JPH0653721B2 - 共役二重結合を有するポリエンスルホン酸及びその塩 - Google Patents

共役二重結合を有するポリエンスルホン酸及びその塩

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JPH0653721B2
JPH0653721B2 JP1737886A JP1737886A JPH0653721B2 JP H0653721 B2 JPH0653721 B2 JP H0653721B2 JP 1737886 A JP1737886 A JP 1737886A JP 1737886 A JP1737886 A JP 1737886A JP H0653721 B2 JPH0653721 B2 JP H0653721B2
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    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/027Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は新規な共役二重結合を有するポリエンスルホン
酸及びその塩に関するものである。さらに詳しくいえ
ば、本発明は、感光性を有し、光増感剤や感光材料など
として有用な、共役二重結合少なくとも3個とスルホン
酸基少なくとも1個を有するポリエンスルホン酸及びそ
の塩に関するものである。
従来の技術 従来、共役二重結合を有するスルホン酸としては、例え
ばブタジエンスルホン酸(米国特許第3,639,220号明細
書)及びポリエンスルホン酸〔「ジヤーナル・オブ・ジ
・アメリカン・ケミカル・ソサエテイ(J.Am.Chem.SO
C.)」第106巻、第3670ページ(1984年)〕が知られてい
る。
しかしながら、前者のブタジエンスルホン酸は、ニツケ
ルメツキにおける処理液(brightener)の成分の一つとし
て記載された共役二重結合2個を有するスルホン酸であ
り、また、後者のポリエンスルホン酸は、フエニルスル
ホン酸基のβ位にアセトキシ基又はテトラハイドロピラ
ニロキシ基を有する化合物に、カリウム−tert−ブトキ
シドを作用させて得られたものであり、二重結合を有す
る炭素原子に直接スルホン酸基が結合したものではな
い。
このように、トリエンスルホン酸やペンタエンスルホン
酸のような3個以上の共役二重結合を有し、かつ二重結
合を有する炭素原子にスルホン酸基が導入されたポリエ
ンスルホン酸はこれまで知られていない。
発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、これまで知られていない共役二重結合
少なくとも3個と、二重結合を有する炭素原子に結合し
たスルホン酸基少なくとも1個を有する新規なポリエン
スルホン酸及びその塩を提供することにある。
問題点を解決するための手段 本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、該ポリエンをω−
ハロゲン化し、これを亜硫酸塩と反応させるという比較
的簡単な方法により、意外にも優れた感光性と導電性と
を有し新規なポリエンスルホン酸が得られることを見出
し、この知見に基づいて本発明をなすに至つた。
すなわち、本発明の化合物は、一般式 (式中のXは水素原子又はスルホン酸イオンと塩を形成
しうるカチオン、Yは水素原子又は-SO3X基、nは1〜
8の整数である) で表わされる共役二重結合を有するポリエンスルホン酸
である。
本発明の化合物は、前記一般式(I)で表わされるよう
に、共役二重結合3〜10個を有し、かつ両末端炭素原
子の少なくとも一方にスルホン酸基が導入されたもの、
又はこのスルホン酸基がカチオンと結合して塩を形成し
た文献未載の新規な化合物である。塩としては、例えば
アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム
塩、アルカノール置換アンモニウム塩、チオウロニウム
塩などが挙げられる。
本発明のポリエンスルホン酸の代表例としては、1,3,5
−ヘキサトリエン−1−スルホン酸塩、1,3,5,7−オク
タテトラエン−1−スルホン酸塩、デカ−1,3,5,7,9−
ペンタエン−1−スルホン酸塩、デカ−1,3,5、7,9−ペ
ンタエン−1,10−ジスルホン酸塩、1,3,5,7,9,11,13,1
5,17,19−デカエン−1,20−ジスルホン酸塩などが挙げ
られる。
これらの化合物は融点又は分解温度が200℃以上の固体
で、優れた導電性を有する上に、光に感応する性質を有
している。特に本発明のポリエンスルホン酸が感光性を
示すことは大きな特徴であり、このことは、例えば超高
圧水銀ランプの光(紫外光)を照射しながら電子スピン
共鳴(ESR)装置にかけると、g値約2.003のシングレツト
のスペクトルが観察されることによつて確認される。す
なわち、このスペクトルのg値が約2.003であるのは、
紫外光を照射することにより、ポリエンの有機ラジカル
が発生することを意味し、感光性を有することの裏付け
になる。これに対し、ビニルスルホン酸、アリルスルホ
ン酸、ベンゼンスルホン酸の場合は、同一条件のESR測
定で、ラジカルのスペクトルは観察されないので感光性
を示さない。
本発明のポリエンスルホン酸の製造方法については、例
えばトリエンスルホン酸やテトラエンスルホン酸のよう
に比較的低分子量で安定な化合物の場合には、それぞれ
1−ヒドロキシ−2,4−ヘキサジエンや1−ヒドロキシ
−2,4,6−オクタトリエンを出発原料として、まずω炭
素をスルホン化し、次いでヒドロキシル基を脱水反応に
より除去するという方法が簡便なので有利である。
他方、炭素数の多いポリエンスルホン酸の場合には、例
えばデカンやエイコサンなどを出発原料として、できる
だけ副反応の生じない条件下で無水硫酸を反応系内に導
入することによつて、スルホン化反応とポリエン生成反
応を同時に行わせる方法が好ましい。この場合、反応生
成物には各種のポリエンスルホン酸が含まれており、そ
のまま用いてもよいし、粗精製して用いてもよいが、ポ
リエンスルホン酸のベンジルチオウロニウム塩としたの
ち、液相クロマトグラフイーにより分離、精製するのが
好ましい。
本発明の共役二重結合を有するポリエンスルホン酸は感
光性を有するので光増感剤として用いることができる。
この場合、三重項エネルギーが50〜70Kca/モ
ルと比較的低く、安定なためラジカル源として有効に作
用する。また、スルホン化されている部分は親水性を有
しているが、光が照射された部分は脱スルホン化されて
疎水化するため、情報の記録材料などとして有用であ
る。
実施例 次に実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
実施例1 2,4−ヘキサジエン−1−オール(I)3.0g、トリエチル
アミン4.59g及びテトラヒドロフラン3.0mを含む溶
液に、無水酢酸3.9m及びテトラヒドロフラン3.0m
を含む溶液を滴下し、かきまぜながら室温で4時間反応
させてアセチル化物(II)を得た。次に、N−ブロムコハ
クイミド4.025g、過酸化ベンゾイル0.094g及び乾燥四
塩化炭素13.4mを含む溶液に、前記アセチル化物(II)
3.9gを加え、76℃で8時間反応させてω−ブロム化
物(III)を得た。次いで、亜硫酸ナトリウム2.38g及び
水8.4mを含む溶液に、該ω−ブロム化物(III)4.0g
を加えて加熱し、還流下に6.5時間反応させて、ω−ス
ルホン酸塩(IV)を得た。
次に、硫酸0.9g及び塩化エチレン9.6mを含む溶液を
0℃に冷却し、これに前記のω−スルホン酸塩(IV)2.3
gを加えて、かきまぜながら30分間反応した。さらに
キヤリアーとして窒素ガスを用いてSO3を30分間導入
した。次いで、この反応液を役30mの氷水上に加
え、炭酸バリウムにて中和したのち、塩化エチレン層を
分液し、さらに析出した固体部をろ別して、淡黄色の水
層部を得た。この水層部を濃縮したのち、塩化S−ベン
ジル−イソ−チオウロニウム4.2g、水65.3m及び塩
酸1滴から成る溶液に加えて反応させた。この反応液を
減圧下に濃縮乾固したのち、ベンゼン−メタノールの
1:1混合液にて抽出し、さらに液相クロマトグラフイ
ーにより分離精製した。
このものの元素分析値はC51.49%、H5.52%、N8.61
%、S19.69%であつた。この分析値は1,3,5−ヘキサト
リエン−1−スルホン酸とS−ベンジル−イソ−チオウ
ロニウムとの塩(V)の分子式に相当する。
次に、前記の塩(V)を加水分解してナトリウム塩とし、
吸収スペクトルを測定したところ、最大値(λmax)は2
44nmであつた。一方、出発原料(I)のλmaxは218nmであ
るから、長波長領域へ26nm移動しており、この値はジ
エン化合物を基本に考え、アルキル置換基が2個消失
し、トリエン骨格とスルホン酸基が生成したと推定した
場合の深色効果として、ウツドワードの法則に一致す
る。
以上の結果から、前記塩(V)を加水分解してナトリウム
塩としたものは、新規化合物の1,3,5−ヘキサトリエン
−1−スルホン酸ナトリウムであることが確認された。
実施例2 かきまぜ装置を装着した三つ口フラスコにn−デカン10
0mを入れ、フラスコ内部を窒素ガスにて置換し、内
温を0℃に保持したまま、一方の口から窒素ガスをキヤ
リアーとしてSO3を導入しながら5時間反応を行つた。
反応終了後、フラスコ内容部を320mの氷水に加え、
水層部を分液した。次に、この水層部に炭酸バリウムを
加えて中和したのち、ろ過して淡褐色の水溶液を得た。
次いで、この水溶液を減圧下で濃縮し、褐色固体12.6g
を得た。この固体と塩S−ベンジル−イソ−チオウロニ
ウム16.2gとを常法により反応させ、その生成物をベン
ゼン−メタノール1:1混合液にて抽出したのち、シリ
カゲルを充てん剤としたベンゼン−メタノール1:1混
合液系クロマトグラフにより展開した。
フラクシヨンコレクターを用い溶出液を60フラクシヨ
ンに分け、各フラクシヨンを、ベンゼン−メタノール
1:1混合系を展開溶媒としたシリカゲル薄層クロマト
グラフイーにより、Rf値0.70(第10〜14フラクシヨ
ン)及びRf値0.65(第20〜25フラクシヨン)の部分
を得た。
前者をデキストランの球状ゲルであるセフアデツクスG
10(フアルマシヤ社製)を充てん剤とし、メタノール
−水95:5混合液を用いて展開し、全60フラクシヨ
ンのうち、第10〜15フラクシヨン(A)を分取した。
後者もセフアデツクスG10を用いて同様に展開し、全
60フラクシヨンのうち、第30〜35フラクシヨン
(B)を分取した。
元素分析の結果、(A)はC55.71%、H6.28%、N7.59
%、S17.44%であり、(B)はC48.02%、H5.51%、N
9.27%、S21.34%であつた。これらの元素分析値は、
(A)では1個のスルホン酸基、(B)では2個のスルホン酸
基を含有する場合に相当する。
(A)及び(B)をそれぞれ加水分解してナトリウム塩とした
ものについて、さらに赤外吸収スペクトルを測定したと
ころ、1050cm-1及び1220cm-1に強い吸収を示した。これ
ら2個の吸収はそれぞれスルホン酸基のSO2結合の対称
及び非対称の伸縮振動に相当するが、高波数側にシフト
していることから、これらのスルホン酸基は共役二重結
合炭素に結合していることが分る。また、紫外、可視吸
収スペクトルでは326nm付近に極大吸収がみられ、さら
にC13核磁気共鳴(NMR)で130ppm近辺に10本以上のスペ
クトルが現われる。このスペクトルの帰属はシス−トラ
ンス構造異性体も含まれるため極めて困難であるが、そ
の位置からいずれも共役二重結合であることが分る。さ
らに(A)のナトリウム塩では117.5ppmに1本のスペクト
ルが現われるが、これはスルホン酸基の結合していない
二重結合末端CH2に帰属できる。
以上の解析結果から(A)はデカ−1,3,5,7,9−ペンタエン
−1−スルホン酸塩、(B)はデカ−1,3,5,7,9−ペンタエ
ン−1,10−ジスルホン酸塩であることが分る。
次に、前記(A)及び(B)のナトリウム塩をそれぞれ超高圧
水銀ランプの紫外線照射下にESR測定を行うとシングレ
ツトのスペクトルが得られた。g値は2.004、線巾は9.2
ガウスで、ランプの照射を中止すると10秒以内にスペ
クトルが消失した。このESRスペクトルの挙動から、(A)
及び(B)のナトリウム塩はいずれも光に感応し、比較的
安定な活性ラジカルを生成する新規な化合物であること
が分つた。
また、シス型構造を有するマレイン酸0.1モル水溶液に
(B)のナトリウム塩0.02モルを加え、外部からキセノン
ランプの光を20時間照射したところ、吸収スペクトル
による解析から、86%がトランス型構造のフマル酸に
転移していることが分つた。一方、無添加でキセノンラ
ンプの光を照射したものは13%がフマル酸に転移して
いた。
実施例3 炭素数20の脂肪族炭化水素であるn−エイコサン30
gを塩化エチレン71mに溶解し、実施例2と同様に
反応を行い、褐色のスルホン化物3.1gを得た。次い
で、これをS−ベンジル−イソ−チオウロニウム塩とし
てシリカゲル系クロマトグラムに展開し、全60フラク
シヨンのうち、第15〜18番目のフラクシヨンを分取
し、さらにデキストランの球状ゲルであるセフアデツク
スG15(フアルマシヤ社製)を充てん剤とし、メタノ
ール−水系混合液で展開して、全60フラクシヨンのう
ち第30〜35フラクシヨン(C)を分取した。(C)の元素
分析値を測定した結果、及び(C)を加水分解してナトリ
ウム塩としたものの赤外吸収スペクトルにおける1052cm
-1、1225cm-1に移動したSO2伸縮振度、吸収スペクトル
におけるλmax430nm、共鳴ラマンスペクトルにおける励
起波長457.9nmのアルゴンレーザーによる1130、1292、1
545cm-1へのラマンシフトや、C13NMRにおいて100ppm以
上にスペクトルが現われない事実などから判断して、
(C)は10個の共役二重結合と両末端にスルホン酸基を
有する新規な化合物であることを確認した。
次に、前記(C)のナトリウム塩を水溶液とし、石英セル
に充てんして外部から超高圧水銀ランプの紫外線を30
分間照射すると吸収スペクトルλmax430nmの吸光度が減
少した。さらに、赤外吸収スペクトルにおいて、1225cm
-1の吸光度が著しく減少した。これは紫外線の照射によ
り、化学的にスルホン酸基の脱離反応が生じたと考えら
れる。
さらに、(C)のチオウロニウム塩のメタノール溶液をア
ルミ板の表面に塗布して乾燥し、次いで超高圧水銀ラン
プの光を10分間照射したのち、1規定カセイソーダ液
を加えてナトリウム塩とした。このものの接触角を水液
滴法により測定したところ、65度であつた。一方、照
射しない部分の接触角は10度以下であつた。
このアルミニウム板を水性インキのロールに通したとこ
ろ、非照射部のみにインキが付着した。このことから、
この化合物は情報の新しい記録材料として有用であるこ
とが分かつた。
発明の効果 本発明の化合物は、共役二重結合3〜10個を有し、か
つ両末端炭素原子の少なくとも一方にスルホン酸基が導
入されたもの、あるいはこのスルホン酸基がカチオンと
結合して塩を形成した構造を有する新規化合物であり、
感光性を有することから、光増感剤や感光材料などとし
て有用である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式 (式中のXは水素原子又はスルホン酸イオンと塩を形成
    しうるカチオン、Yは水素原子又は-SO3X基、nは1〜
    8の整数である) で表わされる共役二重結合を有するポリエンスルホン酸
    及びその塩。
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