JP2003048892A - マイクロウエーブ利用のフタロシアニン合成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マイクロウエーブ利用のフタロシアニン合成
方法の提供。 【解決手段】 本発明は一種のマイクロウエーブ利用の
フタロシアニン合成方法を提供し、それは、マイクロウ
エーブ加熱方式を応用してフタロシアニンを合成する方
法である。本発明の方法によると、マイクロウエーブを
利用し加熱する方式により、熱エネルギーの損耗を減ら
し、反応物分子の衝突の機会を増加し、生産率を高め、
その反応速度をスピードアップする方法であり、有機溶
剤を使用せずに溶解する生成物を提供し、並びに廉価の
スピンコーティング法を提供して、その工業実用性を増
加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一種のマイクロウエ
ーブ利用のフタロシアニン合成方法に係り、特に、マイ
クロウエーブ加熱方式を応用してフタロシアニンを製造
する、迅速で溶剤不要で効率的な製造工程であって、そ
の合成物の生産率が伝統的な加熱方式より満足できるも
のである、マイクロウエーブ利用のフタロシアニン合成
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】フタロシアニンはその独特な化学構造に
より、優れた安定性と光電気性質を有し、その応用範囲
は相当に広く、現在世界で消費量の最も多い染料であ
り、ハイテクノロジー産業方面でも多く運用されてい
る。

【０００３】フタロシアニンは多くの方法で薄膜を製造
することができ、さらに素子を製造し、そのうちスピン
コーティングのコストが最も低く、フタロシアニンで製
造した薄膜はすでに各領域において広く応用され、例え
ば、光記録材料、ガスセンサ、電変色素子、非線形光学
材料（Ｎｏｎ−ｌｉｎｅａｒ Ｏｐｔｉｃｓ；ＮＬＯ）
及び光電池方面のいずれにおいても相当に発展してい
る。

【０００４】また、マイクロウエーブは第２次世界大戦
時にレーダーにおいて発展し、当時レーダーのマイクロ
ウエーブは大体積のセラミック物体を乾燥させるのに使
用可能であることが分かっていた。しかし、家電製品へ
の応用は１９７０年あたりのことで、近年は、マイクロ
ウエーブの化学反応上での実行性を検討する多くの研究
がなされている。

【０００５】マイクロウエーブは電磁波形式で存在する
エネルギー量であり、非遊離性の輻射とされ、それはイ
オンの遷移及び偶数極モーメントの回転を引き起こし、
分子に運動を発生させる。マイクロウエーブ加熱法の一
般の伝統的な加熱法との最大の違いは、そのエネルギー
量伝播の方式にあり、伝統的な加熱法の熱エネルギーは
伝導の方式で容器を介して溶液に伝えられ、さらに対流
の方式で熱が均一に分布し、これにより溶液温度を高め
る。マイクロウエーブ加熱法では、輻射方式で伝播し、
ゆえに直接反応物に対して加熱でき、これによりその効
率をアップする。

【０００６】文献上、最初にマイクロウエーブ方式でフ
タロシアニンが合成されたのは、１９９８年であり、Ａ
ｈｍａｄ Ｓｈａａｂａｎｉ氏により提出され、その方
法は、無側基のフタリックアンハイドライドを開始物と
する。その欠点は、合成したフタロシアニンの溶解度が
極めて低く、濃硫酸以外のほぼ全ての溶剤に溶けないこ
とである。１９９９年にＣｅｚａｒ Ｕｎｇｕｒｅｎａ
ｓｕ氏により提出された、ホタロニトライル或いはジイ
ミノイソインドリン（Ｄｉｉｍｉｎｏｉｓｏｉｎｄｏｌ
ｉｎｅ）を開始物とするマイクロウエーブ製造方式は、
その製品が一定の溶解度を有するが、しかしその欠点
は、その反応に溶剤を加える必要があることで、ドライ
製造法ではなく、ゆえに生産コストが比較的高かったこ
とである。

【０００７】このため、上述の問題に対して、効率的に
フタロシアニンを製造でき、また、溶剤使用不要であ
る、新規なマイクロウエーブ利用のフタロシアニン合成
方法の提供が求められてきた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の主要な目的
は、一種のマイクロウエーブ利用のフタロシアニン合成
方法を提供することにあり、それは、マイクロウエーブ
加熱の方式を用い、反応分子衝突の機会を増して生産率
を増加する方法であるものとする。

【０００９】本発明のもう一つの目的は、一種のマイク
ロウエーブ利用のフタロシアニン合成方法を提供するこ
とにあり、それはマイクロウエーブ加熱の方式を用い、
その反応速度をスピードアップできる方法であるものと
する。

【００１０】本発明のまたもう一つの目的は、一種のマ
イクロウエーブ利用のフタロシアニン合成方法を提供す
ることにあり、それは、有機溶剤を使用せずに反応物を
溶融させて、均質（Ｈｏｍｏｇｅｎｏｕｓ）反応を進行
させる方法であるものとする。

【００１１】本発明の次の目的は、一種のマイクロウエ
ーブ利用のフタロシアニン合成方法を提供することにあ
り、それはマイクロウエーブ加熱方式を用い、並びに比
較的廉価のスピンコーティング法を提供して、その工業
実用性を増加する方法であるものとする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、マイ
クロウエーブ加熱方式でフタロシアニンを製造し、該フ
タロシアニンの構造は、

【化２】 であり、そのうち、Ｒはアルキル基或いはエーテル基の
いずれかとされ、Ｍｔは中間金属及び非金属のいずれか
とされることを特徴とする、マイクロウエーブ利用のフ
タロシアニン合成方法としている。請求項２の発明は、
前記アルキル基がイソブチル基（ｔ−Ｂｕｔｙｌ）とさ
れたことを特徴とする、請求項１に記載のマイクロウエ
ーブ利用のフタロシアニン合成方法としている。請求項
３の発明は、前記エーテル基がペントキシ基（Ｐｅｎｔ
ｏｘｙ）とされたことを特徴とする、請求項１に記載の
マイクロウエーブ利用のフタロシアニン合成方法として
いる。請求項４の発明は、前記Ｍｔが、金属とされ、Ｎ
ｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｔ
ｂ、Ｃｅ、Ｌａ及びＬｕのいずれかとされることを特徴
とする、請求項１に記載のマイクロウエーブ利用のフタ
ロシアニン合成方法としている。請求項５の発明は、前
記Ｍｔが非金属のＨとされたことを特徴とする、請求項
１に記載のマイクロウエーブ利用のフタロシアニン合成
方法としている。請求項６の発明は、前記フタロシアニ
ン合成方法において、反応開始物がｔ−ブチルフタリッ
クアンハイドライド、ｎ−ペントキシフタロニトライ
ル、ｔ−ブチルフタノニトライル、テトラ−ｔ−ブチル
Ｈ₂ Ｐｃのいずれかとされることを特徴とする、請求
項１に記載のマイクロウエーブ利用のフタロシアニン合
成方法としている。請求項７の発明は、前記フタロシア
ニン合成方法において、反応はマイクロウエーブ発生器
を具えた任意の装置を利用し、２００〜９００ワットの
間で、１〜３０分間マイクロウエーブ加熱を行うことを
特徴とする、請求項１に記載のマイクロウエーブ利用の
フタロシアニン合成方法。

【００１３】

【発明の実施の形態】フタロシアニンの伝統的な合成方
式は、どのような開始物を用いようと、いずれも相当に
長い反応時間と相当に高い熱量を必要とし、これにより
開始物に十分な動作エネルギーを与え、これにより分子
衝突の確率とエネルギー量を高め、ゆえにその効率は極
めて低い。ゆえに本発明ではマイクロウエーブ合成方式
により徹底的にこの問題を解決し、反応時間を短縮し、
可溶性フタロシアニンを生産し、素子製造工程上にあっ
ては、高価な真空スパッタ法の使用を不要とし、廉価な
スピンコーティング法に改め、その工業実用性を増加す
る。

【００１４】本発明はマイクロウエーブ利用の合成方式
であり、その応用は以下のとおりである。 １．その特有のセルフ深層加熱特性が、伝統的な合成の
熱対流伝播方式の代わりに使用されることにより、不必
要な熱エネルギーの損耗を減らす。 ２．反応物分子がマイクロウエーブ場の変化に伴い偶極
回転を発生し、その衝突回数と有効衝突確率を増加し、
反応生産率を高める。 ３．反応が迅速である。 ４．製造工程中、有機溶剤を使用しない等の多くの長所
を有する可溶性フタロシアニンの新規な製造方法によ
り、伝統的な合成方法の欠点を解決する。

【００１５】これまで採用されてきた伝統的な加熱方式
と比較すると、伝統的な加熱とマイクロウエーブ加熱方
式によるフタロシアニン合成反応は、その中間金属、開
始物がなんであっても、マイクロウエーブ加熱の反応速
度が遙に伝統的な加熱方式よりも速く、且つ生産率も伝
統的な加熱方法の生産率にひけをとらない。ゆえにマイ
クロウエーブ加熱方式は、このような合成反応に対して
良好な加速性を有することが分かり、また、反応に溶剤
参与を必要とせず、大幅に有機廃棄物の処理を減らすこ
とができ、廃棄物処理の負担を減少する。ゆえにマイク
ロウエーブ加熱方式は量産化の潜在力とを有する。

【００１６】図１はフタロシアニンの構造図であり、図
示されるように、アルキル基或いはエーテル基のいずれ
かとされ、Ｍｔは中間金属及び非金属のいずれかとさ
れ、そのうちアルキル基はイソブチル基（ｔ−Ｂｕｔｙ
ｌ）とされ得て、エーテル基はペントキシ基（Ｐｅｎｔ
ｏｘｙ）とされうる。そのうちＭｔが、金属とされる場
合、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｓ
ｎ、Ｔｂ、Ｃｅ、Ｌａ及びＬｕのいずれかとされる。そ
のうちＭｔが非金属である場合、Ｈとされうる。フタロ
シアニンはその独特の化学構造により、独特の光学特性
を現出し、紫外／可視光スペクトル図により明らかに識
別できる。それは二つの強波段の特性吸収主宰により、
それぞれＱ波段（ピークが６７０ｎｍ付近に位置する）
と紫外光区のＢ波段（ピークが３４０ｎｍ付近に位置す
る）とされ、これら二つの波段はいずれもπ−π^* 躍遷
及びその環上の共振と関係がある。

【００１７】

【実施例】以下に５個の実施例を参考に供する。実施例
１はフタリックアンハイドライドを開始物とし、実施例
２、実施例３はフタロニトライルを開始物とし、そのう
ち実施例３の環中心は非金属のＨとされる。実施例４、
実施例５はＨ₂ Ｐｃを開始物とし、そのうち実施例５の
中間金属は希土類金属のＬｕとされ、サンドイッチタイ
プのフタロシアニンを形成できる（質量分析器による構
造鑑定を使用）が、注意すべきは、フタロシアニンは開
始物がＨ₂ Ｐｃである時だけに生成可能であることであ
る。

【００１８】実施例１：フタリックアンハイドライドを
利用して銅フタロシアニンを合成する方法は、４−ｔｅ
ｒｔ−ブチルフタリックアンハイドライド（４−ｔｅｒ
ｔ−ｂｕｔｙｌｐｈｔｈａｌｉｃ ａｎｈｙｄｒｉｄ
ｅ）４ｇ（１９．６ｍｍｏｌ）、窒化銅０．７２ｇ
（５．４５ｍｍｏｌ）、尿素４８ｇ（０．８ｍｏｌ）、
窒化アンモニウム４．０４８ｇ（７５．７ｍｍｏｌ）、
及びモリブデン酸アンモニウム０．４４ｇ（２．２３ｍ
ｍｏｌ）をすり鉢で砕いて研磨し、石英反応器のトレイ
中に置き、さらに反応器のトレイをマイクロウエーブ炉
内に置き、中火（４４０ワット）で加熱し、１５分間反
応させる。その後、定量のイオン除去水で洗い、抽気濾
過し、さらに固体部分を１２０℃で真空乾燥させる。加
熱乾燥して得られた製品を、５００ｍｌの２％ＨＣｌ水
溶液に加え、数分間加熱煮沸した後、濾過し加熱乾燥
し、さらにそれを５００ｍｌの１％ＮａＯＨ水溶液に加
え、数分間加熱煮沸後に、濾過加熱乾燥し、重複して酸
洗浄、アルカリ洗浄を数回行う。加熱乾燥済みの第１次
製品をジクロルメタン中に溶解させ、抽気濾過し、濾液
を減圧濃縮、真空乾燥し、青色固体を得る。さらに、エ
タノールとジクロルメタン（５：１）で再結晶させ、銅
フタロシアニンを得る。生産率は４７％である。

【表１】

【００１９】実施例２：フタロニトライル方式でマグネ
シウムフタロシアニンを合成する方法は、４−ｔｅｒｔ
−ブチルフタロニトライル（４−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌ
ｐｈｔｈａｌｏｎｉｔｒｉｌｅ）０．５ｇ（２．７２
ｍｍｏｌ）、窒化マグネシウム０．０６４５ｇ（１．３
６ｍｍｏｌ）を均一に研磨し石英瓶中に入れ、５ｍｌの
１，８−ジアザビシクロ〔５．４．０〕アンデック−７
−ｅｎｅ（１，８−Ｄｉａｚａｂｉｃｙｃｌｏ〔５．
４．０〕ｕｎｄｅｃ−７−ｅｎｅ；ＤＢＵ）を加えた
後、マイクロウエーブ炉内に置く。加熱条件は４４０ワ
ット、１０分間反応させる。反応完成後にメタノール／
水（体積比１：２）溶液中で再沈殿させ、濾過加熱乾燥
後に、メタノールを溶剤として抽出を行い、乾燥後に
０．４３８０ｇのマグネシウムフタロシアニンを得る。
生産率は８５％である。

【表２】

【００２０】実施例３：フタロニトライル方式で無中間
金属のフタロシアニン（Ｈ₂ Ｐｃ）を合成する。４−ｔ
ｅｒｔ−ブチルフタロニトライル（４−ｔｅｒｔ−ｂｕ
ｔｙｌ ｐｈｔｈａｌｏｎｉｔｒｉｌｅ）０．５ｇ
（２．７２ｍｍｏｌ）を石英瓶中に入れ、５ｍｌのＤＢ
Ｕを加えた後、マイクロウエーブ炉内に置く。加熱条件
は４４０ワット、１０分間反応させる。反応完成後にメ
タノール／水（体積比１：２）溶液中で再沈殿させ、濾
過加熱乾燥後に、メタノールを溶剤として抽出を行い、
乾燥後に０．４１４４ｇの無中間金属のフタロシアニン
（Ｈ₂ Ｐｃ）を得る。生産率は８３％である。

【表３】

【００２１】実施例４：金属置換方式で亜鉛フタロシア
ニンを合成する。テトラ−ｔ−ブチル（ｔｅｔｒａ−ｔ
−ｂｕｔｙｌ）無中心金属フタロシアニン０．０２ｇ
（０．０２７ｍｍｏｌ）及び窒化亜鉛０．００７４ｇ
（０．０５４ｍｍｏｌ）を均一に研磨して石英瓶中に入
れ、更にマイクロウエーブ炉中に置き、加熱条件４４０
ワットで、１０分間反応させる。反応完成後にメタノー
ル／水（体積比１：２）溶液で洗浄し、濾過加熱乾燥し
０．０６３ｇのテトラ−ｔ−ブチル亜鉛フタロシアニン
を得る。生産率は２９％である。

【表４】

【００２２】実施例５：金属置換方式でルテチウムフタ
ロシアニンを合成する。テトラ−ｔ−ブチル（ｔｅｔｒ
ａ−ｔ−ｂｕｔｙｌ）無中心金属フタロシアニン０．２
ｇ（０．２７ｍｍｏｌ）及び酢酸ルテチウム０．０９５
３ｇ（０．２７ｍｍｏｌ）を均一に研磨して石英瓶中に
入れ、３ｍｌのＤＢＵを加えた後、更にマイクロウエー
ブ炉中に置き、加熱条件４４０ワットで、１０分間反応
させる。反応完成後にメタノール／水（体積比１：２）
溶液で洗浄し、濾過加熱乾燥し０．１５８１ｇのテトラ
−ｔ−ブチルルテチウムフタロシアニンをを得る。生産
率は７１％である。

【表５】

【００２３】以下の表６にフタロシアニン反応条件と生
産率の関係を整理した。

【表６】

【００２４】

【発明の効果】総合すると、本発明はマイクロウエーブ
利用のフタロシアニン合成方法を提供し、それは、マイ
クロウエーブ加熱方式を応用してフタロシアニンを製造
し、迅速で、溶剤不要で、効率的な製造工程であり、そ
の合成物の物性はいずれも伝統的な加熱方式より満足で
きるものである。ゆえに本発明は新規性、進歩性、及び
産業上の利用価値を有する発明であり、特許の要件に符
合する。なお、以上は本発明の好ましい実施例の説明で
あって本発明の請求範囲を限定するものではなく、本発
明の特許請求の範囲に記載の形状、構造、特徴及び精神
に基づく均等な変化及び修飾はいずれも本発明の請求範
囲に属するものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】フタロシアニンの化学構造式表示図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 曾 再微 台湾新竹市光復路二段299號18樓 (72)発明者 胡 恒達 台湾桃園縣楊梅鎮文化路295巷30弄９號 (72)発明者 劉 榮昌 台湾台北縣新莊市後港一路135號４樓 (72)発明者 李 重君 台湾雲林縣崙背郷大同路105巷８號 (72)発明者 李 明家 台湾台中縣大甲鎮徳興路42−１號４樓 (72)発明者 陳 俊榮 台湾台北市北投區知行路77巷10號２樓 Ｆターム(参考） 4C050 PA12 PA13 PA15

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロウエーブ加熱方式でフタロシア
   ニンを製造し、該フタロシアニンの構造は、 【化１】 であり、そのうち、Ｒはアルキル基或いはエーテル基の
   いずれかとされ、Ｍｔは中間金属及び非金属のいずれか
   とされることを特徴とする、マイクロウエーブ利用のフ
   タロシアニン合成方法。
2. 【請求項２】 前記アルキル基がイソブチル基（ｔ−Ｂ
   ｕｔｙｌ）とされたことを特徴とする、請求項１に記載
   のマイクロウエーブ利用のフタロシアニン合成方法。
3. 【請求項３】 前記エーテル基がペントキシ基（Ｐｅｎ
   ｔｏｘｙ）とされたことを特徴とする、請求項１に記載
   のマイクロウエーブ利用のフタロシアニン合成方法。
4. 【請求項４】 前記Ｍｔが、金属とされ、Ｎｉ、Ｃｏ、
   Ｃｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｔｂ、Ｃｅ、Ｌ
   ａ及びＬｕのいずれかとされることを特徴とする、請求
   項１に記載のマイクロウエーブ利用のフタロシアニン合
   成方法。
5. 【請求項５】 前記Ｍｔが非金属のＨとされたことを特
   徴とする、請求項１に記載のマイクロウエーブ利用のフ
   タロシアニン合成方法。
6. 【請求項６】 前記フタロシアニン合成方法において、
   反応開始物がｔ−ブチルフタリックアンハイドライド、
   ｎ−ペントキシフタロニトライル、ｔ−ブチルフタノニ
   トライル、テトラ−ｔ−ブチル Ｈ₂ Ｐｃのいずれかと
   されることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロウ
   エーブ利用のフタロシアニン合成方法。
7. 【請求項７】 前記フタロシアニン合成方法において、
   反応はマイクロウエーブ発生器を具えた任意の装置を利
   用し、２００〜９００ワットの間で、１〜３０分間マイ
   クロウエーブ加熱を行うことを特徴とする、請求項１に
   記載のマイクロウエーブ利用のフタロシアニン合成方
   法。