JP6233811B2 - フタロシアニン化合物、近赤外線吸収色素及び近赤外線吸収材料 - Google Patents
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Description
で表されるフタロシアニン化合物。
で表される少なくとも1種からなるフタロシアニン化合物。
で表されるフタロシアニン化合物の製造方法であって、
一般式(2)
で表される化合物と、金属又は無機若しくは有機金属化合物とを、塩基の存在下に反応させる方法。
で表される化合物。
で表される化合物の製造方法であって、
一般式(3)
で表される化合物と、下記化合物(b)
とを、塩基の存在下に反応させる工程、及び
必要に応じて、前記工程で得られた化合物と、下記化合物(c)
とを、塩基の存在下に反応させる工程、
を含む方法。
1.フタロシアニン化合物
本発明のフタロシアニン化合物は、下記一般式(1)で表される化合物である。
R1及びR2で示されるアリール基としては、例えば、単環、多環(例えば、2環又は3環)のアリール基が挙げられる。具体的には、フェニル基、ナフチル基、アンスリル基、フェナンスリル基、フルオレニル基等が挙げられる。
本発明のフタロシアニン化合物は、下記反応式−1に示すとおり、化合物(2)と、金属又は無機若しくは有機金属化合物とを、塩基の存在下に反応させることにより、製造することができる。
本発明の、上記一般式(2)で表される、フタロシアニン化合物を製造するための中間体のうち、下記一般式(2’)で表されるフタロシアニン化合物は、例えば、次の反応式−2に示す方法により製造することができる。
化合物(4)は、通常、溶媒中で、塩基の存在下に、化合物(5)と化合物(a)を反応させることにより製造される。例えば、特開平01−045474号公報、特開平08−120186号公報に開示される公知の方法を用いることができるが、より詳細には、下記のとおりである。
化合物(3)は、通常、塩基の存在下に、第一の溶媒中、化合物(4)と化合物(6)とを反応させた後、さらに、第一の溶媒とは異なる第二の溶媒を加えることにより製造される。
で表される化合物である。つまり、化合物(6)は、2−アミノフェノール又は2−アミノチオフェノールである。
化合物(2’)は、通常、塩基の存在下に、溶媒中、化合物(3)と化合物(b)とを反応させることにより製造される。
本発明のフタロシアニン化合物は、800〜1200nmの近赤外線波長領域に吸収能を有することから、近赤外線吸収色素として使用することができる。即ち、本発明の近赤外線吸収色素は、本発明のフタロシアニン化合物からなる。
本発明のフタロシアニン化合物は、800〜1200nmの近赤外線波長領域に吸収能を有することから、近赤外線吸収材料、より詳細には、近赤外線吸収フィルター、保護眼鏡、農業用フィルム、熱線遮断フィルター、受光素子、長波長レーザー対応光記録媒体、偽造防止用の印刷インク、カモフラージュ用塗装等に使用することができる。即ち、本発明の近赤外線吸収材料は、本発明のフタロシアニン化合物を含有する。
本発明のフタロシアニン化合物は、800〜1200nmの近赤外線波長領域に吸収能を有することから、この領域のレーザー光を吸収して熱に変換する光熱変換材料、より詳細には、レーザーダイレクト製版(CTP)用原版、記録材料(レーザー感熱記録材料、レーザー熱転写記録材料等)等に使用することができる。即ち、本発明の光熱変換材料は、本発明のフタロシアニン化合物を含有する。
光熱変換材料を、レーザー感熱記録材料又はレーザー熱転写記録材料等の記録材料とする場合、当該材料には、発色成分又は着色成分等を配合して使用してもよいし、発色成分又は着色成分等を含有する層を別途設けてもよい。
光変換材料を、ダイレクト製版用平版印刷原版とする場合、支持体上に光熱変換層を設ける。光熱変換層上には、シリコンゴム層を積層してもよいし、更に、保護層等を積層してもよい。
本発明のフタロシアニン化合物は、800〜1200nmの近赤外線波長領域に吸収能を有することから、熱線吸収材料に使用することができる。即ち、本発明の熱線吸収材料は、本発明のフタロシアニン化合物を含有する。なお、本明細書において、熱線吸収材料とは、800〜2500nmの波長領域に吸収能を有する材料を意味するものである。本発明の熱線吸収材料は、本発明のフタロシアニン化合物を含有するため、800〜1200nmの近赤外線波長領域での吸収能に特に優れる。
<GCMS>
(株)島津製作所製ガスクロマトグラフ質量分析装置GCMS−QP2010Plus(EI法)
<LCMS>
(株)島津製作所製高速液体クロマトグラフ質量分析計LCMS−2010EV(ESI法)
<ESI−TOFMS>
日本電子(株)製質量分析計JMS−T100−LC
<MALDI TOF−MS>
Applied Biosystems社製Voyager−DE STR
<波長(λmax)>
日本分光(株)製分光光度計V−570
測定には、8.0×10−6〜11×10−6mol/Lのクロロホルム溶液を調製し、光路長1cmの石英セルを用いた。
<1H−NMR>
日本電子(株)製Lambda300(300MHz)
実施例1
温度計を取り付けた100mlの4つ口反応器に、テトラフルオロフタロニトリル(化合物(5))3.0g(15mmol)、フッ化カリウム15g(1.2eq.)及びアセトニトリル20mlを仕込み、撹拌下、5℃に冷却した。ここに、2,4,6−トリメチルチオフェノール(化合物(a−1);純度77%)3.0g (1.0eq.)を滴下した。滴下終了後、混合物を20℃まで昇温し、20〜25℃で2時間反応させた。反応終了後、反応混合物を水に放出し、析出固体を濾過して取り出した。得られた粗生成物を、イソプロパノールでよく洗い、乾燥させて、化合物(4−1)3.7gを、白色固体として得た(収率74%)。
GCMS m/z=332(M+)
冷却管及び温度計を取り付けた300mlの4つ口反応器に、化合物(4−1)8.3g(25mmol、1.0eq.)、炭酸カリウム8.6g(63mmol、2.5eq.)及びアセトニトリル75mlを仕込み、撹拌した。ここに、2−アミノチオフェノール(化合物(6−1))3.1g(25mmol、1.0eq.)を滴下し、75℃に昇温して、30分反応させた。ここにDMA80mlを加え、さらに1時間反応させた。反応終了後、反応混合物を水に放出し、析出固体を濾過して取り出した。得られた固体をメタノールでよく洗い、乾燥させて、化合物(3−1)7.1gを、オレンジ固体として得た(収率68%)。
LCMS m/z=416((M−H)−)
冷却管及び温度計を取り付けた100mlの4つ口反応器に、化合物(3−1)5.8g(14mmol、1.0eq,)、炭酸カリウム 3.9g(28mmol、2.0eq.)、DMSO35ml及び4−tert−オクチルフェノール(化合物(b−1)) 4.0g(20mmol、1.4eq.)を仕込み、80℃で2時間反応させた。反応終了後、反応混合物を水に放出し、析出固体を濾過して取り出した。得られた粗生成物をメタノールでよく洗い、化合物(2−1)7.4gを、オレンジ固体として得た(収率87%)。
LCMS m/z=602((M−H)−)
1H−NMR (CDCl3:δ ppm)7.14(d,2H)、7.08−7.02(m,1H)、6.95−6.87(m,2H)、6.75(s,2H)、6.61(d,1H)、6.37(t,3H)、2.17(d,9H)、1.68(s,2H)、1.31(s,6H)、0.70(d,9H)
冷却管及び温度計を取り付けた100mlの4つ口反応器に、化合物(2−1)7.2g(12mmol、1.0eq.)、n−ヘキサノール33ml 、ホルムアミド 0.82g(17mmol、1.4eq.)及びt−BuOK 2.0g(16.8mmol、1.4eq.)を仕込み、110℃で1時間撹拌した。薄層クロマトグラフィー(TLC)で原料が僅かなことを確認した後、反応液に、VCl30.8g(4.8mmol、0.4eq.)を、90℃で加えた。反応液を145℃に昇温し、2時間反応させた後、エアー気流下に3時間反応させた。反応終了後、反応混合物を室温に冷却し、トルエン30mlを加えた。反応混合物を、メタノール(MeOH)150mlに放出し、固体を析出させた。濾過して固体を取り出し、メタノールで洗浄した。100℃で乾燥して、粗生成物を5.1g得た。得られた固体をトルエン150mlに溶かし、活性白土20g、シリカゲル10gを加えて攪拌し、不溶物を濾別して濃縮し、メタノールでよく洗い、130℃で乾燥して、化合物(1−1)2.4gを、黒色固体として得た(収率24%)。
ESI-TOFMS m/z=2503.9((M+Na)+)
λmax 1005nm ε 114000(クロロホルム)
実施例2
温度計を取り付けた100mlの4つ口反応器に、テトラフルオロフタロニトリル(化合物(5))6.0g(30mmol)、フッ化カリウム15g(1.2eq.)及びアセトニトリル20mlを仕込み、撹拌下、0℃に冷却した。ここに、β−ナフトール(化合物(a−2))4.3g(1.0eq.)を少しずつ投入した。投入終了後、混合物を5℃以下で1時間反応させた後、20℃まで昇温し、20〜25℃で2時間反応させた。反応終了後、反応混合物を水に放出し、析出固体を濾過して取り出した。得られた粗製物をメタノールでよく洗い、化合物(4−2)6.7gを、白色固体として得た(収率69%)。
GCMS m/z=324(M+)
冷却管及び温度計を取り付けた100mlの4つ口反応器に、化合物(4−2)6.5g(20mmol、1.0eq.)、炭酸カリウム6.9g(50mmol、2.5eq.)及びアセトニトリル30mlを仕込み、撹拌した。ここに、2−アミノチオフェノール(化合物(6−1)) 2.5g(20mmol、1.0eq.)を滴下し、75℃に昇温して、30分反応させた。ここに、DMA30mlを加え、さらに1時間反応した。反応終了後、反応混合物を水に放出し、析出固体を濾過して取り出した。得られた固体をメタノールでよく洗った後、乾燥させて、化合物(3−2)5.0gを、オレンジ固体として得た(収率61%)。
LCMS m/z=408((M−H)−)
冷却管及び温度計を取り付けた200mlの4つ口反応器に、化合物(3−2)24.5g(60mmol、1.0eq.)、炭酸カリウム 16.6g(120mmol、2.0eq.)、DMSO35ml及び4−tert−オクチルフェノール(化合物(b−1))17.9g(84mmol、1.4eq.)を仕込み、80℃で2時間反応させた。反応終了後、反応混合物を水に放出し、析出固体を濾過して取り出した。粗製物をメタノール/アセトン 1/2でよく洗い、目的物26.1gをオレンジ固体として得た(収率73%)。
LCMS m/z=594((M−H)−)
1H−NMR (CDCl3:δ ppm)7.80−7.64(m,3H)、7.49−7.38(m,2H)、7.16(d,2H)、7.06(t,1H)、6.94−6.76(m,4H)、6.66(d,1H)、6.52(m,3H)、1.68(s,2H)1.29(s,6H)、0.72(s,9H)
冷却管及び温度計を取り付けた100mlの4つ口反応器に、化合物(2−2) 15.5g(26mmol、1.0eq.)、n−ヘキサノール52ml 、ホルムアミド 1.6g(36mmol、1.4eq.)、t−BuOK 4.1g(36.4mmol、1.4eq.)を仕込み、110℃で1時間撹拌した。TLCで原料が僅かなことを確認した後、反応液に、VCl31.6g(10mmol、0.4eq.)を、90℃で加えた。反応液を145℃に昇温し、2時間反応した後、エアー気流下に20時間反応させた。反応終了後、反応混合物を室温に冷まし、トルエン30mlを加えた。反応混合物をMeOH200mlに放出し、固体を析出させた。濾過して固体を取り出し、メタノールで洗浄した。100℃で乾燥して、粗生成物を15g得た。得られた固体をトルエン150mlに溶かし、活性白土30g、シリカゲル45gを加えて攪拌し、不溶物を濾別して濃縮し、メタノールで固体をよく洗った。130℃で乾燥して、目的物8.9gを、黒色固体として得た(収率56%)。
λmax 990nm ε 98000 クロロホルム
ESI-TOFMS m/z=2471.8(M+)
実施例3
λmax 1014nm ε 113000 クロロホルム
ESI-TOFMS m/z=2444.8(M+)
実施例4
冷却管及び温度計を取り付けた100mlの4つ口反応器に、化合物(3−2)6.1g(15mmol、1.0eq,)、炭酸カリウム 4.1g(30mmol、2.0 eq.)、DMSO 35ml及び2,4,6−トリメチルチオフェノール(化合物(b−2);純度80%)4.0g(21mmol、1.4eq.)を仕込み、70℃で2時間反応させた。反応終了後、反応混合物を水に放出し、析出固体を濾過して取り出した。得られた粗生成物を、メタノール/アセトン 1/1でよく洗って、目的物8.0gを、オレンジ固体として得た(収率99%)。
LCMS m/z=540((M−H)−)
冷却管及び温度計を取り付けた100mlの4つ口反応器に、化合物(2−3)7.6g(14mmol、1.0eq,)、炭酸カリウム 3.9g(28mmol、2.0 eq.)、DMSO 30ml及びn−アミルブロマイド 3.2g(21mmol、1.5eq.)を仕込み、100℃で3時間反応させた。反応終了後、反応混合物を水に放出し、析出固体を濾過して取り出した。得られた粗生成物を、エタノールでよく洗って、目的物7.7gを、黄色固体として得た(収率89%)。
LCMS m/z= 611(M+)
1H−NMR (CDCl3:δ ppm)7.79−7.70(m,2H)、7.53−7.35(m,3H)、7.23−7.18(m,1H)、7.02−6.84(m,4H)、6.57(s,2H)、6.47(d,1H)、4.19(t,2H)、2.24(s,6H)1.82(s,3H)1.72−1.57(m,2H)、1.41−1.19(m,4H)、0.84(t,3H)
冷却管及び温度計を取り付けた100mlの4つ口反応器に、化合物(2−4)7.3g(12mmol、1.0eq.)、n−ヘキサノール36ml 、ホルムアミド 0.76g(17mmol、1.4eq.)及びt−BuOK 1.9g(17mmol、1.4eq.)を仕込み、100℃で1時間撹拌した。TLCで原料が僅かなことを確認した後、反応液に、VCl30.73g(4.8mmol、0.4eq.)を、90℃で加えた。反応液を145℃に昇温し、2時間反応させた後、エアー気流下に3時間反応させた。反応終了後、反応混合物を室温に冷まし、トルエン50mlを加えた。反応混合物をMeOH300mlに放出し、固体を析出させた。濾過して固体を取り出し、メタノールで洗浄した。洗浄後の固体を100℃で乾燥して、粗生成物を4.5g得た。得られた固体をトルエン60mlに溶かし、活性白土20g、シリカゲル20gを加えて攪拌し、不溶物を濾別して濃縮し、メタノールで固体をよく洗い、130℃で乾燥して、目的物2.3gを、黒色固体として得た(収率30%)。
λmax 1014nm ε 113000 クロロホルム
ESI-TOFMS m/z=2513.7((M+H)+)
実施例5
冷却管及び温度計を取り付けた100mlの4つ口反応器に、化合物(4−2)13.0g(40mmol、1.0eq.)、フッ化カリウム5.8g(100mmol、2.5eq.)及びアセトニトリル40mlを仕込み撹拌した。ここに、2−アミノフェノール4.4g(40mmol、1.0eq.)を滴下した。75℃に昇温し30分反応させた。ここに、DMA 40mlを加え、さらに1時間反応させた。反応終了後、反応混合物を水に放出し、析出固体を濾過して取り出した。得られた固体をメタノール/アセトン 1/1溶液で洗った後、乾燥させて化合物(3−3)5.9gを、黄色固体として得た(収率37%)。
GCMS m/z=393(M+)
冷却管及び温度計を取り付けた100mlの4つ口反応器に、化合物(3−3)5.9g(15mmol、1.0eq,)、炭酸カリウム4.1g(30mmol、2.0 eq.)、DMSO30ml及び4−tert−オクチルフェノール4.3g(21mmol、1.4eq.)を仕込み、80℃で2時間反応させた。反応終了後、反応混合物を水に放出し、析出固体を濾過して取り出した。得られた粗生成物をクロロホルムに溶かし活性白土を加えて攪拌し、不溶物を濾別して濃縮し、アセトン/メタノールで再結晶して目的物2.4gを黄色固体として得た(収率27%)。
LCMS m/z=578((M−H)−)
1H−NMR (THF−d8:δ ppm)8.5(s,1H),7.72(m,3H),7.37(m,2H),7.23(m,2H),7.15(d,J=2.7,1H),6.97(dd,J=9.0,2.4,1H),6.75(m,3H),6.61(m,1H),6.42(d,J=8.1,1H),2.61(s,1H),1.71(s,2H),1.28(s,6H),0.70(s,9H)
冷却管及び温度計を取り付けた25mlの3つ口反応器に、化合物(2−5) 2.3g(4.0mmol、1.0eq.)、n−ヘキサノール8ml 、ホルムアミド0.25g(5.6mmol, 1.4eq.)及びt−BuOK 0.63g (5.6mmol, 1.4eq.)を仕込み110℃で1時間撹拌した。TLCで原料が僅かなことを確認した後、反応液に、VCl3 0.24g (1.6mmol, 0.4eq.)を、90℃で加えた。反応液を145℃に昇温し、2時間反応させた後、エアー気流下に10時間反応させた。反応終了後、反応混合物を室温に冷却し、トルエン8mlを加えた。反応混合物を、MeOH 60mlに放出し、固体を析出させた。濾過して固体を取り出し、固体をメタノールで洗浄した。100℃で乾燥して、粗生成物を2.0g得た。得られた固体をトルエン20mlに溶かし、活性白土10g、シリカゲル10gを加えて攪拌し、不溶物を濾別して濃縮し、メタノールでよく洗い、130℃で乾燥して化合物(1−5)0.9gを暗緑色固体として得た(収率38%)。
λmax 964nm ε 91000 クロロホルム
MALDI TOF-MS m/z=2383(M+)
実施例6
温度計を取り付けた100mlの4つ口反応器に、テトラフルオロフタロニトリル6.0g(30mmol)、フッ化カリウム15g(1.2eq.)及びアセトニトリル20mlを仕込み、攪拌下、0℃に冷却した。ここに、α−ナフトール4.3g(1.0eq.)を少しずつ投入した。投入終了後、混合物を5℃以下で1時間反応させた後、20℃まで昇温し、20〜25℃で2時間反応させた。反応終了後、反応混合物を水に放出し、析出固体を濾過して取り出した。得られた粗生成物をメタノールでよく洗い、化合物(4−3)7.2gを、白色固体として得た(収率74%)。
GCMS m/z=324(M+)
冷却管及び温度計を取り付けた200mlの4つ口反応器に、化合物(4−3)16.2g(50mmol、1.0eq.)、炭酸カリウム17.3g(125mmol、2.5eq.)及びアセトニトリル100mlを仕込み、攪拌した。ここに、2−アミノチオフェノール6.3g(50mmol、1.0eq.)を滴下し、75℃に昇温して、30分反応させた。ここに、DMA100mlを加え、更に1時間反応させた。反応終了後、反応混合物を水に放出し、析出固体を濾過して取り出した。得られた固体をメタノールでよく洗い、乾燥させて、化合物(3−4)14.3gをオレンジ色固体として得た(収率70%)。
LCMS m/z=408((M−H)−)
冷却管及び温度計を取り付けた200mlの4つ口反応器に、化合物(3−4)20.5g(50mmol、1.0eq,)、炭酸カリウム14g(100mmol、2.0 eq.)、DMSO75ml及び2−メチルフェノール7.6g(70mmol、1.4eq.)を仕込み、70度で3時間反応させた。反応終了後、反応混合物を水に放出し、析出固体を濾過して取り出した。得られた粗生成物をメタノール/アセトン 2/1でよく洗い、化合物(2−6)19gを、オレンジ色固体として得た(収率76%)。
LCMS m/z=496((M−H)−)
冷却管及び温度計を取り付けた100mlの4つ口反応器に、化合物(2−6)17g(35mmol、1.0eq.)、炭酸カリウム10g(70mmol、2.0eq.)、DMSO50mL及びn−アミルブロマイド7.9g(53mmol、1.5eq.)を仕込み、70℃で2時間反応させた。反応終了後、反応混合物を水に放出し、析出固体を濾過して取り出した。得られた粗生成物をエタノールでよく洗って、化合物(2−7)17.8gを、黄色固体として得た(収率90%)。
LCMS m/z=568((M+H)+)
1H−NMR (THF−d8:δ ppm)7.80(d,J=7.8,1H),7.56(d,J=9.0,1H),7.42(m,2H),7.26(m,4H),7.03(m,3H),6.84(t,J=6.0,1H),6.69(m,3H),4.30(t,J=6.9,2H),1.78(m,2H),1.46(m,7H),0.89(t,J=7.1,3H)
冷却管及び温度計を取り付けた200mlの4つ口反応器に、化合物(2−7)を17g(30mmol、1.0eq.)、n−ヘキサノール60ml 、ホルムアミド1.9g(42mmol, 1.4eq.)及びt−BuOK4.7g (42mmol, 1.4eq.)を仕込み、100℃で1時間撹拌した。TLCで原料が僅かなことを確認した後、反応液に、VCl31.8g(12mmol, 0.4eq.)を90℃で加えた。反応液を145℃に昇温し、2時間反応させた後、エアー気流下3時間反応させた。反応終了後、反応混合物を室温に冷却し、トルエン40mlを加えた。反応混合物をMeOH300mlに放出し、固体を析出させた。濾過して固体を取り出し、メタノールで洗浄した。100℃で乾燥して、粗生成物を14g得た。得られた固体をトルエン140mlに溶かし、活性白土42gを加えて攪拌し、不溶物を濾別して濃縮し、メタノールでよく洗い、130℃で乾燥して、化合物(1−6)6.8gを、黒色固体として得た(収率39%)。
λmax 958nm ε 109000 クロロホルム
MALDI TOF-MS m/z=2335(M+)
実施例2で得られたフタロシアニン化合物について、(株)島津製作所製熱重量測定装置TGA−50により熱分解温度を測定した。
<薄膜作製>
実施例2で得られたフタロシアニン化合物10mgを、ポリメタクリレート18wt%トルエン溶液5mlに溶解し、ガラス基板上にスピンコート法により塗布して乾燥させて、膜厚1.4μmの薄膜を作製した。
<耐光試験>
上記<薄膜作成>で得られた薄膜に、キセノン光(142klux)を336時間照射し、照射後の色素残存率をそれぞれ測定した。残存率は次式に従い計算した。透過率とは、作製した薄膜の、吸収極大波長で測定した値である。結果を表1に示した。
Claims (11)
- R1及びR2が、同一又は異なって、置換基を有していてもよいアリール基である、請求項1又は2に記載の化合物。
- Mが、Cu、Zn、Co、Ni、Pd、Pb、MnOH、AlCl、FeCl、InCl、SnCl2、VO又はTiOである、請求項1〜3のいずれかに記載の化合物。
- 一般式(2)
で表される化合物の製造方法であって、
一般式(3)
で表される化合物と、下記化合物(b)
とを、塩基の存在下に反応させる工程、及び
必要に応じて、前記工程で得られた化合物と、下記化合物(c)
とを、塩基の存在下に反応させる工程、
を含む方法。 - 請求項1〜4のいずれかに記載のフタロシアニン化合物からなる近赤外線吸収色素。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のフタロシアニン化合物を含有する、近赤外線吸収材料。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のフタロシアニン化合物を含有する、光熱変換材料。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のフタロシアニン化合物を含有する、熱線吸収材料。
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