JP2011190433A - ヒドラジドキレート錯体化合物およびこれを用いた光学記録媒体 - Google Patents

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Abstract

【課題】光学記録媒体の記録層形成用色素として用いたときに、塗布溶媒への溶解性および耐光性のいずれにも優れ、青色レーザー光を用いた高速光記録(特にBD−R)に対応可能な、ヒドラジドキレート錯体化合物を提供する。
【解決手段】例えば下式で表されるヒドラジドキレート錯体化合物が例示される。このヒドラジドキレート錯体化合物は、1)溶媒に対する溶解性、2)耐光性、および、3)青色レーザー記録特性、に優れている。
Figure 2011190433

【選択図】図1

Description

本発明は、光学記録媒体の記録層形成用色素として有用なヒドラジドキレート錯体化合物と、この化合物を含む光学記録媒体の記録層形成用色素に関するものである。特に、本発明は青色レーザー光対応の光学記録媒体の記録層形成用色素として有用な新規塩型ヒドラジドキレート錯体化合物と、この化合物を含む光学記録媒体の記録層形成用色素に関するものである。
本発明はまた、この色素を用いた記録層を有する光学記録媒体と、この光学記録媒体の記録方法に関する。
近年、高密度での情報の記録保存/再生が可能なことから、レーザー光を用いた光学記録媒体、特に光ディスクについての開発が取り進められている。光ディスクの中でも最近注目を集めているものに、書き込み型コンパクトディスク(CD−R)がある。CD−Rは、通常、案内溝を有する円形のプラスチック基板上に、色素を主成分とする記録層、金属反射膜および保護膜が順次積層された構造をしている。CD−Rへの情報の記録は、主に、レーザー光を照射し、その照射エネルギーが記録層で吸収されることにより、レーザー光照射部分の記録層、反射層または基板に分解、蒸発、溶解等の熱的変形を生じさせる方法(ヒートモード)により行なわれる。また、記録された情報の再生は、レーザー光照射による熱的変形や色素構造の変化が起きている部分と起きていない部分のレーザー光に対する反射率の差を読み取ることにより行われる。従って、光学記録媒体の記録層はレーザー光のエネルギーを効率よく吸収する必要があり、記録層には一般的にレーザー光吸収色素が用いられている。
レーザー光吸収色素として有機色素を利用した光学記録媒体は、有機色素溶液を塗布するという簡単な方法で記録層を形成し得るため、安価な光学記録媒体として今後益々普及することが期待されている。
また、近年、記録の高密度化のため、記録に用いるレーザー光の波長は、従来の半導体レーザーの発光波長である780nmを中心としたものから、405nm前後の青色光領域へと短波長化されている。
さらに、近年、記録媒体の高容量化のため、記録媒体に記録層を2層作製することによって記録容量の倍化を図った2層記録媒体の作製や、記録の高速化が検討されているため、記録層用色素化合物はより一層の記録レーザーに対する高感度化と高耐光性が求められている。
また、色素を用いて記録層を形成する場合、一般的にスピンコート法を用いて基板へ塗布する方法が、真空蒸着法に比べ、コスト面で有利であり、用いる光学記録媒体用色素は塗布溶媒に高い溶解性を示すことが必要である。現在、塗布溶媒として2,2,3,3−テトラフルオロプロパノール(TFP)や2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンタノール(OFP)などのフッ素系アルコール溶媒を用いて、ポリカーボネート基板に塗布するのが一般的であるため、記録層形成形色素としては、これらの塗布溶媒に高い溶解性を示す必要がある。
また、一般的に、データの記録および読み出しはともに、レーザー光によって行われ、読み出しレーザー光には、記録レーザー光よりも強度の弱いものが用いられる。従って、光学記録媒体の記録層を形成する色素が、読み出し光である弱いレーザー光照射によって分解されてしまうほど、該色素の耐光性が低いと、記録データの読み出しを行う際にデータエラーを生じる原因となる。また、光学記録媒体はその性質上記録面に太陽光や照明等が長時間照射される機会が多いため、色素が耐光性に劣ると光学記録媒体の記録データを長期保存することが困難になる。従って記録層形成用色素には高い耐光性も併せて求められる。
現在開発されている青色半導体レーザーを用いた記録方法、例えばHD(High Definition)DVD(Digital Versatile Disc)−RやBD(Blu−ray Disc)−Rなどにおいては、従来のCD−RやDVD−Rと呼ばれる光学記録媒体と同様の記録メカニズム、すなわちHigh to Low記録の実用化は困難であるという課題がある。High to Low記録とは、未記録時の反射率が記録時に比べて高い記録方法であり、未記録部分の戻り光が多い材料が優れた記録材料とされている。
また、本発明者らは、上記を踏まえ、特許文献1において、塗布溶媒への溶解性および耐光性のいずれにも優れ、青色レーザー光を用いた高速光記録にも対応可能な光学記録媒体の記録層形成用のイミン系色素として、特定の構造を有するヒドラジドキレート錯体化合物が有効であることを明らかにした。
また、従来と異なる記録メカニズムであるLow to High記録によって高密度の光情報の記録・再生が可能であることを明らかにした。なお、Low To High記録とは、未記録時よりも記録時の反射率が高い記録方法であり、未記録時の反射率を低くする必要がある。
その他、ヒドラジドキレート錯体については、特許文献2〜6に各種の提案がなされている。
特開2008−195915号公報 特開昭60−252659号公報 特開昭63−202669号公報 国際公開WO1999/011262号パンフレット 国際公開WO2009/013163号パンフレット 特開2004−106370号公報
特許文献1はヒドラジドキレート錯体をHDDVD−R用色素として用いることを報告しているが、このものは、HD−DVD−R用途においては、塗布溶媒への溶解性が高く、高感度であることから優れた化合物である一方で、BD−R用途においては、記録感度が十分ではなかった。
特許文献2はヒドラジドキレート錯体を染色に用いることを報告しており、染料として水溶性を向上させるため、スルホン酸基を導入しているが、本発明に必要な有機溶媒への溶解性向上とは全く逆の方向である。
特許文献3はヒドラジドキレート錯体を顔料として用いることを報告している。顔料は溶媒類への溶解性が極めて低く、本発明で目的とする用途への適用は困難である。
特許文献4はヒドラジドキレート錯体の生理活性を報告している。
特許文献5はヒドラジドキレート錯体を漂白剤として用いることを報告している。
上記いずれの文献も本発明で目的とする用途とは全く関係ないものである。
特許文献6はヒドラジドキレート錯体をHDDVD−R用色素として用いることを報告しているが、本発明とは異なる特定の構造(フェロセン)が必要であり、記録評価結果は不明である。
本発明は、光学記録媒体の記録層形成用色素として用いたときに、塗布溶媒への溶解性および耐光性のいずれにも優れ、青色レーザー光を用いた高速光記録(特にBD−R)に対応可能な、ヒドラジドキレート錯体化合物を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく検討を重ねる過程で、次のような推考を行った。
即ち、J.Clayden et al.,Organic Chemistry(2001)によると、4級アンモニウム塩は強い電子吸引性を示すことが知られている。本発明者らは、ヒドラジドリガンドにこれら電子吸引性の強いアンモニウム塩を導入することにより、ヒドラジドリガンド内の電子の局在化を生じさせると共に、記録時のレーザー光の吸収の際に、局在化部位のオニウム塩が壊れやすくなることで、記録特性(Jitter)の良化および、記録感度の向上に繋がるのではないかと考えた。
一方、特開2005−271587号公報によると、光学記録媒体の記録特性と耐光性とは相反する特性である場合が多く、特に青色レーザー用有機色素は耐光性が悪い色素が多い。本発明者らは、ヘテロ原子がNである種々の含窒素ヘテロ環構造オニウム塩を選択し、その酸性度の違いにより電子吸引性の強さを変えることができることを利用して、これら電子吸引性の異なる様々なオニウム塩をヒドラジドリガンドに導入することでヒドラジドリガンド内の電子局在化の程度を適度にコントロールし、記録特性と耐光性を両立できるのではないかと考えた。
本発明者らは、このような推考のもとに、更に鋭意検討を重ねた結果、オニウム塩を有するヒドラジドリガンドと遷移金属カチオンとを有する以下の一般式(I)または(II)で表されるヒドラジドキレート錯体化合物が、塗布溶媒への溶解性および薄膜状態での耐光性に優れ、かつこれを記録層に用いた光学記録媒体が青色レーザー光で良好に記録(特にBD−R)できることを見出した。
本発明は、このような知見に基づいて達成されたものであり、以下を要旨とする。
[1] 下記一般式(I)で表されることを特徴とするヒドラジドキレート錯体化合物。
Figure 2011190433
[一般式(I)中、
環Aは少なくともN原子を1つ以上有する、単一の5員環または6員環の複素環、あるいは、5員環および/または6員環からなる2または3環式縮合複素環であり、環Aは芳香環であっても、非芳香環であってもよく、芳香環の場合は環内の1つ以上のN原子が4級化されたオニウム塩を形成しており、非芳香環の場合は環内の1つ以上のN原子が4級化されたアンモニウム塩を形成している。
環Aは、Nを必須とするC、N、OおよびSのいずれか1以上の原子から形成され、環Aを構成するCおよびNは無置換であってもよく、以下の置換基を有していてもよい。
Cの場合、置換基として、
1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基、
直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルコキシ基、
無置換の、あるいは直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を1つまたは2つ有するアミド基、
直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルコキシカルボニル基、
シアノ基、
フェニル基、
および
ベンジル基
から選ばれるいずれかを有していてもよい。
Nの場合、置換基として、直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有していてもよい。
Lは環AとC*を結ぶ2価の連結基L’または直接結合を表し、該2価の連結基L’は、直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有していてもよい、メチレン基、エチレン基、フェニレン基、フェニレンメチレン基、またはフラニレン基である。
は水素原子、あるいは直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を表す。
Zは水酸基またはエノール化可能なカルボニル基を表し、Zの水酸基、Zのカルボニル基がエノール化して生じた水酸基、一般式(I)のヒドラジド部位のカルボニル基がエノール化して生じた水酸基、並びにヒドラジド部位のNH基のいずれか1以上の部位から活性水素が脱離して錯体を形成する。
環Bは下記式(B−a)または(B−b)で表される、Zの他に置換基を有していてもよい5員環または6員環の芳香環または複素環を表す。
Figure 2011190433
(上記式中、原子BはC、S、またはNを表す。
がCの場合、無置換であってもよく、置換基として、1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基、および水酸基から選ばれるいずれかを有していてもよく、CとOが2重結合で連結されるカルボニル基を構成していてもよい。
がSの場合、無置換であってもよく、SとOが2重結合で連結されるスルホキシド基、またはスルホン基を構成していてもよい。
がNの場合、無置換であってもよく、置換基として、1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有していてもよい。
原子B〜Bは各々独立にC、N、またはOを表す。
〜BがCの場合、無置換であってもよく、置換基として、
1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基、
水酸基、
直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルコキシ基、
直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を1つまたは2つ有するアミノ基、
酸素原子を1つ含んでもよい、3員環から7員環の脂肪族環状アミノ基、
無置換の、あるいは直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を1つまたは2つ有するアミド基、
直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルコキシカルボニル基、
直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルキルカルボニル基、
フェニル基、
および
シアノ基
から選ばれるいずれかを有していてもよく、CとOが2重結合で連結されるカルボニル基、CとSが2重結合で連結されるチオカルボニル基、あるいはCと、直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基で置換されていてもよいNが2重結合で連結されるイミノ基を構成していてもよく、
直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基が置換していてもよい3員環から7員環のシクロアルカン、ボルナン、またはアダマンタンのスピロ環を形成していてもよい。
〜BがNの場合、無置換であってもよく、置換基として直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基、直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルコキシ基、あるいはフェニル基を有していてもよい。
また、B〜Bのうち隣接する2つの原子の置換基が互いに結合して、環Bに縮合する5員環または6員環を形成してもよい。この場合、環Bに縮合する環は上記式(B−a)または(B−b)で表される。)
aは配位子の数を表し、1または2である。
MはCo、Ni、またはFeを表す。
bはMの価数を表し、2または3である。
は、酢酸イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、過塩素酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、テトラフェニルホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、トルエンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、またはビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドイオンを表す。
mは錯体の陽電荷を中和するのに必要な数であり、mが2以上の場合、m個のXは同一であっても異なるものであってもよい。]
[2] 下記一般式(II)で表されることを特徴とするヒドラジドキレート錯体化合物。
Figure 2011190433
[一般式(II)中、
11〜R13は、各々独立に、1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基、あるいは1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基で置換されていてもよいフェニル基を表す。
LはR111213NとC*を結ぶ2価の連結基L’または直接結合を表し、該2価の連結基L’は、直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有していてもよい、メチレン基、エチレン基、フェニレン基、フェニレンメチレン基、またはフラニレン基である。
は水素原子、あるいは直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を表す。
Zは水酸基またはエノール化可能なカルボニル基を表し、Zの水酸基、Zのカルボニル基がエノール化して生じた水酸基、一般式(I)のヒドラジド部位のカルボニル基がエノール化して生じた水酸基、並びにヒドラジド部位のNH基のいずれか1以上の部位から活性水素が脱離して錯体を形成する。
環Bは下記式(B−a)または(B−b)で表される、Zの他に置換基を有していてもよい5員環または6員環の芳香環または複素環を表す。
Figure 2011190433
(上記式中、原子BはC、S、またはNを表す。
がCの場合、無置換であってもよく、置換基として、1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基、および水酸基から選ばれるいずれかを有していてもよく、CとOが2重結合で連結されるカルボニル基を構成していてもよい。
がSの場合、無置換であってもよく、SとOが2重結合で連結されるスルホキシド基、またはスルホン基を構成していてもよい。
がNの場合、無置換であってもよく、置換基として、1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有していてもよい。
原子B〜Bは各々独立にC、N、またはOを表す。
〜BがCの場合、無置換であってもよく、置換基として、
1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基、
水酸基、
直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルコキシ基、
直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を1つまたは2つ有するアミノ基、
酸素原子を1つ含んでもよい、3員環から7員環の脂肪族環状アミノ基、
無置換の、あるいは直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を1つまたは2つ有するアミド基、
直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルコキシカルボニル基、
直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルキルカルボニル基、
フェニル基、
および
シアノ基
から選ばれるいずれかを有していてもよく、CとOが2重結合で連結されるカルボニル基、CとSが2重結合で連結されるチオカルボニル基、あるいはCと、直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基で置換されていてもよいNが2重結合で連結されるイミノ基を構成していてもよく、
直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基が置換していてもよい3員環から7員環のシクロアルカン、ボルナン、またはアダマンタンのスピロ環を形成していてもよい。
〜BがNの場合、無置換であってもよく、置換基として直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基、直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルコキシ基、あるいはフェニル基を有していてもよい。
また、B〜Bのうち隣接する2つの原子の置換基が互いに結合して、環Bに縮合する5員環または6員環を形成してもよい。この場合、環Bに縮合する環は上記式(B−a)または(B−b)で表される。)
aは配位子の数を表し、1または2である。
MはCo、Ni、またはFeを表す。
bはMの価数を表し、2または3である。
は、酢酸イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、過塩素酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、テトラフェニルホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、トルエンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、またはビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドイオンを表す。
mは錯体の陽電荷を中和するのに必要な数であり、mが2以上の場合、m個のXは同一であっても異なるものであってもよい。]
[3] 環Bが、置換基を有していてもよい、ピリドン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラゾリジン誘導体、ベンズチアジン誘導体、およびメルドラム酸誘導体から選ばれた環構造を有することを特徴とする上記[1]または[2]に記載のヒドラジドキレート錯体化合物。
[4] 環Aが、置換基を有していてもよい、ピリジン環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、キノリン環、イソキノリン環、ピロリジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、モルホリン環、1,2,3,4−テトラヒドロキノリン環、1,2,3,4−テトラヒドロイソキノリン環、インドリン環、およびピラゾール環から選ばれた環構造を有し、環Bが、置換基を有していてもよい、ピリドン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラゾリジン誘導体、ベンズチアジン誘導体、およびメルドラム酸誘導体のいずれかから選ばれた環構造を有することを特徴とする上記[1]に記載のヒドラジドキレート錯体化合物。
[5] 上記[1]乃至[4]のいずれかに記載のヒドラジドキレート錯体化合物を含むことを特徴とする光学記録媒体の記録層形成用色素。
[6] 基板と、該基板上に形成された記録層とを少なくとも有し、該記録層が、上記[5]に記載の光学記録媒体の記録層形成用色素を用いて形成されたものであることを特徴とする光学記録媒体。
[7] 上記[6]に記載の光学記録媒体に対し、波長350〜530nmのレーザー光を用いて記録を行なうことを特徴とする光学記録媒体の記録方法。
[8] 記録を行うレーザー光の波長において、記録部の反射率が、記録前、および未記録部の反射率よりも高くなることを特徴とする上記[7]に記載の光学記録媒体の記録方法。
本発明のヒドラジドキレート錯体化合物は、(1)溶媒に対する溶解性、(2)耐光性、および、(3)青色レーザー記録特性、に優れている。従って、このヒドラジドキレート錯体化合物を含む色素を光学記録媒体の記録層に用いることにより、青色レーザー光による記録(特にBD−R)特性に優れ、かつ耐光性も良好な高密度光学記録媒体を、良好な膜性のもとに、安価に提供することが可能となる。
本発明の実施の形態に係る光学記録媒体の層構成の一例を示す模式的な断面図である。 本発明の実施の形態に係る光学記録媒体の層構成の他の例を示す模式的な断面図である。
以下、本発明の実施の形態を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更して実施することができる。
[I.ヒドラジドキレート錯体化合物]
本発明のヒドラジドキレート錯体化合物は、下記一般式(I)または下記一般式(II)で表されることを特徴とする。
Figure 2011190433
[一般式(I)中、
環Aは少なくともN原子を1つ以上有する、単一の5員環または6員環の複素環、あるいは、5員環および/または6員環からなる2または3環式縮合複素環であり、環Aは芳香環であっても、非芳香環であってもよく、芳香環の場合は環内の1つ以上のN原子が4級化されたオニウム塩を形成しており、非芳香環の場合は環内の1つ以上のN原子が4級化されたアンモニウム塩を形成している。
環Aは、Nを必須とするC、N、OおよびSのいずれか1以上の原子から形成され、環Aを構成するCおよびNは無置換であってもよく、以下の置換基を有していてもよい。
Cの場合、置換基として、
1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基、
直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルコキシ基、
無置換の、あるいは直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を1つまたは2つ有するアミド基、
直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルコキシカルボニル基、
シアノ基、
フェニル基、
および
ベンジル基
から選ばれるいずれかを有していてもよい。
Nの場合、置換基として、直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有していてもよい。
Lは環AとC*を結ぶ2価の連結基L’または直接結合を表し、該2価の連結基L’は、直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有していてもよい、メチレン基、エチレン基、フェニレン基、フェニレンメチレン基、またはフラニレン基である。
は水素原子、あるいは直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を表す。
Zは水酸基またはエノール化可能なカルボニル基を表し、Zの水酸基、Zのカルボニル基がエノール化して生じた水酸基、一般式(I)のヒドラジド部位のカルボニル基がエノール化して生じた水酸基、並びにヒドラジド部位のNH基のいずれか1以上の部位から活性水素が脱離して錯体を形成する。
環Bは下記式(B−a)または(B−b)で表される、Zの他に置換基を有していてもよい5員環または6員環の芳香環または複素環を表す。
Figure 2011190433
(上記式中、原子BはC、S、またはNを表す。
がCの場合、無置換であってもよく、置換基として、1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基、および水酸基から選ばれるいずれかを有していてもよく、CとOが2重結合で連結されるカルボニル基を構成していてもよい。
がSの場合、無置換であってもよく、SとOが2重結合で連結されるスルホキシド基、またはスルホン基を構成していてもよい。
がNの場合、無置換であってもよく、置換基として、1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有していてもよい。
原子B〜Bは各々独立にC、N、またはOを表す。
〜BがCの場合、無置換であってもよく、置換基として、
1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基、
水酸基、
直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルコキシ基、
直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を1つまたは2つ有するアミノ基、
酸素原子を1つ含んでもよい、3員環から7員環の脂肪族環状アミノ基、
無置換の、あるいは直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を1つまたは2つ有するアミド基、
直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルコキシカルボニル基、
直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルキルカルボニル基、
フェニル基、
および
シアノ基
から選ばれるいずれかを有していてもよく、CとOが2重結合で連結されるカルボニル基、CとSが2重結合で連結されるチオカルボニル基、あるいはCと、直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基で置換されていてもよいNが2重結合で連結されるイミノ基を構成していてもよく、
直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基が置換していてもよい3員環から7員環のシクロアルカン、ボルナン、またはアダマンタンのスピロ環を形成していてもよい。
〜BがNの場合、無置換であってもよく、置換基として直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基、直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルコキシ基、あるいはフェニル基を有していてもよい。
また、B〜Bのうち隣接する2つの原子の置換基が互いに結合して、環Bに縮合する5員環または6員環を形成してもよい。この場合、環Bに縮合する環は上記式(B−a)または(B−b)で表される。)
aは配位子の数を表し、1または2である。
MはCo、Ni、またはFeを表す。
bはMの価数を表し、2または3である。
は、酢酸イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、過塩素酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、テトラフェニルホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、トルエンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、またはビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドイオンを表す。
mは錯体の陽電荷を中和するのに必要な数であり、mが2以上の場合、m個のXは同一であっても異なるものであってもよい。]
Figure 2011190433
[一般式(II)中、L(R111213NとC*を結ぶ2価の連結基L’または直接結合)、R、環B、Z、M、X、a、b、およびmは、それぞれ一般式(I)におけると同義である。
11〜R13は、各々独立に、1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基、あるいは1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基で置換されていてもよいフェニル基を表す。]
なお、本発明において芳香環とは、芳香族性を有する環、すなわち(4r+2)π電子系(rは自然数)を有する環を意味する。その骨格構造は、通常、5または6員環の、単環または2若しくは3縮合環からなる芳香環であり、該芳香環には、芳香族炭化水素環、芳香族複素環の両方が含まれる。「芳香環基」等の「・・・・環基」とはこのような芳香環等の環から水素原子を1個取った1価の置換基、または水素原子を2個取った2価の連結基である。
また、本発明において、「置換基を有していてもよい」とは置換基を1以上有していてもよいことを意味する。
[I−1.ヒドラジドリガンド]
[I−1−1.ヒドラジドリガンド(1A)]
まず、一般式(I)で表される本発明のヒドラジドキレート錯体化合物を構成するN−カチオン骨格(環状オニウム塩)を有するヒドラジドリガンド、即ち、下記一般式(IA)で表されるヒドラジドリガンド(以下「ヒドラジドリガンド(1A)」と称す場合がある。)について説明する。
Figure 2011190433
{環A}
環Aは少なくともN原子を1つ以上有する、単一の5員環または6員環の複素環、あるいは、5員環および/または6員環からなる2または3環式縮合複素環であり、環Aは芳香環であっても、非芳香環であってもよく、芳香環の場合は環内の1つ以上のN原子が4級化されたオニウム塩を形成しており、非芳香環の場合は環内の1つ以上のN原子が4級化されたアンモニウム塩を形成している。
環Aは、Nを必須とするC、N、OおよびSのいずれか1以上の原子から形成され、環Aを構成するCおよびNは無置換であってもよく、以下の置換基を有していてもよい。
Cの場合、置換基として、
1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基、
直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルコキシ基、
無置換の、あるいは直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を1つまたは2つ有するアミド基、
直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルコキシカルボニル基、
シアノ基、
フェニル基、
および
ベンジル基
から選ばれるいずれかを有していてもよい。
Nの場合、置換基として、直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有していてもよい。
環Aが芳香環の場合の例としては、それぞれ置換基を有していてもよい、
イミダゾール環、ピラゾール環、イソチアゾール環、イソオキサゾール環、インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、トリアゾール環、ベンゾトリアゾール環、ベンゾピラゾール環、ベンゾイソオキサゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、キノリン環、イソキノリン環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、フタラジン環、イミダゾピリジン環、ピリドイミダゾール環、フェナントリジン環、ベンゾキノリン環、アクリジン環、フェナントロリン環、フェナジン環、カルバゾール環
などが挙げられる。
芳香環Aの好ましい例としては、置換基を有していてもよい、ピリジン環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピラゾール環、キノリン環、イソキノリン環、カルバゾール環などが好ましく、中でも、置換基を有していてもよい、ピリジン環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピラゾール環、キノリン環、イソキノリン環がより好ましく、特に、感度、記録特性の点からは置換基を有していてもよいピリジン環、キノリン環、イソキノリン環が、記録特性と耐光性のバランスからは置換基を有していてもよいベンゾイミダゾール環が好ましい。
環Aが非芳香環の場合の例としては、それぞれ置換基を有していてもよい、
ピロリジン環、ピロリン環、イミダゾリジン環、イミダゾリン環、ピラゾリン環、ピラゾリジン環、1,2,3,4−テトラヒドロキノリン環、1,2,3,4−テトラヒドロイソキノリン環、インドリン環、イソインドリン環、ピペリジン環、ピペラジン環、モルホリン環、キヌクリジン環、ジアザビシクロオクタン環、デカヒドロキノリン環、デカヒドロイソキノリン環
などが挙げられる。
非芳香環Aの好ましい例としては、置換基を有していてもよい、ピペリジン環、ピロリジン環、モルホリン環、ジアザビシクロオクタン環、1,2,3,4−テトラヒドロキノリン環、1,2,3,4−テトラヒドロイソキノリン環、インドリン環などが好ましく、特に、感度、記録特性の点から、置換基を有していてもよい、ピペリジン環、ピロリジン環、ジアザビシクロオクタン環、1,2,3,4−テトラヒドロイソキノリン環が好ましい。
環Aがオニウム塩を形成する方法は、環Aに含まれるN原子に置換基を導入する場合と、Lとして2価の連結基を導入する場合が考えられる。
環Aがピリジンの場合を下記式(IA−a)と(IA−b)に示す。以下において、L’は、後述のLのうち、2価の連結基を表し、Rは置換基を表す。
Figure 2011190433
環Aに置換基を導入してカチオンを形成する場合、Nへの置換基Rとしては、直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基が挙げられる。
アルキル基の例としてはメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、1−メチルプロピル基が挙げられる。
好ましくはメチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、より好ましくはメチル基、エチル基、である。
カチオン形成に関与しないNの場合、無置換(水素原子を有する)あるいは置換基として直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有する場合が挙げられる。
アルキル基の例としてはメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、1−メチルプロピル基が挙げられる。
好ましくは無置換あるいは置換基として、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、イソブチル基を有する、より好ましくは無置換あるいは置換基として、メチル基、エチル基を有するものである。
前述のごとく、環Aを形成するC原子は、無置換であっても置換基として、1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基、直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルコキシ基、無置換の、あるいは直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を1つまたは2つ有するアミド基、直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルコキシカルボニル基、シアノ基、フェニル基、並びにベンジル基から選ばれるいずれかを有していてもよい。
C原子の置換基のうち、アルキル基の例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、1−メチルプロピル基、トリフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘキサフルオロイソプロピル基などが挙げられる。
アルコキシ基の例としてはメトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、1−メチルプロポキシ基などが挙げられる。
アミド基の例としては、アミノカルボニル基、N,N−ジメチルアミノカルボニル基、N,N−ジエチルアミノカルボニル基、N,N−ジ−n−プロピルアミノカルボニル基、N,N−n−ジブチルアミノカルボニル基、N−メチルーN−フェニルアミノカルボニル基、N−エチルーN−フェニルアミノカルボニル基などが挙げられる
アルコキシカルボニル基の例としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−プロピポキシカルボニル基、イソブトキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基などが挙げられる。
環Aを形成するC原子は、好ましくは無置換であるか、置換基として、
メチル基、エチル基、イソプロピル基などの直鎖または分岐の炭素数1〜4のアルキル基、
トリフルオロメチル基などのフッ素原子で置換された炭素数1〜4のフルオロアルキル基、
メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基などの炭素数1〜4のアルコキシ基、
無置換、または炭素数1から4のアルキル基を有するアミド基、
炭素数1から4のアルキル基を有するアルコキシカルボニル基、
シアノ基、
が挙げられるが、より好ましくは、無置換であるか、あるいは、置換基として
メチル基、エチル基、イソプロピル基などの直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基、
メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基などの直鎖または分岐の炭素数1から4のアルコキシ基
などを有するものが、モル吸光係数を下げない点から好ましい。
環Aの好ましい構造の具体例を以下に図示するが、何ら以下のものに限定されるものではない。
Figure 2011190433
Figure 2011190433
Figure 2011190433
{直接結合または連結基L}
Lは環AとC*を結ぶ2価の連結基L’または直接結合を表し、該2価の連結基L’は、置換基として直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有していてもよい、メチレン基、エチレン基、フェニレン基、フェニレンメチレン基、またはフラニレン基である。
前述したように、ヒドラジドリガンドの電子の局在化のコントロールについて、含窒素オニウム塩の構造の選択により達成できる可能性があるが、他方、ヒドラジドキレート錯体化合物という点から以下のことが考えられる。
遷移金属との錯体は一般的に耐光性が向上することが知られており、本発明のヒドラジドリガンドと遷移金属の錯体の配位形態は、
(1) ヒドラジドリガンドが有する置換基Zが活性水素を脱離させ、遷移金属と配位結合を形成する形態
(2) Zがカルボニル基の場合、ヒドラジドのカルボニル基がエノール化し、活性水素を脱離させ、配位結合を形成する形態
(3) 置換基Zおよびヒドラジド部位のNHから水素原子を脱離させ配位結合を形成する形態
の3つの形態が考えられる。
本発明者らは、これら錯体形成部位であるヒドラジド骨格と含窒素オニウムとの結合距離、および/またはLの骨格を変えることによって錯体の安定化に影響を与えることができると考えた。この錯体の安定の程度は記録特性、耐光性に影響を与えると予想される。
以下に、ヒドラジド骨格と含窒素オニウム塩との結合距離と骨格を変えることができる、Lとしての直接結合または連結基について述べる。
本発明に係るオニウム塩は、Lを介してヒドラジド骨格を形成する炭素原子C*に結合している。
このLとしては、直接結合あるいは、以下の2価の連結基L’が挙げられる。
直鎖または分岐の炭素数1〜4のアルキル基を有してもよいメチレン基、
直鎖または分岐の炭素数1〜4のアルキル基を有してもよいエチレン基、
直鎖または分岐の炭素数1〜4のアルキル基を有してもよいフェニレン基、
直鎖または分岐の炭素数1〜4のアルキル基を有してもよいフェニレンメチレン基、
直鎖または分岐の炭素数1〜4のアルキル基を有してもよいフラニレン基。
感度の点からは、連結基L’としては、置換基を有さないメチレン基が好ましい。これは電子吸引性を持つオニウム塩とヒドラジドのカルボニル基に挟まれたメチレン基が活性メチレン基となり、メチレン基の酸性度を高めることでヒドラジドリガンド分子内の電子の局在化を高め、更に記録時のレーザー感度を向上させることが期待できるためである。
一方、耐光性向上のバランスの点からは、置換基を有していてもよいメチレン基、置換基を有していてもよいエチレン基、置換基を有していてもよいフェニレン基、置換基を有していてもよいフラニレン基が好ましく、特に、置換基を有さないフェニレン基が好ましい。
連結基L’が置換基を有する場合、置換基としては、直鎖または分岐の炭素数1〜4のアルキル基が挙げられる。
このアルキル基としてはメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、1−メチルプロピル基が挙げられ、好ましくはメチル基、エチル基である。
環Aが芳香族複素環の場合、および、非芳香族複素環A上の炭素原子とヒドラジド骨格の炭素原子C*とが連結される場合は、Lは直接結合で、環Aと炭素原子C*が直接結合してもよい。
一方、非芳香族複素環A上の窒素原子とヒドラジド骨格の炭素原子C*とが連結する場合、および、後述する一般式(II)で表されるヒドラジドキレート錯体化合物の化合物としての安定性を確保するため、ヒドラジド骨格の炭素原子C*が直接結合するよりも適切な連結基L’を介する方が好ましい。
オニウム塩である環Aと炭素原子C*とは連結基L’を介さず直接結合する構造でもよい。
この場合、オニウム塩を形成する含窒素複素環Aの骨格構造としては、連結基L’を有するヒドラジドキレート錯体と同様、5員環または6員環からなる、単環あるいは縮合環構造を有するものであれば特に制限されないが、オニウム塩の電子吸引性が直接ヒドラジドキレート骨格に影響するため、置換基L’のある場合に比べ、好適な環状オニウム塩が若干異なる。
Lが直接結合である場合の環Aの好適例としては、具体的には、環Aが芳香環の場合の例としては、
ピラゾール環、イミダゾール環、ベンズイミダゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、ベンゾチアゾール環、ピリジン環、キノリン環、イソキノリン環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、フタラジン環
などが挙げられ、
環Aが非芳香環の場合の例としては、
ピロリジン環、ピロリン環、イミダゾリジン環、イミダゾリン環、ピラゾリン環、ピラゾリジン環、1,2,3,4−テトラヒドロキノリン環、1,2,3,4−テトラヒドロイソキノリン環、インドリン環、イソインドリン環
ピペリジン環、ピペラジン環、モルホリン環、キヌクリジン環
などが挙げられる。
Lが直接結合である場合、Lが2価の連結基L’である場合と種類としてはほぼ同様であるが、Lが直接結合である場合は、ヒドラジド基を形成するC*とこれら環Aとの結合位置を選択することで化合物の特性を調整することが可能である。
例えば、ピリジニウム塩の場合、ヒドラジド骨格を形成する炭素原子C*がピリジニウム塩の4位と結合する場合、強い電子吸引性の影響から吸収波長が長波長化するため、記録再生に十分な反射率を確保できる一方、記録感度が低下する可能性がある。1種類の色素で十分な記録感度と反射率を得るためには、ヒドラジド骨格を形成する炭素原子C*はピリジニウム塩の2位または3位と結合することが好ましいが、2種類以上の色素を併用する場合には、長波長化させた当該ヒドラジド色素を反射率が低い他の色素に添加することで反射率を調整することが出来る。
環Aが2環式縮合環であり、オニウム塩を形成していない側の環とヒドラジド基を形成するC*が結合する場合、具体的には、
インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾトリアゾール環、インドリン環、イソインドリン環、キノリン環、イソキノリン環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、フタラジン環、1,2,3,4−テトラヒドロキノリン環、1,2,3,4−テトラヒドロイソキノリン環などのベンゼン環側の炭素原子とヒドラジド骨格を形成する炭素原子C*との結合の場合は、ヘテロ環カチオン構造とヒドラジド骨格を形成する炭素原子C*との間に縮合環のベンゼン環が介されているとみなすことができるため、Lが直接結合の場合も連結基L’を介した場合と同様に記録特性、耐光性のバランスを調整できる。
また、環Aが非芳香環の場合は、環A上の炭素原子とヒドラジドの炭素原子C*との直接結合が安定性を確保するため好ましい。
{配位性置換基Z}
配位性置換基Zは、酸素原子を含み、具体的には、水酸基、エノール化可能なカルボニル基である。
Zに含まれる結合・配位性原子は、中心金属と結合、または配位性原子としての機能を有し、本発明のヒドラジドキレート錯体化合物の8面体構造安定化に寄与し、耐久性向上に働くと考えられる。
Zがカルボニル基の場合、後述する環Bの構造によりエノール化し易さが変わる可能性が示唆されるが、その場合、ヒドラジド構造のカルボニル基がエノール化して生じた水酸基が遷移金属カチオンと配位して、8面体構造となってもよい。
{環B}
環Bは配位性置換基Zを有することが可能な環状基であり、形成される錯体の歪を抑える面や記録特性の面で、5員環または6員環の環状構造をとる。環Bに相当する部分が鎖状構造の場合、吸収形状をブロード化し、吸収強度を下げ、安定性や記録特性を下げるなど好ましくないため、Bは環状基を取ることが必要である。
本発明において、環Bは下記式(B−a)または(B−b)で表される、Zの他に置換基を有していてもよい5員環または6員環の芳香環または複素環を表す。即ち、環BはZを有することが可能な5員環または6員環の単環または2環式縮合環構造であり、5員環、6員環は芳香環であっても、非芳香環であってもよい。
Figure 2011190433
(上記式中、原子BはC、S、またはNを表す。
がCの場合、無置換であってもよく、置換基として、1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基、および水酸基から選ばれるいずれかを有していてもよく、CとOが2重結合で連結されるカルボニル基を構成していてもよい。
がSの場合、無置換であってもよく、SとOが2重結合で連結されるスルホキシド基、またはスルホン基を構成していてもよい。
がNの場合、無置換であってもよく、置換基として、1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有していてもよい。
原子B〜Bは各々独立にC、N、またはOを表す。
〜BがCの場合、無置換であってもよく、置換基として、
1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基、
水酸基、
直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルコキシ基、
直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を1つまたは2つ有するアミノ基、
酸素原子を1つ含んでもよい、3員環から7員環の脂肪族環状アミノ基、
無置換の、あるいは直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を1つまたは2つ有するアミド基、
直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルコキシカルボニル基、
直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルキルカルボニル基、
フェニル基、
および
シアノ基
から選ばれるいずれかを有していてもよく、CとOが2重結合で連結されるカルボニル基、CとSが2重結合で連結されるチオカルボニル基、あるいはCと、直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基で置換されていてもよいNが2重結合で連結されるイミノ基を構成していてもよく、
直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基が置換していてもよい3員環から7員環のシクロアルカン、ボルナン、またはアダマンタンのスピロ環を形成していてもよい。
〜BがNの場合、無置換であってもよく、置換基として直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基、直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルコキシ基、あるいはフェニル基を有していてもよい。
また、B〜Bのうち隣接する2つの原子の置換基が互いに結合して、環Bに縮合する5員環または6員環を形成してもよい。この場合、環Bに縮合する環は上記式(B−a)または(B−b)で表される。)
上記環構造の例としては、Aldrich Chemistry 2009-2010,p.p.2935-2938に挙げられたものなどがあるが、具体的には、サリチルアルデヒド誘導体、ピリドン誘導体、ピリミジン誘導体、ピリジノン誘導体、バルビツール酸誘導体、ピラゾリジン誘導体、メルドラム酸誘導体、チオバルビツール酸誘導体、ヒダントイン誘導体、チオヒダントイン誘導体、オキサゾロン誘導体、シクロヘキサノン誘導体、シクロヘキサジエノン誘導体、インデノン誘導体、ピロン誘導体、クマリン誘導体、ピラジノン誘導体、ナフラレノン誘導体、キノリンジオン誘導体、フェナントロン誘導体、キノリノン誘導体、イソキノリノン誘導体、ピラゾロン誘導体、イソオキサゾロン誘導体、ピペリドン誘導体、ピロリドン誘導体、チアゾリドン誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、チアジン誘導体、オキサジン誘導体、カルボスチリル誘導体、チアゾリジノン誘導体などが挙げられる。
記録特性の点から、環Bの好適な骨格構造としては、環B内にアミド結合を有するピリドン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラゾリジン誘導体、ベンズチアジン誘導体が好ましい結果を示している。アミド結合を有することが、どのように特性向上に繋がっているかの詳細は定かではないが、サリチルアルデヒドのような環内電子が豊富な構造よりも、環内電子が乏しいピリドン誘導体やピリミジン誘導体の方が記録特性がよいこと、次に詳しく説明する置換基効果からは、例えばピリドン誘導体の場合はシアノ基を有するピリドンやアルコキシカルボニル基を有するピリドンの方が特性がよい錯体が多いことなどから、環Bにおいても適度な電子吸引性であることが好ましく、ヒドラジドリガンドの電子局在化に寄与できる環Bが好ましいということが考えられる。
この他に好適な環Bの骨格構造としては、メルドラム酸誘導体が挙げられる。この理由はメルドラム酸自体が熱によって容易に分解する構造であることが理由の一つではないかと考える。つまり、レーザー光の吸収でヒドラジド錯体が励起され、その際に発生する熱によりメルドラム酸骨格が分解して、記録マークが形成されることが考えられる。
好適な環Bと置換基の組み合わせについては以下に示す。
環Bがピリドン誘導体である、6−ヒドロキシ−2−ピリドン環の場合は、置換基としてはシアノ基やアルコキシカルボニル基を有するものが、また、ピリミジン誘導体である、4,6−ジヒドロキシピリミジン環の場合は、置換基としてはジアルキルアミノ基、ピペリジノ基を有するものが、さらに、ベンズチアジン誘導体である、3−ヒドロキシ−1,4−ベンズチアジン環では、Sをスルホン構造にして電子吸引性にすることが、合成上からも記録特性上からも好ましい。
また、これら環Bを有するヒドラジド錯体の溶媒溶解性を確保するために置換基としてアルキル基を有する必要がある場合があるが、この場合、アルキル基としては、記録特性上、炭素数1〜4のアルキル基がよく、特にメチル基、エチル基が好ましい。
環Bがメルドラム酸誘導体の場合は錯体の安定化のためメルドラム酸構造の2位置換基を炭素数3〜7のスピロ環状構造にする、アダマンチル基のように架橋かご型構造などにすることで、記録特性と安定性のバランスを取ることができる。
配位性置換基Zとしての水酸基またはカルボニル基を含めた環Bの具体例を以下に示すが、何ら以下のものに限定されるものではない。
なお、以下において、※を付した部位が、ヒドラジドリガンドの−N=CR−基への結合位置である。
Figure 2011190433
{R
は、水素原子、あるいは直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を表す。
のアルキル基の例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、1−メチルプロピル基等が挙げられるが、好ましくは水素原子またはメチル基であり、より好ましくは水素原子である。
[I−1−2.ヒドラジドリガンド(IIA)]
次に、一般式(II)で表される本発明のヒドラジドキレート錯体化合物を構成するNカチオン骨格を有するヒドラジドリガンド、即ち、下記一般式(IIA)で表されるヒドラジドリガンド(以下「ヒドラジドリガンド(IIA)」と称す場合がある。)について説明する。
Figure 2011190433
このヒドラジドリガンド(IIA)において、L(R111213NとC*を結ぶ2価の連結基または直接結合)、環B、配位性置換基Z、遷移金属Mおよびその価数b、対イオンXおよびその数m、ヒドラジドリガンド数aは、それぞれ、ヒドラジドリガンド(IA)を表す一般式(IA)におけると同義であり、その具体例、好適例についても同様である。
11〜R13は、Nをアンモニウムカチオンにする置換基であり、置換基R11〜R13としては、各々独立に
1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐のアルキル基、
1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐のアルキル基を有していてもよいフェニル基
が挙げられる。
アルキル基の例としてはメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、1−メチルプロピル基、トリフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘキサフルオロイソプロピル基などが挙げられる。
フェニル基の例としてはフェニル基、p−メチルフェニル基o−メチルフェニル基、m−メチルフェニル基、p−エチルフェニル基、o−エチルフェニル基、m−エチルフェニル基、p−(n−プロピル)フェニル基、o−(n−プロピル)フェニル基、m−(n−プロピル)フェニル基、p−イソプロピルフェニル基、o−イソプロピルフェニル基、m−イソプロピルフェニル基、p−(n−ブチル)フェニル基、o−(n−ブチル)フェニル基、m−(n−ブチル)フェニル基、p−イソブチルフェニル基 、o−イソブチルフェニル基、m−イソブチルフェニル基、p−トリフルオロメチルフェニル基、o−トリフルオロメチルフェニル基、m−トリフルオロメチルフェニル基、p−2,2,2−トリフルオロエチルフェニル基、o−2,2,2−トリフルオロエチルフェニル基、m−2,2,2−トリフルオロエチルフェニル基、p−ペンタフルオロエチルフェニル基、m−ヘキサフルオロイソプロピルフェニル基などが挙げられる。
置換基R11〜R13の好ましい例としては、各々独立に、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、トリフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基、フェニル基が挙げられる。
置換基R11〜R13の好ましい組み合わせ、即ち、R111213N基の好適例としては、トリアルキルアミン、トリフェニルアミン、フェニルアルキルアミンなどが好ましく、中でも炭素数が1から4のアルキル基を有するトリアルキルアミン、炭素数が1から4の置換基を有していてもよいモノフェニルジアルキルアミンが好ましく、特に、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルフェニルアミン、ジエチルフェニルアミンが好ましい。
[I−2.対アニオンX
対アニオンXは、酢酸イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、過塩素酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、テトラフェニルホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、トルエンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、またはビス(トリフルオロメタンスルホンニル)イミドイオンである。
これらアニオンの選択により、塗布溶媒への溶解性を調整する、あるいはアニオンとカチオンの相互作用の強さを変えて錯体の耐久性を向上させることができる。
これらのうち、耐光性の面から、Xとしては、ヘキサフルオロリン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドイオンが好ましい。
[I−3.中心金属Mおよび価数b]
MはNi、Co、およびFeから選ばれる遷移金属を表す。
錯体の耐光性の点からMはCoであることが好ましい。
bは上記遷移金属カチオンの価数を表す。bは、2または3である。
[I−4.ヒドラジドリガンド数aおよび対アニオン数m]
aはヒドラジドリガンドの数を表し、1または2である。
mは対アニオンXの数を表し、配位子と金属を含む錯体全体の陽電荷を中和するのに必要な数である。
通常、mは0〜2であり、m=2の場合、2個のXは同一であっても異なるものであってもよい。
[I−5.錯体構造]
本発明のヒドラジドキレート錯体化合物では、環B上の配位性置換基Zの水酸基、またはZのカルボニル基がエノール化して生じる水酸基から水素原子が脱離して遷移金属Mと錯体を形成する。あるいは、ヒドラジド部位のカルボニル基がエノール化して生じる水酸基、もしくはヒドラジド部位のNHから水素原子が脱離して遷移金属Mと錯体を形成する場合もある。
以下に、この錯体形成のパターンを説明する。
[I−5−1.配位性置換基Zのみから水素原子が脱離して錯体を形成した場合]
この場合、例えば、遷移金属MがCo2+で電荷bが2、配位子数aが2であると、以下の式(Ia)に示すように、全体を中和するには、対アニオンXの数mは2個必要である。
Figure 2011190433
[I−5−2.配位性置換基Zおよびヒドラジド部位のカルボニル基がエノール化して生じた水酸基から水素原子が脱離した場合]
この場合、遷移金属MがNi2+で電荷bが2、配位子数aが2であると、以下の式(Ib)に示すように、全体を中和するには、対アニオンXの数mは0個となる。
Figure 2011190433
[I−5−3.配位性置換基Zおよびヒドラジド部位のNHから水素原子が脱離した場合]
この場合、遷移金属MがCo3+で、電荷bが3、配位子数aが2であると、以下の式(Ic)に示すように、全体を中和するには、対アニオンXの数mは1個となる。
Figure 2011190433
また、環Aのカチオン部位と対アニオンXが塩を形成している場合は、遷移金属Mの電荷bやエノール化の有無にかかわらず、対アニオンXの数mは配位子数aと同じである場合も考えられる。
本発明のヒドラジドキレート錯体化合物は、オリゴマー構造やクラスター構造をとってもよいが、耐久性の面から、8面体構造をとることがより好ましい。
[I−6.分子量]
本発明のヒドラジドキレート錯体化合物の分子量としては、配位子、即ち、ヒドラジドリガンド(IA)または(IIA)については、通常1500以下、より好ましくは1000以下、特に好ましくは750以下である。
また、このヒドラジドリガンドと遷移金属カチオンとを有する本発明のヒドラジドキレート錯体化合物の分子量(ただし、対アニオンXを含まない分子量)は通常3,000以下、中でも1,500以下であることが好ましい。
[I−7.水溶性]
本発明のヒドラジドキレート錯体化合物は、記録媒体の保存安定性を向上させる理由から、通常水不溶性であることが好ましい。
ここで「水不溶性」とは、25℃、1気圧の条件下における水に対する溶解度が、通常0.1重量%以下、好ましくは0.01重量%以下であることを言う。
[I−8.具体例]
前記一般式(I)または(II)で表される本発明のヒドラジドキレート錯体化合物を構成するヒドラジドリガンド(IA)または(IIA)と対アニオンXの組み合わせの具体例を以下に例示するが、本発明はその要旨を超えない限り、これらに限定されるものではない。なお、以下において、Tfはトリフルオロメチルスルホニル基、Meはメチル基、Etはエチル基、Tsはトシル基、NTf2はビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドを表す。
Figure 2011190433
Figure 2011190433
Figure 2011190433
Figure 2011190433
Figure 2011190433
Figure 2011190433
Figure 2011190433
Figure 2011190433
Figure 2011190433
Figure 2011190433
Figure 2011190433
Figure 2011190433
Figure 2011190433
Figure 2011190433
Figure 2011190433
Figure 2011190433
Figure 2011190433
Figure 2011190433
Figure 2011190433
このような本発明のヒドラジドキレート錯体化合物は、例えば、以下の[I−9.合成方法]に記載される方法により合成される。
[I−9.合成方法]
前記一般式(I)で表される本発明のヒドラジドキレート錯体化合物は、以下に示す反応などにより、容易に合成できる。
<ヒドラジドリガンドの合成>
Figure 2011190433
(上記反応式において、A、B、L、R、およびXは、一般式(I)におけると同義である。)
上記反応を行う際、反応系は溶媒系でも無溶媒系でもよい。
反応溶媒を用いる場合、該溶媒としてはメタノール、エタノール、アセトニトリル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、クロロホルム、ジクロロエタンなどの極性溶媒やトルエン、キシレンなどの非極性溶媒を用いることができ、さらに反応を促進するため触媒として塩酸、酢酸、硫酸などの無機酸、p−TsOH(パラトルエンスルホン酸)、PPTS(パラトルエンスルホン酸ピリジン塩)などの有機酸を添加してもよい。
触媒を用いる場合、触媒の添加量は反応が進行すれば特に規定されないが、基質に対して1/100〜10モル倍程度、酸が基質のヘテロ原子に配位してしまう場合には、その基質分のモル分さらに加えることが好ましい。
反応は、室温から溶媒の還流温度程度で行うこと好ましく、反応時間は1分〜48時間程度、一般には、3時間程度〜10時間程度で反応は終結する。反応の終点はTLC(薄層クロマトグラフィー)やHPLC(高速液体クロマトグラフィー)などにより確認することができる。
<ヒドラジドキレート錯体化合物の合成>
本発明のヒドラジドキレート錯体化合物は、上述の手法で合成されたヒドラジドリガンドを塩基で処理した後或いは無塩基で、遷移金属塩と溶媒の存在下もしくは非存在下に、室温から溶媒が還流する程度の温度で加熱反応させることにより得ることができる。反応は1分〜5時間程度、一般には、30分程度〜1時間程度で終結する。反応溶媒を用いる場合、該溶媒としては、水、メタノール、エタノール、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメトキシエタン、ジクロロエタン、クロロホルムなどの極性溶媒や、トルエン、キシレンなどの非極性溶媒を用いることができる。塩基としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸セシウム、水素化ナトリウム、t−ブトキシナトリウム、t−ブトキシカリウムなどの無機塩基や、トリエチルアミン、ピペリジン、DBU(ジアザビシクロウンデセン)、DMAP(4−ジメチルアミノピリジン)などの有機塩基を用いることができる。
また、遷移金属の塩としては、塩化コバルト(II)、酢酸コバルト(II)、硫酸コバルト(II)、塩化ニッケル(II)、酢酸ニッケル(II)、硫酸ニッケル(II)、硫酸鉄(II)、硫酸鉄(III)、塩化鉄(II)、塩化鉄(III)、酢酸鉄(II)等が用いられる。
[I−10.本発明のヒドラジドキレート錯体化合物の特徴]
[I−10−1.耐光性および塗布溶媒への溶解性]
本発明のヒドラジドキレート錯体化合物のうち好ましいものは、耐光性および塗布溶媒への溶解性に優れ、さらに光学記録媒体の記録層形成に用いたときの膜性(膜厚均一性、平滑性など)に優れるという特徴がある。
この場合の耐光性に優れるとは、約30〜50nmの膜厚になるように形成したヒドラジドキレート錯体化合物薄膜に対し、温度が室温〜58℃、湿度が30〜50%RHで、キセノンランプ(強度550W/m)照射条件の耐光性試験を40時間行っても、当該薄膜中のヒドラジドキレート錯体化合物の通常70%以上、好ましくは80%以上、特に好ましくは90%以上が劣化せずに残存することを言う。ここで、劣化の度合いは波長300〜500nmにおける吸収極大の吸収減少率によって判定する。
この耐光性の試験は、具体的には、次のようにして行われる。
まず、乾燥後の膜厚が約30〜50nmとなるように、ヒドラジドキレート錯体化合物を含む溶液を基板上に塗布した後、乾燥し、ヒドラジドキレート錯体化合物を含む層を得る。得られたヒドラジドキレート錯体化合物を含む層に対して、温度室温〜58℃、湿度30〜50%RHの条件下、キセノンランプ(強度550W/m)の照射を所定時間行い、照射前後の吸収極大波長における吸光度を比較し、色素残存率を求めることにより実施される。
また、塗布溶媒への溶解性に優れるとは、20〜50℃、常圧条件において、2,2,3,3−テトラフルオロプロパノール(TFP)に0.7重量%以上、好ましくは1.0重量%以上、更に好ましくは1.5重量%以上溶解することを指す。溶解の判定は特定の濃度で化合物とTFPを混合したときに、溶媒中に化合物の結晶残渣が残存するか否かで行う。なお、本発明の用途においては、溶解度の上限は特に制限されるものではないが、通常20重量%以下、中でも10重量%以下程度である。
このように、本発明のヒドラジドキレート錯体化合物が耐光性および塗布溶媒への溶解性に優れる理由は、オニウム塩を有する錯体分子は極性分子と考えられるため、同様に極性を持つ2,2,3,3−テトラフルオロプロパノール(TFP)への溶解性が高まったものと考えられる。
[I−10−2.膜性]
本発明のヒドラジドキレート錯体化合物は、膜性に優れている。すなわち、スピンコート法により記録層を形成後、ディスク表面に化合物の結晶化に由来する白化現象が認められない点においても、工業的に有利である。
[I−10−3.用途]
本発明のヒドラジドキレート錯体化合物のうち好ましいものは、多層媒体にも好適に用いられる。すなわち、多層媒体においては各層に情報を記録する際に、記録する目的以外の層にも光が吸収、透過する現象が必ず生じるため、単層媒体よりもさらに記録感度がよい色素を用いる必要がある。本発明のヒドラジドキレート錯体化合物は良好な記録感度を持つことから、多層媒体にも十分に適用可能と考えられる。
[II.光学記録媒体の記録層形成用色素]
本発明の光学記録媒体の記録層形成用色素は、上述のような本発明のヒドラジドキレート錯体化合物を含むものである。
本発明の光学記録媒体の記録層形成用色素中には、本発明のヒドラジドキレート錯体化合物を1種類のみ用いてもよく、本発明のヒドラジドキレート錯体化合物を2種類以上、任意の組み合わせおよび比率で併用してもよい。また、1種または2種以上の本発明のヒドラジドキレート錯体化合物に加えて、他の色素の1種または2種以上を併用してもよい。
但し、本発明のヒドラジドキレート錯体化合物以外の色素を併用する場合には、本発明のヒドラジドキレート錯体化合物の優れた特性を十分に発揮させる観点から、全色素の合計に対する本発明のヒドラジドキレート錯体化合物が占める比率を通常10重量%以上、好ましくは50重量%以上、特に好ましくは70重量%以上とすることが好ましい。
本発明のヒドラジドキレート錯体化合物と併用可能な他系統の色素としては、記録用のレーザー光波長域に吸収を有し、照射されたレーザー光のエネルギーを吸収して、照射部分の記録層、反射層または基板に、分解、蒸発、溶解等の熱的変形を伴うピットを形成させるものが好ましい。また、CD−R向けの770〜830nmの範囲から選ばれた波長の近赤外レーザー光やDVD−R向けの620〜690nmの範囲から選ばれた赤色レーザー光での記録に適する色素を併用して、複数の波長域のレーザー光での記録に対応する光学記録材料とすることもできる。また、上記CD−R用或いはDVD−R用の色素の中で耐光性が良好なものを選び、本発明のヒドラジドキレート錯体化合物と併用することにより、耐光性を更に向上させることが可能となる。
併用し得る他系統の色素としては、具体的には、含金属アゾ系色素、ベンゾフェノン系色素、フタロシアニン系色素、ナフタロシアニン系色素、シアニン系色素、アゾ系色素、スクアリリウム系色素、含金属インドアニリン系色素、トリアリールメタン系色素、メロシアニン系色素、アズレニウム系色素、ナフトキノン系色素、アントラキノン系色素、インドフェノール系色素、キサンテン系色素、オキサジン系色素、ピリリウム系色素等が挙げられ、これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
[III.光学記録媒体]
[III−1.記録層]
本発明の光学記録媒体が有する記録層は、本発明のヒドラジドキレート錯体化合物の少なくとも1種を含有する本発明の光学記録媒体の記録層形成用色素(単に「本発明の色素」と称す場合がある。)を用いて形成されたものである。
即ち、本発明の光学記録媒体の記録層は、本発明のヒドラジドキレート錯体化合物の1種または2種以上を含有するものである。
記録層に占める本発明の色素の割合は、通常10重量%以上、好ましくは50重量%以上、特に好ましくは70重量%以上である。
色素の割合が少なすぎると、記録感度が著しく低下するので好ましくない。本発明の色素として2種類以上の色素を併用する場合には、その合計が上記範囲を満たすようにする。また、後述のバインダーや各種の添加剤を用いる場合には、形成された記録層に占める本発明の色素の割合が上記の範囲内となるように、バインダーや添加剤の使用量を調整することが好ましい。なお、本発明の色素の優れた特性を十分に発揮させる観点から、本発明に係る記録層には、バインダーや添加剤が使用されないことが特に好ましい。
記録層は成膜性を向上させるためにバインダーを含有していてもよい。バインダーとしては、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ケトン系樹脂、ニトロセルロース、酢酸セルロース、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリビニルブチラール、ポリカーボネート、ポリオレフィン等既知のものが1種を単独で、或いは2種以上を混合して用いられる。
記録層に占めるバインダーの割合が高すぎると記録感度が著しく低下するので、バインダー、更には後述の各種添加剤を用いる場合、形成された記録層に占める本発明の色素の割合が、上記の範囲となるような量を用いる。
また、記録層は、安定性や耐光性向上のための一重項酸素クエンチャーや記録感度向上剤などを含有していてもよい。
一重項酸素クエンチャーとしては、アセチルアセトナート、ビスフェニルジチオール、サリチルアルデヒドオキシム、ビスジチオ−α−ジケトン等と遷移金属とのキレート化合物などが挙げられ、これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
記録感度向上剤としては、遷移金属等の金属が原子、イオン、クラスター等の形で化合物に含まれる金属系化合物等が挙げられ、例えばエチレンジアミン系錯体、アゾメチン系錯体、フェニルヒドロキシアミン系錯体、フェナントロリン系錯体、ジヒドロキシアゾベンゼン系錯体、ジオキシム系錯体、ニトロソアミノフェノール系錯体、ピリジルトリアジン系錯体、アセチルアセトナート系錯体、メタロセン系錯体のような有機金属化合物などが挙げられ、これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。金属原子の種類は特に限定されないが、遷移金属が好ましい。
更に必要に応じてレベリング剤、消泡剤等を併用することもできる。
なお、一重項酸素クエンチャーは色素に対して通常5〜30重量%程度、記録感度向上剤は色素に対して通常10〜30重量%程度用いられる。
2種以上の一重項酸素クエンチャーを併用する場合や、2種以上の記録感度向上剤を併用する場合には、各々、その合計が上記範囲を満たすようにする。
本発明のヒドラジドキレート錯体化合物を含む本発明の色素を用いて光学記録媒体の記録層を形成するには、真空蒸着法、スパッタリング法、ドクターブレード法、キャスト法、スピンコート法、浸漬法等の一般に行われている薄膜形成法を用いることができる。
これらのうち、量産性、コスト面からはスピンコート法が好ましいが、真空蒸着法などがより均一な厚みの記録層を得られる点で好ましい。
スピンコート法により記録層を成膜する場合、回転数は500〜5000rpmが好ましく、スピンコート後、必要に応じて、加熱または溶媒蒸気にさらす等の処理を行ってもよい。
記録層の膜厚は、記録方法等により適した膜厚が異なるため、特に限定されないが、通常少なくとも1nm以上、好ましくは5nm以上、より好ましくは10nm以上、通常5μm以下、好ましくは2μm以下、より好ましくは300nm以下、更に好ましくは200nm以下、特に好ましくは100nm以下である。記録層の膜厚がこの下限値より大きい場合は、記録に必要な光吸収量を確保することができ、良好な感度で記録がしやすい。また、記録信号に歪みが発生しにくいため、所望の大きさの品質良好なマークを形成しやすい。記録層の膜厚が前記の上限値より小さい場合は、再生に必要な反射光量を確保することが容易となり、その結果として良好な再生信号を得ることができる。
記録層をドクターブレード法、キャスト法、スピンコート法、浸漬法等により形成する場合には、まず、本発明の色素、バインダー、一重項酸素クエンチャー、記録感度向上剤および他の色素等を溶媒に溶解させ、塗布液を作製する。
溶媒としては、TFPを用いることが工業面で特に好ましいが、基板を侵さない溶媒であればTFPに限定されるものではなく、ジアセトンアルコール、3−ヒドロキシ−3−メチル−2−ブタノン等のケトンアルコール系溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒、n−ヘキサン、n−オクタン等の鎖状炭化水素系溶媒、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン、n−ブチルシクロヘキサン、t−ブチルシクロヘキサン、シクロオクタン等の脂環式炭化水素系溶媒、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル等のエーテル系溶媒、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンタノール(OFP)、ヘキサフルオロブタノール等のフッ素系アルキルアルコール系溶媒、乳酸メチル、乳酸エチル、イソ酪酸メチル等のヒドロキシエステル系溶媒等を用いることもできる。なお、これらの溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよいが、工業面からは1種を単独で用いることが好ましい。
塗布液中の本発明の色素の濃度は、その溶媒溶解性に応じて適宜決定されるが、通常0.1重量%以上、好ましくは0.2重量%以上で、通常10重量%以下、好ましくは3.0重量%以下とされる。塗布液中の色素濃度が過度に低いと、記録層の形成効率が悪くなる。塗布液中の色素濃度が過度に高いと成膜工程において、色素の結晶化等の問題が発生する可能性が高くなる。
真空蒸着法を用いる場合には、例えば、本発明のヒドラジドキレート錯体化合物と、必要に応じて他の色素や各種添加剤等の記録層成分とを、真空容器内に設置されたるつぼに入れ、この真空容器内を適当な真空ポンプで10−2〜10−5Pa程度にまで排気した後、るつぼを加熱して記録層成分を蒸発させ、るつぼと向き合って置かれた基板上に蒸着させることによって、記録層を形成する。
[III−2.光学記録媒体の層構成]
本発明の光学記録媒体は、基板上に、本発明の記録層形成用色素を用いて上述のようにして形成された記録層を有するものである。
以下、本発明の光学記録媒体について、実施形態を挙げて具体的に説明するが、以下の実施形態はあくまでも説明のために挙げるものであって、本発明は以下の実施形態に制限されず、本発明の趣旨に反しない限り自由に変形して実施することが可能である。
以下、図面を参照して本発明の光学記録媒体の実施の形態を説明する。
図1,図2は、本発明の実施の形態に係る光記録媒体の層構成の一例を示す模式的断面図である。
[III−2−1.光学記録媒体の第1実施形態]
まず、本発明の第1実施形態について図1を参照して説明する。
図1に示される光学記録媒体20は、基板21上に、反射層22、記録層23、バリア層24、及びカバー層25がこの順で積層された構造を有している。反射層22、バリア層24、カバー層25は、複数の材料からなる多層であっても問題ない。この光学記録媒体20は、カバー層25側から照射されるレーザー光(記録再生光ビーム28)により、情報の記録・再生が行われる。このようにカバー層25側からレーザー光が照射される媒体を、従来のCD、DVD等の基板入射型媒体に対して、膜面入射型光記録媒体と呼び、ブルーレイ・ディスク(BD)等の記録媒体で採用されている。ここで、膜面入射型の光学記録媒体20では、記録再生光ビーム28のカバー層25への入射面(記録再生光ビームが入射する面)30から遠い案内溝部(基板21の溝部と一致)をカバー層25の溝間部26(in−groove)、記録再生光ビーム28が入射する面から近い案内溝間部(基板21の溝間部と一致)をカバー層溝部27(on−groove)と呼ぶことにする。ここで、溝形状や各層の屈折率等の光学特性を制御することにより、カバー層溝間部(in−groove)26を記録トラックとする(以下、in−groove記録と記載)LtoH記録を実現することが可能となる。
基板21は、膜面入射構成では、従来の基板面入射構成と異なり、光は基板側から入射しないため、透明性や複屈折に対する制限はない。このため、適度な加工性と剛性を有するプラスチック、金属、ガラス等をいずれも用いることができる。基板は表面に案内溝を形成するものであるが、金属、ガラスでは、表面に光や熱硬化性の薄い樹脂層を設け、そこに、溝を形成する必要がある。この点においては、従来どおりプラスチック材料を用い、射出成形によって、基板21に示されるような形状(特に円盤状)と表面の案内溝を同時に成形加工する手法が製造上は好ましい。
射出成形できるプラスチック材料としては、従来CDやDVDで用いられたポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等を用いることができる。
基板の厚みとしては0.5mm〜1.2mm程度とするのが好ましい。基板21の厚みとカバー層25の厚みを合わせて、従来のCDやDVDと同じ1.2mmとすることが好ましい。これは、従来のCDやDVDで使われるケ−ス等をそのまま用いることができるからである。特に、基板21の厚みを1.1mm、カバー層25の厚みを0.1mmとすることが、ブルーレイ・ディスクにおいて規定されている。
基板21にはトラッキング用の案内溝が形成されている。本実施の形態では、カバー層25の溝間部26が記録溝部となるトラックピッチは、CD−R、DVD−Rより高密度化を達成するためには、0.1μm〜0.6μmとするのが好ましく、0.2μm〜0.4μmとするのがより好ましい。溝深さは、20nm〜100nmの範囲にあることが好ましい。溝深さは、前記範囲内で、未記録状態の記録溝部反射率、記録信号の信号特性、プッシュプル信号特性、記録層の光学特性等を考慮して適宜最適化される。
本実施の形態では、記録溝部と記録溝間部とにおけるそれぞれの反射光の位相差による干渉を利用しているため、記録溝部と記録溝間部の両方が集束光スポット内に存在することが必要である。このため、記録溝幅(カバー層溝間部26の幅)は、記録再生光ビーム28の記録層面におけるスポット径(溝横断方向の直径)より小さくすることが好ましい。例えば、記録再生光波長λ=405nm、NA(開口数)=0.85の光学系で、トラックピッチを0.32μmとする場合、記録溝幅(カバー層溝間部26の幅)0.1μm〜0.2μmの範囲とするのが好ましい。これらの範囲外では、溝または溝間部の形成が困難となる場合が多い。
案内溝の断面形状は、通常、矩形となる。特に、後述の塗布による記録層23形成時に、色素を含む溶液の溶媒がほとんど蒸発するまでの数十秒間に、基板21の溝部上に、色素が選択的に溜まることが望ましい。このため、矩形溝の基板溝間の肩を丸くして色素溶液が、基板溝部に落下して溜まりやすくすることも好ましい。このような丸い肩を有する溝形状は、プラスチック基板もしくは、スタンパの表面を、プラズマやUVオゾン等に数秒から数分さらしてエッチングすることで得られる。プラズマによるエッチングでは、基板の溝部の肩(溝間部のエッジ)のようなとがった部分が選択的に削られる性質があるので、丸まった溝部の肩の形状を得るのに適している。
案内溝は、通常は、アドレスや同期信号等の付加情報を付与するために、溝蛇行、溝深さ変調等の溝形状の変調、記録溝部あるいは記録溝間部の断続による凹凸ピット等による付加信号を有する。例えば、ブルーレイ・ディスクでは、MSK(minimum−shift−keying)とSTW(saw−tooth−wobbles)という2変調方式を用いたウォブル・アドレス方式が用いられている。
反射層22は、基板21の上に形成される。反射層22の膜厚は、好ましくは20nm〜300nmである。反射層22の材料としては、再生光の波長において十分高い反射率を有する材料、例えば、Au、Al、Ag、Cu、Ti、Cr、Ni、Pt、Ta、Pd等の金属を、単独或いは合金にして用いることができる。これらの中でもAu、Al、およびAgは反射率が高く、反射層22の材料として適している。また、これらの金属を主成分とした上で、他の材料を含有させてもよい。ここで「主成分」とは、含有率が50重量%以上のものをいう。主成分以外の他の材料としては、例えば、Mg、Se、Hf、V、Nb、Ru、W、Mn、Re、Fe、Co、Rh、Ir、Cu、Zn、Cd、Ga、In、Si、Ge、Te、Pb、Po、Sn、Bi、Ta、Ti、Pt、Pd、Nd等の金属および半金属を挙げることができる。中でもAgを主成分とするものは、コストが安い点、高反射率が出やすい点、後述する印刷受容層を設けた場合に地色が白く美しいものが得られる点等から、特に好ましい。例えば、AgにAu、Pd、Pt、Cu、およびNdからなる群から選ばれる1種以上を0.1原子%〜5原子%程度含有させた合金は、高反射率、高耐久性、高感度且つ低コストであり好ましい。具体的には、AgPdCu合金、AgCuAu合金、AgCuAuNd合金、AgCuNd合金等である。金属以外の材料としては、低屈折率薄膜と高屈折率薄膜を交互に積み重ねて多層膜を形成し、これを反射層22として用いることも可能である。
反射層22を形成する方法としては、例えば、スパッタリング法、イオンプレーティング法、化学蒸着法、真空蒸着法等が挙げられる。なお、基板21の上や反射層22の上あるいは下に隣接して、反射率の向上、記録特性の改善、密着性の向上等のために、公知の無機系または有機系の中間層、接着層を設けることもできる。
反射層22上に記録層23を形成する方法としては、例えば、有機溶媒と本発明の色素を溶解した溶液をスピンコート法を用いて所望の膜厚に塗布する方法が挙げられる。形成される記録層23の膜厚は、好ましくは5nm〜100nm、より好ましくは10nm〜50nmである。
記録層23の上に形成するバリア層24の材料は、有機色素からなる記録層23と同じく有機物からなるカバー層25の材料の混合、浸出を妨げるものであれば特に限定されない。例えば、SiO、Si、MgF、SnO、In、ZnS等の無機物質、及びその混合物などが挙げられる。バリア層24の膜厚は、好ましくは2nm〜100nm、より好ましくは3nm〜50nmである。
バリア層24の上に形成されるカバー層25は、記録再生光ビーム28に対して透明で複屈折の少ない材料が選ばれ、通常は、プラスチック板(シートと呼ぶ)を接着剤で貼り合せるか、硬化性樹脂溶液を塗布後、光、放射線、または熱等で硬化して形成する。カバー層28は、光が侵入することから、記録再生光ビーム28の波長λに対して透過率70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましい。
カバー層25のシート材として用いられるプラスチック基材は、例えば、ポリカーボネート、ポリオレフィン、アクリル、三酢酸セルロース、ポリエチレンテレフタレート等である。接着には、放射線硬化樹脂、熱硬化樹脂や、感圧性の接着剤が用いられる。感圧性接着剤としては、また、アクリル系、メタクリレート系、ゴム系、シリコン系、ウレタン系の各ポリマーからなる粘着剤を使用できる。
例えば、接着層を構成する光硬化性樹脂を適当な溶剤に溶解して塗布液を調製した後、この塗布液をバリア層24上に塗布して塗布膜を形成し、塗布膜上にポリカーボネートシートを重ね合わせる。その後、必要に応じて重ね合わせた状態で、媒体を回転させるなどして塗布液をさらに延伸展開した後、UVランプで紫外線を照射して硬化させる。あるいは、感圧性接着剤をあらかじめシートに塗布しておき、シートをバリア層24上に重ね合わせた後、適度な圧力で押さえつけて圧着する。
前記粘着剤としては、透明性、耐久性の観点から、アクリル系、メタクリレート系のポリマー粘着剤が好ましい。より具体的には、2−エチルヘキシルアクリレート、n−ブチルアクリレート、iso−オクチルアクリレートなどを主成分モノマーとし、これらの主成分モノマーを、アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミド誘導体、マレイン酸、ヒドロキシルエチルアクリレート、グリシジルアクリレート等の極性モノマーを共重合させて、粘着力を発揮するものが挙げられる。主成分モノマーの分子量調整、その短鎖成分の混合、アクリル酸による架橋点密度の調整により、ガラス転移温度Tg、タック性能(低い圧力で接触させたときに直ちに形成される接着力)、剥離強度、せん断保持力等の物性を制御することができる。アクリル系ポリマーの溶剤としては、酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエン、メチルエチルケトン、シクロヘキサン等が用いられる。上記粘着剤は、さらに、ポリイソシアネート系架橋剤を含有することが好ましい。
また、粘着剤は、前述のような材料を用いるが、カバー層25用シート材の記録層側に接する表面に所定量を均一に塗布し、溶剤を乾燥させた後、バリア層24の表面に貼り合わせローラー等により圧力をかけて硬化させる。該粘着剤を塗布されたカバー層シート材を記録層23およびバリア層24を形成した記録媒体表面に接着する際には、空気を巻き込んで泡を形成しないように、真空中で貼り合せるのが好ましい。
また、離型フィルム上に上記粘着剤を塗布して溶剤を乾燥した後、カバー層シートを貼り合わせ、さらに離型フィルムを剥離してカバー層シートと粘着剤層を一体化した後、記録媒体と貼りあわせてもよい。
塗布法によってカバー層25を形成する場合には、スピンコート法、ディップ法等が用いられるが、特に、ディスク状媒体に対してはスピンコート法を用いることが多い。塗布によるカバー層25の形成には、同様に、ウレタン、エポキシ、アクリル系の樹脂等を用い、塗布後、紫外線、電子線、放射線を照射し、ラジカル重合もしくは、カチオン重合を促進して硬化する。
この塗布によるカバー層材料としては、透明性、耐久性の観点から、アクリル系、メタクリレート系のオリゴマーおよび/またはモノマーからなる組成物が好ましい。より具体的には、ポリエーテル(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレートオリゴマー、n−ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、iso−オクチルアクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート等の単官能(メタ)アクリレートモノマーの1種または2種以上が均一に混合された組成物が好ましい。オリゴマーの分子量調整、モノマーの種類および混合量の調整により、ガラス転移温度Tg、タック性能(低い圧力で接触させたときに直ちに形成される接着力)、剥離強度、せん断保持力等の物性を制御することができる。
[III−2−2.光学記録媒体の第2実施形態]
本実施の形態が適用される光記録媒体において、反射層の膜厚を薄くし、記録再生光の約50%以上が反射層を透過するような薄さにすると、いわゆる多層記録媒体が可能になる。即ち、基板上に、複数のバリヤ層、記録層及び反射層(以下、併せて情報層と呼ぶ)を設けた記録媒体である。
図2は、2層の情報層を設けた光記録媒体を説明する図である。記録再生光ビーム107が入射する側の情報層(112,113,114)をL1層、奥側にある情報層(102,103,104)をL0層と呼ぶ。L1層は、透過率50%以上であることが好ましい。L1層の半透明反射層112が、例えば、Ag合金層であれば、Ag合金層の膜厚を1nm〜50nmとすることが好ましく、より好ましくは5nm〜30nm、さらに好ましくは5nm〜20nmとすることが好ましい。このような透過性の高い反射層は半透明反射層と呼ばれる。L0層とL1層との間には、それぞれの信号の混信を防止するために、透明な中間層111が設けられる。尚、図2におけるL0層における反射層102には、前述の反射層22(図1)と同様の材料が使用できる。
例えば、記録再生光ビーム107波長λ=405nm、NA(開口数)=0.85の光学系では、中間層111の厚みは約25μm、カバー層115の厚みは約75μm程度とされる。中間層111の厚み分布は、±2μm程度以下とするのが好ましい。
L0層、L1層それぞれに、本実施の形態が適用される光学記録媒体100における層構成の範囲内の異なる層構成を用いてもよいし、同一の層構成を用いてもよい。それぞれの情報層に用いる色素を主成分とする記録層の組成や材料が異なっていてもよいし、同じでもよい。
本実施の形態においては、特に、主として位相変化を利用しているので、記録前後でL1層を透過する光量がほとんど変化しないことが期待される。これは、L1層が記録・未記録であるにかかわらず、L0層への透過光量、L0層からの反射光量がほとんど変化しないことを意味し、L1層の状態に関わらず、安定的にL0層の記録再生ができるので好ましいことである。
その他、上記説明の各層の形成前、あるいは後に、記録・再生レーザー光の入射面と反対側(通常は、基板1の下面)に、インクジェット、感熱転写等の各種プリンタ、或いは各種筆記具を用いて記入や印刷が可能な印刷受容層を設けてもよい。
[IV.光学記録媒体の記録方法]
[IV−1.レーザー光]
本発明の光学記録媒体への情報の記録は、通常、記録層に0.4〜0.6μm程度に集束したレーザー光を照射することにより行う。記録層がレーザー光のエネルギーを吸収すると、レーザー光照射部分では、分解、発熱、溶融等の熱的変形が起こり、光学的特性が変化することで、情報が記録される。
一方、記録層に記録された情報の再生を行なう際には、同じく記録層に対して(通常は、記録時と同じ方向から)、よりエネルギーの低いレーザー光を照射する。記録層において、光学的特性の変化が起きた部分(すなわち、情報が記録された部分)の反射率と、変化が起きていない部分の反射率との差を読み取ることにより、情報の再生が行なわれる。
高密度記録のためには、記録時に使用するレーザー光の波長は短いほど好ましく、特に、本発明の光学記録媒体は、その記録層に上述した本発明のヒドラジドキレート錯体化合物を含有する利点を十分に発揮させる観点から、波長350nm〜530nmのレーザー光が好ましい(以下、このようなレーザー光を用いる記録方法を適宜「本発明の光学記録媒体の記録方法」或いは単に「本発明の記録方法」という。)。
かかるレーザー光の代表例としては、例えば、中心波長405nm、410nmなどの青色レーザー光、中心波長515nmの青緑色の高出力半導体レーザー光が挙げられる。これら以外にも(a)基本発振波長が740〜960nmの連続発振可能な半導体レーザー光、または(b)半導体レーザー光によって励起されかつ基本発振波長が740〜960nmの連続発振可能な固体レーザー光のいずれかを、第二高調波発生素子(SHG)により波長変換することによって得られる光なども挙げられる。
上記のSHGとしては、反射対称性を欠くピエゾ素子であればいかなるものでもよいが、KDP(KHPO)、ADP(NHPO)、BNN(BaNaNb15)、KN(KNbO)、LBO(LiB)、化合物半導体などが好ましい。第二高調波の具体例としては、基本発振波長が860nmの半導体レーザーの場合は、その倍波の波長430nm、また半導体レーザー励起の固体レーザーの場合は、CrドープしたLiSrAlF6結晶(基本発振波長860nm)からの倍波の波長430nmなどが挙げられる。
これらのうち、中心波長405nmの青色レーザー光を使用することが特に好ましい。
光学記録媒体が有する吸収波長および吸光度のうち、本発明のヒドラジドキレート錯体化合物のアセトニトリル中での吸収スペクトルの最大吸収波長(λmax)が380〜500nmであり、該λmaxにおけるOD係数が通常30以上、好ましくは35以上、特に好ましくは40以上であることが、膜厚の制御およびレーザーへの高感度化の面で好ましい。
[IV−2.本発明に用いる光記録装置]
本発明の記録方法に用いる記録装置の基本構造としては、従来の光記録装置と同様のものを用いることができる。例えば、そのフォーカスサーボ方式や、トラッキングサーボ方式は、従来公知の方式を適用できる。集束ビームの焦点位置のスポットが、例えば、図1のカバー層溝間部に照射され、トラッキングサーボによって、該カバー層溝間部を追従するようになっていればよい。通常は、プッシュプル信号が利用されている。
例えば、図1のカバー層溝間部に記録を行う場合、集束された記録再生光ビームは、記録層主成分色素を昇温・発熱せしめて、変質(膨張、分解、昇華、溶融等)を起こさせる。マーク長変調記録を行う場合、記録再生光ビームのパワー(記録パワー)をマーク長に従って、強弱変調させる。なお、マーク長変調方式は、特に制限は無く、通常用いられるRun−Length−Limited符号である、EFM変調(CD)、EFM+変調(DVD)、1−7PP変調(ブルーレイ)等を適用できる。
ただし、HtoL極性信号を前提とした記録再生系においては、LtoH記録に当たって、マークとスペースでの記録信号極性が逆になるように記録データ信号の極性を予め反転させておくことがある。こうすれば、記録後の信号は、見かけ上、HtoL極性の信号と同等にできる。
通常は、マーク部で記録パワーを高レベルPwとし、マーク間(スペース)で低レベルPsとする。Ps/Pwは、通常0.5以下とする。Psは一回だけの照射では、記録層に上記変質を生じさせないようなパワーであり、Pwに先行して記録層を予熱したりするために利用される。公知の記録パルスストラテジーは、本発明記録方法及び記録装置においても適宜使用される。例えば、記録マーク部に対応する記録パワーPw照射時間はさらに、短い時間で断続的に照射されたり、複数のパワーレベルに変調したり、Pw照射後、Psに移行するまでの一定時間Psよりもさらに低いパワーレベルPbを照射する、等の記録ストラテジーが使用できる。
[IV−3.記録感度]
前記一般式(I)または(II)で表されるヒドラジドリガンドを有する本発明のヒドラジドキレート錯体化合物は、記録レーザー感度に優れる。具体的には、図1または図2に記載の光学記録媒体を作製した後にレーザー波長405nm、NA=0.85のテスター(パルステック社製ODU−1000)を用い、線速度9.834m/s(2X記録速度。記録速度1Xは4.917m/s)、最短マーク長149nmでランダムパターン(1−7PP変調を使用)で記録した場合、同テスターで再生時Jitter値が8%以下、好ましくは6.5%以下を満たし、かつ記録最適パワーRwが通常8.0mW以下、好ましくは7.0mW以下である。
本発明のヒドラジドキレート錯体化合物がこのように記録感度に優れる理由は、前記一般式(I)で表されるヒドラジドリガンドを有するヒドラジドキレート錯体化合物にあっては、塩構造を有することにより、カチオンがレーザー感度部位として機能することによるものと推定される。
[IV−4.記録部の反射率]
本発明の光学媒体の記録方法においては、記録を行うレーザーの光波長において、記録部の反射率が、記録前、及び未記録部分の反射率よりも高くなることを特徴とする。記録 部の反射率が、未記録部の反射率よりも高くするためには、塗布色素が記録レーザー波長において一定量以上の吸収を持つことが必要条件である。
また実施例等に別途記載されている溝形状を持つことが好ましい。このような形態であれば、従来と異なる記録メカニズムであるLow to High記録によって高密度の光情報の記録、再生が可能となる。
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
[溶解性及び耐光性評価]
{実施例1}
表1aに示す化合物C1を用いて以下の溶解性試験を行った。
<溶解性試験>
塗布溶媒として、2,2,3,3−テトラフルオロプロパノールを用い、化合物C1の濃度を1.0重量%として、20℃、常圧にて30分間超音波処理した後、濾紙(東洋濾紙社製定量濾紙「No.5C」)上に滴下し、室温で24時間乾燥させ、未溶解成分の結晶残渣が濾紙上に存在するか否かを目視観察した。
判断基準は以下の通りである。
○:未溶解残渣が観察されない
×:未溶解残渣が多い
化合物C1は未溶解残渣が観察されず、溶解性に優れることがわかる。
引き続き膜吸収スペクトル測定と耐光性試験を行った。
<耐光性試験>
化合物C1を2,2,3,3−テトラフルオロプロパノールに濃度1.0重量%で溶解させ、濾過によって微細なゴミを取り除いた後、得られた溶液を、直径120mm、厚さ1.2mmの射出成形ポリカーボネート基板上に滴下し、スピンコート法(4900rpm)により塗布し、80℃で30分間乾燥させることにより、膜厚約50nmの塗布膜を作製した。この塗布膜に対して、温度58℃、湿度50%RHの条件下で、550W/mの照射強度でキセノンランプを40時間照射した後、吸収極大波長における照射前後の吸光度に基づいて色素残存率を求めた。
照射前の吸収極大波長(λmax)は368nm、耐光性(色素残存率)は92%であった。
ここで、上記色素残存率の計算式は、以下の通りとした。
色素残存率(%)=(キセノンランプ照射後の吸収極大波長における吸光度)/(キセノンランプ照射前の吸収極大波長における吸光度)×100
{実施例2〜73}
化合物C1を表1a〜1cに示す化合物C2〜C73に変更した以外は、実施例1と同様に試験を行った。
評価結果を表1a〜1cに示す。
{実施例74}
<溶解性試験>
表2aに示す化合物C74を用いて以下の溶解性試験を行った。
塗布溶媒として、2,2,3,3−テトラフルオロプロパノールを用い、化合物C74の濃度を0.7重量%として、40〜50℃、常圧にて超音波処理した後、30分間室温下で放置後、濾紙(東洋濾紙社製定量濾紙「No.5C」)上に滴下し、室温で24時間乾燥させ、未溶解成分の結晶残渣が濾紙上に存在するか否かを目視観察した。
判断基準は以下の通りである。
○:未溶解残渣が観察されない
×:未溶解残渣が多い
化合物C74は未溶解残渣が観察されず、溶解性に優れることがわかる。
引き続き膜吸収スペクトル測定と耐光性試験を行った。
<耐光性試験>
化合物C74を2,2,3,3−テトラフルオロプロパノールに濃度0.7重量%で溶解させ、濾過によって微細なゴミを取り除いた後、得られた溶液を、直径120mm、厚さ0.6mmの射出成形ポリカーボネート基板上に滴下し、スピンコート法(4900rpm)により塗布し、80℃で30分間乾燥させることにより、膜厚約30nmの塗布膜を作製した。この塗布膜に対して、室温下、湿度30〜60%RHの条件下で、550W/mの照射強度でキセノンランプを40時間照射した後、吸収極大波長における照射前後の吸光度に基づいて色素残存率を求めた。
照射前の吸収極大波長(λmax)は415nm、耐光性(色素残存率)は90%であった。
{実施例75〜121}
化合物C74を、表2a,および2bに示す化合物C75〜C121に変更した以外は実施例74と同様に試験を行った。
評価結果を表2a,および2bに示す。
なお、表1a〜1c及び表2a,および2bに示す化合物のリガンド:遷移金属構成比はいずれも、遷移金属が2価カチオンの場合も3価カチオンの場合もいずれも2:1(即ち、一般式(I)において、a=2)である。
Figure 2011190433
Figure 2011190433
Figure 2011190433
Figure 2011190433
Figure 2011190433
[記録評価]
{実施例122}
<光学記録媒体の特性評価>
厚さ1.1mm、トラックピッチ0.32μm、溝幅180nm、溝深さ45nmのポリカーボネート製の基板上に、スパッタリングにより厚さ70nmのAgBi0.2Nd0.5反射膜を設けた。次に、化合物C1をTFP(2,2,3,3−テトラフルオロ−1−プロパノール)に対し0.7重量%の濃度となるように混合した溶液をスピンコート法で塗布し、70℃で25分乾燥させることにより、記録層を設けた。なお、空気をリファレンスとして測定した470nmでの吸光度は0.24であった。その後、この記録層の上に、Inバリア層をスパッタリングにより20nmの厚さで成膜した。さらに厚さ100μmのリンテック社製BD−R用カバーシート(商品名Opteria)を圧着して、光学記録媒体を作製した。
得られた光学記録媒体に対し、以下に示す方法で光学記録媒体の特性評価を行った。
(光学記録媒体としての特性評価)
レーザー波長405nm、NA(開口数)0.85のテスター(パルステック社製ODU−1000)を用い、線速度9.834m/s(2X記録速度。記録速度1Xは4.917m/s)、最短マーク長149nmでランダムパターン(1−7PP変調を使用)記録を行い、最適記録パワーRwを求めた。また、再生は、線速度4.917m/sとし、BD−R評価基準であるLimit Equalizer modeでJitter評価を行った。
その結果、最適記録パワーPwは6.8mW、Jitter値は7.5%であった。
{実施例123〜187}
化合物C1を、表3a〜3cに示す化合物C2〜C121に変更した以外は実施例122と同様に試験を行った。
評価結果を表3a〜3cに示す。
Figure 2011190433
Figure 2011190433
Figure 2011190433
表中の化合物はいずれもλmaxが350nm〜530nm、中でも好ましいものは360nm〜500nmの範囲にあり、高密度記録のために望ましい波長350nm〜530nmのレーザー光での記録に用いることが可能である。
また、各例示化合物を用いた光学記録媒体の記録メカニズムはいずれもLow To High型であり、最適記録パワーRwは8mW以下であった。また、この時の光学記録媒体のJitterは8%以下と良好な結果であった。
[化合物合成例]
以下に、例示化合物のうち、C1、C2、およびC5の合成方法について述べるが、その他の化合物についても同様に合成を行った。
{実施例188}
<ヒドラジドリガンド(L−2)の合成>
Figure 2011190433
100mlナスフラスコ中で、3−シアノ−N−エチル−6−ヒドロキシ−4−メチルピリドン1.78g、ジメチルホルムアミド1.1gおよび無水酢酸10mlを、80℃で数時間加熱攪拌した。反応の終点をTLCにて確認した後、析出した沈殿を濾別し、薄緑色針状結晶を得た。300mlビーカー中、得られた沈殿全量およびエタノール80mlを攪拌した中に、水70mlおよび1N塩酸8mlを加え、析出した沈殿を濾別してうす灰色の粉末(a)を得た。構造はHNMRにて確認した。収率は約60%であった。
Figure 2011190433
100mlナスフラスコ中で、化合物(a)0.5g、Girard’s Reagent P(TCI社製)0.46g、およびメタノール20mlを数時間加熱還流させた後、析出した沈殿を濾別してレモン色の粉末(ヒドラジドリガンド(L−2))を得た。構造はHNMRにて確認した。収率は約90%であった。
<例示化合物(C2)の合成>
Figure 2011190433
100mlナスフラスコに、ヒドラジドリガンド(L−2)0.83gおよびメタノール30mlを入れ、続いてトリエチルアミン0.34mlと、酢酸コバルト4水和物0.3gのメタノール5ml溶液を添加した。数時間加熱還流させた後、析出した沈殿を濾別してオレンジ色粉末(例示化合物(C2))を得た。収率は約50%であった。
{実施例189}
<ヒドラジドリガンド(L−1)の合成>
Figure 2011190433
100mlナスフラスコ中で、エチルブロモアセテート(TCI社製)3.34gの塩化メチレン50ml溶液にN−メチルイミダゾール(TCI社製)1.80gを添加し、室温で1時間攪拌した後、析出した沈殿を濾別して白色光沢結晶(c)を得た。構造はHNMRにて確認した。収率は約90%であった。
Figure 2011190433
100mlナスフラスコ中、化合物(c)0.5g、ヒドラジン1水和物0.5gおよびメタノール8mlを8時間加熱還流し、得られた沈殿を濾別して白い光沢結晶(d)を得た。構造はHNMRにて確認した。収率は約90%であった。
Figure 2011190433
100mlナスフラスコ中、化合物(d)0.3g、化合物(a)29gおよびメタノール50mlを70℃で数時間加熱攪拌し、得られた沈殿を濾別して黄色い粉末(ヒドラジドリガンド(L−1))を得た。構造はHNMRにて確認した。収率は約60%であった。
<例示化合物(C1)の合成>
Figure 2011190433
100mlナスフラスコ中で、ヒドラジドリガンド(L−1)0.3gおよびメタノール20mlを攪拌し、そこに酢酸コバルト4水和物0.1gのメタノール5ml溶液を添加した。70℃で数時間加熱攪拌した後、反応溶液を濃縮し、室温まで冷却して、析出したオレンジ色の沈殿(例示化合物(C1))を濾別した。収率は約60%であった。
{実施例190}
<ヒドラジドリガンド(L−5)の合成>
Figure 2011190433
300mlナスフラスコ中で、エチル−4−フルオロベンゾエート(TCI製)18.5g、イミダゾール(TCI社製)11.2g、炭酸カリウム29.7g、およびジメチルスルホキシド100mlを120℃で2時間加熱攪拌した。反応の終点をTLCにて確認した後、酢酸エチルで抽出し、カラムクロマトグラフィーで精製し、白色光沢結晶(e)を得た。構造はHNMRにて確認した。収率は約60%であった。
Figure 2011190433
300mlナスフラスコ中で、化合物(e)6.15g、メチルトリフラート20.2gおよびアセトン100mlを60℃で4時間加熱攪拌した。析出した結晶を濾別し、肌色の沈殿(f)を得た。収率は約100%であった。
Figure 2011190433
100mlナスフラスコ中で、化合物(f)1.79g、ヒドラジン1水和物0.5gおよびメタノール6mlを8時間加熱還流し、得られた沈殿を濾別して白い光沢結晶(g)を得た。収率は約90%であった。
Figure 2011190433
200mlナスフラスコ中、化合物(g)0.6g、化合物(a)0.38gおよびメタノール50mlを70℃で数時間加熱攪拌し、得られた沈殿を濾別して黄色い粉末(ヒドラジドリガンド(L−5))を得た。収率は約60%であった。
<例示化合物(C5)の合成>
Figure 2011190433
100mlナスフラスコ中で、ヒドラジドリガンド(L−5)0.5gおよびメタノール30mlを攪拌し、そこに酢酸コバルト4水和物0.13gのメタノール5ml溶液を添加した。70℃で数時間加熱攪拌した後、反応溶液を濃縮し、室温まで冷却して、析出したオレンジ色の沈殿を濾別して、例示化合物(C5)を得た。収率は約60%であった。
[比較例1]
特開2008−195915に記載の下記化合物(h)を用いて実施例122と同様に記録評価を行ったが、信号振幅は観測されるがJitter評価できないほど記録品位が低いものであった。
Figure 2011190433
本発明のヒドラジドキレート錯体化合物は、光学記録媒体の記録層形成用色素として用いたときに、塗布溶媒への溶解性および耐光性のいずれにも優れ、青色レーザー光を用いた高速光記録(特にBD−R)に対応可能な記録媒体として有用である。
20 光学記録媒体
21 基板
22 反射層
23 記録層
24 バリア層
25 カバー層
26 カバー層溝間部
27 カバー層溝部
28 記録再生光ビーム
29 対物レンズ
30 記録再生光ビームが入射する面
31 記録再生光ビームが入射する面に近い側の案内溝部
32 記録再生光ビームが入射する面から遠い側の案内溝部
100 光学記録媒体
101 基板
102 反射層
103 記録層
104 バリア層
107 記録再生光ビーム
108 対物レンズ
111 中間層
112 半透明反射層
113 記録層
114 バリア層
115 カバー層
121 L1層
122 L0層

Claims (8)

  1. 下記一般式(I)で表されることを特徴とするヒドラジドキレート錯体化合物。
    Figure 2011190433
    [一般式(I)中、
    環Aは少なくともN原子を1つ以上有する、単一の5員環または6員環の複素環、あるいは、5員環および/または6員環からなる2または3環式縮合複素環であり、環Aは芳香環であっても、非芳香環であってもよく、芳香環の場合は環内の1つ以上のN原子が4級化されたオニウム塩を形成しており、非芳香環の場合は環内の1つ以上のN原子が4級化されたアンモニウム塩を形成している。
    環Aは、Nを必須とするC、N、OおよびSのいずれか1以上の原子から形成され、環Aを構成するCおよびNは無置換であってもよく、以下の置換基を有していてもよい。
    Cの場合、置換基として、
    1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基、
    直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルコキシ基、
    無置換の、あるいは直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を1つまたは2つ有するアミド基、
    直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルコキシカルボニル基、
    シアノ基、
    フェニル基、
    および
    ベンジル基
    から選ばれるいずれかを有していてもよい。
    Nの場合、置換基として、直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有していてもよい。
    Lは環AとC*を結ぶ2価の連結基L’または直接結合を表し、該2価の連結基L’は、直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有していてもよい、メチレン基、エチレン基、フェニレン基、フェニレンメチレン基、またはフラニレン基である。
    は水素原子、あるいは直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を表す。
    Zは水酸基またはエノール化可能なカルボニル基を表し、Zの水酸基、Zのカルボニル基がエノール化して生じた水酸基、一般式(I)のヒドラジド部位のカルボニル基がエノール化して生じた水酸基、並びにヒドラジド部位のNH基のいずれか1以上の部位から活性水素が脱離して錯体を形成する。
    環Bは下記式(B−a)または(B−b)で表される、Zの他に置換基を有していてもよい5員環または6員環の芳香環または複素環を表す。
    Figure 2011190433
    (上記式中、原子BはC、S、またはNを表す。
    がCの場合、無置換であってもよく、置換基として、1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基、および水酸基から選ばれるいずれかを有していてもよく、CとOが2重結合で連結されるカルボニル基を構成していてもよい。
    がSの場合、無置換であってもよく、SとOが2重結合で連結されるスルホキシド基、またはスルホン基を構成していてもよい。
    がNの場合、無置換であってもよく、置換基として、1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有していてもよい。
    原子B〜Bは各々独立にC、N、またはOを表す。
    〜BがCの場合、無置換であってもよく、置換基として、
    1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基、
    水酸基、
    直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルコキシ基、
    直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を1つまたは2つ有するアミノ基、
    酸素原子を1つ含んでもよい、3員環から7員環の脂肪族環状アミノ基、
    無置換の、あるいは直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を1つまたは2つ有するアミド基、
    直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルコキシカルボニル基、
    直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルキルカルボニル基、
    フェニル基、
    および
    シアノ基
    から選ばれるいずれかを有していてもよく、CとOが2重結合で連結されるカルボニル基、CとSが2重結合で連結されるチオカルボニル基、あるいはCと、直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基で置換されていてもよいNが2重結合で連結されるイミノ基を構成していてもよく、
    直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基が置換していてもよい3員環から7員環のシクロアルカン、ボルナン、またはアダマンタンのスピロ環を形成していてもよい。
    〜BがNの場合、無置換であってもよく、置換基として直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基、直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルコキシ基、あるいはフェニル基を有していてもよい。
    また、B〜Bのうち隣接する2つの原子の置換基が互いに結合して、環Bに縮合する5員環または6員環を形成してもよい。この場合、環Bに縮合する環は上記式(B−a)または(B−b)で表される。)
    aは配位子の数を表し、1または2である。
    MはCo、Ni、またはFeを表す。
    bはMの価数を表し、2または3である。
    は、酢酸イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、過塩素酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、テトラフェニルホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、トルエンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、またはビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドイオンを表す。
    mは錯体の陽電荷を中和するのに必要な数であり、mが2以上の場合、m個のXは同一であっても異なるものであってもよい。]
  2. 下記一般式(II)で表されることを特徴とするヒドラジドキレート錯体化合物。
    Figure 2011190433
    [一般式(II)中、
    11〜R13は、各々独立に、1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基、あるいは1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基で置換されていてもよいフェニル基を表す。
    LはR111213NとC*を結ぶ2価の連結基L’または直接結合を表し、該2価の連結基L’は、直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有していてもよい、メチレン基、エチレン基、フェニレン基、フェニレンメチレン基、またはフラニレン基である。
    は水素原子、あるいは直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を表す。
    Zは水酸基またはエノール化可能なカルボニル基を表し、Zの水酸基、Zのカルボニル基がエノール化して生じた水酸基、一般式(I)のヒドラジド部位のカルボニル基がエノール化して生じた水酸基、並びにヒドラジド部位のNH基のいずれか1以上の部位から活性水素が脱離して錯体を形成する。
    環Bは下記式(B−a)または(B−b)で表される、Zの他に置換基を有していてもよい5員環または6員環の芳香環または複素環を表す。
    Figure 2011190433
    (上記式中、原子BはC、S、またはNを表す。
    がCの場合、無置換であってもよく、置換基として、1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基、および水酸基から選ばれるいずれかを有していてもよく、CとOが2重結合で連結されるカルボニル基を構成していてもよい。
    がSの場合、無置換であってもよく、SとOが2重結合で連結されるスルホキシド基、またはスルホン基を構成していてもよい。
    がNの場合、無置換であってもよく、置換基として、1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有していてもよい。
    原子B〜Bは各々独立にC、N、またはOを表す。
    〜BがCの場合、無置換であってもよく、置換基として、
    1つ以上のフッ素原子で置換されていてもよい直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基、
    水酸基、
    直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルコキシ基、
    直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を1つまたは2つ有するアミノ基、
    酸素原子を1つ含んでもよい、3員環から7員環の脂肪族環状アミノ基、
    無置換の、あるいは直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を1つまたは2つ有するアミド基、
    直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルコキシカルボニル基、
    直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルキルカルボニル基、
    フェニル基、
    および
    シアノ基
    から選ばれるいずれかを有していてもよく、CとOが2重結合で連結されるカルボニル基、CとSが2重結合で連結されるチオカルボニル基、あるいはCと、直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基で置換されていてもよいNが2重結合で連結されるイミノ基を構成していてもよく、
    直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基が置換していてもよい3員環から7員環のシクロアルカン、ボルナン、またはアダマンタンのスピロ環を形成していてもよい。
    〜BがNの場合、無置換であってもよく、置換基として直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基、直鎖または分岐の炭素数1から4のアルキル基を有するアルコキシ基、あるいはフェニル基を有していてもよい。
    また、B〜Bのうち隣接する2つの原子の置換基が互いに結合して、環Bに縮合する5員環または6員環を形成してもよい。この場合、環Bに縮合する環は上記式(B−a)または(B−b)で表される。)
    aは配位子の数を表し、1または2である。
    MはCo、Ni、またはFeを表す。
    bはMの価数を表し、2または3である。
    は、酢酸イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、過塩素酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、テトラフェニルホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、トルエンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、またはビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドイオンを表す。
    mは錯体の陽電荷を中和するのに必要な数であり、mが2以上の場合、m個のXは同一であっても異なるものであってもよい。]
  3. 環Bが、置換基を有していてもよい、ピリドン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラゾリジン誘導体、ベンズチアジン誘導体、およびメルドラム酸誘導体から選ばれた環構造を有することを特徴とする請求項1または2に記載のヒドラジドキレート錯体化合物。
  4. 環Aが、置換基を有していてもよい、ピリジン環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、キノリン環、イソキノリン環、ピロリジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、モルホリン環、1,2,3,4−テトラヒドロキノリン環、1,2,3,4−テトラヒドロイソキノリン環、インドリン環、およびピラゾール環から選ばれた環構造を有し、
    環Bが、置換基を有していてもよい、ピリドン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラゾリジン誘導体、ベンズチアジン誘導体、およびメルドラム酸誘導体のいずれかから選ばれた環構造を有することを特徴とする請求項1に記載のヒドラジドキレート錯体化合物。
  5. 請求項1ないし4のいずれか1項に記載のヒドラジドキレート錯体化合物を含むことを特徴とする光学記録媒体の記録層形成用色素。
  6. 基板と、該基板上に形成された記録層とを少なくとも有し、該記録層が、請求項5に記載の光学記録媒体の記録層形成用色素を用いて形成されたものであることを特徴とする光学記録媒体。
  7. 請求項6に記載の光学記録媒体に対し、波長350〜530nmのレーザー光を用いて記録を行なうことを特徴とする光学記録媒体の記録方法。
  8. 記録を行うレーザー光の波長において、記録部の反射率が、記録前、および未記録部の反射率よりも高くなることを特徴とする請求項7に記載の光学記録媒体の記録方法。
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