JP2020105486A - キサンテン系色素、該色素を含有する着色組成物、カラーフィルター用着色剤およびカラーフィルター - Google Patents

キサンテン系色素、該色素を含有する着色組成物、カラーフィルター用着色剤およびカラーフィルター Download PDF

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Abstract

【課題】溶液の紫外可視吸収スペクトルの極大吸収波長が560nm以上の長波長側にあり、色特性(色域、輝度、コントラスト比など)や耐熱性に優れたキサンテン系色素、該化合物を含有する着色組成物、該着色組成物を含有するカラーフィルターを提供する。【解決手段】下記一般式(1)で表されるキサンテン系色素。[式中、R1〜R4は、それぞれ独立に、アルキル基などを表し、R1とR2、またはR3とR4は、単結合、二重結合などを介して、互いに結合して環を形成していてもよい。R5およびR6は、それぞれ独立に、—H、ハロゲン原子などを表す。Xは—O—などを表す。Qは複素環基を表す。Anはアニオンを表し、aは1〜3の整数を表し、bは0〜3の整数を表す。ただし、一般式(1)は全体として電荷的に中性であるものとする。]【選択図】なし

Description

本発明は、キサンテン系色素、該色素を含有する着色組成物、該着色組成物を含有するカラーフィルター用着色剤および該着色剤を用いたカラーフィルターに関する。
液晶や電界発光(EL)表示装置およびCCDやCMOSの撮像素子に、カラーフィルターが用いられる。カラーフィルターは、ガラスや透明樹脂などの透光性基板上に、染色法、顔料分散法、印刷法、電着法などにより、色素薄膜や色素−樹脂複合体膜などの着色層を積層することによって製造される。
キサンテン系色素はその鮮明性からカラーフィルターの着色剤として用いられている化合物である(特許文献1、2など)。例えば、下記式(B−1)で表されるC.I.アシッドレッド289や下記式(B−2)で表されるC.I.アシッドレッド52などのキサンテン系色素をアゾピリドン系色素と併用することにより、優れた赤色色調が得られる(特許文献1)。ここで、C.I.とはカラーインデックスを意味する。
Figure 2020105486
Figure 2020105486
特開2002−265834号公報 特開2012−207224号公報 特許第6118213号公報 特許第5703630号公報
「Chemical Communications」、(イギリス)、2017年、第53巻、p.1064−1067、Supporting Information
現在の表示装置の開発においては、年々高い性能(高精細、広色域、低電圧)が求められており、使用するカラーフィルターの性能(高透過率、高色純度などの色特性)に対する要求も年々高くなってきている。カラーフィルターに用いられる色素、例えば、キサンテン系色素は、これまでの赤色カラーフィルターでは溶液の紫外可視吸収スペクトルの極大吸収波長が520〜560nmの範囲にあるものが使用されていた(特許文献1、2)が、現在ではさらに長波長側に極大吸収波長を有する色素が求められている。しかし、従来のキサンテン系色素の分子構造では560〜600nmに極大吸収波長を有する色素を合成することは困難であった。
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、キサンテン系色素の溶液の紫外可視吸収スペクトルの極大吸収波長が560nm以上の長波長側にあるキサンテン系色素であって、色特性(色域、輝度、コントラスト比など)や耐熱性に優れたキサンテン系色素、該化合物を含有する着色組成物、該着色組成物を含有するカラーフィルターを提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決し、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、溶液(溶媒:プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)など)の紫外可視吸収スペクトルの350〜700nmの波長範囲における極大吸収波長が560nm以上の範囲にあり、従来のキサンテン系色素よりも長波長側にある、本発明のキサンテン系色素を完成させた。すなわち、本発明は、以下を要旨とするものである。
1.下記一般式(1)で表されるキサンテン系色素。
Figure 2020105486
[式中、R〜Rは、それぞれ独立に、―H、
置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、
または置換基を有していてもよい炭素原子数6〜20の芳香族炭化水素基を表し、
とR、またはRとRは、単結合、二重結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して、互いに結合して環を形成していてもよい。
およびRは、それぞれ独立に、―H、ハロゲン原子、―NO、置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を表す。
Xは―O―、―S―または―Se―を表す。
Qは置換基を有していてもよい炭素原子数2〜30の複素環基を表す。
Anはアニオンを表し、aは1〜3の整数を表し、bは0〜3の整数を表す。
ただし、一般式(1)は全体として電荷的に中性であるものとする。]
2.前記一般式(1)において、Qが下記一般式(Q1)で表される複素環基であるキサンテン系色素。
Figure 2020105486
[式中、Rは、―H、ハロゲン原子、―OH、―CN、―OCH、―NO
―SO 、―SOH、―SOM、―CO 、―COH、―COM、
置換基を有していてもよい炭素原子数1〜28の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、
置換基を有していてもよい炭素原子数2〜28の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、
置換基を有していてもよい炭素原子数6〜28の芳香族炭化水素基、または
置換基を有していてもよい炭素原子数0〜28のアミノ基を表す。
は―O―、―S―、―N=、―NR―または―CR=を表し、
は―O―、―S―、―N=、―NR―または―CR=を表し、
は―O―、―S―、―N=、―NR10―または―CR10=を表し、
〜R10は、それぞれ独立に、―H、
置換基を有していてもよい炭素原子数1〜28の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、
置換基を有していてもよい炭素原子数2〜28の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、
または置換基を有していてもよい炭素原子数6〜28の芳香族炭化水素基を表し、
〜R10は、隣り合う基同士で、単結合、二重結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して、互いに結合して環を形成していてもよい。
Mは有機カチオンまたは無機カチオンを表し、複数存在する場合、同一でも異なっていてもよい。]
3.前記一般式(1)において、Qが下記一般式(Q11)で表される複素環基であるキサンテン系色素。
Figure 2020105486
[式中、R11〜R15は、それぞれ独立に、―H、ハロゲン原子、―OH、
―CN、―OCH、―NO
―SO 、―SOH、―SOM、―CO 、―COH、―COM、
置換基を有していてもよい炭素原子数1〜21の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、
置換基を有していてもよい炭素原子数2〜21の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、
置換基を有していてもよい炭素原子数6〜21の芳香族炭化水素基、または
置換基を有していてもよい炭素原子数0〜21のアミノ基を表し、
16およびR17は、それぞれ独立に、―H、
置換基を有していてもよい炭素原子数1〜21の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、
または置換基を有していてもよい炭素原子数6〜21の芳香族炭化水素基を表し、
11〜R15、R16とR17は、隣り合う基同士で、単結合、二重結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して、互いに結合して環を形成していてもよい。
Mは有機カチオンまたは無機カチオンを表し、複数存在する場合、同一でも異なっていてもよい。]
4.前記一般式(1)において、Qが下記一般式(Q12)で表される複素環基であるキサンテン系色素。
Figure 2020105486
[式中、R18〜R21は、それぞれ独立に、―H、ハロゲン原子、―OH、
―CN、―OCH、―NO
―SO 、―SOH、―SOM、―CO 、―COH、―COM、
置換基を有していてもよい炭素原子数1〜22の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、
置換基を有していてもよい炭素原子数6〜22の芳香族炭化水素基、または
置換基を有していてもよい炭素原子数0〜22のアミノ基を表し、
隣り合う基同士で、単結合、二重結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して、互いに結合して環を形成していてもよい。
22は、―H、ハロゲン原子、―OH、―CN、―OCH、―NO
―SO 、―SOH、―SOM、―CO 、―COH、―COM、
置換基を有していてもよい炭素原子数1〜22の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、
置換基を有していてもよい炭素原子数6〜22の芳香族炭化水素基、または
置換基を有していてもよい炭素原子数0〜22のアミノ基を表す。
23は、―H、
置換基を有していてもよい炭素原子数1〜22の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、
または置換基を有していてもよい炭素原子数6〜22の芳香族炭化水素基を表す。
Mは有機カチオンまたは無機カチオンを表し、複数存在する場合、同一でも異なっていてもよい。]
5.前記一般式(Q1)、(Q11)または(Q12)において、Mがアルカリ金属イオンであるキサンテン系色素。
6.前記一般式(1)において、Xが―O―であるキサンテン系色素。
7.前記一般式(1)において、
AnがCl、Br、I、(CFSO、(CFSO
(CN)、(CN)、NC―S、(C
(CSO )O(C(C1225)(SO ))、
(C1225)(SO )、PF 、BF または
(PW12403−であり、かつ、bが1〜3の整数であるキサンテン系色素。
8.前記キサンテン系色素の濃度0.005〜0.02mmol/Lの
プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)溶液を用いて、
23〜27℃で測定する
紫外可視吸収スペクトル(350〜700nmの波長範囲)において、
極大吸収波長が560〜600nmの波長範囲にあるキサンテン系色素。
9.前記キサンテン系色素を含有する着色組成物。
10.前記着色組成物を含有するカラーフィルター用着色剤。
11.前記カラーフィルター用着色剤を用いたカラーフィルター。
本発明のキサンテン系色素は、溶液(溶媒:プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)など)の紫外可視吸収スペクトル(350〜700nmの波長範囲)における最大吸収波長が560nm以上の範囲にあり、従来のキサンテン系色素よりも長波長側にあることにより、色特性(色域、輝度、コントラスト比など)や耐熱性に優れたカラーフィルター用着色剤として有用である。
以下に、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施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変形して実施することができる。まず、前記一般式(1)で表されるキサンテン系色素について説明する。
一般式(1)において、R〜Rで表される、「置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」における「炭素原子数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」としては、具体的に、
メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基などの直鎖状のアルキル基;
イソプロピル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、イソオクチル基、2−エチルヘキシル基などの分岐状のアルキル基があげられる。
一般式(1)において、R〜Rで表される、「置換基を有していてもよい炭素原子数6〜20の芳香族炭化水素基」における「芳香族炭化水素基」は、アリール基および縮合多環芳香族基を含み、「炭素原子数6〜20の芳香族炭化水素基」としては、具体的に、フェニル基、ビフェニリル基、テルフェニリル基、ナフチル基、アントラセニル基(アントリル基)、フェナントリル基、フルオレニル基、インデニル基、ピレニル基、ペリレニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基などの芳香族炭化水素基があげられる。
一般式(1)において、RおよびRで表される「ハロゲン原子」としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などがあげられ、塩素原子または臭素原子が好ましい。
一般式(1)において、R〜Rで表される「置換基を有する炭素原子数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」、R〜Rで表される「置換基を有する炭素原子数6〜20の芳香族炭化水素基」または「置換基を有するメチレン基」における「置換基」としては、具体的に、
重水素原子、―OH、―CN、―CF、―NO
―SO 、―SOH、―SOMで表されるスルホン酸基、または
―CO 、―COH、―COMで表されるカルボン酸基(ただし、Mは有機カチオンまたは無機カチオンを表す。);
フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子;
炭素原子数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基;
炭素原子数3〜20のシクロアルキル基;
炭素原子数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基;
炭素原子数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基;
炭素原子数3〜20のシクロアルコキシ基または1−アダマンチルオキシ基、2−アダマンチルオキシ基;
炭素原子数1〜20のアシル基;
炭素原子数6〜20の芳香族炭化水素基もしくは縮合多環芳香族基;
炭素原子数2〜20の複素環基;
炭素原子数6〜20のアリールオキシ基;
無置換アミノ基;炭素原子数1〜20の一置換もしくは二置換アミノ基、などがあげられる。これらの「置換基」は1つのみ含まれてもよく、複数含まれてもよく、複数含まれる場合は互いに同一でも異なっていてもよい。また、これら「置換基」はさらに、前記例示した置換基を有していてもよい。なお、「置換基」が炭素原子を含む場合、その炭素原子は、上記の「炭素原子数1〜20」および「炭素原子数6〜20」に算入される。また、これらの置換基同士が単結合、二重結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成していてもよい。
一般式(1)において、「M」で表される「無機カチオン」または「有機カチオン」が存在する場合、「有機カチオン」としては、具体的に、R24252627で表されるアンモニウムイオンがあげられ、R24〜R27は、それぞれ独立に、―H、置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、または置換基を有していてもよい炭素原子数6〜20の芳香族炭化水素基を表し、互いに結合して環を形成してもよい。なお、式中、R24〜R27における「置換基」、「炭素原子数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」および「炭素原子数6〜20の芳香族炭化水素基」の詳細は、前記一般式(1)におけるR〜Rと同様のものが適用される。また、「無機カチオン」としては、リチウムイオン、ナトリウムイオンなどのアルカリ金属イオン、または、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、バリウムイオンなどのアルカリ土類金属イオンがあげられる。Mとしては、アルカリ金属イオンが好ましい。
なお、一般式(1)においてR〜Rで表される「置換基」を有する上記の各種の「基」において、「置換基」としてあげられている、
「炭素原子数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」、
「炭素原子数3〜20のシクロアルキル基」、
「炭素原子数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基」、
「炭素原子数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基」、
「炭素原子数3〜20のシクロアルコキシ基」、
「炭素原子数1〜20のアシル基」、
「炭素原子数6〜20の芳香族炭化水素基もしくは縮合多環芳香族基」、
「炭素原子数2〜20の複素環基」、
「炭素原子数6〜20のアリールオキシ基」、または
「炭素原子数1〜20の一置換もしくは二置換アミノ基」としては、具体的に、
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、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、n−ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、ノニル基、デシル基などの直鎖状もしくは分岐状のアルキル基;
シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基などのシクロアルキル基;
ビニル基、1−プロペニル基、アリル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、1−ペンテニル基、1−ヘキセニル基、イソプロペニル基、イソブテニル基などのアルケニル基、またはこれらが複数結合した直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基;
メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、イソプロポキシ基、イソブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基、イソオクチルオキシ基などの直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基;
シクロプロポキシ基、シクロブトキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、シクロノニルオキシ基、シクロデシルオキシ基などの炭素原子数3〜20のシクロアルコキシ基;
ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、アクリリル基、ベンゾイル基などのアシル基;
フェニル基、ビフェニリル基、テルフェニリル基、ナフチル基、アントラセニル基(アントリル基)、テトラセニル基、フェナントリル基、フルオレニル基、インデニル基、ピレニル基、ペリレニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基などの芳香族炭化水素基もしくは縮合多環芳香族基;
チエニル基、フリル基(フラニル基)、ピロリル基、チアゾリル基、オキサゾリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、トリアゾリル基、ベンゾチエニル基、ベンゾフラニル基、インドリル基、イソインドリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾトリアゾリル基、プリニル基、カルバゾリル基、ジベンゾチエニル基、ジベンゾフラニル基、ピリジル基、ピリミジリニル基、トリアジニル基、キノリル基、イソキノリル基、ナフチリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル基、ナフチリジニル基、カルボリニル基などの複素環基;
フェニルオキシ基、トリルオキシ基、ビフェニリルオキシ基、ナフチルオキシ基、アントラセニルオキシ基、フェナントレニルオキシ基などのアリールオキシ基;
メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、エチルメチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジ(2−エチルヘキシル)基、ジ−t−ブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基などの直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、または、芳香族炭化水素基を有する一置換もしくは二置換アミノ基、などがあげられる。
一般式(1)において、RとR、またはRとRは、単結合、二重結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して、互いに結合して環を形成していてもよく、環を形成する場合、5員環または6員環であるのが好ましく、6員環であるのがより好ましい。
一般式(1)において、Xは、酸素原子(―O―)、硫黄原子(―S―)またはセレン原子(―Se―)を表し、―O―または―S―が好ましく、―O―がより好ましい。
一般式(1)において、「Q」で表される「置換基を有していてもよい炭素原子数2〜30の複素環基」における「炭素原子数2〜30の複素環基」としては、
チエニル基、フラニル基、ピロリル基、チアゾリル基、オキサゾリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、トリアゾリル基、ベンゾチエニル基、ベンゾフラニル基、インドリル基、イソインドリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾトリアゾリル基、プリニル基、カルバゾリル基、ジベンゾチエニル基、ジベンゾフラニル基、ピリジル基、ピリミジリニル基、トリアジニル基、キノリル基、イソキノリル基、ナフチリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル基、ナフチリジニル基、カルボリニル基、などがあげられる。また、「置換基を有する炭素原子数2〜30の複素環基」における「置換基」としては、一般式(1)において、R〜Rで表される「置換基」を有する上記の各種の「基」において「置換基」としてあげられているものと同じものがあげられる。なお、「置換基」が炭素原子を含む場合、その炭素原子は、上記一般式(1)中の「Q」における「炭素原子数2〜30」に算入される。
一般式(1)において、「a」は、一般式(1)中、下記一般式(1−C)で表される化合物(キサンテン系色素)の部分の数を表す。「An」はアニオンを表し、「b」はAnの数を表す。一般式(1)において、下記式(1−C)の分子が、分子全体で電荷の総和が1価以上のカチオンである場合、つまりbが1〜3の整数の場合、対イオンとして、「An」で表される任意のアニオンと錯体を形成して使用することができる。ただし、一般式(1)で表される化合物において、aおよびbは、全体として電荷的に中性となるように選択される。aは1〜3の整数を表し、1または2が好ましい。bは0〜3の整数を表し、1〜3の整数が好ましい。
Figure 2020105486
[式中、R〜RおよびXは、前記一般式(1)における定義と同じ定義を有する。]
一般式(1)において、「An」としては特に限定されないが、例えば、ハロゲン化物イオンなどの無機アニオン、または有機アニオンがあげられる。具体的には、
Cl、Br、I;(CFSO、(CFSO
(CSO、(CSO
(CN)、(CN)、NC―S、(C
(CSO )O(C(C1225)(SO ))、
(C1225)(SO )、PF 、BF 、(PW12403−
または、下記式(J−1)〜(J−16)の構造式で示すアニオンなどがあげられる。
Figure 2020105486
Figure 2020105486
Figure 2020105486
Figure 2020105486
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一般式(1)において、R〜Rとしては、―H、
置換基を有していてもよい炭素原子数1〜10の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、または置換基を有していてもよい炭素原子数6〜12の芳香族炭化水素基が好ましい。
一般式(1)において、RおよびRとしては、―H、または、塩素原子または臭素原子が好ましい。
一般式(1)において、Qは、置換基を有していてもよい炭素原子数2〜30の1価の複素環基を表し、前記一般式(Q1)で表される複素環基であることが好ましい。すなわち、一般式(1)は下記一般式(1−Q1)であることが好ましい。
Figure 2020105486
[式中、R〜R、X、An、aおよびbは、前記一般式(1)における定義と同じ定義を有し、RおよびZ〜Zは前記一般式(Q1)における定義と同じ定義を有する。]
一般式(Q1)において、Rで表される「ハロゲン原子」としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などがあげられ、フッ素原子または塩素原子が好ましい。
一般式(Q1)において、R
における「―NR―または―CR=」中のR
における「―NR―または―CR=」中のR、および、
における「―NR10―または―CR10=」中のR10で表される、
「置換基を有していてもよい炭素原子数1〜28の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」における「炭素原子数1〜28の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」、
「置換基を有していてもよい炭素原子数2〜28の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基」における「炭素原子数2〜28の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基」、
「置換基を有していてもよい炭素原子数6〜28の芳香族炭化水素基」における「炭素原子数6〜28の芳香族炭化水素基」、または
「置換基を有していてもよい炭素原子数0〜28のアミノ基」における「炭素原子数0〜28のアミノ基」としては、具体的に、
メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基などの直鎖状のアルキル基;
イソプロピル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、イソオクチル基、2−エチルヘキシル基などの分岐状のアルキル基;
ビニル基、1−プロペニル基、アリル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、1−ペンテニル基、1−ヘキセニル基、イソプロペニル基、イソブテニル基などのアルケニル基、またはこれらが複数結合した直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基;
フェニル基、ビフェニリル基、テルフェニリル基、ナフチル基、アントラセニル基(アントリル基)、テトラセニル基、フェナントリル基、フルオレニル基、インデニル基、ピレニル基、ペリレニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基などの芳香族炭化水素基(アリール基および縮合多環芳香族基を含む。);
メチルアミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、エチルメチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジ(2−エチルヘキシル)基、ジ−t−ブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基、エチルフェニルアミノ基、などがあげられる。
一般式(Q1)において、R〜R10で表される
「置換基を有する炭素原子数1〜28の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」、
「置換基を有する炭素原子数2〜28の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、
「置換基を有する炭素原子数6〜28の芳香族炭化水素基」、または
「置換基を有する炭素原子数0〜28のアミノ基」における「置換基」としては、
一般式(1)中において、R〜Rで表される
「置換基を有する炭素原子数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」または
〜Rで表される「置換基を有する炭素原子数6〜20の芳香族炭化水素基」における「置換基」としてあげたものと同様のものがあげられる。これらの「置換基」は1つのみ含まれてもよく、複数含まれてもよく、複数含まれる場合は互いに同一でも異なっていてもよい。また、これら「置換基」はさらに、前記例示した置換基を有していてもよい。なお、「置換基」が炭素原子を含む場合、その炭素原子は、上記一般式(1)中の「Q」における「炭素原子数2〜30」に算入される。また、これらの置換基同士が単結合、二重結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成していてもよい。
一般式(Q1)において、R〜R10は、隣り合う基同士で、単結合、二重結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して、互いに結合して環を形成していてもよく、具体的には、RとR、RとR、RとR10の隣り合う基同士が環を形成するのが好ましく、これらの環にさらに隣り合う基が結合して環を形成していてもよい。また、形成する環は、5員環または6員環であるのが好ましい。
一般式(Q1)において、「M」で表される「有機カチオン」または「無機カチオン」としては、上記した、一般式(1)中に「M」が存在する場合における「有機カチオン」または「無機カチオン」と同様のものがあげられる。すなわち、R24252627で表されるアンモニウムイオンがあげられ、R24〜R27は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、または置換基を有していてもよい炭素原子数6〜20の芳香族炭化水素基を表し、互いに結合して環を形成してもよい。なお、式中、R24〜R27における「置換基」、「炭素原子数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」および「炭素原子数6〜20の芳香族炭化水素基」の詳細はR〜Rと同様のものが適用される。また、「無機カチオン」としては、アルカリ金属イオンおよびアルカリ土類金属イオンがあげられ、リチウムイオン、ナトリウムイオンまたはカリウムイオンが好ましい。
一般式(1)におけるQは、前記一般式(Q1)で表される複素環基であることが好ましく、前記一般式(Q11)または(Q12)で表される複素環基であることがより好ましい。すなわち、一般式(1)は下記一般式(1−Q11)または下記一般式(1−Q12)であることが好ましい。
Figure 2020105486
[式中、R〜R、X、An、aおよびbは前記一般式(1)における定義と同じ定義を有し、R11〜R17は前記一般式(Q11)における定義と同じ定義を有する。]
Figure 2020105486
[式中、R〜R、X、An、aおよびbは前記一般式(1)における定義と同じ定義を有し、R18〜R22は前記一般式(Q12)における定義と同じ定義を有する。]
一般式(Q11)において、R11〜R15で表される「ハロゲン原子」としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などがあげられ、フッ素原子または塩素原子が好ましい。
一般式(Q11)において、R11〜R17で表される
「置換基を有していてもよい炭素原子数1〜21の直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基」、
11〜R15で表される「置換基を有していてもよい炭素原子数2〜21の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基」、
11〜R17で表される「置換基を有していてもよい炭素原子数6〜21の芳香族炭化水素基」、または
11〜R15で表される「置換基を有していてもよい炭素原子数0〜21のアミノ基」における各種の「基」としては、
一般式(Q1)中において、Rで表される
「置換基を有する炭素原子数1〜28の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」、
「置換基を有していてもよい炭素原子数2〜28の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基」、
「置換基を有していてもよい炭素原子数6〜28の芳香族炭化水素基」または
「置換基を有していてもよい炭素原子数0〜28のアミノ基」における各種の「基」としてあげたものと同様のものがあげられ、それぞれ炭素原子数が最大21の基があげられる。
これらの「基」が有してもよい「置換基」は、一般式(Q1)中においてRで表される各種の「基」が有していてもよい「置換基」と同様のものがあげられ、1つのみ含まれてもよく、複数含まれてもよく、複数含まれる場合は互いに同一でも異なっていてもよい。また、これら「置換基」はさらに、前記例示した置換基を有していてもよい。なお、「置換基」が炭素原子を含む場合、その炭素原子は、上記一般式(1)中の「Q」における「炭素原子数2〜30」に算入される。また、これらの置換基同士が単結合、二重結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成していてもよい。
一般式(Q11)において、R11〜R15、またはR16とR17は、隣り合う基同士で、単結合、二重結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して、互いに結合して環を形成していてもよく、形成する環は、5員環または6員環であるのが好ましい。
一般式(Q11)におけるR11〜R15としては、
―H、―CN、ハロゲン原子、―NO
「置換基を有していてもよい炭素原子数1〜10の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」または「置換基を有していてもよい炭素原子数2〜10の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基」が好ましい。また、R16およびR17としては、―H、
「置換基を有していてもよい炭素原子数1〜10の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」、
「置換基を有していてもよい炭素原子数6〜10の芳香族炭化水素基」が好ましい。
一般式(Q11)において、「M」で表される「有機カチオン」または「無機カチオン」としては、上記した、一般式(Q1)中において「M」で表される「有機カチオン」または「無機カチオン」と同様のものがあげられる。
一般式(Q12)におけるR18〜R21で表される「ハロゲン原子」としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などがあげられ、フッ素原子または塩素原子が好ましい。
一般式(Q12)において、R18〜R23で表される
「置換基を有していてもよい炭素原子数1〜22の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」、
「置換基を有していてもよい炭素原子数6〜22の芳香族炭化水素基」、または、
18〜R22で表される「置換基を有していてもよい炭素原子数0〜22のアミノ基」としては、
一般式(Q1)中において、Rで表される
「置換基を有する炭素原子数1〜28の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」、
「置換基を有していてもよい炭素原子数2〜28の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基」、
「置換基を有していてもよい炭素原子数6〜28の芳香族炭化水素基」または
「置換基を有していてもよい炭素原子数0〜28のアミノ基」における各種の「基」としてあげたものと同様のものがあげられ、それぞれ炭素原子数が最大22の基があげられる。
これらの「基」が有してもよい「置換基」は、一般式(Q1)中においてRで表される各種の「基」が有していてもよい「置換基」と同様のものがあげられ、1つのみ含まれてもよく、複数含まれてもよく、複数含まれる場合は互いに同一でも異なっていてもよい。また、これら「置換基」はさらに、前記例示した置換基を有していてもよい。なお、「置換基」が炭素原子を含む場合、その炭素原子は、上記一般式(1)中の「Q」における「炭素原子数2〜30」に算入される。また、これらの置換基同士が単結合、二重結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成していてもよい。
一般式(Q12)において、R18〜R21は、隣り合う基同士で、単結合、二重結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して、互いに結合して環を形成していてもよく、形成する環は、5員環または6員環であるのが好ましい。
一般式(Q12)におけるR18〜R21としては、―H、ハロゲン原子、または
置換基を有していてもよい炭素原子数1〜10の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基が好ましい。
また、R22としては、―H、
置換基を有していてもよい炭素原子数1〜10の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、
置換基を有していてもよい炭素原子数6〜10の芳香族炭化水素基、
置換基を有していてもよい炭素原子数0〜10のアミノ基」が好ましい。
また、R23としては、
置換基を有していてもよい炭素原子数1〜10の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、
置換基を有していてもよい炭素原子数6〜10の芳香族炭化水素基が好ましい。
一般式(Q12)において、「M」で表される「有機カチオン」または「無機カチオン」としては、上記した、一般式(Q1)中において「M」で表される「有機カチオン」または「無機カチオン」と同様のものがあげられる。
一般式(1)で表されるキサンテン系色素は、公知の方法(例えば、特許文献3、4、非特許文献1)を応用して、以下のように合成することができる。3,6−ビス(ジエチルアミノ)キサントンなどの、一般式(1)において相当する基を有するジアルキルアミノキサントンと、N−エチル−N,4−ジフェニル−1,3−チアゾール−2−アミンなどの、一般式(1)において相当する基を有する複素環式化合物とを、トルエン溶媒中、オキシ塩化リンを用い、適切な加熱条件で、縮合反応させ、反応混合物をろ過することにより、一般式(1)で表される化合物を含有する生成物が得られる。
一般式(1)で表される本発明のキサンテン系色素として好ましい化合物の具体例を以下の式(A−1)〜(A−42)に示すが、本発明は、これらの化合物に限定されない。なお、前記一般式(1−C)で表されるカチオン部を示しており、Anで表されるアニオン部は省略して記載している。下記構造式では、水素原子を一部省略して記載している。また、立体異性体が存在する場合であっても、その平面構造式を記載している。
Figure 2020105486
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本発明のキサンテン系色素は、1種または分子構造の異なる2種以上を組み合わせて使用(例えば混合)してもよい。当該2種以上を使用する際は、キサンテン系色素全体に占める重量濃度比において、最も少ない方の1種のキサンテン系染料の重量濃度比は0.1〜50重量%である。キサンテン系色素の種類は1種または2種であるのが好ましい。
本発明のキサンテン系色素の合成途中において、生成物を精製する方法としては、カラムクロマトグラフィーによる精製;シリカゲル、活性炭、活性白土などによる吸着精製;溶媒による再結晶や晶析法などの公知の方法があげられる。また必要に応じて、これらの化合物の同定、分析には、核磁気共鳴分析(NMR)、分光光度計による吸光度測定や紫外可視吸収スペクトル(UV−Vis)測定、熱重量測定−示差熱分析(TG−DTA)などを行うことができる。また、これらの方法は、得られた化合物の溶解性、色彩評価、耐熱性評価などにも用いることができる。
本発明のキサンテン系色素を各種樹脂溶液と混合し、ガラス基板上に塗布することにより塗膜を作製できる。得られた塗膜について、分光測色計を用いて測色し、塗膜の色彩値を得ることで色彩評価を行うことができる。色彩値はCIE L***表色系などが一般的に用いられる。具体的には、膜試料の色彩値L*、a*、b*を測定し、適当な温度での加熱前後の色彩値の色差(ΔE ab)より、耐熱性を判断することができる。カラーフィルターに応用する場合、230℃前後の温度での色差を耐熱性の指標として用いることができる。ΔE abは、その値が小さいほど、熱分解による色の変色が少ないことを意味し、10以下が好ましく、3以下がより好ましい。
本発明のキサンテン系色素、該色素を含有する着色組成物、該着色組成物を含有するカラーフィルター用着色剤は、カラーフィルター用着色剤およびカラーフィルターの製造工程において、樹脂などを含有する有機溶媒に良好に溶解または分散させる必要があるため、有機溶媒に対する溶解度や分散性が高いことが好ましい。有機溶媒としては、特に限定されないが、具体的には、酢酸エチル、酢酸−n−ブチルなどのエステル類;ジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、エチレングリコールモノエチルエーテル(エチルセロソルブ)などのエーテル類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)などのエーテルエステル類;アセトン、シクロヘキサノンなどのケトン類;メタノール、エタノール、2−プロパノールなどのアルコール類;ジアセトンアルコール(DAA)など;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類;N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N−メチルピロリドン(NMP)などのアミド類;ジメチルスルホキシド(DMSO);クロロホルム(トリクロロメタン)、などがあげられる。これらの溶剤は、単独で用いても、2種類以上混合して用いてもよい。
一般式(1)で表されるキサンテン系色素は、有機溶媒に溶解して調製した溶液を用いて、室温付近(例えば23〜27℃)で測定する紫外可視吸収スペクトルの可視光領域(例えば、350〜700nmの波長範囲)において最大の吸光度を示す、極大吸収波長が観測される。本発明においては、この極大吸収波長が、560nm〜610nmの範囲にあることが好ましく、570nm〜600nmの範囲にあることがより好ましい。なお、色素濃度は、0.005〜0.02mmol/Lが好ましい。溶媒としては、色素を溶解するものであれば限定されないが、溶解条件により紫外可視吸収スペクトルの吸収波長が大きくシフトしないものが好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)が好ましい。
本発明のカラーフィルター用着色剤は、一般式(1)で表されるキサンテン系色素を少なくとも1種含有する着色組成物と、カラーフィルターの製造に一般的に使用される成分とを含む。一般的なカラーフィルターは、例えば、フォトリソグラフィー工程を利用した方法の場合、染料や顔料などの色素を樹脂成分(モノマー、オリゴマーを含む)や溶媒と混合して調製した液体を、ガラスや樹脂などの基板の上に塗布し、フォトマスクを用いて光重合させ、溶媒に可溶/不溶な色素−樹脂複合膜の着色パターンを作製し、洗浄後、加熱することにより得られる。また電着法や印刷法においても、色素を樹脂やその他の成分と混合したものを用いて着色パターンを作製する。よって、本発明のカラーフィルター用着色剤における具体的な成分としては、少なくとも1種の一般式(1)で表されるキサンテン系色素、その他の染料や顔料などの色素、樹脂成分、有機溶媒、および光重合開始剤などその他の添加剤があげられる。また、これらの成分から取捨選択してもよく、必要に応じて他の成分を追加してもよい。
本発明のキサンテン系色素を含有する着色組成物をカラーフィルター用着色剤として用いる場合、各色用カラーフィルターに用いてもよいが、赤色カラーフィルター用着色剤として用いるのが好ましい。
本発明のキサンテン系色素を含有するカラーフィルター用着色剤は、1種または2種以上のキサンテン系色素を単独で使用してもよく、色調の調整のために、他の染料または顔料などの公知の色素を混合してもよい。赤色カラーフィルター用着色剤に用いる場合、特に限定されないが、C.I.ピグメントレッド177、209、242、254、255、264、269、C.I.ピグメントオレンジ38、43、71などの赤色系顔料;その他の赤色系レーキ顔料;C.I.ピグメントイエロー138、139、150などの黄色系顔料;C.I.アシッドレッド88、C.I.ベーシックバイオレット10などの赤色染料、などがあげられる。青色カラーフィルター用着色剤に用いる場合、特に限定されないが、C.I.ベーシックブルー3、7、9、54、65、75、77、99、129などの塩基性染料;C.I.アシッドブルー9、74などの酸性染料;ディスパースブルー3、7、377などの分散染料;スピロン染料;シアニン系、インディゴ系、フタロシアニン系、アントラキノン系、メチン系、トリアリールメタン系、インダンスレン系、オキサジン系、ジオキサジン系、アゾ系、本発明に属さないキサンテン系;その他の青色系レーキ顔料、などの青色系の染料または顔料があげられる。
本発明のキサンテン系色素を含有するカラーフィルター用着色剤における他の色素の混合比は、キサンテン系色素(2種以上の場合にはそれらの合計)に対して5〜2000重量%であるのが好ましく、10〜1000重量%とするのがより好ましい。液状のカラーフィルター用着色剤中における染料などの色素成分の混合比は、着色剤全体に対して0.5〜70重量%であるのが好ましく、1〜50重量%であるのがより好ましい。
本発明のカラーフィルター用着色剤における樹脂成分としては、これらを使用して形成されるカラーフィルター樹脂膜の製造方式や使用時に必要な性質を有するものであれば、公知のものを使用することができる。例えば、アクリル樹脂、オレフィン樹脂、スチレン樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエーテル樹脂、フェノール(ノボラック)樹脂、その他の透明樹脂、光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂があげられ、これらのモノマーまたはオリゴマー成分とを適宜組み合わせて使用することができる。また、これらの樹脂の共重合体を組み合わせて使用することもできる。これらのカラーフィルター用着色剤における樹脂の含有量は、液状の着色剤の場合、5〜95重量%であるのが好ましく、10〜50重量%であるのがより好ましい。
本発明の着色組成物は、カラーフィルター用着色剤としての性能を高めるために、化合物の他の成分として、界面活性剤、分散剤、消泡剤、レベリング剤、その他のカラーフィルター用着色剤の製造時に混合する添加剤、などの有機化合物などを添加することができる。ただし、着色組成物におけるこれらの添加剤の含有率は適量であることが好ましく、本発明の着色組成物の溶媒中の溶解性を低下させたり、もしくは必要以上に向上させたり、また、カラーフィルター製造時に用いる他の同種の添加剤の効果に影響しない範囲の含有率であることが好ましい。これらの添加物は、着色組成物の調製の任意のタイミングで投入することができる。
本発明のカラーフィルター用着色剤におけるその他の添加剤としては、光重合開始剤や架橋剤などの樹脂の重合や硬化に必要な成分があげられ、また、液状のカラーフィルター用着色剤中の成分の性質を安定させるために必要な界面活性剤や分散剤などがあげられる。これらはいずれも、カラーフィルター製造用の公知のものを使用することができ、特に限定されない。カラーフィルター用着色剤の固形分全体におけるこれらの添加剤の総量の混合比は、5〜60重量%であるのが好ましく、10〜40重量%であるのがより好ましい。
以下、本発明の実施の形態について、実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、合成実施例で得られた化合物の同定は、H−NMR分析(ブルカー社製核磁気共鳴装置、型番:Magnet System 300MHz/54mm UltraShield)により行った。
[合成実施例1]化合物(D−1)の合成
以下の化学反応は、窒素気流下で行った。冷却管、撹拌装置、温度計を備えた100mL容4つ口フラスコに、既知の方法(非特許文献1、Supporting Information)を参考に合成した下記式(100)で表される中間体3.00g(8.28mmol)、既知の方法(特許文献3)を参考に合成した下記式(Q−100)で表される中間体2.51g(8.52mmol)、トルエン40mLを入れ、溶解した後、オキシ塩化リン3.94g(25.7mmol)を加えた。反応液を50℃で19.5時間撹拌した後、80℃で3.5時間撹拌した。反応液を30℃以下まで放冷し、減圧ろ過した後、固体をジクロロメタン150mLに溶解し、水で洗浄した。水層をジクロロメタン150mLで再抽出し、有機層を混合した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧ろ過した。ろ液の溶媒を減圧留去し、残渣をカラムクロマトグラフィー(担体:シリカゲル、溶媒:ジクロロメタン/メタノール=5/1(体積比))で精製した。精製後、乾燥して得た黒紫色固体を酢酸エチルで洗浄し、80℃で減圧乾燥し、目的物の化合物(D−1)を黒紫色固体として得た(4.43g,収率79%)。
Figure 2020105486
Figure 2020105486
得られた黒紫色固体のNMR測定を行い、以下の43個の水素のシグナルを検出し、下記式(D−1)で表される化合物の構造と同定した。
H−NMR(300MHz、DMSO−d):δ(ppm)=7.56−7.45(5H)、7.44−7.36(3H)、7.30−7.22(5H)、7.04(2H)、3.77−3.63(8H)、3.56(2H)、2.33(3H)、1.76−1.50(12H)、1.31(3H)。
Figure 2020105486
[合成実施例2]化合物(D−2)の合成
以下の化学反応は、窒素気流下で行った。冷却管、撹拌装置、温度計を備えた100mL容4つ口フラスコに、前記化合物(D−1)2.00g(2.96mmol)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiTFSI,Li(CFSO)0.93g(3.34mmol)、DMF45mLを入れ、50℃で3.5時間撹拌した。反応液を30℃以下まで放冷し、水300mLに注加し、室温(25℃)で30分間撹拌した後、減圧ろ過した。残渣を水150mLで洗浄し、減圧ろ過した後、残渣を80℃で減圧乾燥し、目的物の化合物(D−2)を暗青紫色固体として得た(2.29g,収率84%)。
得られた暗青紫色固体のNMR測定を行い、以下の43個の水素のシグナルを検出し、下記式(D−2)で表される化合物の構造と同定した。
H−NMR(300MHz、DMSO−d):δ(ppm)=7.55−7.44(6H)、7.43−7.36(2H)、7.29−7.21(5H)、7.04(2H)、3.78−3.66(10H)、2.33(3H)、1.76−1.54(12H)、1.31(3H)。
Figure 2020105486
[合成実施例3]化合物(D−3)の合成
合成実施例1において、前記中間体(100)に代えて下記式中間体(101)3.00g(8.86mmol)、前記中間体(Q−100)に代えて下記式中間体(Q−101)3.06g(9.80mmol)、オキシ塩化リン4.22g(27.5mmol)を使用し、60℃で4時間、80℃で14時間、100℃で24時間撹拌した以外は同様の方法により、目的の化合物(D−3)を黒青色固体として得た(4.87g,収率82%)。
Figure 2020105486
Figure 2020105486
得られた黒青色固体のNMR測定を行い、以下の42個の水素のシグナルを検出し、下記式(D−3)で表される化合物の構造と同定した。
H−NMR(300MHz、DMSO−d):δ(ppm)=7.69−7.61(1H)、7.60−7.46(4H)、7.45−7.27(3H)、7.26−7.15(1H)、7.13−6.98(3H)、6.87−6.77(2H)、4.30−3.79(2H)、3.72−3.52(8H)、2.35(3H)、1.29(3H)、1.16(12H)。
Figure 2020105486
[合成実施例4]化合物(D−4)の合成
合成実施例2において、化合物(D−1)に代えて前記化合物(D−3)1.00g(1.49mmol)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド0.47g(1.6mmol)を使用した以外は同様の方法により、目的の化合物(D−4)を暗紫色固体として得た(1.28,収率94%)。
得られた暗紫色固体のNMR測定を行い、以下の42個の水素のシグナルを検出し、下記式(D−4)で表される化合物の構造と同定した。
H−NMR(300MHz、DMSO−d):δ(ppm)=7.69−7.61(1H)、7.60−7.46(4H)、7.45−7.37(2H)、7.36−7.26(1H)、7.25−7.15(1H)、7.13−6.98(3H)、6.87−6.77(2H)、4.30−3.79(2H)、3.72−3.52(8H)、2.35(3H)、1.29(3H)、1.16(12H)。
Figure 2020105486
[合成実施例5]化合物(D−5)の合成
合成実施例1において、中間体(100)に代えて前記中間体(101)4.50g(13.3mmol)、中間体(Q−100)に代えて下記式中間体(Q−102)4.58g(13.3mmol)、オキシ塩化リン6.32g(41.2mmol)を使用し、70℃で24時間撹拌した以外は同様の方法により、目的の化合物(D−5)を暗赤紫色固体として得た(4.87g,収率82%)。
Figure 2020105486
得られた暗赤紫色固体のNMR測定を行い、以下の45個の水素のシグナルを検出し、下記式(D−5)で表される化合物の構造と同定した。
H−NMR(300MHz、CDCl):δ(ppm)=8.15(1H)、7.85−7.59(5H)、7.55−7.30(7H)、6.93−6.71(4H)、4.52−4.28(1H)、4.12−3.89(1H)、3.77−3.45(8H)、2.41(3H)、1.56−1.12(15H)。
Figure 2020105486
[合成実施例6]化合物(D−6)の合成
合成実施例2において、化合物(D−1)に代えて前記化合物(D−5)6.00g(8.55mmol)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド2.70g(9.40mmol)を使用した以外は同様の方法により、目的の化合物(D−6)を暗赤紫色固体として得た(7.50g,収率93%)。
得られた暗赤紫色固体のNMR測定を行い、以下の45個の水素のシグナルを検出し、下記式(D−6)で表される化合物の構造と同定した。
H−NMR(300MHz、CDCl):δ(ppm)=8.16(1H)、7.83−7.61(5H)、7.52−7.34(7H)、6.83−6.68(4H)、4.52−4.28(1H)、4.15−3.89(1H)、3.70−3.49(8H)、2.42(3H)、1.56−1.15(15H)。
Figure 2020105486
[合成実施例7]化合物(D−7)の合成
合成実施例1において、中間体(100)に代えて前記中間体(101)3.00g(8.86mmol)、中間体(Q−100)に代えて下記式中間体(Q−103)3.37g(9.78mmol)、オキシ塩化リン4.23g(27.6mmol)を使用し、100℃で3.5時間撹拌した以外は同様の方法により、目的の化合物(D−7)を紫色固体として得た(5.81g,収率101%)。
Figure 2020105486
得られた紫色固体のNMR測定を行い、以下の49個の水素のシグナルを検出し、下記式(D−7)で表される化合物の構造と同定した。
H−NMR(300MHz、DMSO−d):δ(ppm)=7.62−7.55(2H)、7.48−7.42(2H)、7.27−7.19(3H)、7.11−7.04(2H)、6.93−6.87(2H)、3.72−3.49(12H)、1.70(4H)、1.38(4H)、1.19(12H)、0.96(6H)。
Figure 2020105486
[合成実施例8]化合物(D−8)の合成
合成実施例2において、化合物(D−1)2.00g(2.96mmol)に代えて前記化合物(D−7)5.50g(8.52mmol)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド2.69g(9.37mmol)を使用した以外は同様の方法により、目的の化合物(D−8)を黒緑色固体として得た(7.22g,収率95%)。
得られた黒緑色固体のNMR測定を行い、以下の49個の水素のシグナルを検出し、下記式(D−8)で表される化合物の構造と同定した。
H−NMR(300MHz、DMSO−d):δ(ppm)=7.62−7.54(2H)、7.49−7.41(2H)、7.28−7.20(3H)、7.11−7.03(2H)、6.93−6.87(2H)、3.72−3.49(12H)、1.70(4H)、1.38(4H)、1.19(12H)、0.96(6H)。
Figure 2020105486
[合成実施例9]化合物(D−9)の合成
合成実施例1において、中間体(100)に代えて下記式中間体(102)4.00g(8.65mmol)、中間体(Q−100)に代えて下記式中間体(Q−104)2.61g(9.51mmol)、オキシ塩化リン4.11g(26.8mmol)を使用し、105℃で加熱還流下で144時間撹拌した以外は同様の方法により、目的の化合物(D−9)を黒紫色固体として得た(5.04g,収率77%)。
Figure 2020105486
Figure 2020105486
得られた黒紫色固体のNMR測定を行い、以下の51個の水素のシグナルを検出し、下記式(D−9)で表される化合物の構造と同定した。
H−NMR(300MHz、DMSO−d):δ(ppm)=7.73−7.66(1H)、7.58−7.21(13H)、6.38−6.24(1H)、5.93−5.82(1H)、4.08−3.80(2H)、3.56−340(6H)、2.30−1.98(15H)、1.32−1.01(12H)。
Figure 2020105486
[合成実施例10]化合物(D−10)の合成
合成実施例2において、化合物(D−1)に代えて前記化合物(D−9)4.00g(5.29mmol)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド1.70g(5.92mmol)を使用した以外は同様の方法により、目的の化合物(D−10)を紫色固体として得た(4.68g,収率79%)。
得られた紫色固体のNMR測定を行い、以下の51個の水素のシグナルを検出し、下記式(D−10)で表される化合物の構造と同定した。
H−NMR(300MHz、DMSO−d):δ(ppm)=7.73−7.66(1H)、7.58−7.21(13H)、6.38−6.24(1H)、5.93−5.82(1H)、4.08−3.80(2H)、3.56−340(6H)、2.30−1.98(15H)、1.32−1.01(12H)。
Figure 2020105486
[合成実施例11]化合物(D−11)の合成
以下の化学反応は、窒素気流下で行った。冷却管、撹拌装置、温度計を備えた100mL容4つ口フラスコに、マグネシウム粉末1.63g(67.0mmol)、ヨウ素1粒、乾燥テトラヒドロフラン(THF)50mLを入れ、室温で10分間撹拌した。2−ブロモチオフェン9.00g(55.2mmol)を15分間で加え、グリニャール試薬を調製した。
以下の化学反応は、窒素気流下で行った。冷却管、撹拌装置、温度計を備えた250mL容4つ口フラスコに前記式(100)で表される中間体4.00g(11.0mmol)、乾燥THF80mLを入れ、メタノール/ドライアイス冷媒中で0℃に冷却した。先に調製したグリニャール試薬(全量)を乾燥THF5mLと共に15分間で滴下しながら加えた後、室温に昇温し、17時間撹拌した。反応液に濃塩酸10mLを加えて反応を停止した後、水150mLを加え、ジクロロメタン300mLで2回抽出した。有機層を水、飽和食塩水で順次洗浄した後混合し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。混合物を減圧ろ過し、ろ液の溶媒を減圧留去した後、残渣をカラムクロマトグラフィー(担体:シリカゲル、溶媒:ジクロロメタン/メタノール=5/1(体積比))で精製し、溶媒を減圧留去した。残渣を80℃で終夜減圧乾燥し、目的の化合物(D−11)を暗緑色固体として得た(4.89g,収率95%)。
得られた暗緑色固体のNMR測定を行い、以下の29個の水素のシグナルを検出し、下記式(D−11)で表される化合物の構造と同定した。
H−NMR(300MHz、DMSO−d):δ(ppm)=8.20−8.13(1H)、7.62−7.54(3H)、7.49−7.43(1H)、7.42−7.34(2H)、7.17−7.12(2H)、3.83−3.73(8H)、1.77−1.59(12H)。
Figure 2020105486
[合成実施例12]化合物(D−12)の合成
合成実施例2において、化合物(D−1)に代えて前記化合物(D−11)2.00g(4.30mmol)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド1.33g(4.78mmol)を使用した以外は同様の方法により、目的の化合物(D−12)を青紫色固体として得た(2.78g,収率91%)。
得られた青紫色固体のNMR測定を行い、以下の29個の水素のシグナルを検出し、下記式(D−12)で表される化合物の構造と同定した。
H−NMR(300MHz、DMSO−d):δ(ppm)=8.20−8.13(1H)、7.62−7.54(3H)、7.48−7.43(1H)、7.42−7.34(2H)、7.17−7.12(2H)、3.83−3.73(8H)、1.79−1.58(12H)。
Figure 2020105486
[合成実施例13]化合物(D−13)の合成
以下の化学反応は、窒素気流下で行った。冷却管、撹拌装置、温度計を備えた100mL容4つ口フラスコに、3−ブロモベンゾ[b]チオフェン2.46g(11.5mmol)、THF30mLを入れ、−50℃に冷却した後、n−ブチルリチウム(n−BuLi)(1.6M n−ヘキサン溶液)7.20mL(11.5mmol)を5分間で加えた。−50℃で30分間撹拌した後、前記中間体(101)3.00g(8.86mmol)をTHF15mLに溶解して5分間で加えた。反応液を−50℃で1.5時間撹拌した後、2時間で室温まで昇温し、室温で18時間撹拌した。反応液を0℃に冷却し、水20mLを加えて反応を停止し、濃塩酸20mLを加えて反応液を酸性にした後、室温で30分間撹拌した。反応液を水100mLで希釈し、ジクロロメタン150mLで2回抽出した後、有機層を水、飽和食塩水で順次洗浄した。有機層を混合し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧ろ過し、ろ液の溶媒を減圧留去した。残渣をシリカゲル10gに吸着させた後、カラムクロマトグラフィー(担体:シリカゲル、溶媒:ジクロロメタン/メタノール=5/1(体積比))で精製し、溶媒を減圧留去した。残渣を80℃で終夜減圧乾燥し、目的の化合物(D−13)を黒色固体として得た(0.80g,収率18%)。
得られた黒色固体のNMR測定を行い、以下の31個の水素のシグナルを検出し、下記式(D−13)で表される化合物の構造と同定した。
H−NMR(300MHz、DMSO−d):δ(ppm)=8.32−7.88(3H)、7.77−7.52(3H)、7.42−7.32(1H)、7.25−7.12(2H)、7.10−6.96(2H)、3.69(8H)、1.23(12H)。
Figure 2020105486
[合成実施例14]化合物(D−14)の合成
合成実施例2において、化合物(D−1)2.00g(2.96mmol)に代えて前記化合物(D−13)0.70g(1.4mmol)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド0.46g(1.6mmol)を使用した以外は同様の方法により、目的の化合物(D−14)を暗緑色固体として得た(0.74g,収率76%)。
得られた暗緑色固体のNMR測定を行い、以下の31個の水素のシグナルを検出し、下記式(D−14)で表される化合物の構造と同定した。
H−NMR(300MHz、DMSO−d):δ(ppm)=8.32−7.88(3H)、7.77−7.52(3H)、7.42−7.32(1H)、7.25−7.12(2H)、7.10−6.95(2H)、3.68(8H)、1.23(12H)。
Figure 2020105486
[合成実施例15]化合物(D−15)の合成
合成実施例1において、中間体(100)に代えて前記中間体(101)3.50g(10.3mmol)、前記中間体(Q−100)に代えて1−メチル−2−フェニルインドール2.14g(10.3mmol)、オキシ塩化リン4.92g(32.1mmol)を使用し、70℃で24時間撹拌した以外は同様の方法により、目的の化合物(D−15)を暗赤紫色固体として得た(4.50g,収率77%)。
得られた暗赤紫色固体のNMR測定を行い、以下の38個の水素のシグナルを検出し、下記式(D−15)で表される化合物の構造と同定した。
H−NMR(300MHz、CDCl):δ(ppm)=7.67−7.30(8H)、7.27−7.18(3H)、6.90−6.54(4H)、3.92(3H)、3.81−3.42(8H)、1.57−1.17(12H)。
Figure 2020105486
[合成実施例16]化合物(D−16)の合成
合成実施例2において、化合物(D−1)に代えて前記化合物(D−15)4.50g(7.98mmol)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド2.52g(8.78mmol)を使用した以外は同様の方法により、目的の化合物(D−16)を赤紫色固体として得た(5.30g,収率82%)。
得られた赤紫色固体のNMR測定を行い、以下の38個の水素のシグナルを検出し、下記式(D−16)で表される化合物の構造と同定した。
H−NMR(300MHz、CDCl):δ(ppm)=7.62−7.56(1H)、7.55−7.47(2H)、7.45−7.38(1H)、7.36−7.30(4H)、7.27−7.18(3H)、6.83−6.78(2H)、6.72−6.63(2H)、3.92(3H)、3.80(8H)、1.30(12H)。
Figure 2020105486
[合成実施例17]化合物(D−17)の合成
合成実施例13において、3−ブロモベンゾ[b]チオフェンに代えてベンゾチアゾール1.14g(10.6mmol)を使用した以外は同様の方法により、目的の化合物(D−17)を黒紫色の固体として得た(4.01g,収率92%)
得られた黒紫色固体のNMR測定を行い、以下の30個の水素のシグナルを検出し、下記式(D−17)で表される化合物の構造と同定した。
H−NMR(300MHz、DMSO−d):δ(ppm)=8.38(1H)、8.30(1H)、7.79−7.64(2H)、7.64−7.57(2H)、7.24−7.14(2H)、7.08−7.00(2H)、3.70(8H)、1.23(12H)。
Figure 2020105486
[合成実施例18]化合物(D−18)の合成
合成実施例2において、化合物(D−1)に代えて前記化合物(D−17)3.90g(7.93mmol)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド2.52g(8.78mmol)を使用した以外は同様の方法により、目的の化合物(D−16)を黒緑色固体として得た(5.29g,収率90.6%)。
得られた黒緑色固体のNMR測定を行い、以下の30個の水素のシグナルを検出し、下記式(D−18)で表される化合物の構造と同定した。
H−NMR(300MHz、DMSO−d):δ(ppm)=8.37(1H)、8.30(1H)、7.79−7.57(4H)、7.24−7.14(2H)、7.08−7.00(2H)、3.70(8H)、1.23(12H)。
Figure 2020105486
[実施例1]
合成実施例2で得られた化合物(D−2)をプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)に溶解し、濃度0.02mmol/Lの溶液を調製し、紫外可視分光光度計(日本分光株式会社製、型番:V−650)を用いて、紫外可視吸収スペクトル(350〜700nmの波長範囲)を室温(25℃)で測定し、測定波長範囲における極大吸収波長を測定した。測定結果を表1に示す。また、メタアクリル酸−アクリル酸エステル共重合体の2重量%DMF溶液5.0gと前記化合物(D−2)20mgを20mL容サンプル瓶に入れ、30分間撹拌し、混合した。得られた着色樹脂溶液をシリンジフィルターでろ過し、ろ液をガラス基板上に塗布(製膜方法:ガラス上にろ液を1g滴下し、スピンコーターを使用し300rpmで10秒間製膜)し、100℃で2分間加熱して製膜した。作製した膜について、分光測色計(コニカミノルタ株式会社製、型番:CM−5)を用いて透過光による色彩値を測定した。その後、230℃で20分間加熱し、同様に色彩値を測定した。230℃での加熱前後の色彩値の色差(ΔE ab)を耐熱性の指標とし、下記の3段階で評価した結果を表1に合わせて示す。
「○」:ΔE ab≦3.0
「△」:3.0<ΔE ab≦10.0
「×」:ΔE ab>10.0
[比較例1〜比較例3]
比較のために、実施例の化合物(D−1)の代わりに、本発明に属さないキサンテン系色素化合物である、
前記式(B−1)および(B−2)で表されるC.I.アシッドレッド289、C.I.アシッドレッド52、または下記式(B−3)で表されるC.I.ベーシックバイオレット10を用いた以外は、実施例1と同様に、PGME溶液の350〜700nmの波長範囲における極大吸収波長、および、作製した膜の加熱(230℃−20分)前後の色彩値の色差(ΔE ab)を測定し、評価した。結果を表1にまとめて示す。
Figure 2020105486
Figure 2020105486
表1に示すように、本発明の実施例の化合物であるキサンテン系色素は、比較例のような従来のキサンテン系色素よりも、溶液の紫外可視吸収スペクトル(350〜700nmの波長範囲)において、長波長側に極大吸収波長を有している。また、実施例のキサンテン系色素を含有する着色組成物は、製膜時における良好な耐熱性を備えており、カラーフィルター用着色剤として実用上問題ない。また、実施例の着色組成物の製膜時における耐熱性は比較例と同等またはそれ以上であり、カラーフィルター用着色剤として有用である。
本発明に係るキサンテン系色素を含有する着色組成物は、耐熱性に優れ、カラーフィルター用着色剤として有用であり、色特性(色域、輝度、コントラスト比など)に優れたカラーフィルターを作製することが可能である。

Claims (11)

  1. 下記一般式(1)で表されるキサンテン系色素。
    Figure 2020105486

    [式中、R〜Rは、それぞれ独立に、―H、
    置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、
    または置換基を有していてもよい炭素原子数6〜20の芳香族炭化水素基を表し、
    とR、またはRとRは、単結合、二重結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して、互いに結合して環を形成していてもよい。
    およびRは、それぞれ独立に、―H、ハロゲン原子、―NO、置換基を有していてもよい炭素原子数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を表す。
    Xは―O―、―S―または―Se―を表す。
    Qは置換基を有していてもよい炭素原子数2〜30の複素環基を表す。
    Anはアニオンを表し、aは1〜3の整数を表し、bは0〜3の整数を表す。
    ただし、一般式(1)は全体として電荷的に中性であるものとする。]
  2. 前記一般式(1)において、Qが下記一般式(Q1)で表される複素環基である、
    請求項1に記載のキサンテン系色素。
    Figure 2020105486

    [式中、Rは、―H、ハロゲン原子、―OH、―CN、―OCH、―NO
    ―SO 、―SOH、―SOM、―CO 、―COH、―COM、
    置換基を有していてもよい炭素原子数1〜28の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、
    置換基を有していてもよい炭素原子数2〜28の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、
    置換基を有していてもよい炭素原子数6〜28の芳香族炭化水素基、または
    置換基を有していてもよい炭素原子数0〜28のアミノ基を表す。
    は―O―、―S―、―N=、―NR―または―CR=を表し、
    は―O―、―S―、―N=、―NR―または―CR=を表し、
    は―O―、―S―、―N=、―NR10―または―CR10=を表し、
    〜R10は、それぞれ独立に、―H、
    置換基を有していてもよい炭素原子数1〜28の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、
    置換基を有していてもよい炭素原子数2〜28の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、
    または置換基を有していてもよい炭素原子数6〜28の芳香族炭化水素基を表し、
    〜R10は、隣り合う基同士で、単結合、二重結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して、互いに結合して環を形成していてもよい。
    Mは有機カチオンまたは無機カチオンを表し、複数存在する場合、同一でも異なっていてもよい。]
  3. 前記一般式(1)において、Qが下記一般式(Q11)で表される複素環基である、
    請求項1または請求項2に記載のキサンテン系色素。
    Figure 2020105486

    [式中、R11〜R15は、それぞれ独立に、―H、ハロゲン原子、―OH、
    ―CN、―OCH、―NO
    ―SO 、―SOH、―SOM、―CO 、―COH、―COM、
    置換基を有していてもよい炭素原子数1〜21の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、
    置換基を有していてもよい炭素原子数2〜21の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、
    置換基を有していてもよい炭素原子数6〜21の芳香族炭化水素基、または
    置換基を有していてもよい炭素原子数0〜21のアミノ基を表し、
    16およびR17は、それぞれ独立に、―H、
    置換基を有していてもよい炭素原子数1〜21の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、
    または置換基を有していてもよい炭素原子数6〜21の芳香族炭化水素基を表し、
    11〜R15、R16とR17は、隣り合う基同士で、単結合、二重結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して、互いに結合して環を形成していてもよい。
    Mは有機カチオンまたは無機カチオンを表し、複数存在する場合、同一でも異なっていてもよい。]
  4. 前記一般式(1)において、Qが下記一般式(Q12)で表される複素環基である、
    請求項1または請求項2に記載のキサンテン系色素。
    Figure 2020105486

    [式中、R18〜R21は、それぞれ独立に、―H、ハロゲン原子、―OH、
    ―CN、―OCH、―NO
    ―SO 、―SOH、―SOM、―CO 、―COH、―COM、
    置換基を有していてもよい炭素原子数1〜22の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、
    置換基を有していてもよい炭素原子数6〜22の芳香族炭化水素基、または
    置換基を有していてもよい炭素原子数0〜22のアミノ基を表し、
    隣り合う基同士で、単結合、二重結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して、互いに結合して環を形成していてもよい。
    22は、―H、ハロゲン原子、―OH、―CN、―OCH、―NO
    ―SO 、―SOH、―SOM、―CO 、―COH、―COM、
    置換基を有していてもよい炭素原子数1〜22の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、
    置換基を有していてもよい炭素原子数6〜22の芳香族炭化水素基、または
    置換基を有していてもよい炭素原子数0〜22のアミノ基を表す。
    23は、―H、
    置換基を有していてもよい炭素原子数1〜22の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、
    または置換基を有していてもよい炭素原子数6〜22の芳香族炭化水素基を表す。
    Mは有機カチオンまたは無機カチオンを表し、複数存在する場合、同一でも異なっていてもよい。]
  5. 前記一般式(Q1)、(Q11)または(Q12)において、Mがアルカリ金属イオンである、請求項2〜請求項4のいずれか一項に記載のキサンテン系色素。
  6. 前記一般式(1)において、Xが―O―である請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載のキサンテン系色素。
  7. 前記一般式(1)において、
    AnがCl、Br、I、(CFSO、(CFSO
    (CN)、(CN)、NC―S、(C
    (CSO )O(C(C1225)(SO ))、
    (C1225)(SO )、PF 、BF または
    (PW12403−であり、かつ、bが1〜3の整数である、請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載のキサンテン系色素。
  8. 前記キサンテン系色素の濃度0.005〜0.02mmol/Lの
    プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)溶液を用いて、
    23〜27℃で測定する
    紫外可視吸収スペクトル(350〜700nmの波長範囲)において、
    極大吸収波長が560〜600nmの波長範囲にある、
    請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載のキサンテン系色素。
  9. 請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載のキサンテン系色素を含有する着色組成物。
  10. 請求項9に記載の着色組成物を含有するカラーフィルター用着色剤。
  11. 請求項10に記載のカラーフィルター用着色剤を用いたカラーフィルター。
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