒嗪环、嘧啶环、吡咯环、菲啶环、酞嗪环、呋喃环、苯并[c]噻吩环、苯并异噁唑环、苯并异噻唑环、苯并咪唑环、苯并噁二唑环、苯并噁唑环、苯并噻二唑环、苯并噻唑环、苯并噻吩环、苯并三嗪环、苯并三唑环、苯并吡唑环、苯并吡喃酮环、二氢吡喃环、四氢吡喃环、二氢呋喃环、四氢呋喃环等。
这些中,作为芳香族杂环,优选苯并噻唑环、苯并噁唑环、1-苯并呋喃环、2-苯并呋喃环、苯并噻吩环、1H-异吲哚-1,3(2H)-二酮环、噻吩环、呋喃环、苯并[c]噻吩环、噁唑环、噻唑环、噁二唑环、吡喃环、苯并异噁唑环、噻二唑环、苯并噁二唑环、苯并噻二唑环。
而且,作为D1的具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少一个芳香环的碳原子数为1~20的有机基团,并无特别限定,可列举出可具有取代基的芳香族烃环基、可具有取代基的芳香族杂环基或者由式:-RfC(=N-NRgRh)表示的基团。
再有,上述式中,Rf表示氢原子或者甲基、乙基、丙基、异丙基等碳原子数为1~6的烷基。
另外,上述式中,Rg表示氢原子或者可具有取代基的碳原子数为1~20的有机基团。其中,作为碳原子数为1~20的有机基团及其取代基,可列举出与作为后述的Ra的碳原子数为1~20的有机基团及其取代基的具体例而列举的基团相同的基团。
进而,上述式中,Rh表示具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少1个芳香环的碳原子数为2~20的有机基团。其中,作为碳原子数为2~20的有机基团及其取代基的具体例,可列举出与作为后述的Ax的碳原子数为2~20的有机基团及其取代基的具体例而列举的基团相同的基团。
具体地,作为成为D1的芳香族烃环基,可列举出苯基、萘基、蒽基、菲基、芘基、芴基等。
这些中,作为芳香族烃环基,优选苯基、萘基。
另外,作为成为D1的芳香族杂环基,可列举出邻苯二甲酰亚胺基、1-苯并呋喃基、2-苯并呋喃基、吖啶基、异喹啉基、咪唑基、吲哚满基、呋咱基、噁唑基、噁唑并吡嗪基、噁唑并吡啶基、噁唑并哒嗪基、噁唑并嘧啶基、喹唑啉基、喹喔啉基、喹啉基、噌啉基、噻二唑基、噻唑基、噻唑并吡嗪基、噻唑并吡啶基、噻唑并哒嗪基、噻唑并嘧啶基、噻吩基、三嗪基、三唑基、萘啶基、吡嗪基、吡唑基、吡喃酮基、吡喃基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡咯基、菲啶基、酞嗪基、呋喃基、苯并[c]噻吩基、苯并异噁唑基、苯并异噻唑基、苯并咪唑基、苯并噁唑基、苯并噻二唑基、苯并噻唑基、苯并噻吩基、苯并三嗪基、苯并三唑基、苯并吡唑基、苯并吡喃酮基、二氢吡喃基、四氢吡喃基、二氢呋喃基、四氢呋喃基等。
这些中,作为芳香族杂环基,优选呋喃基、噻吩基、噁唑基、噻唑基、苯并噻唑基、苯并噁唑基、1-苯并呋喃基、2-苯并呋喃基、苯并噻吩基、噻唑并吡啶基。
成为D1的芳香族烃环基和芳香族杂环基可具有选自甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、仲丁基等碳原子数为1~20的脂肪族烃基;氟原子、氯原子等卤素原子;氰基;二甲基氨基等取代氨基;甲氧基、乙氧基、异丙氧基等碳原子数为1~6的烷氧基;硝基;环戊基、环己基等碳原子数为3~8的环烷基;三氟甲基等碳原子数为1~6的卤代烷基;-C(=O)-Rb’;-C(=O)-ORb’;-SRb’;-SO2Rd’;羟基等中的至少1个取代基。其中,Rb’表示可具有取代基的碳原子数为1~20的烷基、可具有取代基的碳原子数为2~20的烯基、可具有取代基的碳原子数为3~12的环烷基或者可具有取代基的碳原子数为5~12的芳香族烃环基,Rd’表示甲基、乙基等碳原子数为1~6的烷基;苯基、4-甲基苯基、4-甲氧基苯基等可具有取代基的碳原子数为6~20的芳香族烃环基。再有,芳香族烃环基和芳香族杂环基具有多个取代基的情况下,取代基可以相同,也可不同。
作为Rb’的可具有取代基的碳原子数为1~20的烷基、可具有取代基的碳原子数为2~20的烯基和可具有取代基的碳原子数为5~12的芳香族烃环基的取代基,可列举出氟原子、氯原子等卤素原子;氰基;甲氧基、乙氧基、异丙氧基、丁氧基等碳原子数为1~20的烷氧基;硝基;苯基、萘基等碳原子数为6~20的芳香族烃环基;呋喃基、噻吩基等碳原子数为2~20的芳香族杂环基;环丙基、环戊基、环己基等碳原子数为3~8的环烷基;三氟甲基、五氟乙基、-CH2CF3等至少1个氢原子被氟原子取代的碳原子数为1~12的氟烷基等。Rb’的碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为2~20的烯基和碳原子数为5~12的芳香族烃环基可具有选自上述的取代基中的1个或多个取代基,具有多个取代基的情况下,多个取代基可以彼此相同,也可不同。
另外,作为Rb’的碳原子数为3~12的环烷基的取代基,可列举出氟原子、氯原子等卤素原子;氰基;甲基、乙基、丙基等碳原子数为1~6的烷基;甲氧基、乙氧基、异丙氧基等碳原子数为1~6的烷氧基;硝基;和苯基、萘基等碳原子数为6~20的芳香族烃基等。Rb’的碳原子数为3~12的环烷基可具有选自上述的取代基中的1个或多个取代基,具有多个取代基的情况下,多个取代基可以彼此相同,也可不同。
而且,作为上述的Ar1和D1的组合(Ar1-D1),可列举出用式:-RfC(=N-NRgRh)所示的基团取代的亚苯基、用1-苯并呋喃-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用5-(2-丁基)-1-苯并呋喃-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用4,6-二甲基-1-苯并呋喃-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用6-甲基-1-苯并呋喃-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用4,6,7-三甲基-1-苯并呋喃-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用4,5,6-三甲基-1-苯并呋喃-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用5-甲基-1-苯并呋喃-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用5-丙基-1-苯并呋喃-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用7-丙基-1-苯并呋喃-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用5-氟-1-苯并呋喃-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用苯基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用4-氟苯基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用4-硝基苯基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用4-三氟甲基苯基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用4-氰基苯基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用4-甲磺酰基苯基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用噻吩-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用噻吩-3-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用5-甲基噻吩-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用5-氯噻吩-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用噻吩并[3,2-b]噻吩-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用2-苯并噻唑基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用4-联苯基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用4-丙基联苯基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用4-噻唑基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用1-苯基乙烯-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用4-吡啶基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用2-呋喃基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用萘并[1,2-b]呋喃-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用5-甲氧基-2-苯并噻唑基取代的1H-异吲哚-1,3(2H)-二酮-4,7-二基、用苯基取代的1H-异吲哚-1,3(2H)-二酮-4,7-二基、用4-硝基苯基取代的1H-异吲哚-1,3(2H)-二酮-4,7-二基或者用2-噻唑基取代的1H-异吲哚-1,3(2H)-二酮-4,7-二基等。其中,Rf、Rg、Rh表示与上述相同的含义。
其中,作为Ar1-D1,优选由下述式(V)表示的2价基团。
[化学式24]
[式(V)中,Ax表示具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少1个芳香环的碳原子数为2~20的有机基团,Ra表示氢原子或者可具有取代基的碳原子数为1~20的有机基团。]
再有,本说明书中,由下述式(i)表示的部分结构意味着由下述式(ia)和/或(iib)表示的部分结构。
[化学式25]
其中,Ax的“具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少一个芳香环的碳原子数为2~20的有机基团”中,“芳香环”意味着具有符合Huckel规则的广义的芳香性的环状结构,即,具有(4n+2)个π电子的环状共轭结构和以噻吩、呋喃、苯并噻唑等为代表的、硫、氧、氮等杂原子的孤立电子对参与π电子体系而显示芳香性的环状结构。
Ax的具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少一个芳香环的碳原子数为2~20的有机基团可以是具有多个芳香环的有机基团,也可以是具有芳香族烃环和芳香族杂环的有机基团。
再有,作为Ax的芳香族烃环,例如可列举出苯环、萘环、蒽环、菲环、芘环、芴环等。
这些中,作为芳香族烃环,优选苯环、萘环。
另外,作为Ax的芳香族杂环,例如可列举出1H-异吲哚-1,3(2H)-二酮环、1-苯并呋喃环、2-苯并呋喃环、吖啶环、异喹啉环、咪唑环、吲哚环、噁二唑环、噁唑环、噁唑并吡嗪环、噁唑并吡啶环、噁唑并哒嗪环、噁唑并嘧啶环、喹唑啉环、喹喔啉环、喹啉环、噌啉环、噻二唑环、噻唑环、噻唑并吡嗪环、噻唑并吡啶环、噻唑并哒嗪环、噻唑并嘧啶环、噻吩环、三嗪环、三唑环、萘啶环、吡嗪环、吡唑环、吡喃酮环、吡喃环、吡啶环、哒嗪环、嘧啶环、吡咯环、菲啶环、酞嗪环、呋喃环、苯并[c]噻吩环、苯并异噁唑环、苯并异噻唑环、苯并咪唑环、苯并噁二唑环、苯并噁唑环、苯并噻二唑环、苯并噻唑环、苯并噻吩环、苯并三嗪环、苯并三唑环、苯并吡唑环、苯并吡喃酮环、二氢吡喃环、四氢吡喃环、二氢呋喃环、四氢呋喃环等。
这些中,作为芳香族杂环,优选呋喃环、噻吩环、噁唑环、噻唑环等单环的芳香族杂环;苯并噻唑环、苯并噁唑环、喹啉环、1-苯并呋喃环、2-苯并呋喃环、苯并噻吩环、噻唑并吡啶环、噻唑并吡嗪环等稠合环的芳香族杂环。
Ax具有的芳香环可具有取代基。作为该取代基,可列举出氟原子、氯原子等卤素原子;氰基;甲基、乙基、丙基等碳原子数为1~6的烷基;乙烯基、烯丙基等碳原子数为2~6的烯基;三氟甲基等碳原子数为1~6的卤代烷基;二甲基氨基等取代氨基;甲氧基、乙氧基、异丙氧基等碳原子数为1~6的烷氧基;硝基;苯基、萘基等碳原子数为6~20的芳香族烃环基;-C(=O)-Rb;-C(=O)-ORb;-SO2Rd等。其中,Rb表示可具有取代基的碳原子数为1~20的烷基、可具有取代基的碳原子数为2~20的烯基、可具有取代基的碳原子数为3~12的环烷基或者可具有取代基的碳原子数为5~12的芳香族烃环基。另外,Rd表示甲基、乙基等碳原子数为1~6的烷基;苯基、4-甲基苯基、4-甲氧基苯基等可具有取代基的碳原子数为6~20的芳香族烃环基。这些中,作为Ax具有的芳香环的取代基,优选卤素原子、氰基、碳原子数为1~6的烷基和碳原子数为1~6的烷氧基。
再有,Ax可具有选自上述的取代基中的多个取代基。Ax具有多个取代基的情况下,取代基可以相同,也可不同。
作为Rb的可具有取代基的碳原子数为1~20的烷基的碳原子数为1~20的烷基,可列举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、1-甲基戊基、1-乙基戊基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、异己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、正二十烷基等。再有,可具有取代基的碳原子数为1~20的烷基的碳原子数优选为1~12,更优选为4~10。
作为Rb的可具有取代基的碳原子数为2~20的烯基的碳原子数为2~20的烯基,可列举出乙烯基、丙烯基、异丙烯基、丁烯基、异丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、癸烯基、十一碳烯基、十二碳烯基、十三碳烯基、十四碳烯基、十五碳烯基、十六碳烯基、十七碳烯基、十八碳烯基、十九碳烯基、二十碳烯基等。
可具有取代基的碳原子数为2~20的烯基的碳原子数优选为2~12。
作为Rb的碳原子数为1~20的烷基和碳原子数为2~20的烯基的取代基,可列举出氟原子、氯原子等卤素原子;氰基;二甲基氨基等取代氨基;甲氧基、乙氧基、异丙氧基、丁氧基等碳原子数为1~20的烷氧基;甲氧基甲氧基、甲氧基乙氧基等用碳原子数为1~12的烷氧基取代的碳原子数为1~12的烷氧基;硝基;苯基、萘基等碳原子数为6~20的芳香族烃环基;三唑基、吡咯基、呋喃基、噻吩基等碳原子数为2~20的芳香族杂环基;环丙基、环戊基、环己基等碳原子数为3~8的环烷基;环戊氧基、环己氧基等碳原子数为3~8的环烷氧基;四氢呋喃基、四氢吡喃基、二氧戊环基、二噁烷基等碳原子数为2~12的环状醚基;苯氧基、萘氧基等碳原子数为6~14的芳氧基;三氟甲基、五氟乙基、-CH2CF3等至少1个氢原子被氟原子取代的碳原子数为1~12的氟烷基;苯并呋喃基;苯并吡喃基;苯并二氧戊环基;苯并二噁烷基等。这些中,作为Rb的碳原子数为1~20的烷基和碳原子数为2~20的烯基的取代基,优选氟原子、氯原子等卤素原子;氰基;甲氧基、乙氧基、异丙氧基、丁氧基等碳原子数为1~20的烷氧基;硝基;苯基、萘基等碳原子数为6~20的芳香族烃环基;呋喃基、噻吩基等碳原子数为2~20的芳香族杂环基;环丙基、环戊基、环己基等碳原子数为3~8的环烷基;三氟甲基、五氟乙基、-CH2CF3等至少1个氢原子被氟原子取代的碳原子数为1~12的氟烷基。
再有,Rb的碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为2~20的烯基可具有选自上述的取代基中的多个取代基。Rb的碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为2~20的烯基具有多个取代基的情况下,多个取代基可彼此相同,也可不同。
作为Rb的可具有取代基的碳原子数为3~12的环烷基的碳原子数为3~12的环烷基,可列举出环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环辛基等。这些中,优选环戊基、环己基。
作为Rb的碳原子数为3~12的环烷基的取代基,可列举出氟原子、氯原子等卤素原子;氰基;二甲基氨基等取代氨基;甲基、乙基、丙基等碳原子数为1~6的烷基;甲氧基、乙氧基、异丙氧基等碳原子数为1~6的烷氧基;硝基;苯基、萘基等碳原子数为6~20的芳香族烃基等。其中,作为Rb的碳原子数为3~12的环烷基的取代基,优选氟原子、氯原子等卤素原子;氰基;甲基、乙基、丙基等碳原子数为1~6的烷基;甲氧基、乙氧基、异丙氧基等碳原子数为1~6的烷氧基;硝基;苯基、萘基等碳原子数为6~20的芳香族烃基。
再有,Rb的碳原子数为3~12的环烷基可具有多个取代基。Rb的碳原子数为3~12的环烷基具有多个取代基的情况下,多个取代基可以彼此相同,也可不同。
作为Rb的可具有取代基的碳原子数为5~12的芳香族烃环基的碳原子数为5~12的芳香族烃环基,可列举出苯基、1-萘基、2-萘基等。这些中,优选苯基。
作为可具有取代基的碳原子数为5~12的芳香族烃环基的取代基,可列举出氟原子、氯原子等卤素原子;氰基;二甲基氨基等取代氨基;甲氧基、乙氧基、异丙氧基、丁氧基等碳原子数为1~20的烷氧基;甲氧基甲氧基、甲氧基乙氧基等用碳原子数为1~12的烷氧基取代的碳原子数为1~12的烷氧基;硝基;苯基、萘基等碳原子数为6~20的芳香族烃环基;三唑基、吡咯基、呋喃基、噻吩基等碳原子数为2~20的芳香族杂环基;环丙基、环戊基、环己基等碳原子数为3~8的环烷基;环戊氧基、环己氧基等碳原子数为3~8的环烷氧基;四氢呋喃基、四氢吡喃基、二氧戊环基、二噁烷基等碳原子数为2~12的环状醚基;苯氧基、萘氧基等碳原子数为6~14的芳氧基;三氟甲基、五氟乙基、-CH2CF3等至少1个氢原子被氟原子取代的碳原子数为1~12的氟烷基;苯并呋喃基;苯并吡喃基;苯并二氧戊环基;苯并二噁烷基等。其中,作为碳原子数为5~12的芳香族烃环基的取代基,优选选自氟原子、氯原子等卤素原子;氰基;甲氧基、乙氧基、异丙氧基、丁氧基等碳原子数为1~20的烷氧基;硝基;苯基、萘基等碳原子数为6~20的芳香族烃环基;呋喃基、噻吩基等碳原子数为2~20的芳香族杂环基;环丙基、环戊基、环己基等碳原子数为3~8的环烷基;三氟甲基、五氟乙基、-CH2CF3等至少1个氢原子被氟原子取代的碳原子数为1~12的氟烷基中的至少1个取代基。
再有,碳原子数为5~12的芳香族烃环基可具有多个取代基。碳原子数为5~12的芳香族烃环基具有多个取代基的情况下,取代基可以相同,也可不同。
其中,Ax具有的芳香环可具有多个相同或不同的取代基,相邻的二个取代基可一起键合而形成环。所形成的环可以为单环,也可以为稠合多环,可以为不饱和环,也可以为饱和环。
再有,Ax的碳原子数为2~20的有机基团的“碳原子数”意味着不包含取代基的碳原子的有机基团总体的总碳原子数。
而且,作为Ax的具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少一个芳香环的碳原子数为2~20的有机基团,可列举出苯基、萘基、蒽基、菲基、芘基、芴基等碳原子数为6~20的芳香族烃环基;邻苯二甲酰亚胺基、1-苯并呋喃基、2-苯并呋喃基、吖啶基、异喹啉基、咪唑基、吲哚满基、呋咱基、噁唑基、噁唑并吡嗪基、噁唑并吡啶基、噁唑并哒嗪基、噁唑并嘧啶基、喹唑啉基、喹喔啉基、喹啉基、噌啉基、噻二唑基、噻唑基、噻唑并吡嗪基、噻唑并吡啶基、噻唑并哒嗪基、噻唑并嘧啶基、噻吩基、三嗪基、三唑基、萘啶基、吡嗪基、吡唑基、吡喃酮基、吡喃基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡咯基、菲啶基、酞嗪基、呋喃基、苯并[c]噻吩基、苯并异噁唑基、苯并异噻唑基、苯并咪唑基、苯并噁唑基、苯并噻二唑基、苯并噻唑基、苯并噻吩基、苯并三嗪基、苯并三唑基、苯并吡唑基、苯并吡喃酮基、二氢吡喃基、四氢吡喃基、二氢呋喃基、四氢呋喃基等碳原子数为2~20的芳香族杂环基;具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少1个芳香环的烃环基;具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少一个芳香环的杂环基;具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少一个芳香环的碳原子数为3~20的烷基;具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少一个芳香环的碳原子数为4~20的烯基;具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少一个芳香环的碳原子数为4~20的炔基等。
作为具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少一个芳香环的烃环基;具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少一个芳香环的杂环基;具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少一个芳香环的碳原子数为3~20的烷基;具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少一个芳香环的碳原子数为4~20的烯基;具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少一个芳香环的碳原子数为4~20的炔基的、芳香族烃环和芳香族杂环的具体例,可列举出与作为上述D1的芳香族烃环和芳香族杂环的具体例而例示的芳香族烃环和芳香族杂环相同的芳香族烃环和芳香族杂环。
再有,上述的有机基团可具有1个或多个取代基。具有多个取代基的情况下,多个取代基可彼此相同,也可不同。
作为该取代基,例如可列举出氟原子、氯原子等卤素原子;氰基;甲基、乙基、丙基等碳原子数为1~6的烷基;乙烯基、烯丙基等碳原子数为2~6的烯基;三氟甲基等碳原子数为1~6的卤代烷基;二甲基氨基等取代氨基;甲氧基、乙氧基、异丙氧基等碳原子数为1~6的烷氧基;硝基;苯基、萘基等碳原子数为6~20的芳香族烃环基;-C(=O)-Rb;-C(=O)-ORb;-SO2Rd等。其中,Rb、Rd表示与上述相同的含义。
这些中,作为Ax的有机基团具有的取代基,优选选自卤素原子、氰基、碳原子数为1~6的烷基和碳原子数为1~6的烷氧基中的至少1个取代基。
以下示出作为Ax的具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少一个芳香环的碳原子数为2~20的有机基团的优选的具体例。不过,本发明并不限定于以下所示的具体例。应予说明,下述式中,“-”表示从环的任意的位置延伸的与N原子(即,式(V)中与Ax键合的N原子)的键合端。
1)芳香族烃环基
[化学式26]
2)芳香族杂环基
[化学式27]
[化学式28]
[化学式29]
[各式中,E表示-NRz-、氧原子或硫原子,其中,Rz表示氢原子;或者甲基、乙基、丙基等碳原子数为1~6的烷基。]
[化学式30]
[各式中,X和Y各自独立地表示-NRz-、氧原子、硫原子、-SO-或-SO2-。其中,Rz表示氢原子;或者甲基、乙基、丙基等碳原子数为1~6的烷基。]
[化学式31]
[各式中,X表示与上述相同的含义。]
3)具有至少1个芳香环的烃环基
[化学式32]
4)具有至少1个芳香环的杂环基
[化学式33]
[各式中,X和Y表示与上述相同的含义,Z表示-NRz-、氧原子或硫原子,其中,Rz表示与上述相同的含义(但是,各式中,氧原子、硫原子、-SO-、-SO2-不彼此邻接。)。]
5)具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少一个芳香环的烷基
[化学式34]
6)具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少一个芳香环的烯基
[化学式35]
7)具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少一个芳香环的炔基
[化学式36]
再有,上述的Ax的优选的具体例所具有的环可具有1个或多个取代基。而且,具有多个取代基的情况下,多个取代基可以彼此相同,也可不同。作为该取代基,可列举出氟原子、氯原子等卤素原子;氰基;甲基、乙基、丙基等碳原子数为1~6的烷基;乙烯基、烯丙基等碳原子数为2~6的烯基;三氟甲基等碳原子数为1~6的卤代烷基;二甲基氨基等取代氨基;甲氧基、乙氧基、异丙氧基等碳原子数为1~6的烷氧基;硝基;苯基、萘基等碳原子数为6~20的芳香族烃环基;-C(=O)-Rb;-C(=O)-ORb;-SO2Rd等。
其中,Rb和Rd表示与上述相同的含义。这些中,作为Ax具有的上述环所具有的取代基,优选卤素原子、氰基、碳原子数为1~6的烷基和碳原子数为1~6的烷氧基。
在此,以下示出Ax的更优选的具体例。不过,Ax并不限定于以下所示的具体例。
[化学式37]
[各式中,X表示与上述相同的含义。]
再有,如上所述,上述环可具有1个或多个取代基。具有多个取代基的情况下,多个取代基可以彼此相同,也可不同。作为该取代基,可列举出氟原子、氯原子、溴原子等卤素原子;甲基、乙基、丙基等碳原子数为1~6的烷基;氰基;乙烯基、烯丙基等碳原子数为2~6的烯基;三氟甲基、五氟乙基等碳原子数为1~6的卤代烷基;二甲基氨基等取代氨基;甲氧基、乙氧基、异丙氧基等碳原子数为1~6的烷氧基;硝基;苯基、萘基等碳原子数为6~20的芳香族烃环基;-C(=O)-Rb;-C(=O)-ORb;-SO2Rd等。其中,Rb和Rd表示与上述相同的含义。
这些中,作为上述环具有的取代基,优选卤素原子、氰基、碳原子数为1~6的烷基和碳原子数为1~6的烷氧基。
而且,作为Ax,更优选由下述式(VI)表示的基团。
[化学式38]
其中,上述式(VI)中,RX表示氢原子;氟原子、氯原子、溴原子等卤素原子;甲基、乙基、丙基等碳原子数为1~6的烷基;氰基;硝基;三氟甲基、五氟乙基等碳原子数为1~6的氟烷基;甲氧基、乙氧基、异丙氧基等碳原子数为1~6的烷氧基;或者-C(=O)-O-Rb,Rb如上所述,表示可具有取代基的碳原子数为1~20的烷基、可具有取代基的碳原子数为2~20的烯基、可具有取代基的碳原子数为3~12的环烷基或者可具有取代基的碳原子数为5~12的芳香族烃环基。
再有,多个RX之间可全部相同,也可不同,构成环的任意的C-RX可被替换为氮原子。
在此,以下示出将上述式(VI)所示的基团的C-RX替换为氮原子的基团的具体例。不过,将C-RX替换为氮原子的基团并不限定于这些。
[化学式39]
[各式中,RX表示与上述相同的含义。]
这些中,作为Ax,优选由上述式(VI)表示的基团的RX全部为氢原子。
另外,作为由上述式(V)表示的2价基团的Ra的可具有取代基的碳原子数为1~20的有机基团,并无特别限制,例如可列举出可具有取代基的碳原子数为1~20的烷基、可具有取代基的碳原子数为2~20的烯基、可具有取代基的碳原子数为2~20的炔基、可具有取代基的碳原子数为3~12的环烷基、-C(=O)-Rb、-SO2-Rd、-C(=S)NH-Ri、可具有取代基的碳原子数为6~20的芳香族烃环基或者可具有取代基的碳原子数为2~20的芳香族杂环基。
其中,Rb和Rd表示与上述相同的含义,Ri表示可具有取代基的碳原子数为1~20的烷基、可具有取代基的碳原子数为2~20的烯基、可具有取代基的碳原子数为3~12的环烷基、可具有取代基的碳原子数为5~20的芳香族烃环基或者可具有取代基的碳原子数为5~20的芳香族杂环基。
而且,作为Ri的可具有取代基的碳原子数为1~20的烷基的碳原子数为1~20的烷基及其取代基、可具有取代基的碳原子数为2~20的烯基的碳原子数为2~20的烯基及其取代基以及可具有取代基的碳原子数为3~12的环烷基的碳原子数为3~12的环烷基及其取代基,可列举出与作为Rb的碳原子数为1~20的烷基及其取代基、碳原子数为2~20的烯基及其取代基以及碳原子数为3~12的环烷基及其取代基的具体例而例示的基团相同的基团。另外,作为Ri的可具有取代基的碳原子数为5~20的芳香族烃环基,可列举出苯基、1-萘基、2-萘基等,作为可具有取代基的碳原子数为5~20的芳香族杂环基,可列举出吡啶基、喹啉基等。进而,作为这些芳香族烃环基和芳香族杂环基的取代基,可列举出与作为Ax的碳原子数为2~20的有机基团的取代基而例示的基团相同的基团。
再有,作为Ra的可具有取代基的碳原子数为1~20的烷基的碳原子数为1~20的烷基,可列举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、1-甲基戊基、1-乙基戊基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、异己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、正二十烷基等。而且,可具有取代基的碳原子数为1~20的烷基的碳原子数优选为1~12,更优选为1~10。
另外,作为Ra的可具有取代基的碳原子数为2~20的烯基的碳原子数为2~20的烯基,可列举出乙烯基、丙烯基、异丙烯基、丁烯基、异丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、癸烯基、十一碳烯基、十二碳烯基、十三碳烯基、十四碳烯基、十五碳烯基、十六碳烯基、十七碳烯基、十八碳烯基、十九碳烯基、二十碳烯基等。
可具有取代基的碳原子数为2~20的烯基的碳原子数优选为2~12。
进而,作为Ra的可具有取代基的碳原子数为2~20的炔基的碳原子数为2~20的炔基,可列举出乙炔基、丙炔基、2-丙炔基(炔丙基)、丁炔基、2-丁炔基、3-丁炔基、戊炔基、2-戊炔基、己炔基、5-己炔基、庚炔基、辛炔基、2-辛炔基、壬炔基、癸炔基、7-癸炔基等。
另外,作为Ra的可具有取代基的碳原子数为3~12的环烷基的碳原子数为3~12的环烷基,可列举出环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环辛基等。
而且,作为Ra的碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为2~20的烯基和碳原子数为2~20的炔基的取代基,可列举出氟原子、氯原子等卤素原子;氰基;二甲基氨基等取代氨基;甲氧基、乙氧基、异丙氧基、丁氧基等碳原子数为1~20的烷氧基;甲氧基甲氧基、甲氧基乙氧基等用碳原子数为1~12的烷氧基取代的碳原子数为1~12的烷氧基;硝基;苯基、萘基等碳原子数为6~20的芳香族烃环基;三唑基、吡咯基、呋喃基、噻吩基等碳原子数为2~20的芳香族杂环基;环丙基、环戊基、环己基等碳原子数为3~8的环烷基;环戊氧基、环己氧基等碳原子数为3~8的环烷氧基;四氢呋喃基、四氢吡喃基、二氧戊环基、二噁烷基等碳原子数为2~12的环状醚基;苯氧基、萘氧基等碳原子数为6~14的芳氧基;三氟甲基、五氟乙基、-CH2CF3等至少1个氢原子被氟原子取代的碳原子数为1~12的氟烷基;苯并呋喃基;苯并吡喃基;苯并二氧戊环基;苯并二噁烷基;-C(=O)-Rb;-C(=O)-ORb;-SO2Rd;-SRb;用-SRb取代的碳原子数为1~12的烷氧基;羟基等。其中,Rb和Rd表示与上述相同的含义。
再有,Ra的碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为2~20的烯基和碳原子数为2~20的炔基可具有多个上述的取代基,具有多个取代基的情况下,多个取代基可以彼此相同,也可不同。
另外,作为Ra的碳原子数为3~12的环烷基的取代基,可列举出氟原子、氯原子等卤素原子;氰基;二甲基氨基等取代氨基;甲基、乙基、丙基等碳原子数为1~6的烷基;甲氧基、乙氧基、异丙氧基等碳原子数为1~6的烷氧基;硝基;苯基、萘基等碳原子数为6~20的芳香族烃环基;环丙基、环戊基、环己基等碳原子数为3~8的环烷基;-C(=O)-Rb;-C(=O)-ORb;-SO2Rd;羟基等。其中,Rb和Rd表示与上述相同的含义。
再有,Ra的碳原子数为3~12的环烷基可具有多个上述的取代基,具有多个取代基的情况下,多个取代基可彼此相同,也可不同。
另外,作为Ra的碳原子数为6~20的芳香族烃环基和碳原子数为2~20的芳香族杂环基以及它们的取代基,可列举出分别与作为Ax的芳香族烃环基和芳香族杂环基以及它们的取代基而列举的基团相同的基团。
上述中,作为Ra,优选氢原子、可具有取代基的碳原子数为1~20的烷基、可具有取代基的碳原子数为2~20的烯基、可具有取代基的碳原子数为2~20的炔基、可具有取代基的碳原子数为5~20的环烷基、可具有取代基的碳原子数为6~18的芳香族烃环基、可具有取代基的碳原子数为5~18的芳香族杂环基,更优选氢原子、可具有取代基的碳原子数为1~10的烷基、可具有取代基的碳原子数为2~10的烯基、可具有取代基的碳原子数为2~10的炔基、可具有取代基的碳原子数为5~10的环烷基、碳原子数为6~12的芳香族烃环基。
另外,上述的式(III)中,Z11和Z12各自独立地为-CO-O-、-O-CO-、-NR31-CO-或者-CO-NR32-,其中,R31和R32各自独立地为氢原子或碳原子数为1~6的烷基。其中,Z11优选为-CO-O-。另外,Z12优选为-O-CO-。
进而,A11和A12各自独立地为可具有取代基的环状脂肪族基团或者可具有取代基的芳香族基团。其中,A11和A12优选为可具有取代基的环状脂肪族基团。
再有,可具有取代基的环状脂肪族基团为未取代的2价环状脂肪族基团或具有取代基的2价环状脂肪族基团。而且,2价环状脂肪族基团是碳原子数通常为5~20的具有环状结构的2价脂肪族基团。
作为A11和A12的2价环状脂肪族基团的具体例,可列举出与作为上述式(I)的A1的2价环状脂肪族基团而例示的基团相同的基团。
另外,可具有取代基的芳香族基团为未取代的2价芳香族基团或者具有取代基的2价芳香族基团。而且,2价芳香族基团是碳原子数通常为2~20的具有芳香环结构的2价芳香族基团。
作为A11和A12的2价芳香族基团的具体例,可列举出与作为上述式(I)的A1的2价芳香族基团而例示的基团相同的基团。
进而,作为A11和A12的2价环状脂肪族基团和2价芳香族基团的取代基,可列举出与作为上述式(I)的A1的2价环状脂肪族基团和2价芳香族基团的取代基而例示的基团相同的基团。
另外,h和/或i为1的情况下,L11和L12各自独立地为单键、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR21-CO-、-CO-NR22-、-O-CO-O-、-NR23-CO-O-、-O-CO-NR24-、或-NR25-CO-NR26-,其中,R21~R26各自独立地为氢原子或碳原子数为1~6的烷基。其中,L11和L12各自独立地优选为-O-、-CO-O-、或-O-CO-。
再有,作为上述R21~R26的碳原子数为1~6的烷基,例如可列举出甲基、乙基、丙基、异丙基等。
另外,h和/或i为1的情况下,B11和B12各自独立地为可具有取代基的环状脂肪族基团或者可具有取代基的芳香族基团。其中,B11和B12优选为可具有取代基的芳香族基团。
其中,可具有取代基的环状脂肪族基团为未取代的2价环状脂肪族基团或者具有取代基的2价环状脂肪族基团。而且,2价环状脂肪族基团是碳原子数通常为5~20的具有环状结构的2价脂肪族基团。
作为B11和B12的2价环状脂肪族基团的具体例,可列举出与作为上述式(I)的A1的2价环状脂肪族基团而例示的基团相同的基团。
另外,可具有取代基的芳香族基团为未取代的2价芳香族基团或者具有取代基的2价芳香族基团。而且,2价芳香族基团是碳原子数通常为2~20的具有芳香环结构的2价芳香族基团。
作为B11和B12的2价芳香族基团的具体例,可列举出与作为上述式(I)的A1的2价芳香族基团而例示的基团相同的基团。
进而,作为B11和B12的2价环状脂肪族基团和2价芳香族基团的取代基,可列举出与作为上述式(I)的A1的2价环状脂肪族基团和2价芳香族基团的取代基而例示的基团相同的基团。
另外,Y11和Y12各自独立地为单键、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR21-CO-、-CO-NR22-、-O-CO-O-、-NR23-CO-O-、-O-CO-NR24-或者-NR25-CO-NR26-,其中,R21~R26各自独立地为氢原子或碳原子数为1~6的烷基。其中,Y11和Y12各自独立地优选为-O-、-CO-O-或者-O-CO-。
再有,作为R21~R26的碳原子数为1~6的烷基,例如可列举出甲基、乙基、丙基、异丙基等。
而且,R4~R7各自独立地为氢原子、甲基或氯原子,优选为氢原子或甲基。再有,R4~R7更优选全部相同,R4~R7进一步优选全部为氢原子。
再有,从得到反常波长色散性优异的光学膜等的观点出发,聚合性化合物(III)优选具有以Ar1-D1为中心、左右大致对称的结构。具体地,优选在聚合性化合物(III)中R4、g和h分别与R7、j和i相同,-Y11-[B11-L11]h-A11-Z11-(*)与(*)-Z12-A12-[L12-B12]i-Y12-具有以键合于Ar1的一侧(*)为对称中心的对称结构。
应予说明,“具有以(*)为对称中心的对称结构”意味着具有例如-CO-O-(*)与(*)-O-CO-、-O-(*)与(*)-O-、-O-CO-(*)与(*)-CO-O-等结构。
上述聚合性化合物(III)能够通过组合已知的合成反应而进行合成。即,能够参照各种文献(例如,MARCH’S ADVANCED ORGANIC CHEMISTRY(WILEY)、桑德拉·卡罗《官能基别有机化合物合成法》稻本直树合译(广川书店))中记载的方法来合成。
其中,作为h和i为1的聚合性化合物(III)的优选的例子,并无特别限定,可列举出由下述式(Va)表示的化合物(以下有时称为“聚合性化合物(Va)”。):
[化学式40]
[式(Va)中,R4~R7、Ra、Rx、f、g、j和k表示与上述相同的含义。]。
而且,作为聚合性化合物(Va)的制造方法,并无特别限制,例如可举出下述方法:使由下述式(7)表示的2,5-二羟基苯甲醛与由下述式(b)表示的化合物(以下称为“化合物(b)”。)、由下述式(c)表示的化合物(以下称为“化合物(c)”。)依次反应,得到由下述式(9)表示的化合物(以下称为“化合物(9)”。),使由下述式(10)表示的肼化合物与得到的化合物(9)反应,由此得到聚合性化合物(Va)。
[化学式41]
[各式中,R4~R7、f、g、j、k、Ra和RX表示与上述相同的含义,L与上述式(2)相同,表示离去基团。]
再有,化合物(b)和化合物(c)(以下有时称为“化合物(b)等”。)中,L为卤素原子的化合物(酰卤)能够通过在活化剂的存在下使亚硫酰氯等卤化剂与上述的化合物(IIIa)反应而得到。
其中,作为使用的活化剂,可列举出N,N-二甲基甲酰胺、苄基三乙基氯化铵、苄基三甲基氯化铵等季铵盐等。
而且,相对于化合物(b)等1摩尔,活化剂的使用量通常为0.1~3摩尔。
另外,在化合物(b)等中,L为甲磺酰氧基或对甲苯磺酰氧基等烷基(芳基)磺酰氧基的化合物(混合酸酐)通过在适当的溶剂中、在碱的存在下使由RdSO2Cl[式中,Rd表示与上述式(6)相同的含义。]表示的磺酰氯化合物与上述的化合物(IIIa)反应而得到。
再有,作为碱,能够使用三乙胺、N,N-二异丙基乙胺、4-(二甲基氨基)吡啶等。
另外,作为上述适当的溶剂,能够使用作为在制造上述化合物(Ia)时能够使用的溶剂例示的溶剂以及二氯甲烷、氯仿等卤素系溶剂。其中,优选醚系溶剂。
作为由上述式(7)表示的2,5-二羟基苯甲醛与化合物(b)等的反应中使用的溶剂,可列举出氯仿、二氯甲烷等氯系溶剂;N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、六甲基磷酸三酰胺等酰胺系溶剂;1,4-二噁烷、环戊基甲基醚、四氢呋喃、四氢吡喃、1,3-二氧戊环等醚类;二甲基亚砜、环丁砜等含硫系溶剂;苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃系溶剂;正戊烷、正己烷、正辛烷、环戊烷、环己烷等脂肪族烃系溶剂;和由这些溶剂的2种以上构成的混合溶剂等。
对溶剂的使用量并无特别限定,可以考虑使用的化合物的种类、反应规模等而适当地确定,相对于化合物(b)等1g,通常为1~50g。
再有,通过以摩尔比(化合物(9)∶肼化合物(10))1∶2~2∶1、优选地1∶1.5~1.5∶1的比例使得到的化合物(9)与肼化合物(10)反应,从而能够高选择性地且高收率地制造目标的聚合性化合物(Va)。
这种情况下,能够添加(±)-10-樟脑磺酸、对甲苯磺酸等有机酸;盐酸、硫酸等无机酸等酸催化剂进行反应。通过添加酸催化剂,从而缩短反应时间,有时收率提高。酸催化剂的添加量,相对于化合物(9)1摩尔,通常为0.001~1摩尔。另外,酸催化剂可直接地添加,也可作为在适当的溶液中溶解的溶液而添加。
作为化合物(9)与肼化合物(10)的反应中使用的溶剂,只要是对于反应为非活性的溶剂,则并无特别限定。例如可列举出甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇等醇系溶剂;二乙基醚、四氢呋喃、1,4-二噁烷、环戊基甲基醚等醚系溶剂;醋酸乙酯、醋酸丙酯等酯系溶剂;苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃系溶剂;正戊烷、正己烷、正庚烷等脂肪族烃系溶剂;N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮等酰胺系溶剂;二甲基亚砜、环丁砜等含硫系溶剂;氯仿、二氯甲烷等氯系溶剂;和由这些中的2种以上构成的混合溶剂等。
这些中,优选醇系溶剂、氯系溶剂、醚系溶剂和由这些中的2种以上组成的混合溶剂。
再有,对溶剂的使用量并无特别限定,可以考虑使用的化合物的种类、反应规模等适当地确定,相对于肼化合物(10)1g,通常为1~100g。
另外,反应在从-10℃至使用的溶剂的沸点的温度范围内顺利地进行。各反应的反应时间因反应规模而异,通常为数分钟至数小时。
(4)包含聚合性化合物的混合物
本发明的混合物是包含上述聚合性化合物(III)和由下述式(IV)表示的聚合性化合物(聚合性化合物(IV))的混合物,例如能够用于后述的聚合性液晶组合物和高分子的制造。
再有,从使用混合物或者用混合物制备的聚合性液晶组合物形成光学膜等时扩展工艺裕度并且提高得到的光学膜的反常波长色散性的观点出发,混合物中的聚合性化合物(III)与聚合性化合物(IV)的质量比(聚合性化合物(III)∶聚合性化合物(IV))优选为1∶1000~20∶100,更优选为1∶100~20∶100。
[化学式42]
再有,如果使用聚合性化合物(III)和聚合性化合物(IV)的混合物,能够以低成本制造能够更为稳定地长时间维持液晶相、具有宽工艺裕度、具有实用的低熔点、对于通用溶剂的溶解性优异、并且可在宽波长区域中进行一样的偏振变换的光学膜等。
其理由尚不清楚,但推测原因在于:由于聚合性化合物(III)具有由“-(CH2CHR5COO)f-”和/或“-(OCOCHR6CH2)k-”表示的结构,因此如果使用聚合性化合物(III)和聚合性化合物(IV)的混合物,与只使用聚合性化合物(IV)的情形相比,能够形成在确保光学特性(特别是反常波长色散性)的同时容易在更低温下成为液晶相(即,容易在室温下成为过冷却状态)的液晶层,得到以高分子作为构成材料的光学膜等。
其中,式(IV)中,m和q各自独立地为1~20的整数,优选2~12的整数,更优选4~8的整数,n和p各自独立地为0或1,优选1。
而且,Ar2为具有D2作为取代基的2价芳香族烃环基或者具有D2作为取代基的2价芳香族杂环基。另外,D2为具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少1个芳香环的碳原子数为1~20的有机基团。
其中,具有D2作为取代基的2价芳香族烃环基或具有D2作为取代基的2价芳香族杂环基是指,从D2键合的芳香族烃环或D2键合的芳香族杂环的环部分去除了2个键合于D2所键合的碳以外的碳的氢原子的基团。
而且,作为Ar2的2价芳香族烃环基,可列举出与作为上述聚合性化合物(III)的Ar1的2价芳香族烃环基而例示的基团相同的基团。
另外,作为Ar2的2价芳香族杂环基,可列举出与作为上述聚合性化合物(III)的Ar1的2价芳香族杂环基而例示的基团相同的基团。
再有,Ar2的2价芳香族烃环基和2价芳香族杂环基与聚合性化合物(III)的Ar1同样地,除D2以外可具有至少1个取代基。而且,作为Ar2的2价芳香族烃环基和2价芳香族杂环基具有的取代基,可列举出与作为Ar1的2价芳香族烃环基和2价芳香族杂环基具有取代基时的取代基而例示的基团相同的基团。
另外,作为D2的具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少1个芳香环的碳原子数为1~20的有机基团,可列举出与作为上述聚合性化合物(III)的D1的具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少1个芳香环的碳原子数为1~20的有机基团而例示的基团相同的基团。
而且,作为Ar2和D2的组合(Ar2-D2),可列举出用式:-RfC(=N-NRgRh)所示的基团取代的亚苯基、用1-苯并呋喃-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用5-(2-丁基)-1-苯并呋喃-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用4,6-二甲基-1-苯并呋喃-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用6-甲基-1-苯并呋喃-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用4,6,7-三甲基-1-苯并呋喃-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用4,5,6-三甲基-1-苯并呋喃-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用5-甲基-1-苯并呋喃-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用5-丙基-1-苯并呋喃-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用7-丙基-1-苯并呋喃-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用5-氟-1-苯并呋喃-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用苯基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用4-氟苯基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用4-硝基苯基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用4-三氟甲基苯基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用4-氰基苯基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用4-甲磺酰基苯基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用噻吩-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用噻吩-3-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用5-甲基噻吩-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用5-氯噻吩-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用噻吩并[3,2-b]噻吩-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用2-苯并噻唑基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用4-联苯基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用4-丙基联苯基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用4-噻唑基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用1-苯基乙烯-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用4-吡啶基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用2-呋喃基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用萘并[1,2-b]呋喃-2-基取代的苯并噻唑-4,7-二基、用5-甲氧基-2-苯并噻唑基取代的1H-异吲哚-1,3(2H)-二酮-4,7-二基、用苯基取代的1H-异吲哚-1,3(2H)-二酮-4,7-二基、用4-硝基苯基取代的1H-异吲哚-1,3(2H)-二酮-4,7-二基或者用2-噻唑基取代的1H-异吲哚-1,3(2H)-二酮-4,7-二基等。其中,Rf、Rg、Rh表示与上述相同的含义。
这些中,作为Ar2-D2,更优选由下述式(VII)表示的基团。
[化学式43]
[式(VII)中,Ay表示具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少1个芳香环的碳原子数为2~20的有机基团,Rc表示氢原子或可具有取代基的碳原子数为1~20的有机基团。]
其中,作为Ay的具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少1个芳香环的碳原子数为2~20的有机基团,可列举出与作为上述式(V)的Ax的具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少1个芳香环的碳原子数为2~20的有机基团而例示的基团相同的基团。
其中,作为Ay,与上述式(V)的Ax同样地,优选由下述式(VI)表示的基团,更优选由下述式(VI)表示的基团的RX全部为氢原子的基团。
[化学式44]
[式(VI)中,RX表示与上述相同的含义。]
另外,作为Rc的可具有取代基的碳原子数为1~20的有机基团,可列举出与作为上述式(V)的Ra的可具有取代基的碳原子数为1~20的有机基团而例示的基团相同的基团。
另外,上述的式(IV)中,Z21和Z22各自独立地为-CO-O-、-O-CO-、-NR31-CO-、或-CO-NR32-,其中,R31和R32各自独立地为氢原子或碳原子数为1~6的烷基。其中,Z21优选为-CO-O-。另外,Z22优选为-O-CO-。
进而,A21和A22各自独立地为可具有取代基的环状脂肪族基团或者可具有取代基的芳香族基团。其中,A21和A22优选为可具有取代基的环状脂肪族基团。
再有,作为A21和A22的可具有取代基的环状脂肪族基团或者可具有取代基的芳香族基团,可列举出与上述聚合性化合物(III)的A11和A12的可具有取代基的环状脂肪族基团或可具有取代基的芳香族基团相同的基团。
另外,n和/或p为1的情况下,L21和L22各自独立地为单键、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR21-CO-、-CO-NR22-、-O-CO-O-、-NR23-CO-O-、-O-CO-NR24-、或-NR25-CO-NR26-,其中,R21~R26各自独立地为氢原子或碳原子数为1~6的烷基。其中,L21和L22各自独立地优选为-O-、-CO-O-、或-O-CO-。
再有,作为上述R21~R26的碳原子数为1~6的烷基,例如可列举出甲基、乙基、丙基、异丙基等。
另外,n和/或p为1的情况下,B21和B22各自独立地为可具有取代基的环状脂肪族基团或者可具有取代基的芳香族基团。其中,B21和B22优选为可具有取代基的芳香族基团。
再有,作为B21和B22的可具有取代基的环状脂肪族基团或者可具有取代基的芳香族基团,可列举出与上述聚合性化合物(III)的B11和B12的可具有取代基的环状脂肪族基团或可具有取代基的芳香族基团相同的基团。
另外,Y21和Y22各自独立地为单键、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR21-CO-、-CO-NR22-、-O-CO-O-、-NR23-CO-O-、-O-CO-NR24-、或-NR25-CO-NR26-,其中,R21~R26各自独立地为氢原子或碳原子数为1~6的烷基。其中,Y21和Y22各自独立地优选为-O-、-CO-O-、或-O-CO-。
再有,作为R21~R26的碳原子数为1~6的烷基,例如可列举出甲基、乙基、丙基、异丙基等。
而且,R8和R9各自独立地为氢原子、甲基或氯原子,优选为氢原子或甲基。再有,更优选R8与R9相同,进一步优选R8和R9都为氢原子。
再有,从得到反常波长色散性优异的光学膜等的观点出发,优选聚合性化合物(IV)具有以Ar2-D2为中心、左右对称的结构。具体地,优选在聚合性化合物(IV)中R8、m和n分别与R9、q和p相同,-Y21-[B21-L21]n-A21-Z21-(*)与(*)-Z22-A22-[L22-B22]p-Y22-具有以键合于Ar2的一侧(*)为对称中心的对称结构。
应予说明,“具有以(*)为对称中心的对称结构”,意味着具有例如-CO-O-(*)与(*)-O-CO-、-O-(*)与(*)-O-、-O-CO-(*)与(*)-CO-O-等结构。
上述聚合性化合物(IV)能够通过组合已知的合成反应而进行制造。即,能够参照各种文献(例如,MARCH’S ADVANCED ORGANIC CHEMISTRY(WILEY)、桑德拉·卡罗《官能基别有机化合物合成法》稻本直树合译(广川书店))中记载的方法来合成。
再有,虽然没有特别限定,但从提高光学膜等的反常波长色散性的观点出发,本发明的混合物中,优选聚合性化合物(III)的Ar1、Z11、Z12、A11、A12、B11、B12、Y11、Y12、L11、L12、R4、R7、g、j、h和i分别与聚合性化合物(IV)的Ar2、Z21、Z22、A21、A22、B21、B22、Y21、Y22、L21、L22、R8、R9、m、q、n和p相同。再有,D1和D2可以彼此相同,也可不同。
即,优选聚合性化合物(III)的D1以外的部分除了在“CH2CR4COO-”与“-(CH2)g-”之间具有“-(CH2CHR5COO)f-”,在“-OCOCR7CH2”与“-(CH2)j-”之间具有“-(OCOCHR6CH2)k-”以外,具有与聚合性化合物(IV)的D2以外的部分相同的结构。
而且,混合物例如能够通过将聚合性化合物(III)和聚合性化合物(IV)以所期望的比例混合而制备。
另外,混合物也能够无特别限定地通过使由下述式表示的化合物与包含上述的化合物(I)和化合物(II)的混合物反应,然后将L5变换为D1而得到:
[化学式45]
[式中,L4表示可与上述的化合物(I)的FG1或化合物(II)的FG2反应而形成-CO-O-、-O-CO-、-NR31-CO-或者-CO-NR32-的基团(不过,R31和R32各自独立地为氢原子或者碳原子数为1~6的烷基),L5表示可变换为D1的基团,Ar1表示与上述式(III)相同的含义。]。
其中,作为n和p为1的聚合性化合物(IV)的优选的例子,并无特别限定,可列举出由下述式(VIa)表示的化合物(以下有时称为“化合物(VIa)”。):
[化学式46]
[式(VIa)中,R8、R9、Rc、Rx、m和q表示与上述相同的含义,RX优选全部为氢原子。]。
而且,化合物(VIa)能够采用例如专利文献1中记载的方法等以往公知的方法制造。
另外,例如包含化合物(Va)和化合物(VIa)的混合物能够通过将上述的化合物(Va)和化合物(VIa)以所需的比例混合而制备。
进而,包含化合物(Va)和化合物(VIa)的混合物也能够通过例如在上述的得到化合物(Va)的制造方法中代替化合物(b)和化合物(c)而使用包含化合物(IIIa)和化合物(IVa)的混合物而得到。
(5)聚合性液晶组合物
本发明的聚合性液晶组合物含有上述的包含聚合性化合物的混合物(包含聚合性化合物(III)和聚合性化合物(IV)的混合物)和聚合引发剂。
再有,本发明的聚合性液晶组合物,如后述那样,作为本发明的高分子、光学膜、光学各向异性体的制造原料是有用的。而且,根据本发明的聚合性液晶组合物,能够以低成本制造能够更为稳定地长时间维持液晶相、具有宽工艺裕度、具有实用的低熔点、对于通用溶剂的溶解性优异、并且可在宽波长区域中进行一样的偏振变换的光学膜等。
其中,从更有效地进行聚合性液晶组合物中所含的聚合性化合物的聚合反应的观点出发,配合聚合引发剂。
而且,作为使用的聚合引发剂,可列举出自由基聚合引发剂、阴离子聚合引发剂、阳离子聚合引发剂等。
作为自由基聚合引发剂,通过加热产生可引发聚合性化合物的聚合的活性种的化合物即热自由基产生剂;通过可见光线、紫外线(i射线等)、远紫外线、电子束、X射线等曝光光的曝光产生可引发聚合性化合物的聚合的活性种的化合物即光自由基产生剂均能够使用,但优选使用光自由基产生剂。
作为光自由基产生剂,可列举出苯乙酮系化合物、联咪唑系化合物、三嗪系化合物、O-酰基肟系化合物、鎓盐系化合物、苯偶姻系化合物、二苯甲酮系化合物、α-二酮系化合物、多核醌系化合物、噻吨酮系化合物、重氮系化合物、酰亚胺磺酸酯系化合物等。这些化合物是通过曝光而产生活性自由基或活性酸、或者活性自由基和活性酸这两者的成分。光自由基产生剂能够一种单独地使用,或者将2种以上组合使用。
作为苯乙酮系化合物的具体例,可以列举出2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)丁烷-1-酮、1-羟基环己基·苯基酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮、1,2-辛二酮、2-苄基-2-二甲基氨基-4’-吗啉代苯丁酮等。
作为联咪唑系化合物的具体例,可以列举出2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四(4-乙氧基羰基苯基)-1,2’-联咪唑、2,2’-双(2-溴苯基)-4,4’,5,5’-四(4-乙氧基羰基苯基)-1,2’-联咪唑、2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑、2,2’-双(2,4-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑、2,2’-双(2,4,6-三氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑、2,2’-双(2-溴苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑、2,2’-双(2,4-二溴苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑、2,2’-双(2,4,6-三溴苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑等。
再有,本发明中,使用联咪唑系化合物作为光聚合引发剂(光自由基产生剂)的情况下,从能够进一步改善感度的方面出发,优选并用氢供体。
其中,“氢供体”意味着对于通过曝光由联咪唑系化合物产生的自由基能够供给氢原子的化合物。作为氢供体,优选下述定义的硫醇系化合物、胺系化合物等。
作为硫醇系化合物,可以列举出2-巯基苯并噻唑、2-巯基苯并噁唑、2-巯基苯并咪唑、2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑、2-巯基-2,5-二甲基氨基吡啶等。作为胺系化合物,可以列举出4,4’-双(二甲基氨基)二苯甲酮、4,4’-双(二乙基氨基)二苯甲酮、4-二乙基氨基苯乙酮、4-二甲基氨基苯丙酮、4-二甲基氨基苯甲酸乙酯、4-二甲基氨基苯甲酸、4-二甲基氨基苯甲腈等。
作为三嗪系化合物,可以列举出2,4,6-三(三氯甲基)-均三嗪、2-甲基-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-[2-(5-甲基呋喃-2-基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-[2-(呋喃-2-基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-[2-(4-二乙基氨基-2-甲基苯基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-[2-(3,4-二甲氧基苯基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(4-甲氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(4-乙氧基苯乙烯基)-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(4-正丁氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪等具有卤代甲基的三嗪系化合物。
作为O-酰基肟系化合物的具体例,可以列举出1-[4-(苯硫基)苯基]-庚烷-1,2-二酮2-(O-苯甲酰基肟)、1-[4-(苯硫基)苯基]-辛烷-1,2-二酮2-(O-苯甲酰基肟)、1-[4-(苯甲酰基)苯基]-辛烷-1,2-二酮2-(O-苯甲酰基肟)、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-乙酮1-(O-乙酰基肟)、1-[9-乙基-6-(3-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-乙酮1-(O-乙酰基肟)、1-(9-乙基-6-苯甲酰基-9H-咔唑-3-基)-乙酮1-(O-乙酰基肟)、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基-4-四氢呋喃基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙酰基肟)、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基-4-四氢吡喃基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙酰基肟)、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基-5-四氢呋喃基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙酰基肟)、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基-5-四氢吡喃基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙酰基肟)、乙酮-1-[9-乙基-6-{2-甲基-4-(2,2-二甲基-1,3-二氧戊环基)苯甲酰基}-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙酰基肟)、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基-4-四氢呋喃基甲氧基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙酰基肟)、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基-4-四氢吡喃基甲氧基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙酰基肟)、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基-5-四氢呋喃基甲氧基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙酰基肟)、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙酰基肟)、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基-5-四氢吡喃基甲氧基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙酰基肟)、乙酮-1-[9-乙基-6-{2-甲基-4-(2,2-二甲基-1,3-二氧戊环基)甲氧基苯甲酰基}-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙酰基肟)等。
另外,作为光自由基产生剂,也能够直接使用市售品。作为具体例,可列举出巴斯夫公司制造的商品名:Irgacure 907、商品名:Irgacure 184、商品名:Irgacure 369、商品名:Irgacure 651、商品名:Irgacure 819、商品名:Irgacure 907、和商品名:IrgacureOXE02,以及ADEKA CORPOR ATION制造的商品名:Adeka Optomer N1919等。
作为上述阴离子聚合引发剂,可列举出烷基锂化合物;联苯、萘、芘等的、一锂盐或一钠盐;二锂盐、三锂盐等多官能性引发剂等。
另外,作为上述阳离子聚合引发剂,可列举出硫酸、磷酸、高氯酸、三氟甲磺酸等质子酸;三氟化硼、氯化铝、四氯化钛、四氯化锡这样的路易斯酸;芳香族鎓盐或芳香族鎓盐与还原剂的并用系。
这些聚合引发剂能够一种单独地使用,或者将两种以上组合使用。
再有,本发明的聚合性液晶组合物中,相对于上述的包含聚合性化合物的混合物100质量份,聚合引发剂的配合比例通常为0.1~30质量份,优选为0.5~10质量份。
另外,在本发明的聚合性液晶组合物中,为了调节表面张力,优选配合表面活性剂。作为该表面活性剂,并无特别限定,通常优选非离子系表面活性剂。作为该非离子系表面活性剂,可使用市售品,例如可列举出作为分子量为数千左右的低聚物的非离子系表面活性剂,例如Neos Corporation制造、商品名:Futajento 208G。
其中,本发明的聚合性液晶组合物中,相对于全部聚合性化合物100质量份,表面活性剂的配合比例通常为0.01~10质量份,优选为0.1~2质量份。
进而,在本发明的聚合性液晶组合物中,除了包含聚合性化合物的混合物、聚合引发剂、表面活性剂以外,在不影响本发明的效果的范围内,可进一步包含其他成分。作为其他成分,可列举出金属、金属络合物、染料、颜料、荧光材料、磷光材料、流平剂、触变剂、凝胶化剂、多糖类、紫外线吸收剂、红外线吸收剂、抗氧化剂、离子交换树脂、氧化钛等金属氧化物等。
另外,作为其他成分,也可列举出其他的可共聚的单体。具体地,并无特别限定,例如可列举出4-(2-甲基丙烯酰氧基乙氧基)苯甲酸-4’-甲氧基苯酯、4-(6-甲基丙烯酰氧基己氧基)苯甲酸联苯酯、4-(2-丙烯酰氧基乙氧基)苯甲酸-4’-氰基联苯酯、4-(2-甲基丙烯酰氧基乙氧基)苯甲酸-4’-氰基联苯酯、4-(2-甲基丙烯酰氧基乙氧基)苯甲酸-3’,4’-二氟苯酯、4-(2-甲基丙烯酰氧基乙氧基)苯甲酸萘酯、4-丙烯酰氧基-4’-癸基联苯、4-丙烯酰氧基-4’-氰基联苯、4-(2-丙烯酰氧基乙氧基)-4’-氰基联苯、4-(2-甲基丙烯酰氧基乙氧基)-4’-甲氧基联苯、4-(2-甲基丙烯酰氧基乙氧基)-4’-(4”-氟苄氧基)-联苯、4-丙烯酰氧基-4’-丙基环己基苯、4-甲基丙烯酰基-4’-丁基联环己烷、4-丙烯酰基-4’-戊基二苯乙炔、4-丙烯酰基-4’-(3,4-二氟苯基)联环己烷、4-(2-丙烯酰氧基乙基)苯甲酸(4-戊基苯基)酯、4-(2-丙烯酰氧基乙基)苯甲酸(4-(4’-丙基环己基)苯基)酯、商品名“LC-242”(巴斯夫公司制造)、以及日本特开2007-002208号公报、日本特开2009-173893号公报、日本特开2009-274984号公报、日本特开2010-030979号公报、日本特开2010-031223号公报、日本特开2011-006360号公报和日本特开2010-24438号公报中公开的化合物等可共聚的单体。
这些其他成分的配合比例,相对于全部聚合性化合物100质量份,通常为0.1~20质量份。
本发明的聚合性液晶组合物通常能够通过使包含聚合性化合物的混合物、聚合引发剂和根据所需配合的其他成分等的规定量在适当的有机溶剂中混合·溶解而制备。
再有,这种情况下,作为混合物的聚合性化合物(III)和聚合性化合物(IV)可在预先混合的状态下添加,也可分别添加。
作为使用的有机溶剂,可列举出环戊酮、环己酮、甲乙酮等酮类;醋酸丁酯、醋酸戊酯等醋酸酯类;氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷等卤代烃类;1,4-二噁烷、环戊基甲基醚、四氢呋喃、四氢吡喃、1,3-二氧戊环等醚类等。
(6)高分子
本发明的高分子是通过将上述的包含聚合性化合物的混合物(包含聚合性化合物(III)和聚合性化合物(IV)的混合物)或者上述的聚合性液晶组合物聚合而得到的。
其中,“聚合”除了通常的聚合反应以外,还意味着包含交联反应的广义上的化学反应。
而且,本发明的高分子通常具有来自聚合性化合物(III)的下述的单体单元(重复单元(III)’)和来自聚合性化合物(IV)的下述的单体单元(重复单元(IV)’)。
[化学式47]
[式(III)’中的Ar1、D1、Z11、Z12、A11、A12、B11、B12、Y11、Y12、L11、L12、R4~R7、f、g、h、i、j和k为与式(III)相同的含义,式(IV)’中的Ar2、D2、Z21、Z22、A21、A22、B21、B22、Y21、Y22、L21、L22、R8、R9、m、n、p和q为与式(IV)相同的含义。]
再有,本发明的高分子由于使用包含聚合性化合物(III)和聚合性化合物(IV)的混合物制备,因此能够良好地用作光学膜等的构成材料。
另外,本发明的高分子能够无特别限定地制成膜状、粉体状、粉体集合而成的层状等与用途相符的任意的形状而使用。
具体地,高分子的膜能够良好地用作后述的光学膜和光学各向异性体的构成材料,高分子的粉能够利用于涂料、防伪物品、安全物品等,由高分子的粉构成的层能够良好地用作光学各向异性体的构成材料。
而且,本发明的高分子具体地能够采用下述方法等适宜地制造:(α)在适当的有机溶剂中,进行了包含聚合性化合物的混合物或者聚合性液晶组合物的聚合反应后,分离出目标的高分子,将得到的高分子溶解于适当的有机溶剂中而制备溶液,将该溶液在适当的基板上涂布,将得到的涂膜干燥后,根据所需通过进行加热而得到的方法;(β)将包含聚合性化合物的混合物或者聚合性液晶组合物溶解于有机溶剂,采用公知的涂布法将该溶液在基板上涂布后,脱溶剂,接下来,通过加热或者照射活性能量线来进行聚合反应的方法。
作为在上述(α)的方法中用于聚合反应的有机溶剂,只要是非活性的有机溶剂,则并无特别限制。例如可列举出甲苯、二甲苯、均三甲基苯等芳香族烃;环己酮、环戊酮、甲乙酮等酮类;醋酸丁酯、醋酸戊酯等醋酸酯类;氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷等卤代烃类;环戊基甲基醚、四氢呋喃、四氢吡喃等醚类等。
这些中,从处理性优异的观点出发,优选沸点为60~250℃的有机溶剂,更优选为60~150℃的有机溶剂。
另外,上述(α)的方法中,作为用于将分离出的高分子溶解的有机溶剂和上述(β)的方法中使用的有机溶剂,可列举出丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环戊酮、环己酮等酮系溶剂;醋酸丁酯、醋酸戊酯等酯系溶剂;二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷等卤代烃系溶剂;四氢呋喃、四氢吡喃、1,2-二甲氧基乙烷、1,4-二噁烷、环戊基甲基醚、1,3-二氧戊环等醚系溶剂;N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯、N-甲基吡咯烷酮等非质子性极性溶剂等。这些中,从处理容易的方面出发,优选溶剂的沸点为60~200℃的溶剂。这些溶剂可单独地使用,也可将2种以上组合使用。
作为在上述(α)和(β)的方法中使用的基板,有机、无机都可以,能够使用公知惯用的材质的基板。例如,作为有机材料,可列举出聚环烯烃[例如,ZEONEX、ZEONOR(注册商标;日本瑞翁株式会社制造)、ARTON(注册商标;JSR Corporation制造)、和APEL(注册商标;三井化学株式会社制造)]、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、纤维素、三醋酸纤维素、聚醚砜等,作为无机材料,可列举出硅、玻璃、方解石等。
另外,使用的基板可以为单层的基板,也可以为层叠体。
作为基板,优选由有机材料构成的基板,更优选将有机材料制成膜状的树脂膜。
再有,作为基板,也可列举出在后述的光学各向异性体的制作中使用的基板等。
另外,作为(α)的方法中将高分子的溶液涂布于基板的方法和(β)的方法中将聚合反应用的溶液涂布于基板的方法,能够使用公知的方法。具体地,例如能够使用帘式涂布法、挤出涂布法、辊式涂布法、旋转涂布法、浸渍涂布法、棒式涂布法、喷涂法、滑动涂布法、印刷涂布法、照相凹版涂布法、模压涂布法、毛细管涂布(Cap Coating)法等。
进而,作为上述(α)和(β)的方法中的干燥或脱溶剂的方法,能够使用自然干燥、加热干燥、减压干燥、减压加热干燥等。
另外,作为使混合物和聚合性液晶组合物聚合的方法,可列举出照射活性能量线的方法、热聚合法等,从不需要加热,反应在室温下进行出发,优选照射活性能量线的方法。其中,从操作简便出发,优选照射紫外线等光的方法。
其中,光的照射时的温度优选设为30℃以下。光照射强度通常为1W/m2~10kW/m2的范围,优选为5W/m2~2kW/m2的范围。
如上述那样得到的高分子能够从基板转印而使用,也能够从基板剥离而单独使用,还能够不从基板剥离而直接作为光学膜等的构成材料等使用。
另外,从基板剥离的高分子也能够采用已知的方法粉碎而制成粉体状后使用。
如以上那样得到的本发明的高分子的数均分子量优选为500~500000,更优选为5000~300000。如果该数均分子量在该范围内,则可获得高硬度,处理性也优异,因此优选。高分子的数均分子量能够通过以单分散的聚苯乙烯作为标准试样,将四氢呋喃作为洗脱液,采用凝胶渗透色谱(GPC)测定。
而且,根据本发明的高分子,能够以低成本得到能够更为稳定地长时间维持液晶相、具有宽工艺裕度、具有实用的低熔点、对于通用溶剂的溶解性优异、并且可在宽波长区域中进行一样的偏振变换、在性能方面满足需要的光学膜等。
(7)光学膜
本发明的光学膜使用本发明的高分子形成,包含具有光学上的功能的层。所谓光学上的功能,意味着单纯的透射、反射、折射、双折射等。
其中,本发明的光学膜可以是在可具有取向膜的取向基板上形成的原样的形态(取向基板/(取向膜)/光学膜)、将光学膜转印于与取向基板不同的透明基板膜等的形态(透明基板膜/光学膜)、或者在光学膜具有自支承性的情况下光学膜单层形态(光学膜)中的任一形态。
再有,作为取向膜和取向基板,能够使用与后述的光学各向异性体相同的基板和取向膜。
而且,本发明的光学膜能够采用下述方法制造:(A)将包含聚合性化合物的混合物的溶液或者聚合性液晶组合物的溶液涂布在取向基板上,将得到的涂膜干燥,进行热处理(液晶的取向)以及光照射和/或加热处理(聚合)的方法;(B)将使包含聚合性化合物的混合物或者液晶性组合物聚合而得到的液晶性高分子的溶液涂布在取向基板上,任选地将得到的涂膜干燥的方法。
本发明的光学膜能够用于光学各向异性体、液晶显示元件用取向膜、滤色器、低通滤波器、光偏振棱镜、各种滤光器等。
再有,本发明的光学膜优选由采用椭偏仪测定的波长449.9nm、548.5nm、650.2nm处的相位差求出的下述α值和β值在规定的范围内。具体地,α值优选为0.70~0.99,更优选为0.75~0.90。另外,β值优选为1.00~1.25,更优选为1.01~1.20。
α=(449.9nm处的相位差)/(548.5nm处的相位差)
β=(650.2nm处的相位差)/(548.5nm处的相位差)
(8)光学各向异性体
本发明的光学各向异性体具有以本发明的高分子作为构成材料的层。
本发明的光学各向异性体,例如能够通过在基板上形成取向膜,在该取向膜上进一步形成由本发明的高分子构成的层(液晶层)而得到。再有,本发明的光学各向异性体可以是在基板上直接形成了由本发明的高分子形成的层(液晶层)的产物,也可以是只包含由本发明的高分子形成的层(液晶层)的产物。
再有,由高分子形成的层可以由膜状的高分子形成,也可以是粉体状的高分子的聚集体。
其中,为了对聚合性液晶化合物在面内一方向上进行取向控制,在基板的表面形成取向膜。
取向膜能够通过将含有聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚酯、聚芳酯、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺等聚合物的溶液(取向膜用组合物)在基板上涂布为膜状,使其干燥,然后在一方向上进行摩擦处理等而得到。
取向膜的厚度优选为0.001~5μm,更优选为0.001~1μm。
对摩擦处理的方法并无特别限制,例如可列举出用卷绕了由尼龙等合成纤维、木棉等天然纤维制成的布、毡的辊在一定方向上摩擦取向膜的方法。为了将摩擦处理时产生的微粉末(异物)除去而使取向膜的表面成为清洁的状态,优选在摩擦处理后用异丙醇等对取向膜进行清洗。
另外,除了进行摩擦处理的方法以外,通过对取向膜的表面照射偏振紫外线的方法,也能够使其具有在面内在一方向上进行取向控制的功能。
作为形成取向膜的基板,可列举出玻璃基板、由合成树脂膜形成的基板等。作为上述合成树脂,可列举出丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、聚醚砜树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚砜树脂、聚芳酯树脂、聚乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、二醋酸纤维素、三醋酸纤维素和脂环式烯烃聚合物等热塑性树脂。
作为脂环式烯烃聚合物,可列举出日本特开平05-310845号公报、美国专利第5179171号说明书中记载的环状烯烃无规多元共聚物、日本特开平05-97978号公报、美国专利第5202388号说明书中记载的氢化聚合物、日本特开平11-124429号公报(国际公开99/20676号)中记载的热塑性双环戊二烯系开环聚合物及其氢化物等。
本发明中,作为在取向膜上形成由本发明的高分子形成的液晶层的方法,可列举出与上述本发明的高分子的项中记载的方法相同的方法(上述(α)和(β))。
对得到的液晶层的厚度并无特别限制,通常为1~10μm。
再有,作为本发明的光学各向异性体的一种,并无特别限定,可列举出相位差板、视角扩大板等。
再有,本发明的光学各向异性体优选由用椭偏仪测定的波长449.9nm、548.5nm、650.2nm处的相位差求出的下述α值和β值在规定的范围内。具体地,α值优选为0.70~0.99,更优选为0.75~0.90。另外,β值优选为1.00~1.25,更优选为1.01~1.20。
α=(449.9nm处的相位差)/(548.5nm处的相位差)
β=(650.2nm处的相位差)/(548.5nm处的相位差)
(9)偏振片等
本发明的偏振片包含本发明的光学各向异性体和偏振膜。
作为本发明的偏振片的具体例,可列举出将本发明的光学各向异性体直接或经由其他层(玻璃板等)层叠在偏振膜上而成的偏振片。
对偏振膜的制造方法并无特别限定。作为制造PVA系的偏振膜的方法,可列举出使PVA系膜吸附了碘离子后单轴地进行拉伸的方法、将PVA系膜单轴地拉伸后吸附碘离子的方法、同时进行对PVA系膜的碘离子吸附和单轴拉伸的方法、将PVA系膜用二色性染料染色后单轴地拉伸的方法、将PVA系膜单轴地拉伸后用二色性染料染色的方法、同时进行对PVA系膜的用二色性染料的染色和单轴拉伸的方法。另外,作为制造多烯系的偏振膜的方法,可列举出将PVA系膜单轴拉伸后在脱水催化剂存在下进行加热·脱水的方法、将聚氯乙烯系膜单轴拉伸后在脱盐酸催化剂存在下进行加热·脱盐酸的方法等公知的方法。
本发明的偏振片中,偏振膜与本发明的光学各向异性体可经由由粘接剂(包含粘合剂)形成的粘接层相接。粘接层的平均厚度通常为0.01μm~30μm,优选为0.1μm~15μm。上述粘接层优选为根据JIS K7113的拉伸破坏强度成为40MPa以下的层。
作为构成粘接层的粘接剂,可列举出丙烯酸粘接剂、聚氨酯粘接剂、聚酯粘接剂、聚乙烯醇粘接剂、聚烯烃系粘接剂、改性聚烯烃粘接剂、聚乙烯基烷基醚粘接剂、橡胶粘接剂、氯乙烯-醋酸乙烯酯粘接剂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS共聚物)粘接剂、其氢化物(SEBS共聚物)粘接剂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和乙烯-苯乙烯共聚物等乙烯粘接剂、以及乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲基共聚物、乙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物和乙烯-丙烯酸乙酯共聚物等丙烯酸酯粘接剂等。
本发明的偏振片由于使用本发明的光学各向异性体,因此可以低成本地制造,反射亮度低,并且可在宽波长区域内进行一样的偏振变换,性能方面也优异。
另外,通过使用本发明的偏振片,能够很好地制造使用了液晶面板的平板显示装置、使用了有机电致发光面板的有机电致发光显示装置、防反射膜。
[实施例]
以下通过实施例对本发明更详细地说明。不过,本发明并不受以下的实施例任何限制。
(合成例1)化合物1的合成
[化学式48]
步骤1:中间体A的合成
[化学式49]
在具有温度计的3口反应器中,在氮气流中加入了反式-1,4-环己烷二羧酸17.98g(104.42mmol)和四氢呋喃(THF)180ml。向其中加入甲磺酰氯6.58g(57.43mmol),将反应器浸入水浴中,使反应液内温成为了20℃。接下来,边将反应液内温保持在20~30℃边历时10分钟滴入三乙胺6.34g(62.65mmol)。滴入结束后,将全部内容物在25℃下进一步搅拌了2小时。
在得到的反应液中加入4-(二甲基氨基)吡啶0.64g(5.22mmol)和4-(6-丙烯酰氧基-己-1-基氧基)苯酚(大昌华嘉公司制造)13.80g(52.21mmol),再次将反应器浸入水浴中,使反应液内温成为了15℃。边将反应液内温保持在20~30℃边历时10分钟向其中滴入三乙胺6.34g(62.65mmol),滴入结束后,将全部内容物在25℃下进一步搅拌了2小时。反应结束后,在反应液中加入蒸馏水1000ml和饱和食盐水100ml,用醋酸乙酯400ml萃取了2次。收集有机层,用无水硫酸钠干燥,将硫酸钠过滤分离。用旋转蒸发器将溶剂从滤液中蒸发除去后,采用硅胶柱色谱(THF∶甲苯=1∶9(容积比,下同))对得到的残留物进行了提纯。用高速液相色谱进行分析,反复进行采用硅胶柱色谱的提纯直至纯度成为99.5%以上。其结果,作为白色固体得到了14.11g的中间体A(收率:65摩尔%)。
目标物的结构用1H-NMR鉴定。以下示出结果。
1H-NMR(500MHz,DMSO-d6,TMS,δppm):12.12(s,1H)、6.99(d,2H,J=9.0Hz)、6.92(d,2H,J=9.0Hz)、6.32(dd,1H,J=1.5Hz,17.5Hz)、6.17(dd,1H,J=10.0Hz,17.5Hz)、5.93(dd,1H,J=1.5Hz,10.0Hz)、4.11(t,2H,J=6.5Hz)、3.94(t,2H,J=6.5Hz)、2.48-2.56(m,1H)、2.18-2.26(m,1H)、2.04-2.10(m,2H)、1.93-2.00(m,2H)、1.59-1.75(m,4H)、1.35-1.52(m,8H)
步骤2:中间体B的合成
[化学式50]
在具有温度计的3口反应器中,在氮气流中装入上述步骤1中合成的中间体A4.00g(9.56mmol)和THF 60ml,制成了均一的溶液。向其中加入甲磺酰氯1.12g(9.78mmol),将反应器浸入水浴中,使反应液内温成为了20℃。接下来,边将反应液内温保持在20~30℃边历时5分钟滴入三乙胺1.01g(9.99mmol),滴入结束后,将全部内容物在25℃下进一步搅拌了2小时。在得到的反应液中加入4-(二甲基氨基)吡啶0.11g(0.87mmol)和2,5-二羟基苯甲醛0.60g(4.35mmol),再次将反应器浸入水浴中,使反应液内温成为了15℃。边将反应液内温保持在20~30℃边历时5分钟向其中滴入三乙胺1.10g(10.87mmol),滴入结束后,将全部内容物在25℃下进一步搅拌了2小时。反应结束后,在反应液中加入蒸馏水400ml和饱和食盐水50ml,用醋酸乙酯750ml萃取了2次。收集有机层,用无水硫酸钠干燥,将硫酸钠过滤分离。用旋转蒸发器将溶剂从滤液中蒸发除去后,使得到的残留物溶解于THF 100ml。在该溶液中加入甲醇500ml,使结晶析出,滤取析出的结晶。将得到的结晶用甲醇清洗后,真空干燥,作为白色固体得到了2.51g的中间体B(收率:62摩尔%)。
目标物的结构用1H-NMR鉴定。以下示出结果。
1H-NMR(500MHz,DMSO-d6,TMS,δppm):10.02(s,1H)、7.67(d,1H,J=3.0Hz)、7.55(dd,1H,J=3.0Hz,8.5Hz)、7.38(d,1H,J=8.5Hz)、6.99-7.04(m,4H)、6.91-6.96(m,4H)、6.32(dd,2H,J=1.5Hz,17.5Hz)、6.17(dd,2H,J=10.0Hz,17.5Hz)、5.93(dd,2H,J=1.5Hz,10.0Hz)、4.11(t,4H,J=6.5Hz)、3.95(t,4H,J=6.5Hz)、2.56-2.81(m,4H)、2.10-2.26(m,8H)、1.50-1.76(m,16H)、1.33-1.49(m,8H)
步骤3:化合物1的合成
在具有温度计的3口反应器中,在氮气流中装入上述步骤2中合成的中间体B2.30g(2.45mmol)和THF 25ml,制成均一的溶液,向其中加入了浓盐酸0.49ml(0.25mmol)。历时15分钟向该溶液中滴入2-肼基苯并噻唑0.40g(2.45mmol)的THF 5ml溶液,滴入结束后,将全部内容物在25℃下进一步搅拌了1小时。反应结束后,将反应液投入甲醇400ml中,滤取析出的固体。将滤取的固体用真空干燥机干燥,作为淡黄色固体得到了2.4g的化合物1(收率:90摩尔%)。
目标物的结构用1H-NMR鉴定。以下示出结果。
1H-NMR(500MHz,DMSO-d6,TMS,δppm):12.63(s,1H)、8.10(s,1H)、7.80(d,1H,J=5.0Hz)、7.60(d,1H,J=3.0Hz)、7.48(s,1H)、7.21-7.35(m,3H)、7.14(t,1H,J=7.5Hz)、6.98-7.05(m,4H)、6.91-6.97(m,4H)、6.32(dd,2H,J=1.5Hz,17.5Hz)、6.18(dd,2H,J=10.0Hz,17.5Hz)、5.93(dd,2H,J=1.5Hz,10.0Hz)、4.12(t,4H,J=6.5Hz)、3.95(t,4H,J=6.5Hz)、2.56-2.83(m,4H)、2.11-2.30(m,8H)、1.52-1.80(m,16H)、1.33-1.49(m,8H)
(合成例2)化合物2的合成
[化学式51]
步骤1:中间体C的合成
[化学式52]
在具有温度计的4口反应器中,在氮气流中装入2-肼基苯并噻唑2.00g(12.1mmol),溶解于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)20ml。向该溶液中加入碳酸钾8.36g(60.5mmol)、1-碘己烷3.08g(14.5mmol),在50℃下搅拌了7小时。反应结束后,将反应液冷却到20℃,将反应液投入水200mL中,用醋酸乙酯300ml萃取。然后,将醋酸乙酯层用无水硫酸钠干燥。将硫酸钠过滤分离后,用旋转蒸发器将醋酸乙酯减压馏除,得到了黄色固体。采用硅胶柱色谱(己烷∶醋酸乙酯=75∶25)对该黄色固体进行提纯,作为白色固体得到了2.10g的中间体C(收率:69.6摩尔%)。
目标物的结构用1H-NMR鉴定。以下示出结果。
1H-NMR(500MHz,CDCl3,TMS,δppm):7.60(dd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz)、7.53(dd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz)、7.27(ddd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz,8.0Hz)、7.06(ddd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz,8.0Hz)、4.22(s,2H)、3.74(t,2H,J=7.5Hz)、1.69-1.76(m,2H)、1.29-1.42(m,6H)、0.89(t,3H,J=7.0Hz)
步骤2:化合物2的合成
在具有温度计的4口反应器中,在氮气流中装入上述步骤1中合成的中间体C697mg(2.37mmol)和合成例1的步骤2中合成的中间体B 2.00g(2.13mmol),溶解于乙醇3ml和THF 20ml的混合溶剂中。向该溶液中加入(±)-10-樟脑磺酸55.1mg(0.237mmol),在40℃下搅拌了5小时。反应结束后,将反应液投入水150ml中,用醋酸乙酯300ml萃取。将醋酸乙酯层用无水硫酸钠干燥。将硫酸钠过滤分离后,用旋转蒸发器将醋酸乙酯减压馏除,得到了白色固体。采用硅胶柱色谱(甲苯∶醋酸乙酯=90∶10)对该白色固体进行提纯,作为白色固体得到了2.24g的化合物2(收率:86.4摩尔%)。
目标物的结构用1H-NMR鉴定。以下示出结果。
1H-NMR(400MHz,CDCl3,TMS,δppm):7.75(d,1H,J=2.5Hz)、7.67-7.70(m,3H)、7.34(ddd,1H,J=1.0Hz,7.0Hz,7.5Hz)、7.17(ddd,1H,J=1.0Hz,7.5Hz,7.5Hz)、7.12(d,1H,J=9.0Hz)、7.10(dd,1H,J=2.5Hz,9.0Hz)、6.99(d,2H,J=9.0Hz)、6.98(d,2H,J=9.0Hz)、6.88(d,4H,J=9.0Hz)、6.40(dd,2H,J=1.5Hz,17.0Hz)、6.13(dd,2H,J=10.5Hz,17.5Hz)、5.82(dd,2H,J=1.5Hz,10.5Hz)、4.30(t,2H,J=8.0Hz)、4.18(t,4H,J=6.5Hz)、3.95(t,4H,J=6.5Hz)、2.58-2.70(m,4H)、2.31-2.35(m,8H)、1.66-1.82(m,18H)、1.31-1.54(m,14H)、0.90(t,3H,J=7.0Hz)
(合成例3)化合物3的合成
[化学式53]
步骤1:中间体D的合成
[化学式54]
在具有温度计的3口反应器中,在氮气流中装入2-氯苯并噻唑3.00g(17.69mmol)和苯肼7.65g(70.74mmol),溶解于乙二醇30ml。将该溶液加热到140℃,使其反应了5小时。然后,向反应液中加入蒸馏水300ml,用醋酸乙酯100ml萃取2次。将有机层用硫酸钠干燥,用旋转蒸发器浓缩后加入THF 15ml使其溶解,将该溶液投入蒸馏水300ml中。将析出的固体过滤,用蒸馏水清洗后,真空干燥而得到了黄色固体。将得到的黄色固体放入烧瓶中,加入甲苯50ml,搅拌了30分钟后,进行过滤,从而将在甲苯中不溶的固体成分除去。用旋转蒸发器将滤液浓缩后,通过采用硅胶柱色谱(THF∶甲苯=2∶50)进行提纯,从而作为黄色油得到了0.94g的中间体D(收率:22摩尔%)。
目标物的结构用1H-NMR鉴定。以下示出结果。
1H-NMR(500MHz,DMSO-d6,TMS,δppm):8.01(dd,2H,J=1.0Hz,9.0Hz)、7.78(dd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz)、7.51(dd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz)、7.43(dd,2H,J=7.5Hz,8.5Hz)、7.28(dt,1H,J=1.0Hz,7.5Hz)、7.08-7.16(m,2H)、6.26(s,2H)
步骤2:化合物3的合成
在具有温度计的3口反应器中,在氮气流中装入合成例1的化合物1的合成的步骤2中合成的中间体B 1.00g(1.06mmol),溶解于THF 30ml。在该溶液中加入1N盐酸0.22ml(0.22mmol)和上述步骤1中合成的中间体D 0.38g(1.60mmol),在40℃下使其反应了2小时。然后,用旋转蒸发器将反应液浓缩后,通过采用硅胶柱色谱(氯仿∶THF=40∶1)进行提纯,从而作为淡黄色固体得到了1.14g的化合物3(收率:95摩尔%)。
目标物的结构用1H-NMR鉴定。以下示出结果。
1H-NMR(500MHz,CDCl3,TMS,δppm):7.82(d,1H,J=2.5Hz)、7.73(dd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz)、7.64-7.70(m,2H)、7.60(d,2H,J=7.5Hz)、7.35-7.42(m,3H)、7.30(dt,1H,J=1.0Hz,7.5Hz)、7.18(dt,1H,J=1.0Hz,7.5Hz)、7.03-7.12(m,2H)、7.00(d,2H,J=9.0Hz)、6.99(d,2H,J=9.0Hz)、6.90(d,2H,J=9.0Hz)、6.89(d,2H,J=9.0Hz)、6.41(dd,1H,J=1.5Hz,17.5Hz)、6.41(dd,1H,J=1.5Hz,17.5Hz)、6.13(dd,1H,J=10.5Hz,17.5Hz)、6.13(dd,1H,J=10.5Hz,17.5Hz)、5.82(dd,1H,J=1.5Hz,10.5Hz)、5.82(dd,1H,J=1.5Hz,10.5Hz)、4.18(t,2H,J=6.5Hz)、4.18(t,2H,J=6.5Hz)、3.92-3.98(m,4H)、2.56-2.71(m,2H)、2.41-2.50(m,1H)、2.27-2.40(m,5H)、2.12-2.22(m,2H)、1.64-1.91(m,14H)、1.41-1.56(m,10H)、1.19-1.31(m,2H)
(合成例4)化合物4的合成
[化学式55]
步骤1:中间体E的合成
[化学式56]
在具有温度计的4口反应器中,在氮气流下装入环己基肼盐酸盐2.50g(16.6mmol),溶解于三乙胺8ml。向该溶液中加入2-氯苯并噻唑5.63g(33.2mmol),在80℃下搅拌了5小时。反应结束后,将反应液冷却到20℃,将反应液投入饱和碳酸氢钠水溶液150ml中,用醋酸乙酯300ml萃取。然后,将醋酸乙酯层用无水硫酸钠干燥。将硫酸钠过滤分离后,用旋转蒸发器将醋酸乙酯减压馏除,得到了黄色固体。采用硅胶柱色谱(己烷∶醋酸乙酯=75∶25)对该黄色固体进行提纯,作为白色固体得到了1.02g的中间体E(收率:22.3摩尔%)。
目标物的结构用1H-NMR鉴定。以下示出结果。
1H-NMR(400MHz,CDCl3,TMS,δppm):7.58(d,1H,J=7.8Hz)、7.52(d,1H,J=8.2Hz)、7.26(dd,1H,J=7.4Hz,8.2Hz)、7.05(dd,1H,J=7.4Hz,7.8Hz)、4.25-4.32(m,1H)、4.04(s,2H)、1.84-1.88(m,4H)、1.68-1.73(m,1H)、1.43-1.59(m,4H)、1.08-1.19(m,1H)
步骤2:化合物4的合成
在具有温度计的3口反应器中,在氮气流中加入合成例1的化合物1的合成的步骤2中合成的中间体B 1.40g(1.49mmol)、上述步骤1中合成的中间体E 456mg(1.84mmol)、(±)-10-樟脑磺酸38.6mg(0.166mmol)、THF 16ml和乙醇4ml,制成了均一的溶液。然后,在40℃下使其反应了5小时。反应结束后,将反应液投入水100ml中,用醋酸乙酯200ml萃取。用无水硫酸钠将得到的醋酸乙酯层干燥,将硫酸钠过滤分离。使用旋转蒸发器从滤液中将醋酸乙酯减压馏除,得到了黄色固体。采用硅胶柱色谱(氯仿∶THF=97∶3)对该黄色固体进行提纯,作为淡黄色固体得到了1.24g化合物4(收率:71.4摩尔%)。
目标物的结构用1H-NMR鉴定。以下示出结果。
1H-NMR(500MHz,CDCl3,TMS,δppm):8.15(s,1H)、7.72(d,1H,J=1.5Hz)、7.68(dd,1H,J=1.5Hz,8.0Hz)、7.66(dd,1H,J=1.5Hz,8.0Hz)、7.31-7.35(m,1H)、7.14-7.18(m,1H)、7.13(d,1H,J=9.0Hz)、7.10(dd,1H,J=1.5Hz,9.0Hz)、6.96-7.00(m,4H)、6.86-6.90(m,4H)、6.40(dd,2H,J=1.5Hz,17.0Hz)、6.13(dd,2H,J=10.0Hz,17.0Hz)、5.82(dd,2H,J=1.5Hz,10.0Hz)、4.62-4.70(m,1H)、4.17(t,4H,J=6.5Hz)、3.94(t,4H,J=6.5Hz)、2.55-2.74(m,4H)、2.27-2.47(m,10H)、1.90-2.00(m,4H)、1.65-1.85(m,16H)、1.42-1.55(m,10H)、1.24-1.33(m,2H)
(合成例5)化合物5的合成
[化学式57]
步骤1:中间体F的合成
[化学式58]
在具有温度计的3口反应器中,在氮气流中装入2-肼基苯并噻唑2.00g(12.1mmol),溶解于DMF 30ml。在该溶液中加入碳酸铯7.88g(24.2mol),冷却到0℃,历时5分钟滴入丁基2-氯乙基醚1.98g(14.5mmol),然后使反应液返回到室温(23℃、下同),搅拌了3小时。反应结束后,向反应液中加入水200ml,用醋酸乙酯100ml萃取了2次。将得到的有机层用无水硫酸钠干燥,将硫酸钠过滤分离。用旋转蒸发器浓缩后,通过采用硅胶柱色谱(正己烷∶醋酸乙酯=75∶25)进行提纯,从而作为白色固体得到了1.70g的中间体F(收率53.0摩尔%)。
目标物的结构用1H-NMR鉴定。以下示出结果。
1H-NMR(500MHz,CDCl3,TMS,δppm):7.61(dd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz)、7.50(dd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz)、7.27-7.29(m,1H)、7.04-7.08(m,1H)、4.70(s,2H)、4.01(t,2H,J=5.0Hz)、3.82(t,2H,J=5.0Hz)、3.44(t,2H,J=7.0Hz)、1.52-1.57(m,2H)、1.31-1.39(m,2H)、0.90(t,3H,J=7.0Hz)
步骤2:化合物5的合成
在具有温度计的3口反应器中,在氮气流中加入合成例1的步骤2中合成的中间体B1.50g(1.60mmol)、上述步骤1中合成的中间体F 396mg(1.78mmol)、(±)-10-樟脑磺酸41.4mg(0.178mmol)、THF 16ml和乙醇4ml,制成了均一的溶液。然后,在40℃下使其反应了5小时。反应结束后,将反应液投入水100ml中,用醋酸乙酯200ml萃取。用无水硫酸钠将得到的醋酸乙酯层干燥,将硫酸钠过滤分离。使用旋转蒸发器从滤液中将醋酸乙酯减压馏除,得到了黄色固体。采用硅胶柱色谱(甲苯∶醋酸乙酯=9∶1)将该黄色固体提纯,作为淡黄色固体得到了1.31g的化合物5(收率:69.4摩尔%)。
目标物的结构用1H-NMR鉴定。以下示出结果。
1H-NMR(500MHz,CDCl3,TMS,δppm):8.03(s,1H)、7.76(d,1H,J=1.5Hz)、7.65-7.71(m,2H)、7.34(ddd,1H,J=1.5Hz,8.0Hz,8.0Hz)、7.17(ddd,1H,J=1.5Hz,8.0Hz,8.0Hz)、7.09-7.12(m,2H)、6.96-7.00(m,4H)、6.87-6.90(m,4H)、6.40(dd,2H,J=1.5Hz,17.5Hz)、6.13(dd,2H,J=10.5Hz,17.5Hz)、5.82(dd,2H,J=1.5Hz,10.5Hz)、4.45(t,2H,J=5.5Hz)、4.18(t,4H,J=7.0Hz)、3.95(t,4H,J=7.0Hz)、3.79(t,2H,J=5.5Hz)、3.44(t,2H,J=7.0Hz)、2.55-2.74(m,4H)、2.28-2.40(m,8H)、1.65-1.83(m,16H)、1.42-1.55(m,10H)、1.25-1.34(m,2H)、0.85(t,3H,J=7.0Hz)
(合成例6)化合物6的合成
[化学式59]
步骤1:中间体G的合成
[化学式60]
在具有温度计的4口反应器中,在氮气流中装入2-肼基苯并噻唑5.04g(30.5mmol),溶解于DMF 50ml。向该溶液中加入碳酸铯14.9g(45.8mmol)、4-溴-1-丁烯4.94g(36.6mmol),在室温下搅拌了7小时。反应结束后,将反应液投入水200mL中,用醋酸乙酯300ml萃取。然后,用无水硫酸钠将醋酸乙酯层干燥。将硫酸钠过滤分离后,使用旋转蒸发器将醋酸乙酯减压馏除,得到了黄色固体。采用硅胶柱色谱(正己烷∶醋酸乙酯=70∶30)对该黄色固体进行提纯,作为白色固体得到了4.40g的中间体G(收率:49.5摩尔%)。
目标物的结构用1H-NMR鉴定。以下示出结果。
1H-NMR(500MHz,CDCl3,TMS,δppm):7.60(dd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz)、7.54(dd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz)、7.28(ddd,1H,J=1.0Hz,7.5Hz,8.0Hz)、7.06(ddd,1H,J=1.0Hz,7.5Hz,8.0Hz)、5.89(ddt,1H,J=7.0Hz,10.5Hz,17.0Hz)、5.17(ddt,1H,J=1.5Hz,3.0Hz,17.0Hz)、5.09(ddt,1H,J=1.0Hz,3.0Hz,10.5Hz)、4.26(s,2H)、3.85(t,2H,J=7.0Hz)、2.52(dddt,2H,J=1.0Hz,1.5Hz,7.0Hz,7.0Hz)
步骤2:化合物6的合成
在具有温度计的4口反应器中,在氮气流中装入上述步骤1中合成的中间体G195mg(1.77mmol)和合成例1的化合物1的合成的步骤2中合成的中间体B:1.50g(1.60mmol),使其溶解于乙醇3ml和THF 15ml的混合溶剂中。向该溶液中加入(±)-10-樟脑磺酸41.2mg(0.177mmol),在40℃下搅拌了8小时。反应结束后,将反应液投入水150ml中,用醋酸乙酯300ml萃取。然后,用无水硫酸钠将醋酸乙酯层干燥。将硫酸钠过滤分离后,使用旋转蒸发器将醋酸乙酯减压馏除,得到了黄色固体。采用硅胶柱色谱(甲苯∶醋酸乙酯=90∶10)对该黄色固体进行提纯,作为白色固体得到了1.26g的化合物6(收率:69.3摩尔%)。
目标物的结构用1H-NMR鉴定。以下示出结果。
1H-NMR(500MHz,CDCl3,TMS,δppm):7.76(d,1H,J=2.5Hz)、7.67-7.70(m,3H)、7.35(ddd,1H,J=1.5Hz,7.5Hz,8.0Hz)、7.18(ddd,1H,J=1.5Hz,7.5Hz,8.0Hz)、7.10-7.14(m,2H)、6.99(d,2H,J=9.5Hz)、6.98(d,2H,J=9.5Hz)、6.88(d,4H,J=9.5Hz)、6.40(dd,2H,J=1.5Hz,17.5Hz)、6.13(dd,2H,J=10.5Hz,17.5Hz)、5.89(ddt,1H,J=6.5Hz,10.5Hz,17.0Hz)、5.82(dd,2H,J=1.5Hz,10.5Hz)、5.18(dd,1H,J=1.5Hz,17.0Hz)、5.15(dd,1H,J=1.5Hz,10.5Hz)、4.38(t,2H,J=7.0Hz)、4.18(t,4H,J=6.5Hz)、3.95(t,4H,J=6.5Hz)、2.58-2.68(m,4H)、2.51(dt,2H,J=6.5Hz,7.0Hz)、2.31-2.35(m,8H)、1.76-1.85(m,4H)、1.65-1.74(m,12H)、1.41-1.54(m,8H)
(合成例7)化合物7的合成
[化学式61]
步骤1:中间体H的合成
[化学式62]
在具有温度计的3口反应器中,在氮气流中装入2-肼基苯并噻唑2.00g(12.1mmol),使其溶解于DMF 30ml中。在该溶液中加入碳酸铯7.88g(24.2mol),冷却到0℃,历时5分钟滴入2-溴己烷2.39g(14.5mmol),然后,使反应液返回到室温,搅拌了3小时。反应结束后,在反应液中加入水200ml,用醋酸乙酯100ml萃取2次。用无水硫酸钠对得到的有机层进行干燥,将硫酸钠过滤分离。用旋转蒸发器浓缩后,通过采用硅胶柱色谱(正己烷∶醋酸乙酯=93∶7)进行提纯,从而作为白色固体得到了1.61g的中间体H(收率53.4摩尔%)。
目标物的结构用1H-NMR鉴定。以下示出结果。
1H-NMR(400MHz,CDCl3,TMS,δppm):7.59(dd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz)、7.52(dd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz)、7.24-7.30(m,1H)、7.05(ddd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz,8.0Hz)、3.97(s,2H)、1.47-1.74(m,3H)、1.20-1.41(m,7H)、0.89(t,3H,J=5.5Hz)
步骤2:化合物7的合成
在具有温度计的3口反应器中,在氮气流中加入合成例1的化合物1的合成的步骤2中合成的中间体B 1.50g(1.60mmol)、上述步骤1中合成的中间体H 444mg(1.78mmol)、(±)-10-樟脑磺酸41.4mg(0.178mmol)、THF16ml和乙醇4ml,制成了均一的溶液。然后,在40℃下使其反应了5小时。反应结束后,将反应液投入水100ml中,用氯仿200ml萃取。将得到的有机层用无水硫酸钠干燥,将硫酸钠过滤分离。用旋转蒸发器浓缩后,采用硅胶柱色谱(甲苯∶醋酸乙酯=92∶8)进行提纯,作为淡黄色固体得到了1.35g的化合物7(收率:72.4摩尔%)。
目标物的结构用1H-NMR鉴定。以下示出结果。
1H-NMR(500MHz,CDCl3,TMS,δppm):8.04(s,1H)、7.73(d,1H,J=1.5Hz)、7.69(dd,1H,J=1.5Hz,7.8Hz)、7.65(dd,1H,J=1.5Hz,7.8Hz)、7.33(ddd,1H,J=1.5Hz,7.8Hz,7.8Hz)、7.07-7.19(m,3H)、6.95-7.01(m,4H)、6.85-6.91(m,4H)、6.40(dd,2H,J=1.5Hz,17.5Hz)、6.13(dd,2H,J=10.5Hz,17.5Hz)、5.82(dd,2H,J=1.5Hz,10.5Hz)、4.18(t,4H,J=6.5Hz)、3.95(t,4H,J=6.5Hz)、2.54-2.73(m,4H)、2.25-2.40(m,8H)、1.65-1.83(m,16H)、1.60-1.62(m,2H)、1.57(d,3H,J=7.5Hz)、1.24-1.55(m,13H)、0.87(t,3H,J=7.5Hz)
(合成例8)化合物8的合成
[化学式63]
步骤1:中间体I的合成
[化学式64]
在具有温度计的4口反应器中,在氮气流中装入2-肼基苯并噻唑2.00g(12.1mmol),溶解于DMF 30ml。向该溶液中加入碳酸铯7.88g(24.2mmol)、1-溴-2-丁炔1.93g(14.5mmol),在室温下搅拌了20小时。反应结束后,将反应液投入水200ml中,用醋酸乙酯300ml萃取,将醋酸乙酯层用无水硫酸钠干燥。将硫酸钠过滤分离后,用旋转蒸发器将醋酸乙酯减压馏除,得到了褐色固体。采用硅胶柱色谱(正己烷∶醋酸乙酯=85∶15)对该褐色固体进行提纯,作为白色固体得到了1.25g的中间体I(收率:47.5摩尔%)。
目标物的结构用1H-NMR鉴定。以下示出结果。
1H-NMR(500MHz,CDCl3,TMS,δppm):7.63(dd,1H,J=1.3Hz,7.8Hz)、7.58(dd,1H,J=1.3Hz,7.8Hz)、7.29(ddd,1H,J=1.3Hz,7.8Hz,7.8Hz)、7.10(ddd,1H,J=1.3Hz,7.8Hz,7.8Hz)、4.56(q、2H,J=2.5Hz)、4.36(s,2H)、1.84(t,3H,J=2.5Hz)
步骤2:化合物8的合成
在具有温度计的3口反应器中,在氮气流中加入合成例1的化合物1的合成的步骤2中合成的中间体B 1.50g(1.60mmol)、上述步骤1中合成的中间体I 387mg(1.78mmol)、(±)-10-樟脑磺酸41.4mg(0.178mmol)、THF 16ml和乙醇4ml,制成了均一的溶液。然后,在40℃下使其反应了5小时。反应结束后,将反应液投入水100ml中,用氯仿200ml萃取。将得到的有机层用无水硫酸钠干燥,将硫酸钠过滤分离。用旋转蒸发器浓缩后,采用硅胶柱色谱(甲苯∶醋酸乙酯=9∶1)进行提纯,作为淡黄色固体得到了1.54g的化合物8(收率:84.9摩尔%)。
目标物的结构用1H-NMR鉴定。以下示出结果。
1H-NMR(500MHz,CDCl3,TMS,δppm):7.90(s,1H)、7.78(d,1H,J=1.3Hz)、7.67-7.73(m,2H)、7.35(ddd,1H,J=1.3Hz,7.5Hz,7.5Hz)、7.18(ddd,1H,J=1.3Hz,7.5Hz,7.5Hz)、7.09-7.15(m,2H)、6.95-7.01(m,4H)、6.85-6.91(m,4H)、6.40(dd,2H,J=1.5Hz,17.0Hz)、6.13(dd,2H,J=10.5Hz,17.0Hz)、5.82(dd,2H,J=1.5Hz,10.5Hz)、5.06(d,2H,J=2.0Hz)、4.18(t,4H,J=6.0Hz)、3.95(t,4H,J=6.0Hz)、2.55-2.76(m,4H)、2.26-2.43(m,8H)、1.64-1.83(m,19H)、1.41-1.55(m,8H)
(合成例9)化合物9的合成
[化学式65]
步骤1:中间体J的合成
[化学式66]
在具有温度计的4口反应器中,在氮气流中装入2-肼基苯并噻唑5.00g(30.3mmol),溶解于DMF 100ml。在该溶液中加入碳酸钾20.9g(152mmol)、5-溴戊腈5.17g(30.3mmol),在60℃下搅拌了8小时。反应结束后,将反应液冷却到20℃,将反应液投入水500mL中,用醋酸乙酯500ml萃取。将醋酸乙酯层用无水硫酸钠干燥。将硫酸钠过滤分离后,用旋转蒸发器将醋酸乙酯减压馏除,得到了黄色固体。采用硅胶柱色谱(正己烷∶醋酸乙酯=60∶40)对该黄色固体进行提纯,作为白色固体得到了3.41g的中间体J(收率:45.7摩尔%)。
目标物的结构用1H-NMR鉴定。以下示出结果。
1H-NMR(400MHz,CDCl3,TMS,δppm):7.60(d,1H,J=7.8Hz)、7.51(d,1H,J=8.1Hz)、7.28(dd,1H,J=7.3、8.1Hz)、7.07(dd,1H,J=7.3Hz,7.8Hz)、4.23(s,2H)、3.81(t,2H,J=6.9Hz)、2.46(t,2H,J=7.1Hz)、1.88-1.95(m,2H)、1.71-1.79(m,2H)
步骤2:化合物9的合成
在具有温度计的3口反应器中,在氮气流中加入合成例1的化合物1的合成的步骤2中合成的中间体B 1.50g(1.60mmol)、上述步骤1中合成的中间体J 438mg(1.78mmol)、(±)-10-樟脑磺酸41.4mg(0.178mmol)、THF 16ml和乙醇4ml,制成了均一的溶液。然后,在40℃下使其反应了5小时。反应结束后,将反应液投入水100ml中,用醋酸乙酯200ml萃取。用无水硫酸钠将得到的醋酸乙酯层干燥,将硫酸钠过滤分离。采用旋转蒸发器从滤液中将醋酸乙酯减压馏除,得到了黄色固体。采用硅胶柱色谱(甲苯∶醋酸乙酯=85∶15)对该黄色固体进行提纯,作为淡黄色固体得到了1.31g的化合物9(收率:70.2摩尔%)。
目标物的结构用1H-NMR鉴定。以下示出结果。
1H-NMR(500MHz,CDCl3,TMS,δppm):7.74(d,1H,J=1.5Hz)、7.64-7.72(m,3H)、7.35(ddd,1H,J=1.5Hz,8.0Hz,8.0Hz)、7.19(ddd,1H,J=1.5Hz,8.0Hz,8.0Hz)、7.10-7.14(m,2H)、6.96-7.01(m,4H)、6.86-6.91(m,4H)、6.40(dd,2H,J=1.5Hz,17.0Hz)、6.12(dd,2H,J=10.5Hz,17.0Hz)、5.82(dd,2H,J=1.5Hz,10.5Hz)、4.22(t,2H,J=6.5Hz)、4.18(t,4H,J=6.5Hz)、3.95(t,4H,J=6.5Hz)、2.58-2.75(m,4H)、2.55(t,2H,J=6.5Hz)、2.26-2.40(m,8H)、1.96(tt,2H,J=6.5Hz,6.5Hz)、1.66-1.83(m,18H)、1.42-1.55(m,8H)
(实施例1)化合物X的合成
[化学式67]
步骤1:中间体K的合成
[化学式68]
[化学式69]
在具有冷凝器和温度计的3口反应器中,在氮气流中加入了氢醌104.77g(0.9515mol)、6-氯己醇100g(0.7320mol)、蒸馏水500g、邻二甲苯100g。边对全部内容物进行搅拌,边进而历时20分钟一点点地加入了氢氧化钠35.15g(0.8784mol)以致内容物的温度不超过40℃。在氢氧化钠的添加结束后,将内容物加热,在回流条件下(96℃)进一步进行了12小时反应。
反应结束后,将反应液的温度降低至80℃,加入了蒸馏水200g后,通过将反应液冷却到10℃,从而结晶析出。通过过滤对析出的结晶进行固液分离,将得到的结晶用蒸馏水500g清洗,进行真空干燥,从而得到了褐色结晶123.3g。
用高速液相色谱对该褐色结晶进行了分析,结果褐色结晶中所含的化合物的含量比(摩尔比)为(氢醌/中间体K/副产物K=1.3/90.1/8.1)。没有对该混合物进行提纯而直接用于步骤2。
步骤2:中间体L的合成
[化学式70]
在具有带有Dean-Stark管的冷凝器和温度计的3口反应器中,在氮气流中加入上述步骤1中合成的包含中间体K的褐色结晶10.00g、甲苯100g、2,6-二叔丁基对甲酚0.105g(0.476mmol),对全部内容物进行了搅拌。将溶液加热至80℃,加入丙烯酸2-羧基乙酯20.56g(0.1427mol)、甲磺酸1.37g(14.3mmol),在回流条件(110℃)下边将生成的水除去,边进行了2小时脱水反应。接下来,将反应液冷却至30℃,加入蒸馏水500g,将全部内容物搅拌后静置。分取有机层,在得到的有机层中加入5%食盐水500g,分液。分取有机层,用无水硫酸钠干燥,将硫酸钠过滤分离。用旋转蒸发器浓缩后,通过采用硅胶柱色谱(甲苯∶醋酸乙酯=8∶1)进行提纯,从而在步骤1~2中合计得到了7.93g的作为白色固体的中间体L(收率:40摩尔%)。
目标物的结构用1H-NMR鉴定。以下示出结果。
1H-NMR(500MHz,CDCl3,TMS,δppm):6.77(d,2H,J=9.0Hz)、6.76(d,2H,J=9.0Hz)、6.41(dd,1H,J=1.5Hz,17.5Hz)、6.11(dd,1H,J=10.5Hz,17.5Hz)、5.83(dd,1H,J=1.5Hz,10.5Hz)、4.83(s,1H)、4.44(t,2H,J=6.5Hz)、4.13(t,2H,J=6.5Hz)、3.89(t,2H,J=6.5Hz)、2.69(t,2H,J=6.5Hz)、1.71-1.80(m,2H)、1.62-1.70(m,2H)、1.36-1.52(m,4H)
步骤3:中间体M的合成
[化学式71]
在具有温度计的3口反应器中,在氮气流中加入反式-1,4-环己烷二羧酸3.58g(0.0208mol)和THF 25ml。接下来,加入甲磺酰氯1.25g(0.0109mol),将反应器浸入水浴中,使反应液内温成为5℃。然后,历时15分钟滴入了三乙胺1.15g(0.0114mol)以致反应液内温成为15℃以下。将反应液在5℃下搅拌了1小时后,加入4-(二甲基氨基)吡啶0.127g(1.04mmol)、中间体L 3.51g(0.0104mol),历时15分钟滴入了三乙胺1.15g(0.0114mol)以致反应液内温成为15℃以下。然后,使反应液在25℃下反应了2小时。反应结束后,在反应液加入蒸馏水300ml和饱和食盐水30ml,用氯仿200ml萃取了2次。将得到的有机层用无水硫酸钠干燥,将硫酸钠过滤分离。用旋转蒸发器浓缩后,通过采用硅胶柱色谱(氯仿∶THF=95∶5)进行提纯,从而作为白色固体得到了2.41g的中间体M(收率:47摩尔%)。
目标物的结构用1H-NMR鉴定。以下示出结果。
1H-NMR(500MHz,CDCl3,TMS,δppm):6.96(d,2H,J=9.0Hz)、6.86(d,2H,J=9.0Hz)、6.41(dd,1H,J=1.5Hz,17.5Hz)、6.11(dd,1H,J=10.5Hz,17.5Hz)、5.83(dd,1H,J=1.5Hz,10.5Hz)、4.44(t,2H,J=6.5Hz)、4.13(t,2H,J=6.5Hz)、3.93(t,2H,J=6.5Hz)、2.69(t,2H,J=6.5Hz)、2.47-2.57(m,1H)、2.34-2.43(m,1H)、2.12-2.28(m,4H)、1.73-1.82(m,2H)、1.36-1.71(m,10H)
步骤4:中间体N的合成
[化学式72]
在具有温度计的3口反应器中,在氮气流中加入了合成例1的步骤1中合成的中间体A:3.90g(8.85mmol)、DMF 0.52g(7.1mmol)、甲苯39g。将溶液冷却到5℃,历时10分钟滴入了亚硫酰氯1.10g(9.3mmol)后,在5℃下使其反应了1小时。然后,将反应液用旋转蒸发器浓缩后,通过真空干燥,从而得到了白色固体。
另外,在具有温度计的3口反应器中,在氮气流中装入2,5-二羟基苯甲醛6.10g(0.0443mol)和三乙胺0.985g(9.7mmol),溶解于THF 35g。将溶液冷却至5℃,加入上述得到的白色固体,使其反应了30分钟。然后,在反应液中加入蒸馏水200ml和饱和食盐水10ml,用醋酸乙酯100ml萃取了2次。将得到的有机层用无水硫酸钠干燥,将硫酸钠过滤分离。用旋转蒸发器浓缩后,通过采用硅胶柱色谱(甲苯∶THF=95∶5)进行提纯,从而作为白色固体得到了1.53g的中间体N(收率:32摩尔%)。
目标物的结构用1H-NMR鉴定。以下示出结果。
1H-NMR(500MHz,CDCl3,TMS,δppm):10.91(s,1H)、9.86(s,1H)、7.32(d,1H,J=3.0Hz)、7.24(dd,1H,J=3.0Hz,9.0Hz)、7.01(d,1H,J=9.0Hz)、6.97(d,2H,J=9.0Hz)、6.87(d,2H,J=9.0Hz)、6.40(dd,1H,J=1.5Hz,17.5Hz)、6.12(dd,1H,J=10.5Hz,17.5Hz)、5.82(dd,1H,J=1.5Hz,10.5Hz)、4.17(t,2H,J=6.5Hz)、3.94(t,2H,J=6.5Hz)、2.51-2.65(m,2H)、2.20-2.35(m,4H)、1.75-1.83(m,2H)、1.63-1.75(m,6H)、1.36-1.55(m,4H)
步骤6:中间体P的合成
[化学式73]
在具有温度计的3口反应器中,在氮气流中装入上述步骤3中合成的中间体M:1.00g(2.04mmol),使其溶解于THF 15ml。接下来,加入甲磺酰氯0.234g(2.04mmol),将反应液冷却到5℃,历时10分钟滴入了三乙胺0.236g(2.33mmol)。在5℃下使反应液反应了1小时后,加入4-二甲基氨基吡啶0.018g(0.15mmol)、上述步骤4中合成的中间体N 0.786g(1.46mmol),历时10分钟滴入了三乙胺0.177g(1.75mmol)。然后,使反应液成为25℃,使其反应了2小时后,在反应液中加入蒸馏水200ml和饱和食盐水20ml,用氯仿100ml萃取2次。用无水硫酸钠对得到的有机层进行干燥,将硫酸钠过滤分离。用旋转蒸发器浓缩后,通过采用硅胶柱色谱(氯仿∶THF=99∶1)进行提纯,从而作为白色固体得到了1.15g的中间体P(收率:78摩尔%)。
目标物的结构用1H-NMR鉴定。以下示出结果。
1H-NMR(500MHz,DMSO-d6,TMS,δppm):10.08(s,1H)、7.61(d,1H,J=3.0Hz)、7.37(dd,1H,J=3.0Hz,9.0Hz)、7.20(d,1H,J=9.0Hz)、6.98(d,2H,J=9.0Hz)、6.97(d,2H,J=9.0Hz)、6.88(d,2H,J=9.0Hz)、6.88(d,2H,J=9.0Hz)、6.41(dd,1H,J=1.5Hz,17.5Hz)、6.40(dd,1H,J=1.5Hz,17.5Hz)、6.13(dd,1H,J=10.5Hz,17.5Hz)、6.11(dd,1H,J=10.5Hz,17.5Hz)、5.83(dd,1H,J=1.5Hz,10.5Hz)、5.82(dd,1H,J=1.5Hz,10.5Hz)、4.44(t,2H,J=6.5Hz)、4.17(t,2H,J=6.5Hz)、4.13(t,2H,J=6.5Hz)、3.94(t,2H,J=6.5Hz)、3.94(t,2H,J=6.5Hz)、2.53-2.74(m,6H)、2.20-2.39(m,8H)、1.60-1.83(m,16H)、1.34-1.56(m,8H)
步骤7:化合物X的合成
在具有温度计的3口反应器中,在氮气流中使上述步骤6中合成的中间体P:0.944g(0.934mmol)、合成例2的步骤1中合成的中间体C:0.279g(1.12mmol)、2,6-二叔丁基对甲酚0.02g溶解于THF 15ml中。在该溶液中加入(+)-10-樟脑磺酸44mg(0.189mmol)和乙醇2ml,加热到40℃,使其反应了5小时。反应结束后,在反应液中加入蒸馏水100ml和饱和食盐水15ml,用醋酸乙酯100ml萃取了2次。用无水硫酸钠对得到的有机层进行干燥,将硫酸钠过滤分离。用旋转蒸发器浓缩后,使得到的固体溶解于氯仿10ml中。在该溶液中加入甲醇150ml,使结晶析出,进行过滤,将结晶用甲醇清洗后,真空干燥,作为淡黄色固体得到了0.986g的化合物X(收率:80摩尔%)。
目标物的结构用1H-NMR鉴定。以下示出结果。
1H-NMR(500MHz,DMSO-d6,TMS,δppm):7.75(d,1H,J=2.5Hz)、7.65-7.71(m,3H)、7.34(dd,1H,J=1.0Hz,7.5Hz)、7.17(dd,1H,J=1.0Hz,7.5Hz)、7.07-7.14(m,2H)、6.99(d,2H,J=9.0Hz)、6.98(d,2H,J=9.0Hz)、6.88(d,2H,J=9.0Hz)、6.88(d,2H,J=9.0Hz)、6.41(dd,1H,J=1.5Hz,17.5Hz)、6.40(dd,1H,J=1.5Hz,17.5Hz)、6.13(dd,1H,J=10.5Hz,17.5Hz)、6.11(dd,1H,J=10.5Hz,17.5Hz)、5.83(dd,1H,J=1.5Hz,10.5Hz)、5.82(dd,1H,J=1.5Hz,10.5Hz)、4.44(t,2H,J=6.5Hz)、4.30(t,2H,J=7.5Hz)、4.18(t,2H,J=6.5Hz)、4.13(t,2H,J=6.5Hz)、3.95(t,2H,J=6.5Hz)、3.94(t,2H,J=6.5Hz)、2.54-2.74(m,6H)、2.25-2.40(m,8H)、1.62-1.84(m,18H)、1.28-1.56(m,14H)、0.90(t,3H,J=7.0Hz)
(实施例2)混合物X的合成
[化学式74]
步骤1:中间体混合物Q的合成
[化学式75]
在具备带有Dean-Stark管的冷凝器和温度计的3口反应器中,在氮气流中加入上述实施例1的步骤1中合成的包含中间体K的褐色结晶10.00g、甲苯100g、2,6-二叔丁基对甲酚0.105g(0.476mmol),对全部内容物进行搅拌。将溶液加热到80℃,加入丙烯酸5.14g(71.3mmol)、甲磺酸0.91g(9.51mmol),在回流条件(110℃)下边将生成的水除去边进行了3小时脱水反应。接下来,将反应液冷却到30℃,加入蒸馏水500g,对全部内容物进行搅拌后静置。将有机层分取,在得到的有机层中加入5%食盐水500g,分液。将有机层分取,用无水硫酸钠干燥,将硫酸钠过滤分离。用旋转蒸发器浓缩后,通过采用硅胶柱色谱(甲苯∶醋酸乙酯=8∶1)进行提纯,作为白色固体得到了8.2g的混合物Q。用高速液相色谱对该白色固体进行了分析,结果白色固体中所含的化合物的含量比(摩尔比)如下所述。没有对该混合物进行提纯,直接在步骤2中使用。
[化学式76]
步骤2:中间体混合物R的合成
[化学式77]
在具有温度计的3口反应器中,在氮气流中加入了反式-1,4-环己烷二羧酸10.68g(62.0mmol)和THF 90ml。向其中加入甲磺酰氯3.9g(34.1mmol),将反应器浸入水浴中,使反应液内温成为了20℃。接下来,边将反应液内温保持在20~30℃边历时10分钟滴入了三乙胺3.79g(37.5mmol)。滴入结束后,在25℃下进一步对全部内容物搅拌了2小时。
在得到的反应液中加入4-(二甲基氨基)吡啶0.38g(3.12mmol)和前面的步骤1中合成的混合物Q 8.2g,再次将反应器浸入水浴中,使反应液内温成为15℃。边将反应液内温保持在20~30℃,边历时10分钟向其中滴入三乙胺3.79g(37.5mmol),滴入结束后,将全部内容物在25℃下进一步搅拌了2小时。反应结束后,在反应液中加入蒸馏水1000ml和饱和食盐水100ml,用醋酸乙酯400ml萃取了2次。收集有机层,用无水硫酸钠干燥,将硫酸钠过滤分离。用旋转蒸发器将溶剂从滤液中蒸发除去后,通过采用硅胶柱色谱(THF∶甲苯=1∶9)对得到的残留物进行提纯,从而作为白色固体得到了7.1g的混合物R。采用高速液相色谱对该白色固体进行了分析,结果白色固体中所含的化合物的含量比(摩尔比)如下所述。没有对该混合物进行提纯,直接在步骤3中使用。
[化学式78]
步骤3:混合物S的合成
[化学式79]
在具有温度计的3口反应器中,在氮气流中装入上述步骤2中合成的混合物R 7.1g和THF 100ml,制成了均一的溶液。向其中加入甲磺酰氯2.39g(20.9mmol),将反应器浸入水浴中,使反应液内温成为了20℃。接下来,边将反应液内温保持在20~30℃边历时5分钟滴入三乙胺2.16g(21.3mmol),滴入结束后,将全部内容物在25℃下进一步搅拌了2小时。在得到的反应液中加入4-(二甲基氨基)吡啶0.19g(1.54mmol)和2,5-二羟基苯甲醛1.07g(7.72mmol),再次将反应器浸入水浴中,使反应液内温成为了15℃。边将反应液内温保持在20~30℃边历时5分钟向其中滴入三乙胺1.95g(19.3mmol),滴入结束后,将全部内容物在25℃下进一步搅拌了2小时。反应结束后,在反应液中加入蒸馏水400ml和饱和食盐水50ml,用醋酸乙酯750ml萃取了2次。收集有机层,用无水硫酸钠干燥,将硫酸钠过滤分离。用旋转蒸发器将溶剂从滤液中蒸发除去后,使得到的残留物溶解于THF 150ml。在该溶液中加入甲醇750ml,使结晶析出,滤取析出的结晶。将得到的结晶用甲醇清洗后,真空干燥,作为白色固体得到了4.5g的混合物S。采用高速液相色谱对该白色固体进行了分析,结果白色固体中所含的化合物的含量比(摩尔比)如下所述。没有对该混合物进行提纯,直接在步骤4中使用。
[化学式80]
步骤4:混合物X的合成
在具有温度计的3口反应器中,在氮气流中装入上述步骤3中合成的混合物S 4.5g和THF 50ml,制成均一的溶液,向其中加入了浓盐酸0.93ml(0.48mmol)。历时15分钟向该溶液中滴入合成例2的步骤1中合成的中间体C 1.25g(5.0mmol)的THF 10ml溶液,滴入结束后,将全部内容物在25℃下进一步搅拌了1小时。反应结束后,将反应液投入甲醇800ml中,滤取析出的固体。将滤取的固体用真空干燥机干燥,作为淡黄色固体得到了4.2g的混合物X。用高速液相色谱对该淡黄色固体进行了分析,结果淡黄色固体中所含的化合物的含量比(摩尔比)如下所述。
[化学式81]
<相变温度的测定>
分别计量10mg的化合物1~9和化合物X,在固体状态下夹持于2张带有实施了摩擦处理的聚酰亚胺取向膜的玻璃基板(E.H.C.Co.,Ltd.制造、商品名:取向处理玻璃基板)。将该基板放置到热板上,从40℃升温到200℃后,再次降温到40℃。用偏光显微镜(尼康株式会社制造、ECLIPSELV100POL型)观察升温、降温时的组织结构的变化,求出了相变温度。
将测定的相变温度示于下述表1中。
表1中,“C”表示Crystal,“N”表示Nematic,“I”表示Isotropic。其中,Crystal表示试验化合物处于固相,Nematic表示试验化合物处于向列液晶相,Isotropic表示试验化合物处于各向同性液体相。
[表1]
(实施例3~11)
使合成例1~9中得到的化合物1~9各自0.99g、实施例1中得到的化合物X 10mg、光聚合引发剂(巴斯夫公司制造、商品名:Irgacure OXE02)30mg、表面活性剂(NeosCorporation制造、商品名:Futajento 208G)的1%环戊酮溶液100mg溶解于1,3-二氧戊环0.3g和环戊酮2.0g的混合溶剂中。将该溶液用具有0.45μm的细孔径的一次性过滤器过滤,分别得到了聚合性组合物(聚合性液晶组合物)1~9。
(实施例12~20)
使合成例1~9中得到的化合物1~9各自0.90g、实施例1中得到的化合物X 100mg、光聚合引发剂(巴斯夫公司制造、商品名:Irgacure OXE02)30mg、表面活性剂(NeosCorporation制造、商品名:Futajento 208G)的1%环戊酮溶液100mg溶解于1,3-二氧戊环0.3g和环戊酮2.0g的混合溶剂中。将该溶液用具有0.45μm的细孔径的一次性过滤器过滤,分别得到了聚合性组合物(聚合性液晶组合物10~18)。
(实施例21)
使实施例2中得到的化合物X 1.0g、光聚合引发剂(巴斯夫公司制造、商品名:Irgacure OXE02)30mg、表面活性剂(Neos Corporation制造、商品名:Futajento 208G)的1%环戊酮溶液100mg溶解于1,3-二氧戊环0.3g和环戊酮2.0g的混合溶剂中。将该溶液用具有0.45μm的细孔径的一次性过滤器过滤,得到了聚合性液晶组合物19。
(比较例1~9)
使合成例1~9中得到的化合物1~9各自1.0g、光聚合引发剂(巴斯夫公司制造、商品名:Irgacure OXE02)30mg、表面活性剂(Neos Corporation制造、商品名:Futajento208G)的1%环戊酮溶液100mg溶解于1,3-二氧戊环0.3g和环戊酮2.0g的混合溶剂中。将该溶液用具有0.45μm的细孔径的一次性过滤器过滤,分别得到了聚合性液晶组合物1r~9r。
<液晶相的稳定性评价>
(i)采用聚合性液晶组合物的液晶层的形成
使用#4的绕线棒将聚合性液晶组合物1~19和1r~9r分别涂布于带有经摩擦处理的聚酰亚胺取向膜的透明玻璃基板(E.H.C.Co.,Ltd.制造、商品名:取向处理玻璃基板)。将涂膜以下述表2中所示的温度干燥了1分钟后,以表2中所示的温度取向处理1分钟,形成了液晶层(厚度约2.5μm)。
(ii)光学各向异性体的形成
将上述(i)中制作的液晶层以表2中所示的温度放置了1分钟或15分钟后,从各个液晶层的涂布面侧在表2中所示的温度照射1500mJ/cm2的紫外线而使其聚合,分别得到了带有透明玻璃基板的光学各向异性体。
(iii)液晶相稳定性的判定
将上述(ii)中得到的带有透明玻璃基板的光学各向异性体如图1中所示那样配置而得到层叠体,通过目视观察了表面的状态。不存在不均的状态为良好的状态。将不存在不均的状态设为5,将产生了不均的状态设为1,用5等级对其程度进行了评价。将评价结果汇总于表2。
应予说明,图1中,作为偏振膜使用了PVA系的偏振膜(住友化学株式会社制造)。另外,将不存在不均的状态(评价指数:5)、产生了不均的状态(评价指数:1)的照片分别示于图2(a)、图2(b)中。
<光学特性的测定>
对于上述(ii)中得到的带有透明玻璃基板的光学各向异性体,使用椭偏仪(J.A.Woollam公司制造、M2000U型)测定了245.9nm至998.4nm间的相位差。另外,根据使用测定的相位差如以下那样算出的α、β值评价了波长色散性。将结果示于表3中。
α=(449.9nm处的相位差)/(548.5nm处的相位差)
β=(650.2nm处的相位差)/(548.5nm处的相位差)
再有,显现出显示宽频带性的理想的波长色散性、即反常波长色散性的情况下,α值比1小,β值比1大。具有平坦的波长色散性的情况下,α值和β值成为同程度的值。具有一般的(通常的)波长色散性的情况下,α值比1大,β值比1小。即,优选α值和β值成为同程度的值的平坦的波长色散性,特别优选α变得比1小、β变得比1大的反常波长色散性。
其中,光学各向异性体的膜厚通过用针将带有透明玻璃基板的光学各向异性体的光学各向异性体损伤,用表面形状测定装置DEKTAK150型(ULVAC,Inc.制造)测定其层高度差而进行计算测量。
[表2]
由表2可知,对于包含化合物X的聚合性液晶组合物而言,可得到能够更为稳定地长时间维持液晶相、涂布不均少的涂膜。另外可知,在化合物X的添加量为10%的情况下(实施例12~20),可以降低干燥温度,得到更容易处理的液晶组合物。
[表3]
由表3可知,在实施例1~21中,也是α比1小,β比1大。因此可知,即使添加化合物X,也维持了显示宽频带性的理想的波长色散性、即反常波长色散性。
产业上的可利用性
根据本发明,可提供聚合性液晶组合物,其能够以低成本且宽工艺裕度制造能够更为稳定地长时间维持液晶相、具有实用的低熔点、并且可在宽波长区域中进行一样的偏振变换的光学膜等。
另外,根据本发明,可提供对上述聚合性液晶组合物的制备有用的聚合性化合物和包含该聚合性化合物的混合物、以及对该聚合性化合物的制备有用的化合物和包含该化合物的混合物。
而且,根据本发明,可提供可在宽波长区域中进行一样的偏振变换的光学膜和光学各向异性体以及使用了它们的偏振片、平板显示装置、有机电致发光(EL)显示装置和防反射膜。

Claims (18)

1.一种由下述式(III)表示的聚合性化合物:
式(III)中,Ar1表示具有D1作为取代基的2价芳香族烃环基团、或者具有D1作为取代基的2价芳香族杂环基团,
D1表示具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少1个芳香环的碳原子数为1~20的有机基团,
Z11和Z12各自独立地表示-CO-O-、-O-CO-、-NR31-CO-、或者-CO-NR32-,R31和R32各自独立地表示氢原子或碳原子数为1~6的烷基,
A11、A12、B11和B12各自独立地表示可具有取代基的环状脂肪族基团、或者可具有取代基的芳香族基团,
Y11、Y12、L11和L12各自独立地表示单键、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR21-CO-、-CO-NR22-、-O-CO-O-、-NR23-CO-O-、-O-CO-NR24-、或者-NR25-CO-NR26-,R21~R26各自独立地表示氢原子或碳原子数为1~6的烷基,
R4~R7各自独立地表示氢原子、甲基或氯原子,
f和k中的一者为1~3的整数,另一者为0~3的整数,
g和j各自独立地表示1~20的整数,
h和i各自独立地为0或1。
2.根据权利要求1所述的聚合性化合物,其中,所述Ar1-D1为由下述式(V)表示的2价基团:
式(V)中,Ax表示具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少1个芳香环的碳原子数为2~20的有机基团,
Ra表示氢原子或可具有取代基的碳原子数为1~20的有机基团。
3.根据权利要求2所述的聚合性化合物,其中,所述Ax为由下述式(VI)表示的基团:
式(VI)中,RX表示氢原子、卤素原子、碳原子数为1~6的烷基、氰基、硝基、碳原子数为1~6的氟烷基、碳原子数为1~6的烷氧基、或者-C(=O)-O-Rb,Rb表示可具有取代基的碳原子数为1~20的烷基、可具有取代基的碳原子数为2~20的烯基、可具有取代基的碳原子数为3~12的环烷基、或者可具有取代基的碳原子数为5~12的芳香族烃环基团,多个RX之间可以全部相同,也可以不同,构成环的至少1个C-RX可以被替换为氮原子。
4.根据权利要求2或3所述的聚合性化合物,其中,所述Ra为可具有取代基的碳原子数为1~20的烷基、可具有取代基的碳原子数为2~20的烯基、可具有取代基的碳原子数为2~20的炔基、或者可具有取代基的碳原子数为6~18的芳香族基团。
5.一种混合物,其包含权利要求1~4中任一项所述的聚合性化合物和由下述式(IV)表示的聚合性化合物:
式(IV)中,Ar2表示具有D2作为取代基的2价芳香族烃环基团、或者具有D2作为取代基的2价芳香族杂环基团,
D2表示具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少1个芳香环的碳原子数为1~20的有机基团,
Z21和Z22各自独立地表示-CO-O-、-O-CO-、-NR31-CO-、或者-CO-NR32-,R31和R32各自独立地表示氢原子或碳原子数为1~6的烷基,
A21、A22、B21和B22各自独立地表示可具有取代基的环状脂肪族基团、或者可具有取代基的芳香族基团,
Y21、Y22、L21和L22各自独立地表示单键、-O-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-NR21-CO-、-CO-NR22-、-O-CO-O-、-NR23-CO-O-、-O-CO-NR24-、或者-NR25-CO-NR26-,R21~R26各自独立地表示氢原子或碳原子数为1~6的烷基,
R8和R9各自独立地表示氢原子、甲基或氯原子,
m和q各自独立地表示1~20的整数,
n和p各自独立地为0或1。
6.根据权利要求5所述的混合物,其中,所述Ar1-D1为由下述式(V)表示的2价基团:
式(V)中,Ax表示具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少1个芳香环的碳原子数为2~20的有机基团,
Ra表示氢原子或可具有取代基的碳原子数为1~20的有机基团,
所述Ar2-D2为由下述式(VII)表示的2价基团:
式(VII)中,Ay表示具有选自芳香族烃环和芳香族杂环中的至少1个芳香环的碳原子数为2~20的有机基团,
Rc表示氢原子或可具有取代基的碳原子数为1~20的有机基团。
7.根据权利要求6所述的混合物,其中,所述Ax和Ay各自独立地为由下述式(VI)表示的基团:
式(VI)中,RX表示氢原子、卤素原子、碳原子数为1~6的烷基、氰基、硝基、碳原子数为1~6的氟烷基、碳原子数为1~6的烷氧基、或者-C(=O)-O-Rb,Rb表示可具有取代基的碳原子数为1~20的烷基、可具有取代基的碳原子数为2~20的烯基、可具有取代基的碳原子数为3~12的环烷基、或者可具有取代基的碳原子数为5~12的芳香族烃环基团,多个RX之间可以全部相同,也可不同,构成环的至少1个C-RX可被替换为氮原子。
8.根据权利要求6或7所述的混合物,其中,所述Ra为可具有取代基的碳原子数为1~20的烷基、可具有取代基的碳原子数为2~20的烯基、可具有取代基的碳原子数为2~20的炔基、或者可具有取代基的碳原子数为6~18的芳香族基团,
所述Rc为可具有取代基的碳原子数为1~20的烷基、可具有取代基的碳原子数为2~20的烯基、可具有取代基的碳原子数为2~20的炔基、或者可具有取代基的碳原子数为6~18的芳香族基团。
9.根据权利要求5~8中任一项所述的混合物,其中,所述由式(III)表示的聚合性化合物与所述由式(IV)表示的聚合性化合物的质量比,即由式(III)表示的聚合性化合物∶由式(IV)表示的聚合性化合物为1∶1000~20∶100。
10.一种聚合性液晶组合物,其含有权利要求5~9中任一项所述的混合物和聚合引发剂。
11.一种高分子,其是将权利要求5~9中任一项所述的混合物聚合而得到的。
12.一种高分子,其将权利要求10所述的聚合性液晶组合物聚合而得到的。
13.一种光学膜,其以权利要求11或12所述的高分子作为构成材料。
14.一种光学各向异性体,其具有以权利要求11或12所述的高分子作为构成材料的层。
15.一种偏振片,其包含权利要求14所述的光学各向异性体和偏振膜。
16.一种平板显示装置,其具有权利要求15所述的偏振片和液晶面板。
17.一种有机电致发光显示装置,其具有权利要求15所述的偏振片和有机电致发光面板。
18.一种防反射膜,其包含权利要求15所述的偏振片。
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