JP2005520907A - アントラキノン染料 - Google Patents

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Abstract

式(I):〔式中、R1及びR3が、互いに独立して、−NHR5、−NHSO25、−NHCOR5、−OR6又は−SR7であり、R2及びR4が、互いに独立して、−OR6又は−SR7であり、但し、置換基R1からR4の全てが、SR7ではなく;R5が、水素、アルキル、アリール、アラルキルであるか、又は式:−(Cn2nX)m−H(ここで、Xが、−O−、−S−、−SO2−、−NH−、−NR8−、−CONH−若しくは−CONR8−であり、R8が、アルキル又はアリールであり、nが、2〜6の数であり、そしてmが、1〜10の数である)で示される基であり;R6が、アリール又はヘテロアリールであり、R7が、アルキル、アリール、ヘテロアリールであるか、又は式:−(Cn2nX)m−H(ここで、Xが、−O−、−S−、−SO2−、−NH−、−NR8−、−CONH−若しくは−CONR8−であり、R8が、アルキル又はアリールである)で示される基である〕で示される化合物、その製造方法、並びに練り込み着色されたプラスティック又は着色ポリマー粒子の製造におけるその使用。

Description

本発明は、新規なアントラキノン染料、その製造方法、及び練り込み着色されたプラスティック又は着色ポリマー粒子を製造する方法におけるその使用に関するものである。
染料、特にアントラキノン系の染料は、プラスティックの練りこみ着色用に知られている。
例えば、US特許5367039には、(メタ)アクリロイル基を有する1,4,5,8−四置換アントラキノンが、ビニルモノマーと重合でき、そのために着色されたビニルポリマーの製造に適すると記載されている。
しかし、今までに用いられた染料は、光堅牢性、特に熱安定性に関して最も高い要求を満たしていない。
したがって、高い着色力、及び光堅牢性、特に、高温光堅牢性を有する着色を生じ、かつ良好な全般的堅牢性を有する、新規な熱安定性染料に対する要求がある。
課題を解決するための手段
驚いたことに、本発明による染料は、今や実質的に上記の基準を満たすことが見出された。
本発明は、従って、式(I):
Figure 2005520907
〔式中、
1及びR3が、互いに独立して、−NHR5、−NHSO25、−NHCOR5、−OR6又は−SR7であり、
2及びR4が、互いに独立して、−OR6又は−SR7であり、
但し、置換基R1からR4の全てが、SR7ではなく、
5が、水素、アルキル、アリール、アラルキルであるか、又は式:−(Cn2nX)m−H(ここで、Xが、−O−、−S−、−SO2−、−NH−、−NR8−、−CONH−若しくは−CONR8−であり、R8が、アルキル又はアリールであり、nが、2〜6の数であり、そしてmが、1〜10の数である)で示される基であり;
6が、アリール又はヘテロアリールであり、
7が、アルキル、アリール、ヘテロアリールであるか、又は式:−(Cn2nX)m−H(ここで、Xが、−O−、−S−、−SO2−、−NH−、−NR8−、−CONH−若しくは−CONR8−であり、R8が、アルキル又はアリールである)で示される基である〕
で示される化合物に関する。
置換R1及びR3は、同一又は異なっていてもよく、好ましくはR1及びR3は同一である。
同様に、R2及びR4は、同一又は異なっていてもよく、好ましくは同一である。
アルキルを意味するあらゆる基は、直鎖状又は分枝状の、ヒドロキシル基、アミノ基若しくはハロゲン原子で1回以上置換されていてもよいアルキル基であってもよい。
アルキル基の例は、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、イソオクチル、n−デシル及びn−ドデシルを含む。
置換されたアルキル基は、たとえば、2−ヒドロキシエチル、2−ヒドロキシプロピル、4−ヒドロキシブチル、2−アミノエチル、2−アミノプロピル、4−アミノブチル、2−クロロエチル、2−ブロモエチル及び4−クロロブチルを含む。
5〜R8を示すアリール基は、好ましくは炭素原子5〜24個、とりわけ6〜14個を有することが好ましく、かつ、例えばヒドロキシ、C1〜C4アルキル、C1〜C4アルコキシ、C1〜C4ヒドロキシアルキル、ハロゲンによるか、あるいは−NH−CO−R(ここで、Rは、アミノ、C1〜C4アルキル、非置換フェニル又はヒドロキシ、C1〜C4アルキル、C1〜C4アルコキシ、C1〜C4ヒドロキシアルキル若しくはハロゲンにより置換されたフェニルである)により置換されていてもよい。
適切なアリール基の例は、フェニル、トリル、メシチル、イシチル、2−ヒドロキシフェニル、4−ヒドロキシフェニル、2−クロロフェニル、4−クロロフェニル、2,6−ジクロロフェニル、2−アミノフェニル、3−アミノフェニル、4−アミノフェニル、4−メトキシフェニル、4−エトキシフェニル、4−アセチルアミノフェニル、ナフチル及びフェナントリルを含む。
5としてのアラルキル基は、好ましくは炭素原子6〜30個、とりわけ7〜12個を有することが好ましく、かつ、非置換であるか、あるいはC1〜C4アルキル基、C1〜C4アルコキシ基、ハロゲン原子又は−NH−CO−R(ここで、Rは、アミノであり、C1〜C4アルキル、非置換フェニル又はC1〜C4アルキル、C1〜C4アルコキシ若しくはハロゲンにより置換されたフェニルである)により1回以上置換されていてもよい。
アラルキル基の適切な例は、ベンジル、2−フェニルエチル、トリルメチル、メシチルメチル及び4−クロロフェニルメチルを含む。
6又はR7としてのヘテロアリールは、好ましくは炭素原子4又は5個、かつO、S及びNの群からのヘテロ原子1又は2個を含有する。それは、例えば、ピロリル、フリル、チオフェニル、オキサゾリル,チアゾリル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニル、インドリル、プリニル又はキノリルをであってもよい。
式(I)中、R1及びR3は、好ましくは−NHR5又は−SR7である。
1及びR3が、−NHR5又は−SR7であり、R5及びR7が、アリール又はヒドロキシアルキルである式(I)の化合物が好まれる。
1及びR3が、−NHR5又は−SR7であり、R5が、フェニル、メシチル又は2−ヒドロキシエチルであり、R7が、フェニルである式(I)の化合物が、特に好まれる。
式(I)において、R2及びR4が、好ましくは−SR7である。
2及びR4が、−SR7(ここで、R7が、アリール又はヒドロキシアルキル、とりわけフェニル又は2−ヒドロキシエチルである)である式(I)の化合物がとりわけ好まれる。
式(la)〜(Ic):
Figure 2005520907
で示される化合物が特に好まれる。
式(I)の化合物は、例えば1,3,5,7−テトラブロモアントラキノンから、適切な求核剤との反応により製造することができる。その反応における第一工程において、好ましくは同一のR1及びR3を反応性の1、5−位に導入することが好都合である。更なる求核置換反応において、残余の3、7−位の臭素原子を、好ましくは同一のR2及びR4により置き換える。R1〜R4が同一である場合、反応は、単工程でも行うことができる。
1,3,5,7−テトラブロモアントラキノンは、例えば2工程で製造することができ、1,5−ジアミノアントラキノンを、塩酸水溶液中に臭素化して、1,5−ジアミノ−2,4,6,8−テトラブロモアントラキノンを得て(R. Scholl, F.Eberle, W. Tritsch: Monatshefte fur Chemie32, 1055(1911))、それをジアゾ化し、続けての還元により、1,3,5,7−テトラブロモアントラキノンに変換することができる(H. Kopf, J. Fuchs, K. H. Eisenmann: Annalen der Chemie585, 178(1954); F. Ullmann, O. Eiser: Chemische Berichte 49,2154(1916))。
本発明は、第一の反応工程において、1,3,5,7−テトラブロモアントラキノンを、化合物R1−Hとか、又は化合物R1−H及び化合物R3−Hの混合物と反応させ、その後、そのようにして製造された中間体を、化合物R2−Hとか、又は化合物R2−H及び化合物R4−Hの混合物と反応させることを含む式(I)の化合物の製造方法に関する(R1、R2、R3及びR4が請求項と同義である)。
1がHであり、化合物R2−H、化合物R3−H及び化合物R4−Hは、公知であり、それ自体公知の方法により製造することができる。
本発明は、また高分子量有機材料と、着色有効量の式(I)の化合物の少なくとも1種と、を混合することを含む練り込み着色されたプラスティック又は着色ポリマー粒子の製造方法に関する。
式(I)の染料を用いる高分子量有機物質の着色は、例えば、ロールミル、混合装置又は摩砕装置を用いることにより、そのような染料をそのような基質と混合して、染料を高分子量有機材料中に溶解されるか、微細に分散させて行う。混合された染料と高分子量有機材料を、その後例えば、カレンダリング、圧縮成形、押出し成形、コーティング、スピニング、注型、射出成形のような公知の方法により処理し、結果として着色材料は最終形態を得る。染料の混合は、また、実際の処理工程直前、固体、例えば粉末染料と顆粒化又は粉末高分子有機材料と、適切ならば添加剤のような他の成分を、例えば同時に、連続的に供給し、直接押出し成形機の取り入れ域にいれ、構成成分を処理する直前に混合することにより行うことができる。しかしながら、一般的には、より均一に着色された物質を得ることができるため、染料を高分子量有機材料に先に混合しておくことが好まれる。
非硬質な成形物品を製造するか、又は剛性を緩和するため、成形する前に、高分子量化合物にいわゆる可塑剤を練り込むことがしばしば望ましい。可塑剤として、例えばリン酸、フタル酸又はセバシン酸のエステルを用いることができる。本発明の方法によれば、着色剤の練り込みの前又は後に、可塑剤を、ポリマーに練り込むことができる。異なる色相を達成するために、高分子量有機物質に、式(I)の染料に加えて、さらに他の顔料又は他の着色材を所望の量で、任意に追加の添加剤(例えば充填材又は乾燥剤)とともに、添加することもまた可能である。
特に繊維の形態での熱可塑性プラスティックの着色が好ましい。
本発明によれば、着色できる好ましい高分子量有機材料は、とりわけ一般的には誘電率2.5以上を有するポリマーであり、特にポリエステル、ポリカーボネート(PC)、ポリスチレン(PS)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレン/アクリロニトリル(SAN)又はアクリロニトリル/ブタジエン/スチレン(ABS)である。ポリエステル及びポリアミドが特に好ましい。テレフタル酸とグリコール(特にエチレングリコール)の重縮合により得ることができるか、又はテレフタル酸と1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサンとの縮合生成物、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)又はポリブチレンテレフタレート(PBT);さらにポリカーボネート(例えばα,α−ジメチル−4,4−ジヒドロキシ−ジフェニルメタンとホスゲンとから得ることができる)、ポリビニルクロリド及びポリアミドに基づく高分子(例えばポリアミド6又はポリアミド6.6)である直鎖状芳香族ポリエステルがより好ましい。
本発明の式(I)の化合物がNH、OH又はSH基を少なくとも2個含有する場合、その染料を、モノマーと混合し、コポリマーの形態で直接ポリマー骨格に組み込むことが可能である(但し、そのモノマーが、NH、OH又はSH基の活性水素原子と反応する反応性基を含有する)。そのようなモノマーの例は、エポキシド(エポキシ樹脂)、イソシアネート(ポリウレタン)及びカルボン酸クロリド(ポリアミド、ポリエステル)を含む。
したがって、本発明は、また、練り込み着色されたプラスティック又は着色ポリマー粒子を製造する方法にも関し、そこでNH−、OH−又はSH−反応性基を少なくとも1個含有するモノマーを少なくとも1種含み、かつ重合、重付加又は重縮合反応可能な混合物を、NH、OH又はSH基を少なくとも2個有する式(I)の化合物の少なくとも1種と反応させることを含む。
本発明は、また、プラスティック又は着色ポリマー粒子の製造における式(I)の化合物の使用、並びに式(I)の化合物を用いて着色された練り込み着色されたプラスティック及び着色ポリマー粒子にも関する。
本発明の染料は、上記の材料、特にポリエステル材料に、良好な耐使用堅牢性(特に非常に良好な高温、光堅牢性)を有する高い着色力の均一な色相を付与する。
本発明の染料は、さらにあらゆる種類のコーティング適用に用いることができる。
本発明の染料は、また、他の染料とともに用いて、容易にブレンドされた色合いを作製することができる。
本発明の式(I)のアントラキノン染料は、液晶ディスプレイ(LCD)、電荷結合素子(CCD)用のカラーフィルター(特に400〜700nmの範囲の可視光用)の製造における着色剤として、さらに適切である。
適切な基体(例えばアモルファスシリコン)に、赤、青、及び緑の着色剤を逐次適用することによるカラーフィルターの製造は、GB-A 2 182 165に記載されている。カラーフィルターは、例えばインキ、特に本発明のアントラキノン染料を含む印刷インキを用いて被覆することができるか、又は本発明のアントラキノン染料を化学的に、熱的に、光分解的に構築可能な高分子量有機材料と配合することにより製造することができる。更なる製造、LCDのような基体に適用し、続けて光構築及び現像により、例えばEP-A 654 711と同様にして、製造することができる。カラーフィルターの製造を記載する他の文献は、US-A 5 624 467,Displays 14/2,115(1993)及びWO 98/45756が挙げられる。
本発明のアントラキノン染料を用いる液晶ディスプレイ(LCD)用に製造されるカラーフィルターは、カラードットの高い透過性により特徴付けられる。
本発明は、着色剤としてのカラーフィルターの製造における本発明のアントラキノン染料の使用にも関する。
以下の例は、本発明を詳細に説明するものである。
例 1:
A. 1,5−ビス(2−ヒドロキシエチルアミノ)−3,7−ジブロモアントラキノン
1,3,5,7−テトラブロモアントラキノン90g、2−アミノエタノール142.3g、酢酸ナトリウム18.6g及び酢酸銅(I)0.52gを実験室用反応装置に導入し、130℃で3時間撹拌した。室温まで冷却した後、反応混合物をエタノールにとり、水に注いだ。ろ過及び乾燥後、生成物24g(65%)を得た。
B. 1,5−ビス(2−ヒドロキシエチルアミノ)−3,7−ビス(フェニルメルカプト)−アントラキノン
1,5−ビス(2−ヒドロキシエチルアミノ)−3,7−ジブロモアントラキノン24gを、ジメチルホルムアミド(DMF)100mlに室温で導入した。ナトリウムチオフェノレート16.3gを添加した後、混合物を120℃まで加熱し、その温度で1時間保持した。混合物を室温まで冷却した後、メタノール100mlをそこに添加した。沈殿物をろ取し、メタノール/水混合物(1:1)で洗浄し、次いで真空乾燥させた。
収率: 18.6g(68.5%)
例 2:
A. 1,5−ビス(フェニルアミノ)−3,7−ジブロモアントラキノン
1,3,5,7−テトラブロモアントラキノン20g、アニリン70ml、酢酸ナトリウム9.3g及び酢酸銅(I)0.26gを実験室用反応装置に導入し、150℃で2時間撹拌した。混合物を室温まで冷却した後、粗成生物を、エタノールを用いて、沈殿させ、ろ取し、洗浄し、次いで真空乾燥させた。
収率:16.8g(80%)
B. 1,5−ビス(フェニルアミノ)−3,7−ビス(2−ヒドロキシエチルメルカプト)−アントラキノン
1,5−ビス(フェニルアミノ)−3,7−ジブロモアントラキノン16.8g及び2−ヒドロキシエチル−メルカプタン5.6gを、DMF50mlに室温で導入した。110℃まで混合物を加熱した後、DMF90ml中のカリウムtert−ブタノレート8.16gの溶液を添加した。混合物を110℃で2時間撹拌した。水500mlを、その後滴下した。沈殿物をろ取し、洗浄し、次いで真空乾燥させた。
収率: 11.4g(70%)
例 3:
A. 1,5−ビス(メシチルアミノ)−3,7−ジブロモアントラキノン
1,3,5,7−テトラブロモアントラキノン37g、メシジン12.3ml,酢酸ナトリウム17.3g及び酢酸銅(I)0.5gを実験室用反応装置に導入し、170℃で7時間撹拌した。室温まで冷却した後、粗生成物を2NのHClの1Lの添加により沈殿させ、エタノールから再結晶化させた。ろ過及び乾燥後、生成物21g(47%)を得た。
B. 1,5−ビス(メシチルアミノ)−3,7−ビス(フェニルメルカプト)−アントラキノン
1,5−ビス(メシチルアミノ)−3,7−ジブロモアントラキノン16.5gを、DMF50ml中に室温で懸濁させ、120℃まで加熱した。50℃まで冷却した後、DMF25ml中のナトリウムチオフェノレート8.5gの懸濁液をそこに添加した。混合物を、その後120℃まで再度加熱し、その温度で1.5時間撹拌した。混合物を60℃まで冷却した後、メタノール100mlを添加し、混合物を一晩室温で撹拌した。沈殿物をろ取し、メタノール/水混合物(1:1)で洗浄し、次いで真空乾燥させた。
収率: 11.2g(62%)
例 4: 1,3,5,7−テトラキス(フェニルメルカプト)−アントラキノン
1,3,5,7−テトラブロモアントラキノン90g及びナトリウムチオフェノレート50gを、実験室用反応装置内でDMF150ml中に70℃で懸濁させた。反応混合物を120℃で5時間撹拌した。室温まで冷却した後、沈殿物をろ取し、エタノールで洗浄し、次いで真空乾燥させた。
収率: 22.6g(73%)
II. 適用例
11. 1.
液晶ディスプレイ(LCD)用のカラーフィルターの製造
ジルコニウムセラミックビーズ83.3gを含有する100ml容ガラス容器中で、例1によるアントラキノン染料2.8g、Solspers(登録商標) 5000 0.28g、Disperbyke(登録商標) 161 4.10g(分散剤、n−ブチルアセテート/1−メトキシ−2−プロピルアセテート1:6中の顔料に対し高い親和性を有する基を含有する高分子量ブロック共重合体30%溶液(BYK Chemie製))及び1−メトキシ−2−プロピルアセテート(MPA)14.62gを、Dispermatを用いて、23℃、1000回転/分で10分間、次いで3000回転/分で180分間撹拌した。アクリレートポリマーバインダー4.01g(MPA中の35%溶液)の添加後、撹拌を室温、3000回転/分で30分間行った。ビーズの除去に続けて、分散液を等量のMPAで希釈した。
スピンコーティング装置を用いて、ガラス基板(Corning製、型番1737−F)を得られた分散液で被覆し、1000回転/分で30秒間遠心させた。
層をホットプレート上で100℃で2分間、次いで200℃で5分間乾燥させた。得られた層の厚さは、0.4μmであった。
下記のアントラキノン染料(表1)は、同様にプラスティックの練り込み着色に適し、例1と同様にして調製することができる:
Figure 2005520907

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Figure 2005520907

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Claims (14)

  1. 式(I):
    Figure 2005520907

    〔式中、
    1及びR3が、互いに独立して、−NHR5、−NHSO25、−NHCOR5、−OR6又は−SR7であり、
    2及びR4が、互いに独立して、−OR6又は−SR7であり、
    但し、置換基R1からR4の全てが、SR7ではなく;
    5が、水素、アルキル、アリール、アラルキルであるか、又は式:−(Cn2nX)m−H(ここで、Xが、−O−、−S−、−SO2−、−NH−、−NR8−、−CONH−若しくは−CONR8−であり、R8が、アルキル又はアリールであり、nが、2〜6の数であり、そしてmが、1〜10の数である)で示される基であり;
    6が、アリール又はヘテロアリールであり、
    7が、アルキル、アリール、ヘテロアリールであるか、又は式:−(Cn2nX)m−H(ここで、Xが、−O−、−S−、−SO2−、−NH−、−NR8−、−CONH−若しくは−CONR8−であり、R8が、アルキル又はアリールである)で示される基である〕
    で示される化合物。
  2. 1及びR3が、−NHR5又は−SR7であり、かつR5及びR7が、請求項1と同義である、請求項1記載の式(I)の化合物。
  3. 1及びR3が、−NHR5又は−SR7であり、かつR5及びR7が、アリール又はヒドロキシアルキルである、請求項1記載の式(I)の化合物。
  4. 5が、フェニル、メシチル又は2−ヒドロキシエチルであり、かつR7が、フェニルである、請求項3記載の式(I)の化合物。
  5. 2及びR4が、−SR7であり、かつR7が、請求項1と同義である、請求項1又は2記載の式(I)の化合物。
  6. 7が、アリール又はヒドロキシアルキルである、請求項5記載の式(I)の化合物。
  7. 7が、フェニル又は2−ヒドロキシエチルである、請求項6記載の式(I)の化合物。
  8. 式(Ia)〜(Ic):
    Figure 2005520907

    に示される化合物のいずれか1種である、請求項1記載の式(I)の化合物。
  9. 請求項1記載の式(I)の化合物の製造方法であって、
    第一の反応工程において、1,3,5,7−テトラブロモアントラキノンを、化合物R1−Hとか、又は化合物R1−H及び化合物R3−Hの混合物と反応させ、
    その後、そのようにして製造された中間体を、化合物R2−Hとか、又は化合物R2−H及び化合物R4−Hの混合物と反応させる
    ことを含む方法(R1、R2、R3及びR4は請求項1と同義である)。
  10. 練り込み着色されたプラスティック又は着色ポリマー粒子の製造における請求項1〜8のいずれか1項記載の式(I)の化合物の使用。
  11. 高分子量有機材料と、着色有効量の式(I)の化合物の少なくとも1種と、を混合することを含む練り込み着色されたプラスティック又は着色ポリマー粒子の製造方法。
  12. 練り込み着色されたプラスティック又は着色ポリマー粒子の製造方法であって、
    NH−、OH−又はSH−反応性基のうち少なくとも1種を含有するモノマーを少なくとも1種含む混合物であって、かつ重合、重付加又は重縮合反応することができる混合物を、NH、OH又はSH基を少なくとも2個含有する請求項1記載の式(I)記載の化合物少なくとも1種と反応させることを含む方法。
  13. 請求項11又は12記載の方法で着色されたプラスティック又は着色ポリマー粒子。
  14. カラーフィルターの製造における着色剤としての請求項1記載のアントラキノンの使用。
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