JP2021038176A - ホウ素錯体化合物及び光学フィルタ - Google Patents
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- Optical Filters (AREA)
Abstract
Description
このような光学フィルタでは、特定の波長の光を吸収できる化合物が用いられている。
R51〜R54は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20の置換基を有していてもよい直鎖又は分岐鎖のアルキル基を表し、R61は、炭素数6〜20の置換基を有していてもよいアリール基を表し、R62は、炭素数1〜20の置換基を有していてもよい直鎖又は分岐鎖のアルキル基を表し、Xは、ハロゲン原子を表す。)
本明細書において、下記一般式(1)で表されるホウ素錯体化合物を、化合物(1)ともいう。
R51〜R54は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20の置換基を有していてもよい直鎖又は分岐鎖のアルキル基を表し、R61は、炭素数6〜20の置換基を有していてもよいアリール基を表し、R62は、炭素数1〜20の置換基を有していてもよい直鎖又は分岐鎖のアルキル基を表し、Xは、ハロゲン原子を表す。)
直鎖又は分岐鎖のアルキル基としては特に限定されず、例えば、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、2−メチルプロピル基、1−メチルプロピル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、3−メチルブチル基、2−メチルブチル基、1−メチルブチル基、ネオペンチル基、1、2−ジメチルプロピル基、1,1−ジメチルプロピル基、n−ヘキシル基、4−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、1−メチルペンチル基、3,3−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基、1,3−ジメチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、1,2−ジメチルブチル基、1,1−ジメチルブチル基、2−エチルブチル基、1−エチルブチル基、1,1,2−トリメチルブチル基、1−エチル−2−メチルプロピル基、n−へプチル基、2−メチルヘキシル基、3−メチルヘキシル基、4−メチルヘキシル基、5−メチルヘキシル基、2,4−ジメチルペンチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、2,5−ジメチルヘキシル基、2,4−ジメチルヘキシル基、2,2,4−トリメチルペンチル基、t−オクチル基、n−ノニル基、3,5,5−トリメチルヘキシル基、n−デシル基、4−エチルオクチル基、4−エチル−4,5−ジメチルヘキシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、1,3,5,7−テトラメチルオクチル基、4−ブチルオクチル基、6,6−ジエチルオクチル基、n−トリデシル基、6−メチル−4−ブチルオクチル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、3,5−ジメチルヘプタデシル基、2,6−ジメチルヘプタデシル基、2,4−ジメチルヘプタデシル基、2,2,5,5−テトラメチルヘキシル基等が挙げられる。
なかでも、R1a、R1b、R2a及びR2bは、それぞれ独立に、メチル基、エチル基又はプロピル基であることが好ましく、メチル基であることがより好ましい。
炭素数1〜20の置換基を有していてもよい直鎖又は分岐鎖のアルキル基としては、R1a、R1b、R2a及びR2bで記載したものと同様のものが挙げられる。
なかでも、R3a及びR3bは、それぞれ独立に、炭素数1〜5の直鎖又は分岐鎖のアルキル基であることが好ましく、エチル基、3−メチルブチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、1−メチルプロピル基、2−メチルプロピル基又はn−ペンチル基であることがより好ましく、エチル基又は3−メチルブチル基が更に好ましい。
ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
また、炭素数1〜20の置換基を有していてもよい直鎖又は分岐鎖アルキル基としては、R1a、R1b、R2a及びR2bで記載したものと同様のものが挙げられる。
なかでも、R51、R52、R53及びR54は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、塩素原子、メチル基、エチル基又はトリフルオロメチル基であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
アリール基としては特に限定されず、例えば、フェニル基等の単環の芳香族炭化水素基;ナフチル基、アントラセニル基、ナフタセニル基、ペンタセニル基、フェナントレニル基、ピレニル基等の多環の芳香族炭化水素基が挙げられる。
炭素数6〜20の置換基を有していてもよいアリール基における置換基は特に限定されず、例えば、炭素数1〜8の直鎖、分岐又は環状のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、アミノ基、モノ−又はジ−アルキルアミノ基(アルキルの炭素数は1〜8)、ハロゲン原子、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、炭素数1〜8のハロゲン化炭化水素基、カルボキシ基、炭素数1〜8のアルコキシカルボニル基等が挙げられる。好ましくは、炭素数1〜8の直鎖、分岐又は環状のアルキル基、ハロゲン原子である。例えば、置換基を有するフェニル基及びナフチル基の一例を挙げると、ニトロフェニル基、シアノフェニル基、ヒドロキシフェニル基、メチルフェニル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、フルオロフェニル基、クロロフェニル基、ジクロロフェニル基、ブロモフェニル基、メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、トリフルオロメチルフェニル基、N,N−ジメチルアミノフェニル基、ニトロナフチル基、シアノナフチル基、ヒドロキシナフチル基、メチルナフチル基、フルオロナフチル基、クロロナフチル基、ブロモナフチル基、トリフルオロメチルナフチル基等が挙げられる。
なかでも、R61は、フェニル基、クロロフェニル基又はメチルフェニル基であることが好ましく、フェニル基であることがより好ましい。
炭素数1〜20の置換基を有していてもよい直鎖又は分岐鎖のアルキル基としては、R1a、R1b、R2a及びR2bで記載したものと同様のものが挙げられる。
なかでも、R62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、1−メチルプロピル基、2−メチルプロピル基又はt−ブチル基であることが好ましく、メチル基又はエチル基であることがより好ましい。
ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
なかでも、Xは、フッ素原子であることが好ましい。
下記一般式(2)で表される化合物(以下、化合物(2)ともいう)と、下記一般式(3)で表される化合物(以下、化合物(3)ともいう)及び/又は下記一般式(4)で表される化合物(以下、化合物(4)ともいう)とを、酸触媒の存在下で、溶媒中で攪拌した後、酸化剤を用いて酸化することにより、下記一般式(5)で表される化合物(以下、化合物(5)ともいう)を得ることができる。
その後、化合物(5)に、ハロゲン化ホウ素誘導体を作用させることにより、本発明の化合物(1)を製造することができる。
また、一般式(3)及び一般式(5)において、R1d、R2dのように数字の後ろに英小文字dを付している置換基は、一般式(1)の説明において数字の後ろに英小文字aを付している置換基(R1dの場合はR1a、R2dの場合はR2a)と同じ構造であることを意味している。
また、一般式(4)及び一般式(5)において、R1e、R2eのように数字の後ろに英小文字eを付している置換基は、一般式(1)の説明において数字の後ろに英小文字bを付している置換基(R1eの場合はR1b、R2eの場合はR2b)と同じ構造であることを意味している。
つまり、一般式(2)及び一般式(5)中のR51c、R52c、R53c、R54c、R61c及びR62cは、一般式(1)中のR51、R52、R53、R54、R61及びR62とそれぞれ同義である。R51c、R52c、R53c、R54c、R61c及びR62cの好ましい態様は、上記のR51、R52、R53、R54、R61及びR62の好ましい態様とそれぞれ同じである。
また、一般式(3)及び一般式(5)中のR1d、R2d及びR3dは、一般式(1)中のR1a、R2a及びR3aとそれぞれ同義である。R1d、R2d及びR3dの好ましい態様は、上記のR1a、R2a及びR3aの好ましい態様とそれぞれ同じである。
また、一般式(4)及び一般式(5)中のR1e、R2e及びR3eは、一般式(1)中のR1b、R2b及びR3bとそれぞれ同義である。R1e、R2e及びR3eの好ましい態様は、上記のR1b、R2b及びR3bの好ましい態様とそれぞれ同じである。
また、化合物(5)に、ハロゲン化ホウ素誘導体を作用させて本発明の化合物(1)を得る際の反応の際の条件などは特に限定されないが、例えば、室温〜70℃とすることが好ましい。反応時間は、0.5〜24時間とすることが好ましい。
そのため本発明の化合物(1)は、光によって分解されにくい性質を有する。
具体的には、耐光性試験における8時間での保存率が40%以上であることが好ましい。
耐光性試験における保存率は、実施例に記載の方法で測定することができる。
そのためコントラストを悪化させる蛍光の発生を抑制することができる。
蛍光強度の評価は、例えば、以下の方法で行うことができる。
本発明の化合物(1)を、PMMA(ポリメチルメタクリレート)8重量%トルエン溶液に溶解し、ガラス基板上にスピンコート法により塗布し乾燥させて1.5μmの薄膜を作製し、上記薄膜の吸収極大における透過率が約25%となるよう本発明の化合物(1)の添加量を調整する。その一方で、下記一般式(1−A)について、同様にして1.5μmの薄膜を作製する。作製した各薄膜について、吸収極大波長を励起光源の波長として蛍光スペクトルを測定し、下記一般式(1−A)の薄膜の蛍光ピーク波長における蛍光強度を1として、相対値を求めることにより、蛍光強度を評価することができる。
本発明の化合物(1)は、上記相対値が5未満であることが好ましく、2.5未満であることがより好ましい。
なお、測定機器としては、(株)堀場製作所の蛍光分光光度計FluoroMax−4を使用することができる。
吸収極大波長が480〜520nmであると、青緑の光を効果的に吸収することができる。このような化合物を、例えば画像表示装置用の光学フィルタに使用したとき、青と緑の中間波長領域の不要な光を吸収し、カラーフィルタ透過光の色純度を向上させることができる。
本発明の化合物(1)は、490〜510nmに吸収極大波長を有することがより好ましい。
吸収極大波長は、実施例に記載の方法で測定することができる。
吸収極大波長の吸光度を1としたとき、上記吸収極大波長に対する波長560nmにおける吸光度が0.04以下であると、光学フィルタに使用したとき、緑色の光の透過率を低下させることなく青緑の光を選択的に吸収することができるので、青と緑のコントラストを一層向上させることができる。
本発明の化合物(1)は、クロロホルムに溶解した溶解液の吸収極大波長の吸光度を1としたとき、上記吸収極大波長に対する波長560nmにおける吸光度が0.03以下であることがより好ましい。吸光度は、実施例に記載の方法で測定することができる。
有機溶媒としては、例えば、芳香族炭化水素類(例えば、トルエン、キシレン等)、ケトン類(例えば、メチルエチルケトン、アセトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン等)、エーテル類(例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル等)、エステル類(例えば、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、乳酸エチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、3−メトキシプロピオン酸メチル等)及びこれらの2種以上の混合溶媒が挙げられる。
本発明の化合物(1)は、上記有機溶媒の少なくとも1種に対し、0.1質量%以上溶解することが好ましく、例えば、0.1質量%以上50質量%以下溶解することが好ましく、1質量%以上40質量%以下溶解することがより好ましく、2質量%以上30質量%以下溶解することが更に好ましい。より好ましくは、20℃における有機溶媒に対する溶解性がこのような範囲にあることである。有機溶媒に対する溶解性がこのような範囲にあると、本発明の化合物(1)を、例えば、眼鏡レンズ等の光学フィルタを製造に使用する際に、製造性が良好であるため好ましい。
上記樹脂は特に限定されず、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等を、着色組成物の用途等に応じて適宜選択すればよい。例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、低密度ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリシクロオレフィン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂等の樹脂が挙げられる。これらは1種のみ使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
色素組成物の製造方法は特に限定されず、例えば、本発明の化合物(1)及び樹脂、並びに、所望により配合される任意成分を混合すればよい。
光学フィルタは特に限定されず、例えば、眼鏡レンズ等のレンズ、カラーフィルタ、色補正フィルタ、色変換フィルタ等が挙げられる。眼鏡には、サングラス、スポーツ用等のゴーグルも含まれる。これらの光学フィルタは、眼鏡(サングラス、ゴーグルを含む)、撮像装置、照明用具、表示装置等に好適に使用することができる。中でも、本発明の化合物(1)は、目視の対象物等の青と緑のコントラスト向上に有効であることから、眼鏡レンズ、色補正フィルタに好適に使用される。
(LC/MS)
(株)島津製作所製 高速液体クロマトグラフ質量分析計LCMS−2010EV(ESI法)
以下の方法により、下記式(1−1)で表される化合物[化合物(1−1)]を製造した。以下、式(1−1)で表される化合物を化合物(1−1)ともいう。他の式番号の化合物についても同様である。
なお、式中、Phはフェニル基、Meはメチル基、Etはエチル基をそれぞれ表す。
温度計を付した100mL四ツ口フラスコで、下記式(2−1)で表される化合物(1.4g)、下記式(3−1)で表される化合物(1.7g)、トリフルオロ酢酸(0.1g)、塩化メチレン(50mL)を混合して室温で1時間撹拌し、DDQ(1.3g)を加えて30分撹拌した後、水に排出してクロロホルムで抽出し、下記式(4−1)で表される化合物を含む抽出物を得た。抽出物を塩化メチレン(30mL)に溶解し、トリエチルアミン(5g)、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル(11.2g)を加えて室温で2.5時間撹拌した後、水に排出しクロロホルムで抽出し、化合物(1−1)を得た。
LC−MS:m/z=636[M+H]+
化合物(1−1)の製造における化合物(3−1)を化合物(3−2)に変更した以外は同様の手順で、化合物(1−2)を得た。
LC−MS:m/z=720[M+H]+
化合物(1−1)の製造における化合物(2−1)を化合物(2−2)に、化合物(3−1)を化合物(3−2)に変更した以外は同様の手順で、化合物(1−3)を得た。
LC−MS:m/z=624[M+H]+
化合物(1−1)の製造における化合物(2−1)を化合物(2−3)に変更した以外は同様の手順で、化合物(1−4)を得た。
LC−MS:m/z=588 [M+H]+
化合物(1−1)の製造における化合物(2−1)を化合物(2−4)に、化合物(3−1)を化合物(3−2)に変更した以外は同様の手順で、化合物(1−5)を得た。
LC−MS:m/z=658[M+H]+
化合物(1−1)の製造における化合物(2−1)を化合物(2−3)に、化合物(3−1)を化合物(3−2)に変更した以外は同様の手順で、化合物(1−6)を得た。
LC−MS:m/z=672[M+H]+
実施例及び比較例で得た各化合物について、クロロホルム中での吸収スペクトルを測定し、波長400〜800nmにおける吸収極大波長(λmax)を求めた。
吸収スペクトル、吸収極大波長は、日本分光(株)の紫外可視分光光度計V−560を用いて測定した。
また、最大極大波長(λmax)の吸光度を1としたときの、波長560nmにおける吸光度の相対値を求めた。
なお、波長560nmにおける吸光度の相対値は、下記基準により評価した。
A:相対値が0.03以下
B:相対値が0.03超、0.04以下
C:相対値が0.04超
実施例及び比較例で得た各化合物について、耐光性試験を行った。
各化合物10mgを、ポリメチルメタクリレート8重量%トルエン溶液5mLに溶融し、ガラス基板上にスピンコート法により塗布し、乾燥させることで膜厚1.5μmの薄膜を作製した。
作製した薄膜にキセノンランプ(142klux)の光を連続的に8時間照射し、照射前(0時間)、照射後の薄膜の透過率を分光光度計で測定し、下記式(I)に従って色素保存率を測定した。
色素保存率(%)={(1−T1)/(1−T0)}×100 (I)
[ただし、T0はキセノンランプ照射前の透過率、T1はキセノンランプ照射後の透過率であり、T0及びT1は0〜1である。]
なお、「透過率」とは、各化合物の吸収極大波長における透過率を表しており、色素残存率が高い程、化合物が光によって分解されにくく、耐光性が高いことを示す。
なお、耐光性は、下記基準により評価した。
A:色素保存率が40%以上
B:色素保存率が20%以上、40%未満
C:色素保存率が20%未満
実施例及び比較例で得た各化合物について、蛍光強度を測定した。各化合物をPMMA(ポリメチルメタクリレート)8重量%トルエン溶液に溶解し、ガラス基板上にスピンコート法により塗布し乾燥させて1.5μmの薄膜を作製した。このとき、薄膜の吸収極大における透過率が約25%となるよう各化合物の添加量を調整した。作製した各薄膜について、吸収極大波長を励起光源の波長として蛍光スペクトルを測定し、化合物(1−3)の薄膜の蛍光ピーク波長における蛍光強度を1として、相対値を求めた。測定機器は、(株)堀場製作所の蛍光分光光度計FluoroMax−4を使用した。
なお、蛍光強度は、下記基準により評価した。
A:相対値が2.5未満
B:相対値が2.5以上5未満
C:相対値が5以上
一方、比較例1及び比較例2の化合物は、耐光性が不充分であり、蛍光強度が高かった。また、比較例3の化合物は、560nmにおける吸光度が高かった。
Claims (10)
- 下記一般式(1)で表されるホウ素錯体化合物。
R51〜R54は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20の置換基を有していてもよい直鎖又は分岐鎖のアルキル基を表し、R61は、炭素数6〜20の置換基を有していてもよいアリール基を表し、R62は、炭素数1〜20の置換基を有していてもよい直鎖又は分岐鎖のアルキル基を表し、Xは、ハロゲン原子を表す。) - 前記一般式(1)におけるR61が、フェニル基である請求項1に記載のホウ素錯体化合物。
- 前記一般式(1)におけるR62が、メチル基又はエチル基である請求項1又は2に記載のホウ素錯体化合物。
- 前記一般式(1)におけるR3a及びR3bが、それぞれ独立に、炭素数1〜5の直鎖又は分岐鎖のアルキル基である請求項1〜3のいずれかに記載のホウ素錯体化合物。
- 前記一般式(1)におけるXが、フッ素原子である請求項1〜4のいずれかに記載のホウ素錯体化合物。
- クロロホルムに溶解した溶解液の吸収極大波長が480〜520nmである請求項1〜5のいずれかに記載のホウ素錯体化合物。
- クロロホルムに溶解した溶解液の吸収極大波長の吸光度を1としたとき、前記吸収極大波長に対する波長560nmにおける吸光度が0.03以下である請求項1〜6のいずれかに記載のホウ素錯体化合物。
- 色素化合物である請求項1〜7のいずれかに記載のホウ素錯体化合物。
- 請求項1〜8のいずれかに記載のホウ素錯体化合物を含むことを特徴とする光学フィルタ。
- 眼鏡レンズ又は色補正フィルタである請求項9に記載の光学フィルタ。
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