JP4560611B2 - 金属光沢を有する有機着色料 - Google Patents

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Description

本発明は有機着色料に関し、特に金属光沢を有するものに関する。
金属光沢を有する着色料は種々の用途に用いられており、その用途の一つとして例えばボールペン用インキ(例えば下記特許文献1参照)、マーキングペン用インキ(例えば下記特許文献2参照)などがある。そしてこれらはいずれの場合も金属粉や顔料を有機溶媒あるいは水溶液に分散させることで実現されており、その分散安定性を付与するために種々の技術が用いられている(例えば下記特許文献3参照)。
金属光沢をより艶やかにするためには金属粉を用いることが好ましいが、金属粉を用いた場合、金属粉が時間の経過とともに腐食し、ガスを発生させてしまうため、その防止のためアルギニンを添加する技術がある(例えば下記特許文献4参照)。
しかしながら、金属粉としては真鍮やアルミニウム等が用いられており、これらを用いている以上、保管時及び印字物として紙などの媒体に固着させた後(使用後)のいずれにおいてもその変質を完全に防ぐことは極めて困難である。なお変質の例としては保管時の沈降・凝集・変色などの経時変化があり、更には使用後線切れやインキ詰まりという問題もある。
そこで、上記問題解決のために本発明者らは金属光沢を有する皮膜を形成しうる有機着色料としてトリフェニルアミン誘導体あるいはトリハロゲン置換ベンゼン誘導体から調整される有機着色料を提案している(特許文献5参照)。
特公平5−43758号公報 特開平9−132747号公報 再公表98/26014号公報 特開2000−309740号公報 特開2004−315545号公報
確かに、上記特許文献5では金属粉などを用いることが無く、腐食による着色料の変質のおそれが極めて少ない。しかしながら、上記特許文献5においては、色相が着色料の構造によって規定されてしまうため、暗紫色の単一色程度しか実現できないという課題がある。また、この着色料の原料となるトリフェニルアミン誘導体あるいはトリハロゲン置換ベンゼン誘導体に分子修飾を促して色相を調整することは困難であり、さらにこれらの誘導体は比較的高価であり、着色料の合成反応も収率が高いものではなかった。
そこで、本発明は上記課題を解決し、保管時及び使用後における着色料の変質が極めて少なく、色相の調整が容易である有機着色料を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る有機着色料は、下記一般式[1]で表されるものとする。
式中、A,X,R 1 はフェニル基を表し、R 2 は水素原子を表し、nは2又は3である。
上記に記載の着色料は、フェニルアミン誘導体とアミノ基に対して反応活性な置換基を持つ化合物から容易に調製することができ、光・熱などに対して安定であり、種々の置換基の導入も可能なため分子修飾を容易に行なうことができ、トリフェニルアミン誘導体あるいはトリハロゲン置換ベンゼン誘導体に分子修飾を促して色相を調整することがきわめて容易になる。
この化合物は、例えばジフェニルアミンのようなジアミン骨格を有する化合物を溶解した溶媒単独又は混合物(例えばジメチルフォルムアミド、ジメチルスルフォキシド、キシレン)中でテトラシアノエチレンと0〜140℃、好ましくは10〜80℃で反応させ、フェニル基にトリシアノエテニル基を導入した後、ジアミンの水素に対して反応活性な基を有する化合物を反応させて、抽出、洗浄、カラム分離精製等の処理を行うことで容易に調整することができる。なおジアミン骨格を有する化合物を先にジアミンの水素に対して反応活性な基を有する化合物を反応させて基本となる骨格を形成した後に、テトラシアノエチレンと反応させて調整することもできる。
特段限定されるわけではないが、本発明に係る有機着色料を用いる態様のうち代表的なものとしては、この化合物をトルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、ジメチルフォルムアミド等の有機溶剤に溶解し、そのままキャスト、ディップ、スピンコート等の手法で塗工する態様、更にバインダー成分を混合して被塗工物に付着させる皮膜形成材料としての態様がある。ここで用いられるバインダー成分としては、一般的な塗料に用いられるアルキドメラミン樹脂、アクリルメラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ベンゾグアナミン樹脂等、印刷インキ用に用いられる変性フェノール樹脂、石油系樹脂等、ボールペンインキ用キサンタンガム、石油樹脂等が該当するが、被塗工物や使用形態によっては溶剤可溶の樹脂を1種または数種の組み合わせて用いることも可能である。
更に、本発明に係る有機着色料を、溶剤に不溶であるポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂にヘンシェルミキサー等の混合装置および2軸押し出し機等の分散装置で分散させた後粉砕し、又は、熱硬化性樹脂前駆体、紫外線硬化性樹脂前駆体や電子線硬化性樹脂前駆体に分散及び全体を硬化させた後粉砕し、着色粒子として使用する皮膜形成材料としての形態がある。なおこの場合、この着色粒子を溶剤単独あるいは上記説明のバインダー成分と混合・分散して用いることも出来る。この場合の樹脂としては本質的に使用する溶剤に不溶であれば良く、上記例示樹脂に限定されるものではない。これにより、溶液から皮膜を作製出来て膜状態が金属光沢を有し、これまでの分散体での利用範囲を大きく拡大する有機着色料及びその使用に関することができる。
なお、以下に上記一般式[1]に示される化合物の具体例を列挙しておく。
以上、本発明によれば、金属粉末分散体で問題となるような保管時の経時変化や使用時の不具合等が無く、長期に亘り安定に使用出来る金属光沢を有する有機着色料を得ることができる。更に、本発明の有機着色料によれば分子修飾を合成上、容易に促すことができるため、色相の調整が容易であり、鮮明な色相を有した金属光沢を有する着色料を実現することができる。従って、従来使用範囲が限られていた金属光沢を有する着色料の用途範囲を広げることが出来る。なお本発明の有機着色料は安価な原料の選択が可能であって容易に合成できるようになるという利点も有する。
以下に、本発明の実施例及び参考例について具体的に説明するが、化合物はこれに限定されるものではない。
参考例
N−Benzyl−N−phenyl−N−[4−(tricyanoethenyl)phenyl]amine(化合物(1))の合成
(1)中間体:N−Phenyl−N−[4−(tricyanoethelyl)phenyl]amineの合成
(反応式)
窒素雰囲気下、N,N−diphenylamine(3.385g、0.020mol)及びtetracyanoethylene(2.690g、0.021mol)をdry DMF(20ml)に溶解させ、70℃で4時間攪拌した。反応終了後、トルエンを加え減圧濃縮した。得られた固体をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ヘキサン−酢酸エチル=2:1)で精製することによりN−phenyl−N−[4−(tricyanoethenyl)phenyl]amine(5.16g、0.019mol、95%)を緑色粉末として再結晶により緑色光沢結晶として得た。
(物性値)
N−Phenyl−N−(4−tricyanoethenylphenyl)−amine
緑色金属光沢結晶
mp 188−189℃
1H NMR (CDCl3,300MHz)
δ(ppm)= 8.06 (d,2H,J=9.1Hz,Ha),7.44 (t, 2H, J=8.4 and 8.3Hz, Hd),7.27 (t, 3H, J=7.7 and 8.2Hz, Hc and He),7.01 (d, 2H,J=9.2Hz,Hb),6.67 (brs,1H,NH)
IR(KBr)3311,2366,2212,1610,1587,1477,1446,1363,1321,1182(cm-1)
UV-Vis(THF, 3x10-5M) λmax(ε) 505nm(39200M-1cm-1)
(2)N−Benzyl−N−phenyl−N−[4−(tricyanoethenyl)Pphenyl]amineの合成
(反応式)
窒素雰囲気下、N−phenyl−N−[4−(tricyanoethenyl)phenyl]amine(0.150g、0.555mmol)及び炭酸ナトリウム(0.294g、2.78mmol)をdry DMFに懸濁し氷冷した。そこにBbenzylbromide(0.124g、0.723mmol)を滴下し、室温で3時間、30℃で22間攪拌した。
反応停止後、飽和食塩水(20ml)を加え、酢酸エチル(20ml×3)で抽出した後、有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮した。得られた固体をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ヘキサン-酢酸エチル=2:1)で精製することにより、N−benzyl−N−[4−(tricyanoethenyl)phenyl]phenylamine(0.120g、0.333mmol、60%)を黄緑色光沢薄膜として得た。
(物性値)
1−N−phenyl−N−[4−(tricyanoethenyl)phenyl]amine
黄緑色光沢薄膜
1H NMR (CDCl3,300MHz)
δ(ppm)=7.97(d, 2H, J=9.3Hz, Ha)
1H NMR(CDCl3,300 MHz),7.49(t,2H,J=7.2 and 7.8,Hd),7.40-7.26(m,8H,Hc and Hg or He and Hi or Hh),6.79(d,2H,J=9.3Hz,Hb),5.09(s,2H,Hf)
IR(KBr)2216,1606,1587,1487,1450,1396,1340,1296,1212,1188(cm-1)
UV-Vis(THF, 3x10-5M) λmax(ε)503nm(30600M-1cm-1)
α,α’−bis{N−phenyl−N−[4−(tricyanoethenyl)phenylamino]}−o−xylene(化合物(2))の合成
(反応式)
窒素雰囲気下、氷冷したN−phenyl−N−[4−(tricyanoethenyl)phenyl]amine(0.155g、0.575mmol)及び炭酸ナトリウム(0.1342g、1.25mol)にα,α’−dibromo−o−xylene(0.66g、0.250mmol)を加え、dry DMFに懸濁させ、30℃で45時間攪拌した。
反応終了後、飽和塩化アンモニウム水溶液(50ml)を加え、酢酸エチル(50ml×3)で抽出した後、有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮した。得られた固体をカラムクロマトフラフィー(中性シリカゲル、ヘキサン−酢酸エチル=2:1)で精製することにより、α,α’−bis{N−phenyl−N−[4−(tricyanoethenyl)phenylamino]}−o−xylene(0.0423g、0.066mmol、26%)を黄緑色光沢薄膜として得た。
(物性値)
α,α’−bis{N−phenyl−N−[4−(tricyanoethenyl)phenylamino]}−o−xylene
黄緑色光沢薄膜
1H NMR(CDCl3,300MHz)
δ(ppm)=7.97(d,4H,J=9.3Hz,Ha),7.49(t,4H,J=6.8 and 7.8Hz,Hd),7.42(t,2H,J=7.1Hz,He),7.33(s,2H,Hh),7.32(s,2H,Hg),6.67(d,4H,Hb)
IR (KBr) 2216,1606,1587,1487,1446,1394,1338,1294,1213,1188(cm-1)
UV-Vis(THF, 3x10-5M) λmax(ε) 503nm(58200M-1cm-1)
α,α’−bis{N−phenyl−N−[4−(tricyanoethenyl)phenylamino]}−m−xylene(化合物(3))の合成
(反応式)
窒素雰囲気下、氷冷したN−phenyl−N−[4−(tricyanoethenyl)phenyl]amine(0.622g、2.30mmol)、炭酸ナトリウム(0.529g、5.00mmol)にα,α’−dibromo−m−xylene(0.264g、1.00mmol)を加え、dry DMFに懸濁させ、30℃で45時間攪拌した。反応終了後、飽和塩化アンモニウム水溶液(100ml)を加え、酢酸エチル(100ml×3)で抽出した後、有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮した。得られた固体をカラムクロマトフラフィー(中性シリカゲル、ヘキサン−酢酸エチル=2:1)で精製することにより、α,α’−bis{N−phenyl−N−[4−(tricyanoethenyl)phenylamino]}−m−xylene(0.287g、0.447mmol、45%)を黄緑色光沢薄膜として得た。
(物性値)
α,α’−bis{N−phenyl−N−[4−(tricyanoethenyl)phenylamino]}−m−xylene
黄緑色光沢薄膜
1H NMR(CDCl3,300MHz)
δ(ppm)= 7.93 ( d, 4H , J = 9.5 Hz, Ha),7.44 - 7.35 ( m, 6H, Hd and He ),7.24 ( brs, 2H, Hh ),7.21 ( brs, 1H, Hg ),7.15 ( brs, 1H, Hi ),7.12 ( ddlike, 4H, Hc ),6.71 ( d, 4H, Hb )
IR(KBr)2218,1606,1587,1487,1446,1392,1338,1294,1213,1190(cm-1)
UV-Vis(THF, 3x10-5M) λmax(ε) 503 nm(66300 M-1cm-1)
α,α’−bis{N−phenyl−N−[4−(tricyanoethenyl)phenylamino]}−p−xyleneの合成
(反応式)
窒素雰囲気下、氷冷したN−phenyl−N−[4−(tricyanoethenyl)phenyl]amine(2.487g、9.20mmol)、炭酸ナトリウム(2.12g、20.0mmol)にα,α’−dibromo−p−xylene(1.06g、4.00mmol)を加え、dry DMFに懸濁させ、30℃で45時間攪拌した。
反応終了後、吸引濾過をし得られた固体を、飽和塩化アンモニウム水溶液(100ml)、及びクロロホルム(100ml×3)で抽出した後、有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧濃縮した。α,α’−bis{N−phenyl−N−[4−(tricyanoethenyl)phenylamino]}−p−xylene(0.652g、1.01mmol、25%)を赤色粉末として得た。そしてこれを再結晶することにより、銀色光沢を示す結晶として得た。
(物性値)
α,α’−bis{N−phenyl−N−[4−(tricyanoethenyl)phenylamino]}−p−xylene
銀色粉末結晶
1H NMR(CDCl3,300MHz)
δ(ppm)=7.96(d,4H,J=9.3Hz,Ha),7.49(t,4H,J=7.1 and 7.8Hz,Hd),7.38(t,2H,J=7.4 and 7.3Hz,He),7.29(d,4H,J=6.1Hz,Hc),7.28(s,4H,Hg)6.76(d,4H,J=9.5Hz,Hb)
IR(KBr)2220,1605,1587,1485,1458,1443,1394,1344,1213,1190(cm-1)
UV-Vis(THF, 3x10-5M) λmax(ε) 504nm(77600M-1cm-1)
1,3,5−tris{N−phenyl−[N−(4−tricyanoethenyl)phenylaminomethyl]}benzeneの合成
(反応式)
窒素雰囲気下、1,3,5−Ttris(bromomethyl)benzene(0.150g、0.420mmol)にN−phenyl−N−[4−(tricyanoethenyl)phenyl]amine(0.375g、1.38mmol)、炭酸ナトリウム(0.529g、5.00mmol)を加え、dry DMFに懸濁させ、30℃で3日間攪拌した。
反応終了後、水および1規定塩酸を加えてpH@7にし、クロロホルム(25ml×3)で抽出した後、有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し減圧濃縮した。得られた固体をカラムクロマトフラフィー(中性シリカゲル、ヘキサン−酢酸エチル=1:1)で精製することにより、1,3,5−tris{N−phenyl−[N−(4−tricyanoethenyl)phenylaminomethyl]}benzene(0.055g、0.059mmol、14%)を黄緑色光沢物質として得た。
(物性値)
1,3,5−tris{N−phenyl−[N−(4−tricyanoethenyl)phenylaminomethyl]}benzene
黄緑色光沢薄膜
1H NMR(CDCl3,300 MHz)
δ(ppm)= 7.90(d,6H,J=9.3Hz,Ha),7.42-7.37(m,9H,Hd and He),7.12(s,3H,Hg),7.21(brs,1H,Hg)7.09-7.03(m,6H,Hc)5.06(s,6H,Hf)
IR (KBr) 2218,1606,1589,1486,1446,1392,1340,1296,1213,1190(cm-1)
α,α’−bis(N,N−diphenylamino)−o−xylene経由のα,α’−bis{N−phenyl−N−[4−(tricyanoethenyl)phenylamino]}−o−xyleneの合成
(反応式)
窒素雰囲気下、α,α’−bis(N,N−diphenylamino)−o−xylene(0.528g、2.00mmol)、N,N−diphenylamine(1.02g、6.02mmol)、および炭酸ナトリウム(1.06g、10.0ml)を、dry DMF(1.50ml)に懸濁させ、40℃で2日、65℃で1日攪拌した。反応終了後、水および、1N塩酸を加え、pH 7にし、30分超音波洗浄器で洗浄後、固体吸引濾過により分離した。得られた固体をエタノール(50ml□)で還流した後、吸引濾過および小量のエタノールで洗浄し、α,α’−bis(N,N−diphenylamino)−o−xylene(0.523g、1.19mmol、59%)を白色固体として得た。
窒素雰囲気下、ここに得られたα,α’−dibromo−o−xylene(0.150g、0.341mmol)とTtetracyanoethylene(0.130g、1.02mmol)を、dry DMFに溶解させ、65℃で5時間攪拌した。
反応終了後、トルエンを加え、減圧濃縮したのち、得られた固体をカラムクロマトフラフィー(中性シリカゲル、ヘキサン−酢酸エチル=2:1)で精製することにより、α,α’−bis(N,N−diphenylamino)−o−xylene経由のα,α’−bis{N−phenyl−N−[4−(tricyanoethenyl)phenylamino]}−o−xylene(0.179g、0.066mmol)を黄緑色光沢薄膜として得た。NMRとIRにより、実施例2で得られた化合物と同定した。

Claims (2)

  1. 下記一般式[1]で表される有機着色料。
    式中、A,X,R 1 はフェニル基を表し、R 2 は水素原子を表し、nは2又は3である。
  2. 金属光沢を有する請求項1記載の有機着色料。
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