JP2021038177A - 金属錯体化合物及び光学フィルタ - Google Patents
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Landscapes
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- Optical Filters (AREA)
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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。
本発明は、波長500nm付近の光を選択的に吸収することができ、かつ、溶解性、及び、耐熱性に優れる化合物を提供することを目的とする。
本明細書において、下記一般式(1)で表される金属錯体化合物を、化合物(1)ともいう。
直鎖、分岐鎖又は環状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、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−へプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基等の直鎖状アルキル基;
イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−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、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、3−エチルブチル基、2−エチルブチル基、1−エチルブチル基、1,1,2−トリメチルプロピル基、1−エチル−2−メチルプロピル基、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、1−エチルペンチル基、2,4−ジメチルペンチル基、2−エチルヘキシル基、2,5−ジメチルヘキシル基、2,5,5−トリメチルペンチル基、2,4−ジメチルヘキシル基、2,2,4−トリメチルペンチル基、1,1−ジメチルヘキシル基、1,1,3,3−テトラメチルブチル基、3,5,5−トリメチルヘキシル基、4−エチルオクチル基、4−エチル−4,5−ジメチルヘキシル基、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、6−メチル−4−ブチルオクチル基、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の分岐状アルキル基;
シクロペンチル基、シクロヘキシル基、1−シクロペンチル−2,2−ジメチルプロピル基、1−シクロペンチル−2,2−ジメチルプロピル基、1−シクロヘキシル−2,2−ジメチルプロピル基等の環状のアルキル基(シクロアルキル基)が挙げられる。置換基を有する直鎖、分岐鎖又は環状のアルキル基としては、フルオロメチル基、クロロメチル基、メトキシメチル基、メトキシエチル基、ヒドロキシエチル基、ベンジル基、(1−オキソ−2−プロペン−1−イル)プロピル基、(1−オキソ−2−プロペン−1−イル)ブチル基、(1−オキソ−2−プロペン−1−イル)ペンチル基、5−ヘキセン−1−イル基、3−(2−プロペン−1−イルオキシ)プロピル基等が挙げられる。
R1及びR7は、それぞれ独立に、メチル基又はエチ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3以上の直鎖又は分岐鎖のアルキル基としては、R1及びR7で記載した炭素数3以上の直鎖又は分岐鎖のアルキル基と同様のものが挙げられる。
R2及びR6は、それぞれ独立に、溶解性の観点から、炭素数3以上の分岐鎖のアルキル基であることが好ましく、炭素数3〜5の分岐鎖のアルキル基であることがより好ましく、1−メチルプロピル基、2−メチルプロピル基、3−メチルブチル基であることが更に好ましい。
置換基を有していてもよい、直鎖、分岐鎖又は環状のアルキル基としては、R1及びR7で記載した置換基を有していてもよい、直鎖、分岐鎖又は環状のアルキル基と同様のものが挙げられる。
R3及びR5は、それぞれ独立に、メチル基又はエチ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。
置換基を有していてもよい、直鎖、分岐鎖若しくは環状のアルキル基としては、R1及びR7で記載した置換基を有していてもよい、直鎖、分岐鎖又は環状のアルキル基と同様のものが挙げられる。
R4は、水素原子、メチル基、エチル基又はイソプロピル基であることが好ましく、水素原子がより好ましい。
金属としては特に限定されず、例えば、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、パラジウム、マグネシウム、珪素、スズ、ロジウム、白金、鉛、モリブデン、マンガン、鉄、ホウ素等が挙げられる。
金属化合物としては特に限定されず、例えば、AlCl、InCl、FeCl、TiCl2、SnCl2、SiCl2、GeCl2等の金属塩化物、TiO、VO等の金属酸化物、Si(OH)2等の金属水酸化物等が挙げられる。
Mは、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、又は、パラジウムであることが好ましく、亜鉛又はコバルトであることがより好ましく、コバルトであることが更に好ましい。
一般式(1)で表される金属錯体化合物として、例えば、R4が水素原子である化合物(1a)の場合、一般式(2a)で表される化合物(以下、化合物(2a)ともいう)を、溶媒中で塩基存在下に金属化合物を作用させることにより製造することができる。
つまり、一般式(2a)中のR1a、R2a、R3a、R4a、R5a、R6a及びR7aは、一般式(1)中のR1、R2、R3、R4、R5、R6及びR7とそれぞれ同義である。R1a、R2a、R3a、R4a、R5a、R6a及びR7aの好ましい態様は、上記のR1、R2、R3、R4、R5、R6及びR7の好ましい態様とそれぞれ同じである。
具体的には、吸収極大波長が480〜500nmであることが好ましい。
このような極大吸収波長を有することにより、青緑の光を効果的に吸収することができる。そのため、本発明の化合物(1)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)の吸収極大波長は、例えば、上記化合物のクロロホルム溶液の吸収スペクトルを紫外可視分光光度計で測定することで得られる最大吸収(吸収極大)ピークの波長として求めることができる。
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(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、1.2質量%以上35質量%以下溶解することが更に好ましく、1.5質量%以上30質量%以下溶解することが特に好ましく、3.0質量%以上30質量%以下溶解することが最も好ましい。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。
本発明の化合物(1)は、その熱分解温度が300℃以上であることが好ましい。熱分解温度は、熱重量測定装置により測定することができる。
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、青と緑の中間波長領域の光を吸収できることから、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)
(LC−TOF/MS)
ブルカー・ダルトニクス製 micrOTOF2−kp (ESI法)
以下の方法により、化合物(1−1)を製造した。
[3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジ−n−プロポキシカルボニル−2,2’−ジピロメテンの合成]
温度計を付した200mL四ツ口フラスコに、Proc.Roy.Soc.New South Wales,1940,74,pp141−148に記載の方法と同様にしてアセト酢酸tert−ブチル(東京化成社製)とアセト酢酸プロピル(東京化成社製)とを反応させて得た2,4−ジメチル−3−n−プロポキシカルボニルピロール(9.1g)、オルトギ酸エチル(7.4g)、トリフルオロ酢酸(11.4g)、塩化メチレン(50mL)を仕込み、室温で2時間撹拌した。反応終了後、反応液を減圧濃縮して、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジ−n−プロポキシカルボニル−2,2’−ジピロメテン(6.0g)を得た。
LC−MS:m/z=373([M+H]+)
温度計、冷却管を付した100mL四ツ口フラスコに、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジ−n−プロポキシカルボニル−2,2’−ジピロメテン(3.7g)、メタノール(25mL)、トリエチルアミン(2.0g)を仕込み、40℃で撹拌した。この溶液に、酢酸コバルト四水和物(1.0g)を添加し、3時間撹拌した。析出している結晶を濾取して、化合物(1−1)(3.7g)を得た。
LC−TOF/MS:m/z=824([M+Na]+)
[化合物(1−2)の合成]
化合物(1−1)の合成における酢酸コバルト四水和物を酢酸亜鉛二水和物に代えた以外は同様の手順で、化合物(1−2)を合成した。
LC−TOF/MS:m/z=829([M+Na]+)
[3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビス(1−メチルプロポキシカルボニル)ジピロメテンの合成]
3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジ−n−プロポキシカルボニル−2,2’−ジピロメテンの合成における2,4−ジメチル−3−n−プロポキシカルボニルピロールを、Proc.Roy.Soc.New South Wales,1940,74,pp141−148に記載の方法と同様にして得た2,4−ジメチル−3−(1−メチルプロポキシカルボニル)ピロールに代えた以外は同様の手順で、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビス(1−メチルプロポキシカルボニル)ジピロメテンを合成した。
LC−MS:m/z=401([M+H]+)
化合物(1−1)の合成における3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジ−n−プロポキシカルボニル−2,2’−ジピロメテンを、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビス(1−メチルプロポキシカルボニル)ジピロメテンに代えた以外は同様の手順で、化合物(1−3)を合成した。
LC−TOF/MS:m/z=880([M+Na]+)
[化合物(1−4)の合成]
化合物(1−1)の合成における3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジ−n−プロポキシカルボニル−2,2’−ジピロメテンを、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビス(1−メチルプロポキシカルボニル)ジピロメテンに代え、酢酸コバルト四水和物を酢酸亜鉛二水和物に代えた以外は同様の手順で、化合物(1−4)を合成した。
LC−TOF/MS:m/z=885([M+Na]+)
[3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビス(2−メチルプロポキシカルボニル)ジピロメテンの合成]
3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジ−n−プロポキシカルボニル−2,2’−ジピロメテンの合成における2,4−ジメチル−3−n−プロポキシカルボニルピロールを、Proc.Roy.Soc.New South Wales,1940,74,pp141−148に記載の方法と同様にして得た2,4−ジメチル−3−(2−メチルプロポキシカルボニル)ピロールに代えた以外は同様の手順で、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビス(2−メチルプロポキシカルボニル)ジピロメテンを合成した。
LC−MS:m/z=401([M+H]+)
化合物(1−1)の合成における3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジ−n−プロポキシカルボニル−2,2’−ジピロメテンを、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビス(2−メチルプロポキシカルボニル)ジピロメテンに代えた以外は同様の手順で、化合物(1−5)を合成した。
LC−TOF/MS:m/z=880([M+Na]+)
[化合物(1−6)の合成]
化合物(1−1)の合成における3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジ−n−プロポキシカルボニル−2,2’−ジピロメテンを、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビス(2−メチルプロポキシカルボニル)ジピロメテンに代え、酢酸コバルト四水和物を酢酸亜鉛二水和物に代えた以外は同様の手順で、化合物(1−6)を合成した。
LC−TOF/MS:m/z=885([M+Na]+)
[3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジ−n−ブトキシカルボニルジピロメテンの合成]
3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジ−n−プロポキシカルボニル−2,2’−ジピロメテンの合成における2,4−ジメチル−3−n−プロポキシカルボニルピロールを、Proc.Roy.Soc.New South Wales,1940,74,pp141−148に記載の方法と同様にして得た2,4−ジメチル−3−n−ブトキシカルボニルピロールに代えた以外は同様の手順で、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジ−n−ブトキシカルボニルジピロメテンを合成した。
LC−MS:m/z=401([M+H]+)
化合物(1−1)の合成における3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジ−n−プロポキシカルボニル−2,2’−ジピロメテンを、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジ−n−ブトキシカルボニルジピロメテンに代えた以外は同様の手順で、化合物(1−7)を合成した。
LC−TOF/MS:m/z=880([M+Na]+)
[化合物(1−8)の合成]
化合物(1−1)の合成における3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジ−n−プロポキシカルボニル−2,2’−ジピロメテンを、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジ−n−ブトキシカルボニルジピロメテンに代え、酢酸コバルト四水和物を酢酸亜鉛二水和物に代えた以外は同様の手順で、化合物(1−8)を合成した。
LC−TOF/MS:m/z=885([M+Na]+)
[3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビス(3−メチルブトキシカルボニル)ジピロメテンの合成]
3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジ−n−プロポキシカルボニル−2,2’−ジピロメテンの合成における2,4−ジメチル−3−n−プロポキシカルボニルピロールを、Proc.Roy.Soc.New South Wales,1940,74,pp141−148に記載の方法と同様にして得た2,4−ジメチル−3−(3−メチルブトキシカルボニル)ピロールに代えた以外は同様の手順で、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビス(3−メチルブトキシカルボニル)ジピロメテンを合成した。
LC−MS:m/z=429([M+H]+)
化合物(1−1)の合成における3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジ−n−プロポキシカルボニル−2,2’−ジピロメテンを、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビス(3−メチルブトキシカルボニル)ジピロメテンに代えた以外は同様の手順で、化合物(1−9)を合成した。
LC−TOF/MS:m/z=936([M+Na]+)
[化合物(1−10)の合成]
化合物(1−1)の合成における3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジ−n−プロポキシカルボニル−2,2’−ジピロメテンを、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビス(3−メチルブトキシカルボニル)ジピロメテンに代え、酢酸コバルト四水和物を酢酸亜鉛二水和物に代えた以外は同様の手順で、化合物(1−10)を合成した。
LC−TOF/MS:m/z=941([M+Na]+)
[3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジ−n−ペンチルオキシカルボニルジピロメテンの合成]
3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジ−n−プロポキシカルボニル−2,2’−ジピロメテンの合成における2,4−ジメチル−3−n−プロポキシカルボニルピロールを、Proc.Roy.Soc.New South Wales,1940,74,pp141−148に記載の方法と同様にして得た2,4−ジメチル−3−n−ペンチルオキシカルボニルピロールに代えた以外は同様の手順で、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジ−n−ペンチルオキシカルボニルジピロメテンを合成した。
LC−MS:m/z=429([M+H]+)
化合物(1−1)の合成における3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジ−n−プロポキシカルボニル−2,2’−ジピロメテンを、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジ−n−ペンチルオキシカルボニルジピロメテンに代えた以外は同様の手順で、化合物(1−11)を合成した。
LC−TOF/MS:m/z=936([M+Na]+)
[化合物(1−12)の合成]
化合物(1−1)の合成における3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジ−n−プロポキシカルボニル−2,2’−ジピロメテンを、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジ−n−ペンチルオキシカルボニルジピロメテンに代え、酢酸コバルト四水和物を酢酸亜鉛二水和物に代えた以外は同様の手順で、化合物(1−12)を合成した。
LC−TOF/MS:m/z=941([M+Na]+)
[化合物(1−13)の合成]
J.Chem.Soc.,1965,pp5222−5225に記載の方法により、下記式(1−13)で表される化合物(1−13)を合成した。
実施例及び比較例で得られた一部の化合物について、クロロホルム中での吸収スペクトルを測定し、波長300〜800nmにおける吸収極大波長(λmax)を求めた。
吸収スペクトル、吸収極大波長各値は、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。
実施例及び比較例で得られた各化合物について、溶解性試験を行った。
実施例及び比較例で得られた一部の化合物について、それぞれ20℃における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)に対する溶解度(重量%)を、以下の方法により測定した。
各化合物をガラス製試験管に秤り取り、PGMEAを混合し20℃で撹拌して溶解させ、その溶液の状態を目視観察し、溶解可能な質量濃度を評価した。
AA:3.0質量%以上溶解する
A:1.5質量%以上3.0質量%未満溶解する
B:1.2質量%以上1.5質量%未満溶解する
C:1.2質量%未満しか溶解しない
実施例及び比較例で得られた一部の化合物について、(株)島津製作所製の熱重量測定装置TGA−50を使用して下記の測定条件で熱分解による重量減少を測定し、初期重量の1%の減量が観測された温度を分解開始温度とした。
(測定条件)
試料量10mg、昇温速度10℃/分(最高到達温度500℃)、窒素雰囲気中、流量20mL/分の条件で測定した。
耐熱性は、分解開始温度から下記基準により評価した。
A:300℃以上
B:270℃以上300℃未満
C:270℃未満
特に、実施例3、5、9及び10で製造した化合物は、溶解度試験において3.0質量%以上溶解することが確認され、溶解性に極めて優れることが分かった。
一方、比較例1で製造した化合物は、実施例で製造した化合物と比較して、溶解性及び耐熱性が劣っていた。
Claims (7)
- 前記一般式(1)におけるMが、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、又は、パラジウムである請求項1に記載の金属錯体化合物。
- 前記一般式(1)におけるR2及びR6が、それぞれ独立に、分岐鎖のアルキル基である請求項1又は2に記載の金属錯体化合物。
- クロロホルムに溶解した溶解液の吸収極大波長が480〜500nmである請求項1〜3のいずれかに記載の金属錯体化合物。
- 色素化合物である請求項1〜4のいずれかに記載の金属錯体化合物。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の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6に記載の光学フィルタ。
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