JP2013112744A - (メタ)アクリル酸誘導体、組成物およびその硬化物 - Google Patents
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- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Abstract
Description
現在、ハロゲンフリーでかつ、高い屈折率を有する化合物として、骨格にフルオレン、ビフェニルやトリフェニルを有する化合物が提案されている。例えば、特許文献1では、トリフェニルアクリレートが数種開示されているが、それらは固体又は粘稠な油状であり、低粘度であるとは言えなかった。
本発明におけるメタ型ターフェニル(メタ)アクリレートは、上記式(1)における水素原子のうち少なくとも一つが上記式(3)で置換されたいずれかの基であり、水素原子の0〜2つがメチル基で置換されている化合物である。
本発明におけるオルト型ターフェニル(メタ)アクリレートは、上記式(1)における水素原子のうち少なくとも一つが上記式(3)で置換されたいずれかの基であり、水素原子の0〜2つがメチル基で置換されている化合物である。
さらに具体的には、以下のような化合物が挙げられる。
さらに具体的には、以下のような化合物が挙げられる。
本発明における組成物は、上記式(1)又は(2)で表されるターフェニル化合物の水素原子の少なくとも一つが上記式(3)で置換された(メタ)アクリル酸エステル誘導体である化合物のいずれか一種を含有するものであって、その他の共重合可能な反応性単量体化合物や反応性オリゴマーを含んでも良い。また、上記(メタ)アクリル酸エステル誘導体は、単独であっても複数含有していてもよい。
4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−メトキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリロイルホスフェート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエンエトキシ(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、エチルカルビトール(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシルカルビトール(メタ)アクリレート、メトキシプロピレンモノアクリレート、無水フタル酸−2−HEA付加物、無水テトラヒドロフタル酸−2−HPA付加物、無水ヘキサヒドロフタル酸−2−HPA付加物、トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、フェニルチオエチル(メタ)アクリレート、o−フェニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、o−フェニルフェニルオキシエチルオキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−(ジブロモフェニル)オキシプロピル(メタ)アクリレート、2−(2−ナフチロキシ)エチル(メタ)アクリレート、2−(2−ナフタレニルチオ)エチル(メタ)アクリレートが挙げられる。
が挙げられる。
本発明の組成物は、公知慣用の硬化法により硬化させることができる。紫外線(UV)、電子線(EB)等の活性エネルギー線照射による硬化法、及び加熱による硬化法を用いることができるが、硬化速度の観点から活性エネルギー線照射による効果法を用いることが好ましい。本発明の組成物を硬化させる場合には、本発明の組成物が重合開始剤を含有することが好ましい。重合開始剤は、硬化方法に合わせて光重合開始剤や熱重合開始剤を用いることができる。
撹拌機、温度計、冷却管、アルカリ性トラップ(水酸化ナトリウム水溶液)を具備した3つ口フラスコにo−ターフェニル11.5g(50mmol)、パラホルムアルデヒド6.0g(200mmol)、25%臭化水素酢酸溶液64.5g(200mmol)、酢酸20gを添加し、80℃まで昇温した。反応液を加熱撹拌しながら85%リン酸水溶液11.5g(100mmol)を30分で滴下した。その際、反応液は透明均一層から二層分離した。80℃で16時間加熱撹拌後、反応液を室温まで冷却し、反応液にEtOAcを80g添加した。有機層を5%炭酸水素ナトリウム水溶液40mL、蒸留水40mLの順で水層が中性になるまで洗浄した。有機層に硫酸マグネシウムを添加後、室温で1時間撹拌した。硫酸マグネシウムをろ過で除去した後、有機層を濃縮し、中間反応物1を得た(収量:18g)。
GC(area%):o−ターフェニル/1F/2F=12.2/47.7/37.1
撹拌機、温度計、冷却管、滴下ロートを具備した3つ口フラスコを5℃以下に冷却し、水酸化カリウム5.6g(100mmol)および蒸留水13gを添加後、撹拌した。滴下ロートにアクリル酸7.2g(100mmol)を添加後、フラスコ内部の温度が10℃以下に維持し、撹拌しながらフラスコ内へアクリル酸を15分で滴下した。さらにテトラブチルアンモニウム50mgをフラスコ内に添加した。トルエン20gに中間反応物1を18g、MEHQを10mg溶解し、フラスコに添加した。反応液に空気をバブリング(10mL/min/L)しながら80℃で4時間撹拌した。反応液を50℃まで冷却後、AcOEtを50mL添加し、5%塩酸100mL、飽和塩化ナトリウム水溶液100mL、5%炭酸水素ナトリウム水溶液100mL、飽和塩化ナトリウム水溶液100mLの順で洗浄した。有機層に硫酸マグネシウムを添加後、室温で1時間撹拌した。硫酸マグネシウムをろ過により除去した後、有機層に空気をバブリングしながら濃縮し、粗生成物を得た。粗生成物をn−ヘプタン30mLに溶解し、シリカゲル120gでカラム精製した。なお、溶離液はn−ヘプタンから5%EtOAc/n−ヘプタンを用いた。5%EtOAc/n−ヘプタンにMEHQ10mgを添加し、空気をバブリングしながら濃縮することで液状物として回収した(収量:7g)。GC−MS分析から、生成物は5種類のアクリレート異性体(OTPMA−1、OTPMA−2、OTPMA−3、OTPMA−4、OTPMA−5)で構成され、その組成比はNMR分析から(OTPMA−1/OTPMA−2〜5)=(79%/21%)あることが示された。主成分であるOTPMA−1の構造解析は一次元NMR分析(1H,13C,DEPT−135)および二次元NMR分析(HMQC,HMBC)により行った。帰属を下記に示す。
1H−NMR(600MHz,DMSO−d6)δ(ppm):7.50−7.47(m,2H),7.45−7.42(m,2H),7.30−7.27(m,2H),7.27−7.26(m,1H),7.26−7.24(m,2H),7.16−7.15(m,2H),7.14−7.13(m,2H),6.41−6.38(dd,1H),6.28−6.23(dd,1H),6.00−5.98(dd,1H),5.18(s,2H).
13C−NMR(600MHz,DMSO−d6)δ(ppm):165.3,140.7,140.8,139.9,139.4,134.1,131.8,130.5,129.6,129.4,128.1,128.0,127.7,127.6,126.6,65.3.
MS(m/Z):314,241.
GC純度(アクリレート異性体含む):99.6area%、GPC純度(アクリレート異性体含む):96area%、屈折率(nD):1.614、粘度(25℃):2640mPa・s
実施例1の中間反応物1の合成で、原料としてo−ターフェニルの代わりにm−ターフェニルを用いた以外は同じ操作を行い、中間反応物2を得た。なお、加熱撹拌開始は13時間行った。
実施例1のOTPMAの合成で、中間反応物1の代わりに中間反応物2を用いた以外は同じ操作を行った。なお、シリカゲルによるカラム精製では溶離液はとして、n−ヘプタンおよびEtOAcを用い、n−ヘプタンから段階的にEtOAc濃度を10%まで増加させた。2%EtOAc/n−ヘプタン溶離液にMEHQを10mgし、空気をバブリングしながら濃縮することで液状物として回収した(収量:3.9g)。MTPMAの構造解析は一次元NMR分析(1H,13C,DEPT−135)および二次元NMR分析(HMQC,HMBC)により行った。帰属を下記に示す。
1H−NMR(600MHz,DMSO−d6)δ(ppm):7.75−7.73(m,3H),7.66−7.65(d,1H),7.59−7.58(d,1H),7.51−7.48(m,6H),7.46−7.43(tt,1H),7.42−7.40(tt,1H),6.35−6.32(dd,1H),6.23−6.19(dd,1H),5.98−5.96(dd,1H),5.17(s,2H).
13C−NMR(600MHz,DMSO−d6)δ(ppm):165.1,142.2,140.3,139.8,139.4,132.1,131.7,130.1,128.9,128.3,128.1,128.0,127.7,127.5,126.8,125.8.
MS(m/Z):314,241.
GC純度:99.6area%、GPC純度:98area%、屈折率(nD):1.623、粘度(25℃):3320mPa・s
実施例2のMTPMAのシリカゲルによるカラム精製で、10%EtOAc/ n−ヘプタン溶離液にMEHQを1mgし、空気をバブリングしながら濃縮することで液状物質として回収した(収量:0.3g)。
GC−MS分析から、生成物は3種類のアクリレート異性体で構成され、その組成比はNMR分析から(MTPdiMA/その他の異性体)=(69%/31%)あることが示された。MTPdiMAの構造解析は一次元NMR分析(1H,13C,DEPT−135)および二次元NMR分析(HMQC,HMBC)により行った。帰属を下記に示す。
1H−NMR(600MHz,DMSO−d6)δ(ppm):7.65−7.64(m,2H),7.63−7.62(dd,1H),7.55−7.53(d,1H),7.49−7.48(d,1H),7.41−7.32(m,7H),6.33−6.29(dd,1H),6.24−6.21(dd,1H),6.18−6.14(dd,1H),6.12−6.07(dd,1H),5.89−5.87(dd,1H),5.86−5.84(dd,1H),5.15(s,2H),5.05(s,2H).
13C−NMR(600MHz,DMSO−d6)δ(ppm):165.3,165.0,142.2,139.8,139.2,135.5,132.3,131.8,131.7,130.1,128.9,128.8,128.7,128.3,128.1,128.0,127.5,126.9,125.8,65.3,63.6.
GC純度(アクリレート異性体含む):94.7area%、GPC純度(アクリレート異性体含む):95area%、屈折率(nD):1.608、粘度(25℃):6148mPa・s
融点:32℃、屈折率(nD、40℃):1.5920
1H−NMR(CDCl3,300MHz):・ 7.62−7.32 (m, 9H of Ph), 6.50−6.43 (q, 1H of CH=CH), 6.23−6.12 (q, 1H of CH=CH), 5.88−5.84 (q, 1H of CH=CH), 5.27 (s, 2H of CH2−Ph).
融点:61〜62℃、屈折率(nD、40℃):1.5648
1H−NMR(CDCl3,300MHz): 7.67−7.46 (m, 4H of Ph), 7.44−7.28 (m, 4H of Ph) , 6.50−6.43 (q, 2H of CH=CH), 6.23−6.12 (q, 2H of CH=CH), 5.88−5.84 (q, 2H of CH=CH), 5.27 (s, 4H of CH2−Ph).
GC−MS:[M+H]+=323
攪拌機、温度計、冷却管を具備した200mL3つ口フラスコに、2,6−ジフェニルフェノール20.0g、エチレンカーボネート7.4g、ヨウ化カリウム0.2g、DMF2.0gを仕込み、150℃で加熱撹拌して5時間反応を行った。反応液を室温まで冷却後、反応液にEtOAt100mLを注ぎ、蒸留水100mL、飽和食塩水100mLで洗浄後、溶媒留去することにより、白色析出物を得た。
攪拌機、温度計、冷却管、塩化カルシウム管を具備した200mL3つ口フラスコに、中間反応物3を10.0g、脱水トルエン100.0g、トリエチルアミン6.6g、MEHQ3.9mgを仕込み、氷浴で10℃以下に冷却した。ここに、アクリル酸クロライド6.7gを30分間かけて滴下し、室温に戻し2時間反応を行った。反応終了後、反応溶液を蒸留水100mLに注ぎ、5%NaOH水溶液100mL、飽和食塩水100mLで洗浄後、溶媒留去することにより、得た橙色液体をトルエンを溶離液としてシリカゲルカラムで精製を行い、透明な粘稠液体を得た。
屈折率(nD):1.606
13C−NMR(300MHz,DMSO−d6)δ(ppm):166.5,154.0,137.9,131.3,129.3,129.2,128.2,127.9,127.6,126.2,121.3,67.1,64.4.
屈折率(nD):1.576、粘度(25℃):125mPa・s
撹拌機、温度計、冷却管を具備した3つ口フラスコにp−ブロモビフェニル4.2g(18mmol)、p−ヒドロキシメチレンフェニルボロン酸4.4g(20mmol)、炭酸ナトリウム420mg(40mmol)、蒸留水9mL、DMF40mLを添加した。反応容器内部の空気を真空ポンプで除き、窒素ガスで置換する操作を室温で3回繰り返した。反応容器内部に窒素ガスを流通させながら、テトラキス(トリフェニルフォスフィン)パラジウムを250mg(0.22mmol)添加し、90℃で6時間加熱撹拌した。反応液を室温まで冷却後、反応液を過剰量の蒸留水に添加し、ろ過により析出物を回収して乾燥することで粗生成物を得た。粗生成物をTHF100mLに溶解し、再結晶により中間反応物4を得た(収率:83%)。
1H−NMR(300MHz,DMSO−d6)δ(ppm):7.76−7.38(m,13H),5.26(s,1H),4.56−4.55(d,2H).
撹拌機、温度計、滴下ロートを具備した3つ口フラスコに、上記で得られた中間反応物を3.9g(15mmol)、トリエチルアミン6.1g(60mmol)、DCM50mLを添加後、反応液を5℃まで冷却した。アクリル酸クロリド3.0g(30mmol)を溶解したDCM20mLを滴下ロートでフラスコ内へ30分で滴下した。その際、反応温度は5℃以下に維持されるように冷却した。5℃で4時間撹拌後、室温でさらに8時間撹拌した。析出物をろ過により除去後、反応液にクロロホルム50mLを添加し、5%塩酸100mL、飽和塩化ナトリウム水溶液100mL、5%炭酸水素ナトリウム水溶液100mL、飽和塩化ナトリウム水溶液100mLの順で有機層を洗浄した。有機層に硫酸マグネシウムを適量添加後、1時間撹拌した。不溶部をろ過により除去した後、有機層にMEHQ10mgを添加後、空気をバブリングしながら濃縮し、粗生成物を固形物として得た。粗生成物をDCMに溶解し、シリカゲル100gでカラム精製することで固形物として得た。(収率:68%)。
GC純度:98.4%、GPC純度:98%
1H−NMR(300MHz,CDCl3−d1)δ(ppm):7.68−7.31(m,13H),6.41−6.36(d,1H),6.21−6.14(dd,1H),5.91−5.88(d,1H),5.20(s,1H).
13C−NMR(300MHz,CDCl3−d1)δ(ppm):165.6,140.2,140.1,139.9,139.2,135.42,131.6,129.1,129.0,128.5,127.7,127.5,127.5,127.0,126.9,65.8.
MS(m/Z):314,243,265.
実施例1〜実施例3で得られたアクリル酸誘導体各100部とオキシフェニル酢酸エステル(商品名:IRGACURE754、製造元:BASF)5部と2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド(商品名:LUCIRIN TPO、製造元:BASF)0.5部を配合した樹脂組成物を調製した。得られた樹脂組成物において、屈折率、粘度、透明性、保存安定性について評価し、結果を表1に示した。
フィルム形成:ガラス基盤およびPETフィル基盤上に樹脂組成物を載せ、スピンコーターを用いて、回転速度5000rpm、回転時間5分の条件下で塗布し、評価は以下のようにした。
可:膜厚が4〜10μm未満の均一な塗布が可能
不可:膜厚が不均一、膜厚が10μm以上
○:変化なし
×:曇り、剥がれなどの変化あり
○:変化なし
△:色相のみ変化、形状変化なし
×:色相および形状が変化
○:変化なし
△:色相のみ変化、形状変化なし
×:色相および形状が変化
良:ΔYI値13.0以下
不良:色相のみ変化、形状変化なし
Claims (6)
- 請求項1又は2に記載の(メタ)アクリル酸エステル誘導体を含有してなる組成物。
- さらに、重合開始剤を含有する請求項3に記載の組成物。
- 請求項3又は4に記載の組成物を硬化してなる硬化物。
- 請求項5に記載の硬化物を用いた光学材料。
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