JP2020083889A - フルオレン誘導体並びにその製造方法及び用途 - Google Patents
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Abstract
Description
R1は置換基を示し、kは0〜8の整数を示し、
Z1a及びZ1bは、互いに同一で又は異なって、アレーン環を示し、
R2a及びR2bは、互いに同一で又は異なって、置換基を示し、m1及びm2は、互いに同一で又は異なって、0以上の整数を示し、
A1a及びA1bは、互いに同一でまたは異なって、直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基を示し、n1及びn2は、互いに同一でまたは異なって、0以上の整数を示し、
Z2a及びZ2bは、互いに同一で又は異なって、アレーン環を示し、
R3a及びR3bは、互いに同一で又は異なって、置換基を示し、p1及びp2は、互いに同一で又は異なって、0以上の整数を示し、
A2a及びA2bは、互いに同一で又は異なって、直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基を示し、
A3a及びA3bは、互いに同一で又は異なって、直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基を示し、q1及びq2は、互いに同一で又は異なって、0以上の整数を示し、
R4a及びR4bは、互いに同一で又は異なって、水素原子又はメチル基を示す)
Z1a及びZ1bが、互いに同一で又は異なって、C6−10アレーン環を示し、
R2a及びR2bが、互いに同一で又は異なって、炭化水素基を示し、m1及びm2が、互いに同一で又は異なって、0〜4の整数を示し、
A1a及びA1bが、互いに同一でまたは異なって、直鎖状又は分岐鎖状C2−6アルキレン基を示し、n1及びn2が、互いに同一でまたは異なって、0〜10の整数を示し、
Z2a及びZ2bが、互いに同一で又は異なって、C6−10アレーン環を示し、
R3a及びR3bが、互いに同一で又は異なって、炭化水素基を示し、p1及びp2が、互いに同一で又は異なって、0〜4の整数を示し、
A2a及びA2bが、互いに同一で又は異なって、直鎖状又は分岐鎖状C1−4アルキレン基を示し、
A3a及びA3bが、互いに同一で又は異なって、直鎖状又は分岐鎖状C2−6アルキレン基を示し、q1及びq2が、互いに同一で又は異なって、0〜10の整数を示してもよい。
Z1a及びZ1bが、互いに同一で又は異なって、ベンゼン環又はナフタレン環を示し、
R2a及びR2bが、互いに同一で又は異なって、アルキル基又はアリール基を示し、m1及びm2が、互いに同一で又は異なって、0〜2の整数を示し、
A1a及びA1bが、互いに同一でまたは異なって、直鎖状又は分岐鎖状C2−4アルキレン基を示し、n1及びn2が、互いに同一でまたは異なって、0又は1を示し、
Z2a及びZ2bが、互いに同一で又は異なって、ベンゼン環を示し、
R3a及びR3bが、互いに同一で又は異なって、アルキル基又はアリール基を示し、p1及びp2が、互いに同一で又は異なって、0〜2の整数を示し、
A2a及びA2bが、互いに同一で又は異なって、C1−2アルキレン基を示し、
A3a及びA3bが、互いに同一で又は異なって、直鎖状又は分岐鎖状C2−4アルキレン基を示し、q1及びq2が、互いに同一で又は異なって、0又は1を示してもよい。
R1は置換基を示し、kは0〜8の整数を示し、
Z1a及びZ1bは、互いに同一で又は異なって、アレーン環を示し、
R2a及びR2bは、互いに同一で又は異なって、置換基を示し、m1及びm2は、互いに同一で又は異なって、0以上の整数を示し、
A1a及びA1bは、互いに同一でまたは異なって、直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基を示し、n1及びn2は、互いに同一でまたは異なって、0以上の整数を示し、
Z2a及びZ2bは、互いに同一で又は異なって、アレーン環を示し、
R3a及びR3bは、互いに同一で又は異なって、置換基を示し、p1及びp2は、互いに同一で又は異なって、0以上の整数を示し、
A2a及びA2bは、互いに同一で又は異なって、直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基を示し、
A3a及びA3bは、互いに同一で又は異なって、直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基を示し、q1及びq2は、互いに同一で又は異なって、0以上の整数を示す)
本発明の新規なフルオレン誘導体(第1の多官能性(メタ)アクリレート)は、下記式(1)で表される化合物である。
R1は置換基を示し、kは0〜8の整数を示し、
Z1a及びZ1bは、互いに同一で又は異なって、アレーン環を示し、
R2a及びR2bは、互いに同一で又は異なって、置換基を示し、m1及びm2は、互いに同一で又は異なって、0以上の整数を示し、
A1a及びA1bは、互いに同一でまたは異なって、直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基を示し、n1及びn2は、互いに同一でまたは異なって、0以上の整数を示し、
Z2a及びZ2bは、互いに同一で又は異なって、アレーン環を示し、
R3a及びR3bは、互いに同一で又は異なって、置換基を示し、p1及びp2は、互いに同一で又は異なって、0以上の整数を示し、
A2a及びA2bは、互いに同一で又は異なって、直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基を示し、
A3a及びA3bは、互いに同一で又は異なって、直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基を示し、q1及びq2は、互いに同一で又は異なって、0以上の整数を示し、
R4a及びR4bは、互いに同一で又は異なって、水素原子又はメチル基を示す)
前記式(1)で表されるフルオレン誘導体の製造方法は、特に制限されないが、例えば、以下に示す反応工程式に従って製造してもよい。
前記式(2)で表される第1のジヒドロキシ化合物は、新規な化合物であり、例えば、前記式(4)で表される第2のジヒドロキシ化合物と、前記式(5a)で表される化合物及び前記式(5b)で表される化合物とを反応させることにより合成できる。
前記式(1)で表されるフルオレン誘導体(又は第1の多官能性(メタ)アクリレート)は、前記式(2)で表される第1のジヒドロキシ化合物と、前記式(3a)及び(3b)で表される(メタ)アクリル酸又はそのエステル形成性誘導体とを反応させることにより製造できる。なお、本明細書及び特許請求の範囲において特に断りのない限り、「エステル形成性誘導体」は、アルキルエステル(又は低級アルキルエステル)、具体的には、メチルエステル、エチルエステルなどのC1−4アルキルエステル;酸クロリドなどの酸ハライド;酸無水物などを意味する。
本発明は、前記式(1)で表されるフルオレン誘導体(又は第1の多官能性(メタ)アクリレート)を含む硬化性組成物及びその硬化物を包含する。前記硬化性組成物は、少なくとも第1の多官能性(メタ)アクリレートを含んでいればよく、第1の多官能性(メタ)アクリレートは、単独で又は2種以上組み合わせて含まれていてもよい。また、前記硬化性組成物は、前記式(1)とは異なる第2の多官能性(メタ)アクリレート、単官能性(メタ)アクリレートなどの他の重合成分を含んでいてもよい。
硬化性組成物は、重合成分(又はモノマー成分)の他に、重合開始剤、溶媒、添加剤などをさらに含んでいてもよい。
本発明の硬化性組成物は、活性エネルギー(又は活性エネルギー線)を付与することで容易に硬化し、硬化物を生成する。前記活性エネルギーとしては、熱エネルギー及び/又は光エネルギー、例えば、紫外線、X線などが有用である。
(HPLC)
以下の測定装置及び条件に基づいて、高性能(又は高速)液体クロマトグラフィー(HPLC)により、試料のHPLC純度[面積%]を算出した。
カラム:Imtakt(株)製「Cadenza CL−C18(3μm) 3.0×250mm」
ガードカラム:Imtakt(株)製「GCCD0S」
検出器:L−2420形UV−VIS検出器(D2ランプ、254nm)
移動相:アセトニトリル/蒸留水(体積比)=80/20(関東化学(株)製、LCグレード)(実施例1及び2)又はアセトニトリル/蒸留水(体積比)=90/10(関東化学(株)製、LCグレード)(実施例3及び4)
流量:0.5ml/分。
核磁気共鳴装置(BRUKER社製「ULTRA SHIELD(登録商標)300」)を使用し、溶媒としての重クロロホルム(CDCl3)、標準物質としてのテトラメチルシラン(TMS)を用いて、1H−NMRスペクトルを測定した。
以下の測定装置及び条件に基づいて、質量分析(MS)を行った。
イオン化法:FD(電界脱離)
エミッタ:カーボン
エミッタ電流:0〜50mA(25mA/分)
測定装置(メトラー・トレド(株)製「HG53ハロゲン水分計」)を用いて、硬化前のアクリレート化合物に対して、200℃の設定条件で加熱残分(質量%)を測定し、反応溶媒などの揮発成分がほぼ残っていないことを確認した。
硬化前後の試料の屈折率は、屈折率計((株)アタゴ製、DR−M2<循環式恒温水槽60−C3>)を用いて、温度25℃、波長589nmで測定した。なお、実施例1のジドロキシ化合物及び実施例2の硬化前のジアクリレート化合物の屈折率は、試料を溶媒に溶解して、所定の濃度の溶液(実施例1:8.4質量%及び25.6質量%のテトラヒドロフラン(THF)溶液、実施例2:11.4及び25.6質量%のトルエン溶液、実施例3:12.5質量%及び26.3質量%のTHF溶液、実施例4:18.2及び74.0質量%のトルエン溶液)を調製し、得られた溶液の屈折率を測定することで作成した検量線(近似直線)において、濃度を100質量%に外挿して算出した。
示差走査熱量計(エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製「DSC6220」)を用い、測定温度30〜220℃、昇温時間10℃/分にて、硬化物のガラス転移温度を測定した。
熱重量測定−示差熱分析装置(TG−DTA)(エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製「TG/DTA6200」)を使用して、窒素雰囲気下、昇温速度10℃/分の条件下で、試料の質量が5質量%減少した温度を測定した。なお、アクリレート化合物については、硬化物を試料として用いた。
表面性測定器(新東科学(株)製「HEIDON−14DR」)を用いて、スチールウール♯0000を表面性測定器の先端に装着し、硬化物(50mm×15mm×2mm)に荷重250gを垂直負荷させ、速度1mm/sで硬化物上を移動させ、傷の有無及び傷の回復性を目視にて確認した。この操作を5本の硬化物について行った。
BCF:9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン、大阪ガスケミカル(株)製
BNF:9,9−ビス(6−ヒドロキシ−2−ナフチル)フルオレン、大阪ガスケミカル(株)製
四ツ口の2Lフラスコに、窒素気流下、BCF167g(0.44mol)、m−ブロモベンジルアルコール198g(1.06mol)、N,N’−ジメチル−2−イミダゾリジノン(DMI)334g、炭酸カリウム91.5g(0.66mol)、塩化銅(I)3.5g(35.4mmol)及び8−キノリノール5.1g(35.1mmol)を仕込み、140℃で72時間反応させた。反応液を室温まで冷却後、トルエン600g、イオン交換水300gにて抽出分液した。1N塩酸150gで有機層を2回洗浄して、不溶物を分解処理(pH2〜3で分解)し、イオン交換水100gにて2回洗浄した。その後、2質量%水酸化ナトリウム水溶液150gで中和処理を2回行い、イオン交換水200gで10回洗浄して、水層のpHを7にした。有機層の減圧濃縮により、褐色粘稠液体329gを得た。トルエン450gで褐色粘稠液体を50℃で溶解し、種結晶を投入(添加)して一晩冷凍庫にて再結晶後、析出物をトルエン50gで3回洗浄して回収した。同様の再結晶操作を5回実施して析出物を回収し、60〜80℃で減圧乾燥することで、下記式(2-1)で表される目的物、9,9−ビス[4−(3−(ヒドロキシメチル)フェニルオキシ)−3−メチルフェニル]フルオレンを淡褐色結晶の形態で81.0g(収率31.1%、HPLC純度96.4面積%)得た。1H−NMRの測定結果を以下に示す。
ディーンスタークを付けた500mL三ツ口フラスコに、実施例1で得られた9,9−ビス[4−(3−(ヒドロキシメチル)フェニルオキシ)−3−メチルフェニル]フルオレン49.0g(0.08mol)、アクリル酸15.5g(0.22mol)、トルエン81g、及び2−メトキシフェノール0.18g(1.5mmol)を仕込んだ。系内を窒素置換し、60℃まで昇温して前記成分を均一化させた後、p−トルエンスルホン酸一水和物1.97g(10.4mmol)を添加し、再度窒素置換した後、4時間還流脱水させた。反応温度は110〜115℃であった。得られた溶液(反応混合液)をトルエン289g及び20質量%食塩水30gで洗浄後、10質量%苛性ソーダ水(水酸化ナトリウム水溶液)30gと20質量%食塩水30gとで中和し、水層のpHが10以上であることを確認した。有機層全体に対して500質量ppmの2−メトキシフェノールを有機層に添加して溶液(有機層)を均一化した後、20質量%食塩水30gで2回、イオン交換水30gで2回洗浄し、水層がpH7であることを確認した。その後、有機層を活性炭処理し、セライトろ過及び精密ろ過後、ろ液を濃縮して下記式(1-1)で表される目的物(BCFベンジルアルコール)、9,9−ビス[4−(3−(アクリロイルオキシメチル)フェニルオキシ)−3−メチルフェニル]フルオレンを淡黄色粘稠液体の形態で得た。得られた目的物のHPLC純度は85.0面積%であり、加熱残分は95.6質量%であった。1H−NMR、FD−MSの測定結果を以下に示す。
四ツ口の2Lフラスコに、窒素気流下、BNF150g(0.33mol)、m−ブロモベンジルアルコール150g(0.80mol)、N,N’−ジメチル−2−イミダゾリジノン(DMI)500g、炭酸カリウム69.0g(0.50mol)、塩化銅(I)3.3g(33.3mmol)及び8−キノリノール4.8g(33.1mmol)を仕込み、140℃で72時間反応させた。反応液を室温まで冷却後、メチルイソブチルケトン(MIBK)960g、イオン交換水300gにて抽出分液した。1N塩酸150gで有機層を2回洗浄して、不溶物を分解処理(pH2〜3で分解)し、イオン交換水100gにて2回洗浄した。その後、2質量%水酸化ナトリウム水溶液150gで中和処理を2回行い、イオン交換水200gで10回洗浄して、水層のpHを7にした。有機層の減圧濃縮により、褐色結晶246gを得た。イソプロパノール(IPA)780gで褐色結晶を80℃で溶解し、室温まで放冷後、氷浴で5℃まで冷却させ、1時間撹拌した。その後、デカントして析出物を回収、乾燥させ淡褐色結晶131gを得た。結晶をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル担体1.5kg、展開溶剤:トルエン/THF=10/1)にて粗精製し、黄色結晶94.5gを得た。得られた結晶をn−ヘキサン180gに展開させ、室温で1時間撹拌後、ろ過し、n−ヘキサン20gで3回洗浄した。ろ物を120℃で一晩減圧乾燥させることで、下記式(2-2)で表される目的物(BNFベンジルアルコール)、9,9−ビス[6−(3−(ヒドロキシメチル)フェニルオキシ)−2−ナフチル]フルオレンを黄色結晶の形態で83.7g(収率37.9%、加熱残分98.4%、HPLC純度91.4面積%)得た。1H−NMRの測定結果を以下に示す。
ディーンスタークを付けた500mL三ツ口フラスコに、実施例3で得られた9,9−ビス[6−(3−(ヒドロキシメチル)フェニルオキシ)−2−ナフチル]フルオレン41.0g(0.06mol)、アクリル酸11.6g(0.16mol)、トルエン60g、及び2−メトキシフェノール0.13g(1.1mmol)を仕込んだ。系内を窒素置換し、60℃まで昇温して前記成分を均一化させた後、p−トルエンスルホン酸一水和物1.47g(7.7mmol)を添加し、再度窒素置換した後、4時間還流脱水させた。反応温度は110〜115℃であった。得られた溶液(反応混合液)をトルエン215g及び20質量%食塩水22gで洗浄後、10質量%苛性ソーダ水(水酸化ナトリウム水溶液)22gと20質量%食塩水22gとで中和し、水層のpHが10以上であることを確認した。有機層全体に対して500質量ppmの2−メトキシフェノールを有機層に添加して溶液(有機層)を均一化した後、20質量%食塩水22gで2回、イオン交換水22gで2回洗浄し、水層がpH7であることを確認した。その後、有機層を活性炭処理し、セライトろ過及び精密ろ過後、ろ液を濃縮、乾燥して下記式(1-2)で表される目的物、9,9−ビス[6−(3−(アクリロイルオキシメチル)フェニルオキシ)−2−ナフチル]フルオレンを黄色結晶の形態で得た。得られた目的物のHPLC純度は68.0面積%であり、加熱残分は97.3質量%であった。1H−NMR、FD−MSの測定結果を以下に示す。
特許第6017222号公報の比較例1に従って、9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン(以下、BPEFAという)を調製した。実施例2で得られた化合物に代えて、BPEFAを用いて、100℃に加熱して溶解する以外は同様にして硬化性組成物及び硬化物を調製した。
Claims (7)
- 下記式(1)
R1は置換基を示し、kは0〜8の整数を示し、
Z1a及びZ1bは、互いに同一で又は異なって、アレーン環を示し、
R2a及びR2bは、互いに同一で又は異なって、置換基を示し、m1及びm2は、互いに同一で又は異なって、0以上の整数を示し、
A1a及びA1bは、互いに同一でまたは異なって、直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基を示し、n1及びn2は、互いに同一でまたは異なって、0以上の整数を示し、
Z2a及びZ2bは、互いに同一で又は異なって、アレーン環を示し、
R3a及びR3bは、互いに同一で又は異なって、置換基を示し、p1及びp2は、互いに同一で又は異なって、0以上の整数を示し、
A2a及びA2bは、互いに同一で又は異なって、直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基を示し、
A3a及びA3bは、互いに同一で又は異なって、直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基を示し、q1及びq2は、互いに同一で又は異なって、0以上の整数を示し、
R4a及びR4bは、互いに同一で又は異なって、水素原子又はメチル基を示す)
で表される化合物。 - 式(1)において、
Z1a及びZ1bが、互いに同一で又は異なって、C6−10アレーン環を示し、
R2a及びR2bが、互いに同一で又は異なって、炭化水素基を示し、m1及びm2が、互いに同一で又は異なって、0〜4の整数を示し、
A1a及びA1bが、互いに同一でまたは異なって、直鎖状又は分岐鎖状C2−6アルキレン基を示し、n1及びn2が、互いに同一でまたは異なって、0〜10の整数を示し、
Z2a及びZ2bが、互いに同一で又は異なって、C6−10アレーン環を示し、
R3a及びR3bが、互いに同一で又は異なって、炭化水素基を示し、p1及びp2が、互いに同一で又は異なって、0〜4の整数を示し、
A2a及びA2bが、互いに同一で又は異なって、直鎖状又は分岐鎖状C1−4アルキレン基を示し、
A3a及びA3bが、互いに同一で又は異なって、直鎖状又は分岐鎖状C2−6アルキレン基を示し、q1及びq2が、互いに同一で又は異なって、0〜10の整数を示す請求項1記載の化合物。 - 式(1)において、
Z1a及びZ1bが、互いに同一で又は異なって、ベンゼン環又はナフタレン環を示し、
R2a及びR2bが、互いに同一で又は異なって、アルキル基又はアリール基を示し、m1及びm2が、互いに同一で又は異なって、0〜2の整数を示し、
A1a及びA1bが、互いに同一でまたは異なって、直鎖状又は分岐鎖状C2−4アルキレン基を示し、n1及びn2が、互いに同一でまたは異なって、0又は1を示し、
Z2a及びZ2bが、互いに同一で又は異なって、ベンゼン環を示し、
R3a及びR3bが、互いに同一で又は異なって、アルキル基又はアリール基を示し、p1及びp2が、互いに同一で又は異なって、0〜2の整数を示し、
A2a及びA2bが、互いに同一で又は異なって、C1−2アルキレン基を示し、
A3a及びA3bが、互いに同一で又は異なって、直鎖状又は分岐鎖状C2−4アルキレン基を示し、q1及びq2が、互いに同一で又は異なって、0又は1を示す請求項1又は2記載の化合物。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の化合物を含む硬化性組成物。
- 請求項4記載の硬化性組成物が硬化した硬化物。
- 下記式(2)
R1は置換基を示し、kは0〜8の整数を示し、
Z1a及びZ1bは、互いに同一で又は異なって、アレーン環を示し、
R2a及びR2bは、互いに同一で又は異なって、置換基を示し、m1及びm2は、互いに同一で又は異なって、0以上の整数を示し、
A1a及びA1bは、互いに同一でまたは異なって、直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基を示し、n1及びn2は、互いに同一でまたは異なって、0以上の整数を示し、
Z2a及びZ2bは、互いに同一で又は異なって、アレーン環を示し、
R3a及びR3bは、互いに同一で又は異なって、置換基を示し、p1及びp2は、互いに同一で又は異なって、0以上の整数を示し、
A2a及びA2bは、互いに同一で又は異なって、直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基を示し、
A3a及びA3bは、互いに同一で又は異なって、直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基を示し、q1及びq2は、互いに同一で又は異なって、0以上の整数を示す)
で表される化合物。
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