JP4414113B2 - フタロシアニン化合物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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、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。より詳しくは、本発明は、特に追記可能なコンパクトディスクであるＣＤ−Ｒ用の色素として好適な新規なフタロシアニン化合物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の情報機器や通信環境の発達にともない、記録媒体としてのＣＤ（コンパクトディスク）やＣＤ−Ｒ（追記可能なコンパクトディスク）の需要は著しく増大している。ＣＤ−Ｒは、ＣＤと互換性のある追記型記録媒体であり、そのバイト単価の安さや操作の簡便さが受け入れられて市場が拡大する一方、使用頻度が増すに従い、記録速度の高速化が一層求められるようになってきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
フタロシアニン類を光記録用色素として利用することは、特公平７−５６０１９などにより広く知られている。しかし、これら従来の技術においては、記録速度を上げれば上げるほど記録マーク（ピット）間あるいはトラック（グルーブと呼ばれる案内溝）間の熱的干渉が増大し、記録が困難になるという問題がある。ＣＤ−Ｒは、記録層に含まれる有機色素を、レーザー光を使って熱分解することによって情報を記録するものであるから、高速記録用に高エネルギーのレーザー光を照射する場合、記録層の変形が過剰に起こって、目的の場所以外の場所までが変形するからである。この問題を解決するためには、高速で熱応答性よく分解する色素が求められるが、有機色素でこのような特性を持つ色素は得にくいのが実状である。何故ならば、色素で分解速度の速いものの多くは、分解が爆発的に起こるため、その影響の及ぶ範囲が大きくなりがちだからである。
【０００４】
本発明者らは、すでに光記録用のフタロシアニン色素として、特開平１０−４５７６１、特開平１１−４９７７３等に示すような色素を提案している。これらのフタロシアニン色素は、有機溶剤への高い溶解性や、高感度な記録特性、高い光安定性など、ＣＤ−Ｒ用色素として好適な性質を有している。
しかしながら、上述したようにＣＤ−Ｒの記録速度のより高速化の要求に伴い、これに対応しうる記録材料の実現が求められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる実状に鑑み、有機溶剤への高い溶解性や、高感度でかつ高速記録が可能な記録特性、高い光安定性など、ＣＤ−Ｒ用色素として好適な性質を有する新規なフタロシアニン化合物を提供することをその課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決しさらに記録の高速化を実現するため検討を重ねた結果、本発明を完成するに至った。即ち、本発明によれば、下記一般式（１）で表され、該一般式（１）におけるＲが、下記一般式（２）で表されるアリール基であることを特徴とするフタロシアニン化合物が提供される。
【化３】
（式中、ＭはＣｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｃｄ、ＶＯ又はＴｉＯを表し；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し、置換基Ｒ（Ｏ＝）ＣＯの酸素原子は１〜４のいずれか、５〜８のいずれか、９〜１２のいずれか又は１３〜１６のいずれかからそれぞれ選ばれる４個の炭素原子に結合している）
【化４】
（式中、Ｒ 1 、Ｒ 2 及びＲ 3 はそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜４のアルキル基又は炭素数１〜４のフッ素置換アルキル基を表す）
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明を詳細に説明する。
本発明による新規なフタロシアニン化合物は下記一般式（１）で表される。
【化５】
（式中、Ｒは置換基を有していてもよいアルキル基又は炭素数１〜４の置換基を有していてもよいアリール基を表し；ＭはＣｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｃｄ、ＶＯ又はＴｉＯを表し；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し、置換基Ｒ（Ｏ＝）ＣＯの酸素原子は１〜４のいずれか、５〜８のいずれか、９〜１２のいずれか又は１３〜１６のいずれかからそれぞれ選ばれる４個の炭素原子に結合している）
【０００９】
本発明の好ましい形態のフタロシアニン化合物は、上記一般式（１）で表されるフタロシアニン化合物において、Ｒが下記一般式（２）で表されるアリール基であり、ＭがＣｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｃｄ、ＶＯ又はＴｉＯのいずれかであり、上記置換基Ｒ（Ｏ＝）ＣＯの酸素原子が１〜４のいずれか、５〜８のいずれか、９〜１２のいずれか又は１３〜１６のいずれかからそれぞれ選ばれる４個の炭素原子に結合している。
【化６】
（式中、Ｒ1、Ｒ2及びＲ3はそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜４のアルキル基又は炭素数１〜４のフッ素置換アルキル基を表す）
【００１０】
本発明に係るフタロシアニン化合物は、置換基としてカルボン酸エステル基を有するものである。これらの置換基の効果により、本発明の色素は低い分解温度を示す。
【００１１】
本発明に係るフタロシアニン化合物は、上記一般式（１）で表される化合物であって、置換基Ｒの具体例としては、例えば、アルキル基、アルコキシアルキル基、パーフルオロアルキル基、フッ素置換アルキル基、置換基を有していてもよいフェニル基、置換基を有していてもよいナフチル基などが挙げられる。フェニル基及びナフチル基の置換基の例としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子もしくはヨウ素原子のハロゲン原子、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、ｔｅｒｔ−ブチル基、イソブチル基などのアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基などのアルコキシ基、トリフルオロメチル基などのポリフルオロアルキル基、２，２，２−トリフルオロエトキシ基、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロポキシ基などのポリフルオロアルコキシ基、メトキシエチル基、エトキシエチル基などのアルコキシ置換アルキル基などが挙げられる。
【００１２】
上記一般式（１）で表されるフタロシアニン化合物は、下記一般式（３）で表されるようなアルコキシ基を有するフタロニトリル化合物を環化して、下記一般式（４）で表されるフタロシアニン化合物を合成する。次いで、これをアルコキシ開裂反応にかけることによって下記一般式（５）で表されるようなテトラヒドロキシフタロシアニン化合物を合成し、この化合物に酸ハロゲン化物を反応させることによりそれぞれ合成することができる。
【００１３】
【化７】
（式中、Ｘは置換基を有していてもよいアルキル基を表す。）
【化８】
（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表し、Ｘは上記一般式（３）と同じである。）
【化９】
【００１４】
上記一般式（３）で表されるフタロニトリル化合物は、公知のアルコール誘導体とニトロフタロニトリル、もしくはハロゲン化フタロニトリルを公知の条件下で反応させることにより得ることができる。
【００１５】
上記一般式（３）で表されるフタロニトリル化合物を環化して、上記一般式（４）で表されるフタロシアニン化合物を得るには、上記一般式（３）で表されるフタロニトリル化合物を必要な金属塩とともに有機塩基である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）、ナトリウムアルコキシド、カリウムアルコキシド等の存在下、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、メトキシエタノール、エトキシエタノール、エトキシプロパノール等のアルコール溶媒中で反応させればよい。この反応には、例えば、アンモニアやホルムアミド、尿素などのアンモニアを発生しうる物質を用いて反応を円滑に進行させることもできる。
【００１６】
上記一般式（４）で表されるフタロシアニン化合物から上記一般式（５）で表されるテトラヒドロキシフタロシアニン化合物を得るには、上記一般式（４）で表されるフタロシアニン化合物をアルコキシ開裂反応にかければよい。一般的な方法としては、例えば、上記一般式（４）で表されるフタロシアニン化合物をピリジン塩酸塩中で加熱する方法、ベンゼン、トルエン、ジクロロメタン、もしくは四塩化炭素などの溶剤中で三臭化ホウ素と反応させる方法、あるいはＤＭＦ中でナトリウムチオラートと反応させる方法などがある。
【００１７】
上記一般式（１）で表されるフタロシアニン化合物は、上記一般式（５）で表されるテトラヒドロキシフタロシアニン化合物と酸ハロゲン化物をＴＨＦ、ジオキサン、ＤＭＦ、ＤＭＳＯ、ＤＭＩ、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、アセトニトリル、ヘキサメチルホスホリックトリアミド等の非プロトン性極性溶剤中、水素化ナトリウム、水素化カリウム、トリエチルアミン、トリブチルアミン、ピリジン、Ｎ−メチルモルホリン、ＤＢＵ、ＤＢＮ、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，３−プロパンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，４−ブタンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，６−ヘキサンジアミン等の塩基の存在下で反応させればよい。
【００１８】
上記のようにして得られた上記一般式（１）のフタロシアニン化合物は、分解開始温度が１００〜４００℃の範囲、多くは２５０〜３５０℃の範囲内にあり、ＣＤ−Ｒ用色素の分解温度としては適切なものである。これ以上分解温度が高いと、記録感度が悪くなり、分解温度が低すぎると耐熱性が悪くなる。
【００１９】
上記一般式（１）で表されるフタロシアニン化合物は、また、有機溶剤に対する溶解度が良いので、適当な有機溶媒に溶解し、スピンコートすることにより容易に薄膜化して記録層とすることができる。これらのフタロシアニン化合物は、単独で用いて記録層を形成してもかまわないし、２種以上混合して用いてもかまわない。また、本発明で示す以外の化合物、例えば前記特開平１０−４５７６１、特開平１１−４９７７３等に開示されているようなフタロシアニン化合物と混合して用いてもよい。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明する。これらの実施例で得られた化合物の構造を後記表１に例示する。
なお、以下の説明でフタロシアニン化合物の置換基を示すのに、「α」、「β」という表示を用いることがある。フタロシアニン骨格は、テトラアザポルフィリン骨格の外側に４つのベンゼン環が縮合した形をしているが、各ベンゼン環部分に４ヶ所ずつ置換基が入りうる場所がある。このうち、テトラアザポルフィリン骨格に近い位置２ヶ所をα位、遠い位置２ヶ所をβ位と呼ぶ。例えば、３位が置換されたフタロニトリル化合物を環化すると、α位に置換基が入ったフタロシアニン化合物が生成するが、それは下記のような４種の異性体混合物となっている。以下で説明する操作では、これら下記のような４種の異性体の混合物となっているので、これらの異性体混合物を一括して取り扱っているが、必要に応じてそれぞれ分離して用いることも可能である。
【００２１】
【化１０】
（式中、Ｙは置換基を表す。）
【００２２】
実施例１：α，α，α，α−テトラキス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニルカルボニルオキシ）バナジルフタロシアニン（化合物１）
（１）３−メトキシフタロニトリル（化合物１の中間体）
冷却管を付けた反応フラスコに３−ニトロフタロニトリル８６．５ｇ、メタノール１９．２ｇ、無水炭酸カリウム１６５．６ｇ、及びＤＭＳＯ３５０ｍｌを仕込み、窒素気流下６５℃で４時間撹拌した。加熱、撹拌を止め、反応混合物を水２０００ｍｌ中に排出し、析出した結晶を濾取、水洗、乾燥して６６．４ｇ（収率８４．１％）の目的化合物を得た。この化合物をＧＣ／ＭＳ分析した結果、分子イオンピークＭ＋＝１５８を確認した。
（２）α，α，α，α−テトラメトキシバナジルフタロシアニン（化合物１の中間体）
冷却管を付けた反応フラスコに上記（１）で得た３−メトキシフタロニトリル１９．８ｇ、ナトリウムメトキシド８．５０ｇ、ホルムアミド６．００ｇ、及び１−ペンタノール１８８ｍｌを仕込み、加熱、昇温した。９０℃で三塩化バナジウム６．４５ｇを加え、窒素ガスを導入して９０〜１００℃で５時間撹拌した。加熱、撹拌を止め、反応混合物をメタノール２０００ｍｌ中に排出し、結晶を濾取、メタノール、次いでアセトンで洗浄、乾燥して２１．９ｇの粗製色素を得た。この粗製色素のうち１０．０ｇを採取し、カラムクロマトグラフィー（シリカゲル／クロロホルム：ＴＨＦ＝１５：１〜４：１）により分離精製し、３．８６ｇの目的色素を得た。
（３）α，α，α，α−テトラヒドロキシバナジルフタロシアニン（化合物１の前駆体）
冷却管を付けた反応フラスコにピリジン１１０．６ｇを仕込み、氷水浴中撹拌しながら濃塩酸１４６．０ｇを滴下した。減圧蒸留にて水を完全に留去した後、１００℃まで昇温して上記（２）で得たフタロシアニン化合物８．４６ｇを加え、２００〜２１０℃で４時間撹拌した。加熱を止め、反応混合物の温度が１１０℃となったところで、これを１０％塩酸で希釈した。１時間撹拌した後、析出した結晶を濾取、水洗、アセトンで洗浄、乾燥して６．００ｇの目的色素を得た。
（４）α，α，α，α−テトラキス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニルカルボニルオキシ）バナジルフタロシアニン（化合物１）
冷却管を付けた反応フラスコに上記（３）で得たフタロシアニン化合物０．５０ｇ、４−ｔｅｒｔ−ブチルベンゾイルクロリド１．２２ｇ、及びヘキサメチルホスホリックトリアミド１０ｍｌを仕込み、室温で撹拌しながらＤＢＵ０．７１ｇを滴下した。滴下終了後、５０〜５５℃で３時間撹拌した。加熱、撹拌を止め、反応混合物をメタノール２００ｍｌで希釈し、析出した結晶を濾取、メタノールで洗浄、乾燥して粗製色素１．４０ｇを得た。この粗製色素をカラムクロマトグラフィー（シリカゲル／トルエン：酢酸エチル＝１００：１）により分離精製し、０．２３ｇの精製色素を得た。このフタロシアニン化合物のクロロホルム中でのλｍａｘは、７１０ｎｍであった。またＬＣ／ＭＳ分析した結果、分子イオンピークＭ＋＝１２８３を確認した。
元素分析値は下記の通りであった。
【００２３】
実施例２：α，α，α，α−テトラキス［４−（トリフルオロメチル）フェニルカルボニルオキシ］バナジルフタロシアニン（化合物２）
冷却管を付けた反応フラスコに実施例１の（３）で得たフタロシアニン化合物１．００ｇ、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，６−ヘキサンジアミン５．３６ｇ、及びＤＭＦ５ｍｌを仕込み、氷水浴中で冷却下撹拌しながら４−（トリフルオロメチル）ベンゾイルクロリド２．６０ｇを１５分かけて投入した。投入完了後、反応混合物の温度を室温まで戻して２４時間撹拌した。撹拌を止め、反応混合物をメタノール１００ｍｌで希釈し、水５０ｍｌを加えて析出した結晶を濾取、メタノール／水（２／１）で洗浄、乾燥して１．７６ｇの粗製色素を得た。この粗製色素をカラムクロマトグラフィー（シリカゲル／トルエン：酢酸エチル＝５０：１〜２５：１）により分離精製し、０．６４ｇの精製色素を得た。このフタロシアニン化合物のクロロホルム中でのλｍａｘは、７０９ｎｍであった。また、ＴＧ分析で測定される補外減量開始温度は３３８℃であった。この化合物をＬＣ／ＭＳ分析した結果、分子イオンピークＭ＋＝１３３１を確認した。
元素分析値は下記の通りであった。
【００２４】
比較例 α，α，α，α−テトラキス（２−メチルフェニルチオ）亜鉛フタロシアニン
冷却管を付けた反応フラスコに３−（２−メチルフェニルチオ）フタロニトリル１０．０ｇ、１−ペンタノール８０ｍｌ、ＤＢＵ７．６ｇを仕込み撹拌しながら加熱し、８０℃で塩化亜鉛１．８ｇを加え、窒素気流下１００℃で５時間撹拌した。加熱、撹拌を止め、反応混合物をメタノール５００ｍｌで希釈して析出した結晶を濾取、メタノールで洗浄、乾燥して９．２ｇの粗製色素を得た。この粗製色素をカラムクロマトグラフィーで分離精製し、４．３ｇの精製色素を得た。この化合物の四塩化炭素中でのλｍａｘは７２０ｎｍであった。また、ＴＧ分析で測定される補外減量開始温度は４１８℃であり、ＤＳＣ分析で測定される補外発熱開始温度は４２５℃、発熱量は２５Ｊ／ｇ、発熱ピークの半値幅は３０℃であった。
【００２５】
上記の比較例の化合物のようなフェニルチオ基を有するフタロシアニン化合物の分解開始温度は、３５０〜４５０℃の範囲にあるのが一般的である。これに対して、実施例１で得た化合物の分解開始温度は更に低い。
なお、以上の実施例及び比較例の化合物の分析は、下記の分析装置を使用して行った。
ＧＣ／ＭＳ：株式会社島津製作所製ＧＣＭＳ−ＱＰ２０００ＧＦ
ＬＣ／ＭＳ：同社製ＬＣＭＳ−ＱＰ８０００
ＩＲ ：同社製ＦＴＩＲ−８０００ＰＣ
ＤＳＣ ：同社製ＤＳＣ−５０
ＴＧＡ ：同社製ＴＧＡ−５０
【００２６】
【表１】
【００２７】
（ディスク化実験例）
実験例１
直径１２０ｍｍ、厚さ１．２ｍｍのポリカーボネイト透明基板表面上に、深さ１７００Åの案内溝を有する基板を用意した。
表中、Ｎｏ．１として記載されているフタロシアニン化合物を、下記式で表されるフタロシアニン化合物と３：７の割合で混合し、四塩化炭素、テトラヒドロフラン、２−ブトキシエタノール、メチルシクロヘキサンからなる混合溶媒中に溶解させて色素塗布液を得た。得られた色素液をスピンコート方法により透明基板上に塗布し、光吸収層を得た。光吸収層の膜厚は約１５００Åとした。
光吸収層上にスパッタリング法により、銀膜を約１０００Åの厚さで設け、光反射層を得た。さらに光反射層上に紫外線硬化樹脂（大日本インキ社製 ＳＤ−１７００）からなる保護層をスピンコート法により、約５μｍの厚さに設けて追記型コンパクトディスク（ＣＤ−Ｒ）を得た。
【００２８】
【化１１】
【００２９】
比較例
直径１２０ｍｍ、厚さ１．２ｍｍのポリカーボネイト透明基板表面上に、深さ１７００Åの案内溝を有する基板を用意した。
下記式で表されるフタロシアニン化合物をテトラヒドロフラン、２−ブトキシエタノール、メチルシクロヘキサンからなる混合溶媒中に溶解させて色素塗布液を得た。当色素液をスピンコート方法により透明基板上に塗布し、光吸収層を得た。光吸収層の膜厚は約１５００Åとした。
光吸収層上にスパッタリング法により、銀膜を約１０００Åの厚さで設け、光反射層を得た。さらに光反射層上に紫外線硬化樹脂（大日本インキ社製 ＳＤ−１７００）からなる保護層をスピンコート法により、約５μｍの厚さに設けて追記型コンパクトディスク（ＣＤ−Ｒ）を得た。
【００３０】
【化１２】
【００３１】
上記実験例ならびに比較実験例によって得たＣＤ−Ｒを、市販のＣＤライター（シナノケンシ社製 ＰＸ−Ｗ１２４ＴＳｉ）で１２倍速記録し、エラーレート、ジッター、再生テストをした結果を下記に示す。なお、測定には下記装置（機器）を使用した。
エラーレート測定プレーヤー；ＣＤ−ＣＡＴＳ（Ａｕｄｉｏ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ社製）
ジッター測定プレーヤー；Ｐｈｉｌｉｐｓ社 ＣＤ−９２０ＪＴ
再生テストプレーヤー（市販品）；ＲＩＣＯＨ社 ＭＰ７０８０Ａ Ｘ３２倍速再生
この結果、本発明におけるフタロシアニン混合物を使用したＣＤ−Ｒ（実施例）では、Ｘ１２記録時においてジッターが少なく、エラーレートも低い良好な記録が可能であり、また再生互換性も良好であった。（なお、ＣＤ規格では エラーレート＜２２０ｆ／ｓ ジッター＜３５ｎｓである）
【００３２】
【表２】
【００３３】
【発明の効果】
本発明のフタロシアニン化合物は、種々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鋭敏な熱分解特性をもつので、追記型光記録材料として利用価値の高いものである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、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、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。より詳しくは、本発明は、特に追記可能なコンパクトディスクであるＣＤ−Ｒ用の色素として好適な新規なフタロシアニン化合物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の情報機器や通信環境の発達にともない、記録媒体としてのＣＤ（コンパクトディスク）やＣＤ−Ｒ（追記可能なコンパクトディスク）の需要は著しく増大している。ＣＤ−Ｒは、ＣＤと互換性のある追記型記録媒体であり、そのバイト単価の安さや操作の簡便さが受け入れられて市場が拡大する一方、使用頻度が増すに従い、記録速度の高速化が一層求められるようになってきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
フタロシアニン類を光記録用色素として利用することは、特公平７−５６０１９などにより広く知られている。しかし、これら従来の技術においては、記録速度を上げれば上げるほど記録マーク（ピット）間あるいはトラック（グルーブと呼ばれる案内溝）間の熱的干渉が増大し、記録が困難になるという問題がある。ＣＤ−Ｒは、記録層に含まれる有機色素を、レーザー光を使って熱分解することによって情報を記録するものであるから、高速記録用に高エネルギーのレーザー光を照射する場合、記録層の変形が過剰に起こって、目的の場所以外の場所までが変形するからである。この問題を解決するためには、高速で熱応答性よく分解する色素が求められるが、有機色素でこのような特性を持つ色素は得にくいのが実状である。何故ならば、色素で分解速度の速いものの多くは、分解が爆発的に起こるため、その影響の及ぶ範囲が大きくなりがちだからである。
【０００４】
本発明者らは、すでに光記録用のフタロシアニン色素として、特開平１０−４５７６１、特開平１１−４９７７３等に示すような色素を提案している。これらのフタロシアニン色素は、有機溶剤への高い溶解性や、高感度な記録特性、高い光安定性など、ＣＤ−Ｒ用色素として好適な性質を有している。
しかしながら、上述したようにＣＤ−Ｒの記録速度のより高速化の要求に伴い、これに対応しうる記録材料の実現が求められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる実状に鑑み、有機溶剤への高い溶解性や、高感度でかつ高速記録が可能な記録特性、高い光安定性など、ＣＤ−Ｒ用色素として好適な性質を有する新規なフタロシアニン化合物を提供することをその課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決しさらに記録の高速化を実現するため検討を重ねた結果、本発明を完成するに至った。即ち、本発明によれば、下記一般式（１）で表され、該一般式（１）におけるＲが、下記一般式（２）で表されるアリール基であることを特徴とするフタロシアニン化合物が提供される。
【化３】
【化４】
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明を詳細に説明する。
本発明による新規なフタロシアニン化合物は下記一般式（１）で表される。
【化５】
【０００９】
本発明の好ましい形態のフタロシアニン化合物は、上記一般式（１）で表されるフタロシアニン化合物において、Ｒが下記一般式（２）で表されるアリール基であり、ＭがＣｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｃｄ、ＶＯ又はＴｉＯのいずれかであり、上記置換基Ｒ（Ｏ＝）ＣＯの酸素原子が１〜４のいずれか、５〜８のいずれか、９〜１２のいずれか又は１３〜１６のいずれかからそれぞれ選ばれる４個の炭素原子に結合している。
【化６】
【００１０】
本発明に係るフタロシアニン化合物は、置換基としてカルボン酸エステル基を有するものである。これらの置換基の効果により、本発明の色素は低い分解温度を示す。
【００１１】
本発明に係るフタロシアニン化合物は、上記一般式（１）で表される化合物であって、置換基Ｒの具体例としては、例えば、アルキル基、アルコキシアルキル基、パーフルオロアルキル基、フッ素置換アルキル基、置換基を有していてもよいフェニル基、置換基を有していてもよいナフチル基などが挙げられる。フェニル基及びナフチル基の置換基の例としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子もしくはヨウ素原子のハロゲン原子、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、ｔｅｒｔ−ブチル基、イソブチル基などのアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基などのアルコキシ基、トリフルオロメチル基などのポリフルオロアルキル基、２，２，２−トリフルオロエトキシ基、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロポキシ基などのポリフルオロアルコキシ基、メトキシエチル基、エトキシエチル基などのアルコキシ置換アルキル基などが挙げられる。
【００１２】
上記一般式（１）で表されるフタロシアニン化合物は、下記一般式（３）で表されるようなアルコキシ基を有するフタロニトリル化合物を環化して、下記一般式（４）で表されるフタロシアニン化合物を合成する。次いで、これをアルコキシ開裂反応にかけることによって下記一般式（５）で表されるようなテトラヒドロキシフタロシアニン化合物を合成し、この化合物に酸ハロゲン化物を反応させることによりそれぞれ合成することができる。
【００１３】
【化７】
【化８】
【化９】
上記一般式（３）で表されるフタロニトリル化合物は、公知のアルコール誘導体とニトロフタロニトリル、もしくはハロゲン化フタロニトリルを公知の条件下で反応させることにより得ることができる。
【００１５】
上記一般式（３）で表されるフタロニトリル化合物を環化して、上記一般式（４）で表されるフタロシアニン化合物を得るには、上記一般式（３）で表されるフタロニトリル化合物を必要な金属塩とともに有機塩基である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）、ナトリウムアルコキシド、カリウムアルコキシド等の存在下、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、メトキシエタノール、エトキシエタノール、エトキシプロパノール等のアルコール溶媒中で反応させればよい。この反応には、例えば、アンモニアやホルムアミド、尿素などのアンモニアを発生しうる物質を用いて反応を円滑に進行させることもできる。
【００１６】
上記一般式（４）で表されるフタロシアニン化合物から上記一般式（５）で表されるテトラヒドロキシフタロシアニン化合物を得るには、上記一般式（４）で表されるフタロシアニン化合物をアルコキシ開裂反応にかければよい。一般的な方法としては、例えば、上記一般式（４）で表されるフタロシアニン化合物をピリジン塩酸塩中で加熱する方法、ベンゼン、トルエン、ジクロロメタン、もしくは四塩化炭素などの溶剤中で三臭化ホウ素と反応させる方法、あるいはＤＭＦ中でナトリウムチオラートと反応させる方法などがある。
【００１７】
上記一般式（１）で表されるフタロシアニン化合物は、上記一般式（５）で表されるテトラヒドロキシフタロシアニン化合物と酸ハロゲン化物をＴＨＦ、ジオキサン、ＤＭＦ、ＤＭＳＯ、ＤＭＩ、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、アセトニトリル、ヘキサメチルホスホリックトリアミド等の非プロトン性極性溶剤中、水素化ナトリウム、水素化カリウム、トリエチルアミン、トリブチルアミン、ピリジン、Ｎ−メチルモルホリン、ＤＢＵ、ＤＢＮ、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，３−プロパンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，４−ブタンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，６−ヘキサンジアミン等の塩基の存在下で反応させればよい。
【００１８】
上記のようにして得られた上記一般式（１）のフタロシアニン化合物は、分解開始温度が１００〜４００℃の範囲、多くは２５０〜３５０℃の範囲内にあり、ＣＤ−Ｒ用色素の分解温度としては適切なものである。これ以上分解温度が高いと、記録感度が悪くなり、分解温度が低すぎると耐熱性が悪くなる。
【００１９】
上記一般式（１）で表されるフタロシアニン化合物は、また、有機溶剤に対する溶解度が良いので、適当な有機溶媒に溶解し、スピンコートすることにより容易に薄膜化して記録層とすることができる。これらのフタロシアニン化合物は、単独で用いて記録層を形成してもかまわないし、２種以上混合して用いてもかまわない。また、本発明で示す以外の化合物、例えば前記特開平１０−４５７６１、特開平１１−４９７７３等に開示されているようなフタロシアニン化合物と混合して用いてもよい。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明する。これらの実施例で得られた化合物の構造を後記表１に例示する。
なお、以下の説明でフタロシアニン化合物の置換基を示すのに、「α」、「β」という表示を用いることがある。フタロシアニン骨格は、テトラアザポルフィリン骨格の外側に４つのベンゼン環が縮合した形をしているが、各ベンゼン環部分に４ヶ所ずつ置換基が入りうる場所がある。このうち、テトラアザポルフィリン骨格に近い位置２ヶ所をα位、遠い位置２ヶ所をβ位と呼ぶ。例えば、３位が置換されたフタロニトリル化合物を環化すると、α位に置換基が入ったフタロシアニン化合物が生成するが、それは下記のような４種の異性体混合物となっている。以下で説明する操作では、これら下記のような４種の異性体の混合物となっているので、これらの異性体混合物を一括して取り扱っているが、必要に応じてそれぞれ分離して用いることも可能である。
【００２１】
【化１０】
【００２２】
実施例１：α，α，α，α−テトラキス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニルカルボニルオキシ）バナジルフタロシアニン（化合物１）
（１）３−メトキシフタロニトリル（化合物１の中間体）
冷却管を付けた反応フラスコに３−ニトロフタロニトリル８６．５ｇ、メタノール１９．２ｇ、無水炭酸カリウム１６５．６ｇ、及びＤＭＳＯ３５０ｍｌを仕込み、窒素気流下６５℃で４時間撹拌した。加熱、撹拌を止め、反応混合物を水２０００ｍｌ中に排出し、析出した結晶を濾取、水洗、乾燥して６６．４ｇ（収率８４．１％）の目的化合物を得た。この化合物をＧＣ／ＭＳ分析した結果、分子イオンピークＭ＋＝１５８を確認した。
（２）α，α，α，α−テトラメトキシバナジルフタロシアニン（化合物１の中間体）
冷却管を付けた反応フラスコに上記（１）で得た３−メトキシフタロニトリル１９．８ｇ、ナトリウムメトキシド８．５０ｇ、ホルムアミド６．００ｇ、及び１−ペンタノール１８８ｍｌを仕込み、加熱、昇温した。９０℃で三塩化バナジウム６．４５ｇを加え、窒素ガスを導入して９０〜１００℃で５時間撹拌した。加熱、撹拌を止め、反応混合物をメタノール２０００ｍｌ中に排出し、結晶を濾取、メタノール、次いでアセトンで洗浄、乾燥して２１．９ｇの粗製色素を得た。この粗製色素のうち１０．０ｇを採取し、カラムクロマトグラフィー（シリカゲル／クロロホルム：ＴＨＦ＝１５：１〜４：１）により分離精製し、３．８６ｇの目的色素を得た。
（３）α，α，α，α−テトラヒドロキシバナジルフタロシアニン（化合物１の前駆体）
冷却管を付けた反応フラスコにピリジン１１０．６ｇを仕込み、氷水浴中撹拌しながら濃塩酸１４６．０ｇを滴下した。減圧蒸留にて水を完全に留去した後、１００℃まで昇温して上記（２）で得たフタロシアニン化合物８．４６ｇを加え、２００〜２１０℃で４時間撹拌した。加熱を止め、反応混合物の温度が１１０℃となったところで、これを１０％塩酸で希釈した。１時間撹拌した後、析出した結晶を濾取、水洗、アセトンで洗浄、乾燥して６．００ｇの目的色素を得た。
（４）α，α，α，α−テトラキス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニルカルボニルオキシ）バナジルフタロシアニン（化合物１）
冷却管を付けた反応フラスコに上記（３）で得たフタロシアニン化合物０．５０ｇ、４−ｔｅｒｔ−ブチルベンゾイルクロリド１．２２ｇ、及びヘキサメチルホスホリックトリアミド１０ｍｌを仕込み、室温で撹拌しながらＤＢＵ０．７１ｇを滴下した。滴下終了後、５０〜５５℃で３時間撹拌した。加熱、撹拌を止め、反応混合物をメタノール２００ｍｌで希釈し、析出した結晶を濾取、メタノールで洗浄、乾燥して粗製色素１．４０ｇを得た。この粗製色素をカラムクロマトグラフィー（シリカゲル／トルエン：酢酸エチル＝１００：１）により分離精製し、０．２３ｇの精製色素を得た。このフタロシアニン化合物のクロロホルム中でのλｍａｘは、７１０ｎｍであった。またＬＣ／ＭＳ分析した結果、分子イオンピークＭ＋＝１２８３を確認した。
元素分析値は下記の通りであった。
実施例２：α，α，α，α−テトラキス［４−（トリフルオロメチル）フェニルカルボニルオキシ］バナジルフタロシアニン（化合物２）
冷却管を付けた反応フラスコに実施例１の（３）で得たフタロシアニン化合物１．００ｇ、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，６−ヘキサンジアミン５．３６ｇ、及びＤＭＦ５ｍｌを仕込み、氷水浴中で冷却下撹拌しながら４−（トリフルオロメチル）ベンゾイルクロリド２．６０ｇを１５分かけて投入した。投入完了後、反応混合物の温度を室温まで戻して２４時間撹拌した。撹拌を止め、反応混合物をメタノール１００ｍｌで希釈し、水５０ｍｌを加えて析出した結晶を濾取、メタノール／水（２／１）で洗浄、乾燥して１．７６ｇの粗製色素を得た。この粗製色素をカラムクロマトグラフィー（シリカゲル／トルエン：酢酸エチル＝５０：１〜２５：１）により分離精製し、０．６４ｇの精製色素を得た。このフタロシアニン化合物のクロロホルム中でのλｍａｘは、７０９ｎｍであった。また、ＴＧ分析で測定される補外減量開始温度は３３８℃であった。この化合物をＬＣ／ＭＳ分析した結果、分子イオンピークＭ＋＝１３３１を確認した。
元素分析値は下記の通りであった。
比較例 α，α，α，α−テトラキス（２−メチルフェニルチオ）亜鉛フタロシアニン
冷却管を付けた反応フラスコに３−（２−メチルフェニルチオ）フタロニトリル１０．０ｇ、１−ペンタノール８０ｍｌ、ＤＢＵ７．６ｇを仕込み撹拌しながら加熱し、８０℃で塩化亜鉛１．８ｇを加え、窒素気流下１００℃で５時間撹拌した。加熱、撹拌を止め、反応混合物をメタノール５００ｍｌで希釈して析出した結晶を濾取、メタノールで洗浄、乾燥して９．２ｇの粗製色素を得た。この粗製色素をカラムクロマトグラフィーで分離精製し、４．３ｇの精製色素を得た。この化合物の四塩化炭素中でのλｍａｘは７２０ｎｍであった。また、ＴＧ分析で測定される補外減量開始温度は４１８℃であり、ＤＳＣ分析で測定される補外発熱開始温度は４２５℃、発熱量は２５Ｊ／ｇ、発熱ピークの半値幅は３０℃であった。
【００２５】
上記の比較例の化合物のようなフェニルチオ基を有するフタロシアニン化合物の分解開始温度は、３５０〜４５０℃の範囲にあるのが一般的である。これに対して、実施例１で得た化合物の分解開始温度は更に低い。
なお、以上の実施例及び比較例の化合物の分析は、下記の分析装置を使用して行った。
ＧＣ／ＭＳ：株式会社島津製作所製ＧＣＭＳ−ＱＰ２０００ＧＦ
ＬＣ／ＭＳ：同社製ＬＣＭＳ−ＱＰ８０００
ＩＲ ：同社製ＦＴＩＲ−８０００ＰＣ
ＤＳＣ ：同社製ＤＳＣ−５０
ＴＧＡ ：同社製ＴＧＡ−５０
【００２６】
【表１】
（ディスク化実験例）
実験例１
直径１２０ｍｍ、厚さ１．２ｍｍのポリカーボネイト透明基板表面上に、深さ１７００Åの案内溝を有する基板を用意した。
表中、Ｎｏ．１として記載されているフタロシアニン化合物を、下記式で表されるフタロシアニン化合物と３：７の割合で混合し、四塩化炭素、テトラヒドロフラン、２−ブトキシエタノール、メチルシクロヘキサンからなる混合溶媒中に溶解させて色素塗布液を得た。得られた色素液をスピンコート方法により透明基板上に塗布し、光吸収層を得た。光吸収層の膜厚は約１５００Åとした。
光吸収層上にスパッタリング法により、銀膜を約１０００Åの厚さで設け、光反射層を得た。さらに光反射層上に紫外線硬化樹脂（大日本インキ社製 ＳＤ−１７００）からなる保護層をスピンコート法により、約５μｍの厚さに設けて追記型コンパクトディスク（ＣＤ−Ｒ）を得た。
【００２８】
【化１１】
比較例
直径１２０ｍｍ、厚さ１．２ｍｍのポリカーボネイト透明基板表面上に、深さ１７００Åの案内溝を有する基板を用意した。
下記式で表されるフタロシアニン化合物をテトラヒドロフラン、２−ブトキシエタノール、メチルシクロヘキサンからなる混合溶媒中に溶解させて色素塗布液を得た。当色素液をスピンコート方法により透明基板上に塗布し、光吸収層を得た。光吸収層の膜厚は約１５００Åとした。
光吸収層上にスパッタリング法により、銀膜を約１０００Åの厚さで設け、光反射層を得た。さらに光反射層上に紫外線硬化樹脂（大日本インキ社製 ＳＤ−１７００）からなる保護層をスピンコート法により、約５μｍの厚さに設けて追記型コンパクトディスク（ＣＤ−Ｒ）を得た。
【００３０】
【化１２】
上記実験例ならびに比較実験例によって得たＣＤ−Ｒを、市販のＣＤライター（シナノケンシ社製 ＰＸ−Ｗ１２４ＴＳｉ）で１２倍速記録し、エラーレート、ジッター、再生テストをした結果を下記に示す。なお、測定には下記装置（機器）を使用した。
エラーレート測定プレーヤー；ＣＤ−ＣＡＴＳ（Ａｕｄｉｏ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ社製）
ジッター測定プレーヤー；Ｐｈｉｌｉｐｓ社 ＣＤ−９２０ＪＴ
再生テストプレーヤー（市販品）；ＲＩＣＯＨ社 ＭＰ７０８０Ａ Ｘ３２倍速再生
この結果、本発明におけるフタロシアニン混合物を使用したＣＤ−Ｒ（実施例）では、Ｘ１２記録時においてジッターが少なく、エラーレートも低い良好な記録が可能であり、また再生互換性も良好であった。（なお、ＣＤ規格では エラーレート＜２２０ｆ／ｓ ジッター＜３５ｎｓである）
【００３２】
【表２】
【発明の効果】
本発明のフタロシアニン化合物は、種々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鋭敏な熱分解特性をもつので、追記型光記録材料として利用価値の高いものである。
Claims (1)
- 下記一般式（１）で表され、該一般式（１）におけるＲが、下記一般式（２）で表されるアリール基であることを特徴とするフタロシアニン化合物。
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