JP2009209138A - 縮合多環系フェナジン化合物およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明が解決すべき課題は、特定波長の光に対する吸収特性を有し、且つ高い強度の蛍光を発することができる上に、耐熱性や耐光性に優れ、比較的容易に合成することができる化合物を提供することにある。
【解決手段】本発明の縮合多環系フェナジン化合物は、下記式(I)で表される。
[式中、R1は水素原子基等を示し、R2は4−アミノフェニル誘導体基等を示し、R3は他の置換基と一体となって−O−基等を形成し、R4とR5はそれぞれ隣り合う炭素原子と共にフェニル基等を形成し、R6は4−アミノフェニル誘導体基等を示し、R7は他の置換基と一体となって−O−基等を示す]
【選択図】なし
【解決手段】本発明の縮合多環系フェナジン化合物は、下記式(I)で表される。
[式中、R1は水素原子基等を示し、R2は4−アミノフェニル誘導体基等を示し、R3は他の置換基と一体となって−O−基等を形成し、R4とR5はそれぞれ隣り合う炭素原子と共にフェニル基等を形成し、R6は4−アミノフェニル誘導体基等を示し、R7は他の置換基と一体となって−O−基等を示す]
【選択図】なし
Description
本発明は、フェナジン骨格を有し且つ対称または略対称な構造を有する縮合多環系フェナジン化合物、当該化合物を含む蛍光色素、および当該化合物の製造方法に関するものである。
高度にπ共役した有機化合物には、分子内での回転運動等により費やされるエネルギーが少ないので、吸収した光エネルギーにより励起し、次いで吸収したエネルギーを蛍光として放出するものがある。この様な有機化合物は、蛍光色素として用いられる。
かかる蛍光色素の用途としては、例えば塗料やインクに配合されたり或いは高分子樹脂や繊維を着色する染料や顔料が考えられる。
ここで、蛍光色素を含む色素等として利用される有機化合物の発光強度は、一般的に、固体状態よりも溶液状態の方が強い。しかし、実用化のためには固体状態で使用できる方が利便性は高い。また、上記の様な用途に用いる場合には、蛍光波長を調節できることが重要となる。この様な観点から、本発明者らは、固体発光性蛍光色素の合成中間体として利用でき、且つ安定性に優れ、色素、顔料あるいは染料に利用可能なものとして下記化合物等を開発し、既に特許出願している(特許文献1および2)。また、さらに研究を進め、優れた蛍光特性を有する化合物を開発している(特許文献3および4)。
上述した様に、蛍光発光性を有する化合物としては、既に種々の化合物が開発されている。しかし、様々な光吸収特性や蛍光特性を有する有機化合物のさらなるバリエーションが求められている。
そこで、本発明が解決すべき課題は、特定波長の光に対する吸収特性を有し、且つ高い強度の蛍光を発することができる上に、耐熱性や耐候性に優れ、比較的容易に合成することができる化合物を提供することにある。また、本発明では、同様の特性を有する蛍光色素と、当該化合物の製造方法を提供することも目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく、新規な化合物の合成とその蛍光特性につき鋭意検討を進めた。その結果、高度にπ共役したフェナジン化合物は、光吸収特性や蛍光特性等が良好である上に合成も容易であることを見出して、本発明を完成した。
本発明に係る縮合多環系フェナジン化合物は、下記式(I)で表される。
[式中、
(1) R1は下記式(II)で表される構造を示し、R2と構造(II)中のR10は一体となって−O−基、−S−基もしくは−N(R11)−基を形成し、且つR3は水素原子基を示すか、
(2) R1は水素原子基を示し、R2は構造(II)を示し、且つR3とR10は一体となって−O−基、−S−基もしくは−N(R11)−基を形成するか、または
(3) R1と構造(II)中のR10は一体となって−O−基、−S−基もしくは−N(R11)−基を形成し、R2は構造(II)を示し、且つR3は水素原子基を示し、
(1) R1は下記式(II)で表される構造を示し、R2と構造(II)中のR10は一体となって−O−基、−S−基もしくは−N(R11)−基を形成し、且つR3は水素原子基を示すか、
(2) R1は水素原子基を示し、R2は構造(II)を示し、且つR3とR10は一体となって−O−基、−S−基もしくは−N(R11)−基を形成するか、または
(3) R1と構造(II)中のR10は一体となって−O−基、−S−基もしくは−N(R11)−基を形成し、R2は構造(II)を示し、且つR3は水素原子基を示し、
(4) R4とR5は、それぞれ隣り合う炭素原子と共に下記式(III)で表される構造を形成し、R6は下記式(IV)で表される構造を示し、R7と構造(IV)中のR15は一体となって−O−基、−S−基もしくは−N(R16)−基を形成し、且つ構造(III)中のR12は水素原子基を示すか、
(5) R4とR5は、それぞれ隣り合う炭素原子と共に構造(III)を形成し、R6は構造(IV)を示し、R7は水素原子基を示し、且つ構造(III)中のR12と構造(IV)中のR15は一体となって−O−基、−S−基もしくは−N(R16)−基を形成するか、
(6) R4とR5は、それぞれ隣り合う炭素原子と共に構造(III)を形成し、R6と構造(IV)中のR15は一体となって−O−基、−S−基もしくは−N(R16)−基を形成し、R7は構造(IV)を示し、且つR12は水素原子基を示すか、
(7) R4は水素原子基を示し、R5は構造(IV)を示し、R6とR7はそれぞれ隣り合う炭素原子と共に構造(III)を形成し、構造(III)中のR12と構造(IV)中のR15は一体となって−O−基、−S−基もしくは−N(R16)−基を形成するか、
(8) R4と構造(IV)中のR15は一体となって−O−基、−S−基もしくは−N(R16)−基を形成し、R5は構造(IV)を示し、R6とR7は、それぞれ隣り合う炭素原子と共に構造(III)を形成し、且つR12は水素原子基を示すか、または
(9) R4は構造(IV)を示し、R5は構造(IV)中のR15と一体となって−O−基、−S−基もしくは−N(R16)−基を形成し、R6とR7はそれぞれ隣り合う炭素原子と共に構造(III)を形成し、且つR12は水素原子基を示し、
(5) R4とR5は、それぞれ隣り合う炭素原子と共に構造(III)を形成し、R6は構造(IV)を示し、R7は水素原子基を示し、且つ構造(III)中のR12と構造(IV)中のR15は一体となって−O−基、−S−基もしくは−N(R16)−基を形成するか、
(6) R4とR5は、それぞれ隣り合う炭素原子と共に構造(III)を形成し、R6と構造(IV)中のR15は一体となって−O−基、−S−基もしくは−N(R16)−基を形成し、R7は構造(IV)を示し、且つR12は水素原子基を示すか、
(7) R4は水素原子基を示し、R5は構造(IV)を示し、R6とR7はそれぞれ隣り合う炭素原子と共に構造(III)を形成し、構造(III)中のR12と構造(IV)中のR15は一体となって−O−基、−S−基もしくは−N(R16)−基を形成するか、
(8) R4と構造(IV)中のR15は一体となって−O−基、−S−基もしくは−N(R16)−基を形成し、R5は構造(IV)を示し、R6とR7は、それぞれ隣り合う炭素原子と共に構造(III)を形成し、且つR12は水素原子基を示すか、または
(9) R4は構造(IV)を示し、R5は構造(IV)中のR15と一体となって−O−基、−S−基もしくは−N(R16)−基を形成し、R6とR7はそれぞれ隣り合う炭素原子と共に構造(III)を形成し、且つR12は水素原子基を示し、
R8、R9、R11、R13、R14およびR16は、独立して水素原子基、C1-12アルキル基、置換基αを有していてもよいアリール基、またはアリール上に置換基αを有していてもよいアラルキル基を示し;
置換基αは、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、水酸基、C1-10アルコキシ基、C1-12アルキル基、ハロゲン基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、およびシアノ基からなる群より選択される1以上の基を示す。
置換基αは、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、水酸基、C1-10アルコキシ基、C1-12アルキル基、ハロゲン基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、およびシアノ基からなる群より選択される1以上の基を示す。
但し、R1〜R3が上記(3)で定義され且つR4〜R7が上記(4)で定義される場合、またはR1〜R3が上記(3)で定義され且つR4〜R7が上記(8)で定義される場合、R8、R9、R13およびR14はC7-12アルキル基、置換基αを有していてもよいアリール基、またはアリール上に置換基αを有していてもよいアラルキル基を示すか、或いは−NR8R9と−NR13R14は異なる基を示す。]
本発明において「C1-12アルキル基」とは、炭素数が1〜12の直鎖状または分枝鎖状の1価脂肪族炭化水素基を意味する。例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、ペンチル、イソアミル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノナニル、デシル、ウンデシル、ドデシル等である。R8、R9、R13およびR14の定義においては、C2-12アルキル基が好ましく、C4-10アルキル基がより好ましく、特にn−C4-8アルキル基が好ましい。その他の場合では、C1-6アルキル基が好ましく、C1-4アルキル基がより好ましく、C1-2アルキル基がより好ましく、メチル基がより好ましい。但し、R1〜R3が上記(3)で定義され且つR4〜R7が上記(4)で定義される場合、またはR1〜R3が上記(3)で定義され且つR4〜R7が上記(8)で定義される場合、R8、R9、R13およびR14はC7-12アルキル基が好ましい。
「アリール基」とは、炭素数が6〜12の芳香族炭化水素基を意味する。例えば、フェニル、ナフチル、ビフェニル等であり、当該基としてはフェニルが好適である。
「アラルキル基」は、上述したアリール基により置換されたC1-6アルキル基をいう。例えば、ベンジル、フェネチル、フェニルプロピル、フェニルブチル、フェニルペンチル、フェニルヘキシル、ナフチルメチル、ナフチルエチル、ナフチルプロピル、ナフチルブチル等である。当該基としてはアリール−C2-4アルキルが好ましく、フェニル−C2-4アルキルがより好ましい。
「アルキルアミノ基」とは、アミノ基に1個のC1-10アルキル基が結合している基をいう。例えば、メチルアミノ、エチルアミノ、プロピルアミノ、イソプロピルアミノ、n−ブチルアミノ、イソブチルアミノ、tert−ブチルアミノ、ペンチルアミノ、イソアミルアミノ、ヘキシルアミノ等である。当該基としては、C1-6アルキルアミノ基が好ましく、C1-4アルキルアミノ基がより好ましく、特にC1-2アルキルアミノ基が好ましい。
「ジアルキルアミノ基」とは、アミノ基に2個のC1-10アルキル基が結合している基をいう。例えば、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジプロピルアミノ、ジイソプロピルアミノ、ジ(n−ブチル)アミノ、イソブチルメチルアミノ、tert−ブチルメチルアミノ、ジペンチルアミノ、イソアミルメチルアミノ、ジヘキシルアミノ等である。当該基としては、ジ(C1-6アルキル)アミノ基が好ましく、ジ(C1-4アルキル)アミノ基がより好ましく、特にジ(C1-2アルキル)アミノ基が好ましい。
「C1-10アルコキシ基」は、炭素数が1〜10の直鎖状または分枝鎖状の脂肪族炭化水素オキシ基を意味する。例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ、tert−ブトキシ、ペントキシ、ヘキソキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ、ノナニルオキシ、デシルオキシ等である。当該基としては、好ましくはC1-6アルコキシ基であり、より好ましくはC1-4アルコキシ基であり、特にC1-2アルコキシ基が好ましい。
「ハロゲン基」としては、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨードが挙げられ、これらのうち、フルオロまたはクロロが好ましく、フルオロがより好ましい。
「アルコキシカルボニル基」は、上記C1-10アルコキシ基がカルボニル基に結合した基をいう。例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロポキシカルボニル、イソプロポキシカルボニル、ブトキシカルボニル、イソブトキシカルボニル、tert−ブトキシカルボニル、ペントキシカルボニル、ヘキソキシカルボニル等である。当該基としては、好ましくは(C2-6アルコキシ)カルボニル基であり、より好ましくは(C3-5アルコキシ)カルボニル基であり、特にn−ブトキシカルボニル基が好ましい。
アリール基が置換基αを有する場合、置換基αの数は特に制限されない。具体的には、例えば、R9がフェニルである場合、置換基αの数は1〜5であり、より好ましくは1〜4、より好ましくは1または2、特に1が好ましい。また、置換基αが複数存在する場合、それらは互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。
本発明化合物(I)には、以下の縮合多環系フェナジン化合物(Ia)〜(Il)が含まれる。
[式中、
R8、R9、R13およびR14は前述したものと同義を示し;X1は−O−基、−S−基もしくは−N(R11)−基を示し;X2は−O−基、−S−基もしくは−N(R16)−基を示す。
R8、R9、R13およびR14は前述したものと同義を示し;X1は−O−基、−S−基もしくは−N(R11)−基を示し;X2は−O−基、−S−基もしくは−N(R16)−基を示す。
なお、化合物(Ia)および化合物(Ib)においては、R8、R9、R13およびR14はC7-12アルキル基、置換基αを有していてもよいアリール基、またはアリール上に置換基αを有していてもよいアラルキル基を示すか、或いは−NR8R9と−NR13R14は異なる基を示す。]
本発明の蛍光色素は、上記縮合多環系フェナジン化合物を含む。
本発明に係る縮合多環系フェナジン化合物(I)の製造方法は、下記式のとおり、化合物(V)と化合物(VI)を縮合することを特徴とする。
当該製法は、−NR8R9と−NR13R14が比較的バルキーであっても反応が良好に進行し、また、−NR8R9と−NR13R14が互いに異なる化合物なども合成できるという利点を有する。
なお、当該製法において、下記式のとおり化合物(V)をジアミノ化合物とし且つ化合物(VI)をキノン化合物としても反応は同様に進行するので、かかる態様も本発明の範囲に含まれるものとする。
本発明の縮合多環系フェナジン化合物は、優れた光吸収特性と蛍光特性を示す上に、高い耐熱性と耐候性を有し、合成も比較的容易である。また、溶解性が良好であり、樹脂へ混合することも可能である。よって、本発明の縮合多環系フェナジン化合物は、蛍光性の染料や顔料などに適用できる蛍光色素として、産業上極めて有用である。
また、本発明に係る製法は、末端置換基が比較的バルキーな対称型縮合多環系フェナジン化合物や、略非対称な縮合多環系フェナジン化合物も良好に合成できるという利点を有する。
本発明の縮合多環系フェナジン化合物(I)は、下記合成スキーム1に従って製造することができる。
上記合成スキーム中、R1〜R7は前述したものと同義を示す。
合成スキーム1は、キノン化合物(V)とジアミン化合物(VI)を縮合してピラジン環を形成し、縮合多環系フェナジン化合物(I)を製造する工程である。なお、合成スキーム1において、化合物(V)をジアミン化合物とし且つ化合物(VI)をキノン化合物としても、同様の縮合多環系フェナジン化合物(I)を製造することは可能である。その場合の反応条件は、以下で説明するものと同一のものを採用することができる。
キノン化合物(V)は、特開2004−263178号公報や国際公開第2004/072053号パンフレットなどに記載の方法と同様に、下記合成スキーム2で製造することができる。ジアミン化合物(VI)は、これら公知文献に記載の方法により製造したキノン化合物から、下記合成スキーム3により製造することができる。なお、キノン化合物(V)とジアミン化合物(VI)中にピラジン環を形成するためのアミノ基以外に第1〜2級アミノ基が存在する場合には、副反応を抑制するために、かかる第1〜2級アミノ基を常法により保護してから合成スキーム1の反応を進めた後、脱保護することが好ましい。
合成スキーム1では、ジアミン化合物(VI)が塩酸塩などの塩である場合には、キノン化合物(V)とジアミン化合物(VI)を溶媒に溶解し、加熱する。塩を用いない場合には、溶液に酢酸等の酸を添加するか、溶媒自体を酢酸等の酸とすればよい。
使用できる溶媒としては、メタノールやエタノールなどのアルコール;ジエチルエーテルやTHFなどのエーテルなどを例示することができる。
上記溶液において、キノン化合物(V)とジアミン化合物(VI)は等モルまたは略等モル用いればよいが、一方が他方よりも合成が容易であったり安価である場合には、その一方のモル数を高くしてもよい。当該溶液の濃度は特に制限されないが、化合物(V)と化合物(VI)の合計で0.5〜10質量%程度にすればよい。
本反応の反応温度は適宜調節すればよいが、例えば60℃から還流条件程度とすればよい。反応時間も特に制限されず、薄層クロマトグラフィ(TLC)などで原料化合物である化合物(V)または化合物(VI)の消費を確認できるまでとすればよいが、通常は30分〜12時間程度とする。
反応終了後は、当業者公知の方法により化合物(I)を精製すればよい。例えば、反応混合液を大量の水に注ぎ、生じた析出物を濾取してからジクロロメタン、クロロホルム、酢酸エチルなど溶解性の高い溶媒で抽出し、抽出液を水や食塩水などで洗浄した後に乾燥し、溶媒を留去して残渣をカラムクロマトグラフィなどにより精製する。
上記合成スキーム1で得られた本発明の縮合多環系フェナジン化合物の置換基を、さらに官能基変換してもよい。例えば、−NR8R9基上の置換基であるR8やR9を変更したり、置換基αを変更することが考えられる。
上記合成スキーム1の原料化合物であるキノン化合物(V)は、下記合成スキーム2により製造することができる。なお、合成スキーム2では、R4とR5はそれぞれ隣り合う炭素原子と共に構造(III)を形成し、R6は構造(IV)を示し、且つフラン環またはピラン環を有する場合を代表的に示しているが、その他の化合物も同様に合成できる。例えば構造(IV)の位置は、原料化合物におけるスルホン酸ナトリウム基の置換位置により調整することができる。
上記合成スキーム中、R13〜R14は、前述したものと同義を示す。
合成スキーム2では、先ず、触媒の存在下、キノン化合物とアニリン化合物をカップリングし、さらに環化反応によりフラン環またはピラン環を形成してキノン化合物(V)を製造する。
原料化合物であるキノン化合物とアニリン化合物は、比較的シンプルな構造を有することから、市販のものを用いるか、市販化合物から当業者公知の方法により合成して用いればよい。なお、上記合成スキーム2において、上記キノン化合物(1,2−ナフトキノン−4−スルホン酸ナトリウム)に代えて、1,2−ナフトキノンを用いて同様の反応を行うことも可能である。また、各化合物における−NR13R14基は、適切な保護基で保護した上で反応を行い、適宜脱保護してもよい。
キノン化合物とアニリン化合物とをカップリングするための触媒は、特に制限はないが、例えば、塩化銅、酢酸ニッケル、塩化ニッケル、酢酸亜鉛などの金属塩を用いることができる。また、溶媒は、原料化合物を適度に溶解でき且つ反応を阻害するものでなければ特にその種類は問わないが、例えば、酢酸や酢酸水溶液、またはDMFやDMAなどのアミドを用いることができる。
本反応の反応温度は適宜調節すればよいが、例えば室温から100℃程度とすればよい。反応時間も特に制限されず、薄層クロマトグラフィ(TLC)などで原料化合物の消費を確認できるまでとすればよいが、通常は2時間〜10日間程度とする。
反応終了後は、当業者公知の方法により精製すればよい。例えば、反応混合液を水へ注ぎ、生じた析出物を濾別して水等で洗浄した後、さらにシリカゲルカラムクロマトグラフィなどで精製する。
合成スキーム2の次の反応では、触媒の存在下、最初の反応で得られたキノン化合物を溶媒中で閉環反応に付してキノン化合物(V)にする。
当該反応で用いる触媒は、複素環有機化合物の閉環反応で用いられているものであれば特に制限はないが、例えば、酢酸銅などの銅系触媒を用いることができる。また、溶媒は、原料化合物を適度に溶解でき且つ反応を阻害するものでなければ特にその種類は問わないが、例えば、ニトロメタン、酢酸や酢酸水溶液、ジメチルスルホキシド、またはDMFやDMAなどのアミドを用いることができる。
本反応の反応温度は適宜調節すればよいが、例えば50〜100℃程度とすればよい。反応時間も特に制限されず、薄層クロマトグラフィ(TLC)などで原料化合物の消費を確認できるまでとすればよいが、通常は6〜24時間程度とする。
反応終了後は、当業者公知の方法により精製すればよい。例えば、反応混合液を水へ注いだ後、析出した目的化合物をさらにカラムクロマトグラフィなどにより精製する。
なお、合成スキーム2において、出発原料化合物や反応条件などを工夫することによって、キノン化合物(V)を一工程で得ることも可能である。
上記合成スキーム1の原料化合物であるジアミン化合物(VI)は、対応するキノン化合物から下記合成スキーム3により製造することができる。
合成スキーム3の反応は、当業者公知の官能基変換反応である。即ち、キノン化合物のカルボニル基をヒドロキシアンモニウム塩酸塩によりオキシム基に変換し、さらに塩化スズ−塩酸などの触媒によりオキシム基をアミノ基に還元する。具体的な反応条件は、当業者公知のものを採用するか、或いは当業者公知の条件に変更を加えたものとすることができる。
本発明の縮合多環系フェナジン化合物(I)は、上述したように比較的容易に合成でき、また、優れた光吸収特性と蛍光特性を示し、且つ耐熱性や耐候性に優れることから、発光性色素として、蛍光性の染料や顔料に適用することができる。また、本発明の縮合多環系フェナジン化合物は、脂溶性の高い構造を有することから、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート等の汎用樹脂;ポリカーボネートやポリエチレンテレフタレート等のエンジニアリングプラスチック;ポリ乳酸等の生分解プラスチックなどに混合し、蛍光プラスチックにすることも可能である。
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
実施例1−1 9−ジブチルアミノ−ベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン−5,6−ジオンの合成
1,2−ナフトキノン−4−スルホン酸ナトリウム塩(1.00g、3.84mmol)と塩化銅(0.52g、3.84mmol)を酢酸(50mL)に溶解した。当該溶液を50℃に昇温し、N,N−ジオクチル−3−アミノフェノール(1.92g、5.76mmol)を加えて4時間撹拌した。反応終了後、反応混合液を水に注いだ。生じた析出物を濾別して水で洗浄した後に風乾し、シリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒:ジクロロメタン/酢酸エチル=20/1)を用いて精製し、青色粉末結晶である目的化合物(0.517g、収率:28%)を得た。
融点:96,102℃[熱分析(TG−DTA測定)により決定。液晶性を有するためか、半融解と完全融解の2つの融点が認められた。]
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=0.90(6H,t),1.25-1.36(20H,m),1.62-1.67(4H,m),3.38(4H,t),6.64(1H,d),6.84(1H,dd),7.44(1H,t),7.65(1H,td),7.90(1H,d),7.96(1H,d),8.12(1H,dd)
IRスペクトル(KBr):3080,2952,2922,2852,1695,1646,1611,1580,1544,1522,1490,1393,1363 cm-1
元素分析値(C32H41NO3):測定値−C:79.04,H:8.66,N:2.98 計算値−C:78.81,H:8.47,N:2.87。
融点:96,102℃[熱分析(TG−DTA測定)により決定。液晶性を有するためか、半融解と完全融解の2つの融点が認められた。]
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=0.90(6H,t),1.25-1.36(20H,m),1.62-1.67(4H,m),3.38(4H,t),6.64(1H,d),6.84(1H,dd),7.44(1H,t),7.65(1H,td),7.90(1H,d),7.96(1H,d),8.12(1H,dd)
IRスペクトル(KBr):3080,2952,2922,2852,1695,1646,1611,1580,1544,1522,1490,1393,1363 cm-1
元素分析値(C32H41NO3):測定値−C:79.04,H:8.66,N:2.98 計算値−C:78.81,H:8.47,N:2.87。
実施例1−2 9−ジオクチルアミノ−ベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン−5,6−ジオンジオキシムの合成
実施例1−1で得たナフトキノン化合物(1.30g、2.67mmol)とヒドロキシアンモニウム塩酸塩(13.33g、192mmol)を、ピリジン(7.0mL)存在下、エタノール(70mL)に溶解し、3日間加熱還流した。反応終了後、反応混合液を大量の水(1L)に注いだ。生じた析出物を濾別し、希薄塩酸、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、および水で洗浄した後に乾燥した。これをシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒:ジクロロメタン)を用いて精製し、黄色粉末結晶である目的化合物(1.145g、収率:83%)を得た。得られたオキシム化合物はそれ以上精製せず、次の反応で用いた。
実施例1−3 N9,N9−ジオクチル−ベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン−5,6,9−トリアミンの合成
実施例1−2で得たオキシム化合物(0.5g、0.966mmol)と塩化スズ(1.83g、9.66mmol)を、塩酸(10mL)存在下、エタノール(100mL)に溶解し、4時間加熱還流した。反応終了後、反応混合液を減圧濃縮した。残渣に水を加えて結晶を析出させ、析出した結晶を濾取した。得られたトリアミン化合物はそれ以上精製せず、次の反応で用いた。
実施例1−4 縮合多環系フェナジン化合物の合成
実施例1−1で得たナフトキノン化合物(0.441mg、0.965mmol)と実施例1−3で得たトリアミン化合物(0.471g、0.965mmol)をエタノール(100mL)に溶解し、80℃で12時間加熱還流した。反応終了後、反応混合液を大量の水(1L)に注ぎ、生じた析出物を濾別した。濾別した析出物をジクロロメタンに溶解し、当該溶液を水で洗浄した後に減圧濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒:キシレン/n−ヘキサン=2/1)を用いて精製し、赤色粉末結晶であるトランス型縮合多環系フェナジン化合物(0.291g、収率:32%)と橙色粉末結晶であるシス型縮合多環系フェナジン化合物(0.149g、収率:17%)を得た。
トランス型縮合多環系フェナジン化合物
融点:188,203℃[熱分析(TG−DTA測定)により決定。液晶性を有するためか、半融解と完全融解の2つの融点が認められた。]
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=0.92(12H,t),1.25-1.41(40H,m),1.71(8H,s),3.40(8H,t),6.85(2H,dd),7.09(2H,d),7.81(2H,td),7.89(2H,td),8.15(2H,m),8.57(2H,d),9.70(2H,dd)
IRスペクトル(KBr):3072,2955,2923,2853,1627,1525,1502,1401,1372,1324,1131,1102 cm-1
元素分析値(C64H82N4O2):測定値−C:81.74,H:8.73,N:5.96 計算値−C:81.83,H:8.80,N:5.96。
融点:188,203℃[熱分析(TG−DTA測定)により決定。液晶性を有するためか、半融解と完全融解の2つの融点が認められた。]
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=0.92(12H,t),1.25-1.41(40H,m),1.71(8H,s),3.40(8H,t),6.85(2H,dd),7.09(2H,d),7.81(2H,td),7.89(2H,td),8.15(2H,m),8.57(2H,d),9.70(2H,dd)
IRスペクトル(KBr):3072,2955,2923,2853,1627,1525,1502,1401,1372,1324,1131,1102 cm-1
元素分析値(C64H82N4O2):測定値−C:81.74,H:8.73,N:5.96 計算値−C:81.83,H:8.80,N:5.96。
シス型縮合多環系フェナジン化合物
融点:129,170℃[上記と同様]
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=0.93(12H,t),1.34-1.41(40H,m),1.71(8H,s),3.41(8H,t),6.85(2H,dd),7.09(2H,d),7.77-7.88(4H,m),8.16(2H,d),8.55(2H,d),9.66(2H,dd)
IRスペクトル(KBr):3069,2924,2852,1628,1582,1514,1493,1467,1398,1370,1336,1309,1200,1127,1092 cm-1。
融点:129,170℃[上記と同様]
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=0.93(12H,t),1.34-1.41(40H,m),1.71(8H,s),3.41(8H,t),6.85(2H,dd),7.09(2H,d),7.77-7.88(4H,m),8.16(2H,d),8.55(2H,d),9.66(2H,dd)
IRスペクトル(KBr):3069,2924,2852,1628,1582,1514,1493,1467,1398,1370,1336,1309,1200,1127,1092 cm-1。
実施例2−1 4−(4−ジベンジルアミノ−2−ヒドロキシフェニル)−1,2−ナフトキノンの合成
1,2−ナフトキノン(0.969g、6.13mmol)とN,N−ジベンジル−3−アミノフェノール(1.365g、4.72mmol)および塩化銅(0.824g、6.13mmol)をDMF(26mL)に溶解し、室温で1.5時間撹拌した。反応終了後、反応混合液を多量の水(1L)に注いだ。生じた析出物を濾別して水で洗浄した後に風乾し、シリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒:ジクロロメタン/酢酸エチル=10/1)を用いて精製し、濃青色粉末結晶である目的化合物(1.325g、収率:63%)を得た。
融点:177℃[熱分析(TG−DTA測定)により決定。]
1H−NMRスペクトル(CD3COCD3)δ=4.79(1H,s),6.32(1H,s),6.39(1H,d),6.47(1H,dd),7.09(1H,d),7.26-7.39(11H,m),7.55(1H,t),7.64(1H,td),8.03(1H,d),8.39(1H,s)
IRスペクトル(KBr):3394,3027,1694,1645,1609,1555,1521,1494,1451,1401,1344,1296,1248,1209 cm-1
元素分析値(C30H23NO3):測定値−C:80.78,H:5.00,N:3.26 計算値−C:80.88,H:5.20,N:3.14。
融点:177℃[熱分析(TG−DTA測定)により決定。]
1H−NMRスペクトル(CD3COCD3)δ=4.79(1H,s),6.32(1H,s),6.39(1H,d),6.47(1H,dd),7.09(1H,d),7.26-7.39(11H,m),7.55(1H,t),7.64(1H,td),8.03(1H,d),8.39(1H,s)
IRスペクトル(KBr):3394,3027,1694,1645,1609,1555,1521,1494,1451,1401,1344,1296,1248,1209 cm-1
元素分析値(C30H23NO3):測定値−C:80.78,H:5.00,N:3.26 計算値−C:80.88,H:5.20,N:3.14。
実施例2−2 9−ジベンジルアミノ−ベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン−5,6−ジオンの合成
実施例2−1で得たナフトキノン化合物(1.00g、2.24mmol)と無水酢酸銅(II)(0.408g、2.24mmol)をニトロメタン(60mL)に溶解し、80℃で21時間撹拌した。反応終了後、反応混合液を濾過し、得られた濾液を減圧濃縮し、残渣をジクロロメタンに溶解した。得られた溶液を水洗し、減圧濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒:ジクロロメタン/酢酸エチル=10/1)を用いて精製し、濃緑色粉末結晶である目的化合物(0.426g、収率:43%)を得た。
融点:217℃[熱分析(TG−DTA測定)により決定。]
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=4.82(1H,s),6.78(1H,d),6.95(1H,dd), 7.25-7.44(11H,m),7.62(1H,td),7.86(1H,d),7.90(1H,d),8.09(1H,dd)
IRスペクトル(KBr):3061,3028,2925,1691,1650,1613,1545,1521,1490,1453,1390,1358,1233,1214,1175,1147,1132,1100,1080,1029 cm-1
元素分析値(C30H21NO3):測定値−C:81.56,H:4.84,N:3.37 計算値−C:81.25,H:4.77,N:3.16。
融点:217℃[熱分析(TG−DTA測定)により決定。]
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=4.82(1H,s),6.78(1H,d),6.95(1H,dd), 7.25-7.44(11H,m),7.62(1H,td),7.86(1H,d),7.90(1H,d),8.09(1H,dd)
IRスペクトル(KBr):3061,3028,2925,1691,1650,1613,1545,1521,1490,1453,1390,1358,1233,1214,1175,1147,1132,1100,1080,1029 cm-1
元素分析値(C30H21NO3):測定値−C:81.56,H:4.84,N:3.37 計算値−C:81.25,H:4.77,N:3.16。
実施例2−3 9−ジベンジルアミノ−ベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン−5,6−ジオンジオキシムの合成
実施例2−2で得たナフトキノン化合物(0.5g、1.13mmol)とヒドロキシアンモニウム塩酸塩(5.64g、81.2mmol)を、ピリジン(10mL)存在下、エタノール(100mL)に溶解し、16時間加熱還流した。反応終了後、反応混合液を大量の水(1L)に注いだ。生じた析出物を濾別し、希薄塩酸、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、および水で洗浄した後に乾燥し、黄色粉末結晶であるジオキシム化合物(0.501g、収率:94%)を得た。得られたジオキシム化合物はそれ以上精製せず、次の反応で用いた。
実施例2−4 N9,N9−ジベンジル−ベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン−5,6,9−トリアミンの合成
実施例2−3で得たジオキシム化合物(0.501g、1.06mmol)と塩化スズ(2.01g、10.6mmol)を、塩酸(10mL)存在下、エタノール(100mL)に溶解し、4時間加熱還流した。反応終了後、減圧濃縮し、水を加えて結晶を析出させ、析出した結晶を濾取した。得られたトリアミン化合物はそれ以上精製せず、次の反応で用いた。
実施例2−5 縮合多環系フェナジン化合物の合成
実施例2−2で得たナフトキノン化合物(0.457mg、0.885mmol)と実施例2−4で得たトリアミン化合物(0.392g、0.885mmol)を酢酸(70mL)に溶解し、100℃で17時間加熱還流した。反応終了後、反応混合液を大量の水(1L)に注ぎ、生じた析出物を濾別した。濾別した析出物をジクロロメタンとアセトンとの混合溶媒に溶解し、不溶物である濃赤色粉末結晶であるトランス型縮合多環系フェナジン化合物を濾別した。得られたトランス型縮合多環系フェナジン化合物は、それ以上精製することなく分解点のみ測定した(0.32g、粗収率:43%)。濾液は水で洗浄した後に減圧濃縮した。得られた残渣を水で洗浄した後にシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒:キシレン)を用いて精製し、橙色粉末結晶であるシス型縮合多環系フェナジン化合物(0.103g、粗収率:14%)を得た。
トランス型縮合多環系フェナジン化合物
分解点:200℃付近[熱分析(TG−DTA測定)により決定。]
シス型縮合多環系フェナジン化合物
分解点:200℃付近[上記と同様]
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=4.84(8H,s),6.98(2H,dd),7.18(2H,d),7.29-7.41(20H,m),7.73(2H,td),7.79(2H,td),8.12(2H,d),8.48(2H,d),9.59(2H,d)
IRスペクトル(KBr):3060,3026,1629,1583,1526,1514,1493,1452,1388,1361,1332,1309,1246,1198,1172,1129,1095 cm-1
分解点:200℃付近[熱分析(TG−DTA測定)により決定。]
シス型縮合多環系フェナジン化合物
分解点:200℃付近[上記と同様]
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=4.84(8H,s),6.98(2H,dd),7.18(2H,d),7.29-7.41(20H,m),7.73(2H,td),7.79(2H,td),8.12(2H,d),8.48(2H,d),9.59(2H,d)
IRスペクトル(KBr):3060,3026,1629,1583,1526,1514,1493,1452,1388,1361,1332,1309,1246,1198,1172,1129,1095 cm-1
実施例3 縮合多環系フェナジン化合物の合成
実施例1−3で得たトリアミン化合物(0.517g、1.06mmol)と実施例2−4で得たトリアミン化合物(0.547g、1.06mmol)をエタノール(100mL)に溶解し、80℃で8時間加熱還流した。反応終了後、反応混合液を大量の水(1L)に注ぎ、生じた析出物を濾別した。濾別した析出物をジクロロメタンに溶解し、当該溶液を水で洗浄した後に減圧濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒:キシレン/n−ヘキサン=3/1)を用いて精製し、赤色粉末結晶であるトランス型縮合多環系フェナジン化合物(0.243g、収率:26%)と橙色粉末結晶であるシス型縮合多環系フェナジン化合物(0.09g、収率:10%)を得た。
トランス型縮合多環系フェナジン化合物
融点:259℃[熱分析(TG−DTA測定)により決定。]
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=0.91(6H,t),1.25-1.39(20H,m),1.71(4H,s),3.40(4H,t),4.84(4H,s),6.84(1H,dd),6.98(1H,dd),7.07(1H,d),7.21(1H,d),7.29-7.45(10H,m),7.75-7.81(2H,m),7.84-7.89(2H,m),8.12(2H,dd),8.52(2H,t),9.61-9.69(2H,m)
IRスペクトル(KBr):3061,3029,2952,2924,2852,1627,1603,1525,1501,1452,1399,1361,1326,1308,1243,1196,1171,1132,1102,1024 cm-1
融点:259℃[熱分析(TG−DTA測定)により決定。]
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=0.91(6H,t),1.25-1.39(20H,m),1.71(4H,s),3.40(4H,t),4.84(4H,s),6.84(1H,dd),6.98(1H,dd),7.07(1H,d),7.21(1H,d),7.29-7.45(10H,m),7.75-7.81(2H,m),7.84-7.89(2H,m),8.12(2H,dd),8.52(2H,t),9.61-9.69(2H,m)
IRスペクトル(KBr):3061,3029,2952,2924,2852,1627,1603,1525,1501,1452,1399,1361,1326,1308,1243,1196,1171,1132,1102,1024 cm-1
シス型縮合多環系フェナジン化合物
融点:164,174℃[熱分析(TG−DTA測定)により決定。液晶性を有するためか、半融解と完全融解の2つの融点が認められた。]
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=0.93(6H,t),1.25-1.39(20H,m),1.70(4H,s),3.40(4H,t),4.86(4H,s),6.85(1H,dd),6.99(1H,dd),7.06(1H,d),7.20(1H,d),7.29-7.42(10H,m),7.76-7.86(4H,m),8.15(2H,d),8.53(2H,t),9.65(2H,d)
IRスペクトル(KBr):3061,3029,2924,2852,1628,1582,1514,1493,1452,1397,1367,1335,1309,1246,1197,1171,1127,1093 cm-1
融点:164,174℃[熱分析(TG−DTA測定)により決定。液晶性を有するためか、半融解と完全融解の2つの融点が認められた。]
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=0.93(6H,t),1.25-1.39(20H,m),1.70(4H,s),3.40(4H,t),4.86(4H,s),6.85(1H,dd),6.99(1H,dd),7.06(1H,d),7.20(1H,d),7.29-7.42(10H,m),7.76-7.86(4H,m),8.15(2H,d),8.53(2H,t),9.65(2H,d)
IRスペクトル(KBr):3061,3029,2924,2852,1628,1582,1514,1493,1452,1397,1367,1335,1309,1246,1197,1171,1127,1093 cm-1
実施例4−1 7−ブチル−9−ジブチルアミノ−7H−ベンゾ[c]カルバゾール−5,6−ジオン、および11−ブチル−9−ジブチルアミノ−11H−ベンゾ[a]カルバゾール−5,6−ジオンの合成
1,2−ナフトキノン−4−スルホン酸ナトリウム塩(0.5g、1.92mmol)、N,N−ジブチル−3−ブチルアミノフェノール(0.531g、1.92mmol)および塩化銅(0.258g、1.92mmol)をDMF(10mL)に溶解し、80℃で2時間撹拌した。反応終了後、反応混合液を大量の水(1L)に注いだ。生じた析出物を濾別して水で洗浄した後に風乾し、シリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒:ジクロロメタン)を用いて精製し、濃青色粉末結晶である7H−ベンゾ[c]カルバゾールジオン化合物(0.319g、収率:39%)と濃緑色粉末結晶である11H−ベンゾ[a]カルバゾールジオン化合物(0.108g、収率:13.1%)を得た。
7H−ベンゾ[c]カルバゾールジオン化合物
融点:169〜170℃
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=0.94-1.02(9H,m),1.36-1.46(6H,m),1.62-1.70(4H,m),1.74-1.81(2H,m),3.40(4H,t),4.47(2H,t),6.20(1H,d),6.78(1H,dd),7.23(1H,td),7.52(1H,td),7.88-7.93(2H,m),7.99(1H,dd)
IRスペクトル(KBr):2957,2928,2872,1690,1637,1603,1521,1490,1471,1438,1406,1359 cm-1
融点:169〜170℃
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=0.94-1.02(9H,m),1.36-1.46(6H,m),1.62-1.70(4H,m),1.74-1.81(2H,m),3.40(4H,t),4.47(2H,t),6.20(1H,d),6.78(1H,dd),7.23(1H,td),7.52(1H,td),7.88-7.93(2H,m),7.99(1H,dd)
IRスペクトル(KBr):2957,2928,2872,1690,1637,1603,1521,1490,1471,1438,1406,1359 cm-1
11H−ベンゾ[a]カルバゾールジオン化合物
融点:87〜89℃
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=0.91-1.00(9H,m),1.25-1.44(6H,m),1.59-1.67(4H,m),1.78-1.87(2H,m),3.35(4H,t),4.15(2H,t),6.21(1H,d),6.68(1H,dd),6.92(1H,td),6.99(1H,d),7.13(1H,td),7.19(1H,d),7.44(1H,d)
IRスペクトル(KBr):2955,2929,2872,1682,1623,1603,1557,1507,1466,1408,1362,1281,1222,1190,1151,1112,1092,1069 cm-1。
融点:87〜89℃
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=0.91-1.00(9H,m),1.25-1.44(6H,m),1.59-1.67(4H,m),1.78-1.87(2H,m),3.35(4H,t),4.15(2H,t),6.21(1H,d),6.68(1H,dd),6.92(1H,td),6.99(1H,d),7.13(1H,td),7.19(1H,d),7.44(1H,d)
IRスペクトル(KBr):2955,2929,2872,1682,1623,1603,1557,1507,1466,1408,1362,1281,1222,1190,1151,1112,1092,1069 cm-1。
実施例5−1 4−(4−ジブチルアミノ−2−ヒドロキシフェニル)−1,2−ナフトキノンの合成
1,2−ナフトキノン(2.00g、12.6mmol)とN,N−ジブチル−3−アミノフェノール(2.80g、12.6mmol)をエタノール(20mL)に溶解し、室温で1時間撹拌した。反応終了後、反応溶液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒;ジクロロメタン:酢酸メチル=10:1)を用いて精製し、青色粉末状結晶である目的化合物(3.28g、収率:69%)を得た。
融点:142〜144℃
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=0.98(6H,t),1.24-1.43(4H,m),1.58-1.66(4H,m),3.31(4H,t),5.37(1H,s),6.23(1H,d),6.33(1H,dd),6.51(1H,s),7.07(1H,d),7.45(1H,dd),7.49(1H,td),7.59(1H,td),8.15(1H,dd)
IRスペクトル(KBr):3365,3241,1693,1640,1606 cm-1。
融点:142〜144℃
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=0.98(6H,t),1.24-1.43(4H,m),1.58-1.66(4H,m),3.31(4H,t),5.37(1H,s),6.23(1H,d),6.33(1H,dd),6.51(1H,s),7.07(1H,d),7.45(1H,dd),7.49(1H,td),7.59(1H,td),8.15(1H,dd)
IRスペクトル(KBr):3365,3241,1693,1640,1606 cm-1。
実施例5−2 9−ジブチルアミノ−ベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン−5,6−ジオンおよび9−ジブチルアミノ−ベンゾ[kl]キサンテン−2,3−ジオンの合成
上記実施例5−1で得たナフトキノン化合物(2.00g、5.30mmol)と無水酢酸銅(II)(0.96g、5.30mmol)をDMSO(25mL)に溶解し、100℃で1時間撹拌した。さらに無水酢酸銅(0.48g、2.65mmol)を追加し、5時間撹拌した。反応終了後、反応液を氷水(300mL)に注いだ。生じた析出物を濾別して水で洗浄した後に風乾し、シリカゲルカラムクロマトグラフィ(混合溶媒;ジクロロメタン:酢酸メチル=10:1)を用いて分離精製した。青色粉末状結晶である9−ジブチルアミノ−ベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン−5,6−ジオン(0.21g,収率:11%)と青色粉末状結晶である9−ジブチルアミノ−ベンゾ[kl]キサンテン−2,3−ジオン(1.36g,収率:69%)を得た。
9−ジブチルアミノ−ベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン−5,6−ジオン
融点:149〜153℃
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=1.00(6H,t),1.37-1.50(4H,m),1.62-1.74(4H,m),3.34(4H,t), 6.65(1H,d),6.87(1H,dd),7.42-7.46(1H,m),7.62-7.66(1H,m),7.88(1H,d),7.94(1H,d),8.10(1H,dd)
元素分析値(C24H25NO3):測定値−C:76.91,H:6.83,N:3.76 計算値−C:76.77,H:6.71,N:3.73。
融点:149〜153℃
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=1.00(6H,t),1.37-1.50(4H,m),1.62-1.74(4H,m),3.34(4H,t), 6.65(1H,d),6.87(1H,dd),7.42-7.46(1H,m),7.62-7.66(1H,m),7.88(1H,d),7.94(1H,d),8.10(1H,dd)
元素分析値(C24H25NO3):測定値−C:76.91,H:6.83,N:3.76 計算値−C:76.77,H:6.71,N:3.73。
9−ジブチルアミノ−ベンゾ[kl]キサンテン−2,3−ジオン
融点:132〜134℃
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=1.01(6H,t),1.38-1.47(4H,m),1.61-1.70(4H,m),3.41(4H,t), 6.42(1H,d),6.68(1H,s),6.72
(1H,dd),7.51-7.54(1H,m),7.58-7.62(1H,m),8.04-8.06(1H,m)
元素分析値(C24H25NO3):測定値−C:76.88,H:6.90,N:3.59 計算値−C:76.77,H:6.71,N:3.73。
融点:132〜134℃
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=1.01(6H,t),1.38-1.47(4H,m),1.61-1.70(4H,m),3.41(4H,t), 6.42(1H,d),6.68(1H,s),6.72
(1H,dd),7.51-7.54(1H,m),7.58-7.62(1H,m),8.04-8.06(1H,m)
元素分析値(C24H25NO3):測定値−C:76.88,H:6.90,N:3.59 計算値−C:76.77,H:6.71,N:3.73。
実施例5−3 9−ジブチルアミノ−ベンゾ[b]ナフト[1,2−d]キサンテン−5,6−ジオンジオキシムの合成
実施例5−2で得たキサンテン型キノン化合物(0.50g、1.33mmol)とヒドロキシアンモニウム塩酸塩(6.66g、95.9mmol)をピリジン(10ml)に溶解し、3時間加熱還流した。反応終了後、反応混合溶液を大量の水(500ml)に注いだ。生じた析出物を濾別し、希薄塩酸と水で洗浄した後に乾燥した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒:ジクロロメタン/酢酸エチル=20/1)を用いて精製し、黄色粉末結晶である目的化合物(0.437g、収率:80%)を得た。得られたオキシム化合物はそれ以上精製せず、次の反応で用いた。
実施例5−4 N9,N9−ジブチル−ベンゾ[b]ナフト[1,2−d]キサンテン−5,6,9−トリアミンの合成
実施例5−3で得たオキシム化合物(0.4g、0.981mmol)と塩化スズ(1.86g、9.81mmol)を、塩酸(5mL)存在下、エタノール(30mL)に溶解し、2時間加熱還流した。反応終了後、反応混合液を減圧濃縮した。残渣に水を加えて結晶を析出させ、析出した結晶を濾取した。得られたジアミン化合物はそれ以上精製せず、次の反応で用いた。
実施例5−5 縮合多環系フェナジン化合物の合成
実施例5−2で得たキサンテン型ナフトキノン誘導体(0.370g、0.981mmol)と実施例5−4で得たジアミン化合物(0.981mmol)をエタノール(30mL)に溶解し、80℃で10時間加熱還流した。反応終了後、反応混合液を減圧濃縮した。残渣を水(500mL)に注ぎ、生じた析出物を濾別した。濾別した析出物をジクロロメタンに溶解し、当該溶液を水で洗浄した後に減圧濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒:ジクロロメタン)を用いて精製し、赤色粉末結晶であるトランス型縮合多環系フェナジン化合物(0.323g、収率:46%)と橙色粉末結晶であるシス型縮合多環系フェナジン化合物(0.035g、収率:5%)を得た。
トランス型縮合多環系フェナジン化合物
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=1.01(12H,t),1.38-1.47(8H,m),1.62-1.70(8H,m),3.36(8H,t),6.39(2H,d),6.60(2H,dd),7.34(2H,dd),7.70(2H,t),7.90(2H,s),7.93(2H,d),8.92(2H,dd)
元素分析値(C48H50N4O2):測定値−C:80.31,H:7.13,N:7.81 計算値−C:80.64,H:7.05,N:7.84。
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=1.01(12H,t),1.38-1.47(8H,m),1.62-1.70(8H,m),3.36(8H,t),6.39(2H,d),6.60(2H,dd),7.34(2H,dd),7.70(2H,t),7.90(2H,s),7.93(2H,d),8.92(2H,dd)
元素分析値(C48H50N4O2):測定値−C:80.31,H:7.13,N:7.81 計算値−C:80.64,H:7.05,N:7.84。
シス型縮合多環系フェナジン化合物
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=1.01(12H,t),1.38-1.47(8H,m),1.62-1.70(8H,m),3.36(8H,t),6.37(2H,d),6.58(2H,dd),7.30(2H,d),7.70(2H,m),7.76(2H,s),7.87(2H,d),8.99(2H,d)
元素分析値(C48H50N4O2):測定値−C:80.24,H:6.98,N:7.68 計算値−C:80.64,H:7.05,N:7.84。
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=1.01(12H,t),1.38-1.47(8H,m),1.62-1.70(8H,m),3.36(8H,t),6.37(2H,d),6.58(2H,dd),7.30(2H,d),7.70(2H,m),7.76(2H,s),7.87(2H,d),8.99(2H,d)
元素分析値(C48H50N4O2):測定値−C:80.24,H:6.98,N:7.68 計算値−C:80.64,H:7.05,N:7.84。
実施例6 縮合多環系フェナジン化合物の合成
実施例5−2で得たフラン型ナフトキノン誘導体(0.41 g、 1.08mmol)と実施例5−4で得たジアミン化合物(1.08mmol)をエタノール(30mL)に溶解し、80℃で10時間加熱還流した。反応終了後、反応混合液を氷水に注ぎ、生じた析出物を濾別した。濾別した析出物をジクロロメタンに溶解し、当該溶液を水で洗浄した後に減圧濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒:ジクロロメタン)を用いて精製し、赤色粉末結晶であるトランス型縮合多環系フェナジン化合物(0.409g、収率:53%)と橙色粉末結晶であるシス型縮合多環系フェナジン化合物(0.046g、収率:6%)を得た。
トランス型縮合多環系フェナジン化合物
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=0.98-1.05(12H,m),1.38-1.50(8H,m),1.60-1.75(8H,m),3.35(4H,m),3.43(4H,m),6.37(1H,d),6.58(1H,dd),6.86(1H,dd),7.10(1H,d),7.36(1H,d),7.71-7.78(2H,m),7.87-793(3H,m),8.15(1H,d),8.52(1H,d),9.12(1H,d),9.48(1H,d)
元素分析値(C48H50N4O2):測定値−C:80.39,H:6.96,N:7.67 計算値−C:80.64,H:7.05,N:7.84。
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=0.98-1.05(12H,m),1.38-1.50(8H,m),1.60-1.75(8H,m),3.35(4H,m),3.43(4H,m),6.37(1H,d),6.58(1H,dd),6.86(1H,dd),7.10(1H,d),7.36(1H,d),7.71-7.78(2H,m),7.87-793(3H,m),8.15(1H,d),8.52(1H,d),9.12(1H,d),9.48(1H,d)
元素分析値(C48H50N4O2):測定値−C:80.39,H:6.96,N:7.67 計算値−C:80.64,H:7.05,N:7.84。
シス型縮合多環系フェナジン化合物
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=1.00-1.05(12H,m),1.38-1.50(8H,m),1.62-1.74(8H,m),3.34(4H,t),3.42(4H,t),6.35(1H,d),6.68(1H,dd),6.85(1H,dd),7.08(1H,d),7.31(1H,dd),7.69-7.86(4H,m),8.14(1H,d),9.06(1H,d),9.54(1H,d)
元素分析値(C48H50N4O2):測定値−C:80.42,H:7.16,N:7.53 計算値−C:80.64,H:7.05,N:7.84。
1H−NMRスペクトル(CDCl3)δ=1.00-1.05(12H,m),1.38-1.50(8H,m),1.62-1.74(8H,m),3.34(4H,t),3.42(4H,t),6.35(1H,d),6.68(1H,dd),6.85(1H,dd),7.08(1H,d),7.31(1H,dd),7.69-7.86(4H,m),8.14(1H,d),9.06(1H,d),9.54(1H,d)
元素分析値(C48H50N4O2):測定値−C:80.42,H:7.16,N:7.53 計算値−C:80.64,H:7.05,N:7.84。
試験例1 光吸収特性と蛍光特性の測定
上記で製造した縮合多環系フェナジン化合物の光吸収特性と蛍光特性を測定した。具体的には、蛍光色素を1,4−ジオキサンに溶解して濃度2.5×10-5Mの溶液を調製し、紫外可視近赤外分光光度計(日本分光製、製品名:V−670)を使用して、紫外・可視吸収スペクトルを測定した。その結果を光吸収特性とする。また、上記で調製した溶液を1,4−ジオキサンで10倍に希釈して濃度2.5×10-6Mの溶液を調製し、近赤外分光蛍光光度計(日本分光製、製品名:FP−6600)を使用して、蛍光スペクトルを測定した。また、絶対量子収率の測定では、絶対PL量子収率測定装置(浜松ホトニクス製、製品名:C9920)を使用した。なお、実施例2−5のトランス型化合物は、有機溶媒への溶解性が悪いために測定溶媒としてキシレンを使用したが、それでも完全には溶解できなかったので、吸収極大波長と蛍光極大波長は測定できたが、モル吸光係数と相対的蛍光強度は測定できなかった。結果を表1に示す。
上記で製造した縮合多環系フェナジン化合物の光吸収特性と蛍光特性を測定した。具体的には、蛍光色素を1,4−ジオキサンに溶解して濃度2.5×10-5Mの溶液を調製し、紫外可視近赤外分光光度計(日本分光製、製品名:V−670)を使用して、紫外・可視吸収スペクトルを測定した。その結果を光吸収特性とする。また、上記で調製した溶液を1,4−ジオキサンで10倍に希釈して濃度2.5×10-6Mの溶液を調製し、近赤外分光蛍光光度計(日本分光製、製品名:FP−6600)を使用して、蛍光スペクトルを測定した。また、絶対量子収率の測定では、絶対PL量子収率測定装置(浜松ホトニクス製、製品名:C9920)を使用した。なお、実施例2−5のトランス型化合物は、有機溶媒への溶解性が悪いために測定溶媒としてキシレンを使用したが、それでも完全には溶解できなかったので、吸収極大波長と蛍光極大波長は測定できたが、モル吸光係数と相対的蛍光強度は測定できなかった。結果を表1に示す。
試験例2 固体光物性の測定
上記で製造した縮合多環系フェナジン化合物の固体状態における光物性を測定した。具体的には、固体試料測定用セルの中に蛍光色素の結晶を詰め、近赤外分光蛍光光度計(日本分光製、製品名:FP−6600)を使用して、そのセル表面の励起スペクトルと蛍光スペクトルを測定した。なお、実施例2−5のトランス型化合物は、固体発光性が弱いので測定していない。結果を表2に示す。
上記で製造した縮合多環系フェナジン化合物の固体状態における光物性を測定した。具体的には、固体試料測定用セルの中に蛍光色素の結晶を詰め、近赤外分光蛍光光度計(日本分光製、製品名:FP−6600)を使用して、そのセル表面の励起スペクトルと蛍光スペクトルを測定した。なお、実施例2−5のトランス型化合物は、固体発光性が弱いので測定していない。結果を表2に示す。
試験例3 樹脂中における光吸収特性、蛍光特性および耐光性の測定
上記で製造した縮合多環系フェナジン化合物とポリスチレン樹脂を塩化メチレンに溶解させ、当該溶液を用いてキャスト法により蛍光フィルムを作製した。ここで、縮合多環系フェナジン化合物とポリスチレン樹脂の割合は、蛍光色素である縮合多環系フェナジン化合物のフィルム中の濃度が0.05wt%となるように調節した。作製した蛍光フィルムを用い、光吸収特性、蛍光特性および耐光性の評価を行った。光吸収特性は、紫可視近赤外分光光度計(日本分光製、製品名:V−670)を使用して測定した。また、蛍光特性のうち、蛍光波長は近赤外分光蛍光光度計(日本分光製、製品名:FP−6600)を使用して測定し、絶対量子収率の測定には絶対PL量子収率測定装置(浜松ホトニクス製、製品名:C9920)を使用した。さらに、耐光性については、キセノン促進耐候性試験機(Q−Sun Xe−1)を用い、照度:0.51W/m2@340nm、温度:45℃の条件で蛍光フィルムに光を照射し、10時間経過後における蛍光強度の保持率で評価した。結果を表3に示す。
上記で製造した縮合多環系フェナジン化合物とポリスチレン樹脂を塩化メチレンに溶解させ、当該溶液を用いてキャスト法により蛍光フィルムを作製した。ここで、縮合多環系フェナジン化合物とポリスチレン樹脂の割合は、蛍光色素である縮合多環系フェナジン化合物のフィルム中の濃度が0.05wt%となるように調節した。作製した蛍光フィルムを用い、光吸収特性、蛍光特性および耐光性の評価を行った。光吸収特性は、紫可視近赤外分光光度計(日本分光製、製品名:V−670)を使用して測定した。また、蛍光特性のうち、蛍光波長は近赤外分光蛍光光度計(日本分光製、製品名:FP−6600)を使用して測定し、絶対量子収率の測定には絶対PL量子収率測定装置(浜松ホトニクス製、製品名:C9920)を使用した。さらに、耐光性については、キセノン促進耐候性試験機(Q−Sun Xe−1)を用い、照度:0.51W/m2@340nm、温度:45℃の条件で蛍光フィルムに光を照射し、10時間経過後における蛍光強度の保持率で評価した。結果を表3に示す。
上記結果のとおり、本発明に係る縮合多環系フェナジン化合物は、樹脂に混合しても蛍光特性を示す上に、耐光性にも優れることが分かった。従って、本発明に係る縮合多環系フェナジン化合物は、屋外で使用しても分解し難く、耐候性に優れる。なお、耐光性については、シス型化合物よりもトランス型化合物の方が優れるといえる。
試験例4 耐熱性の測定
上記で製造した縮合多環系フェナジン化合物の耐熱性を、各化合物の融点測定を兼ねて、理学示差熱分析装置(Rigaku TG−DTA Thermo Plus 2)を用いた熱分析(TG−DTA)により評価した。実施例1−4のトランス型化合物の結果を図1に、実施例1−4のシス型化合物の結果を図2に、実施例3のトランス型化合物の結果を図3に、実施例3のシス型化合物の結果を図4に、実施例5−5のトランス型化合物の結果を図5に、実施例5−5のシス型化合物の結果を図6に、実施例6のトランス型化合物の結果を図7に、実施例6のシス型化合物の結果を図8に示す。
上記で製造した縮合多環系フェナジン化合物の耐熱性を、各化合物の融点測定を兼ねて、理学示差熱分析装置(Rigaku TG−DTA Thermo Plus 2)を用いた熱分析(TG−DTA)により評価した。実施例1−4のトランス型化合物の結果を図1に、実施例1−4のシス型化合物の結果を図2に、実施例3のトランス型化合物の結果を図3に、実施例3のシス型化合物の結果を図4に、実施例5−5のトランス型化合物の結果を図5に、実施例5−5のシス型化合物の結果を図6に、実施例6のトランス型化合物の結果を図7に、実施例6のシス型化合物の結果を図8に示す。
図1〜8のとおり、本発明に係る縮合多環系フェナジン化合物は300℃付近まで分解せず、優れた耐熱性を有することが明らかにされた。
Claims (7)
- 下記式(I)で表される縮合多環系フェナジン化合物。
(1) R1は下記式(II)で表される構造を示し、R2と構造(II)中のR10は一体となって−O−基、−S−基もしくは−N(R11)−基を形成し、且つR3は水素原子基を示すか、
(2) R1は水素原子基を示し、R2は構造(II)を示し、且つR3とR10は一体となって−O−基、−S−基もしくは−N(R11)−基を形成するか、または
(3) R1と構造(II)中のR10は一体となって−O−基、−S−基もしくは−N(R11)−基を形成し、R2は構造(II)を示し、且つR3は水素原子基を示し、
(5) R4とR5は、それぞれ隣り合う炭素原子と共に構造(III)を形成し、R6は構造(IV)を示し、R7は水素原子基を示し、且つ構造(III)中のR12と構造(IV)中のR15は一体となって−O−基、−S−基もしくは−N(R16)−基を形成するか、
(6) R4とR5は、それぞれ隣り合う炭素原子と共に構造(III)を形成し、R6と構造(IV)中のR15は一体となって−O−基、−S−基もしくは−N(R16)−基を形成し、R7は構造(IV)を示し、且つR12は水素原子基を示すか、
(7) R4は水素原子基を示し、R5は構造(IV)を示し、R6とR7はそれぞれ隣り合う炭素原子と共に構造(III)を形成し、構造(III)中のR12と構造(IV)中のR15は一体となって−O−基、−S−基もしくは−N(R16)−基を形成するか、
(8) R4と構造(IV)中のR15は一体となって−O−基、−S−基もしくは−N(R16)−基を形成し、R5は構造(IV)を示し、R6とR7は、それぞれ隣り合う炭素原子と共に構造(III)を形成し、且つR12は水素原子基を示すか、または
(9) R4は構造(IV)を示し、R5は構造(IV)中のR15と一体となって−O−基、−S−基もしくは−N(R16)−基を形成し、R6とR7はそれぞれ隣り合う炭素原子と共に構造(III)を形成し、且つR12は水素原子基を示し、
置換基αは、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、水酸基、C1-10アルコキシ基、C1-12アルキル基、ハロゲン基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、およびシアノ基からなる群より選択される1以上の基を示す。
但し、R1〜R3が上記(3)で定義され且つR4〜R7が上記(4)で定義される場合、またはR1〜R3が上記(3)で定義され且つR4〜R7が上記(8)で定義される場合、R8、R9、R13およびR14はC7-12アルキル基、置換基αを有していてもよいアリール基、またはアリール上に置換基αを有していてもよいアラルキル基を示すか、或いは−NR8R9と−NR13R14は異なる基を示す。] - 下記式(Ia)で表される請求項1に記載の縮合多環系フェナジン化合物。
- 下記式(Ib)で表される請求項1に記載の縮合多環系フェナジン化合物。
- 下記式(Ic)で表される請求項1に記載の縮合多環系フェナジン化合物。
- 下記式(Ie)で表される請求項1に記載の縮合多環系フェナジン化合物。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の縮合多環系フェナジン化合物を含む蛍光色素。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の縮合多環系フェナジン化合物(I)を製造するための方法であって、下記式のとおり、化合物(V)と化合物(VI)を縮合することを特徴とする方法。
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---|---|---|---|---|
JP2007211185A (ja) * | 2006-02-10 | 2007-08-23 | Kochi Univ | フェナジン化合物 |
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JP2007211185A (ja) * | 2006-02-10 | 2007-08-23 | Kochi Univ | フェナジン化合物 |
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CN106866437B (zh) * | 2015-12-11 | 2018-12-07 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 红色荧光和大斯托克斯位移的prodan类荧光染料及其合成方法与应用 |
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