JP6501050B2 - キノフタロン化合物 - Google Patents
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Description
ここで、カラーフィルタは、赤色画素部(R)、緑色画素部(G)及び青色画素部(B)からなり、黄色顔料は、緑色画素部の調色用として用いられる場合が多い。黄色顔料の中で、最も使用量が多いのはC.I.ピグメント イエロー138であるが、この同138は着色力に乏しく、高色再現性が求められる色規格では実用性がない。よって、高色再現性の色規格においては、C.I.ピグメント イエロー150が現行の黄色顔料として用いられているが、同150も輝度・着色力ともに十分であるとはいえない。そこで、優れた輝度と着色力を兼備する新規黄色顔料の創出が希求されている。
本発明者らは、このような検討結果に基づき下記式(1)で表される化合物が上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。即ち本発明は、下記式(1):
<工程I>
まず、J.Heterocyclic,Chem,30,17(1993)に記載の方法などにより、ビスハロアニリンを1当量に対し、クロトンアルデヒドを2〜3当量加え、酸化剤存在下、強酸中において反応させ、後記する式(2)の化合物を合成する。
酸化剤としては、ヨウ化ナトリウム、p−クロラニル、ニトロベンゼンなどが挙げられる。
工程Iに関し、反応温度は、80℃〜100℃、好ましくは90℃〜100℃で行うことができ、反応時間は、1時間〜6時間、好ましくは3時間〜6時間で行うことができる。
さらに、得られた式(2)の化合物と発煙硝酸を濃硫酸存在下において反応させることで、式(3)の化合物を得ることができる。
さらに、得られた式(3)の化合物を1当量に対し、還元鉄を6〜8当量加え、反応させることで、式(4)の化合物を得ることができる。
さらに、特開2013−61622号公報に記載の方法などにより、得られた式(4)の化合物1当量に対し、無水フタル酸あるいはテトラハロフタル酸無水物4〜6当量を酸触媒存在下において反応させることで、式(1)の化合物を得ることができる。
ここで、酸触媒としては、安息香酸、塩化亜鉛などが挙げられる。
工程IVに関し、反応温度は、180℃〜250℃、好ましくは210℃〜250℃で行うことができ、反応時間は、1時間〜8時間、好ましくは3時間〜8時間で行うことができる。
用途によって、アゾ系、ジスアゾ系、アゾメチン系、アントラキノン系、キノフタロン系、キナクリドン系、ジケトピロロピロール系、ジオキサジン系、ベンズイミダゾロン系、フタロシアニン系、イソインドリン系、イソインドリノン系、ペリレン系顔料、及びキサンテン系、アゾ系、ジスアゾ、アンラキノン系、キノフタロン系、トリアリールメタン系、メチン系、フタロシアニン系、ローダミン系染料などが挙げられる。
ここで、上記のアルミニウムフタロシアニン誘導体とは、例えば、下記一般式(5−1)で表される化合物等が挙げられる。
合成例1
フラスコ中に4,4’−メチレンビス(2−クロロアニリン)30.4g(114mmol)、p−クロラニル56.1g(228mmol)、濃塩酸29.5mL、n−ブタノール147mLを添加して95℃で30分間攪拌した。この混合物に、クロトンアルデヒド19.2g(274mmol)を滴下して、さらに1時間攪拌した。温度を80℃に下げ、塩化亜鉛15.5g(114mmol)を少量ずつ加えた後、THF100mLを添加して80℃を保ったまま1時間攪拌した。室温まで放冷した後、氷浴につけ、減圧ろ過にて黒色粉末を回収した。得られた黒色粉末をエタノール500mLで洗浄し、再び減圧ろ過にて黒色粉末を回収した。さらに、得られた黒色粉末をフラスコに移し、エタノール200mLと10%水酸化ナトリウム水溶液400mLを加え、80℃で1時間攪拌した。減圧ろ過にて粉末を回収し、中間体(A)35.6g(96.9mmol)を得た。(収率:85%)
13C-NMR (CDCl3) δppm: 25.8, 41.1, 123.2, 126.2, 127.8, 130.9, 133.1, 136.3, 137.6, 143.1, 160.0
FT-IR cm-1: 3435, 3054, 3030, 2915, 1603, 1487, 1206
FD-MS: 366 M+
フラスコ中に合成例1で得た中間体(A)4.15g(11.3mmol)と濃硫酸7.55mLを加え、45℃で20分間攪拌した。その後、発煙硝酸1.62mLを滴下し、温度を保持し1時間攪拌を続けた。放冷後、氷水250mLを系中にゆっくりと注いだ。さらに、10wt%水酸化ナトリウム水溶液を用いて、pHを8−9に調整した。析出した粉末を減圧ろ過で回収し、蒸留水200mL、エタノール100mLで洗浄することで、黄橙色粉末である中間体(B)5.13g(11.2mmol)を得た。(収率:99%)
13C-NMR (CDCl3) δppm: 25.7, 32.4, 119.9, 125.6, 127.5, 130.1, 131.1, 137.3, 143.1, 145.9, 162.2
FT-IR cm-1: 3465, 1604, 1530, 1487, 1362
フラスコ中に合成例2で得た中間体(B)5.00g(10.9mmol)とエタノール23.3mLを加え、室温で10分間攪拌した。その後、鉄4.88g(87.4mmol)を系中に加え、室温でさらに10分間攪拌した。続いて、濃塩酸6.33mLを滴下し、温度を80℃に昇温し、6時間攪拌を続けた。放冷後、蒸留水150mLに注ぎ、10%水酸化ナトリウム水溶液を用いて、pHを9に調整した。析出した粉末を減圧ろ過で回収した。さらに、回収した粉末を酢酸エチル700mL中で十分攪拌させ、減圧ろ過を行った。そこで得られたろ液の溶媒を減圧留去することで、黄土色粉末である中間体(C)1.47g(3.69mmol)を得た。(収率:34%)
13C-NMR (CDCl3) δppm: 25.4, 31.9, 116.8, 117.7, 117.9, 121.0, 131.8, 132.2, 142.0, 143.1, 158.9
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窒素雰囲気下、フラスコ中に安息香酸14.1g(116mmol)を量りとり、140℃にて溶融させた。そこに、合成例3で得た中間体(C)1.44g(3.62mmol)とテトラクロロフタル酸無水物5.53g(19.3mmol)を加え、220℃にて4時間攪拌した。放冷後、反応溶液にアセトン300mLを加え、1時間攪拌した後、減圧ろ過にて黄色粉末である目的物(D)を4.41g(3.00mmol)得た。(収率:83%)
FD-MS: 1467 M+
前記合成例で得たキノフタロン化合物(式(D)の化合物) 0.500質量部を塩化ナトリウム1.50質量部、ジエチレングリコール0.750質量部とともに磨砕した。その後、この混合物を600質量部の温水に投じ、1時間攪拌した。水不溶分をろ過分離して温水でよく洗浄した後、90℃で送風乾燥して顔料化を行った。顔料の粒子系は、100nm以下、粒子の平均長さ/幅比は3.00未満であった。得られたキノフタロン化合物の黄色顔料を用いて以下の分散試験及びカラーフィルタ評価試験を行った。
キノフタロン化合物(D)0.700質量部をガラス瓶に入れ、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート12.8質量部、DISPERBYK(登録商標名)LPN−6919(ビックケミー株式会社製)0.467質量部、DIC株式会社製アクリル樹脂溶液ユニディック(登録商標名)ZL−295 0.700質量部、0.3−0.4mmφセプルビーズ22.0質量部を加え、ペイントコンディショナー(東洋精機株式会社製)で4時間分散し、顔料分散体を得た。さらに、得られた顔料分散体2.00質量部、DIC株式会社製アクリル樹脂溶液ユニディック(登録商標名)ZL−295 0.490質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート0.110質量部をガラス瓶に入れ、振とうさせることで黄色調色用組成物を作製した。
C.I.ピグメント グリーン59(DIC株式会社製)2.48質量部をガラス瓶に入れ、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート10.9量部、DISPERBYK(登録商標名)LPN−6919(ビックケミー株式会社製)1.24質量部、DIC株式会社製アクリル樹脂溶液ユニディック(登録商標名)ZL−295 1.86質量部、0.3−0.4mmφセプルビーズを加え、ペイントコンディショナー(東洋精機株式会社製)で2時間分散し、顔料分散体を得た。さらに、得られた顔料分散体4.00質量部、DIC株式会社製アクリル樹脂溶液ユニディック(登録商標名)ZL−295 0.980質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート0.220質量部をガラス瓶に入れ、振とうさせることで緑色調色用組成物を作製した。
製造例1で得られた黄色調色用組成物と製造例2で得られた緑色調色用組成物を混合し、スピンコーターによりガラス基板上に塗布後、乾燥させた。得られた評価用ガラス基板を230℃で1時間加熱した後に、高色再現用色規格におけるC光源を用いた場合の各緑色色度を示す緑色カラーフィルタを作製した。なお、緑色色度としては、特開2013−205581で使用されている(0.210,0.710)、及び特開2011−242425で使用されている(0.230,0.670)を用いた。
製造例1において、キノフタロン化合物(D)に代えてC.I.ピグメント イエロー138(BASF社製)を、また、分散前に加えるプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを6.42重量部用いた以外は同様の方法で黄色調色用組成物を作製した。
実施例1において、黄色調色用組成物として製造例1で得られた組成物に代えて、製造例3で得られた組成物を用いた以外は同様の方法で緑色カラーフィルタを作製した。
C.I.ピグメント イエロー150(山陽色素社製)1.14質量部をポリ瓶に入れ、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート12.0質量部、DISPERBYK(登録商標名)LPN−21116(ビックケミー株式会社社製)2.84質量部、0.3−0.4mmφセプルビーズ38.0質量部を加え、ペイントコンディショナー(東洋精機株式会社製)で4時間分散し、顔料分散体を得た。さらに、得られた顔料分散体2.00質量部、DIC株式会社製アクリル樹脂溶液ユニディック(登録商標名)ZL−295 0.490質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート0.110質量部をガラス瓶に入れ、振とうさせることで黄色調色用組成物を作製した。
実施例1において、黄色調色用組成物として製造例1で得られた組成物に代えて、製造例4で得られた組成物を用いた以外は同様の方法で緑色カラーフィルタを作製した。
製造例3において、C.I.ピグメント イエロー138(BASF社製)に代えて、特開昭53−228に記載の方法で合成したキノフタロン単量体(6)を用いた以外は、同様の方法で黄色調色用組成物を作製した。
実施例1において、黄色調色用組成物として製造例1で得られた組成物に代えて、製造例5で得られた組成物を用いた以外は同様の方法で緑色カラーフィルタを作製した。
・カラーフィルタ特性試験
それぞれ作製したカラーフィルタを用いて、分光光度計(HITACHI社製U3900/3900H形)によって色度ならびに透過スペクトルを、膜厚計(HITACHI社製 VS1000 走査型白色干渉顕微鏡)によって膜厚を(膜厚は薄いほど高着色力)、それぞれ測定した。結果を以下の表1および表2に示す。
また、比較例3(キノフタロン単量体(6))との比較検討でも同様に、実施例1の方がより高い輝度を示し、膜厚がより薄いことから、二量化によるカラーフィルタ特性の顕著な向上が確認された。キノフタロン単量体(6)は、特開昭53−228の実施例2として記載されている化合物である。
なお、比較例1(C.I.ピグメント イエロー138)は、輝度が低く、膜厚が非常に厚いため、実用レベルにない。このように、本発明化合物は、現行の代表的な黄色顔料を超える顕著な効果を有するものである。
窒素雰囲気下、フラスコ中に安息香酸70.0g(573mmol)を量りとり、140℃にて溶融させた。そこに、合成例3で得た中間体(C) 2.50g(6.29mmol)と4,5−ジクロロフタル酸無水物7.24g(33.3mmol)を加え、220℃にて6時間攪拌した。放冷後、反応溶液にアセトン500mLを加え、1時間攪拌した後、減圧ろ過にて黄色粉末である目的物(E)を5.92g(4.96mmol)得た。(収率:79%)
FD-MS: 1192 M+
前記合成例5で得たキノフタロン化合物(式(E)の化合物) 0.500質量部を塩化ナトリウム1.50質量部、ジエチレングリコール0.750質量部とともに磨砕した。その後、この混合物を600質量部の温水に投じ、1時間攪拌した。水不溶分をろ過分離して温水でよく洗浄した後、90℃で送風乾燥して顔料化を行った。得られた顔料の粒子系は、100nm以下、粒子の平均長さ/幅比は3.00未満であった。得られたキノフタロン化合物の黄色顔料を用いて以下の分散試験及びカラーフィルタ評価試験を行った。
キノフタロン化合物(D)の代わりに合成例5で得たキノフタロン化合物(E)を用いた以外は前記製造例1と同様の方法で黄色調色用組成物を作製した。
前記実施例1において、製造例1で得られた黄色調色用組成物の代わりに、製造例6で得られた黄色調色用組成物を用いた以外は、前記実施例1と同様の方法で緑色カラーフィルタを得た。
実施例2で得られた緑色カラーフィルタを用いて、分光光度計(HITACHI社製U3900/3900H形)によって色度ならびに透過スペクトルを、膜厚計(HITACHI社製 VS1000 走査型白色干渉顕微鏡)によって膜厚を(膜厚は薄いほど高着色力)測定した。結果を以下の表3に示す。
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