KR101842344B1 - 신규한 화합물, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 액정표시장치용 컬러필터 - Google Patents

신규한 화합물, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 액정표시장치용 컬러필터 Download PDF

Info

Publication number
KR101842344B1
KR101842344B1 KR1020160047506A KR20160047506A KR101842344B1 KR 101842344 B1 KR101842344 B1 KR 101842344B1 KR 1020160047506 A KR1020160047506 A KR 1020160047506A KR 20160047506 A KR20160047506 A KR 20160047506A KR 101842344 B1 KR101842344 B1 KR 101842344B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
novel compound
naphthalic anhydride
dye
compound
Prior art date
Application number
KR1020160047506A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170119465A (ko
Inventor
김성훈
Original Assignee
경북대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 경북대학교 산학협력단 filed Critical 경북대학교 산학협력단
Priority to KR1020160047506A priority Critical patent/KR101842344B1/ko
Publication of KR20170119465A publication Critical patent/KR20170119465A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101842344B1 publication Critical patent/KR101842344B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D471/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00
    • C07D471/02—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D471/04—Ortho-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D311/00—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only hetero atom, condensed with other rings
    • C07D311/02—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only hetero atom, condensed with other rings ortho- or peri-condensed with carbocyclic rings or ring systems
    • C07D311/78—Ring systems having three or more relevant rings
    • C07D311/92—Naphthopyrans; Hydrogenated naphthopyrans
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D487/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00
    • C07D487/02—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D487/04—Ortho-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B57/00—Other synthetic dyes of known constitution
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133514—Colour filters

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

본 발명의 신규한 화합물, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 액정표시장치용 컬러필터에서, 본 발명의 신규한 화합물은 하기 화학식 1로 나타낸다;
[화학식 1]
Figure 112016037410567-pat00011

화학식 1에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 이소티오시아네이트(isothiocyanate), 보론산(boronic acid), 니트로기(Nitro gourp), 니트릴기(Nitrile group), 알킬기(alkyl group), 알콕시기(alkoxy group), 알킬아미노기(alkylamino group), 하이드록시기(hydroxy group), 또는 카복시기(carboxyl group)를 나타낸다.

Description

신규한 화합물, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 액정표시장치용 컬러필터{NOVEL COMPOUND, FABRICATION METHOD OF THE NOVEL COMPOUND, AND COLORFILTER FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY INCLUDING THE NOVEL COMPOUND}
본 발명은 신규한 화합물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 신규한 화합물, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 액정표시장치용 컬러필터에 관한 것이다.
액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD)는 인가전압에 따른 액정 투과도의 변화를 이용하여 각종 장치에서 발생하는 여러 가지 전기적인 정보를 시각정보로 변화시켜 전달하는 전기소자이다. 액정표시장치는 여러 층으로 구성되어 있고, 액정표시장치의 이미지 재현은 백라이트로부터 나온 광이 컬러필터 층을 통과하면서 이루어진다. 액정표시장치의 컬러필터 층은 빛의 삼원색인 RGB로 구성되어 있다. 그 중 녹색(G) 컬러필터 층은 녹색 안료가 기본적으로 사용되나, 컬러필터의 색재현율을 향상시키기 위해 아이소인돌린(isoindoline), 퀴노프탈론(quinophthalone)계 등의 황색(Yellow, Y)계열의 색소 등을 조색하기도 한다. 컬러필터에 용해성이 좋은 황색(yellow) 색소를 사용하면 색재현율 뿐 아니라 상용성도 향상될 수 있다. 특히, 그 중에서 프탈로페리논(phthaloperinone)계 색소 유도체인 페리논 오렌지(Perinone Orange)는 내광성, 내용제성이 뛰어난 장점이 있다.
그러나, 기존의 황색 색소는 낮은 열안정성(내열성)을 나타내기 때문에 고온에서 이루어지는 LCD 컬러필터 공정에서 열에 견디지 못한다는 단점이 있다. 때문에, 액정표시장치용 컬러필터로 구성될 수 있는 고내열성을 나타내는 황색 색소에 대한 개발이 시급한 실정이다.
본 발명의 일 목적은 신규한 구조를 갖는 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 신규한 구조를 갖는 화합물의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 신규한 구조를 갖는 화합물을 포함하는 액정표시장치용 컬러필터를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 목적을 위한 신규한 화합물은 하기 화학식 1로 나타낸다.
[화학식 1]
Figure 112016037410567-pat00001
화학식 1에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 이소티오시아네이트(isothiocyanate), 보론산(boronic acid), 니트로기(Nitro gourp), 니트릴기(Nitrile group), 알킬기(alkyl group), 알콕시기(alkoxy group), 알킬아미노기(alkylamino group), 하이드록시기(hydroxy group), 또는 카복시기(carboxyl group)를 나타낸다.
일 실시예에서, 상기 신규한 화합물은 400 nm 내지 450 nm의 파장 범위에서 흡수 피크를 나타낼 수 있다.
일 실시예에서, 상기 신규한 화합물은 황색(yellow)을 나타내는 프탈로페리논(phthaloperinone)계 색소일 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 위한 신규한 화합물의 제조 방법은 디아미노안트라퀴논(diaminoanthraquinone)계 화합물과 하기 화학식 2로 나타내는 나프탈산 무수물(naphthalic anhydride) 유도체를 반응시키는 단계를 포함한다.
[화학식 2]
Figure 112016037410567-pat00002
화학식 2에서, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 이소티오시아네이트, 보론산, 니트로기, 니트릴기, 알킬기, 알콕시기, 알킬아미노기, 하이드록시기, 또는 카복시기를 나타낸다.
일 실시예에서, 상기 나프탈산 무수물 유도체는 1,8-나프탈산 무수물(1,8-Naphthalic anhydride), 4-클로로-1,8-나프탈산 무수물(4-chloro-1,8-naphthalic anhydride), 4-브로모-1,8-나프탈산 무수물(4-bromo-1,8-naphthalic anhydride), 3-니트로-1,8-나프탈산 무수물(3-nitro-1,8-naphthalic anhydride), 또는 4-니트로-1,8-나프탈산 무수물(4-nitro-1,8-naphthalic anhydride)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 신규한 화합물의 제조 방법은 상기 반응시키는 단계에서 빙초산(glacial acetic acid)을 더 첨가할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적을 위한 액정표시장치용 컬러필터는 상기 화학식 1로 나타내는 화합물을 포함한다.
본 발명의 신규한 화합물, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 액정표시장치용 컬러필터에 따르면, 황색을 나타내고 우수한 내열성을 갖는 신규한 구조를 갖는 화합물을 제공할 수 있다. 본 발명의 신규한 구조의 화합물은 프탈로페리논계 색소일 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면 다양한 치환기를 갖는 나프탈산 무수물 유도체 및 디아미노안트라퀴논계 화합물의 가열 축합 반응을 이용하여, 용이하고 우수한 수율로 본 발명의 신규한 화합물을 제공할 수 있다. 이러한 신규한 화합물의 특성에 기인하여, 본 발명의 신규한 화합물을 포함하는 액정표시장치용 컬러 필터를 구성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 화합물들을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 실시예 1에 따른 화합물을 설명하기 위한 도면이다.
도 2b는 본 발명의 실시예 2에 따른 화합물을 설명하기 위한 도면이다.
도 2c는 본 발명의 실시예 3에 따른 화합물을 설명하기 위한 도면이다.
도 2d는 본 발명의 실시예 4에 따른 화합물을 설명하기 위한 도면이다.
도 2e는 본 발명의 실시예 5에 따른 화합물을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 신규한 구조를 갖는 화합물은 하기 화학식 1로 나타낸다.
[화학식 1]
Figure 112016037410567-pat00003
화학식 1에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 이소티오시아네이트(isothiocyanate), 보론산(boronic acid), 니트로기(Nitro gourp), 니트릴기(Nitrile group), 알킬기(alkyl group), 알콕시기(alkoxy group), 알킬아미노기(alkylamino group), 하이드록시기(hydroxy group), 또는 카복시기(carboxyl group)를 나타낸다.
니트로기는 일반적으로 -NO2로 나타내는 1가의 작용기를 의미하고, 니트릴기는 -CN으로 나타내는 작용기를 의미한다. 알킬기는 사슬모양 포화탄화수소에서 수소 원자 1개를 제거하고 남은 원자단을 의미하며, 일반적으로 CnH2n+1-로 나타낸다. 알콕시기는 알킬기에 산소원자가 결합하여 구성된 원자단으로, CnH2n+1O-로 나타내고, 알킬아미노기는 질소에 결합된 유기기가 알킬기인 아미노기를 의미한다.
상기 신규한 화합물은 황색(yellow)을 나타내는 프탈로페리논(phthaloperinone)계 색소일 수 있고, 400 nm 내지 450 nm의 파장 범위에서 흡수 피크를 나타낼 수 있다. 또한, 상기 신규한 화합물은 고온에서 우수한 내열성을 나타낼 수 있다.
이러한 본 발명의 신규한 화합물의 특성에 기인하여, 상기 신규한 화합물을 포함하는 액정표시장치용 컬러필터를 구성할 수 있다. 본 발명의 액정표시장치용 컬러필터는 상기에서 설명한 신규한 화합물들 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
본 발명의 신규한 화합물의 제조방법은 디아미노안트라퀴논(diaminoanthraquinone)계 화합물과 하기 화학식 2로 나타내는 나프탈산 무수물(naphthalic anhydride) 유도체를 반응시키는 단계를 포함한다.
[화학식 2]
Figure 112016037410567-pat00004
화학식 2에서, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 이소티오시아네이트, 보론산, 니트로기, 니트릴기, 알킬기, 알콕시기, 알킬아미노기, 하이드록시기, 또는 카복시기를 나타낸다.
이때, 디아미노안트라퀴논(diaminoanthraquinone)계 화합물과 나프탈산 무수물 유도체를 반응시키는 단계에서, 빙초산(glacial acetic acid)을 더 첨가할 수 있다.
상기 나프탈산 무수물 유도체는 1,8-나프탈산 무수물(1,8-Naphthalic anhydride), 4-클로로-1,8-나프탈산 무수물(4-chloro-1,8-naphthalic anhydride), 4-브로모-1,8-나프탈산 무수물(4-bromo-1,8-naphthalic anhydride), 3-니트로-1,8-나프탈산 무수물(3-nitro-1,8-naphthalic anhydride), 또는 4-니트로-1,8-나프탈산 무수물(4-nitro-1,8-naphthalic anhydride)을 포함할 수 있다.
디아미노안트라퀴논계 화합물로서 1,2-디아미노안트라퀴논을 이용하고, 나프탈산 무수물 유도체로서 1,8-나프탈산 무수물 유도체를 이용하는 구체적인 실시예를 들어 본 발명의 신규한 화합물의 제조 방법을 설명하면, 상기 반응은 하기 반응식 1과 같이 나타낼 수 있다.
[반응식 1]
Figure 112016037410567-pat00005
이때, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 이소티오시아네이트, 보론산, 니트로기, 니트릴기, 알킬기, 알콕시기, 알킬아미노기, 하이드록시기, 또는 카복시기를 나타낸다.
반응식 1을 참조하면, 나프탈산 무수물 유도체 및 디아니오안트라퀴논계 화합물의 친핵 반응이 개시되고, 이들의 축합 반응에 의해 상기 화학식 1로 나타내는 신규한 구조를 갖는 프탈로페리논계 화합물을 형성할 수 있다. 친핵 반응은 전자가 충만한 친핵체(nucleophile)가 양성 또는 양전하를 띤 원자(친전자체, electrophile)에 선택적으로 결합하거나 공격해서 이탈기라 불리는 기 또는 원자에 붙게 되는 기본적인 치환반응을 말한다. 축합 반응은 2개 이상의 분자 또는 같은 분자 내에 2개 이상의 관능기가 원자 또는 원자단을 간단한 화합물의 형태로 분리하여 결합하는 반응을 의미하며, 간단히 설명하면 물 한 분자가 떨어져 나가면서 두 분자가 결합하는 반응이다.
즉, 상기 화학식 1로 나타내는 신규한 구조를 갖는 화합물은 나프탈산 무수물 유도체 및 디아니오안트라퀴논계 화합물의 친핵 반응 및 축합 반응에 의해 형성될 수 있다.
이하에서는 구체적인 실시예를 들어 본 발명의 신규한 화합물에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 신규한 화합물을 제조하기 위해, 1,8-나프탈산 무수물 유도체 및 1,2-디아미노안트라퀴논을 이용하였다. 1,8-나프탈산 무수물 유도체 및 1,2-디아미노안트라퀴논은 Sigma-Aldrich에서 구매 하였으며 그 외의 시약들은 정제 하지 않고 1급 시약을 그대로 사용 하였다.
먼저, 1,8-나프탈산 무수물 0.20 g(0.001 mol)과 1,2-디아미노안트라퀴논 0.24 g(0.001 mol)을 빙초산(glacial acetic acid) 20 mL와 함께 혼합하였다. 반응 혼합물은 질소 기류 하에서 4시간 동안 환류하여 가열 축합하였다. 그 다음, 생성된 황색 결정을 석출하여, 본 발명의 실시예 1에 따른 신규한 화합물 1(이하, Dye a)를 제조하였다.
또한, 나프탈산 무수물 유도체로서 1,8-나프탈산 무수물을 사용하지 않고, 각각 4-클로로-1,8-나프탈산 무수물, 4-브로모-1,8-나프탈산 무수물, 3-니트로-1,8-나프탈산 무수물, 및 4-니트로-1,8-나프탈산 무수물을 이용한 것을 제외하고는, 상기 본 발명의 실시예 1에 따라 Dye a를 제조한 것과 실질적으로 동일한 방법을 수행하여, 본 발명의 실시예 2 내지 5에 따른 신규한 화합물 2 내지 5(이하, Dye b 내지 Dye e)를 제조하였다. 본 발명의 실시예 1 내지 5에 따른 Dye a 내지 Dye e는 모두 황색을 나타내는 결정이다.
Dye a 내지 Dye e의 구조를 확인하기 위해, 원소분석(Carlo Elba Model 1106 analyzer)과 질량분석(JEOL MStation JMS-700)을 수행하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
Dye Yield (%) Mass (M+) Mol. formula Analysis
Calcd. Found
a 75 400 C26H12N2O3 C:77.99 C:76.72
H: 3.02 H: 2.87
N:7.00 N:7.29
b 78 434 C26H11ClN2O3 C:71.82 C:71.29
H: 2.55 H: 2.51
N: 6.44 N: 6.74
c 72 480 C26H11BrN2O3 C:65.16 C:65.12
H: 2.31 H: 2.27
N: 5.84 N: 6.20
d 87 445 C26H11N3O5 C:70.11 C:69.34
H: 2.49 H: 2.47
N: 9.43 N: 9.45
e 88 445 C26H11N3O5 C:70.11 C:69.34
H: 2.49 H: 2.48
N: 9.43 N: 9.34
표 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 Dye a 내지 Dye e가 모두 70% 이상의 우수한 수율로 합성되었음을 확인할 수 있다. 또한, 질량분석 및 원소분석 결과로부터 Dye a 내지 Dye e가 안트라퀴논(anthraquinone) 구조를 포함하는 프탈로페리논(phthaloperinone)계 화합물임을 확인할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 화합물들, Dye a 내지 Dye e의 구조를 보다 구체적으로 설명하기 위해, 1,8-나프탈산 무수물 유도체의 나프탈렌 고리 치환기에 따른 반응성의 차이를 확인하였다. Dye a 내지 Dye e는 유기 용매에 대한 용해도가 낮아 NMR 등에 의한 구조 분석에 어려움이 있어, π-시스템 패키지를 사용하여 반응성을 예측하였다.
반응성의 차이를 확인하기 위해, 먼저 Pariser-Parr-Pople 분자궤도법(Pariser-Parr-Pople Molecular Orbital, PPP-MO)을 이용하여 1,2-디아미노안트라퀴논의 HOMO와 1,8-나프탈산 무수물 유도체의 LUMO상의 전자밀도를 확인하였다. PPP-MO는 전자간의 상호작용이 고려된 π전자 계산법으로, 유기색소의 구조 최적화, 분자궤도의 에너지준위, 천이 모멘트, 기저상태와 천이상태의 전자밀도, 결합길이, 결합각 등을 짧은 시간 내에 가장 간단히 계산할 수 있는 방법이다.
PPP-MO을 이용하여 반응성을 확인한 결과, 페리논 고리를 형성하기 위해, 먼저 1,2-디아미노안트라퀴논의 두 개의 아미노기 중 하나의 아미노기에 의한 친핵 반응이 개시됨을 확인할 수 있다. 또한, 1,2-디아미노안트라퀴논의 두 개의 아미노기 중 첫 단계에 참여하는 아미노기에 따라 형성되는 화합물의 구조가 결정됨을 확인할 수 있다. 일반적으로 친핵 반응의 경우, 친핵체의 HOMO 중 전자밀도가 가장 높은 부분이 방향족 화합물의 LUMO 중 전자밀도가 가장 낮은 부분을 공격함으로서 반응이 시작된다.
보다 구체적으로, 1,2-디아미노안트라퀴논의 HOMO 상태의 전자밀도를 참조하여 설명하기로 한다. 1,2-디아미노안트라퀴논의 HOMO 상태의 전자밀도는 하기 화학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112016037410567-pat00006
.
화학식 3에서, 1,2-아미노안트라퀴논의 1 위치의 아미노기(*N) 상의 전자밀도는 0.382이고, 2 위치의 아미노기 N상의 전자밀도는 0.357이므로, 최초의 반응에는 전자밀도가 높은 1 위치의 아미노기가 참여함을 확인할 수 있고, 그 다음 단계의 반응에서는 1,2-디아미노안트라퀴논의 1 위치의 *N이 1,8-나프탈산 무수물의 카보닐 탄소를 공격함으로서 반응이 진행됨을 확인할 수 있다.
또한, 상기 표 1을 다시 참조하면, 상기에서 표 1에서 설명한 바와 같이, 무치환, 또는 니트로기(N02), 브롬(Br), 염소(Cl) 등의 전자흡인성 치환기를 가지는 1,8-나프탈산 무수물 유도체로부터 합성된 화합물들은 70-78%의 수율로 수득할 수 있음을 확인할 수 있다. 반면, 나프탈렌 고리의 4 위치에 아미노기와 같은 전자공여성 기가 도입된 경우에는 1,2-디아미노안트라퀴논과의 반응은 일어나지 않음을 확인할 수 있다.
이러한 치환기에 따른 반응성의 차이를 설명하기 위해, 4-니트로-1,8-나프탈산 무수물 및 4-아미노-1,8-나프탈산 무수물의 LUMO 상태의 전자밀도를 계산하였다. 그 결과를 하기 화학식 4에 나타낸다.
Figure 112016037410567-pat00007
화학식 4를 참조하면, NO2체의 카보닐 탄소(*)의 전자밀도(0.084)가 NH2체(0.486)에 비해 낮음을 확인할 수 있다. 이것은 LUMO 상에 있어서, 나프탈렌 고리에 전자공여성 치환기가 도입된 4-아미노-1,8-나프탈산 무수물의 카보닐 탄소(*)의 전자밀도가 크기 때문에, 1,2-디아미노안트라퀴논이 4-아미노-1,8-나프탈산 무수물의 높은 전자 밀도를 가지는 카보닐 탄소(*)와 반응하는 것은 용이하지 않을 수 있음을 의미한다.
따라서, 상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따라 화합물 Dye a 내지 Dye e는 상기 화학식 1로 나타내는 화합물과 같은 구조를 나타냄을 확인할 수 있다.
그 다음, Dye a 내지 Dye e의 UV-Vis 흡수 스펙트럼을 측정하였다. Dye a 내지 Dye e는 유기 용매에 대한 용해도가 낮아 몰 흡광계수를 측정할 수 없으나, DMF(디메틸포름아미드, dimethylformamide)에 극소량을 용해한 후 흡수 스펙트럼을 측정하였다. 스펙트럼 분석을 위해서 UV-Vis 분광 광도계(Agilent 8453 spectrophotometer)를 사용하였다. 그 결과를 도 1에 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 화합물들을 설명하기 위한 도면으로, 도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 Dye a 내지 Dye e의 UV-Vis 흡수 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 1을 참조하면, Dye a 내지 Dye e는 모두 400 nm 내지 450 nm의 파장 범위에서 흡수 피크를 나타냄을 확인할 수 있다. 구체적으로 Dye a는 406 nm, Dye b는 410 nm, Dye c는 411 nm, Dye d는 407 nm, Dye e는 409 nm에서 최대 흡수 스펙트럼을 나타내고, Dye a는 425(s) nm, Dye b는 427(s) nm, Dye c는 427(s) nm, Dye d는 425(s) nm, Dye e는 426(s) nm에서 숄더 피크(shoulder peak)를 나타냄을 확인할 수 있다. 숄더 피크는 두 폭이 넓은 피크가 인접하여 존재하는 경우, 두 흡수 밴드가 겹쳐, 한 쪽 피크의 극대 부근에 관측되는 피크를 말한다.
즉, Dye a 내지 Dye e는 모두 400 nm 내지 450 nm 파장 범위에서 흡수 피크를 나타내며, Dye a 내지 Dye e의 나프탈렌(naphthalene) 고리의 치환기에 따른 UV-Vis 흡수 스펙트럼의 변화가 거의 없음을 확인할 수 있다. 또한, Dye a 내지 Dye e의 흡수 스펙트럼이 모두 450 nm 파장 부근에 걸쳐 있어, Dye a 내지 Dye e가 모두 밝은 황색을 나타냄을 확인할 수 있으며, 따라서, Dye a 내지 Dye e를 우수한 황색 색소로서 이용할 수 있음을 확인할 수 있다.
이어서, Dye a 내지 Dye e의 내열성을 확인하였다. 내열성 확인은 열중량 분석(TGA)을 TA 4000 Auto DSC 2910를 사용하여 수행하였다. Dye a 내지 Dye e의 열중량 분석은 각각 온도 상승에 따른 내열성을 확인하기 위해, 300, 350, 400, 및 450 ℃의 온도에서 중량 감소율을 측정하였고, 그 결과를 도 2a 내지 2e에 나타낸다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 실시예들에 따른 화합물들을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 내지 도 2e는 각각 Dye a 내지 Dye e의 열중량 분석 결과 그래프를 나타낸다.
하기 표 2는 도 2a 내지 도 2e에 기초한 Dye a 내지 Dye e의 열중량 분석값을 나타낸다.
Dye Weight loss(%)/ Temp(℃)
300 350 400 450
a 1 2 8 16
b 0 1 2 13
c 0 0 4 16
d 0 0 2 8
e 0 0 3 9
도 2a 내지 도 2e를 표 2와 함께 참조하면, Dye a 내지 Dye e는 400℃ 이하의 온도 범위에서 모두 8% 이하의 중량 감소율을 나타내었으며, 특히, 300℃에서 0-1%, 350℃에서는 1-2%의 중량 감소를 나타냄을 확인할 수 있다. 뿐만 아니라, Dye a 내지 Dye e는 450℃의 온도에서도 약 8-16%의 중량 감소만을 나타냄을 확인할 수 있다. 따라서, Dye a 내지 Dye e는 모두 450℃ 이하의 온도 범위에서 우수한 열적 안정성 즉, 내열성을 나타냄을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 Dye a 내지 Dye e은 고내열성을 나타내며, 이러한 Dye a 내지 Dye e의 고내열성에 기인하여 본 발명의 화합물을 고내열성 황색 색소(안료)로서 이용할 수 있음을 확인할 수 있다.
종합적으로, 상기 구체적인 실시예들을 참조하여 확인한 바와 같이, 본 발명의 화합물은 황색을 나타내는 프탈로페리논계 색소로서, 우수한 내열성을 나타내며, 따라서, 고내열성 및 우수한 광학 특성이 요구되는 액정표시장치용 컬러필터로 구성될 수 있음을 확인할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (7)

  1. 하기 화학식 1로 나타내는, 신규한 화합물;
    [화학식 1]
    Figure 112016037410567-pat00008

    화학식 1에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 이소티오시아네이트(isothiocyanate), 보론산(boronic acid), 니트로기(Nitro gourp), 니트릴기(Nitrile group), 알킬기(alkyl group), 알콕시기(alkoxy group), 알킬아미노기(alkylamino group), 하이드록시기(hydroxy group), 또는 카복시기(carboxyl group)를 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서,
    400 nm 내지 450 nm의 파장 범위에서 흡수 피크를 나타내는 것을 특징으로 하는,
    신규한 화합물.
  3. 제1항에 있어서,
    황색(yellow)을 나타내는 프탈로페리논(phthaloperinone)계 색소인 것을 특징으로 하는,
    신규한 화합물.
  4. 디아미노안트라퀴논(diaminoanthraquinone)계 화합물과 하기 화학식 2로 나타내는 나프탈산 무수물(naphthalic anhydride) 유도체를 반응시키는 단계를 포함하는, 하기 화학식 1로 나타내는 신규한 화합물의 제조 방법;
    [화학식 1]
    Figure 112017108376973-pat00018

    [화학식 2]
    Figure 112017108376973-pat00009

    화학식 1 및 화학식 2에서, R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 이소티오시아네이트, 보론산, 니트로기, 니트릴기, 알킬기, 알콕시기, 알킬아미노기, 하이드록시기, 또는 카복시기를 나타낸다.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 나프탈산 무수물 유도체는
    1,8-나프탈산 무수물(1,8-Naphthalic anhydride), 4-클로로-1,8-나프탈산 무수물(4-chloro-1,8-naphthalic anhydride), 4-브로모-1,8-나프탈산 무수물(4-bromo-1,8-naphthalic anhydride), 3-니트로-1,8-나프탈산 무수물(3-nitro-1,8-naphthalic anhydride), 또는 4-니트로-1,8-나프탈산 무수물(4-nitro-1,8-naphthalic anhydride)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    신규한 화합물의 제조 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 반응시키는 단계에서 빙초산(glacial acetic acid)을 더 첨가하는 것을 특징으로 하는,
    신규한 화합물의 제조 방법.
  7. 하기 화학식 1로 나타내는 화합물을 포함하는, 액정표시장치용 컬러필터;
    [화학식 1]
    Figure 112016037410567-pat00010

    화학식 1에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 이소티오시아네이트, 보론산, 니트로기, 니트릴기, 알킬기, 알콕시기, 알킬아미노기, 하이드록시기, 또는 카복시기를 나타낸다.
KR1020160047506A 2016-04-19 2016-04-19 신규한 화합물, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 액정표시장치용 컬러필터 KR101842344B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160047506A KR101842344B1 (ko) 2016-04-19 2016-04-19 신규한 화합물, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 액정표시장치용 컬러필터

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160047506A KR101842344B1 (ko) 2016-04-19 2016-04-19 신규한 화합물, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 액정표시장치용 컬러필터

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170119465A KR20170119465A (ko) 2017-10-27
KR101842344B1 true KR101842344B1 (ko) 2018-03-26

Family

ID=60300254

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160047506A KR101842344B1 (ko) 2016-04-19 2016-04-19 신규한 화합물, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 액정표시장치용 컬러필터

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101842344B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015002211A1 (ja) 2013-07-01 2015-01-08 住友化学株式会社 縮合複素環化合物及びその有害生物防除用途

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015002211A1 (ja) 2013-07-01 2015-01-08 住友化学株式会社 縮合複素環化合物及びその有害生物防除用途

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170119465A (ko) 2017-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101867399B1 (ko) 페릴렌계 화합물, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 형광 염료
Huo et al. Synthesis and luminescent properties of Zn complex based on 8-hydroxyquinoline group containing 3, 5-bis (trifluoromethyl) benzene unit with unique crystal structure
KR101578762B1 (ko) 구리 프탈로시아닌 화합물 및 이를 이용한 근적외선 흡수 필터
Kong et al. Facile synthesis and replacement reactions of mono-substituted perylene bisimide dyes
Kim et al. Synthesis and characterization of novel perylene dyes with new substituents at terminal-position as colorants for LCD color filter
TW201714975A (zh) 著色劑化合物及含彼的著色劑材料
EP1741756A1 (en) Tetraazaporphyrin compound
WO2005078024A1 (ja) 複素多環化合物及び色素
Jung et al. Development of cross-linkable dimeric triarylmethine derivatives with improved thermal and solvent stability for color filters
JP4962812B2 (ja) フタロシアニン化合物およびその製造方法、ならびに該フタロシアニン化合物を含有する着色組成物
KR101842344B1 (ko) 신규한 화합물, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 액정표시장치용 컬러필터
KR102522309B1 (ko) 크산텐 화합물, 및 이를 포함하는 착색제
JP4413193B2 (ja) 電子ディスプレイ装置用フィルター
KR101570449B1 (ko) 신규한 녹색 유기발광소자 도펀트용 bodipy 유도체 및 그 제조방법
KR101928090B1 (ko) 로다민 염료, 이를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 칼라필터
KR102385658B1 (ko) 벤즈이미다졸론디옥사진 화합물
KR101762515B1 (ko) 신규한 화합물, 액정표시장치용 컬러필터, 및 아민계 화합물 검출용 화학 센서
KR101917095B1 (ko) 크산텐계 염료, 이를 포함하는 착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 칼라필터
JP2007016203A (ja) フタロシアニン化合物およびその製造方法、ならびに該フタロシアニン化合物を含有する着色組成物
CN107057054B (zh) 一类喹吖啶酮聚醚衍生物及其制备方法和应用
Fan et al. Synthesis of novel phenylazo-substituted salicylaldimine-based boron difluoride complexes
KR101737001B1 (ko) 디케토피롤로피롤 유도체, 상기 유도체를 포함하는 염료 및 그 제조방법
KR20150055895A (ko) 크산텐 염료 화합물 및 이의 제조방법
JP5943325B2 (ja) １−ニトロ−３，６−置換カルバゾールの製造方法および１−アミノカルバゾールの製造方法
CN116162246A (zh) 一种苝二亚酰胺衍生物及其制备方法与应用

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant