JP2717445B2 - 重合性金属フタロシアニン誘導体およびその製造方法 - Google Patents

重合性金属フタロシアニン誘導体およびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、酸化還元機能を有する金属フタロシアニン
誘導体に関し、より詳しくは、親水性のヒドロキシル基
またはカルボキシル基の両方またはいずれか一方を有
し、重合性の不飽和二重結合基を有する新規な重合性金
属フタロシアニン誘導体およびその製造方法に関する。
(従来の技術) 金属フタロシアニン類は、大きなπ電子共役系の中に
金属原子を有するという特異な骨格を有しており、熱
的、化学的にも安定な化合物であり、しかも各種の機能
を有するため、顔料や染料の他に光電変換材料・電子部
品材料としてあるいは各種のセンサー、触媒として非常
に有用な化合物である。
一般の無置換の金属フタロシアニンではなんら官能基
あるいは極性基、例えば、水酸基、カルボキシル基、ア
ミノ基、その他重合性基、イオン性基、水素結合性を示
す基を有していないために、多孔質支持体、例えばゼオ
ライトや繊維やスポンジのような発泡体には、大表面積
を有する支持体への吸着を考えた場合、単なる物理吸着
だけではその付着性が弱く、容易に脱落し消臭効果が長
続きせず、短時間に性能が低下してしまう。さらに、疎
水性構造であるため、消臭効果を発揮するためには水の
存在が絶対的に必要であるが、疎水性であればその効力
は極端に低い。従って、極性の置換基を導入することが
重要であり、例えば酸化還元反応を利用した消臭剤とし
てカルボキシル基を有する金属フタロシアニンが開発さ
れている(特開昭62−111985号)が、重合性基を持たな
いため、その利用範囲が限られている。
(発明が解決しようとする課題) 金属フタロシアニンの酸化還元反応を利用した消臭を
行うに際して、匂い物質と金属フタロシアニンとの接触
があって初めて反応するのであり、そのような場を作る
必要がある。そのためにも表面積の大きな物質、例えば
繊維表面や、多孔質担体の表面に金属フタロシアニンを
効果的にコーティングして反応性を高める必要がある。
支持体もしくは繊維等に消臭性フタロシアニンを吸着さ
せるよりも、支持体自身に例えば共有結合等で直接結び
付ける方が脱離が無く好ましい。従って、重合性基をフ
タロシアニンに結合することは、非常に有力な方法であ
り、種々の応用が可能となる。例えば、繊維、多孔質樹
脂、中空糸等を自由に設計することができ、酸化還元触
媒機能を利用した消臭材料、その他多くの応用分野が考
えられ、その効果は大きい。
特にフタロシアニンの機能を十分活用するためには、
重合して高分子化できることが非常に大切であり、高分
子化が可能であればその用途は格段に広がり大きなメリ
ットがある。例えば触媒、センサー、あるいは光電変換
材料にしても高分子化する事により、例えば、フィルム
化、繊維化、粒子化などにより応用範囲が広がる。
本発明は、分子内に重合性基と親水性のヒドロキシル
基とを有する新規な重合性金属フタロシアニンおよびそ
の製造方法を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明は、下記の一般式(1) (但し、式中のMはFe、Cu、Co、Niから選ばれる金属を
示し、R1〜R4の少なくとも1つは次の式(2) (式中のXはHまたはCH3基を示す)で示される基で、
残りはCOOH基である))で表される新規な重合性金属フ
タロシアニン誘導体であり、また、その製造方法は2,9,
16,23−テトラカルボキシフタロシアニンの金属錯体と
グリシジル(メタ)アクリレートとを反応することを特
徴とする。
本発明の金属フタロシアニン誘導体としては、(1)
式中のR1〜R4にグリシジル(メタ)アクリレートが置換
した数により、モノ、ジ、トリ、テトラの各置換体が挙
げられ、各置換体中の金属はFe、Cu、Co、Niから選ば
れ、鉄−〔テトラキス(2′−ヒドロキシメチル−1′
−(メタ)アクリルエチル−エンジオキシ−2−カルボ
ニル)フタロシアネート〕、鉄〔2,9,16−トリス(ヒド
ロキシメチル−1−(メタ)アクリルエチル−エンジオ
キシ−2−カルボニル)−23−カルボキシ〕フタロシア
ニン、鉄〔2,9−ビス(ヒドロキシメチル−1−(メ
タ)アクリルエチル−エンジオキシ−2−カルボニル)
−16,23−ジカルボキシ〕フタロシアニン、鉄〔2−
(ヒドロキシメチル−1−(メタ)アクリルエチル−エ
ンジオキシ−2−カルボニル)−9,16,23−トリカルボ
キシ〕フタロシアニン、コバルト−〔テトラキス(2−
ヒドロキシメチル−1−(メタ)アクリルエチル−エン
ジオキシ−2−カルボニル)フタロシアネート〕、銅−
〔テトラキス(2−ヒドロキシメチル−1−(メタ)ア
クリルエチル−エンジオキシ−2−カルボニル)フタロ
シアネート〕、ニッケル〔2,16−ビス(ヒドロキシメチ
ル−1′−(メタ)アクリルエチル−エンジオキシ−2
−カルボニル)−9,23−ジカルボキシ〕フタロシアネー
ト、ニッケル〔2,9,16−トリス(ヒドロキシメチル−1
−(メタ)アクリルエチル−エンジオキシ−2−カルボ
ニル)−23−カルボキシ〕フタロシアネート等が例示さ
れる。
本発明の金属フタロシアニン誘導体は、一分子中に親
水性のヒドロキシル基、カルボキシル基を有する置換基
を有しており、このため、活性中心部により近い位置に
脱臭反応に必須である水分子が存在可能となるため、脱
臭効率機能等が向上すると共に、また重合性基であるア
クリロイル基あるいはメタクリロイル基を有するため、
他の共重合可能な化合物、例えばスチレン、α−メチル
スチレン、クロロメチルスチレン等のスチレン誘導体、
(メタ)アクリル酸(アクリル酸またはメタクリル酸の
略称、以下同じ)、および(メタ)アクリル酸メチル、
(メタ)アクリル酸エチル等の(メタ)アクリル酸エス
テル誘導体、アクリロニトリル、酢酸ビニル、プロピオ
ン酸ビニル等の各種脂肪酸ビニル、または脂肪酸アリ
ル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ブタジエン、イソブ
チレン、クロロプレン、イソプレン、アクロタトン、メ
チルビニルエーテル、エチルビニルエーテル等の各種ビ
ニルエーテル類、メチルビニルケトン、イソブチルビニ
ルケトン、トウノビニルケトン類、さらにはその他の各
種ビニルモノマー類などラジカル重合性のビニルモノマ
ーと共重合が可能である。さらには、二重結合への各種
の付加反応、例えばマイケル付加反応のような1,4−付
加反応、ディールス・アルダー付加反応等が可能であ
る。
又、本発明によると2,9,16,23−テトラカルボキシフ
タロシアニン1モルの金属錯体とグリシジル(メタ)ア
クリレート1〜4モルとを適当な溶媒中で反応させるこ
とにより、ヒドロキシル基ならびに重合性基を有する金
属フタロシアニン誘導体が得られる。
例えば、2,9,16,23−テトラカルボキシフタロシアニ
ンの金属錯体とグリシジル(メタ)アクリレートを、溶
媒にクロロホルム、ジクロロメタン、アセトニトリル、
ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、酢酸エ
チル、テトラヒドロフランなどを用い、重合禁止剤の存
在下、0〜100℃で、1〜72時間反応することにより、
(2)式で示される重合性基を有する金属フタロシアニ
ン誘導体が簡単にしかも効率よく得られる。
特に2,9,16,23−テトラカルボキシフタロシアニン1
モルにグリシジル(メタ)クリレートを4モル用いて反
応させればヒドロキシル基を4個有する重合性のフタロ
シアニンが得られ、2,9,16,23−テトラカルボキシフタ
ロシアニン1モルに対しグリシジル(メタ)アクリレー
トを2モル反応させればヒドロキシル基2個、カルボキ
シル基2個をそれぞれ有する重合性フタロシアニンが得
られることとなり、目的に応じた数の重合性基を導入す
ることができ、自由に選ぶことができる。
得られた反応混合物は、クロロホルム、酢酸エチル、
メタノール、エタノール、アセトニトリル、ジメチルホ
ルムアミドの1種あるいは2種以上の混合溶媒中へ再沈
澱により、また場合によっては、クロロホルム、酢酸エ
チル、メタノール、エタノール、アセトニトリル、ジメ
チルホルムアミドの1種あるいは2種以上の混合溶媒を
展開溶媒に用いるカラムクロマトグラフィーによる分離
精製、さらには高真空下での昇華法による精製等の方法
により精製することができ、これにより、純粋な重合性
の金属フタロシアニン誘導体が得られる。
(発明の効果) 本発明の新規な金属フタロシアニン誘導体は、分子中
にヒドロキシル基やカルボキシル基等の親水基を有して
いるため官能性が強く、金属フタロシアニン本来の酸化
還元触媒機能が強化されて、酸化剤、還元剤、消臭剤、
色素、センサー、光電変換素子等に利用できると共に、
重合性基を有するため共重合により高分子化が可能であ
り、フィルム、中空糸、繊維化、粒子等あらゆる形態で
広く利用することができる。
また、本発明の製造方法によるとテトラカルボキシフ
タロシアニンの金属錯体とグリシジル(メタ)アクリレ
ートを加熱するだけで容易に反応が進行し、目的の化合
物を簡単な工程で収率良く得ることができる。
(実施例) 以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発
明はこれらに限定されるものではない。
実施例1 鉄−2,9,16,23−テトラカルボキシフタロシアニン2g
を精製ジメチルホルムアミド100mlに溶解後、グリシジ
ルメタクリレート20ml、ヒドロキノン0.5gを加え、40℃
で72時間撹拌しながら反応を行った。反応終了後、未反
応物を濾別して除き、濾液を減圧下で濃縮しエーテルに
投入して再沈澱させた。さらに、この沈澱物をクロロホ
ルム/メタノール=9/1に溶解し、エーテルで再沈澱
し、さらにカラムクロマトグラフィーにより、クロロホ
ルム/メタノール=8/2で展開して精製し、鉄−〔テト
ラキス(2′−ヒドロキシメチル−1′−メタクリルエ
チル−エンジオキシ−2−カルボニル)フタロシアネー
ト〕を得た。このものは一般式(1)において、MがFe
であり、R1〜R4が式(2)(式中のXはCH3)で示され
る。
(収量2.0g、収率48.7%) 分子量:1311.8 分析値%: C H O N Fe 実験値 58.42 4.47 24.46 8.49 4.16 計算値 58.38 4.56 24.32 8.51 4.24 IR(波数cm-1)1720(νC=0)、3425(νOH) 2880(νCH2)、1640(νC=C) 実施例2 実施例1と同様の方法で、ただし60℃で、24時間反応
を行ない、鉄−〔テトラキス(2′−ヒドロオキシメチ
ル−1′−メタクリルエチル−エンジオキシ−2−カル
ボニル)フタロシアネート〕を得た。
(収量2.3g、収率56%) 実施例3 実施例1と同様の方法により、ただし80℃で、12時間
反応を行ない、鉄−〔テトラキス(2′−ヒドロオキシ
メチル−1′−メタクリルエチル−エンジオキシ−2−
カルボニル)フタロシアネート〕を得た。
(収量2.1g、収率51%) 実施例4 鉄−2,9,16,23−テトラカルボキシフタロシアニン2g
をジメチルホルムアミド100mlに溶解後、グリシジルア
クリレート20ml、ヒドロキノン0.5gを加え40℃で72時間
撹拌、反応を行った。反応終了後、実施例1と同様に処
理して精製し、鉄−〔テトラキス(2′−ヒドロオキシ
メチル−1′−アクリルエチル−エンジオキシ−2−カ
ルボニル)フタロシアネート〕を得た。このものは一般
式(1)において、MがFeであり、R1〜R4が式(2)
(式中のXはH)で示される。
(収量1.8g、収率46.3%) 分子量:1255.8 分析値%: C H O N Fe 実験値 57.35 3.80 25.51 8.92 4.42 計算値 57.33 3.82 25.48 8.93 4.44 IR(波数cm-1)1720(νC=0)、3425(νOH) 2880(νCH2)、1640(νC=C) 実施例5 実施例4と同様の方法により、ただし60℃で、24時間
反応を行ない、鉄−〔テトラキス(2′−ヒドロオキシ
メチル−1′−アクリルエチル−エンジオキシ−2−カ
ルボニル)フタロシアネート〕を得た。
(収量2.0g、収率51%) 実施例6 実施例4と同様の方法により、ただし80℃で、12時間
反応を行ない、鉄−〔テトラキス(2′−ヒドロオキシ
メチル−1′−アクリルエチル−エンジオキシ−2−カ
ルボニル)フタロシアネート〕を得た。
(収量2.9g、収率48%) 実施例7 実施例1と同様に、但し鉄−2,9,16,23−テトラカル
ボキシフタロシアニンの代わりに、コバルト−2,9,16,2
3−テトラカルボキシフタロシアニン2.2gを用いて反応
を行い、コバルト−〔テトラキス(2−ヒドロキシメチ
ル−1−メタクリルエチル−エンジオキシ−2−カルボ
ニル)フタロシアネート〕を得た。このものは一般式
(1)においてMがCoであり、R1〜R4が式(2)(式中
のXはCH3)で示される。
(収量2.2g、収率49.3%) 分子量:1314.9 分析値%: C H O N Cu 実験値 58.35 4.39 24.40 8.54 4.32 計算値 58.23 4.54 24.26 8.49 4.47 IR(波数cm-1)1720(νC=0)、3425(νOH) 2880(νCH2)、1640(νC=C) 実施例8 実施例1と同様に、但し鉄−2,9,16,23−テトラカル
ボキシフタロシアニンの代わりに、銅−2,9,16,23−テ
トラカルボキシフタロシアニン2.5gを用いて反応を行
い、銅−〔テトラキス(2−ヒドロキシメチル−1−メ
タクリルエチル−エンジオキシ−2−カルボニル)フタ
ロシアネート〕を得た。このものは一般式(1)におい
てMがCuであり、R1〜R4が式(2)(式中のXはCH3
で示される。
(収量2.1g、収率47.2%) 分子量:1319.5 分析値%: C H N O Cu 実験値 57.98 4.59 8.51 24.20 4.72 計算値 58.02 4.53 8.46 24.18 4.80 IR(波数cm-1)1720(νC=0)、3425(νOH) 2880(νCH2)、1640(νC=C) 実施例9 ニッケル−2,9,16,23−テトラカルボキシフタロシア
ニン2gを精製ジメチルホルムアミド100mlに溶解後、グ
リシジルメタクリレート0.8g、ヒドロキノン0.5gを加
え、40℃で120時間撹拌しながら反応を行った。反応終
了後、ジメチルホルムアミドを減圧下で除去して濃縮
し、エーテルに投入して生成物を沈澱させた。この沈澱
物をクロロホルム/メタノール=8/2に溶解し、エーテ
ルで再沈澱を繰り返した後、カラムクロマトグラフィー
により精製して、ニッケル−〔2,16−ビス(ヒドロキシ
メチル−1′−メタクリルエチル−エンジオキシ−2−
カルボニル)−9、23−ジカルボキシ〕フタロシアネー
トを得た。このものは一般式(1)において、MがNiで
あり、R1、R3が式(2)(式中のXはCH3)で示され、R
2、R4が−COOH基を示す。
(収量1.8g、収率71.9%) 分子量:942.7 分析値%: C H O N Fe 実験値 61.08 3.84 11.87 16.99 6.22 計算値 61.10 3.82 11.88 16.97 6.23 IR(波数cm-1)1710(νCOOH)、1720(νC=0) 3425(νOH)、2880(νCH2)、1640(νC=C) 実施例10 グリシジルメタクリレート1.2gを用いた他は、実施例
9と同様に反応を行い、ニッケル−〔2,9,16−トリス
(ヒドロキシメチル−1−メタクリルエチル−エンジオ
キシ−2−カルボニル)−23−カルボキシ〕フタロシア
ネートを得た。このものは一般式(1)において、Mが
Niであり、R1、R2、R3が式(2)(式中のXはCH3)で
示され、R4が−COOH基を示す。
(収量1.95g、収率60.9%) 分子量:1128.7 分析値%: C H O N Fe 実験値 59.55 4.07 9.95 21.18 5.25 計算値 59.54 4.08 9.92 21.26 5.20 IR(波数cm-1)1720(νCOOH)、1720(νC=0) 3425(νOH)、2880(νCH2)、1640(νC=C
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 51/10

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記の一般式(1) (但し、式中のMはFe、Cu、Co、Niから選ばれる金属を
    示し、R1〜R4の少なくとも1つは次の式(2) (式中のXはHまたはCH3基を示す)で示される基で、
    残りはCOOH基である)で表される重合性金属フタロシア
    ニン誘導体。
  2. 【請求項2】2,9,16,23−テトラカルボキシフタロシア
    ニンの金属錯体とグリシジル(メタ)アクリレートとを
    反応することを特徴とする請求項1記載の重合性金属フ
    タロシアニン誘導体の製造方法。
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