特許第6263419号(P6263419)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 大阪ガスケミカル株式会社の特許一覧

特許6263419フルオレン骨格を有するチオカーボネート化合物
<>
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6263419
(24)【登録日】2017年12月22日
(45)【発行日】2018年1月17日
(54)【発明の名称】フルオレン骨格を有するチオカーボネート化合物
(51)【国際特許分類】
   C07D 327/04 20060101AFI20180104BHJP
   C08K 5/46 20060101ALI20180104BHJP
   C08L 101/00 20060101ALI20180104BHJP
【FI】
   C07D327/04CSP
   C08K5/46
   C08L101/00
【請求項の数】6
【全頁数】16
(21)【出願番号】特願2014-43511(P2014-43511)
(22)【出願日】2014年3月6日
(65)【公開番号】特開2014-196289(P2014-196289A)
(43)【公開日】2014年10月16日
【審査請求日】2017年1月5日
(31)【優先権主張番号】特願2013-43719(P2013-43719)
(32)【優先日】2013年3月6日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】591147694
【氏名又は名称】大阪ガスケミカル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100090686
【弁理士】
【氏名又は名称】鍬田 充生
(74)【代理人】
【識別番号】100142594
【弁理士】
【氏名又は名称】阪中 浩
(72)【発明者】
【氏名】濱田 和樹
(72)【発明者】
【氏名】三ノ上 渓子
(72)【発明者】
【氏名】宮内 信輔
(72)【発明者】
【氏名】長嶋 太一
【審査官】 奥谷 暢子
(56)【参考文献】
【文献】 特開2011−008017(JP,A)
【文献】 特開2006−028498(JP,A)
【文献】 特開平11−292969(JP,A)
【文献】 国際公開第2005/016908(WO,A1)
【文献】 特開2014−162890(JP,A)
【文献】 国際公開第2006/005386(WO,A1)
【文献】 特開2011−225847(JP,A)
【文献】 武山 敏明 他,ネットワークポリマー,2012年,vol.23,pp.195-198
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C07D 327/04
C08K 5/46
C08L 101/00
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記式(1)で表されるチオカーボネート化合物。
【化1】
(式中、環Zは芳香族炭化水素環、Rシアノ基、ハロゲン原子又は炭化水素基を示し、Rはアルキレン基を示し、R炭化水素基を示し、R炭化水素基、基−OR(式中、Rは炭化水素基)、基−SR(式中、Rは炭化水素基)、アシル基、アルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基又はジアルキルアミノ基を示し、kは0〜4の整数、mは0以上の整数、nは0〜3の整数、pは1以上の整数、qは0以上の整数である。)
【請求項2】
式(1)において、Zがベンゼン環又はナフタレン環、RがC2−4アルキレン基、mが0〜10、pが1〜3である請求項1記載のチオカーボネート化合物。
【請求項3】
式(1)において、mが0〜4である請求項1又は2記載のチオカーボネート化合物。
【請求項4】
式(1)において、Zがベンゼン環又はナフタレン環、kが0〜1、Rがアルキル基、RがC2−4アルキレン基、mが0〜2、nが0、pが1〜2、Rがアルキル基又はアリール基、qが0〜2である請求項1〜3のいずれかに記載のチオカーボネート化合物。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれかに記載のチオカーボネート化合物と、樹脂とを含む樹脂組成物。
【請求項6】
チオカーボネート化合物の割合が、樹脂100重量部に対して0.5〜50重量部である請求項5記載の樹脂組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、フルオレン骨格を有するチオカーボネート化合物、このチオカーボネート化合物で構成された添加剤、この添加剤(又はチオカーボネート化合物)を含む樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
フルオレン骨格(9,9−ビスフェニルフルオレン骨格)を有する化合物は、屈折率、耐熱性などにおいて優れた機能を有することが知られている。このようなフルオレン骨格の優れた機能を樹脂に発現し、成形可能とする方法としては、反応性基(ヒドロキシル基、アミノ基など)を有するフルオレン化合物、例えば、ビスフェノールフルオレン(BPF)、ビスクレゾールフルオレン(BCF)、ビスアミノフェニルフルオレン(BAFL)、ビスフェノキシエタノールフルオレン(BPEF)などを、樹脂の構成成分として利用し、樹脂の骨格構造の一部にフルオレン骨格を導入する方法が一般的である。
【0003】
例えば、特開2002−284864号公報(特許文献1)には、9,9−ビスフェニルフルオレン骨格を有するポリエステル系樹脂で構成された成形材料が開示されている。また、特開2002−284834号公報(特許文献2)には、9,9−ビスフェニルフルオレン骨格を有し、架橋剤で架橋されたポリウレタン系樹脂が開示されている。これらの文献では、樹脂を構成するジオール成分の一部として、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンや、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]フルオレン(ビスフェノキシエタノールフルオレン)などを使用することにより、樹脂中にフルオレン骨格を導入している。
【0004】
しかし、このような方法では、樹脂の骨格をフルオレン骨格で置換するため、煩雑な重合反応を必要とし、また、幅広い樹脂に適用できない。
【0005】
一方、特開2005−162785号公報(特許文献3)には、特定のフルオレン骨格を有する化合物(例えば、ビスフェノールフルオレンジグリシジルエーテル、ビスフェノキシエタノールフルオレン、ビスフェノキシエタノールフルオレンジアクリレートなど)と、熱可塑性樹脂とで構成された樹脂組成物が開示されている。しかし、この文献の樹脂組成物では、フルオレン骨格を有する化合物の種類によっては、熱可塑性樹脂に対して混合するためには、溶剤や高温度での加熱が必要であるなど、ハンドリング性が十分でない場合がある。また、溶剤や高温度においては混合できても、常温下や溶剤除去後では、樹脂中で析出などが生じ、樹脂に対する相溶性が十分でない場合もある。さらに、樹脂に対する相溶性は高くても、屈折率や耐熱性の点で十分でない場合もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2002−284864号公報(特許請求の範囲、実施例)
【特許文献2】特開2002−284834号公報(特許請求の範囲、実施例)
【特許文献3】特開2005−162785号公報(特許請求の範囲、実施例)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
従って、本発明の目的は、フルオレン骨格(9,9−ビスアリールフルオレン骨格)を有する新規な化合物(硫黄含有化合物、チオカーボネート化合物)を提供することにある。
【0008】
本発明の他の目的は、効率よく樹脂を改質できるチオカーボネート化合物を提供することにある。
【0009】
本発明のさらに他の目的は、新規なフルオレン骨格含有化合物で構成された添加剤(改質剤)およびこの添加剤(又は改質剤)を用いた樹脂の改質方法(屈折率の向上方法など)を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意検討した結果、フルオレン骨格を有する特定のエポキシ化合物と、二硫化炭素とを反応させることで、新規なチオカーボネート化合物が得られること、このようなチオカーボネート化合物(ポリチオカーボネート化合物)は、高耐熱性、高屈折率などの優れた特性を有しており、剛直な骨格(9,9−ビスアリールフルオレン骨格)を有しているにもかかわらず、意外にも、優れた取扱性(高い溶剤溶解性を有するなど)を有しており、また、樹脂に対する親和性(又は分散性又は相溶性)にも優れるため、添加することで、樹脂特性を低下させることなく、効率よくかつ容易に樹脂を改質(例えば、耐熱性向上、屈折率向上など)できることを見出し、本発明を完成した。
【0011】
すなわち、本発明の化合物(チオカーボネート化合物)は、下記式(1)で表される。
【0012】
【化1】
【0013】
(式中、環Zは芳香族炭化水素環、Rは置換基を示し、Rはアルキレン基を示し、Rは置換基を示し、Rは置換基を示し、kは0〜4の整数、mは0以上の整数、nは0〜3の整数、pは1以上の整数、qは0以上の整数である。)
上記式(1)において、Zは、例えば、ベンゼン環又はナフタレン環であってもよく、RはC2−4アルキレン基であってもよく、mは0〜10であってもよく、pは1〜3であってもよい。特に、式(1)において、mは0〜4(例えば、0〜2)程度であってもよい。
【0014】
代表的には、前記式(1)において、Zがベンゼン環又はナフタレン環、kが0〜1、Rがアルキル基、RがC2−4アルキレン基、mが0〜2、nが0、pが1〜2、Rがアルキル基又はアリール基、qが0〜2であってもよい。
【0015】
本発明は、前記チオカーボネート化合物(式(1)で表される化合物)と、樹脂とを含む樹脂組成物も包含する。この樹脂組成物において、チオカーボネート化合物の割合は、樹脂100重量部に対して、例えば、0.5〜50重量部程度であってもよい。
【0016】
また、本発明は、樹脂の屈折率を向上させるための添加剤であって、前記チオカーボネート化合物で構成された屈折率向上剤;この屈折率向上剤(又は前記式(1)で表される化合物又はチオカーボネート化合物)を樹脂に添加し、樹脂の屈折率を向上させる方法も含む。
【発明の効果】
【0017】
本発明のチオカーボネート化合物は、フルオレン骨格とチオカーボネート骨格に由来してか、高耐熱性、高屈折率などの優れた特性を有している。そして、意外にも、このような優れた特性由来の剛直な骨格を有しているにもかかわらず、汎用の溶剤に容易に溶解するなど取扱性に優れている。また、このような骨格からは想定しがたいような、幅広い樹脂に対する高い親和性(又は分散性又は相溶性)も有しており、低分子化合物であるにもかかわらず、ブリードなども高いレベルで抑制できる。さらに、樹脂に添加しても樹脂の特性の低下を抑制でき、少量であっても優れた特性を樹脂に付与できるため、より一層樹脂の特性を高レベルで維持しつつ、樹脂を改質できる。そのため、本発明のチオカーボネート化合物は、効率よく(さらには容易に)樹脂を改質(例えば、屈折率を向上させるなど)することができ、極めて有用性が高い。
【発明を実施するための形態】
【0018】
[チオカーボネート化合物]
本発明の化合物(チオカーボネート化合物、ポリチオカーボネート化合物)は、下記式(1)で表される。
【0019】
【化2】
【0020】
(式中、環Zは芳香族炭化水素環、Rは置換基を示し、Rはアルキレン基を示し、Rは置換基を示し、Rは置換基を示し、kは0〜4の整数、mは0以上の整数、nは0〜3の整数、pは1以上の整数、qは0以上の整数である。)
上記式(1)において、環Zで表される芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、縮合多環式アレーン(又は縮合多環式芳香族炭化水素)環などが挙げられる。縮合多環式アレーン(又は縮合多環式芳香族炭化水素)環としては、例えば、縮合二環式アレーン環(例えば、インデン環、ナフタレン環などのC8−20縮合二環式アレーン環)、縮合三環式アレーン環(例えば、アントラセン環など)などの縮合二乃至四環式アレーン環などが挙げられる。なお、2つの環Zは、同一の又は異なる環であってもよく、通常、同一の環であってもよい。
【0021】
代表的な環Zは、ベンゼン環、ナフタレン環である。
【0022】
前記式(1)において、基Rとしては、例えば、シアノ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子など)、炭化水素基[例えば、アルキル基、アリール基(フェニル基などのC6−10アリール基)など]などの非反応性置換基が挙げられ、特に、アルキル基などである場合が多い。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t−ブチル基などのC1−12アルキル基(例えば、C1−8アルキル基、特にメチル基などのC1−4アルキル基)などが例示できる。なお、kが複数(2以上)である場合、基Rは互いに異なっていてもよく、同一であってもよい。また、フルオレンを構成する2つのベンゼン環に置換する基Rは、同一であってもよく、異なっていてもよい。また、フルオレンを構成するベンゼン環に対する基Rの結合位置(置換位置)は、特に限定されない。好ましい置換数kは、0〜1、特に0である。なお、フルオレンを構成する2つのベンゼン環において、置換数kは、互いに同一又は異なっていてもよい。
【0023】
前記式(1)において、基Rで表されるアルキレン基としては、例えば、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、1,2−ブタンジイル基、テトラメチレン基などのC2−6アルキレン基、好ましくはC2−4アルキレン基、さらに好ましくはC2−3アルキレン基が挙げられる。なお、mが2以上であるとき、アルキレン基は異なるアルキレン基で構成されていてもよく、通常、同一のアルキレン基で構成されていてもよい。また、2つの環Zにおいて、基Rは同一であっても、異なっていてもよく、通常同一であってもよい。
【0024】
オキシアルキレン基(OR)の数(付加モル数)mは、用途や所望の性能に応じて、例えば、0〜25(例えば、0〜20)程度の範囲から選択でき、通常、0〜18(例えば、0〜15)、好ましくは0〜12(例えば、0〜10)、さらに好ましくは0〜8(例えば、0〜7)であってもよい。特に高屈折率、高耐熱性などの観点からは、mは、0〜4、好ましくは0〜2、さらに好ましくは0〜1、特に0であってもよい。
【0025】
また、式(1)において、2つのmの合計は、例えば、0〜30(例えば、0〜25)、好ましくは0〜20(例えば、0〜18)、さらに好ましくは0〜16(例えば、0〜14)であってもよく、特に0〜8程度であってもよい。
【0026】
なお、式(1)において、2つのmの合計により、種々の特性(屈折率、耐熱性など)がやや変化する。そのため、所望の特性に応じて、2つのmの合計を調整してもよい。例えば、式(1)において、2つのmの合計を比較的小さく[例えば、0〜6、好ましくは0〜5、さらに好ましくは0〜4、特に0〜2(例えば、0)程度に]してもよい。
【0027】
なお、式(1)で表される化合物は、mの値が同一の化合物の集合体であってもよく、mの値が異なる化合物の集合体であってもよい。後者の場合、mの値および2つのmの合計は、平均値(相加平均又は算術平均)である。
【0028】
式(1)において、Rとしては、例えば、炭化水素基(前記例示の炭化水素基)などの非反応性置換基が挙げられる。代表的なRには、アルキル基[例えば、メチル基などの前記Rの項で例示の基(例えば、C1−4アルキル基)]が含まれる。
【0029】
また、Rの置換数nは、0〜3であればよいが、好ましくは0〜1、特に0である。なお、nが2又は3であるとき、複数のRは同一の又は異なる基であってもよい。
【0030】
前記式(1)において、基Rを含む基(チオカーボネート基含有基などということがある)の置換数pは、1以上(例えば、1〜6)であればよく、例えば、1〜4、好ましくは1〜3、さらに好ましくは1〜2、特に1であってもよい。なお、置換数pは、それぞれの環Zにおいて、同一又は異なっていてもよく、通常、同一である場合が多い。なお、チオカーボネート基含有基の置換位置は、特に限定されず、環Zの適当な置換位置に置換していればよい。例えば、チオカーボネート基含有基は、環Zがベンゼン環であるとき、ベンゼン環の2〜6位の適当な位置(特に、少なくとも4位)に置換していてもよく、環Zが縮合多環式炭化水素環であるとき、フルオレンの9位に結合した炭化水素環とは別の炭化水素環(例えば、ナフタレン環の5位、6位など)に少なくとも置換していてもよい。
【0031】
環Zに置換する置換基Rとしては、例えば、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基などのC1−12アルキル基、好ましくはC1−8アルキル基など)、シクロアルキル基(シクロへキシル基などのC5−8シクロアルキル基など)、アリール基(例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基などのC6−10アリール基など)、アラルキル基(ベンジル基、フェネチル基などのC6−10アリール−C1−4アルキル基など)などの炭化水素基;アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基などのC1−8アルコキシ基など)、シクロアルコキシ基(シクロへキシルオキシ基などのC5−10シクロアルキルオキシ基など)、アリールオキシ基(フェノキシ基などのC6−10アリールオキシ基)、アラルキルオキシ基(ベンジルオキシ基などのC6−10アリール−C1−4アルキルオキシ基)などの基−OR[式中、Rは炭化水素基(前記例示の炭化水素基など)を示す。];アルキルチオ基(メチルチオ基などのC1−8アルキルチオ基など)などの基−SR(式中、Rは前記と同じ。);アシル基(アセチル基などのC1−6アシル基など);アルコキシカルボニル基(メトキシカルボニル基などのC1−4アルコキシ−カルボニル基など);ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子など);ニトロ基;シアノ基;置換アミノ基(例えば、ジメチルアミノ基などのジアルキルアミノ基など)などが挙げられる。
【0032】
好ましい基Rとしては、例えば、炭化水素基[例えば、アルキル基(例えば、C1−6アルキル基)、シクロアルキル基(例えば、C5−8シクロアルキル基)、アリール基(例えば、C6−10アリール基)、アラルキル基(例えば、C6−8アリール−C1−2アルキル基)など]、アルコキシ基(C1−4アルコキシ基など)などが挙げられる。特に、Rは、アルキル基[C1−4アルキル基(特にメチル基)など]、アリール基[例えば、C6−10アリール基(特にフェニル基)など]などであるのが好ましい。
【0033】
なお、同一の環Zにおいて、qが複数(2以上)である場合、基Rは互いに異なっていてもよく、同一であってもよい。また、2つの環Zにおいて、基Rは同一であってもよく、異なっていてもよい。また、好ましい置換数qは、環Zの種類に応じて選択でき、例えば、0〜8、好ましくは0〜4(例えば、0〜3)、さらに好ましくは0〜2であってもよい。なお、異なる環Zにおいて、置換数qは、互いに同一又は異なっていてもよく、通常同一であってもよい。
【0034】
代表的なフルオレン骨格を有するチオカーボネート化合物(又は前記式(1)で表される化合物)には、9,9−ビス[(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)アリール]フルオレン類、9,9−ビス[(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ(ポリ)アルコキシ)アリール]フルオレン類が含まれる。
【0035】
9,9−ビス[(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)アリール]フルオレン類としては、例えば、9,9−ビス[(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)フェニル]フルオレン{例えば、9,9−ビス[4−(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)フェニル]フルオレンなど}、9,9−ビス[アルキル−(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)フェニル]フルオレン{例えば、9,9−ビス[4−(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)−3−メチルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)−3,5−ジメチルフェニル]フルオレンなどの9,9−ビス[モノ又はジC1−4アルキル−(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)フェニル]フルオレンなど}、9,9−ビス[アリール−(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)フェニル]フルオレン{例えば、9,9−ビス[4−(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)−3−フェニルフェニル]フルオレンなどの9,9−ビス[モノ又はジC6−10アリール−(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)フェニル]フルオレンなど}、9,9−ビス[ポリ(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)フェニル]フルオレン{例えば、9,9−ビス[2,4−ジ(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[3,4−ジ(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[3,4,5−トリ(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)フェニル]フルオレンなどの9,9−ビス[ジ又はトリ(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)フェニル]フルオレンなど}などの9,9−ビス[(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)フェニル]フルオレン類(前記式(1)において環Zがベンゼン環、mが0である化合物);9,9−ビス[(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)ナフチル]フルオレン{例えば、9,9−ビス[6−(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)−2−ナフチル]フルオレン、9,9−ビス[5−(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)−1−ナフチル]フルオレンなどの9,9−ビス[(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)ナフチル]フルオレン類(前記式(1)において環Zがナフタレン環、mが0である化合物)などが挙げられる。
【0036】
9,9−ビス[(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ(ポリ)アルコキシ)アリール]フルオレン類としては、前記9,9−ビス[(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)アリール]フルオレン類に対応し、式(1)においてmが1以上である化合物、例えば、9,9−ビス[(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシアルコキシ)フェニル]フルオレン{例えば、9,9−ビス[4−(2−(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)エトキシ)フェニル]フルオレンなどの9,9−ビス[(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシC2−4アルコキシ)フェニル]フルオレンなど}、9,9−ビス[(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシジアルコキシ)フェニル]フルオレン{例えば、9,9−ビス{4−[2−(2−(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)エトキシ)エトキシ]フェニル}フルオレンなどの9,9−ビス[(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシジC2−4アルコキシ)フェニル]フルオレンなど}、9,9−ビス[アルキル−(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシアルコキシ)フェニル]フルオレン{例えば、9,9−ビス[4−(2−(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)エトキシ)−3−メチルフェニル]フルオレン、9,9−ビス[4−(2−(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)エトキシ)−3,5−ジメチルフェニル]フルオレンなどの9,9−ビス[モノ又はジC1−4アルキル−(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシC2−4アルコキシ)フェニル]フルオレンなど}、9,9−ビス[アリール−(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシアルコキシ)フェニル]フルオレン{例えば、9,9−ビス[4−(2−(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)エトキシ)−3−フェニルフェニル]フルオレンなどの9,9−ビス[モノ又はジC6−10アルキル−(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシC2−4アルコキシ)フェニル]フルオレンなど}、9,9−ビス[ポリ(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシアルコキシ)フェニル]フルオレン{例えば、9,9−ビス[2,4−ジ(2−(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)エトキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[3,4−ジ(2−(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)エトキシ)フェニル]フルオレン、9,9−ビス[3,4,5−トリ(2−(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)エトキシ)フェニル]フルオレンなどの9,9−ビス[ジ又はトリ(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシC2−4アルコキシ)フェニル]フルオレンなど}などの9,9−ビス[(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ(ポリ)アルコキシ)フェニル]フルオレン類(前記式(1)において環Zがベンゼン環、mが1以上(例えば、1〜10)である化合物);9,9−ビス[(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシアルコキシ)ナフチル]フルオレン{例えば、9,9−ビス[6−(2−(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)エトキシ)−2−ナフチル]フルオレン、9,9−ビス[5−(2−(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)エトキシ)−1−ナフチル]フルオレンなどの9,9−ビス[(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシC2−4アルコキシ)ナフチル]フルオレンなど}などの9,9−ビス[(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシアルコキシ)ナフチル]フルオレン類(前記式(1)において環Zがナフタレン環、mが1以上(例えば、1〜10である化合物)などが挙げられる。
【0037】
[チオカーボネート化合物の製造方法]
本発明のチオカーボネート化合物(式(1)で表される化合物)は、特に限定されないが、例えば、下記式(A)で表される化合物(エポキシ化合物)と、二硫化炭素(CS)とを反応させることにより製造できる。
【0038】
【化3】
【0039】
(式中、Z、R、R、R、R、k、m、n、p、qは前記と同じ。)
式(A)で表されるエポキシ化合物としては、例えば、9,9−ビス(グリシジルオキシフェニル)フルオレン[例えば、9,9−ビス(4−グリシジルオキシフェニル)フルオレンなど]、9,9−ビス(アルキル−グリシジルオキシフェニル)フルオレン{例えば、9,9−ビス(4−グリシジルオキシ−3−メチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−グリシジルオキシ−3,5−ジメチルフェニル)フルオレンなどの9,9−ビス(モノ又はジC1−4アルキル−グリシジルオキシフェニル)フルオレンなど}、9,9−ビス(アリール−グリシジルオキシフェニル)フルオレン{例えば、9,9−ビス(4−グリシジルオキシ−3−フェニルフェニル)フルオレンなどの9,9−ビス(モノ又はジC6−10アリール−グリシジルオキシフェニル)フルオレンなど}、9,9−ビス(ポリグリシジルオキシフェニル)フルオレン{例えば、9,9−ビス(2,4−ジグリシジルオキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(3,4−ジグリシジルオキシフェニル)フルオレンなどの9,9−ビス(ジ又はトリグリシジルオキシフェニル)フルオレンなど}などの9,9−ビス(グリシジルオキシフェニル)フルオレン類(前記式(A)において環Zがベンゼン環、mが0である化合物);9,9−ビス(グリシジルオキシナフチル)フルオレン{例えば、9,9−ビス(6−グリシジルオキシ−2−ナフチル)フルオレンなどの9,9−ビス(グリシジルオキシナフチル)フルオレン類(前記式(A)において環Zがナフタレン環、mが0である化合物);これらに対応し、式(A)においてmが1以上である化合物、例えば、9,9−ビス(グリシジルオキシアルコキシフェニル)フルオレン{例えば、9,9−ビス[4−(2−グリシジルオキシエトキシ)フェニル]フルオレンなどの9,9−ビス(グリシジルオキシC2−4アルコキシフェニル)フルオレンなど}などが挙げられる。
【0040】
式(A)で表されるエポキシ化合物は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
【0041】
なお、式(A)で表されるエポキシ化合物は、市販品を利用してもよく、慣用の方法{例えば、式(A)に対応するヒドロキシル基含有化合物[例えば、9,9−ビス(ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(ヒドロキシ(ポリ)アルコキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(ヒドロキシナフチル)フルオレンなど]と、エピクロロヒドリンとの反応など}により合成したものを用いてもよい。
【0042】
反応において、二硫化炭素の使用割合は、式(A)で表されるエポキシ化合物のエポキシ基1モルに対して、1モル以上(例えば、1〜50モル)であればよく、例えば、1.5モル以上(例えば、1.7〜30モル)、好ましくは2モル以上(例えば、2.5〜20モル)、さらに好ましくは3モル以上(例えば、4〜10モル)程度であってもよい。
【0043】
また、反応は、触媒の存在下で行ってもよい。触媒としては、金属ハロゲン化物(例えば、臭化リチウムなどのアルカリ金属ハライドなど)、第4級アンモニウム塩などが挙げられる。
【0044】
触媒の使用割合は、その種類にもよるが、式(A)で表されるエポキシ化合物1モルに対して、例えば、0.01〜10モル(例えば、0.05〜8モル)、好ましくは0.1〜5モル(例えば、0.2〜3モル)、さらに好ましくは0.3〜1モル(例えば、0.3〜0.7モル)程度であってもよい。
【0045】
なお、反応は、溶媒中で行ってもよい。溶媒としては、反応を阻害しない溶媒であれば特に限定されず、例えば、炭化水素類(例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類)、アルコール類(例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルカノール類)、エーテル類(例えば、ジエチルエーテルなどのジアルキルエーテル類;1,3−ジメトキプロパン、1,2−ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどの(ポリ)アルキレングリコールジアルキルエーテル類;テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンなどの環状エーテル類など)、ケトン類(例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのアルカノン類;シクロヘキサノンなどのシクロアルカノン類)、エステル類(例えば、酢酸メチル、酢酸エチルなど)、アミド類(例えば、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミドなどのN−モノ又はジC1−4アルキルホルムアミド;N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどのN−モノ又はジC1−4アルキルアセトアミド;N−メチルピロリドンなど)、ニトリル類(例えば、アセトニトリル、プロピオニトリルなど)、スルホキシド類(例えば、ジメチルスルホキシドなど)、スルホン類(例えば、スルホランなどの環状スルホンなど)などが挙げられる。
【0046】
溶媒の割合は、特に限定されないが、例えば、式(A)で表されるエポキシ化合物と二硫化炭素との総量1重量部に対して、0.1〜300重量部(例えば、0.5〜200重量部)、好ましくは1〜100重量部(例えば、3〜80重量部)、さらに好ましくは5〜50重量部(例えば、10〜40重量部)程度であってもよい。
【0047】
反応温度は、特に限定されず、例えば、0〜150℃(例えば、10〜120℃)、好ましくは20〜100℃程度であってもよく、常温で反応を行うこともできる。また、反応は、溶媒を還流させながら行ってもよい。
【0048】
反応時間は、特に限定されず、仕込み割合や、反応温度などに応じて適宜選択できるが、通常、30分〜72時間、好ましくは1〜48時間(例えば、2〜36時間)、さらに好ましくは3〜24時間(例えば、5〜12時間)程度であってもよい。また、反応は、攪拌しながら行ってもよく、空気中又は不活性雰囲気(窒素、希ガスなど)中で行ってもよく、減圧下、常圧下又は加圧下で行ってもよい。
【0049】
なお、生成した化合物は、慣用の方法、例えば、濾過、濃縮、抽出、晶析、再結晶、カラムクロマトグラフィーなどの分離手段や、これらを組み合わせた分離手段により分離精製してもよい。
【0050】
[チオカーボネート化合物の特性および用途]
本発明のチオカーボネート化合物は、高耐熱性、高屈折率などの特性を有している。例えば、本発明のチオカーボネート化合物の屈折率は、25℃、589nmにおいて、1.55以上(例えば、1.56〜1.75)程度の範囲から選択でき、好ましくは1.57以上(例えば、1.575〜1.72)、さらに好ましくは1.58以上(例えば、1.59〜1.7)程度であってよく、1.6以上(例えば、1.6〜1.75)とすることもできる。
【0051】
また、本発明のチオカーボネート化合物は、汎用の溶剤に容易に溶解するなど、取扱性(ハンドリング性)にも優れている。そため、種々の用途に適用可能である。例えば、活性水素化合物との反応により、複数のチオカーボネート骨格が開環して複数のチオール骨格を形成するため、このようなポリチオール化合物を得るための前駆体として用いることもできる。なお、ポリチオール化合物(例えば、ジチオール化合物)は、チオエステル樹脂のモノマーなどと使用可能である。
【0052】
特に、本発明のチオカーボネート化合物は、前記の通り、意外にも、樹脂に対する親和性に優れているため、樹脂用の添加剤(すなわち、樹脂組成物の構成成分)として好適である。すなわち、以下に、このような樹脂組成物について詳述する。
【0053】
本発明の樹脂組成物は、チオカーボネート化合物(式(1)で表される化合物)と、樹脂とで構成される。
【0054】
樹脂としては、特に限定されず、幅広い樹脂を使用でき、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂(熱又は光硬化性樹脂)のいずれであってもよい。熱可塑性樹脂としては、例えば、オレフィン系樹脂、ハロゲン含有ビニル系樹脂(ポリ塩化ビニル、フッ化樹脂など)、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂(例えば、ビスフェノールA型ポリカーボネート)、ポリチオカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂[例えば、ポリアルキレンテレフタレート(ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリC2−4アルキレンテレフタレート、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレートなど)、ポリエチレンナフタレートなどのポリアルキレンアリレート系樹脂、ポリアリレート系樹脂(例えば、芳香族ジカルボン酸(テレフタル酸など)と芳香族ジオール(ビフェノール、ビスフェノールA、キシリレングリコール、これらのアルキレンオキシド付加体など)を重合成分として用いたポリアリレート系樹脂など)など]、ポリアセタール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエーテルケトン系樹脂、熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。熱可塑性樹脂は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
【0055】
また、硬化性樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、フェノール樹脂、アミノ樹脂(尿素樹脂、メラミン樹脂など)、フラン樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化性ウレタン系樹脂、シリコーン樹脂、熱硬化性ポリイミド系樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ビニルエステル樹脂などが挙げられる。硬化性樹脂は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。なお、硬化性樹脂は、その種類に応じて、硬化剤や硬化促進剤などを含有していてもよい。
【0056】
また、樹脂は、芳香環(ベンゼン環など)を含有する樹脂、例えば、芳香族ポリカーボネート系樹脂(ビスフェノールA型ポリカーボネートなど)、芳香族ポリエステル系樹脂(前記ポリアルキレンアリレート系樹脂など)、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、フェノール樹脂などであってもよい。
【0057】
特に、樹脂は、芳香環を有する樹脂の中でも、フルオレン骨格を有する樹脂であってもよい。本発明のチオカーボネート化合物は、幅広い樹脂に対する親和性に優れているが、フルオレン骨格を有する樹脂に対する親和性にも特に優れており、高機能を有するフルオレン骨格を有する樹脂をさらに改質することができる。
【0058】
フルオレン骨格(例えば、9,9−ビスアリールフルオレン骨格)を有する樹脂としては、上記例示の熱可塑性樹脂および硬化性樹脂が挙げられ、例えば、熱可塑性樹脂(例えば、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリウレタン系樹脂など)、硬化性樹脂(例えば、アクリル系樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂など)などが挙げられる。
【0059】
樹脂組成物において、チオカーボネート化合物の割合は、例えば、樹脂100重量部に対して、用途に応じて、0.1〜300重量部程度の幅広い範囲から選択でき、例えば、0.1〜100重量部(例えば、0.2〜80重量部)、好ましくは0.3〜70重量部(例えば、0.4〜60重量部)、さらに好ましくは0.5〜50重量部程度であってもよい。
【0060】
特に、本発明のチオカーボネート化合物は、少量でも樹脂の改質効果が高いため、例えば、樹脂100重量部に対して、20重量部以下(例えば、0.1〜18重量部)、好ましくは15重量部以下(例えば、0.2〜12重量部)、さらに好ましくは10重量部以下(例えば、0.5〜5重量部)の割合であってもよい。
【0061】
また、本発明のチオカーボネート化合物は、樹脂に対する親和性が高く、比較的割合が多くても樹脂の特性を維持できるため、高割合で添加してもよい。このような場合、チオカーボネート化合物の割合は、樹脂100重量部に対して、例えば、10重量部以上(例えば、15〜150重量部)、好ましくは20重量部以上(例えば、25〜100重量部)、好ましくは30重量部以上(例えば、35〜90重量部)であってもよい。
【0062】
樹脂組成物は、必要に応じて、さらに、慣用の添加剤[例えば、顔料、着色剤、増粘剤、増感剤、消泡剤、レベリング剤、塗布性改良剤、滑剤、安定剤(酸化防止剤、熱安定剤、耐光安定剤、光安定剤など)、紫外線吸収剤、可塑剤、界面活性剤、充填剤、帯電防止剤など]などの他の成分を含んでいてもよい。これらの他の成分は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
【0063】
なお、樹脂組成物は、必要に応じて、溶媒を含む組成物であってもよい。
【0064】
上記のように、本発明では、チオカーボネート化合物と、樹脂とを組み合わせることにより、チオカーボネート化合物由来の優れた特性を樹脂に付与することができる。換言すれば、チオカーボネート化合物は、樹脂における種々の特性(例えば、屈折率などの光学的特性、耐熱性など)を向上(又は改善又は改質)できる。そのため、本発明には、樹脂の特性(例えば、屈折率)を向上させるための添加剤であって、チオカーボネート化合物で構成された改質剤(例えば、屈折率向上剤)、さらには、樹脂にこのような改質剤を添加し、樹脂の特性(屈折率など)を向上又は改善させる方法を含むものとする。
【実施例】
【0065】
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【0066】
(実施例1)
窒素雰囲気下、500mLのセパラブルフラスコに、9,9−ビス(4−グリシジルオキシフェニル)フルオレン(大阪ガスケミカル(株)製)25g(0.062モル)、臭化リチウム2.58g(0.030モル)、テトラヒドロフラン223gを加えて45℃で溶解させた。滴下漏斗を用いて、二硫化炭素61.7g(0.81モル)を1時間かけて滴下し、反応温度45℃で9時間反応を行った。反応後、エバポレータにより減圧濃縮を行った後、クロロホルム300mL、アセトン200mLを加えて溶解させ、さらにイオン交換水300mLを加えて分液した。有機層を、飽和食塩水とイオン交換水で洗浄した後に、再度イオン交換水を300mL加えて分液した。有機層を減圧濃縮し、70℃の減圧乾燥機で乾燥し、固体27.5g(44.7mmol、収率82.8%)を得た。
【0067】
また、得られた固体のH−NMRを測定し、下記式で表されるチオカーボネート化合物(ジチオカーボネート化合物)、すなわち、9,9−ビス[4−(1,3−オキサチオラン−2−チオン−5−イルメトキシ)フェニル]フルオレンであることを確認した。また、液体クロマトグラフ質量分析(LCMS)測定により求めた無色固体の分子量は616(ESI、陰イオン、m/z=615、M−Hに対応)であり、下記式で表される化合物であることを、さらに確認した。なお、H−NMRの測定には、300MHz NMR装置(BRUKER社製)を用いた(以下、同じ)。
【0068】
【化4】
【0069】
H−NMR(CDCl−300MHz):δ(ppm)=3.69(m,4H)、4.20(m,4H)、5.38(dt,2H)、6.76(d,4H)、7.12(t,4H)、7.26(t,2H)、7.34(m,4H)、7.75(d,2H)
得られたチオカーボネート化合物を、20重量%の高濃度となるよう、汎用の各種溶媒(メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、およびプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)にそれぞれ加えて振とうさせたところ、いずれも室温(25℃)において、完全に溶解した。
【0070】
(比較例1)
実施例1において、チオカーボネート化合物に代えて、9,9−ビス(4−グリシジルオキシフェニル)フルオレン(大阪ガスケミカル(株)製)を用いて各種溶媒への溶解を試みたが、極めて溶解性に乏しく、大部分に溶け残りが生じた。
【0071】
(実施例2)
エポキシ樹脂(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、三菱化学(株)製、JER−828)90重量部に対して、実施例1で得られたチオカーボネート化合物10重量部を混合し、60℃で1時間攪拌したところ、均一に溶解(又は相溶)した。
【0072】
なお、エポキシ樹脂は高粘性の液体であったため、60℃まで加温して低粘度化した。そして、溶解後、常温にしても、チオカーボネート化合物の析出は見られなかった。
【0073】
(比較例2)
実施例2において、チオカーボネート化合物に代えて、9,9−ビス(4−グリシジルオキシフェニル)フルオレン(大阪ガスケミカル(株)製)を用いて、樹脂への溶解を試みたが、60℃でエポキシ樹脂を低粘度下しても、極めて溶解性に乏しく、混合又は分散の形態は、不均一であった。
【0074】
(実施例3)
アクリル樹脂(ビスフェノールA型アクリル樹脂、日立化成(株)製、FA−324A)90重量部に対して、実施例1で得られたチオカーボネート化合物10重量部を混合し、60℃で1時間攪拌したところ、均一に溶解(又は相溶)した。
【0075】
なお、アクリル樹脂は高粘性の液体であったため、60℃まで加温して低粘度化した。そして、溶解後、常温にしても、チオカーボネート化合物の析出は見られなかった。
【0076】
(比較例3)
実施例3において、チオカーボネート化合物に代えて、9,9−ビス(4−グリシジルオキシフェニル)フルオレン(大阪ガスケミカル(株)製)を用いて、樹脂への溶解を試みたが、60℃でアクリル樹脂を低粘度下しても、極めて溶解性に乏しく、混合又は分散の形態は、不均一であった。
【0077】
(実施例4)
窒素雰囲気下、500mLセパラブルフラスコに、9,9−ビス(4−グリシジルオキシナフチル)フルオレン(大阪ガスケミカル(株)製)30.4g(0.062モル)、臭化リチウム2.58g(0.030モル)、テトラヒドロフラン223gを加えて45℃で溶解させた。滴下漏斗を用いて、二硫化炭素61.7g(0.81モル)を1時間かけて滴下し、反応温度45℃で9時間反応を行った。反応後、エバポレータにより減圧濃縮を行った後、クロロホルム300mL、アセトン200mLを加えて溶解し、さらにイオン交換水300mLを加えて分液した。有機層を、飽和食塩水とイオン交換水で洗浄した後、再度イオン交換水を300mL加えて分液した。有機層を減圧濃縮し、70℃の減圧乾燥し、下記式で表される固体37.3g(52.2mmol、収率97.6%)を得た。
【0078】
【化5】
【0079】
H−NMR(CDCl−300MHz):δ(ppm)=3.73(m,4H)、4.34(m,4H)、5.42(dt,2H)、7.06(m,4H)、7.28(m,2H)、7.40(m,4H)、7.52(m,4H)、7.63(d,2H)、7.81(d,2H)
(実施例5)
窒素雰囲気下、500mLセパラブルフラスコに、9,9−ビス[4−(2−グリシジルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン(大阪ガスケミカル(株)製)34.1g(0.062モル)、臭化リチウム2.61g(0.030モル)、テトラヒドロフラン223gを加えて45℃で溶解させた。滴下漏斗を用いて、二硫化炭素62.6g(0.82モル)を1時間かけて滴下し、反応温度45℃で15時間反応を行った。反応後、エバポレータにより減圧濃縮を行った後、クロロホルム300mL、アセトン200mLを加えて溶解させ、さらにイオン交換水300mLを加えて分液した。有機層を、飽和食塩水とイオン交換水で洗浄した後に、再度イオン交換水を300mL加えて分液した。有機層を減圧濃縮し、70℃の減圧乾燥し、下記式で表される固体32.9g(48.8mmol、収率78.7%)を得た。
【0080】
【化6】
【0081】
H−NMR(CDCl−300MHz):δ(ppm)=3.55(dq,4H)、3.88(m,8H)、4.08(m,4H)、5.20(m,2H)、6.75(d,4H)、7.11(d,4H)、7.25(t,4H)、7.35(t,4H)、7.75(d,2H)
【産業上の利用可能性】
【0082】
本発明のチオカーボネート化合物は、種々の用途に使用でき、特に樹脂用添加剤として有用である。このような本発明のチオカーボネート化合物を含む樹脂組成物(又は成形体)は、樹脂の種類などに応じて幅広い用途、例えば、インク材料、発光材料(例えば、有機EL用発光材料など)、有機半導体、黒鉛化前駆体、ガス分離膜(例えば、COガス分離膜など)、OCA(光学粘着層)、接着剤、コート剤(例えば、LED(発光ダイオード)用素子のコート剤などの光学用オーバーコート剤又はハードコート剤など)、レンズ[ピックアップレンズ(例えば、DVD(デジタル・バーサタイル・ディスク)用ピックアップレンズなど)、マイクロレンズ(例えば、液晶プロジェクター用マイクロレンズなど)、眼鏡レンズなど]、偏光膜(例えば、液晶ディスプレイ用偏光膜など)、複合シート、輝度向上フィルム、プリズムシート、反射防止フィルム(又は反射防止膜、例えば、表示デバイス用反射防止フィルムなど)、タッチパネル用フィルム、フレキシブル基板用フィルム、ディスプレイ用フィルム[例えば、PDP(プラズマディスプレイ)、LCD(液晶ディスプレイ)、VFD(真空蛍光ディスプレイ)、SED(表面伝導型電子放出素子ディスプレイ)、FED(電界放出ディスプレイ)、NED(ナノ・エミッシブ・ディスプレイ)、ブラウン管、電子ペーパーなどのディスプレイ(特に薄型ディスプレイ)用フィルム(保護フィルムなど)など]、カラーフィルタ[例えば、レンズフィルター、ディスプレイ用カラーフィルタなど]、液晶表示装置用レジスト[例えば、TFTアレイエッチング用フォトレジスト、顔料分散型フォトレジスト、保護膜など]、層間絶縁膜、ソルダーレジスト、燃料電池用膜、光ファイバー、光導波路、ホログラム、帯電防止材、帯電トレイ、摺動部材、自動車部品材料、航空・宇宙材料、キャリア輸送剤、建材、内装材、樹脂充填材、着色ガラス、発光体、センサーなどに好適に使用できる。