JP2018138678A - 化合物 - Google Patents

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Abstract

【課題】耐熱性に優れた色材の提供。【解決手段】化合物1−2等の置換/非置換のフェニルアミノ基又は置換/非置換のシクロヘキシルアミノ基を有するトリアリールメタン化合物。【選択図】なし

Description

本開示は、耐熱性に優れた化合物、及び当該化合物製造用の中間体に関する。
従来より、多数の染料が知られており、大きくは天然染料及び合成染料として区別されている。該合成染料としては、例えば、アニリンブルー、フクシンまたはメチルオレンジなどが挙げられるが、ほとんどの合成染料は、芳香族環または複素環を有し、イオン性(例えば、水溶性染料)または非イオン性化合物(例えば、分散染料)のいずれかである。また、イオン性染料の場合において、アニオン(陰イオン)性染料とカチオン(陽イオン)性染料との間で区別される。
カチオン性染料の一つである塩基性トリアリールメタン系染料は、比較的色が鮮明で濃色という特徴を有している。また、ローダミン等のキサンテン系染料は強い蛍光を有するという特徴を有している。また、トリアリールメタン系染料やキサンテン系染料は、透過率も高いことから、光学材料など多岐にわたる用途に用いられている。
しかしながら、染料は、用途によっては耐熱性や耐光性が不十分であり、堅牢性を向上するために種々の検討がなされている。
本発明者らは、耐熱性に優れた色材として、2個以上の染料骨格を有する特定の色材を開示している(例えば特許文献1)。
特開2013−057054号公報 特開2013−057052号公報 特開2013−242522号公報
本開示の実施形態は、耐熱性に優れた色材を提供することを目的とする。
本開示の第一実施形態は、下記一般式(I)で表され、下記(i)、及び、下記(ii)より選択される1種以上の構造を有する化合物を提供する。
(i)Aが、2個以上の環状脂肪族炭化水素基を有し、Nと直接結合する末端に飽和脂肪族炭化水素基を有し、炭素鎖中にO、S、Nが含まれてもよい脂肪族炭化水素基である。
(ii)R、R、R、及びRの少なくとも一つが、置換基を有してもよいシクロアルキル基、又は、置換基を有していてもよいアリール基である。
(一般式(I)中、Aは、Nと直接結合する炭素原子がπ結合を有しないa価の有機基であって、当該有機基は、少なくともNと直接結合する末端に飽和脂肪族炭化水素基を有し、炭素鎖中にO、S、Nが含まれてもよい脂肪族炭化水素基、又は、Nと直接結合する末端に脂肪族炭化水素基を有し、炭素鎖中にO、S、Nが含まれてもよい芳香族基を表し、
、R、R、R、及びRは各々独立に水素原子、置換基を有してもよいアルキル基又は置換基を有してもよいアリール基を表し、
、及びRは各々独立に置換基を有してもよいアルキル基又は置換基を有してもよいアルコキシ基を表し、
Arは置換基を有してもよい2価の芳香族基を表し、
は、1価のアニオンを表し、
aは2以上の整数を、eは0又は1を、f及びgは0以上4以下の整数を表し、f+e及びg+eは0以上4以下であり、
複数あるR、R、R、R、R、R、R、Ar、e、f及びgは、同一であっても異なっていてもよい。)
本開示の第二実施形態は、下記一般式(II)で表され、前記(i)、及び、前記(ii)より選択される1種以上の構造を有する化合物を提供する。
(一般式(II)中、Aは、Nと直接結合する炭素原子がπ結合を有しないa価の有機基であって、当該有機基は、少なくともNと直接結合する末端に飽和脂肪族炭化水素基を有し、炭素鎖中にO、S、Nが含まれてもよい脂肪族炭化水素基、又は、Nと直接結合する末端に脂肪族炭化水素基を有し、炭素鎖中にO、S、Nが含まれてもよい芳香族基を表し、
、R、R、R、及びRは各々独立に水素原子、置換基を有してもよいアルキル基又は置換基を有してもよいアリール基を表し、
、及びRは各々独立に置換基を有してもよいアルキル基又は置換基を有してもよいアルコキシ基を表し、
Arは置換基を有してもよい2価の芳香族基を表し、
c−は、c価のアニオンを表し、
a及びcは2以上の整数を、b及びdは1以上の整数を、eは0又は1を、f及びgは0以上4以下の整数を表し、f+e及びg+eは0以上4以下であり、
複数あるR、R、R、R、R、R、R、Ar、e、f及びgは、同一であっても異なっていてもよい。)
本開示の1実施形態は、前記R、R、R、及びRの少なくとも一つが、下記一般式(III)又は、下記一般式(IV)で表される置換基である化合物を提供する。
(一般式(III)中、R11、R12、及びR13は各々独立に水素原子、置換基を有してもよい炭素原子数1以上4以下のアルキル基、又は置換基を有してもよい炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基を表す。)
(一般式(IV)中、R14、R15、及びR16は各々独立に水素原子、置換基を有してもよい炭素原子数1以上4以下のアルキル基、又は置換基を有してもよい炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基を表す。)
本開示の1実施形態は、前記Aが、下記一般式(V)で表される置換基である化合物を提供する。
(一般式(V)中、R21は置換基として炭素原子数1以上4以下のアルキル基、又は炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基を有してもよい炭素原子数1以上3以下のアルキレン基を表し、R22及びR23は各々独立に炭素原子数1以上4以下のアルキル基、又は炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基を表し、pは1以上3以下の整数を、q及びrは各々独立に0以上4以下の整数を表す。R21、R22、R23及びrが複数ある場合、当該複数あるR21、R22、R23及びrは互いに同一であっても異なっていてもよい。)
本開示の1実施形態は、前記Bc−で表されるアニオンが、タングステン及びモリブデンより選択される1種以上の元素を有するヘテロポリ酸である化合物を提供する。
また、本開示の1実施形態は、下記一般式(VI)で表される、前記実施形態の化合物製造用の中間体を提供する。
(一般式(VI)中、Rは,水素原子、置換基を有してもよいアルキル基又は置換基を有してもよいアリール基を表し、Arは置換基を有してもよい1価の芳香族基を表し、R21は置換基として炭素原子数1以上4以下のアルキル基、又は炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基を有してもよい炭素原子数1以上3以下のアルキレン基を表し、R22及びR23は各々独立に炭素原子数1以上4以下のアルキル基、又は炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基を表し、pは1以上3以下の整数を、q及びrは各々独立に0以上4以下の整数を表す。複数あるR及びArは、互いに同一であっても異なっていてもよく、R21、R22、R23及びrが複数ある場合、当該複数あるR21、R22、R23及びrは互いに同一であっても異なっていてもよい。)
本開示の実施形態によれば、耐熱性に優れた化合物を提供することができる。
第二実施形態の化合物の分子会合状態を示す模式図である。
以下、本開示の実施の形態や実施例などを説明する。
なお、本開示において光には、可視及び非可視領域の波長の電磁波、さらには放射線が含まれ、放射線には、例えばマイクロ波、電子線が含まれる。具体的には、波長5μm以下の電磁波、及び電子線のことをいう。
[化合物]
本開示の第一実施形態の化合物(以下、単に第一の化合物と称することがある)は、下記一般式(I)で表され、下記(i)、及び、下記(ii)より選択される1種以上の構造を有する化合物である。
(i)Aが、2個以上の環状脂肪族炭化水素基を有し、Nと直接結合する末端に飽和脂肪族炭化水素基を有し、炭素鎖中にO、S、Nが含まれてもよい脂肪族炭化水素基である。
(ii)R、R、R、及びRの少なくとも一つが、置換基を有してもよいシクロアルキル基、又は、置換基を有していてもよいアリール基である。
(一般式(I)中、Aは、Nと直接結合する炭素原子がπ結合を有しないa価の有機基であって、当該有機基は、少なくともNと直接結合する末端に飽和脂肪族炭化水素基を有し、炭素鎖中にO、S、Nが含まれてもよい脂肪族炭化水素基、又は、Nと直接結合する末端に脂肪族炭化水素基を有し、炭素鎖中にO、S、Nが含まれてもよい芳香族基を表し、
、R、R、R、及びRは各々独立に水素原子、置換基を有してもよいアルキル基又は置換基を有してもよいアリール基を表し、
、及びRは各々独立に置換基を有してもよいアルキル基又は置換基を有してもよいアルコキシ基を表し、
Arは置換基を有してもよい2価の芳香族基を表し、
は、1価のアニオンを表し、
aは2以上の整数を、eは0又は1を、f及びgは0以上4以下の整数を表し、f+e及びg+eは0以上4以下であり、
複数あるR、R、R、R、R、R、R、Ar、e、f及びgは、同一であっても異なっていてもよい。)
本開示の第二実施形態の化合物(以下、単に第二の化合物と称することがある)は、下記一般式(II)で表され、前記(i)、及び、前記(ii)より選択される1種以上の構造を有する化合物である。
(一般式(II)中、Aは、Nと直接結合する炭素原子がπ結合を有しないa価の有機基であって、当該有機基は、少なくともNと直接結合する末端に飽和脂肪族炭化水素基を有し、炭素鎖中にO、S、Nが含まれてもよい脂肪族炭化水素基、又は、Nと直接結合する末端に脂肪族炭化水素基を有し、炭素鎖中にO、S、Nが含まれてもよい芳香族基を表し、
、R、R、R、及びRは各々独立に水素原子、置換基を有してもよいアルキル基又は置換基を有してもよいアリール基を表し、
、及びRは各々独立に置換基を有してもよいアルキル基又は置換基を有してもよいアルコキシ基を表し、
Arは置換基を有してもよい2価の芳香族基を表し、
c−は、c価のアニオンを表し、
a及びcは2以上の整数を、b及びdは1以上の整数を、eは0又は1を、f及びgは0以上4以下の整数を表し、f+e及びg+eは0以上4以下であり、
複数あるR、R、R、R、R、R、R、Ar、e、f及びgは、同一であっても異なっていてもよい。)
上記第一の化合物、及び上記第二の化合物は、発色性のカチオンが下記一般式(A)で表され、下記(i)、及び、下記(ii)より選択される1種以上の構造を有する点で共通する。
(i)Aが、2個以上の環状脂肪族炭化水素基を有し、Nと直接結合する末端に飽和脂肪族炭化水素基を有し、炭素鎖中にO、S、Nが含まれてもよい脂肪族炭化水素基である。
(ii)R、R、R、及びRの少なくとも一つが、置換基を有してもよいシクロアルキル基、又は、置換基を有していてもよいアリール基である。
(一般式(A)中の各符号は、前記一般式(I)及び前記一般式(II)における各符号と同様である。)
上記一般式(A)には、下記一般式(B)で表されるトリアリールメタン部(前記eが0の場合)、及び、下記一般式(C)で表されるキサンテン部(前記eが1の場合)より選択される1種以上の構造が含まれている。当該トリアリールメタン部、及びキサンテン部はいずれも発色性に優れているため、本開示の第一の化合物、及び第二の化合物はいずれも色材として好適に用いることができる。
また、上記トリアリールメタン部、及びキサンテン部を連結する、連結基Aは、Nと直接結合する炭素原子がπ結合を有しないため、分子内に2個以上あるトリアリールメタン部、及びキサンテン部は、それぞれ独立した発色部位となる。
(一般式(B)及び一般式(C)中の各符号は、一般式(A)における各符号と同様である。)
更に、本開示の第一の化合物、及び第二の化合物は、前記(i)、及び、前記(ii)より選択される1種以上の構造を有するため、耐熱性に優れている。
なお、本開示において耐熱性に優れているとは、加熱前後における化合物の色変化が小さいことをいう。
本発明者らは、加熱前後における化合物の色変化を抑制するという観点から、鋭意検討を進めた結果、前記一般式(A)において、下記(i)および(ii)の少なくとも一方を満たす場合に特に優れた耐熱性を有することを見出した。
(i)Aが、2個以上の環状脂肪族炭化水素基を有し、Nと直接結合する末端に飽和脂肪族炭化水素基を有し、炭素鎖中にO、S、Nが含まれてもよい脂肪族炭化水素基である。
(ii)R、R、R、及びRの少なくとも一つが、置換基を有してもよいシクロアルキル基、又は、置換基を有していてもよいアリール基である。
上記特定の構造を有することにより、耐熱性に優れている理由は、未解明な部分もあるが、以下のように推定される。
一般式(A)においてAは、2個以上ある発色部位をつなぐ連結基である。当該連結基Aが堅牢な環状骨格を有することで耐熱性が向上すると推定された。しかしながら、環状骨格により連結された発色部位は、鎖状骨格により連結された場合よりも剛直であり、特に回転運動の自由度が低下するものと推定される。発色部位であるトリアリールメタン部乃至キサンテン部は嵩高い構造を有するため、回転運動が抑制されると、加熱時に自由な分子運動が妨げられて、歪みが生じる結果、分子の分解の原因となるものと推定された。本開示の化合物において、Aが、2個以上の環状脂肪族炭化水素基を有する前記特定の脂肪族炭化水素基である場合には、少なくとも、2個以上の環状脂肪族炭化水素基同士を連結する連結部において回転運動が確保される。そのため、2個以上ある発色部位が互いにある程度独立の運動ができるため、歪みが生じにくく、その結果、耐熱性が向上するものと推定される。
〜Rは、発色部位を構成する窒素原子に接続する置換基である。当該R〜Rのうち少なくとも1つが特定のアリール基又は特定のシクロアルキル基であることにより、立体障害によって発色部位への分子間での相互作用を受けにくくなるため、発色部位の熱に対する影響を受けにくくなり、耐熱性が向上すると推定される。またR〜Rのうち少なくとも1つが特定のアリール基又は特定のシクロアルキル基である場合、当該アリール基やシクロアルキル基が結合する発色部位の形成する共役平面に対して、当該アリール基又はシクロアルキル基が置換基の効果によって垂直側にねじれる構造をとる。その結果、発色部位に電子が局在化し、共役カチオンの反応性が高くなり、対アニオンとのイオン結合強度が増大するため、イオン対が安定化され、耐熱性が向上するものと推定される。
以上のことから、上記(i)及び上記(ii)の少なくとも一方の構造を有することにより、化合物の耐熱性が向上する。
以下、本開示の第一の化合物と、第二の化合物の構造について、まず共通する一般式(A)で表されるカチオンについて説明し、次いで、アニオンについてそれぞれ別々に説明する。
<一般式(A)で表されるカチオン>
前記一般式(A)における連結基Aは、N(窒素原子)と直接結合する炭素原子がπ結合を有しないa価の有機基であって、当該有機基は、少なくともNと直接結合する末端に飽和脂肪族炭化水素基を有し、炭素鎖中にO(酸素原子)、S(硫黄原子)、Nが含まれてもよい脂肪族炭化水素基、又は、Nと直接結合する末端に脂肪族炭化水素基を有し、炭素鎖中にO、S、Nが含まれてもよい芳香族基である。Nと直接結合する炭素原子がπ結合を有しないため、発色部位が有する色調や透過率等の色特性は、連結基Aや他の発色部位の影響を受けない。
Aにおいて、少なくともNと直接結合する末端に飽和脂肪族炭化水素基を有する脂肪族炭化水素基は、Nと直接結合する末端の炭素原子がπ結合を有しなければ、直鎖、分岐又は環状のいずれであってもよく、末端以外の炭素原子が不飽和結合を有していてもよく、置換基を有していてもよく、炭素鎖中に、O、S、Nが含まれていてもよい。例えば、カルボニル基、カルボキシ基、オキシカルボニル基、アミド基等が含まれていてもよく、水素原子が更にハロゲン原子等に置換されていてもよい。
また、Aにおいて上記脂肪族炭化水素基を有する芳香族基は、少なくともNと直接結合する末端に飽和脂肪族炭化水素基を有する脂肪族炭化水素基を有する、単環又は多環芳香族基が挙げられ、置換基を有していてもよく、O、S、Nが含まれる複素環であってもよい。
中でも、骨格の堅牢性の点から、Aは、環状の脂肪族炭化水素基又は芳香族基を含むことが好ましい。
環状の脂肪族炭化水素基としては、シクロヘキサン、シクロペンタン、ノルボルナン、ビシクロ[2.2.2]オクタン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、アダマンタンを含む基等が挙げられる。また、芳香族基としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環を含む基等が挙げられる。
本開示においては、堅牢性と、分子運動の自由度を両立して、耐熱性を向上する点から、Aが前記(i)を満たすこと、即ち、Aが、2個以上の環状脂肪族炭化水素基を有し、Nと直接結合する末端に飽和脂肪族炭化水素基を有し、炭素鎖中にO、S、Nが含まれてもよい脂肪族炭化水素基であることが好ましく、2個以上のシクロアルキレン基を有し、Nと直接結合する末端に飽和脂肪族炭化水素基を有し、炭素鎖中にO、S、Nが含まれてもよい脂肪族炭化水素基であることが好ましく、中でも、2個以上の環状脂肪族炭化水素基が直鎖又は分岐の脂肪族炭化水素基で連結した構造を有することが更に好ましい。
2個以上ある環状脂肪族炭化水素基は、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、例えば、前記環状の脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられ、中でもシクロヘキサン、シクロペンタンが好ましい。
本開示においては、耐熱性の点から、中でも、前記Aが、下記一般式(V)で表される置換基であることが好ましい。
(一般式(V)中、R21は置換基として炭素原子数1以上4以下のアルキル基、又は炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基を有してもよい炭素原子数1以上3以下のアルキレン基を表し、R22及びR23は各々独立に炭素原子数1以上4以下のアルキル基、又は炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基を表し、pは1以上3以下の整数を、q及びrは各々独立に0以上4以下の整数を表す。R21、R22、R23及びrが複数ある場合、当該複数あるR21、R22、R23及びrは互いに同一であっても異なっていてもよい。)
堅牢性と、発色部位の熱運動との両立に優れ、耐熱性が向上する点から、R21における炭素原子数1以上3以下のアルキレン基であることが好ましい。このようなアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基等が挙げられ、中でもメチレン基又はエチレン基が好ましく、メチレン基がより好ましい。
炭素原子数1以上4以下のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられ、直鎖状であっても分岐を有していてもよい。
また、炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基が挙げられ、直鎖状であっても分岐を有していてもよい。
22及びR23における、炭素原子数1以上4以下のアルキル基、及び、炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基は、前記R21が有してもよい置換基と同様のものが挙げられる。
一般式(V)において、シクロヘキサン(シクロヘキシレン基)は2個以上4個以下、即ち、pが1以上3以下であることが、耐熱性の点から好ましく、中でもpが1以上2以下であることがより好ましい。
またシクロヘキシレン基が有する置換基R22及びR23の置換数は、特に限定されないが、耐熱性の点から、1個以上3個以下であることが好ましく、1個以上2個以下であることがより好ましい。即ちq及びrが1以上3以下の整数であることが好ましく、q及びrが1以上2以下の整数であることが好ましい。
このような連結基Aの好適な具体例としては、以下のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
〜Rは各々独立に水素原子、置換基を有してもよいアルキル基又は置換基を有してもよいアリール基を表す。
におけるアルキル基は、特に限定されず、例えば、炭素原子数1以上20以下の直鎖、分岐状又は環状のアルキル基等が挙げられ、中でも、炭素原子数が1以上8以下の直鎖又は分子のアルキル基であることが好ましく、炭素原子数が1個以上5個以下の直鎖又は分岐のアルキル基であることがより好ましく、更に、エチル基又はメチル基であることがより好ましい。Rにおいて、アルキル基が有してもよい置換基としては、例えば、アリール基、ハロゲン原子、水酸基等が挙げられ、置換されたアルキル基としては、ベンジル基等が挙げられる。Rにおけるアリール基は、特に限定されず、例えば、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。Rにおいて、アリール基が有してもよい置換基としては、例えばアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、水酸基等が挙げられる。
、R、R、及びRにおける、置換基を有してもよいアルキル基又は置換基を有してもよいアリール基は、前記Rと同様のものを好適に用いることができる。耐熱性の点からは、R〜Rのうち少なくとも一つが、置換基を有してもよいシクロアルキル基、又は、置換基を有していてもよいアリール基であることが好ましい。R〜Rのうち少なくとも一つが、シクロアルキル基、又は、アリール基を有することにより、立体障害による分子間相互作用が低減するため、発色部位の熱に対する影響を抑制できるため、耐熱性に優れている。
また、R〜Rのうち少なくとも一つがアリール基やシクロアルキル基の場合、上記(i)及び上記(ii)の少なくとも一方の構造を有しない場合に比べてより共役カチオンの反応性が高くなり、対アニオンとのイオン結合強度が増大し、イオン対が安定化されるため、耐熱性に優れている。
本実施形態の化合物においては、耐熱性の点から、中でも、R〜Rの少なくとも一つが、下記一般式(III)又は、下記一般式(IV)で表される置換基であることが好ましい。
(一般式(III)中、R11、R12、及びR13は各々独立に水素原子、置換基を有してもよい炭素原子数1以上4以下のアルキル基、又は置換基を有してもよい炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基を表す。)
(一般式(IV)中、R14、R15、及びR16は各々独立に水素原子、置換基を有してもよい炭素原子数1以上4以下のアルキル基、又は置換基を有してもよい炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基を表す。)
11、R12、R13、R14、R15、及びR16における炭素原子数1以上4以下のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられ、直鎖状であっても分岐を有していてもよい。また、炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基が挙げられ、直鎖状であっても分岐を有していてもよい。
前記アルキル基及びアルコキシ基が有してもよい置換基としては、ハロゲン原子、水酸基等が挙げられる。
前記一般式(III)で表される置換基を有する場合、耐熱性の点から、R11、R12、及びR13の少なくとも一つが、置換基を有してもよい炭素原子数1以上4以下のアルキル基、又は置換基を有してもよい炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基であることが好ましく、R11及びR12の少なくとも一つが、置換基を有してもよい炭素原子数1以上4以下のアルキル基、又は置換基を有してもよい炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基であることがより好ましい。
また前記一般式(IV)で表される置換基を有する場合、耐熱性の点から、R14、R15、及びR16の少なくとも一つが、置換基を有してもよい炭素原子数1以上4以下のアルキル基、又は置換基を有してもよい炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基であることが好ましく、R14及びR15の少なくとも一つが、置換基を有してもよい炭素原子数1以上4以下のアルキル基、又は置換基を有してもよい炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基であることがより好ましい。
一般式(III)で表される置換基、及び、一般式(IV)で表される置換基の好適な具体例としては、以下のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
及びRは各々独立に置換基を有してもよいアルキル基又は置換基を有してもよいアルコキシ基を表す。R及びRにおけるアルキル基としては、特に限定されないが、炭素原子数が1以上8以下の直鎖、又は分岐を有するアルキル基であることが好ましく、炭素原子数が1以上4以下のアルキル基であることがより好ましい。炭素原子数1以上4以下のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられ、直鎖状であっても分岐を有していてもよい。
また、R及びRにおけるアルコキシ基としては、特に限定されないが、炭素原子数が1以上8以下の直鎖、又は分岐を有するアルコキシ基であることが好ましく、炭素原子数が1以上4以下のアルコキシ基であることがより好ましい。炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基が挙げられ、直鎖状であっても分岐を有していてもよい。
及びRの置換数、即ち、f及びgはそれぞれ独立に0以上4以下の整数を表し、中でも0以上2以下であることが好ましく、0以上1以下であることがより好ましい。
また、R及びRは、トリアリールメタン骨格、又は、キサンテン骨格内の共鳴構造を有する芳香環のいずれの部位に置換されていてもよいが、中でも、−NR又は−NRで表されるアミノ基の置換位置を基準にメタ位に置換されていることが好ましい。
Arにおける2価の芳香族基は特に限定されない。芳香族基は、炭素環からなる芳香族炭化水素基の他、複素環基であってもよい。芳香族炭化水素基における芳香族炭化水素としては、ベンゼン環の他、ナフタレン環、テトラリン環、インデン環、フルオレン環、アントラセン環、フェナントレン環等の縮合多環芳香族炭化水素;ビフェニル、ターフェニル、ジフェニルメタン、トリフェニルメタン、スチルベン等の鎖状多環式炭化水素が挙げられる。当該鎖状多環式炭化水素においては、ジフェニルエーテル等のように鎖状骨格中にO、S、Nを有していてもよい。一方、複素環基における複素環としては、フラン、チオフェン、ピロール、オキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ピラゾール等の5員複素環;ピラン、ピロン、ピリジン、ピロン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン等の6員複素環;ベンゾフラン、チオナフテン、インドール、カルバゾール、クマリン、ベンゾ−ピロン、キノリン、イソキノリン、アクリジン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン等の縮合多環式複素環が挙げられる。これらの芳香族基は更に置換基として、アルキル基、アルコキシ基、水酸基、ハロゲン原子等を有していてもよい。
前記一般式(A)におけるaは、カチオンを構成する発色部位の数であり、aは2以上の整数である。一方、aの上限は特に限定されないが、製造の容易性の点からは、aが4以下であることが好ましく、3以下であることがより好ましい。
また、一般式(A)で表されるカチオンは、耐熱性に優れ、加熱時の色変化が抑制され易い点から、分子量が1000以上であることが好ましく、1200以上であることが更に好ましく、1300以上であることがより更に好ましい。
<1価のアニオン>
本開示における第一の化合物は、1価のアニオン(B)を有している。1価のアニオンを有する第一の化合物は、アルコール系溶剤や、ケトン系溶剤中でアニオンとカチオンの解離が生じやすく、当該溶剤への溶解度が高くなるともに、各種基材に吸着しやすくなるため、染着性に優れる。また、基材に一旦定着した後は、高温高湿下にさらされても色落ちしにくくなり定着性に優れている。
1価のアニオンは、特に限定されず、有機アニオンであっても無機アニオンであってもよい。ここで有機アニオンとは、炭素原子を少なくとも1つ含有するアニオンを表す。また、無機アニオンとは、炭素原子を含有しないアニオンを表し、例えば、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオンのようなハロゲン化物イオン
や、硝酸イオン(NO)、過塩素酸イオン(ClO )等が挙げられる。
が有機アニオンである場合、その構造は特に限定されない。中でも、アニオン性置換基を有する有機基であることが好ましい。
アニオン性置換基としては、例えば、−SOSOCH、−SOCOCH、−SOSOCF、−SOCOCF、−CFSOSOCH、−CFSOCOCH、−CFSOSOCF、−CFSOCOCF等のイミド酸基や、−SO 、−CFSO 、−COO、−CFCOO等の置換基が挙げられる。
中でも、原材料入手の容易さや製造コスト、高い酸性度によりカチオンを安定化し発色状態を維持する効果が高い点から、イミド酸基や、−SO 、−CFSO が好ま
しく、更に、−SO (スルホナト基)であることが好ましい。
アニオン性置換基が置換される有機基としては、特に限定されない。当該有機基としては、直鎖、分岐、又は環状の飽和又は不飽和炭化水素基、単環又は多環芳香族基及びこれらが組み合わされた基が挙げられ、これらは炭素鎖中に、O、S、N等の異種原子が含まれていてもよく、カルボニル基、カルボキシ基、オキシカルボニル基、アミド基が含まれていてもよく、水素原子が置換されていてもよい。有機基が有していてもよい置換基としては、例えば、ハロゲン原子等が挙げられる。
上記アニオン性置換基が置換される有機基としては、例えば、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、ノルボルナン、ビシクロ[2,2,2]ヘキサン、ビシクロ[3,2,3]オクタン、アダマンタン等の炭化水素;ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ピレン、トリフェニレン、フルオレン、フラン、チオフェン、ピロール、イミダゾール、ピラン、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、インドール、プリン、キノリン、イソキノリン、キサンテン、カルバゾール等の芳香族化合物が挙げられ、更にハロゲン原子、アルキル基等の置換基を有していてもよい。
アニオン性置換基が置換される有機基としては、中でも、アニオン性置換基の導入が容易な点から、単環又は多環芳香族炭化水素基及びこれらが組み合わされた基であることが好ましい。
アニオンにより色変化しないことを目的とする場合には、400nm以下の波長領域に吸収極大をもつ有機基を用いることが好ましい。400nm以下の波長領域に吸収極大をもつ有機基としては、例えば、ナフタレン、テトラリン、インデン、フルオレン、アントラセン、フェナントレン等の縮合多環式炭素環からなる有機基;ビフェニル、ターフェニル、ジフェニルメタン、トリフェニルメタン、スチルベン等の鎖状多環式炭化水素からななる有機基;フラン、チオフェン、ピロール、オキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ピラゾール等の5員複素環からなる有機基、ピラン、ピロン、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン等の6員複素環からなる芳香族化合物;ベンゾフラン、チオナフテン、インドール、カルバゾール、クマリン、ベンゾ−ピロン、キノリン、イソキノリン、アクリジン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン等の縮合多環式複素環からなる有機基等が挙げられる。
また、アニオン性置換基が置換される有機基としては、有機化合物又は有機金属化合物である、アゾ染料、アントラキノン染料、トリフェニルメタン染料、キサンテン染料及びフタロシアニン染料、インジゴ染料に由来する骨格を用いてもよい。或いは、従来公知の酸性染料、直接染料、酸性媒染染料を用いてもよい。
染料由来の骨格や酸性染料、直接染料、酸性媒染染料等を用いた場合には、得られる色材の色調が変化し、第一の化合物の色調を所望のものに調整することができる。
<2価以上のアニオン>
本開示における第二の化合物は、2価以上のアニオン(Bc−)を有している。第二の化合物は、図1の例に示されるように、2価以上のカチオン1と2価以上のアニオン2とを組み合わせて用いることにより、複数の分子が連続したイオン結合を介して会合する、分子会合体10を形成するものと推定される。当該分子会合体は、色材の凝集体中で1つの分子のように振る舞うため、見かけの分子量は、アニオンとカチオンが1対1で結合する従来の造塩化合物と比較しても格段に大きくなり、耐熱性の向上に寄与するものと推定される。
分子会合体10はイオン結合からなるため、cが2以上となる対アニオンを用いて連続したイオン会合体を形成した場合には、その会合体にイオン結合が多く含まれる。そのため、cが2以上の場合、上記(i)及び上記(ii)の少なくとも一方の構造を有する場合に得られるイオン結合強度の増大効果は、cが1の場合よりも高くなり、耐熱性や塗膜からの溶出抑制などの信頼性が向上する。
2価以上のアニオン(Bc−)は、特に限定されず、有機アニオンであっても無機アニオンであってもよい。
c−が有機アニオンである場合、その構造は特に限定されない。中でも、アニオン性置換基を有する有機基であることが好ましい。
アニオン性置換基としては、例えば、−SOSOCH、−SOCOCH、−SOSOCF、−SOCOCF、−CFSOSOCH、−CFSOCOCH、−CFSOSOCF、−CFSOCOCF等のイミド酸基や、−SO 、−CFSO 、−PO 2−、−COO、−CFPO 2−、−CFCOO等の置換基が挙げられる。
中でも、カチオンを安定化し、色材の発色を安定させる点から、1価のアニオン性置換基を2つ以上用いることが好ましい。また、原材料入手の容易さや製造コスト、高い酸性度によりカチオンを安定化し発色状態を維持する効果が高い点から、イミド酸基や、−SO 、−CFSO が好ましく、更に、−SO (スルホナト基)であることがより好ましい。
アニオン性置換基を複数置換する場合は、同一の置換基であってもよく、異なる置換基を用いてもよい。
アニオン性置換基が置換される有機基としては、特に限定されない。当該有機基としては、前記1価のアニオンにおけるものと同様の有機基を用いることができる。
一方、Bc−が無機アニオンである場合、無機のオキソ酸およびその脱水縮合物である限り、その構造や組成は特に限定されない。無機アニオンとしては、例えば、2価以上のオキソ酸のアニオン(リン酸イオン、硫酸イオン、クロム酸イオン、タングステン酸イオン(WO 2−)、モリブデン酸イオン(MoO 2−)等)や、複数のオキソ酸が縮合したポリ酸イオン等の無機アニオンやその混合物を挙げることができる。
上記ポリ酸としては、イソポリ酸イオン(Mc−であってもヘテロポリ酸イオン(Xc−であってもよい。上記イオン式中、Mはポリ原子、Xはヘテロ原子、mはポリ原子の組成比、nは酸素原子の組成比を表す。ポリ原子Mとしては、例えば、Mo、W、V、Ti、Nb等が挙げられる。またヘテロ原子Xとしては、例えば、Si、P、As、S、Fe、Co等が挙げられる。また、一部にNaやH等の対カチオンが含まれていてもよい。
中でも、耐熱性に優れる点から、タングステン(W)及びモリブデン(Mo)より選択される1種以上の元素を有するポリ酸であることが好ましい。
このようなポリ酸としては、例えば、イソポリ酸である、タングステン酸イオン[W10324−、モリブデン酸イオン[Mo192−や、ヘテロポリ酸である、リンタングステン酸イオン[PW12403−、[P18626−、ケイタングステン酸イオン[SiW12404−、リンモリブデン酸イオン[PMo12403−、ケイモリブデン酸イオン[SiMo12404−、リンタングストモリブデン酸イオン[PW12−xMo403−(xは1〜11の整数)、[P18−yMo626−(yは1〜17の整数)、ケイタングストモリブデン酸イオン[SiW12−xMo404−(xは1〜11の整数)等が挙げられる。タングステン(W)及びモリブデン(Mo)の少なくとも1種を含むポリ酸としては、耐熱性の点、及び原料入手の容易さの点から、上記の中でもヘテロポリ酸であることが好ましく、更にリン(P)を含むヘテロポリ酸であることがより好ましい。
さらに、リンタングストモリブデン酸イオン[PW10Mo403−、[PW11Mo403−、リンタングステン酸イオン[PW12403−、のいずれかであることが耐熱性の点からさらに好ましい。
タングステンとモリブデンとの含有比は特に限定されないが、特に耐熱性に優れる点から、タングステンとモリブデンとのモル比が100:0〜85:15であることが好ましく、100:0〜90:10であることがより好ましい。
2価以上のアニオン(Bc−)は、上記のポリ酸アニオンを1種単独で、又は2種以上組み合わせて用いることができ、2種以上組み合わせて用いる場合には、ポリ酸アニオン全体におけるタングステンとモリブデンとのモル比が上記範囲内であることが好ましい。
一般式(II)で表される第二の化合物において、bは分子会合体中のカチオンの分子数を、dは分子会合体中のアニオンの分子数を示し、b及びdは1以上の整数を表す。本開示の第二の化合物はその結晶乃至凝集体において、b及びdがそれぞれ1の場合に限られず、それぞれ2、3、4…と2以上のいかなる自然数をもとり得る。本開示の第二の化合物は、耐熱性の点から、少なくとも一部がb≧2の分子会合体を形成していることが好ましい。また、第二の化合物は、耐熱性の点から、少なくとも一部がd≧2の分子会合体を形成していることが好ましい。
bが2以上の場合、分子会合体中に複数あるカチオンは、1種単独であっても、2種以上が組み合わされていてもよい。また、dが2以上の場合、分子会合体中に複数あるアニオンは、1種単独であっても、2種以上が組み合わされていてもよく、有機アニオンと無機アニオンを組み合わせて用いることもできる。
また、本開示の第二の化合物は正塩であることが、酸性塩を用いた場合のように、分散が好適に進行しない場合や、分散液が保存時にゲル化するといった問題が生じず、分散性及び分散安定性が高い点から好ましい。
<化合物の製造方法>
本開示の第一の化合物及び第二の化合物の製造方法は特に限定されない。例えば、後述の方法で前記一般式(A)で表されるカチオンを合成した後、所望の対アニオンを導入することにより得ることができる。また、後述の方法で前記一般式(A)で表されるカチオン後を合成する場合、R〜Rにおけるアルキル基、アリール基等の置換基は、下記一般式(1)で表される化合物及び下記一般式(2)で表される化合物に導入されていてもよく、下記一般式(1)で表される化合物及び下記一般式(2)で表される化合物においては水素原子としておき、一般式(A)で表されるカチオンを合成した後、公知の方法で置換してもよい。
(一般式(A)で表されるカチオンの合成)
前記一般式(A)で表されるカチオンの合成方法としては、例えば、下記一般式(1)で表される化合物と、下記一般式(2)で表される化合物とを、オキシ塩化リン等の塩素化剤などを用いて縮合反応させる方法などが挙げられる。
(一般式(1)中のA、R及びa、並びに、一般式(2)中のR、R、R、R、R、R、e、f、及びgは、それぞれ一般式(A)と同様である。一般式(1)中のArは、一般式(A)のArに水素が結合したものである。)
上記の合成方法によれば、一般式(1)のArと、一般式(2)のカルボニル基との間で脱水縮合することにより、トリアリールメタン骨格乃至キサンテン骨格を形成すると同時に、連結基Aが導入される。そのため、当該合成方法によれば、重合度の異なる色材が生じることはなく、また、未反応物は骨格が大きく異なるため分離が容易であり、一般式(A)で表されるカチオンを高純度、かつ高収率で得ることができる。
上記反応において用いられる一般式(2)で表される化合物の使用量は、所望の価数(a)によって異なるが、例えばa=2とする場合には、前記一般式(1)で表される化合物に対して、1.5〜4.0モル当量であることが好ましく、1.5〜3.0モル当量であることがより好ましく、更に1.8〜2.2モル当量であることが、副生成物の生成を抑制し、反応収率を向上させる点から好ましい。
上記反応における反応温度は、特に制限はないが、通常110〜150℃程度であり、副反応を抑制する点から110〜120℃であることが好ましい。また、上記反応の反応圧力に特に制限はないが、常圧〜0.1MPaが望ましく、常圧がさらに望ましい。また上記反応における反応時間は、合成量や反応温度等により変動する場合があるので一概には言えないが、通常1〜10時間、好ましくは1〜5時間の範囲に設定される。
前記オキシ塩化リン等の塩素化剤の添加量は、特に限定されないが、通常、前記一般式(1)で表される化合物に対して1.5〜3.0モル当量であり、1.8〜3.0モル当量であることが反応収率を向上する点から好ましい。
一般式(1)で表される化合物は、市販品を用いてもよく、また、合成して得ることもできる。
一般式(1)で表される化合物の合成方法は特に限定されないが、例えば、所望の置換基Arを有するハロゲン化芳香族化合物と、所望の置換基Aを有するa価のアミン化合物を、塩基存在下、酢酸パラジウム等を触媒として、溶媒中で反応させることにより得ることができる。
上記反応において用いられるハロゲン化芳香族化合物の使用量は、所望の価数(a)によって異なるが、例えばa=2とする場合には、アミン化合物に対して、1.5〜10モル当量であることが好ましく、1.5〜3.0モル当量であることがより好ましく、更に1.8〜2.2モル当量であることが、副生成物の生成を抑制し、反応収率を向上させる点から好ましい。
上記反応における反応温度は、特に制限はないが、通常100〜150℃程度であり、副反応を抑制する点から130〜145℃であることが好ましい。また、上記反応の反応圧力に特に制限はないが、常圧〜0.1MPaが望ましく、常圧がさらに望ましい。また上記反応における反応時間は、合成量や反応温度等により変動する場合があるので一概には言えないが、通常6〜72時間、好ましくは6〜48時間の範囲に設定される。
当該反応に用いられる塩基としては特に限定されないが、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウムの他、金属アルコキシド、金属アミド等が挙げられる。中でも、求核性の低い強塩基を用いることが、副反応を抑え、塩基発生剤の収率を向上させる観点から好ましく、例えば、カリウム−t−ブトキシド、ナトリウム−t−ブトキシド、リチウム−t−ブトキシド、リチウムジイソプロピルアミド、カリウムヘキサメチルジシラジド、リチウムテトラメチルピペリジド等が好適に用いられる。求核性の低い強塩基の中でも、カリウム−t−ブトキシドを用いることがより好ましい。
前記塩基の添加量は、特に限定されないが、通常、アミン化合物に対して2.0〜4.0モル当量であり、2.5〜3.5モル当量であることが反応収率を向上する点から好ましい。
本開示の実施形態においては、一般式(A)で表されるカチオンの連結基Aとして、前記一般式(V)で表される置換基を導入することが可能な点から、前記一般式(1)で表される化合物として、下記一般式(VI)で表される中間体を用いることが好ましい。
(一般式(VI)中、Rは,水素原子、置換基を有してもよいアルキル基又は置換基を有してもよいアリール基を表し、Arは置換基を有してもよい1価の芳香族基を表し、R21は置換基として炭素原子数1以上4以下のアルキル基、又は炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基を有してもよい炭素原子数1以上3以下のアルキレン基を表し、R22及びR23は各々独立に炭素原子数1以上4以下のアルキル基、又は炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基を表し、pは1以上3以下の整数を、q及びrは各々独立に0以上4以下の整数を表す。複数あるR及びArは、互いに同一であっても異なっていてもよく、R21、R22、R23及びrが複数ある場合、当該複数あるR21、R22、R23及びrは互いに同一であっても異なっていてもよい。)
上記一般式(VI)で表される中間体は、上記一般式(1)で表される中間体の合成方法において、アミン化合物として下記一般式(3)で表されるアミン化合物を選択して用いればよい。
(一般式(3)中のR、R21、R22、R23、p、q及びrは、それぞれ一般式(VI)と同様である。)
上記一般式(3)で表されるアミン化合物としては、市販品を用いることができる。上記一般式(3)で表されるアミン化合物の具体例としては、下記化学式で表されるもの等が挙げられる。
上記ハロゲン化芳香族化合物としては、例えば、ヨードベンゼン、ブロモベンゼン、クロロベンゼン、ヨードナフタレン、ブロモナフタレン、クロロナフタレン、ブロモアントラセン、クロロアントラセン等の市販品を用いることができる。
一般式(2)で表される化合物は、市販品を用いてもよく、また、合成して得ることもできる。
一般式(2)で表される化合物の合成方法は特に限定されないが、例えば、4,4’−ジクロロベンゾフェノン、3,6−ジクロロキサントン等に、例えば一般式(III)で表される置換基や一般式(IV)で表される置換基等の所望の置換基を有するアミン化合物を、塩基存在下、酢酸パラジウム等を触媒として、溶媒中で反応させることにより得ることができる。
反応条件は特に限定されないが、前記一般式(1)で表される化合物の合成方法と同様の条件で合成することができる。
以下、実施例を示して具体的に説明する。これらの記載により本開示の実施形態を制限するものではない。
(合成例1:中間体A−1の合成(実施例))
和光純薬(株)製 1−ヨードナフタレン15.2g(60mmol)、東京化成工業製4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)6.31g(30mmol)ナトリウム−tert−ブトキシド 8.07g(84mmol)、アルドリッチ製 2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,6’,−ジメトキシビフェニル 0.09g(0.2mmol)、和光純薬(株)製 酢酸パラジウム 0.021g(0.1mmol)、キシレン 30mLに分散し130−135℃で48時間反応させた。反応終了後、室温に冷却し水を加え抽出した。次いで硫酸マグネシウムで乾燥し濃縮することにより下記中間体A−1を8.5g(収率70%)得た。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・MS(ESI) (m/z):407(M+H)、
・元素分析値:CHN実測値 (85.47%、8.02%、6.72%);理論値(85.26%、8.11%、6.63%)
(合成例2:中間体A−2の合成(実施例))
前記合成例1において、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)の代わりに東京化成工業製4,4’−メチレンビス(2−メチルシクロヘキシルアミン)30mmolを用いた以外は、前記合成1と同様にして、下記中間体A−2を得た。(収率94%)
得られた化合物は下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・MS(ESI) (m/z):491(M+H)
・元素分析値:CHN実測値(85.72%、8.53%、5.75%);理論値(85.66%、8.63%、5.71%)
(合成例3:中間体A−3の合成(実施例))
前記合成例1において、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)の代わりに4,4’−メチレンビス(2,6−ジメチルシクロヘキシルアミン)(CAS No.65962−45−0)30mmolを用いた以外は、前記合成1と同様にして、下記中間体A−3を得た。(収率72%)
得られた化合物は下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・MS(ESI) (m/z):519(M+H)
・元素分析値:CHN実測値(85.75%、8.86%、5.39%);理論値(85.66%、8.94%、5.40%)
(合成例4:中間体A−4の合成)
前記合成例1において、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)の代わりに三井化学(株)製 ノルボルナンジアミン(NBDA)(CAS No.56602−77−8)30mmolを用いた以外は、前記合成1と同様にして、下記中間体A−4を得た(収率70%)。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・MS(ESI) (m/z):407(M+H)、
・元素分析値:CHN実測値 (85.47%、8.02%、6.72%);理論値(85.26%、8.11%、6.63%)
(合成例5:中間体B−1の合成)
和光純薬工業製 4,4’−ジクロロベンゾフェノン 15.0g(59.7mmol)、和光純薬工業製 N−エチル−o−トルイジン 16.3g(121mmol)、ナトリウム−tert−ブトキシド 16.1g(168mmol)、Johnson Matthey製 2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,4’,6’,−トリイソプロピルビフェニル(Xphos) 2.86g(6.0mmol)、和光純薬工業製 酢酸パラジウム 673mg(3.0mmol)、キシレン 130mLに分散し100−105℃で20時間反応させた。反応終了後、室温に冷却しトルエン 200ml、水 200mlを加え抽出した。トルエン溶液を硫酸マグネシウムで乾燥し減圧濃縮した。残渣をトルエンで希釈して、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製することにより下記中間体B−1を11.8g(収率44%)得た。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・MS(ESI) (m/z):449(M+H)、
・元素分析値:CHN実測値 (82.90%、7.33%、6.22%);理論値(82.81%、7.40%、6.23%)
(合成例6:中間体B−2の合成)
前記合成例5において、和光純薬工業製 N−エチル−o−トルイジンの代わりにN−エチル−2,6−ジメチルアニリンを用いた以外は、前記合成例5と同様にして、下記中間体B−2を得た。(収率52%)
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・MS(ESI) (m/z):477(M+H)、
・元素分析値:CHN実測値 (83.23%、7.55%、5.84%);理論値(83.15%、7.61%、5.88%)
(合成例7:中間体B−3の合成)
前記合成例5において、和光純薬工業製 N−エチル−o−トルイジンの代わりにN−エチル−2,4,6−トリメチルアニリンを用いた以外は、前記合成例5と同様にして、下記中間体B−3を得た。(収率51%)
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・MS(ESI) (m/z):505(M+H)、
・元素分析値:CHN実測値 (83.39%、7.91%、5.54%);理論値(83.29%、7.99%、5.55%)
(合成例8:中間体B−4の合成)
前記合成例5において、和光純薬工業製 N−エチル−o−トルイジンの代わりにN−エチル−2−メチルシクロヘキシルアミンを用いた以外は、前記合成例5と同様にして、下記中間体B−4を得た。(収率71%)
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・MS(ESI) (m/z):461(M+H)、
・元素分析値:CHN実測値 (80.89%、9.60%、6.05%);理論値(80.82%、9.63%、6.08%)
(参考例1−1:化合物1−1の合成)
前記合成例4で得られた中間体A−4 2.47g(6.08mmol)、前記合成例5で得られた中間体B−1 6.00g(13.4mmol)、クロロベンゼン 10mLを混合し45−50℃で攪拌した。和光純薬工業製オキシ塩化リン 2.06g(13.4mmol)を滴下し、45−50℃で20時間撹拌した。反応終了後、クロロホルム100ml、水100mLを加えて溶解しクロロホルム層を分液した。クロロホルム層を水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥し減圧濃縮した。残渣をクロロホルムで希釈して、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製することにより下記化合物1−1を7.5g(収率91%)得た。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・MS(ESI) (m/z):635(+)、2価
・元素分析値:CHN実測値 (81.59%、6.85%、5.25%);理論値(81.53%、6.92%、5.29%)
(参考例1−2:化合物1−2の合成)
前記参考例1−1において、中間体A−4の代わりに、合成例1の中間体A−1を用いた以外は、前記参考例1−1と同様にして、下記化合物1−2を得た(収率82%)。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・MS(ESI) (m/z):663(+)、2価
・元素分析値:CHN実測値 (81.75%、7.17%、5.99%);理論値(81.69%、7.22%、6.02%)
(参考例1−3:化合物1−3の合成)
前記参考例1−1において、中間体A−4の代わりに、合成例2の中間体A−2を用いた以外は、前記参考例1−1と同様にして、下記化合物1−3を得た(収率87%)。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・MS(ESI) (m/z):677(+)、2価
・元素分析値:CHN実測値 (81.81%、7.31%、5.85%);理論値(81.77%、7.36%、5.90%)
(参考例1−4:化合物1−4の合成)
前記参考例1−1において、中間体A−4の代わりに合成例1の中間体A−1を用い、中間体B−1の代わりに東京化成工業製 4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンを用いた以外は、前記参考例1−1と同様にして、下記化合物1−4を得た(収率52%)。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・MS(ESI) (m/z):538(+)、2価
・元素分析値:CHN実測値 (73.51%、8.02%、7.28%);理論値(78.43%、8.07%、7.32%)
(参考例1−5:化合物1−5の合成)
前記参考例1−1において、中間体A−4の代わりに合成例2の中間体A−2を用い、中間体B−1の代わりに東京化成工業製 4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンを用いた以外は、前記参考例1−1と同様にして、下記化合物1−5を得た(収率65%)。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・MS(ESI) (m/z):552(+)、2価
・元素分析値:CHN実測値 (78.68%、8.17%、7.10%);理論値(78.61%、8.22%、7.14%)
(参考例1−6:化合物1−6の合成)
前記参考例1−1において、中間体A−4の代わりに、合成例3の中間体A−3を用いた以外は、前記参考例1−1と同様にして、下記化合物1−6を得た(収率76%)。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・MS(ESI) (m/z):691(+)、2価
・元素分析値:CHN実測値 (81.91%、7.44%、5.72%);理論値(81.84%、7.49%、5.78%)
(参考例1−7:化合物1−7の合成)
前記参考例1−1において、中間体A−4の代わりに合成例1の中間体A−1を用い、中間体B−1の代わりに合成例6の中間体B−2を用いた以外は、前記参考例1−1と同様にして、下記化合物1−7を得た(収率81%)。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・MS(ESI) (m/z):691(+)、2価
・元素分析値:CHN実測値 (81.90%、7.44%、5.74%);理論値(81.84%、7.49%、5.78%)
(参考例1−8:化合物1−8の合成)
前記参考例1−1において、中間体A−4の代わりに合成例1の中間体A−1を用い、中間体B−1の代わりに合成例7の中間体B−3を用いた以外は、前記参考例1−1と同様にして、下記化合物1−8を得た(収率73%)。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・MS(ESI) (m/z):719(+)、2価
・元素分析値:CHN実測値 (81.97%、7.55%、5.65%);理論値(81.91%、7.62%、5.67%)
(参考例1−9:化合物1−9の合成)
前記参考例1−1において、中間体A−4の代わりに合成例1の中間体A−1を用い、中間体B−1の代わりに合成例8の中間体B−4を用いた以外は、前記参考例1−1と同様にして、下記化合物1−9を得た(収率71%)。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・MS(ESI) (m/z):675(+)、2価
・元素分析値:CHN実測値 (80.38%、8.73%、5.85%);理論値(80.30%、8.80%、5.91%)
(比較例1:化合物1−Xの合成)
前記合成例4の中間体A−4 8.46g(20.8mmol)、東京化成工業製 4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン13.5g(41.6mmol)、トルエン60mLを入れ45−50℃で攪拌した。和光純薬工業製オキシ塩化リン 6.38g(51.5mmol)を滴下し、2時間還流し冷却した。反応終了後、トルエンをデカントした。樹脂状析出物をクロロホルム40mL、水40mL、濃塩酸を加えて溶解しクロロホルム層を分液した。クロロホルム層を水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥、濃縮した。濃縮物に酢酸エチル65mLを加え還流した。冷却の後に析出物を濾過し下記化合物1−Xを15.9g得た(収率70%)。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・MS(ESI) (m/z):511(+)、2価
・元素分析値:CHN実測値 (78.13%、7.48%、7.78%);理論値(78.06%、7.75%、7.69%)
(実施例2−1:化合物2−1の合成)
関東化学製12タングストリン酸・n水和物2.59g(0.76mmol)をメタノール40mL、水40mLの混合液に加熱溶解させ、前記化合物1−1 1.6g(1.19mmol)を加え、1時間攪拌した。沈殿物を濾取し、水で洗浄した。得られた沈殿物を減圧乾燥して下記化合物2−1を3.4g(収率95%)得た。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
31P NMR(d−dmso、ppm)δ15.15
・MS(MALDI) (m/z):1270(M)、2879(MH
・元素分析値:CHN実測値 (35.01%、2.88%、2.59%);理論値(34.29%、2.91%、2.64%)
・蛍光X線分析:Mo/W実測比 (0%、100%);理論値(0%、100%)
(実施例2−2:化合物2−2の合成)
前記実施例2−1において、化合物1−1の代わりに化合物1−2を用いた以外は、前記実施例2−1と同様にして、下記化合物2−2を得た(収率96%)。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・31P NMR(d−dmso、ppm)δ−15.15
・MS(MALDI) (m/z):1326(M)、2879(MH
・元素分析値:CHN実測値 (35.28%、3.15%、2.63%);理論値(35.18%、3.11%、2.59%)
・蛍光X線分析:MoW実測比 (0%、100%);理論値(0%、100%)
(実施例2−3:化合物2−3の合成)
前記実施例2−1において、化合物1−1の代わりに化合物1−3を用いた以外は、前記実施例2−1と同様にして、下記化合物2−3を得た(収率95%)。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・31P NMR(d−dmso、ppm)δ−15.15
・MS(MALDI) (m/z):1355(M)、2879(MH
・元素分析値:CHN実測値 (35.55%、3.24%、2.61%);理論値(35.61%、3.20%、2.57%)
・蛍光X線分析:MoW実測比 (0%、100%);理論値(0%、100%)
(参考例2−4:化合物2−4の合成)
前記実施例2−1において、化合物1−1の代わりに化合物1−4を用いた以外は、前記実施例2−1と同様にして、下記化合物2−4を得た(収率97%)。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・31P NMR(d−dmso、ppm)δ−15.15
・MS(MALDI) (m/z):1078(M)、2879(MH
・元素分析値:CHN実測値 (30.20%、3.14%、2.86%);理論値(30.07%、3.10%、2.81%)
・蛍光X線分析:MoW実測比 (0%、100%);理論値(0%、100%)
(参考例2−5:化合物2−5の合成)
前記実施例2−1において、化合物1−1の代わりに化合物1−5を用いた以外は、前記実施例2−1と同様にして、下記化合物2−5を得た(収率97%)。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・31P NMR(d−dmso、ppm)δ−15.15
・MS(MALDI) (m/z):1106(M)、2879(MH
・元素分析値:CHN実測値 (30.63%、3.18%、2.75%);理論値(30.59%、3.20%、2.78%)
・蛍光X線分析:MoW実測比 (0%、100%);理論値(0%、100%)
(実施例2−6:化合物2−6の合成)
前記実施例2−1において、化合物1−1の代わりに化合物1−6を用いた以外は、前記実施例2−1と同様にして、下記化合物2−6を得た(収率96%)。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・31P NMR(d−dmso、ppm)δ−15.15
・MS(MALDI) (m/z):1383(M)、2879(MH
・元素分析値:CHN実測値 (36.25%、3.33%、2.54%);理論値(36.04%、3.30%、2.55%)
・蛍光X線分析:MoW実測比 (0%、100%);理論値(0%、100%)
(実施例2−7:化合物2−7の合成)
前記実施例2−1において、化合物1−1の代わりに化合物1−7を用いた以外は、前記実施例2−1と同様にして、下記化合物2−7を得た(収率95%)。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・31P NMR(d−dmso、ppm)δ−15.15
・MS(MALDI) (m/z):1383(M)、2879(MH
・元素分析値:CHN実測値 (36.25%、3.33%、2.54%);理論値(36.04%、3.30%、2.55%)
・蛍光X線分析:MoW実測比 (0%、100%);理論値(0%、100%)
(実施例2−8:化合物2−8の合成)
前記実施例2−1において、化合物1−1の代わりに化合物1−8を用いた以外は、前記実施例2−1と同様にして、下記化合物2−8を得た(収率97%)。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・31P NMR(d−dmso、ppm)δ−15.15
・MS(MALDI) (m/z):1440(M)、2879(MH
・元素分析値:CHN実測値 (36.88%、3.49%、2.51%);理論値(36.87%、3.48%、2.50%)
・蛍光X線分析:MoW実測比 (0%、100%);理論値(0%、100%)
(実施例2−9:化合物2−9の合成)
前記実施例2−1において、化合物1−1の代わりに化合物1−9を用いた以外は、前記実施例2−1と同様にして、下記化合物2−9を得た(収率97%)。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・31P NMR(d−dmso、ppm)δ−15.15
・MS(MALDI) (m/z):1352(M)、2879(MH
・元素分析値:CHN実測値 (34.88%、3.79%、2.58%);理論値(34.92%、3.83%、2.57%)
・蛍光X線分析:MoW実測比 (0%、100%);理論値(0%、100%)
(比較例2:化合物2−Xの合成)
前記実施例2−1において、化合物1−1の代わりに化合物1−Xを用いた以外は、前記実施例2−1と同様にして、下記化合物2−Xを得た(収率97%)。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・31P NMR(d−dmso、ppm)δ−15.15
・MS(MALDI) (m/z):1122(M)、2879(MH
・元素分析値:CHN実測値 (29.04%、2.90%、2.81%);理論値(29.01%、2.88%、2.85%)
・蛍光X線分析:MoW実測比 (0%、100%);理論値(0%、100%)
<耐熱性評価1>
参考例1−1〜1−9及び比較例1の化合物をそれぞれ約5mgの石英製パンにいれ、株式会社リガク社製、差動型示差熱天秤(TG−DTA)TG8120を用い、リファレンスとして石英製パンにアルミナ、昇温速度10℃/分として600度まで測定を行った。
耐熱性の指標として、重量損失が5%となる温度(T5wt%)を算出した。重量損失が5%となる温度(T5wt%)が高いほど、耐熱性に優れている。結果を表1に示す。
<染着後の定着性評価>
参考例1−1〜1−9及び比較例1の化合物をそれぞれメタノールに溶解し、2wt%のメタノール溶液を作製した。当該メタノール溶液を市販の綿製布に一滴ずつ重ならないように滴下し、室温下30分静置することで乾燥させた後、上記溶液が滴下後に円形に広がり染着された部位の直径を測定し、試験前染着部直径Aとした。この布を恒温恒湿器(ヤマト科学社製、IG420)に入れ、槽内温度80度、湿度70%にて2時間暴露した。布を恒温恒湿槽から取出した後、それぞれの染着部直径を再度測定し、試験後染着部直径Bとした。前記試験前後での先着部直径AとBとの差から下記数式(1)より定着性指数Cを求めた。定着性指数Cが小さいほど高温、高湿下での染着後定着性がより高い。結果を表1に示す。
数式(1):C =(B−A)/A × 100
[結果のまとめ]
表1の結果から、一般式(I)で表され、(i)Aが、2個以上の環状脂肪族炭化水素基を有し、Nと直接結合する末端に飽和脂肪族炭化水素基を有し、炭素鎖中にO、S、Nが含まれてもよい脂肪族炭化水素基である;及び(ii)R、R、R、及びRの少なくとも一つが、置換基を有してもよいシクロアルキル基、又は、置換基を有していてもよいアリール基である;の少なくとも一方の構造を有する、本開示の実施形態に係る化合物は、耐熱性に優れると共に、染着後の定着性に優れていることが明らかとなった。
<耐熱性評価2>
実施例2−1〜2−3、2−6〜2−9、参考例2−4〜2−5、及び比較例2の化合物をそれぞれ約5mgの石英製パンにいれ、株式会社リガク社製、差動型示差熱天秤(TG−DTA)TG8120を用い、リファレンスとして石英製パンにアルミナ、昇温速度10℃/分として600度まで測定を行った。
耐熱性の指標として、重量損失が5%となる温度(T5wt%)を算出した。結果を表2に示す。
[結果のまとめ]
表2の結果から、一般式(II)で表され、(i)Aが、2個以上の環状脂肪族炭化水素基を有し、Nと直接結合する末端に飽和脂肪族炭化水素基を有し、炭素鎖中にO、S、Nが含まれてもよい脂肪族炭化水素基である;及び(ii)R、R、R、及びRの少なくとも一つが、置換基を有してもよいシクロアルキル基、又は、置換基を有していてもよいアリール基である;の少なくとも一方の構造を有する、本開示の実施形態に係る化合物は、格段に耐熱性に優れることが明らかとなった。
1 2価以上のカチオン
2 2価以上のアニオン
3 連結基A
4 カチオン部

10 分子会合体

Claims (4)

  1. 下記一般式(II)で表され、下記(ii)の構造を有する化合物。
    (ii)R、R、R、及びRの少なくとも一つが、置換基を有してもよいシクロアルキル基、又は、置換基を有していてもよいアリール基である。
    (一般式(II)中、Aは、Nと直接結合する炭素原子がπ結合を有しないa価の有機基であって、当該有機基は、少なくともNと直接結合する末端に飽和脂肪族炭化水素基を有し、炭素鎖中にO、S、Nが含まれてもよい脂肪族炭化水素基、又は、Nと直接結合する末端に脂肪族炭化水素基を有し、炭素鎖中にO、S、Nが含まれてもよい芳香族基を表し、
    、R、R、R、及びRは各々独立に水素原子、置換基を有してもよいアルキル基又は置換基を有してもよいアリール基を表し、
    、及びRは各々独立に置換基を有してもよいアルキル基又は置換基を有してもよいアルコキシ基を表し、
    Arは置換基を有してもよい2価の芳香族基を表し、
    c−は、c価のアニオンを表し、
    a及びcは2以上の整数を、b及びdは1以上の整数を、eは0又は1を、f及びgは0以上4以下の整数を表し、f+e及びg+eは0以上4以下であり、
    前記eが0のとき下記一般式(B)で表される部分構造を表し、前記eが1のとき下記一般式(C)で表される部分構造を表す。
    複数あるR、R、R、R、R、R、R、Ar、e、f及びgは、同一であっても異なっていてもよい。)
    (一般式(B)及び一般式(C)中、R、R、R、R、R、R、R、及び、Ar、並びに、f及びgは各々、前記と同様である。)
  2. 前記Bc−で表されるアニオンが、タングステン及びモリブデンより選択される1種以上の元素を有するヘテロポリ酸である、請求項1に記載の化合物。
  3. 前記R、R、R、及びRの少なくとも一つが、下記一般式(III)又は、下記一般式(IV)で表される置換基である、請求項1又は2に記載の化合物。
    (一般式(III)中、R11、R12、及びR13は各々独立に水素原子、置換基を有してもよい炭素原子数1以上4以下のアルキル基、又は置換基を有してもよい炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基を表す。)
    (一般式(IV)中、R14、R15、及びR16は各々独立に水素原子、置換基を有してもよい炭素原子数1以上4以下のアルキル基、又は置換基を有してもよい炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基を表す。)
  4. 前記Arは、置換基を有してもよい2価の縮合多環芳香族炭化水素基である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の化合物。
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