JP6517016B2 - トリアリールメタン化合物 - Google Patents
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Description
カチオン性染料の一つである塩基性トリアリールメタン系染料は、比較的色が鮮明で濃色という特徴を有し、広く用いられてきた。しかしながら、塩基性トリアリールメタン系染料は、用途によっては耐熱性や耐光性が不十分であり、堅牢性を向上するために種々の検討がなされている。
本発明者らは、このような観点で鋭意研究を進めていたところ、新規なトリアリールメタン化合物を見出し、この新規トリアリールメタン化合物が優れた着色力を有するとの知見を得て、本発明を完成するに至った。
したがって、本発明は、着色力に優れた、新規トリアリールメタン化合物を提供することを目的とする。
(一般式(I)中、Arは置換基を有していてもよい2価の芳香族基を表し、R1〜R6は各々独立に水素原子、置換基として芳香族炭化水素基、ハロゲン原子、及び水酸基の少なくとも1種を有していてもよい脂肪族炭化水素基、又は、置換基としてハロゲン原子、及び脂肪族炭化水素基の少なくとも1種を有していてもよい芳香族炭化水素基を表し、R1とR2、R3とR4、R5とR6のそれぞれが結合して環構造を形成してもよい。但し、R1〜R6のうち少なくとも1個は炭素原子数が6以上の脂環式炭化水素基を含む。
aは1以上の数を表し、Xa−はa価のアニオンを表す。
R1〜R6及びArが複数ある場合、当該複数あるR1〜R6及びArは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。)
また、本発明の化合物は、前記一般式(I)におけるaが2以上の化合物とすることができる。
なお、本発明において、光とは、可視及び非可視領域の波長の電磁波のみならず、電子線のような粒子線、及び、電磁波と粒子線を総称する放射線又は電離放射線が含まれる。本発明において有色の化合物とは、少なくとも可視領域の波長の電磁波を吸収する性質を有する化合物をいう。
また、本発明において有機基とは、炭素原子を1個以上有する基のことをいう。
本発明に係る化合物は、下記一般式(I)で表される化合物である。
(一般式(I)中、Arは置換基を有していてもよい2価の芳香族基を表し、R1〜R6は各々独立に水素原子、置換基として芳香族炭化水素基、ハロゲン原子、及び水酸基の少なくとも1種を有していてもよい脂肪族炭化水素基、又は、置換基としてハロゲン原子、及び脂肪族炭化水素基の少なくとも1種を有していてもよい芳香族炭化水素基を表し、R1とR2、R3とR4、R5とR6のそれぞれが結合して環構造を形成してもよい。但し、R1〜R6のうち少なくとも1個は炭素原子数が6以上の脂環式炭化水素基を含む。
aは1以上の数を表し、Xa−はa価のアニオンを表す。
R1〜R6及びArが複数ある場合、当該複数あるR1〜R6及びArは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。)
本発明の化合物は、上記一般式(I)で表されるように、トリアリールメタン骨格を有するカチオンを含み、当該トリアリールメタン骨格におけるR1〜R6のうち少なくとも1個は炭素原子数が6以上の脂環式炭化水素基を含む置換基である。炭素原子数が6以上の脂環式炭化水素基は、鎖状の脂肪族炭化水素基や平面的な構造を有する芳香族炭化水素基と比較して嵩高い構造を有している。即ち、脂環式炭化水素基においては、各炭素原子の分子軌道はSP3混成軌道になることから、炭素原子及び当該炭素原子に結合する水素原子は3次元的に配置されて嵩高くなっている。例えば炭素原子数が6の脂環式炭化水素基であるシクロヘキシル基は、いわゆるいす型配座や舟形配座をとり、炭素原子が3次元的に配置されると共に、各炭素原子が有する2本のC−H結合のうち1本は、炭素環が作る擬和平面に対して垂直となっているため、嵩高い構造となっている。
このような嵩高い構造を有するトリアリールメタンカチオンは、分子間のπ−π相互作用が阻害されやすいため、従来のトリアリールメタン系染料と比較して、トリアリールメタン骨格の積み重ね(スタッキング)が生じにくいものと推定される。そのため、一般式(I)で表される化合物は、溶液中乃至凝集体中で、トリアリールメタン骨格同士が近接しすぎず、ある程度の間隔をもって配置されるものと推定される。そのため、一般式(I)で表される化合物は、スタッキングしやすい従来のトリアリールメタン系染料と比較して、効率よく光を吸収するものと推定される。
その結果、一般式(I)で表される化合物は、従来のトリアリールメタン系染料よりも高いモル吸光係数を有し、着色力に優れている。また、一般式(I)で表される化合物は、上述のように分子間の相互作用が抑制されるため、色純度が向上し、透過率の最大波長が短波長側にシフトして、より青味の深い青色が得られるという効果も有している。
これらの芳香族基が有していてもよい置換基としては、炭素原子数1〜5のアルキル基、ハロゲン原子等が挙げられる。
直鎖又は分岐の脂肪族炭化水素基としては、例えば、炭素原子数1〜20の直鎖又は分岐状アルキル基等が挙げられ、中でも、炭素原子数が1〜8の直鎖又は分岐のアルキル基であることが好ましく、炭素原子数が1〜5の直鎖又は分岐のアルキル基であることが、製造及び原料調達の容易さの点からより好ましく、中でも、エチル基又はメチル基であることが特に好ましい。
脂肪族炭化水素基が置換基として有してもよい芳香族炭化水素基は、特に限定されないが、例えば、炭素原子数が6〜20の芳香族基であることが好ましく、炭素原子数が6〜16の芳香族基がより好ましい。中でも、構造が単純で原料が安価である点から、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
炭素原子数が6以上の脂環式炭化水素基の具体例としては、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等の他、ノルボルニル基、ビシクロ[2,2,2]オクチル基、アダマンチル基等の有橋脂環式炭化水素基が挙げられる。本発明においては、着色力、及び耐熱性に優れる点から、炭素原子数が6以上の脂環式炭化水素基の中でも有橋脂環式炭化水素基であることが好ましく、炭素原子数が7以上の有橋脂環式炭化水素基であることが好ましい。
なお本発明において、有橋脂環式炭化水素基とは、脂肪族環内に橋かけ構造を有し、多環構造を有する多環状脂肪族炭化水素基をいう。有橋脂環式炭化水素基は、脂肪族環内に橋かけ構造を有しない脂環式炭化水素基と比較して、更に嵩高い構造を有しているため、着色力、及び耐熱性がより向上するものと推定される。
一方、脂環式炭化水素基の炭素原子数の上限は特に限定されないが、構造が単純で原料が入手しやすい点から、12以下であることが好ましく、更に10以下であることが好ましい。
なお、対応する脂環式炭化水素とは、脂環式炭化水素基に水素を付加した化合物をいい、例えば、ノルボルニル基に対応する脂環式炭化水素は、ノルボルナン(融点85℃)であり、アダマンチル基に対応する脂環式炭化水素はアダマンタン(融点270℃)である。
R1〜R6における芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、トリル基、キシリル基、シクロヘキシルフェニル基、ノルボルニルフェニル基、アダマンチルフェニル基等が挙げられる。
aは1以上の数を表し、本発明において一般式(I)で表される化合物は、aが1である化合物、即ち、1価のアニオンを有する化合物であってもよく、また、一般式(I)で表される化合物は、aが2以上である化合物、即ち、2価以上のアニオンを有する化合物であってもよい。
一般式(I)で表される化合物が1価のアニオンを有する化合物である場合、当該一般式(I)で表される化合物は、溶媒への溶解性に優れるため、優れた着色力を有する染料として好適に用いることができる。
また、一般式(I)で表される化合物が2価以上のアニオンを有する化合物である場合、当該一般式(I)で表される化合物は、溶媒への溶解性が低下するため、溶媒中で好適に分散することができ、優れた着色力と耐熱性を有する顔料として好適に用いることができる。
但し、溶媒等の選択によって、1価のアニオンを有する一般式(I)で表される化合物を分散して用いてもよく、2価以上のアニオンを有する一般式(I)で表される化合物を溶解して用いてもよい。
以下、Xa−が1価のアニオンである場合と、Xa−が2価以上のアニオンである場合について順に説明するが、本発明においては、一般式(I)で表される化合物におけるXa−が、1価のアニオンと2価以上のアニオンの混合物であってもよい。
一般式(I)で表される化合物において、Xa−が1価のアニオンである場合、アルコール系溶媒やケトン系溶媒への溶解度が高く、高濃度の色材溶液を調製することも可能であり、種々の基材の染着に用いることができる。
1価のアニオンは、特に限定されず、有機アニオンであっても無機アニオンであってもよい。ここで有機アニオンとは、炭素原子を少なくとも1つ含有するアニオンを表す。また、無機アニオンとは、炭素原子を含有しないアニオンを表し、例えば、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオンのようなハロゲン化物イオンや、硝酸イオン(NO−)、過塩素酸イオン(ClO4 −)等が挙げられる。
アニオン性置換基としては、例えば、−SO2N−SO2CH3、−SO2N−COCH3、−SO2N−SO2CF3、−SO2N−COCF3、−CF2SO2N−SO2CH3、−CF2SO2N−COCH3、−CF2SO2N−SO2CF3、−CF2SO2N−COCF3等のイミド酸基や、−SO3 −、−CF2SO3 −、−COO−、−CF2COO−等の置換基が挙げられる。
中でも、原材料入手の容易さや製造コスト、高い酸性度によりカチオンを安定化し発色状態を維持する効果が高い点から、イミド酸基や、−SO3 −、−CF2SO3 −が好ましく、更に、−SO3 −(スルホナト基)であることが好ましい。
上記アニオン性置換基が置換される有機基としては、例えば、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、ノルボルナン、ビシクロ[2,2,2]ヘキサン、ビシクロ[3,2,3]オクタン、アダマンタン等の炭化水素;ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ピレン、トリフェニレン、フルオレン、フラン、チオフェン、ピロール、イミダゾール、ピラン、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、インドール、プリン、キノリン、イソキノリン、キサンテン、カルバゾール等の芳香族化合物が挙げられ、更にハロゲン原子、アルキル基等の置換基を有していてもよい。
アニオン性置換基が置換される有機基としては、中でも、アニオン性置換基の導入が容易な点から、単環又は多環芳香族炭化水素基及びこれらが組み合わされた基であることが好ましい。
染料由来の骨格や酸性染料、直接染料、酸性媒染染料等を用いた場合には、得られる色材の色調が変化し、前記一般式(I)で表される化合物の色調を所望のものに調整することができる。
Xa−が2価以上のアニオンである場合、当該アニオンは特に限定されず、有機アニオンであっても無機アニオンであってもよい。
Xa−が2価以上の有機アニオンである場合、その構造は特に限定されない。中でも、アニオン性置換基を有する有機基であることが好ましい。
アニオン性置換基としては、例えば、−SO2N−SO2CH3、−SO2N−COCH3、−SO2N−SO2CF3、−SO2N−COCF3、−CF2SO2N−SO2CH3、−CF2SO2N−COCH3、−CF2SO2N−SO2CF3、−CF2SO2N−COCF3等のイミド酸基や、−SO3 −、−CF2SO3 −、−PO3 2−、−COO−、−CF2PO3 2−、−CF2COO−等の置換基が挙げられる。
中でも、カチオンを安定化し、色材の発色を安定させる点から、1価のアニオン性置換基を2つ以上用いることが好ましい。また、原材料入手の容易さや製造コスト、高い酸性度によりカチオンを安定化し発色状態を維持する効果が高い点から、イミド酸基や、−SO3 −、−CF2SO3 −が好ましく、更に、−SO3 −(スルホナト基)であることがより好ましい。
アニオン性置換基を複数置換する場合は、同一の置換基であってもよく、異なる置換基を用いてもよい。
また、アニオン性置換基が置換される有機基としては、有機化合物又は有機金属化合物である、アゾ染料、アントラキノン染料、トリフェニルメタン染料、キサンテン染料及びフタロシアニン染料、インジゴ染料に由来する骨格を用いてもよい。或いは、従来公知の酸性染料、直接染料、酸性媒染染料を用いてもよい。
染料由来の骨格や酸性染料、直接染料、酸性媒染染料等を用いた場合には、得られる色材の色調が変化し、前記一般式(I)で表される化合物の色調を所望のものに調整することができる。
上記ポリ酸としては、イソポリ酸イオン(MmOn)c−であってもヘテロポリ酸イオン(XlMmOn)c−であってもよい。上記イオン式中、Mはポリ原子、Xはヘテロ原子、mはポリ原子の組成比、nは酸素原子の組成比を表す。ポリ原子Mとしては、例えば、Mo、W、V、Ti、Nb等が挙げられる。またヘテロ原子Xとしては、例えば、Si、P、As、S、Fe、Co等が挙げられる。
中でも、耐熱性の点から、少なくともタングステンを含み、且つモリブデンを含んでいてもよいポリ酸アニオンであることが好ましく、中でも、全ポリ酸アニオン中の前記モリブデンの前記タングステンに対するモル比が2/98以下であることが好ましい。
一般式(I)で表される化合物の製造方法は、特に限定されないが、例えば、下記一般式(A)で表される化合物と、下記一般式(B)で表される化合物とを縮合反応させてトリアリールメタンカチオンを製造した後、必要に応じて、当該カチオンと、所望のアニオンとを溶媒中で混合することにより、所望のアニオンを有する前記一般式(I)で表される化合物が得られる。
(上記一般式(A)及び上記一般式(B)中のR1〜R6は、前記一般式(I)におけるR1〜R6と同様であって、R1〜R6のうち少なくとも1個は炭素原子数が6以上の脂環式炭化水素基を含む。Ar’は、一般式(I)におけるArに水素が結合した1価の芳香族基であり、X’は、1価のアニオンである。)
一般式(A)で表される化合物、及び一般式(B)で表される化合物は、それぞれ市販品を用いてもよく、所望の構造を有する化合物を合成してもよい。
R5又はR6に炭素原子数が6以上の脂環式炭化水素基を有する一般式(A)で表される化合物は、例えば、所望の置換基Ar’が導入されたハロゲン化芳香族化合物と、炭素原子数が6以上の脂環式炭化水素基を有するアミン化合物を、塩基存在下、酢酸パラジウム等を触媒として溶媒中で反応させることにより得ることができる。
前記ハロゲン化芳香族化合物の使用量は、前記アミン化合物に対して1.5〜10モル当量とすることが好ましく、1.5〜3.0モル当量とすることがより好ましく、更に、1.8〜2.2モル当量とすることが副生成物の生成を抑制し、反応収率を向上させる点から好ましい。
上記反応における反応温度は、特に制限はないが、通常100〜150℃程度であり、副反応を抑制する点から130〜145℃であることが好ましい。また、上記反応の反応圧力に特に制限はないが、常圧〜0.1MPaが望ましく、常圧がさらに望ましい。また上記反応における反応時間は、合成量や反応温度等により変動する場合があるので一概には言えないが、通常6〜72時間、好ましくは6〜48時間の範囲に設定される。
上記反応において用いられる一般式(B)で表される化合物の使用量は、前記一般式(A)に対して、1.5〜4.0モル当量であることが好ましく、1.5〜3.0モル当量であることがより好ましく、更に1.8〜2.2モル当量であることが、副生成物の生成を抑制し、反応収率を向上させる点から好ましい。
上記反応における反応温度は、特に制限はないが、通常110〜150℃程度であり、副反応を抑制する点から110〜120℃であることが好ましい。また、上記反応の反応圧力に特に制限はないが、常圧〜0.1MPaが望ましく、常圧がさらに望ましい。また上記反応における反応時間は、合成量や反応温度等により変動する場合があるので一概には言えないが、通常1〜10時間、好ましくは1〜5時間の範囲に設定される。
一般式(I)で表される化合物は、トリアリールメタンカチオンのR1〜R6のうち少なくとも1個は炭素原子数が6以上の脂環式炭化水素基を含む置換基を有しているため、より着色力に優れ、青味の深い青色の化合物である。そのため、色材として、各種用途に好適に用いることができる。
一般式(I)で表される化合物は、塗料、インク、合成樹脂、織物、化粧品、食品などの着色に用いられるほか、各種溶媒に溶解乃至分散させて、種々のインク用途に用いることができる。また、2価以上のアニオンを含む一般式(I)で表される化合物は、耐熱性にも優れているため、カラーフィルタ用途等、製造時や使用時に高温に加熱される用途に好適に用いることができ、中でも青色画素用途に好適に用いることができる。
(中間体Aの合成)
水175mLに、2−アダマンタンアミン塩酸塩25g(133.2mmol)を加え、次いで、水酸化ナトリウム5.9g(147.5mmol)を加えて、室温で1時間撹拌し、ろ過した。水でケーキを洗浄し、乾燥させ、2−アダマンタンアミンを15.6g得た。
キシレン50mL中にt−ブトキシナトリウム26.0g(270.6mmol)、2−アダマンタンアミン13.9g(91.9mmol)、トリフェニルホスフィン0.51g(1.94mmol)、酢酸パラジウム0.22g(0.98mmol)を加え、110−115℃に昇温した。同温で1−ブロモナフタレン20.0g(96.6mmol)を滴下した。滴下終了後、同温で20時間反応させ、反応液に水を加え有機層を洗浄した。有機層を濃縮し、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、展開溶媒トルエン/n−ヘキサン)で精製し、下記一般式(1)で表される中間体Aが3.5g(収率13%)得られた。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・MS(ESI) (m/z):278(M+H)
クロロベンゼン15g中に、前記中間体A 3.0g(10.8mmol)、4,4‘−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン4.8g(14.8mmol)、オキシ塩化リン2.4g(15.7mmol)を加えて、40−45℃で2時間反応させた。反応液をクロロホルムで抽出し、水で有機層を洗浄、濃縮した。濃縮物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、展開溶媒クロロホルム/メタノール)で精製し、下記化学式(2)で表される化合物A−1が2.2g(収率33%)得られた。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・MS(ESI) (m/z):584(M+)
・元素分析値:CHN実測値 (79.27%、8.09%、6.83%);理論値(79.39%、8.12%、6.77%)
関東化学製12タングストリン酸・n水和物1.84g(0.52mmol)をメタノール40mL、水40mLの混合液に加熱溶解させ、前記化合物A−1 1.0g(1.6mmol)を加え、1時間攪拌した。沈殿物を濾取し、水で洗浄した。得られた沈殿物を減圧乾燥して下記化学式(3)で表される化合物A−2を2.4g(収率96%)を得た。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・31P NMR(d−dmso、ppm)δ−15.15
・MS(MALDI) (m/z):584(M+)、2879(M−)
・元素分析値:CHN実測値 (31.85%、8.10%、6.93%);理論値(31.90%、3.26%、2.72%)
・蛍光X線分析:Mo/W実測比 (0%、100%);理論値(0%、100)
XRFの測定条件として、上記化合物の測定径を30mmφ、測定雰囲気を13Paの真空状態、測定元素は、B(ボロン)から原子番号順にU(ウラン)までの元素を対象とした。
(中間体Bの合成)
キシレン32mL中にt−ブトキシナトリウム8.2g(85.3mmol)、1−アダマンタンメチルアミン9.6g(58.1mmol)、トリフェニルホスフィン0.32g(1.22mmol)、酢酸パラジウム0.14g(0.62mmol)を加え、110−115℃に昇温した。同温で1−ブロモナフタレン12.6g(60.8mmol)を滴下した。滴下終了後、同温で20時間反応させ、反応液に水を加え有機層を洗浄した。有機層を濃縮し、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、展開溶媒トルエン/n−ヘキサン)で精製し、下記一般式(4)で表される中間体Bが2.5g(収率14%)得られた。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・MS(ESI) (m/z):292(M+H)
クロロベンゼン11.0g中に、中間体B 2.2g(7.5mmol)、4,4‘−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン3.6g(11.1mmol)、オキシ塩化リン1.8g(11.7mmol)を加えて、40−45℃で2時間反応させた。反応液をクロロホルムで抽出し、水で有機層を洗浄、濃縮した。濃縮物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、展開溶媒クロロホルム/メタノール)で精製し、下記化学式(5)で表される化合物B−1が1.3g(収率25%)得られた。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・MS(ESI) (m/z):598(M+)
・元素分析値:CHN実測値 (79.71%、8.18%、6.76%);理論値(79.52%、8.26%、6.62%)
次いで、前記実施例1−2において、化合物A−1の代わりに化合物B−1を用いた以外は、前記実施例1−2と同様にして、下記化学式(6)で表される化合物B−2を得た(収率97%)。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・31P NMR(d−dmso、ppm)δ−15.15
・MS(MALDI) (m/z):598(M+)、2879(MH2−)
・元素分析値:CHN実測値 (32.45%、3.42%、2.65%);理論値(32.38%、3.36%、2.70%)
・蛍光X線分析:MoW実測比 (0%、100%);理論値(0%、100)
(中間体Cの合成)
キシレン62mL中にt−ブトキシナトリウム16.2g(168.6mmol)、シクロヘキシルアミン11.4g(115.0mmol)、トリフェニルホスフィン0.63g(2.40mmol)、酢酸パラジウム0.27g(1.20mmol)を加え、110−115℃に昇温した。同温で1−ブロモナフタレン25.0g(120.7mmol)を滴下した。滴下終了後、同温で20時間反応させ、反応液に水を加え有機層を洗浄した。有機層を濃縮し、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、展開溶媒トルエン/n−ヘキサン)で精製し、下記一般式(7)で表される中間体Cが5.9g(収率22%)得られた。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・MS(ESI) (m/z):226(M+H)
クロロベンゼン25g中に、前記中間体C 5.0g(22.2mmol)、4,4‘−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン9.9g(30.5mmol)、オキシ塩化リン4.9g(32.0mmol)を加えて、40−45℃で3時間反応させた。反応液をクロロホルムで抽出し、水で有機層を洗浄、濃縮した。濃縮物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、展開溶媒クロロホルム/メタノール)で精製し、下記化学式(8)で表される化合物C−1が4.3g(収率34%)得られた。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・MS(ESI) (m/z):532(M+)
・元素分析値:CHN実測値 (78.13%、7.94%、7.27%);理論値(78.21%、8.16%、7.39%)
・蛍光X線分析:MoW実測比 (0%、100%);理論値(0%、100)
次いで、前記実施例1−2において、化合物A−1の代わりに化合物C−1を用いた以外は、前記実施例1−2と同様にして、下記化学式(9)で表される化合物C−2を得た(収率96%)。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・31P NMR(d−dmso、ppm)δ−15.15
・MS(MALDI) (m/z):598(M+)、2879(M2−)
・元素分析値:CHN実測値 (29.84%、3.21%、2.90%);理論値(29.79%、3.11%、2.82%)
・蛍光X線分析:MoW実測比 (0%、100%);理論値(0%、100)
前記実施例1−2において、関東化学製12タングストリン酸・n水和物9.19g(2.7mmol)の代わりに、関東化学製12タングストリン酸・n水和物9.01g(2.6mmol)および関東化学製12モリブドリン酸・n水和物0.01g(0.054mmol)を用いた以外は、前記実施例1−2と同様にして、下記化学式(10)で表されるモリブデンとタングステンとのモル比が2.0:98.0の化合物D−2を得た(収率96%)。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・31P NMR(d−dmso、ppm)δ−4.02、−15.15
・MS(MALDI) (m/z):584(M+)、1824(M2−)、2879(M2−)
・元素分析値:CHN実測値 (32.15%、3.40%、2.60%);理論値(32.04%、3.28%、2.73%)
・蛍光X線分析:MoW実測比 (2.0%、97.9%);理論値(2.00%、98.0)
前記実施例1−2において、化合物A−1の代わりに東京化成製Basic Blue 7(BB7)を用いた以外は、前記実施例1−2と同様にして、下記化学式(11)で表される化合物E−2を得た(収率95%)。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・31P NMR(d−dmso、ppm)δ−15.15
・MS(MALDI) (m/z):478(M+)、2879(MH2−)
・元素分析値:CHN実測値 (27.65%、2.75%、2.86%);理論値(27.57%、2.80%、2.92%)
・蛍光X線分析:MoW実測比 (0%、100%);理論値(0%、100)
(中間体Fの合成)
キシレン62mL中にt−ブトキシナトリウム16.2g(168.6mmol)、n−ヘキシルアミン11.6g(114.6mmol)、トリフェニルホスフィン0.63g(2.40mmol)、酢酸パラジウム0.27g(1.20mmol)を加え、110−115℃に昇温した。同温で1−ブロモナフタレン25.0g(120.7mmol)を滴下した。滴下終了後、同温で20時間反応させ、反応液に水を加え有機層を洗浄した。有機層を濃縮し、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、展開溶媒トルエン/n−ヘキサン)で精製し、下記一般式(12)で表される中間体Fが11.0g(収率40%)得られた。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・MS(ESI) (m/z):228(M+H)
クロロベンゼン25g中に、前記中間体F 5.0g(22.0mmol)、4,4‘−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン9.9g(30.5mmol)、オキシ塩化リン4.9g(32.0mmol)を加えて、40−45℃で3時間反応させた。反応液をクロロホルムで抽出し、水で有機層を洗浄、濃縮した。濃縮物をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、展開溶媒クロロホルム/メタノール)で精製し、下記化学式(13)で表される化合物F−1が9.6g(収率77%)得られた。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・MS(ESI) (m/z):534(M+)
・元素分析値:CHN実測値 (77.75%、8.62%、7.19%);理論値(77.93%、8.48%、7.37%)
次いで、実施例1−2において、化合物A−1の代わりに化合物F−1を用いた以外は、実施例1−2と同様にして、下記化学式(14)で表される化合物F−2を得た(収率92%)。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・31P NMR(d−dmso、ppm)δ−15.15
・MS(MALDI) (m/z):584(M+)、2879(M2−)
・元素分析値:CHN実測値 (29.78%、3.19%、2.91%);理論値(29.75%、3.24%、2.81%)
・蛍光X線分析:MoW実測比 (0%、100%);理論値(0%、100)
(モル吸光係数の測定)
実施例1〜2、参考例3及び比較例2で得られた、1価のアニオンを有する、化合物A−1、化合物B−1、化合物C−1、化合物F−1、並びに、比較例1で用いたBB7についてモル吸光係数を測定した。
モル吸光係数は、日立ハイテクノロジー社製 U−4100分光光度計を用い、サンプリング間隔:0.5nm、1cm石英セルを用いて測定を行い、下記式にて算出した。
モル吸光係数(ε)= 極大波長における吸光度/モル濃度
結果を表1に示す。また、図1に化合物A−1の吸収スペクトルを示す。
透過率(T%)の最大波長は、日立ハイテクノロジー社製 U−4100分光光度計を用い、サンプリング間隔:0.5nm、1cm石英セルを用いて測定した。結果を表1に示す。
実施例1〜2、参考例3、実施例4及び比較例1〜2の化合物A−2〜F−2それぞれ約5mgを石英製パンにいれ、株式会社リガク社製、差動型示差熱天秤(TG−DTA) TG8120を用い、リファレンスとして石英製パンにアルミナ、昇温速度10℃/分として600℃まで測定を行った。得られたTG曲線のピークの外挿温度を分解点とした。分解点の温度が高いほど耐熱性に優れていると評価される。結果を表1に示す。
実施例1〜2、参考例3、実施例4及び比較例1〜2の化合物A−2〜F−2それぞれ約5mgを石英製パンにいれ、株式会社リガク社製、差動型示差熱天秤(TG−DTA) TG8120を用い、リファレンスとして石英製パンにアルミナ、昇温速度10℃/分で230℃まで昇温し230℃到達時点から90分同温で保持したのち重量減少率を測定した。重量減少率は下記式により算出され、重量減少率が低いほど耐熱性に優れていると評価される。
重量減少率 = (加熱前重量 − 加熱後重量)/加熱前重量 ×100(%)
結果を表2に示す。
実施例1〜2、参考例3、実施例4の化合物A−2〜D−2は加熱による5%重量損失温度が高く、230℃90分加熱した場合の重量減少率が低く、優れた耐熱性を有することが明らかとなった。これは、一般式(I)で表される化合物の凝集体において、炭素原子数が6以上の脂環式炭化水素基を有するトリアリールメタン骨格を有するカチオンとポリ酸アニオンの塩形成によって、トリアリールメタン骨格のスタッキングが生じにくく、ある程度の間隔をもって配置されているところ、トリアリールメタン骨格に置換基として導入されている前記脂環式炭化水素基が、化合物の凝集体中の空間に均一に配置され、かつ固定化されているため、化合物凝集体中の空間が減少し、高密度化した結果、耐熱性が向上したためだと考えられる。中でも、アダマンチル基を有する色材A−2、B−2又はD−2を含有する実施例1、2及び4は、参考例3と比較しても更に耐熱性に優れていることが明らかとなった。これは、アダマンチル基に対応するアダマンタンの融点が270℃と、シクロヘキサンの融点6〜7℃と比較しても高いため、高温加熱時においても色材中で安定していることが耐熱性向上に寄与するものと推定される。一方、鎖状炭化水素基であるエチル基やヘキシル基を含む色材を含有する比較例1、2は耐熱性が低かった。鎖状炭化水素基に対応する鎖増炭化水素の融点が低いため、また、当該鎖状炭化水素基は熱による運動の活性が高く、色材凝集体中の空間において安定に存在できず、耐熱性向上効果が低かったためだと考えられる。また、エチル基に対応するエタン(融点−89℃)よりもヘキシル基に対応するヘキサン(融点−95℃)の方がより融点が低いため、比較例1よりも比較例2の方がより耐熱性が低い結果となったと考えられる。これはアルキル鎖長が延びることによる融点の低下が化合物中のバルクの不安定化につながったと考えられた。これはアルキル鎖長が延びることによる融点の低下が化合物の不安定化につながったと考えられた。
Claims (5)
- 下記一般式(I)で表される化合物。
aは2以上の数を表し、Xa−はa価のアニオンを表す。
R1〜R6及びArが複数ある場合、当該複数あるR1〜R6及びArは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。) - 前記炭素原子数が7以上の有橋脂環式炭化水素基に対応する有橋脂環式炭化水素の融点が、80〜300℃である、請求項1に記載の化合物。
- 前記一般式(I)におけるX a− はa価の無機アニオンを表し、当該無機アニオンは、無機のオキソ酸およびその脱水縮合物からなる群から選択される1種以上である、請求項1又は2に記載の化合物。
- 前記一般式(I)におけるXa−が、タングステン及びモリブデンより選択される1種以上の原子を含むa価のポリ酸である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の化合物。
- 前記ポリ酸が、少なくともタングステンを含み、モリブデンの前記タングステンに対するモル比が2/98以下である、請求項4に記載の化合物。
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