JP3575053B2 - フタロシアニン誘導体及び該誘導体を含有する光学記録体 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、新規なフタロシアニン誘導体及び該誘導体を光吸収物質として記録層中に含有する光学記録体に関するものである。
レーザー、特に半導体レーザーを用いる光学記録は、高密度の情報記録保存及びその再生を可能とするため、近年、特に開発が望まれている技術である。かかる光学記録の一例としては光ディスクを挙げることができる。
【０００２】
一般に光ディスクは、円形の基体に設けられた薄い記録層に、１μｍ程度に集束したレーザー光を照射し、高密度の情報記録を行うものである。
最近光ディスクの中でも注目を集めているものに書き込み型コンパクトディスク（ＣＤ Ｗｒｉｔｅ Ｏｎｃｅ ディスク）がある。ＣＤ Ｗｒｉｔｅ Ｏｎｃｅ ディスクはコンパクトディスクと同じ形状のディスクである。
【０００３】
ユーザーは、記録装置を使用して音楽や情報を１回だけ記録することが可能であり、記録した音楽や情報の再生は既存のＣＤプレーヤーやＣＤ ＲＯＭドライブを用いて行うことが可能である。
ＣＤ Ｗｒｉｔｅ Ｏｎｃｅ ディスクは、通常、案内溝を有するプラスチック基板上に色素を主成分とする記録層、金属反射膜、保護膜を順次積層することにより構成される。
【０００４】
情報の記録はレーザー光（通常７８０ｎｍ）の照射により、その個所における記録層、反射層又は基板の分解、蒸発、溶解等の熱的な変化により生成し、そして記録された情報の再生は、レーザー光により、変化がおきている部分と起きていない部分との反射率の差を読み取ることにより行う。
【０００５】
したがって、記録体としては、記録に使用するレーザー光に対する記録感度が高いこと、再生に使用するレーザー光に対する反射率が記録部では低く、未記録部では高いことが重要である。コンパクトディスクプレーヤーで再生をおこなうためには、再生に使用するレーザー光（通常７８０ｎｍ）に対する未記録部の反射率は６５％以上、記録部の反射率は４５％以下とすることが必要である。
【０００６】
【従来の技術】
このようなＣＤ Ｗｒｉｔｅ Ｏｎｃｅ ディスクの記録層に使用する色素としては、従来シアニン系色素を用いたものが提案されてきたが、シアニン系の色素を使用したものは日光その他の光に弱いという欠点を有していた。その他、有機色素を用いた光学記録体としては、スクアリリウム系色素、ナフトキノン系色素、フタロシアニン系色素、ナフタロシアニン系色素等を用いたものが提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような有機色素のうち、フタロシアニン系色素、ナフタロシアニン系色素は一般に耐候性が優れていて好ましいが、ベンゼン環、ナフタレン環に置換基を有していないものは、溶媒に対する溶解度が極めて低いため、塗布により記録層を形成することができないという問題点を有している。
【０００８】
一方、特開平１−３０４９９１号において、本発明者らはナフタロシアニン系の色素ではテトラヒドロフルフリルオキシ基等をナフタレン環に導入することを提案した。これらの化合物は溶媒に対する溶解度が良好なため塗布により記録層を形成することが可能である。しかしながらこれらのナフタロシアニン誘導体は７８０ｎｍ付近の吸収が極めて大きいため、ＣＤ Ｗｒｉｔｅ Ｏｎｃｅ ディスクの記録層に用いた場合には未記録部の反射率が低くなるという問題点を有している。
本発明は、上述のような従来の課題を解決し得る新規なフタロシアニン誘導体及び該誘導体を使用した光学記録媒体の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、かかる目的を達成すべく鋭意研究を進めた結果、本発明に到達した。すなわち、本発明は、一般式［Ｉ］
【００１０】
【化２】

【００１１】
（式中、Ｘ及びＹの少なくとも１つは、−Ｏ(ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ)_n Ｚ基（ここで、Ｚはテトラヒドロフルフリル基又はベンジル基を示し、ｎは０〜６の整数である）を表わし、他の１つは水素原子を表わし、Ａはハロゲン原子又は酸素原子が結合していてもよい金属原子を表わす）で示されるフタロシアニン誘導体、並びに、基板と記録層からなり、該記録層が光吸収物質として前示一般式［Ｉ］で示されるフタロシアニン誘導体を含有することを特徴とする光学記録媒体を要旨とするものである。
【００１２】
かかる本発明の新規なフタロシアニン誘導体は、いずれも６００〜８００ｎｍ付近の近赤外領域に吸収を有し、耐光性、耐熱性が良好で、後記するように光学記録体の光吸収物質として非常に有用である。なかでも、前示一般式［Ｉ］において、Ｘ及びＹのいずれか１つが−Ｏ（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｎ Ｚ基を表わし、他の１つが水素原子を表わし、Ｚがテトラヒドロフルフリル基を表わし、ｎが０であり、かつＡがＶＯを表わす場合のフタロシアニン誘導体が望ましい。
【００１３】
また、本発明の光学記録体は、光吸収物質として本発明のフタロシアニン誘導体を使用することによって、前記したような従来の光学記録体の有する課題を解決してその機能を向上させたものである。
これらの本発明の光学記録体に用いる光吸収物質の前示一般式［Ｉ］で示されるフタロシアニン誘導体は、下記一般式［ＩＩ］
【００１４】
【化３】

【００１５】
（式中、Ｚ及びｎは前示一般式［Ｉ］におけると同一の意義を有する）で示されるフタル酸誘導体と、金属酸化物もしくは金属のハロゲン化物とを、尿素の存在下、キノリン又はクロロナフタレン溶媒中で、１〜５時間程度、２００℃〜２５０℃に加熱することにより合成することができる。金属酸化物もしくは金属のハロゲン化物としては、ＩＢ族、ＩＩＡ族、ＩＩＢ族、ＩＩＩＡ族、ＩＶＡ族、ＶＢ族、ＶＩＢ族、ＶＩＩＩ族の各種のものを使用することができるが、バナジウム、ニッケル、コバルト及び銅の酸化物もしくはハロゲン化物が特に好ましい。さらに、ニッケル、コバルト又は銅のハロゲン化物を用いる場合は、触媒として小量のモリブデン酸アンモニウムを加えると収率が増大するので好ましい。
また、本発明の光学記録体に用いる光吸収物質の前示一般式［Ｉ］で示されるフタロシアニン誘導体は、下記一般式［ＩＩＩ］
【００１６】
【化４】

【００１７】
（式中、Ｚ及びｎは前示一般式［Ｉ］におけると同一の意義を有する）で示されるフタロジニトリル酸誘導体と、金属、金属酸化物もしくは金属のハロゲン化物とを、尿素の存在下、キノリン又はクロロナフタレン溶媒中で、１〜５時間程度、２００℃〜２５０℃に加熱することによっても合成することができる。
使用する金属、金属酸化物もしくは金属のハロゲン化物としてはＩＢ族、ＩＩＡ族、ＩＩＢ族、ＩＩＩＡ族、ＩＶＡ族、ＶＢ族、ＶＩＢ族、ＶＩＩＩ族の各種のものを使用することができるが、合成のし易さ、得られた光学記録体の性能からみて銅、マグネシウム、亜鉛、チタン、アルミニウム、インジウム、錫、鉛、バナジウム、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、パラジウム及びこれらの酸化物、ハロゲン化物が好ましく、バナジウム、錫、鉛の酸化物、ハロゲン化物が特に好ましい。
【００１８】
本発明の光学記録体は、基本的には基板と記録層とから構成されているが、さらに必要に応じて基板上に下引き層を、また記録層上に反射層及び保護層を設けることができる。
本発明における基板としては、使用するレーザー光に対して透明又は不透明のいずれであってもよい。基板の材質としては、ガラス、プラスチック、紙、板状もしくは箔状の金属等の、一般にこの種の記録体用の支持体が使用できるが、種々の点からしてプラスチックが好ましい。プラスチックとしては、例えば、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、ニトロセルロース、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリサルホン樹脂等が挙げられる。
【００１９】
本発明の光学記録体における情報記録層である光吸収色素を含有する記録層の厚さは、１００Å〜５μｍ，好ましくは５００Å〜３μｍである。
本発明において、かかる記録層を基板面上に成膜する方法としては、塗布による方法が好ましい。塗布による成膜方法としては、光吸収性物質として用いられる前示一般式［Ｉ］で示される本発明のフタロシアニン誘導体を、溶媒又は溶媒とバインダーの混合物中に溶解又は分散させたものを、スピンコートする方法等が挙げられ、かかる場合のバインダーとしては、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、セルロース系樹脂等を挙げることができる。
【００２０】
その際、樹脂に対する光吸収性物質の比率は１０重量％以上が望ましい。また、かかる場合の溶媒としては、ジメチルホルムアミド、メチルエチルケトン、メチルセルソルブ、エチルアルコール、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、クロロベンゼン等各種のものを用いることができる。なお、基板として、射出成型により製造されたポリカーボネート樹脂基板やメタクリル樹脂基板を用いる場合には、上記の溶媒としては、エチルセロソルブ、エチルアルコール、オクタフルオロペンタノール等が好ましい。
本発明の光学記録体の記録層は基板の両面に設けてもよいし、片面だけに設けてもよい。
【００２１】
上記のようにして得られた光学記録体への記録は、基板の両面又は片面に設けた記録層に１μｍ程度に集束したレーザー光、好ましくは半導体レーザーの光を照射することにより行う。レーザー光の照射された部分には、レーザーエネルギーの吸収による、分解、蒸発、溶融等の記録層の熱的変形が起こる。
記録された情報の再生は、レーザー光により、熱的変形が起きている部分と起きていない部分の反射率の差を読み取る事により行う。
光源としては、Ｈｅ−Ｎｅレーザー、Ａｒレーザー、半導体レーザー等の各種のレーザーを用いることができるが、価格、大きさの点で、半導体レーザーが特に好ましい。
半導体レーザーとしては、中心波長８３０ｎｍ、中心波長７８０ｎｍ、そしてそれより短波長のレーザーを使用することができる。
【００２２】
【実施例】
次に、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例により制限されるものではない。なお、「％」は特に断らない限り「重量％」である。
【００２３】
実施例１
▲１▼３−テトラヒドロフルフリルオキシフタル酸無水物の合成
３−ヒドロキシフタル酸（融点２００〜２０４℃）１００ｇをメチルアルコール２ｌ中に分散させ、９７％硫酸５ｍｌを加え、還流下２４時間撹拌した。放冷後、氷水５ｌ中に加え、析出した結晶を瀘別、水洗、乾燥して、下記構造式［ＩＶ］
【００２４】
【化５】

で示される３−ヒドロキシフタル酸ジメチルの結晶８５ｇを得た。構造はマススペクトルにより確認した。
３−ヒドロキシフタル酸ジメチル１５ｇ、予めパラトルエンスルホニルクロライドとテトラヒドロフルフリルアルコールとから常法に従って合成したパラトルエンスルホン酸テトラヒドロフルフリルエステル２５．８ｇ及び炭酸カリウム７．５ｇをクロロベンゼン２００ｍｌ中に加え、還流下１０時間撹拌した。次いで、放冷後、析出した結晶を瀘別し、瀘液から減圧留去によりクロロベンゼンを除去し、淡かっ色のタール状物質１３ｇを得た。
【００２５】
このタール状物質を５％水酸化ナトリウム水溶液５００ｍｌ中に分散させ、還流下８時間撹拌した。放冷後、氷冷しながら濃塩酸を滴下し、ｐＨ３とした後、析出物を瀘別、乾燥して淡黄色結晶９．５ｇを得た。この結晶を氷酢酸から再結晶して、下記構造式［Ｖ］
【００２６】
【化６】

で示される３−テトラヒドロフルフリルオキシフタル酸無水物を得た。構造はマススペクトルにより確認した。
【００２７】
▲２▼フタロシアニン誘導体の合成
上記のようにして得られた３−テトラヒドロフルフリルオキシフタル酸無水物６．２ｇと尿素１２．５ｇを乳鉢で粉砕、混合した後、１５０℃〜１８０℃で３０分間撹拌しながら反応させた。次いで約１００℃まで冷却後、三塩化バナジウム２．０ｇ及びキノリン１０ｍｌを加えて加熱し、２００℃〜２２０℃で２時間撹拌した。さらに、室温まで放冷後、メチルアルコール２００ｍｌを加え還流下１時間撹拌した。
【００２８】
このものを熱瀘過して得られた結晶を、１％水酸化ナトリウム水溶液２００ｍｌとエチルアルコール２００ｍｌの混合液中に加え、還流下２時間撹拌した。このものを熱瀘過し、エチルアルコールで洗浄、乾燥し、濃緑色の結晶５．３ｇを得た。この結晶をクロロホルム３０ｍｌに分散させ、不溶解物を瀘別した後、減圧下瀘液からクロロホルムを留去した。得られた緑色の物質にメチルアルコールを加え得られた結晶を瀘過することにより、緑色物質０．９３ｇを得た。
得られた物質（結晶）は異性体を含むと考えられるが、その代表的な構造は下記式［ＶＩ］
【００２９】
【化７】

【００３０】
で示される。この物質のクロロホルム溶液中でのλｍａｘ は７００ｎｍであり、分子吸光係数は１３．８×１０^４であった。
【００３１】
実施例２〜５
下記一般式［ＶＩＩ］
【００３２】
【化８】

【００３３】
（式中、Ｒは下記表−１に示す）で代表される本発明のフタロシアニン誘導体の４例を、実施例１に準じて合成した。実施例２〜５で得られた各物質（結晶）のクロロホルム溶液中でのλｍａｘ 、分子吸光係数を、前記実施例１の測定結果とともに下記表−１にまとめて示す。
【００３４】
【表１】

【００３５】
実施例６
下記式［ＶＩＩＩ］
【００３６】
【化９】

【００３７】
で示される３−（ベンジルオキシ−エトキシ−エトキシ−エトキシ）フタル酸無水物を、実施例１の▲１▼に準じて合成した。得られた該ジカルボン酸無水物５．０ｇと尿素１５ｇとを乳鉢で粉砕、混合し、１５０℃〜１８０℃で２時間反応させた。これを約１００℃まで冷却後、塩化コバルト６水和物２ｇ及びキノリン１０ｍｌを加え、２００℃〜２２０℃で２時間撹拌し、次いで室温まで冷却後、メチルアルコール２００ｍｌを加え、還流下３時間撹拌した。
【００３８】
このものを熱瀘過し、得られた瀘液を１％塩酸５００ｍｌ中に加えた。０℃〜５℃で１時間撹拌した。析出したハルツ状の物質をクロロホルム５０ｍｌで抽出し、水洗後、硫酸ナトリウムで乾燥した後、シリカゲルカラム（ワコーゲルＣ−３００）により精製し、融点５０℃以下の緑色物質０．５ｇを得た。
【００３９】
得られた物質（結晶）は異性体を含むと考えられるが、その代表的な構造は下記式［ＩＸ］
【００４０】
【化１０】

【００４１】
で示すことができる。また、本物質のクロロホルム溶液中でのλｍａｘは６４５ｎｍ，分子吸光係数は１４．３×１０^４でった。
【００４２】
実施例７〜９
実施例６に準じて、実施例７では３−（ベンジルオキシ−エトキシ−エトキシ−エトキシ）フタル酸無水物を塩化ニッケルと、実施例８では該無水物を塩化第二銅と、実施例９では３−（テトラヒドロフルフリルオキシ−エトキシ−エトキシ−エトキシ）フタル酸無水物を塩化コバルトとそれぞれさせることにより、本発明のフタロシアニン誘導体の合成を行った。
【００４３】
その結果、得られた各物質（結晶）はいずれも異性体を含むと考えられるが、その代表的な構造としては、実施例７の物質は下記式［Ｘ］、実施例８の物質は下記式［ＸＩ］、実施例９の物質は下記式［ＸＩＩ］のそれぞれで示すことができる。
【００４４】
【化１１】

【００４５】
【化１２】

【００４６】
【化１３】

【００４７】
また、かかる実施例７〜９で得られた各物質のクロロホルム溶液中でのλｍａｘ 、分子吸光係数の測定結果を前記実施例６の測定結果とともに下記表−２にまとめて示す。
【００４８】
【表２】

【００４９】
実施例１０
▲１▼１，４−ビステトラヒドロフルフリルオキシフタロジニトリルの合成
２，３−ジシアノハイドロキノン１６ｇ、予めパラトルエンスルホニルクロライドとテトラヒドロフルフリルアルコールとから常法に従って合成したパラトルエンスルホン酸テトラヒドロフルフリルエステル５２．０ｇ及び炭酸カリウム１５．０ｇをクロロベンゼン３００ｍｌ中に加え、還流下１０時間撹拌した。次いで、放冷後、濾過し、瀘液から減圧留去によりクロロベンゼンを除去し、褐色の結晶１０ｇを得た。得られた結晶をｎ−ブチルアルコールから再結晶することにより下記構造式［ＸＩＩＩ］
【００５０】
【化１４】

で示される１，４−ビステトラヒドロフルフリルオキシフタロジニトリルを得た。構造はマススペクトルにより確認した。
▲２▼フタロシアニン誘導体の合成
上記のようにして得られた１，４−ビステトラヒドロフルフリルオキシフタロジニトリル２．０ｇと三塩化バナジウム０．５ｇとをクロロナフタレン５ｍｌに分散させ２００℃〜２２０℃で５時間反応させた。放冷後、メチルアルコール１００ｍｌを加え、還流下２時間撹拌した。
【００５１】
このものを熱瀘過して得られた結晶を、１％水酸化ナトリウム水溶液１００ｍｌとエチルアルコール２００ｍｌの混合液中に加え、還流下２時間撹拌した。このものを熱瀘過し、エチルアルコールで洗浄、乾燥し、濃緑色の結晶０．８ｇを得た。この結晶をクロロホルム３０ｍｌに分散させ、不溶解物を瀘別した後、減圧下瀘液からクロロホルムを留去した。得られた緑色の物質にメチルアルコールを加え得られた結晶を瀘過することにより、下記構造式［ＸＩＶ］で示される緑色物質０．３ｇを得た。
この物質のクロロホルム溶液中でのλｍａｘ は７９５ｎｍであり、分子吸光係数は１８．５×１０^４であった。
【００５２】
【化１５】

【００５３】
実施例１１〜２５
下記一般式［ＸＶ］（式中のＡ及びＲは下記表−３に示す）で示される本発明のフタロシアニン誘導体１５例を実施例１０に準じて合成した。得られた各物質のクロロホルム溶液中でのλｍａｘ 、分子吸光係数を前記実施例１０の結果とともに下記表−３にまとめて示す。
【００５４】
【化１６】

【００５５】
【表３】

【表４】

【００５６】
実施例２６
実施例１に基づいて合成された構造式［ＶＩ］で示される本発明のフタロシアニン誘導体の１．７％オクタフルオロペンタノール溶液を調製し、スピンコーティング法（回転数５００ｒｐｍ）により、直径１２０ｍｍ、板厚１．２ｍｍのポリカーボネート基板上に塗布した。この色素薄膜の上に金を蒸着して反射層を形成し、さらに、その上に紫外線硬化樹脂による保護層を設けて光学記録体を作成した。得られた光学記録体の未記録部の７７５ｎｍでの反射率は７１％であった。
【００５７】
作製した光学記録体を線速度１．２ｍ／ｓで回転させながら、中心波長７７５ｎｍの半導体レーザー光を出力１０ｍＷで照射し、ＥＦＭ信号を記録した。次に、この記録部を中心波長７８０ｎｍの半導体レーザーを有するＣＤプレーヤーで再生したところ、良好な再生信号を得た。
また、耐光性（キセノンフェードメーター加速テスト；６０時間）及び保存安定性（７０℃、８５％ＲＨ；１００時間）試験を行った結果、初期と比べて感度及び再生信号の劣化はみられず、光学記録体として極めて優れたものであった。
【００５８】
実施例２７
実施例１０に基づいて合成された構造式［ＸＩＶ］で示される本発明のフタロシアニン誘導体の２．８％オクタフルオロペンタノール溶液を調製し、スピンコーティング法（回転数５００ｒｐｍ）により、直径１２０ｍｍ、板厚１．２ｍｍのポリカーボネート基板上に塗布した。この色素薄膜の上に金を蒸着して反射層を形成し、さらに、その上に紫外線硬化樹脂による保護層を設けて光学記録体を作成した。得られた光学記録体の未記録部の８３０ｎｍでの反射率は２２％であった。
【００５９】
作製した光学記録体を線速度４ｍ／ｓで回転させながら、中心波長８３０ｎｍの半導体レーザー光を１μｍのスポットで出力１０ｍＷで照射したところ極めて輪郭の明瞭なピット（孔）が形成された。次にこの光学記録体を線速度４ｍ／ｓで回転させながら、記録部に中心波長８３０ｎｍの半導体レーザー光を照射したところ、良好な再生信号を得た。
また、耐光性（キセノンフェードメーター加速テスト；６０時間）及び保存安定性（７０℃、８５％ＲＨ；１００時間）試験を行った結果、初期と比べて感度及び再生信号の劣化はみられず、光学記録体として極めて優れたものであった。
【００６０】
比較例１
特開平１−３０４９９１号に従って合成した下記構造式［ＸＶＩ］に示される化合物を使用して、実施例２６とほぼ同様の条件で光学記録体を作製した。得られた光学記録体の未記録部の７７５ｎｍでの反射率は１３％であり、ＣＤ Ｗｒｉｔｅ Ｏｎｃｅ ディスクとしては不適当であった。
【００６１】
【化１７】

比較例２
特願平３−２２４４０７号に従って合成した下記構造式［ＸＶＩＩ］に示される化合物を使用して、実施例２６とほぼ同様の条件で光学記録体を作製した。得られた光学記録体の未記録部の７７５ｎｍでの反射率は６４％であり、光学記録体としての性能は、反射率が低い点で実施例２６の本発明の光学記録体と比べて劣るものであった。
【００６２】
【化１８】

【００６３】
【発明の効果】
本発明の新規なフタロシアニン誘導体は６００〜８００ｎｍ付近の可視〜近赤外領域に吸収を有し、耐光性、耐熱性が良好で、しかも加熱による吸収波長の変化が生起しにくく、かつ光学記録体のプラスチック基板への塗布も容易である、という工業的価値ある顕著な効果を奏するものである。
また、本発明の光学記録体は、記録層の光吸収物質としてかかる新規な本発明のフタロシアニン誘導体を含有しているので、耐光性、耐熱性に優れ、記録再生特性も良好であるという顕著な効果を奏するものである。

Claims (2)

1. 一般式［Ｉ］
   

   

   （式中、Ｘ及びＹの少なくとも１つは、−Ｏ(ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ)_n Ｚ基（ここで、Ｚはテト
   ラヒドロフルフリル基又はベンジル基を示し、ｎは０〜６の整数である）を表わし、他の１つは水素原子を表わし、Ａはハロゲン原子又は酸素原子が結合していてもよい金属原子を表わす）で示されるフタロシアニン誘導体。
2. 基板と記録層からなり、該記録層が光吸収物質として請求項１のフタロシアニン誘導体を含有することを特徴とする光学記録体。