JP3286905B2 - フタロシアニン化合物 - Google Patents
フタロシアニン化合物Info
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- C09B47/0675—Preparation from carboxylic acids or derivatives thereof, e.g. anhydrides, amides, mononitriles, phthalimide, o-cyanobenzamide from phthalodinitriles naphthalenedinitriles, aromatic dinitriles prepared in situ, hydrogenated phthalodinitrile having oxygen or sulfur linked directly to the skeleton
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Description
ラーフィルター用色素、光電変換素子、電子写真感光
体、有機半導体素子、触媒及びガスセンサー、カラーフ
ィルターに利用可能な新規なフタロシアニン化合物に関
するものである。
されてきた顔料としての用途の他に、光記録用色素、カ
ラーフィルター用色素、光電変換素子、電子写真感光
体、有機半導体素子、触媒及びガスセンサー等の材料と
して注目を集めている。しかしながら、無置換のフタロ
シアニン化合物はほとんどの溶剤に対して難溶もしくは
不溶であり、著しく加工性に劣る。例えば、前述の用途
に用いるためのフタロシアニンを薄膜化する場合には真
空蒸着法か超微粒子分散法が用いられるが、いずれの場
合も生産性が低く、これらの媒体や素子等を量産する場
合に大きな障害になっている。特にフタロシアニン化合
物の真空蒸着膜を光ディスク用記録膜として用いる場
合、蒸着膜を記録特性に合う結晶型に結晶移転すること
が必要になる。この結晶移転は蒸着した記録膜を熱また
は有機溶媒の上記に長時間曝す処理によって行なわれ、
生産性を著しく損なう為、この方法による光ディスクの
生産は実用化されていない。
D)に関しては、近年追記型CDの開発が盛んである。
これまで追記型CDの材料として有機色素では主として
シアニン色素が用いられてきた。このタイプの色素は吸
光係数が大きいという点で優れているが、耐光性が悪い
という欠点があった。これを改善するため一重項酸素ク
エンチャーなどの光安定化剤を添加する方法もとられて
いるが、その効果は十分なものではなかった。これに対
しフタロシアニン色素はシアニン色素に代わりうる光吸
収特性を持ちながら耐光性が良いので、前述のような有
機溶剤への溶解度が低いという問題を解決する必要があ
った。
ンに置換基を導入して有機溶媒に溶ける化合物とした
後、これを塗布することも行なわれている。たとえば特
開平1−180865、特開平2−265788号、特
開昭63−312888公報に開示されたフタロシアニ
ン化合物は、フタロシアニンのベンゼン環にそれぞれア
ルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基を導入して炭
化水素系等の有機溶剤の対する溶解性を向上させたもの
である。これ以外にもエステル、ポリエーテルの官能基
を有するものなど様々な可溶化の試みが行われている。
ン色素を記録層として使用する場合に問題となるのは、
前記のような溶解度の悪さという加工上の問題以外に次
のような点も挙げられる。その1つは、フタロシアニン
分子の平面性が高すぎるために、膜形成したときに分子
同士が重なり合う形で会合して、長波長部の吸光係数が
下がるという問題である。また、他の1つはその用途が
追記型CDである場合には、フタロシアニン分子の熱安
定性が高すぎるため、レーザー光による記録の感度が悪
くなるという点である。前掲公開公報に示されたフタロ
シアニン色素の場合はそういった問題への対応が不十分
で、成膜特性は改善されたものの、光学特性や熱特性に
ついてはまだ満足のできるものではなかった。本発明
は、従来のフタロシアニンにおける如上の問題点を解決
せんとするものである。
一般式(1)で示される新規なフタロシアニン化合物に
係るものである。
素原子の位置番号を示す。フタロシアニン骨格に結合す
る酸素原子は、1又は4のいずれか、5又は8のいずれ
か、9又は12のいずれか、13又は16のいずれかの
位置の炭素原子にそれぞれ結合しているものとする。ま
た、R1はフッ素置換されたアルキル基を示し、R2はフ
ェニル基、又はアルキル基を有するフェニル基を示す。
R3はアルキル基、又はフッ素置換されたアルキル基、
又は水素原子を示す。MはZn、Cu、Niを表す。)
る。一般式(1)の化合物において、R1の具体例とし
ては、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル
基、ヘプタフルオロ−n−プロピル基、ヘプタフルオロ
−iso−プロピル基、ノナフルオロ−n−ブチル基な
どがあげられる。R2の具体例としては、フェニル基、
2−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、2,5
−ジメチルフェニル基、2,4−ジメチルフェニル基、
2,4,6−トリメチルフェニル基、2,5−ジ−te
rt−ブチルフェニル基などがあげられる。R3となる
原子団のうちアルキル基の例としては、メチル基、エチ
ル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、直鎖また
は分岐状のブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチ
ル基、オクチル基などがあげられ、フッ素置換されたア
ルキル基の具体例としてはR1と同じものがあげられ
る。
後で説明する方法によってフタロニトリル誘導体を合成
し、それを必要な金属塩とともに強有機塩基である1,
8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン
(DBU)、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−
5−ノネン(DBN)等の存在下、メタノール、エタノ
ール、n−ペンタノール等のアルコール溶媒中で反応さ
せて合成することができる。その結果得られるフタロシ
アニン化合物は種々の炭化水素系、エーテル系、ケトン
系、エステル系、アルコール系、芳香族系等の溶剤の容
易に溶けて青緑色ないし青色を呈する。これらの溶液を
用いてポリカーボネート基板にスピンコートすると均質
な薄膜を形成することができる。
トルは、通常のフタロシアニン化合物を用いた薄膜で見
られるような可視部における吸光係数の低下が見られな
いので、光記録媒体等の用途に用いるのにも適してい
る。吸収スペクトルにおけるこのような好ましい特性
は、本発明のフタロシアニン化合物の有するフェニル基
やフッ素置換されたアルキル基が嵩高いために、吸光係
数低下の原因となる分子間の会合が妨げられるためと推
定される。
有するフェニルメチルオキシ基の部分は一般に熱分解し
やすい構造と考えており、実際に本発明の化合物も20
0〜400℃の温度範囲で発熱的に分解するので、追記
型CDの素材として適切である。この他、本発明の化合
物に含まれるフッ素置換されたアルキル基は、この化合
物に、記録材料等の用途にとっては好ましい光安定性、
熱安定性を付与する。本発明の化合物は、これらの特徴
的な原子団相互のバランスを考慮することで分子全体の
特性を柔軟にコントロールすることができるため、特性
の微妙な調整が求められる光記録材料等の用途に高い適
応能力を持っている。
フッ素系置換基を持つフタロニトリル誘導体は、含フッ
素系ベンジルアルコール誘導体と、3ーニトロフタロニ
トリルとを反応させれば得ることができる。含フッ素系
ベンジルアルコール誘導体はたとえば次の〜のよう
な反応経路を通じて合成される。
ン酸無水物またはカルボン酸ハロゲン化物とのフリーデ
ルクラフツ反応によって含フッ素アセトフェノン誘導体
を製造しそれを還元する。ベンゼン誘導体と含フッ素
アセトン誘導体とをフリーデルクラフツ反応させる。
ハロゲン化ベンゾイル誘導体と含フッ素不飽和炭化水素
をフッ化物イオンの存在下に反応させて含フッ素アセト
フェノン誘導体を製造し、それを還元する。フェニル
リチウム、フェニルマグネシウムブロマイド等に代表さ
れる有機金属化合物と含フッ素カルボン酸エステルとを
反応させて得られる含フッ素アセトフェノン誘導体を還
元する。ベンズアルデヒド誘導体と含フッ素アルキル
ハライドを金属亜鉛の存在下に反応させる。
明する。これらの実施例で得られた化合物の構造は後記
表1に一覧表として示す。
2,2−トリフルオロエタノール)の合成 冷却管をつけた反応フラスコに2,2,2−トリフルオ
ロアセトフェノン(東京化成試薬)5.0gアルミニウ
ムトリイソプロポキシド11.8g、イソプロピルアル
コール100mlを仕込み、撹拌しながら環流温度まで
昇温し、さらに同温度で1.5時間撹拌した。加熱を止
め放冷後、反応液を氷水1000mlに排出し、20%
塩酸でpH3にした後、トルエン200mlで抽出し
た。トルエン層を硫酸マグネシウムで乾燥後、トルエン
を留去し5.1gの目的化合物を得た。GC/MS分析
により分子量ピーク(m/e176)を、IRスペクト
ルよりνOH=3500cm-1、νCF=1120〜1
170cm-1の吸収ピークを確認した。
カリウム7.9g、ジメチルスルホキシド30ml、3
−ニトロフタロニトリル4.5gを仕込み、窒素気流7
0℃で4時間撹拌した後、反応物を水1000mlに注
加し、析出した結晶を濾集、乾燥して6gの目的化合物
を得た。この化合物の分析データは次の通りであった。
IRスペクトル(KBr):2230cm-1,(νC
N),1140〜1180cm-1(νCF)、GO/M
S:302(M+)、融点:165−167℃。
0g、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウ
ンデセン(以下DBUと略)4.5g、1−ペンタール
33ml、塩化亜鉛0.64gを仕込み窒素気流下10
0℃で5時間撹拌した。反応液をメタノール100ml
に注加しさらに水20mlを加え析出した結晶を濾集、
乾燥して4.4gの粗製品を得た。この粗製品3gをカ
ラムクロマトグラフィ(シリカゲル/トルエン:酢酸エ
チル=20:1)により分離精製し1.6gの精製品を
得た。このフタロシアニン誘導体はIRスペクトル(K
Br)において1110〜1180cm-1にνCFの特
性をもち、溶解度は1,2−ジクロロエタン、トルエ
ン、エチルセロソルブのいずれの溶剤の対しても室温で
2%以上あった。またDSC分析において247℃を頂
点とする発熱ピークが見られ、TG分析における減量開
始温度は240℃であった。また元素分析値は次のよう
であった。 C(%) H(%) N(%) 実測値 60.48 2.90 8.66 計算値 60.32 2.85 8.79(C64H36N8O4F12Zn)
オロ−1−フェニルプロパノン)の合成 冷却器をつけた反応フラスコにペンタフルオロプロピオ
ン酸メチル25g、無水エチルエーテル630mlを仕
込み撹拌しながらドライアイス−アセトンで冷却し−4
5〜−60℃でフェニルリチウム78mlを30分かけ
て滴下した。その後−45℃以下で1時間撹拌し、さら
に冷却をやめ2.5時間撹拌して室温まで戻した。反応
液を7%塩酸1000mlに注加し分離したエーテル層
を分取、それを5%炭酸ナトリウム水溶液1000ml
で洗浄、次に食塩水1000mlで洗浄し、無水硫酸マ
グネシウムを加え乾燥した。ろ過して硫酸マグネシウム
を除き、ろ液よりエーテルを留去して淡黄褐色オイル状
物質22gを得た。GO/MS分析で分子量ピーク(2
24)を、IRスペクトルで(νCO)(1709cm
-1)、νCF(1100〜1217cm-1)の吸収ピー
クを確認した。
ペンタフルオロ−1−フェニルプロパノール)の合成 反応フラスコに、1)で得たアセトフェノン誘導体22
g、イソプロピルアルコール300mlを仕込み撹拌し
ながら、40℃で水素化ホウ素ナトリウム15gを加え
た。40℃で3.5時間撹拌した後、室温まで放冷、反
応液を水1500mlに加えジエチルエーテルで抽出し
た。抽出液を水洗し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した
後、濃縮して淡褐色のオイル状物質19gを得た。GC
/MS分析で分子量ピーク(226)を、IRスペクト
ルでνCOの吸収のないことと、νOH(3360cm
-1)、νCF(1130〜1210cm-1)の吸収ピー
クを確認した。
ム9.4g、ジメチルスルホキシド50mlを仕込み撹
拌しながら、3−ニトロフタロニトリル5.9gをジメ
チルスルホキシド20mlにとかした溶液を45℃で1
時間かけて滴下した。その後、60℃で4時間撹拌した
後、反応物を水600mlに注加し酢酸エチルを加え抽
出した。抽出物を水洗後、酢酸エチルを留去して8gの
淡褐色オイルを得た。この化合物のGC/MS分析によ
り分子量ピーク(352)を確認した。
g、DBU6.0g、1−ペンタノール25mlを仕込
み撹拌、窒素気流下90℃に昇温し塩化亜鉛0.45g
を投入して100℃で6時間撹拌した。加熱を止め反応
液をメタノール200mlに注加しさらに水100ml
を加え析出物を濾集、乾燥して6.9gの粗製品を得
た。この粗製品をカラムクロマトグラフィ(シリカゲル
/トルエン:酢酸エチル=40:1)により精製し、
2.5gの精製品を得た。このフタロシアニン誘導体は
室温でエチルソロソルブに2%以上溶解した。またDS
C分析において215,373℃を頂点とする発熱ピー
クが見られ、TG分析において200℃から減量が見ら
れた。
オロ−2−フェニル−2−プロパノール(セントラル硝
子社製)10g、無水炭酸カリウム16g、N,N−ジ
メチルホルムアミド25mlを仕込み撹拌しながら、4
0〜50℃で3−ニトロフタロニトリル4.8gを40
分かけて仕込んだ。その後、70℃で6時間撹拌した
後、反応物を水600mlに注加し、析出した結晶を濾
集、乾燥して5.2gの目的物結晶を得た。この化合物
は融点150〜152℃であり、GC/MS分析で分子
量ピーク(370)が確認された。
2g、DBU5.1g、1−ペンタノール30ml、塩
化亜鉛0.64gを仕込み窒素気流下90〜95℃で5
時間撹拌した。反応液をメタノール300mlに注加し
水100mlを加え析出物を濾集、乾燥して5.3gの
粗製品を得た。この粗製品をカラムクロマトグラフィ
(シリカゲル/トルエン)により精製し、2.0gの精
製品を得た。このフタロシアニン化合物は、室温でテト
ラヒドロフラン、アセトン、エタノール、酢酸エチル、
トルエンの各溶剤に1%以上溶解した。またDSC分析
において245℃を頂点とする発熱ピークが見られ、T
G分析において230℃付近から減量が観測された。こ
の化合物のIRスペクトル、1H−NHRのデータは下
記の通りであった。 IR(KBr):1110−1150m-1(νCF)、
1H−NHR(テトラヒドロフラン):δ(ppm f
rom TMS)7.1−7.5(8H,m),7.6
−8.1(20H,m),c9.2−9.4(4H,
m)。
4,5,5,5−ノナフルオロ−1−フェニルペンタノ
ール)の合成 反応フラスコにベンズアルデヒド7.5g、ジメチルホ
ルムアミド175ml、亜鉛粉末11gを仕込み、水浴
で室温を保ちながら超音波(45kHz)を照射、そこ
にノナフルオロブチルヨージド29.5gを30分で滴
下。20〜30℃で4時間超音波を照射した後、反応液
を5%塩酸1000mlに注加、トルエン200mlを
加えろ過により亜鉛粉末を除き、ろ液よりトルエン層を
分取した。それを2%炭酸ナトリウム水溶液、及び水で
洗浄した後、溶剤を留去して淡褐色のオイル4gを得
た。GC/MS分析で分子量ピーク(326)、IRス
ペクトルでνOH(3450cm-1)、νCF(114
0〜1350cm-1)の吸収ピークを確認した。
カリウム5.5g、3−ニトロフタロニトリル1.7
g、ジメチルスルホキシド20mlを混合し、50〜6
0℃で3時間撹拌した後、加熱を止め、反応混合物を水
500mlに注加し析出した結晶を濾集、乾燥して3.
5gの淡褐色固体を得た。この化合物の分析データは次
の通りであった。IR(KBr):2230cm-1(ν
CN)、1130〜1350cm-1(νCF)、GC/
MS:452(M+)、融点:100〜110℃。
5g、1−ペンタノール20ml、塩化亜鉛0.35g
を仕込み撹拌、窒素雰囲気下90℃まで昇温してDBU
3.6gを30分かけて適下した。適下終了後95℃で
6時間撹拌した。加熱を止め反応液をメタノール200
mlに注加し水100mlを加え析出物を濾集、乾燥し
て3.1gの粗製品を得た。この粗製品をカラムクロマ
トグラフィ(シリカゲル/トルエン)により分取精製し
0.4gの精製品を得た。このフタロシアニン誘導体は
室温でエチルソロソルブ、1,2−ジクロロエタンにそ
れぞれ1%以上溶解した。
わりに塩化第一銅を用い、他の操作は実施例3と同様に
してフタロシアニン化合物の精製品2.5gを得た。こ
のものは室温でテトラヒドロフランに1%以上溶解し
た。またDSC分析において233〜265℃を頂点と
する発熱ピークがみられTG分析において220℃付近
から減量が観測された。
わりに塩化ニッケルを用い、他の操作は実施例1と同様
にしてフタロシアニン化合物の精製品0.8gを得た。
このものは室温で1,2ジクロロエタンに1%以上溶解
した。
ウムを用いた以外は実施例5と同様にして化合物No.
7を合成した。
ロシアニン化合物の置換基と中心金属、及びテトラヒド
ロフラン中の吸収スペクトルの吸収極大波長λmaxを示
した。
板の表面上に深さ約1500Åの案内溝凸凹パターンを
有する基板を用意し、表1のNo.3で表わされる構造
の色素に増感剤として表1のNo.7で表わされる色素
を混合し、テトラヒドロフラン、1−メトキシ−2−ブ
タノール、エチルシクロヘキサンから成る混合溶媒を塗
布液としてスピンコートすることにより、基板上に記録
層を設けた。なお、色素No.3とNo.7の混合比は
重量比No.3/No.7=3/2とした。記録層のλ
maxは710nmであり、膜厚は約1500Åであっ
た。この記録層の上にスパッタによりAuを約1000
Åの厚さに設け反射層とし、さらにその上に紫外線硬化
樹脂(大日本インキ製 SD−1700)からなる保護
層を約5μmの厚さに設けて追記型CDを作製した。こ
の媒体を市販のCDライター(ソニー(株)製 CDW
−900E 2倍速モード)で記録し、CDプレーヤー
(ソニー(株)製 CDP−M51/2)で再生特性を
テストしたところ、通常の再生動作を行うことができ
た。また、C1エラーをプレーヤーからデコードしたと
ころ50以下であり、CD規格(220以下)を満足す
る値であった。
の有機溶媒に室温で容易に溶解する為、膜形成などの加
工性に優れており、また形成された膜は高い吸光係数と
熱応答性をもつもので、光記録材料等、種々の用途に利
用の期待できるものである。
Claims (2)
- 【請求項1】 下記一般式(1)で示されるフタロシア
ニン化合物。 【化1】 (式中、フタロシアニン骨格周辺の1〜16の数字は炭
素原子の位置番号を示す。フタロシアニン骨格に結合す
る酸素原子は、1又は4のいずれか、5又は8のいずれ
か、9又は12のいずれか、13又は16のいずれかの
位置の炭素原子にそれぞれ結合しているものとする。ま
た、R1はフッ素置換されたアルキル基を示し、R2はフ
ェニル基、又はアルキル基を有するフェニル基を示す。
R3はアルキル基、又はフッ素置換されたアルキル基、
又は水素原子を示す。MはZn、Cu、Niを表す。) - 【請求項2】 R1が炭素数1〜4のペルフルオロアル
キル基、R2がフェニル基、R3がトリフルオロメチル基
又は水素原子である請求項1記載のフタロシアニン化合
物。
Priority Applications (5)
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