説明

オキサゾロン構造を有する紫外線吸収剤

【課題】 紫外線安定性及び熱安定性の高い紫外線吸収剤を提供することである。
【解決手段】 4−アリールメチリデン−2−メチル−5−オキサゾロンまたは4−アリールメチリデン−2−フェニル−5−オキサゾロンを含有する紫外線吸収剤とする。前者のλmaxは330〜360nmの範囲であったが、後者のそれは360〜390nmであった。このことから前者と後者の併用、或いは後者と在来の紫外線吸収剤の併用した紫外線吸収剤によれば、太陽光中のUV−A及びUV−B領域の全ての紫外部照射線を効率的に吸収することが可能である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、紫外線吸収剤に関する。より詳しくは、4−アリールメチリデン−2−メチル−5−オキサゾロンまたは4−アリールメチリデン−2−フェニル−5−オキサゾロンを含む紫外線吸収剤に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の紫外線吸収剤としてはサリシレート類(サリシレート系)、2−ヒドロキシベンゾフェノン類(ベンゾフェノン系)、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール類(ベンゾトリアゾール系)、2−(2−ヒドロキシフェニル)−1,3,5−トリアジン類(トリアジン系)、シアノアクリレート類(シアノアクリレート系)等が提案されている。これらのうちからλmax ≧ 350nm の紫外線吸収剤となると極めて限られている。
【0003】
市販までにいたらず、文献に見られるだけのものを含めて6−(5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)レゾルシノール(構造式IV、λmax=351nm:シプロ化成市販品)、2,4−ジ−tert−ブチル−6−(5−フェニルチオ−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール(構造式V、λmax=365nm)(特許文献1)、
{6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール}(構造式VI、λmax=350nm)(特許文献2)、
2,4−ビス−(2,4−ジメチルフェニル)−6−(2−ヒドロキシカルバゾール−3−イル)−1,3,5−トリアジン(構造式VII、λmax=367nm)(特許文献3)、
2,4−ジフェニル−6−(2−ヒドロキシ−4−メチルフェニル)−1,3,5−トリアジン(構造式VIII、λmax=371nm)(特許文献4)、
2,4−ジフェニル−6−(2−ヒドロキシ−フェニル)−1,3,5−トリアジン(構造式IX,λmax=360nm)(非特許文献1)、
2−(4−ジメチルアミノフェニル)−4−メチル−6−(2−ヒドロキシフェニル)−1,3,5−トリアジン(構造式X,λmax=380nm)(非特許文献2)
等だけである。
【特許文献1】WO9214718 {Ciba−Geigy AG,PCT Int.Appl,14,718;C.A.,118,125806d(1993)}
【特許文献2】特開昭61−118,373号公報(Adeca Argus Chem.Co.Ltd.;C.A.,106,68265c(1987)
【特許文献3】特開平8−151480号公報(旭電化工業,8.6.11)
【特許文献4】特開平6−295139号公報(旭電化工業,6.11.29)
【非特許文献1】H,Brunetti and C.E.L▲u▼thi,Helv.Chim.Acta,55,1566(1972)
【非特許文献2】Farbwerke Hoechest Ag,Ger.Offen.2,350,414;C.A.,83,97386e(1978).
【0004】
【化4】


(構造式IV,λmax = 351nm)

【化5】


(構造式V,λmax = 365nm)

【化6】


(構造式VI,λmax = 350nm)
【化7】


(構造式VII,λmax = 367nm)

【化8】


(構造式VIII,λmax = 371nm)

【化9】


(構造式IX,λmax = 360nm)

【化10】


(構造式X,λmax = 380nm)

【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
工業的に多量生産が容易で、しかもλmax≧360nmなる紫外線吸収剤となるとほとんどないと言っても過言ではない。当然のことながら紫外線及び可視光線で分解したり反応したりしないこと、加水分解等に対して安定であること、熱安定性がよいこと等の条件も満足されねばならない。また着色物質でないこと等も条件となるであろうから、なおさらである。このような紫外線吸収剤が得られれば、在来の紫外線吸収剤との併用によって太陽光中のほとんどの紫外部照射線を効果的に吸収することが可能であると考えられる。
【課題を解決するための手段】
【0006】
課題を解決するための手段として最初に一般式Iの4−アリールメチリデン−2−メチル−5−オキサゾロンがとりあげられたのである。これらの化合物のほとんどは下記の反応式(化11)で示される公知の合成法により得ることができる(非特許文献3)。
【化11】


【非特許文献3】H.E.Carter,Org.Reactions,Vol.III,p.198(1946)
【0007】
合成した一般式Iのオキザゾロン誘導体の紫外線吸収スペクトルの測定結果から、これらが330〜360nmの領域にλmaxを有することを見出した。またεmax>20000であり、その値は紫外部照射線によっても、約200℃の加熱によってもほとんど変化しないことが認められた。
【0008】
しかし、当初の希望であるλmax≧360nmということになると不十分である。ここに共役系が延長されたものと考え得る一般式IIの4−アリールメチリデン−2−フェニル−5−オキサゾロンがとりあげられたのである。これらの化合物のほとんどは下記の反応式(化12)で示される公知の合成法により得ることができる(非特許文献3)。
【化12】


ただし、一般式IIにおける構造式IIkの化合物、すなわち構造式IIIのオキサゾロン誘導体は、今回初めて合成された新規な化合物である。
【0009】
合成した一般式IIのオキザゾロン誘導体の紫外線吸収スペクトルの測定結果から、これらが360〜390nmの領域にλmaxを有し、εmax>35000であり、その値は紫外部照射線によっても、約200℃の加熱によってもほとんど変化しないことが認められた。またそれらのうちの大半は淡黄色のベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤と同じ程度の淡黄色結晶であり、共役系の延長において往々認められる強い着色は認められない。従って被防護物質の選択さえ誤らなければ360〜390nmの領域に吸収能力を有する紫外線吸収剤として使用しうるものである。
【発明の効果】
【0010】
本発明で得られる一般式Iの4−アリールメチリデン−2−メチル−5−オキサゾロン及び/または一般式IIの4−アリールメチリデン−2−フェニル−5−オキサゾロンを含有する紫外線吸収剤は、紫外線照射に対しても、約200℃の加熱に対しても化学変化することなく、安定性に優れる。
【0011】
更に従来の紫外線吸収剤は、それらのλmaxが290〜350nmの範囲のものが多いなか、本発明で得られた一般式IIの4−アリールメチリデン−2−フェニル−5−オキサゾロンのλmaxは、360〜390nmの範囲である。このことから従来の紫外線吸収剤の吸収効果の及ばなかった長波長部の紫外線を吸収する能力があるという意味において提案の価値がある。
【0012】
なかでも、今回新規に合成することができた構造式IIIのオキサゾロン誘導体では、上記特性に加えて低融点であり、有機材料との相溶性が良いという点が特に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。構造式Ia〜f及びIIa〜jのオキサゾロン誘導体の合成法については、公知の方法が多量生産にも適していると考え、公知の方法に従った。ただし構造式IIIすなわち構造式IIkのオキサゾロン誘導体については、合成した構造式IIiのオキサゾロン誘導体を出発原料として、新規に合成した。また合成した化合物の中から構造式Ia及びIIaを選択し、これらが大きい熱安定性を有し、紫外部照射線に対して安定であることを認めた。
【実施例1】
【0014】
N−アセチルグリシン1.17g(0.01モル)、ベンズアルデヒド1.17g(0.011モル)、無水酢酸4.1g(0.04モル)及び酢酸ナトリウム0.41g(0.005モル)を混合し、100℃に2時間かき混ぜ反応させた。析出した結晶を濾過しとり、温水洗後、再結晶して構造式Iaのオキザゾロン誘導体(化合物Ia)を得た。
【実施例2】
【0015】
ベンズアルデヒド1.17g(0.011モル)の代わりにp−トルアルデヒド1.32g(0.011モル)を用い、他は実施例1と全く同様にして反応させ、同様に処理して構造式Ibのオキザゾロン誘導体(化合物Ib)を得た。
【実施例3】
【0016】
N−アセチルグリシン1.17g(0.01モル)、p−アニスアルデヒド1.50g(0.011モル)、無水酢酸4.1g(0.04モル)及び酢酸ナトリウム0.41g(0.005モル)を混合し、100℃に2時間かき混ぜ反応させた。反応後、減圧にて生成した酢酸及び無水酢酸のほとんどを留去し、残溜を水50mlに注加し、これを70〜80℃の熱トルエン50mlで抽出した。トルエン溶液を熱水洗後、熱濾過してから減圧でトルエンを留去し、残溜を再結晶して構造式Icのオキザゾロン誘導体(化合物Ic)を得た。
【実施例4】
【0017】
ベンズアルデヒド1.17g(0.011モル)の代わりにp−クロロベンズアルデヒド1.54g(0.011モル)を用い、他は実施例1と全く同様にして反応させ、同様に処理して構造式Idのオキザゾロン誘導体(化合物Id)を得た。
【実施例5】
【0018】
ベンズアルデヒド1.17g(0.011モル)の代わりにp−ニトロベンズアルデヒド1.66g(0.011モル)を用い、他は実施例1と全く同様にして反応させ、同様に処理して構造式Ieのオキザゾロン誘導体(化合物Ie)を得た。
【実施例6】
【0019】
ベンズアルデヒド1.17g(0.011モル)の代わりにバニリン1.54g(0.011モル)を、無水酢酸4.1g(0.04モル)の代わりに無水酢酸5.1g(0.05モル)を用い、他は実施例1と全く同様にして反応させ、同様に処理して構造式Ifのオキザゾロン誘導体(化合物If)を得た。
【実施例7】
【0020】
馬尿酸1.79g(0.01モル)、ベンズアルデヒド1.06g(0.011モル)、無水酢酸3.2g(0.031モル)及び酢酸ナトリウム0.25g(0.003モル)を混合し、100℃に2〜3時間かき混ぜ反応させた。析出した結晶を濾過し取った。
濾液は2mlに減圧濃縮してから冷却し、析出した結晶を濾過し取った。両方の結晶を合して温水洗後、再結晶して構造式IIaのオキザゾロン誘導体(化合物IIa)を得た。
【実施例8】
【0021】
ベンズアルデヒド1.06g(0.01モル)の代わりにm−トルアルデヒド1.20g(0.01モル)を用い、他は実施例7と全く同様にして反応させ、同様に処理して構造式IIbのオキザゾロン誘導体(化合物IIb)を得た。
【実施例9】
【0022】
ベンズアルデヒド1.06g(0.01モル)の代わりにp−トルアルデヒド1.20g(0.01モル)を用い、他は実施例7と全く同様にして反応させ、同様に処理して構造式IIcのオキザゾロン誘導体(化合物IIc)を得た。
【実施例10】
【0023】
ベンズアルデヒド1.06g(0.01モル)の代わりにp−アニスアルデヒド1.36g(0.01モル)を用い、他は実施例7と全く同様にして反応させ、同様に処理して構造式IIdのオキザゾロン誘導体(化合物IId)を得た。
【実施例11】
【0024】
馬尿酸1.79g(0.01モル)、p−クロロベンズアルデヒド1.41g(0.011モル)、無水酢酸6.1g(0.06モル)及び酢酸ナトリウム0.25g(0.003モル)を混合し、100℃に2.5〜3時間かき混ぜ反応させた。析出した結晶を濾過し取った。濾液は2mlに減圧濃縮してから冷却し、析出した結晶を濾過し取った。両方の結晶を合して温水洗後、再結晶して構造式IIeのオキザゾロン誘導体(化合物IIe)を得た。
【実施例12】
【0025】
p−クロロベンズアルデヒド1.41g(0.01モル)の代わりに2,4−ジクロロベンズアルデヒド1.75g(0.01モル)を、無水酢酸6.1g(0.06モル)の代わりに無水酢酸8.2g(0.08モル)を用い、他は実施例11と全く同様にして反応させ、同様に処理して構造式IIfのオキザゾロン誘導体(化合物IIf)を得た。
【実施例13】
【0026】
馬尿酸1.79g(0.01モル)、p−ニトロベンズアルデヒド1.51g(0.011モル)、無水酢酸30g(0.294モル)及び酢酸ナトリウム0.25g(0.003モル)を混合し、100℃に2.5〜3時間かき混ぜ反応させた。析出した結晶を濾過しとり、濾液は棄却した。この結晶を温水洗後、再結晶して構造式IIgのオキザゾロン誘導体(化合物IIg)を得た。再結晶にはトルエンを用いた。
【実施例14】
【0027】
馬尿酸1.79g(0.01モル)、バニリン1.52g(0.01モル)、無水酢酸4.1g(0.041モル)及び酢酸ナトリウム0.25g(0.003モル)を混合し、100℃に2時間かき混ぜ反応させた。析出した結晶を濾過しとり、濾液は棄却した。この結晶を温水洗後、再結晶して構造式IIhのオキザゾロン誘導体(化合物IIh)を得た。再結晶にはトルエンを用いた。
【実施例15】
【0028】
馬尿酸1.79g(0.01モル)、p−ヒドロキシベンズアルデヒド1.10g(0.009モル)、無水酢酸30g(0.294モル)及び酢酸ナトリウム0.75g(0.009モル)を混合し、125℃に3〜4時間かき混ぜ反応させた。エタノール45mlにて結晶を析出させ、その結晶を濾過しとり、濾液は棄却した。この結晶を温水洗後、エタノールで洗浄後、再結晶して構造式IIiのオキザゾロン誘導体(化合物IIi)を得た。再結晶にはトルエンを用いた。
【実施例16】
【0029】
馬尿酸1.79g(0.01モル)、p−ホルミルメチルベンゾエート1.47g(0.009モル)、無水酢酸2.74g(0.027モル)及び酢酸ナトリウム0.75g(0.009モル)を混合し、120〜130℃に3〜4時間かき混ぜ反応させた。エタノール6mlにて結晶を析出させ、その結晶を濾過しとり、濾液は棄却した。この結晶を温水洗後、エタノールで洗浄後、再結晶して構造式IIjのオキザゾロン誘導体(化合物IIj)を得た。再結晶にはエタノールを用いた。
【実施例17】
【0030】
実施例15で合成した化合物IIi2.65g(0.009モル)、2−エチルヘキサン酸1.59g(0.01モル)、トルエン3ml、トルエンスルホン酸0.02gを加え、20〜30℃で三塩化リン1.24g(0.009モル)を1時間で加えた。さらに100℃に7時間撹拌した後、水10ml、トルエン15mlを加えて撹拌後、下層の水層を除去し、常圧でトルエンを留去してエタノール10mlを加えて結晶を析出させ、その結晶を濾過しとり、濾液は棄却した。この結晶を温水洗後、エタノールで洗浄後、再結晶して構造式IIIのオキザゾロン誘導体(化合物III)を得た。再結晶には、エタノールを用いた。
【0031】
この化合物を高感度C,H,Nにて定量した。
<測定装置>
酸素循環燃焼・TCD検出方式 NCH定量装置
スミグラフ NCH−21型(住化分析センター製)
<測定結果>
2425NO とした場合
計算値 C 73.64%; H 6.44%; N 3.58%
実測値 C 72.5%; H 6.89%; N 3.39%
【0032】
(結果)
実施例1〜6で得られた結果をまとめて表1に示す。なお表1には得られた化合物Ia〜Ifの紫外線吸収特性も合わせて示す。化合物Ia〜Ifの紫外線吸収スペクトルは、それぞれ図1〜図6に示した。なお図1〜6の紫外線吸収スペクトルの横軸は波長(nm)、縦軸は吸光度である(以下の紫外線吸収スペクトルで同じ)。
【0033】
また実施例7〜16で得られた結果をまとめて表2(a)及び表2(b)に示す。なお表2(a)(b)には得られた化合物IIa〜IIjの紫外線吸収特性も合わせて示す。化合物IIa〜IIjの紫外線吸収スペクトルは、それぞれ図7〜図16に示した。
【0034】
更に実施例17で得られた新規化合物についての結果を表3に示す。なお表3には得られた新規化合物である化合物IIIの紫外線吸収特性も合わせて示す。化合物IIIについては、紫外線吸収測定の他、赤外線吸収測定も行った。得られた紫外線吸収スペクトルを図17に示し、赤外線吸収スペクトルを図18に示す。図18において横軸は波数(1/cm)で、縦軸は透過率(%)である。
【0035】
【表1】

【0036】
【表2(a)】

【0037】
【表2(b)】


【表3】

【実施例18】
【0038】
試験管中に化合物Iaおよび化合物IIaをそれぞれとり、これらを空気中で200℃に1時間加熱した。加熱前と加熱後の紫外線吸収スペクトルの比較を表4に示す。表4の結果からこれらが大きい熱安定性を有することを確認した。化合物Iaについては幾分の昇華性が認められることから考えて、高温における使用については注意が必要である。また、これらを至近距離からカーボンアーク燈で長時間照射しても、紫外線吸収スペクトルにおける変化はほとんど認められなかった。ほぼ同じ条件でp-ヒドロキシケイ皮酸エチルをカーボンアーク燈で照射した際にはεmaxが半減したことから考えて化合物IIaは紫外部照射線に対して比較的安定な化合物であると認められた。
【0039】
【表4】

【産業上の利用可能性】
【0040】
今回合成したオキサゾロン誘導体は、紫外線吸収剤またはその成分として産業上の利用可能性を有する。今回合成したオキサゾロン誘導体のうち、一般式Iのオキサゾロン誘導体は、そのλmaxから考えて、太陽光中の296〜350nmの紫外部照射線から物質を保護することにおいて効果を有する。一方、一般式IIのオキサゾロン誘導体では、360〜400nmの紫外部照射線から物質を保護することができる。よって、一般式Iのオキサゾロン誘導体と一般式IIのオキサゾロン誘導体を併用することによって、または一般式IIのオキサゾロン誘導体と従来の紫外線吸収剤と併用することによって、UV−AおよびUV−B領域のすべての照射線を効果的に吸収する紫外線吸収剤を得ることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【0041】
【図1】実施例1で得られた化合物(Ia)の紫外線吸収スペクトルである。
【図2】実施例2で得られた化合物(Ib)の紫外線吸収スペクトルである。
【図3】実施例3で得られた化合物(Ic)の紫外線吸収スペクトルである。
【図4】実施例4で得られた化合物(Id)の紫外線吸収スペクトルである。
【図5】実施例5で得られた化合物(Ie)の紫外線吸収スペクトルである。
【図6】実施例6で得られた化合物(If)の紫外線吸収スペクトルである。
【図7】実施例7で得られた化合物(IIa)の紫外線吸収スペクトルである。
【図8】実施例8で得られた化合物(IIb)の紫外線吸収スペクトルである。
【図9】実施例9で得られた化合物(IIc)の紫外線吸収スペクトルである。
【図10】実施例10で得られた化合物(IId)の紫外線吸収スペクトルである。
【図11】実施例11で得られた化合物(IIe)の紫外線吸収スペクトルである。
【図12】実施例12で得られた化合物(IIf)の紫外線吸収スペクトルである。
【図13】実施例13で得られた化合物(IIg)の紫外線吸収スペクトルである。
【図14】実施例14で得られた化合物(IIh)の紫外線吸収スペクトルである。
【図15】実施例15で得られた化合物(IIi)の紫外線吸収スペクトルである。
【図16】実施例16で得られた化合物(IIj)の紫外線吸収スペクトルである。
【図17】実施例17で得られた化合物(III)の紫外線吸収スペクトルである。
【図18】実施例17で得られた化合物(III)の赤外線吸収スペクトルである。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記一般式Iで示される4−アリールメチリデン−2−メチル−5−オキサゾロンのうち、式中のR及びR’ が下記(a)〜(f)のいずれかであるオキザゾロン誘導体を含有する紫外線吸収剤。
【化1】


(a) R=R’=H ; (b) R=H,R’=4-CH3 ; (c) R=H,R’=4- CH3O ;
(d) R=H,R’=4-Cl ; (e) R=H,R’=4-NO2 ;
(f) R=4- CH3OCO,R’=3- CH3O

【請求項2】
下記一般式IIで示される4−アリールメチリデン−2−フェニル−5−オキサゾロンのうち、式中のR及びR’ が下記(a)〜(k)のいずれかであるオキザゾロン誘導体を含有する紫外線吸収剤。
【化2】


(a) R=R’=H ; (b) R=H,R’=3-CH3 ;
(c) R=H,R’=4-CH3 ;
(d) R=H,R’=4-CH3O ; (e) R=H,R’=4-Cl ;
(f) R=2-Cl,R’=4-Cl ;
(g) R=H,R’=4-NO2 ; (h) R=4-OCOCH3,R’=3-CH3O ;
(i) R=H,R’=4-OCOCH3 ;
(j) R=H,R’=4-COOCH3 ;
(k) R=H,R’=4-OCOCH2CH(CH2CH3)CH2CH2CH3

【請求項3】
下記の構造式IIIからなるオキサゾロン誘導体。
【化3】



【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【公開番号】特開2006−45458(P2006−45458A)
【公開日】平成18年2月16日(2006.2.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−232161(P2004−232161)
【出願日】平成16年8月9日(2004.8.9)
【出願人】(301000675)シプロ化成株式会社 (33)
【Fターム(参考)】