JP2002332420A - ジヒドロピレン誘導体 - Google Patents
ジヒドロピレン誘導体Info
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Abstract
ン誘導体を提供する。 【解決手段】 式[1] 【化1】 で表される4,5−ジカルボニトリル−10b,10c
−ジヒドロピレン誘導体。(式中、R1は、炭素数1〜
3のアルキル基またはフッ素原子で任意に置換されても
良い炭素数1〜3のフッ化アルキル基を表し、R2、
R3、R4は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜10
のアルキル基、フッ素原子又は塩素原子で任意に置換さ
れてもよい炭素数1〜10のハロゲン化アルキル基を表
し、R5は、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、
フッ素原子又は塩素原子で任意に置換されてもよい炭素
数1〜10のハロゲン化アルキル基を表すか、2個のR
5が一緒になってヘキサフルオロプロピレン基を表
す。)
Description
して有用な4,5−ジカルボニトリル−10b,10c
−ジヒドロピレン誘導体に関する。
く利用される産業上有用な化合物である。新しい蛍光色
素に関する研究は、現在もなお精力的に継続されてお
り、特に、最近では、自発光型の平面型表示素子として
期待されている有機エレクトロルミネッセント素子にお
ける発光材料としての研究が盛んである。従来、ピレン
誘導体、ペリレン誘導体、アントラセン誘導体等の多環
式芳香族化合物は、強い蛍光を有することが知られてお
り、有機エレクトロルミネッセント素子の発光材料とし
ての応用が進められているが、4,5位にカルボニトリ
ル基がない10b,10c−ジヒドロ−10b,10c
−ジメチルピレンは蛍光を持たないことが報告されてい
る(S.A.Tuckerら、アプライドスペクトロスコピー(App
lied Spectroscopy),1993,47,1040〜45)。
導体は、フォトクロミック化合物としての研究報告があ
り、酸素が無い状態では、式[II]に表した可逆的光化
学反応をすることが報告されている(H.Cerfontainら、
リービッヒスアンナレン(Liebigs Ann./Recl.)、199
7,5,873〜878)。
色し暗所では無色に可逆的に変化するため、遮光(サン
グラス、車両や建築物の窓)や半導体の光素子などへの
応用が可能である。着色、退色の速度、波長特性、耐候
性等に優れたフォトクロミック化合物を得る目的で、多
くの10b,10c−ジヒドロピレン誘導体が合成され
ている(米国特許、3,390,192、3,557,218、3,697,58
5、3,697,592、3,697,604、3,716,595、3,719,709、3,7
23,547、3,728,394)が、本発明に関わる4,5−ジカ
ルボニトリル−10b,10c−ジヒドロピレン誘導体
の合成例は無い。
ッセント素子の発光材料として利用する場合、発光輝度
の高さ、発光効率の高さ、化合物の安定性などが求めら
れる。また、フルカラーディスプレイに適用する場合
は、三原色の赤、緑、青の発光材料が必要となり、それ
ぞれの色純度の問題が出てくる。緑と青に関しては、実
用レベルの発光材料が開発されてきているが、赤色材料
に関しては、高輝度、高発光率で、かつ安定な材料は未
だ得られていない。本発明の目的は赤色の蛍光を有する
安定なジヒドロピレン誘導体を提供することにある。
ロピレン誘導体は、光化学的に安定で、環状の長い共役
系を有しているため、赤の蛍光を有する安定な発光材料
となる可能性がある。しかしながら、前述のように10
b,10c−ジヒドロピレン誘導体には、フォトクロミ
ック特性を有し蛍光が認められないことが報告されてい
る。本発明者は、フォトクロミック特性を持たない10
b,10c−ジヒドロピレン誘導体を得ることができれ
ば、赤の蛍光を有する発光材料を得ることが出来ると考
え10b,10c−ジヒドロピレン誘導体を鋭意探索し
た結果、4,5−ジカルボニトリル−10b,10c−
ジヒドロピレン誘導体が赤色の蛍光を有することを見出
し本発明に至った。なお、本発明に関わる4,5−ジカ
ルボニトリル−10b,10c−ジヒドロピレン誘導体
はフォトクロミック特性を示さない。
基またはフッ素原子で任意に置換されてもよい炭素数1
〜3のフッ化アルキル基を表し、R2、R3、R4は、そ
れぞれ独立に水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、
フッ素原子又は塩素原子で任意に置換されてもよい炭素
数1〜10のハロゲン化アルキル基を表し、R5は、水
素原子、炭素数1〜10のアルキル基、フッ素原子又は
塩素原子で任意に置換されてもよい炭素数1〜10のハ
ロゲン化アルキル基を表すか、2個のR5が一緒になっ
てヘキサフルオロプロピレン基を表す)で表される4,
5−ジカルボニトリル−10b,10c−ジヒドロピレ
ン誘導体に関する。
する。
キル基またはフッ素原子で任意に置換されてもよい炭素
数1〜3のフッ化アルキル基を表すが、具体的には、メ
チル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シク
ロプロピル基、トリフルオロメチル基、2,2,2−ト
リフルオロエチル基、1,1,2,2,2−ペンタフル
オロエチル基、2,2,3,3,3,−ペンタフルオロ
プロピル基などが挙げられる。好ましくは、メチル基ま
たはトリフルオロメチル基でより好ましくは、メチル基
である。
独立に水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、フッ素
原子又は塩素原子で任意に置換されてもよい炭素数1〜
10のハロゲン化アルキル基を表すが、具体的には、水
素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピ
ル基、シクロプロピル基、ノーマルブチル基、イソブチ
ル基、セカンダリーブチル基、ターシャリーブチル基、
シクロブチル基、ノーマルペンチル基、アミル基、イソ
アミル基、ターシャリーアミル基、ネオペンチル基、シ
クロペンチル基、ノーマルヘキシル基、シクロヘキシル
基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ト
リフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル
基、1,1,2,2,2−ペンタフルオロエチル基、
2,2,3,3,3,−ペンタフルオロプロピル基等が
挙げられる。好ましくは、水素原子、メチル基、エチル
基、イソプロピル基、ターシャリーブチル基、またはト
リフルオロメチル基であり、より好ましくは、水素原子
である。R5は、水素原子、炭素数1〜10のアルキル
基、フッ素原子又は塩素原子で任意に置換されてもよい
炭素数1〜10のハロゲン化アルキル基を表すか、2個
のR5が一緒になってヘキサフルオロプロピレン基を表
すが、具体的には、水素原子、メチル基、エチル基、プ
ロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ノーマ
ルブチル基、イソブチル基、セカンダリーブチル基、タ
ーシャリーブチル基、シクロブチル基、ノーマルペンチ
ル基、アミル基、イソアミル基、ターシャリーアミル
基、ネオペンチル基、シクロペンチル基、ノーマルヘキ
シル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、
ノニル基、デシル基、トリフルオロメチル基、2,2,
2−トリフルオロエチル基、1,1,2,2,2−ペン
タフルオロエチル基、2,2,3,3,3,−ペンタフ
ルオロプロピル基等が挙げられる。好ましくは、水素原
子、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ターシャリ
ーブチル基、トリフルオロメチル基、または、ヘキサフ
ルオロプロピレン基であり、より好ましくは、水素原子
またはヘキサフルオロプロピレン基である。
る。
誘導体[A](Xは適切な脱離基を表す)と青酸イオン
との反応により3,3’−ジCH2CN置換ジアリール
エテン誘導体[B]に変換(a工程)し、ニトリル基の
α位どうしの酸化的分子内カップリング反応で[2,
2]メタシクロファン誘導体[C]を合成(b工程)し
たのち、光化学反応により、目的とする4,5−ジカル
ボニトリル−10b,10c−ジヒドロピレン誘導体に
導く(c工程)。以下、各工程について更に詳細に説明
する。
ルを導入する置換反応である。置換される基X(脱離
基)には、塩素原子原子、臭素原子、ヨウ素原子などの
ハロゲン原子、トシレート、メシレートなどのスルホニ
ル基などが挙げられる。反応は、均一系、不均一系の何
れでも良い。均一系の反応溶媒としては、メタノール、
エタノール、アセトニトリル、アセトン、THF、DM
F、DMSOなどに代表される極性溶媒が好ましい。不
均一系の反応溶媒は、ベンゼン、トルエン、キシレン、
四塩化炭素、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエ
タン等の非極性溶媒と、水との二層系が好ましい。ニト
リル化剤は、青酸リチウム、青酸ナトリウム、青酸カリ
ウム、青酸アンモニウムなどが好ましい。不均一系にお
いては、テトラブチルアンモニウムクロリド、ベンジル
トリメチルアンモニウムクロリド、トリオクチルメチル
アンモニウムクロリドなどの層間移動触媒を存在させる
とより好ましい。反応温度は、溶媒の氷点から沸点の範
囲であれば特に制限されないが、操作上0℃〜80℃が
好ましい。反応時間は、期間反応の速度に依存するが、
数時間から数十日が好ましい。
エタン、ジアリルエテン誘導体については、M. Tashir
o, T.Yamato,シンセシス(Synthesis)、214 (1978)、及
び、M.Tashiro, T.Yamato, ジャーナルオブオーガニッ
クケミストリー(J. Org. Chem.), 1981, 46, 1543等に
記載の方法で合成できる。
化的分子内カップリング反応によりテトラヒドロ[2,
2]メタシクロファン誘導体またはジヒドロ[2,2]
メタシクロファン誘導体を得る工程である。用いられる
酸化剤は空気でよく、特に特定の酸化剤を追加する必要
は無い。本酸化的カップリング反応では、ニトリルのα
位にアニオンを生成させる必要から、塩基触媒が必要で
ある。塩基触媒としては、水酸化リチウム、水酸化ナト
リウム、水酸化カリウムなどの無機塩やDBU(1,8
−ジアザビシクロ〔5,4,0〕−7−ウンデセン)、
DABCO(1,4−ジアザビシクロ−〔2,2,2〕
−オクタン)、トリエチルアミンなどの有機塩基が挙げ
られる。反応は均一系、不均一系何れでもよく、均一系
の場合の反応溶媒は、THF、DMF、DMSOなどの
非プロトン系極性溶媒が好ましく、不均一系の場合の反
応溶媒は、ベンゼン、トルエン、キシレン、四塩化炭
素、クロロホルム、塩化メチレン、テトラクロロエタン
などの非極性溶媒と水が好ましい。不均一系において
は、テトラブチルアンモニウムクロリド、ベンジルトリ
メチルアンモニウムクロリド、トリオクチルメチルアン
モニウムクロリドなどの層間移動触媒を存在させるとよ
り好ましい。反応温度は、溶媒の氷点から沸点の範囲で
あれば特に制限されないが、操作上0℃〜80℃が好まし
い。反応時間は、期間反応の速度に依存するが、数時間
から数十日が好ましい。
[2,2]メタシクロファン誘導体を光照射による分子
内環化反応で式[1]で表される本特許化合物が得られ
る。ジヒドロ[2,2]メタシクロファン誘導体の場合
は、光反応の前に酸化剤で処理してテトラヒドロ[2,
2]メタシクロファン誘導体に変換した後、光環化反応
して式[1]で表される本特許化合物に誘導するか、先
に光反応によりテトラヒドロピレン誘導体を酸化して式
[1]で表される本特許化合物に誘導するか、あるい
は、酸化剤存在下光反応して式[1]で表される本特許
化合物に誘導する。酸化剤としては、空気、塩素、臭
素、ヨウ素、酸化マンガン、クロム酸、過マンガン酸カ
リウム、クロム酸カリウムなどが挙げられる。特に、取
り扱い上、空気、臭素、ヨウ素が好ましい。反応溶媒
は、出発物質が溶解し、光照射を阻害しない透明なもの
であれば特に制限はないが、メタノール、エタノール、
アセトニトリル、アセトン、ジエチルエーテル、酢酸エ
チル、ピリジン、ベンゼン、トルエン、キシレン、TH
F、DMF、DMSO、四塩化炭素、クロロホルム、塩
化メチレンが好ましい。
するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるもの
ではない。
チル−2−メチルフェニル)エタンの合成
3−クロロメチル−2−メチルフェニル)エタン(本化
合物の合成法に付いては、M. Tashiro, T.Yamato, ジャ
ーナルオブオーガニックケミストリー(J.Org.Chem.),
1981,46,1543〜1552を参照) 2.03g(5.0mmol)をベンゼン30mlに溶
解し、これに、水10ml、シアン化ナトリウム2.0
g(41mmol)、テトラブチルアンモニウムブロミ
ド100mgを加え、油浴上60℃で、12時間激しく
攪拌した。反応液をベンゼンで抽出し、有機層を食塩水
で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥し
た。溶媒を減圧下留去し、残査をヘキサン−アセトン混
合溶媒より再結晶することにより、表題化合物を1.7
g(4.3mmol)、収率85%で得た。
s),2.90(4H,s),3.66(4H,s),7.07(2H,s),7.19(2H,s).
16−ジメチル−トリシクロ[9.3.1.14,8]ヘ
キサデカ−1(15),2,4(16),5,7,1
1,13−ヘプタン−2,3−ジカルボニトリルの合成
3−シアノメチル−2−メチルフェニル)エタン1.0
g(2.5mmol)をベンゼン20mlと四塩化炭素
5mlの混合溶媒にとかし、激しく攪拌した50%水酸
化ナトリウム水溶液10g、テトラブチルアンモニウム
ブロミド100mg、ベンゼン5ml、四塩化炭素5m
lの混合物に50℃で12時間かけて滴下した。さらに
この温度で12時間激しく攪拌した後、反応液をベンゼ
ンで抽出した。有機層を食塩水で洗浄した後、無水硫酸
マグネシウムを加えて乾燥した。減圧下溶媒を留去し、
残査をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに付し、ヘ
キサン+ ジクロロメタン(1:1)留分を、ヘキサン-
アセトン混合溶媒より再結晶することにより、表題化合
物を320mg(0.81mmol)、収率32%で得
た。 淡黄色プリズム晶(ヘキサン−アセトン)
s),2.50(2H,d,J=8Hz),2.98(2H,d,J=8Hz),7.19(4H,s).
10c−ジメチル−10b,10c−ジヒドロピレン−
4,5−ジカルボニトリルの合成
16−ジメチル−トリシクロ[9.3.1.14,8]ヘ
キサデカ−1(15),2,4(16),5,7,1
1,13−ヘプタエン−2,3−ジカルボニトリル50
mg(0.13mmol)の10mlベンゼン溶液に、
ヨウ素50mgを加え、12時間室温で攪拌した。反応
液をチオ硫酸ナトリウム水溶液で洗浄し、有機層に無水
硫酸マグネシウムを加えて乾燥した。減圧下溶媒を留去
し、残査をヘキサン−アセトン混合溶媒より再結晶する
ことにより、表題化合物を42mg(0.11mmo
l)、収率82%で得た。
s),8.62(2H,s),8.65(2H,s),8.91(2H,s).
ェニル)パーフルオロシクロペンテンの合成
エン(M.Tashiro,T.Yamato,ジャーナルオブケミカルソサ
イアティ、パーキントランスアクション(J.Chem.Soc.P
erkin Trans.1)1979,176)8.7g(40mmol)を
THF50mlに溶解し、これに−78℃で1.64M
ノーマル−ブチルリチウム27mlを滴下し、この温度
で1時間攪拌した。これに、オクタフルオロシクロペン
テン2.8ml(20mmol)を4回に分けてくわ
え、さらに2時間攪拌した。反応液を室温まで放置し、
有機層をエーテルで抽出した。抽出液を食塩水で洗浄し
た後、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥した。溶媒を
減圧下留去し、残渣をヘキサンより再結晶することによ
り、表題化合物を5.0g(10.7mmol)、収率
53%で得た。
7.0℃1 H NMR(CDCl3,25℃,270MHz) δ 1.25(18H,s),2.07(6H,
s),7.02(2H,d,J=8Hz),7.19(2H,d,J=2Hz),7.20(2H,dd,J=
8,2Hz).
3−クロロメチル−2−メチルフェニル)パーフルオロ
シクロペンテンの合成
2−メチルフェニル)パーフルオロシクロペンテン2.
4g(5.1mmol)をジクロロメタン20mlに溶
解し、氷浴上で冷却した。これに、クロロメチルメチル
エーテル2ml(25mmol)と塩化アルミニウム
2.7g(20mmol)を加えて、2時間攪拌した。
反応液を氷水中に注ぎ、有機層をジクロロメタンで抽出
した。抽出液を食塩水で洗浄した後、無水硫酸マグネシ
ウムを加えて乾燥した。減圧下溶媒を留去し、残渣をヘ
キサンより再結晶することにより、表題化合物を2.4
2g(4.3mmol)、収率84%で得た。
63.5℃1 H NMR (CDCl3,25°C,270MHz) δ 1.25(18H,s),2.16(6
H,s),4.48(4H,s),7.11(2H,s),7.29(2H,s).
3−シアノメチル−2−メチルフェニル)パーフルオロ
シクロペンテンの合成
3−クロロメチル−2−メチルフェニル)パーフルオロ
シクロペンテン1.0g(1.8mmol)をベンゼン
10mlに溶解し、これに、水10ml、シアン化ナト
リウム0.7g(14mmol)、テトラブチルアンモ
ニウムブロミド50mgを加え、油浴上60℃で、5日
間激しく攪拌した。反応液をベンゼンで抽出し、有機層
を食塩水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムを加えて
乾燥した。溶媒を減圧下留去し、残渣をヘキサン−アセ
トン混合溶媒より再結晶することにより表題化合物を
0.83g(1.5mmol)、収率84%で得た。
mp 181.5-183.0℃1 H NMR(CDCl3,25°C,270MHz) δ 1.30(18H,s),2.09(6H,
s),3.55(4H,s),7.12(2H,s),7.36(2H,s).
3−シアノメチル−2−メチルフェニル)パーフルオロ
シクロペンテン550mg(1.0mmol)をベンゼ
ン8mlと四塩化炭素2mlの混合溶媒にとかし、激し
く攪拌した50%水酸化ナトリウム水溶液4g、テトラ
ブチルアンモニウムブロミド50mg、ベンゼン20m
l、四塩化炭素2mlの混合物に50℃で2日間かけて
滴下した。さらにこの温度で12時間激しく攪拌した
後、反応液をベンゼンで抽出した。有機層を食塩水で洗
浄した後、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥した。減
圧下溶媒を留去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグ
ラフィー(ヘキサン:ジクロロメタン=1:1)で精製
し、更にヘキサン−アセトン混合溶媒より再結晶するこ
とにより、表題化合物を80mg(0.15mmo
l)、収率15%で得た。
ン)、mp 233.0-233.5℃1 H NMR (CDCl3,25℃,270MHz) δ -3.37(6H,s),1.72(18
H,s),9.00(2H,s),9.17(2H,s).
Spectrophotometerを使用した。実施例1の化合物をク
ロロホルムに溶解(1×10-4M)し507nmの光で
励起すると667nmの赤色蛍光が観察された(図
1)。実施例2の化合物をクロロホルムに溶解(1×1
0-5M)し、550nmの光で励起すると681nmの
赤色蛍光が観察された(図2)。
ば、赤色の蛍光を示すジヒドロピレン誘導体を製造する
事が出来る。安定な赤色の蛍光材料は、有機エレクトロ
ルミネッセント素子の発光材料として有用である。
ッセント素子の発光材料として有用な赤色の蛍光を有す
るジヒドロピレン誘導体が得られる。
クトルである。
クトルである。
Claims (6)
- 【請求項1】 式[1] 【化1】 (式中、R1は、炭素数1〜3のアルキル基またはフッ
素原子で任意に置換されても良い炭素数1〜3のフッ化
アルキル基を表し、R2、R3、R4は、それぞれ独立に
水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、フッ素原子又
は塩素原子で任意に置換されてもよい炭素数1〜10の
ハロゲン化アルキル基を表し、R5は、水素原子、炭素
数1〜10のアルキル基、フッ素原子又は塩素原子で任
意に置換されてもよい炭素数1〜10のハロゲン化アル
キル基を表すか、2個のR5が一緒になってヘキサフル
オロプロピレン基を表す。)で表される4,5−ジカル
ボニトリル−10b,10c−ジヒドロピレン誘導体。 - 【請求項2】 式[1]において、R1がメチル基また
はトリフルオロメチル基である請求項1に記載の4,5
−ジカルボニトリル−10b,10c−ジヒドロピレン
誘導体。 - 【請求項3】 式[1]においてR2、R3、R4が、そ
れぞれ独立に水素原子、メチル基、エチル基、イソプロ
ピル基、ターシャリーブチル基、またはトリフルオロメ
チル基であり、R5が、水素原子、メチル基、エチル
基、イソプロピル基、ターシャリーブチル基、トリフル
オロメチル基、または2個のR5が一緒になってヘキサ
フルオロプロピレン基である請求項1に記載の4,5−
ジカルボニトリル−10b,10c−ジヒドロピレン誘
導体。 - 【請求項4】 式[1]において、R1がメチル基また
はトリフルオロメチル基であり、R2、R3、R4が、水
素原子、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ターシ
ャリーブチル基、またはトリフルオロメチル基であり、
R5が水素原子、メチル基、エチル基、イソプロピル
基、ターシャリーブチル基、トリフルオロメチル基、ま
たは2個のR5が一緒になってヘキサフルオロプロピレ
ン基である請求項1に記載の4,5−ジカルボニトリル
−10b,10c−ジヒドロピレン誘導体。 - 【請求項5】 式[1]において、R1がメチル基、R3
がターシャリーブチル基、R2、R4が水素原子であり、
R5が水素、または2個のR5が一緒になってヘキサフル
オロプロピレン基である請求項1に記載の4,5−ジカ
ルボニトリル−10b,10c−ジヒドロピレン誘導
体。 - 【請求項6】 陰極と陽極の間に積層された有機薄膜層
に請求項1乃至5の何れかに記載の4,5−ジカルボニ
トリル−10b,10c−ジヒドロピレン誘導体を含む
有機エレクトロルミネッセント素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001140990A JP4697367B2 (ja) | 2001-05-11 | 2001-05-11 | ジヒドロピレン誘導体 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001140990A JP4697367B2 (ja) | 2001-05-11 | 2001-05-11 | ジヒドロピレン誘導体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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