説明

(メタ)アクリル酸エステル、樹脂組成物及びその硬化物

【課題】 その硬化物が高屈折率であって、光学材料として利用可能な低粘度の新規(メタ)アクリル酸エステルとその樹脂組成物、及び硬化物を提供すること。
【解決手段】 本発明で提供される(メタ)アクリル酸エステルは、フルオレンに対しスピロ炭素で環状構造が結合したスピロ環化合物であり、フルオレンを含む平面とスピロ炭素に結合する環状構造内の原子を含む平面が異なる平面に存在することから結晶性を引き下げつつ高屈折率な重合性モノマーを供給できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学材料として利用可能な(メタ)アクリル酸エステル、樹脂組成物及びその硬化物に関する。
【背景技術】
【0002】
現在、液晶テレビ、ノートパソコン、携帯ゲーム機、携帯電話等の表示に使用される液晶表示素子において小型化、高耐光性、高輝度化が要求されている。特に、高輝度化の実現にはプリズムシートの高屈折率化が不可欠である。
屈折率の高い材料を提供するため、フルオレン骨格を持つ化合物が提案されている。フルオレン骨格を持つ化合物は耐熱性が高く高屈折率であるとして注目されており、特許文献1においては化合物自体が固体であって、硬化物の屈折率が1.60を超えるビス(ヒドロキシフェニル)フルオレンの誘導体が提供されている。しかし、ビス(ヒドロキシフェニル)フルオレンの誘導体は一般に固体または高粘度であり、プリズムシートなどの賦形材料に用いる場合には、適当な粘度になるよう低粘度モノマー等で希釈しないと使用できないという課題があった。また、ハンドリング性を改良したビス(ヒドロキシフェニル)フルオレンの誘導体が特許文献2で提示されているが、提示されている粘度は33010mPa・sとやはり高粘度であり、実際の使用には十分でなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平4‐325508号公報
【特許文献2】特開2009‐173645号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の課題は、その硬化物が高屈折率であって、光学材料として利用可能な低粘度の新規(メタ)アクリル酸エステルとその樹脂組成物、及び硬化物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
すなわち、本発明では、下記式(1)で表される化合物。
【0006】
【化1】

【0007】
(式中、X及びYは、それぞれ独立して炭素原子、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子を表し、X及びYが炭素原子又は窒素原子のときは、R及びRはそれぞれ独立して水素原子又は下記式(2)
【0008】
【化2】

【0009】
(式中、Qは酸素原子又は硫黄原子を表し、R3は水素原子又は−CH基を表し、nは1〜5のいずれかの整数を表す)で表される基であり、酸素原子又は硫黄原子のときは、R及びRは結合しておらず、
【0010】
Zは、−(CH−(式中、nは1〜5のいずれかの整数を表す)で表される2価の基、フェニレン基又はナフチレン基であり、Z中の少なくとも一つの水素原子は式(2)で表される基で置換されていてもよく、式(1)で表される化合物は、式(2)で表される基を少なくとも一つ有する。)
により、上記課題を解決することができる。
【0011】
即ち、本発明では、上記式(1)で表される新規の(メタ)アクリル酸エステル化合物は高屈折率かつ液状の化合物であり、上記式(1)で表される(メタ)アクリル酸エステルの樹脂組成物は、高屈折率を有する硬化物を与えることができる。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、その硬化物が高屈折率であって、光学材料として利用が可能な低粘性かつハロゲンフリーの新規(メタ)アクリル酸エステルを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明で提供される(メタ)アクリル酸エステルは、フルオレンに対しスピロ炭素で環状構造が結合したスピロ環化合物であり、フルオレンを含む平面とスピロ炭素に結合する環状構造内の原子を含む平面が異なる平面に存在することから結晶性を引き下げつつ高屈折率な重合性モノマーを供給できる。
【0014】
上記式(1)におけるX及びYはそれぞれ独立して炭素原子、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子を表しており、XまたはYがそれぞれ独立して硫黄原子または窒素原子であることが好ましく、XとYのどちらかが硫黄原子であることがさらに好ましい。また、X、Y、Zを含む環状構造は4員環から8員環まで構成でき、5員環構造及び6員環構造が好ましい。Zはフェニレン基またはナフチレン基でも良く、この場合、環状構造はX及びYを含む縮合環構造を構成する。
【0015】
上記式(1)において、X及びYが酸素原子または硫黄原子のときはR1、R2は結合していないが、X及びYが炭素原子または窒素原子のときはR1及びR2が結合しており、R1およびR2はそれぞれ独立して水素原子又は式(2)で表される基である。
【0016】
上記式(2)においては、式中Qは酸素原子または硫黄原子を表し、R3は水素原子または−CH3基を表し、nは1〜5のいずれかを表すものであって、上記式(2)の好ましい構造としては下記のような構造が挙げられる。
【0017】
【化3】

ここで、式中の*は式(1)への結合部分を示す。
【0018】
上記式(2)で表される基は、上記式(1)中に少なくとも一つ存在し、上記式(1)中のR1及びR2に結合しているか、Z中の少なくとも一つの水素原子が式(2)で表される基で置換されているかしている。
【0019】
上記式(1)において、上記式(2)が二つ以上存在しても良く、その場合上記式(1)で表される化合物は多官能(メタ)アクリル酸エステルとなり、架橋重合物が生成可能になるなど産業上有用である。
【0020】
上記式(1)におけるXとYはどちらかが硫黄原子であることがさらに好ましく、XとYがともに硫黄原子であるかまたはXが硫黄原子でYが窒素原子または酸素原子であることがより好ましい。XとYがともに硫黄原子であるとき、好ましい例として下記のような構造が挙げられる。このとき、式(1)のZに相当する部分の少なくとも一つの水素原子が式(2)で表される基で置換されている。
【0021】
【化4】

【0022】
更に好ましくは、
【0023】
【化5】

【0024】
【化6】

【0025】
【化7】

【0026】
が挙げられる。
【0027】
上記式(1)におけるXが硫黄原子でYが窒素原子であるときの好ましい例として、
【0028】
【化8】

【0029】
が挙げられ、式(1)のZに相当する部分の少なくとも一つの水素原子が式(2)で表される基で置換されている。更に好ましくは、
【0030】
【化9】

【0031】
【化10】

【0032】
が挙げられる。
【0033】
上記式(1)におけるXが硫黄原子でYが酸素原子であるときの好ましい例として、
【0034】
【化11】

【0035】
が挙げられ、式(1)のZに相当する部分の少なくとも一つの水素原子が式(2)で表される基で置換されている。更に好ましくは、
【0036】
【化12】

【0037】
が挙げられる。
【0038】
上記式(1)で表される化合物に含まれる構造の内、スピロフルオレン環は、9−フルオレノンを出発原料とした反応によって得ることができる。このとき、触媒として、塩酸、硫酸、リン酸に代表される無機酸や、p−トルエンスルホン酸、酢酸に代表される有機酸や塩化アルミニウム、三フッ化ホウ素、塩化錫、塩化亜鉛に代表されるルイス酸を使用することができる。また、ヨウ素を使用することもできる。
【0039】
一般式(1)におけるRまたはRで表される基が、上記式(i)〜(Viii)で表される何れかの基である場合には、アクリル酸と対応するアルコール若しくはチオールとの脱水縮合反応を行うか、塩基性物質の存在下にアクリル酸ハライドと対応するアルコール若しくはチオールとの脱ハロゲン化水素反応を行えばよい。また、アクリル酸低級アルキルエステルと該アルコールとのエステル交換反応によっても得ることができる。さらには、3−クロロプロピオン酸クロリドのようなハロゲン化アルキル酸クロリドを用いても得ることができる。
【0040】
脱水縮合反応の場合には、公知の方法により、p−トルエンスルホン酸又は硫酸等のエステル化触媒及びハイドロキノン、p−メトキシフェノール、フェノチアジン等の重合禁止剤の存在下に、好ましくは溶剤類(例えば、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサン、n−ヘキサン、n−ヘプタン等)の存在下に、好ましくは70〜150℃の温度で反応させることにより得ることができる。アクリル酸の使用割合は、該アルコール1モルに対して1〜5モル、好ましくは1.05〜2モルである。エステル化触媒は、使用するアクリル酸に対して0.1〜15モル%、好ましくは1〜6モル%の濃度で存在させる。
【0041】
また、塩基性物質の存在下の脱ハロゲン化水素反応では、例えばアクリル酸クロリドと対応するアルコールと反応せしめることにより得ることができる。その際、トリエチルアミン、ピリジン等のアミン系塩基性物質を加えておくことが好ましい。溶剤類(例えば、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、アセトン、テトラヒドロフラン等)の存在下に、好ましくは0〜100℃の温度で反応させることにより得ることができる。
【0042】
更には、通常公知のエステル交換触媒の存在下に、例えば、アクリル酸メチル或いはアクリル酸エチル等の低級アルキルエステルと該アルコールとのエステル交換反応によっても得ることができる。
【0043】
本発明における樹脂組成物は、上記式(1)で表される化合物を含有するものであって、その他の共重合可能な反応性単量体化合物や反応性オリゴマーを含んでも良い。
【0044】
反応性単量体としては、例えば、アクリレート系単量体やビニル系単量体が挙げられ、アクリレート系単量体としては、単官能アクリレート、二官能アクリレート、多官能アクリレートが挙げられる。
【0045】
単官能アクリレートとしては、アクリロイルモルホリン、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、2−フェノキシジエチレングリオール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェニルオキシプロピル(メタ)アクリレート、isoオクチル(メタ)アクリレート、isoステアリル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート
4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−メトキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリロイルホスフェート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエンエトキシ(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、エチルカルビトール(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシルカルビトール(メタ)アクリレート、メトキシプロピレンモノアクリレート、無水フタル酸−2−HEA付加物、無水テトラヒドロフタル酸−2−HPA付加物、無水ヘキサヒドロフタル酸−2−HPA付加物、トリブロモフェニル(メタ)アクリレート、フェニルチオエチル(メタ)アクリレート、o−フェニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、o−フェニルフェニルオキシエチルオキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−(ジブロモフェニル)オキシプロピル(メタ)アクリレート、2−(2−ナフチロキシ)エチル(メタ)アクリレート、2−(2−ナフタレニルチオ)エチル(メタ)アクリレートが挙げられる。
【0046】
二官能性アクリレートとしては、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールSジ(メタ)アクリレート、EO変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、EO変性ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、EO変性ビスフェノールSジ(メタ)アクリレート、EO変性テトラブロモビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、PO変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、PO変性ビスフェノールSジ(メタ)アクリレート、PO変性テトラブロモビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ECH変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメチロールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリオールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸EO変性ジ(メタ)アクリレート、9,9−ビス[4−(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、ビスフェノールSジチオール(メタ)アクリレート、3−メチルペンタンジオールジ(メタ)アクリレートが挙げられる。
【0047】
多官能性アクリレートとしては、PO変性グリセリントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンEO変性トリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンPO変性トリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート
が挙げられる。
【0048】
ビニル系単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、ビニルフェノール、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクトン、N−ビニルカルバゾール、ビニルナフタレン、ジビニルベンゼンが挙げられる。
【0049】
反応性オリゴマーとしては、例えばエポキシ樹脂類と(メタ)アクリル酸との反応物であるエポキシ(メタ)アクリレート系オリゴマーが挙げられ、ビスフェノールA−エピクロルヒドリン型/アクリル酸系オリゴマー、フェノールノボラック−エピクロルヒドリン型/アクリル酸系オリゴマー、脂環型/アクリル酸オリゴマーが挙げられる。
【0050】
その他の反応性オリゴマーとしては、ポリオール類と有機ポリイソシアネート類と水酸基含有(メタ)アクリレート類の反応物であるウレタン(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレート系の反応性オリゴマー、ポリエステル(メタ)アクリレート系の反応性オリゴマー、ポリエーテル(メタ)アクリレート系の反応性オリゴマー、メラミン(メタ)アクリレート系の反応性オリゴマー、シリコン(メタ)アクリレート系の反応性オリゴマーなどが挙げられる。
【0051】
本発明における組成物には、組成物の塗布作業性を改良するために、組成物の粘度を調製することを目的として有機溶剤を含有させてもよい。配合量としては発明の効果を損なわない範囲であればよく、本発明の化合物と反応性単量体および反応性オリゴマーの合計を100質量部としたときに、0.01質量部から500質量部の範囲が好ましい。有機溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメトキシアセトアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N−メチルカプロラクタム、1,2−ジメトキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、1,2−ビス(2−メトキシエトキシ)エタン、ビス〔2−(2−メトキシエトキシ)エチル〕エーテル、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、ピリジン、ピコリン、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホン、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホルアミド、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、m−クレゾール酸、p−クロロフェノール、アニソール、アセトン、アセチルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、t−ブタノール、3−メトキシ−1−ブタノール、3−メトキシ−2−ブタノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、2−エトキシエタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、ジアセトンアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、2−エトキシエチルアセテート、ブチルアセテート、イソアミルアセテート、テトラヒドロフラン、メチルピロリドンなどが挙げられる。これらの有機溶剤は、単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
【0052】
本発明の樹脂組成物は、公知慣用の硬化法により硬化させることができる。紫外線(UV)、電子線(EB)等の活性エネルギー線照射による硬化法、及び加熱による硬化法を用いることができる。
【0053】
本発明の樹脂組成物に紫外線を照射して硬化させる場合、光重合開始剤を使用するのが好ましい。光重合開始剤としては、例えば1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等があげられる。これらは単独、または2種類以上を組み合わせて用いることができる。
【0054】
市販の光ラジカル重合開始剤としては、イルガキュア651、イルガキュア184、イルガキュア819、イルガキュア907、イルガキュア1870、イルガキュア500、イルガキュア369、イルガキュア1173、イルガキュア2959、イルガキュア4265、イルガキュア4263、ダロキュアTPO、イルガキュアOXE01等(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製)が挙げられる。また、イルガキュア250等のカチオン系光重合開始剤も使用することができる。
【0055】
本発明の樹脂組成物を熱硬化させる場合、熱重合開始剤を使用することもできる。ラジカル重合開始剤として一般的に知られるものが使用でき、例えば2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス−(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物、ベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、t−ブチルペルオキシピバレート、1,1’−ビス−(t−ブチルペルオキシ)シクロヘキサン、t−アミルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ヘキシルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート等の有機過酸化物が挙げられる。また、これらの重合開始剤は単独、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0056】
光重合開始剤に加えて、光増感剤を用いてもよい。光増感剤の具体例として、n−ブチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−ブチルホスフィン、ミヒラーケトン及びチオキサントンなどを挙げることができる。更にアジド化合物、チオ尿素化合物、メルカプト化合物などの助剤を1種以上組み合わせて用いてもよい。
【0057】
本発明の樹脂組成物は、前記成分以外に界面活性剤、レベリング剤、離型剤、消泡剤、光安定剤(例えばヒンダードアミンなど)、紫外線吸収剤、酸化防止剤、重合禁止剤、帯電防止剤、着色剤(例えば染料、顔料など)、抗菌剤、シランカップリング剤、無機フィラー、有機フィラーなどの各種添加剤を併用してもよい。
【0058】
界面活性剤としては、市販されているものをそのまま使用することができる。界面活性剤の例としては、例えば、SH28PA、SF8428、DC57、DC190、BY16−004(東レダウコーニング社製)、ペインタッド19、54(東レダウコーニング社製、ジメチルポリシロキサンポリオキシアルキレン共重合体)、BYK UV3500、UV3510、UV3530、Disperbyk−180(ビックケミー社製)、サイラプレーンFM−4411、FM−4421、FM−4425、FM−7711、FM−7721、FM−7725、FM−0411、FM−0421、FM−0425、FM−DA11、FM−DA21、FM−DA26、FM0711、FM0721、FM−0725、TM−0701、TM−0701T(チッソ社製)、VPS−1001(和光純薬製)、Tego Rad 2300、2200N(テゴ・ケミー社製)、メガファックF−114、F410、F411、F450、F493、F494、F443、F444、F445、F446、F470、F471、F472SF、F474、F475、R30、F477、F478、F479、F480SF、F482、F483、F484、F486、F487、F172D、F178K、F178RM、ESM−1、MCF350SF、BL20、R08、R61、R90(DIC社製)、ディスパロンLF−1980、LF−1982、LF−1983,LF−1984,LF−1985(楠本化成株式会社製)などが挙げられる。
【0059】
本発明の樹脂組成物において、重合開始剤、光増感剤および各種添加剤は発明の効果を損なわない程度であればよく、本発明の化合物と反応性単量体および反応性オリゴマーの合計を100質量部としたときに、0.01〜50質量部の範囲内が好ましい。
【0060】
本発明における樹脂組成物は、液晶テレビ、ノートパソコン、カーナビゲーションシステム、携帯電話、携帯用ゲーム機などの液晶表示パネルの輝度向上を目的とした集光フィルム(プリズムシート)の成形に好適に使用できる。また、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズ、レンズアレイ、マイクロレンズ、グレーティングレンズ、眼鏡レンズ、コンタクトレンズ、人口水晶体レンズ、眼科用レンズ、カメラレンズなどプラスチックレンズ用途にも好適に使用できる。また、光ディスク用コーティング材、光ファイバー用コーティング材、ホログラム、光造形、導光板、光半導体、光部品用接着剤、光回路、太陽電池用部材、照明装置用部材などにも好適に使用可能である。
【実施例】
【0061】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、以下ことわりのない場合、「%」は「質量%」を、「部」は「質量部」をそれぞれ示すものとする。
【0062】
(実施例1)化合物(A)の合成
攪拌機、温度計、還流管を備えた500mL4つ口フラスコに、9−フルオレノン45.4部とジクロロメタン300部と2,3−ジメルカプト−1−プロパノール25.0部を仕込み、室温下で溶解させた。塩化アルミニウム(III)10.1部を分割添加で仕込み、3時間撹拌を続けた。その後、蒸留水300部を添加し、さらに30分撹拌した。静置分離後、水層を除去し、水層が中性になるまで水洗を繰り返した。得られた有機層を濃縮し、トルエンに再溶解した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。主成分を含む分画を集め、溶媒を留去して固体を得た(収量:29.5部)。
攪拌機、温度計、還流管を備えた200mL4つ口フラスコに、先に得た固体29.5部と脱水トルエン200部とトリエチルアミン5.9部、p−メトキシフェノール0.0056部を仕込み、室温下で溶解させた。滴下ロートにアクリル酸クロリド5.3部を仕込み、アイスバスでフラスコ内温を0〜10℃に維持しながら30分掛けてアクリル酸クロリドの全量を滴下した。滴下終了後、室温まで戻し、1時間撹拌を続けた。その後、蒸留水200部を添加し、さらに30分撹拌した。引き続き、5wt%水酸化ナトリウム水溶液200部を添加し、10分間撹拌した。静置分離後、水層を除去した。飽和食塩水200部を添加し、10分間撹拌した。静置分離後、水層を除去し、水層が中性になるまで飽和食塩水による水洗を繰り返した。得られた有機層を減圧濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。主成分を含む分画を集め、p−メトキシフェノール0.0043部を添加して、トルエンを減圧留去して粘調液体を得た(収量:11.7部、収率:36%)。
屈折率(nD,25℃):1.659
H−NMR(300MHz):δ(CDCl、内部標準TMS)3.66(d、1H)、3.81(d、1H)、4.50−4.70(m、3H)、5.88(d、1H)、6.17(q、1H)、6.50(d、1H),7.23−7.73(m、8H)
GC−MS(CI):m/z=341[M+H]
【0063】
【化13】

化合物(A)
【0064】
(実施例2)化合物(B)の合成
攪拌機、温度計、還流管を備えた1000mL4つ口フラスコに、9−フルオレノン50部とジクロロメタン500部とo−アミノベンゼンチオール31.3部を仕込み、室温下で溶解させた。塩化アルミニウム(III)11.1部を分割添加で仕込み、3時間撹拌を続けた。その後、蒸留水500部を添加し、さらに30分撹拌した。静置分離後、水層を除去し、水層が中性になるまで水洗を繰り返した。得られた有機層を濃縮し、トルエンに再溶解した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。主成分を含む分画を集め、溶媒を留去して固体を得た(収量:26部)。
攪拌機、温度計、還流管を備えた500mL4つ口フラスコに、先に得た固体26部と乾燥N,N−ジメチルホルムアミド200部と水酸化カリウム7.3部とエチレンカーボネート11.4部を仕込み、80℃で1時間撹拌した。その後、室温まで冷却し、トルエン250部と蒸留水250部を添加し、さらに30分撹拌した。静置分離後、水層を除去し水層が中性になるまで水洗を繰り返した。得られた有機層を濃縮し、固体を得た(収量:15部)。
攪拌機、温度計、還流管を備えた200mL4つ口フラスコに、先に得た固体15部と脱水トルエン77部とトリエチルアミン5.7部、p−メトキシフェノール0.0054部を仕込み、室温下で溶解させた。滴下ロートにアクリル酸クロリド5.1部を仕込み、アイスバスでフラスコ内温を0〜10℃に維持しながら30分掛けてアクリル酸クロリドの全量を滴下した。滴下終了後、室温まで戻し、1時間撹拌を続けた。その後、蒸留水167部を添加し、さらに30分撹拌した。静置分離後、水層を除去し、以後、水層が中性になるまで水洗を繰り返した。得られた有機層を減圧濃縮した。トルエンに溶解させた後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。主成分を含む分画を集め、p−メトキシフェノール0.0016部を添加して、トルエンを減圧留去して粘調液体を得た(収量:3.5部、収率:2.3%)。
屈折率(nD,25℃):1.680
粘度(mPa・s,50℃):3980
H−NMR(300MHz):δ(CDCl、内部標準TMS)3.11(t、2H)、4.28(t、2H)、5.77(d、1H)、6.03(q、1H)、6.33(d、1H)、6.89−7.98(m、12H)
GC−MS(CI):m/z=386[M+H]
【0065】
【化14】

化合物(B)
【0066】
(実施例3)化合物(C)の合成
攪拌機、温度計、還流管を備えた500mL4つ口フラスコに、9−フルオレノン50部とクロロホルム250部と2−アミノエタンチオール21.4部を仕込み、室温下で溶解させた。三フッ化ホウ素・ジエチルエーテル酢体1.63部を仕込み、39時間還流させた。その後、蒸留水200部を添加し、さらに30分撹拌した。静置分離後、水層を除去し、水層が中性になるまで水洗を繰り返した。得られた有機層を濃縮し、トルエンに再溶解した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。主成分を含む分画を集め、溶媒を留去して固体を得た(収量:44部)。
攪拌機、温度計、還流管を備えた500mL4つ口フラスコに、先に得た固体25部と乾燥N,N−ジメチルホルムアミド250部と2−ブロモエタノール26.1部とトリエチルアミン21.1部を仕込み、100℃で12時間撹拌した。その後、室温まで冷却し、トルエン250部と蒸留水250部を添加し、さらに30分撹拌した。静置分離後、水層を除去し水層が中性になるまで飽和食塩水で洗浄を繰り返した。得られた有機層を濃縮し、トルエンに再溶解した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。主成分を含む分画を集め、溶媒を留去して液体を得た(収量:12.9部)。
攪拌機、温度計、還流管を備えた200mL4つ口フラスコに、先に得た液体12.9部と脱水トルエン64.6部とトリエチルアミン5.5部、p−メトキシフェノール0.0050部を仕込み、室温下で溶解させた。滴下ロートにアクリル酸クロリド5.0部を仕込み、アイスバスでフラスコ内温を0〜10℃に維持しながら30分掛けてアクリル酸クロリドの全量を滴下した。滴下終了後、室温まで戻し、2時間撹拌を続けた。その後、蒸留水100部を添加し、さらに30分撹拌した。静置分離後、水層を除去し、以後、水層が中性になるまで飽和食塩水で洗浄を繰り返した。得られた有機層を減圧濃縮した。トルエンに溶解させた後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。主成分を含む分画を集め、p−メトキシフェノール0.0022部を添加して、トルエンを減圧留去して粘調液体を得た(収量:4.9部、収率:9%)。
屈折率(nD,25℃):1.629
粘度(mPa・s,50℃):1680
H−NMR(300MHz):δ(CDCl3、内部標準TMS) 2.24(t、2H)、3.38(t、2H)、3.67(t、2H)、3.97(t、2H)、5.78(d、1H),6.00(q、1H)、6.30(d、1H)、7.24−7.59(m、8H)
GC−MS(CI):m/z=338[M+H]
【0067】
【化15】

化合物(C)
【0068】
(実施例4)化合物(D)の合成
攪拌機、温度計を備えた500mL3つ口フラスコに、9−フルオレノン10.0部とクロロホルム150部と1,2,3−トリメルカプトプロパン9.0部とヨウ素1.52部を仕込み、室温下で18時間撹拌した。その後、トルエンから再結晶し、白色固体を得た(収量:5.0部)。
攪拌機、温度計、還流管を備えた200mL4つ口フラスコに、先に得た白色固体5.0部と脱水トルエン50部を仕込み、室温下で溶解させ、その後、窒素雰囲気下で50℃に加熱した。滴下ロートに3−クロロプロピオン酸クロリド2.8部を仕込み、30分掛けて3−クロロプロピオン酸クロリドの全量を滴下した。滴下終了後、室温まで戻し、30時間撹拌を続けた。その後、炭酸水素ナトリウム水を添加し、30分撹拌した。静置分離後、水層を除去し、炭酸水素ナトリウムで乾燥させた。ろ過後、減圧濃縮し、濃縮物をアセトンに溶解させ、過剰のトリエチルアミンを添加し、一昼夜撹拌した。その後、蒸留水を添加し、10分間撹拌した。静置分離後、水層を除去し、クエン酸水溶液と炭酸水素ナトリウム水で洗浄した。静置分離後、水層を除去し、有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させ、ろ過後、濃縮した。濃縮物をトルエンを用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーによって精製した。主成分を含む分画を集め、p−メトキシフェノール0.004部を添加して、トルエンを減圧留去して粘調液体を得た(収量:2.2部、収率:34%)。
屈折率(nD,25℃):1.678
粘度(mPa・s,50℃):1530
H−NMR(300MHz):δ(CDCl、内部標準TMS) 3.55−3.94(m、4H)、4.45(m、1H)、5.78(d、1H)、6.40(m,2H)、7.28−7.87(m、8H)
GC−MS(CI):m/z=357[M+H]
【0069】
【化16】

化合物(D)
【0070】
(実施例5)化合物(E)の合成
実施例1と同様の方法で、2,3−ジメルカプト−1−プロパノールの代わりに1−チオグリセロールを用いて、4−アクリロキシメチル−スピロ[[1,3]オキソチオラン−2,9‘−フルオレン]を合成した(収量:10.2部、収率:33%)
屈折率(nD,25℃):1.637
H−NMR(300MHz):δ(CDCl、内部標準TMS) 3.55(d、2H)、3.72−4.25(m、3H)、5.80(d、1H)、6.10(q,H)、6.33(d、1H)、7.20−7.85(m、8H)
GC−MS(CI):m/z=325[M+H]
【0071】
【化17】

化合物(E)
【0072】
(実施例6)化合物(F)の合成
実施例1と同様の方法で、2,3−ジメルカプト−1−プロパノールの代わりに2,2−ビス(メルカプトメチル)−1,3−プロパンジオールを用いて、5,5―ジアクリロキシメチル−スピロ[[1,3]ジチオラン−2,9‘−フルオレン]を合成した(収量:7.5部、収率:18%)
屈折率(nD,25℃):1.641
H−NMR(300MHz):δ(CDCl、内部標準TMS)3.33(s、4H)、4.05(s、4H),5.55(d、2H),6.03(q、2H),6.30(d、2H)、7.25―7.85(m、8H)
GC−MS(CI):m/z=439[M+H]
【0073】
【化18】

化合物(F)
【0074】
(実施例7)
実施例1で得られた化合物50部とオグソールEA−0200(化合物名:9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、大阪ガスケミカル株式会社)50部とシクロヘキサノン246部を配合して組成物を得た。
この組成物にイルガキュア184(チバスペシャリティ・ケミカルズ社製)の6部とディスパロンLF−1985(楠本化成株式会社製)2部を配合し、76μmのアプリケーターを用いてPET基材上に塗布し、500mJ/cmの高圧水銀灯を用いて紫外線を照射することにより、硬化物を得た。硬化性は良好であった。硬化物の屈折率(nD、25℃)は1.639であった。
【0075】
(実施例8)〜(実施例12)
実施例7の実施例1で得られた化合物50部の替わりに、表1に記載のアクリル酸エステル誘導体を用いる他は、実施例7と同様にして実施例8〜12を行った。得られた硬化物の屈折率を表1に示す。
【0076】
【表1】

【0077】
以上の結果より、本発明の化合物は低粘度かつ高屈折率であり、本発明の硬化物は高屈折率であった。特許文献1のフルオレン化合物は固体であり、特許文献2のフルオレン化合物は33010mPa・sと高粘度であることから、本発明の化合物が高屈折かつ低粘度の化合物であることは明白であり、光学材料用途として有用である。
【産業上の利用可能性】
【0078】
本発明における新規(メタ)アクリル酸エステルは、光学材料として利用可能である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記式(1)で表される化合物。
【化1】

(式中、X及びYは、それぞれ独立して炭素原子、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子を表し、X及びYが炭素原子又は窒素原子のときは、R1及びR2はそれぞれ独立して水素原子又は下記式(2)
【化2】

(式中、Qは酸素原子又は硫黄原子を表し、R3は水素原子または−CH基を表し、nは1〜5のいずれかの整数を表す)で表される基であり、酸素原子又は硫黄原子のときは、R及びRは結合しておらず、
Zは、−(CH−(式中、nは1〜5のいずれかの整数を表す)で表される2価の基、フェニレン基又はナフチレン基であり、
Z中の少なくとも一つの水素原子は式(2)で表される基で置換されていてもよく、
式(1)で表される化合物は、式(2)で表される基を少なくとも一つ有する。)
【請求項2】
前記X及びYがそれぞれ独立して硫黄原子又は窒素原子又は酸素原子である請求項1に記載の化合物。
【請求項3】
前記X及びYがともに硫黄原子である請求項1に記載の化合物。
【請求項4】
前記Xが硫黄原子、前記Yが窒素原子であり、前記式(2)で表される基がYに結合している請求項1に記載の化合物。
【請求項5】
前記Xが硫黄原子、前記Yが酸素原子である請求項1に記載の化合物。
【請求項6】
請求項1から5のいずれかに記載の化合物を含有してなる組成物。
【請求項7】
請求項6に記載の組成物を硬化してなる硬化物。
【請求項8】
請求項7に記載の硬化物を用いた光学材料。

【公開番号】特開2011−225488(P2011−225488A)
【公開日】平成23年11月10日(2011.11.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−97787(P2010−97787)
【出願日】平成22年4月21日(2010.4.21)
【出願人】(000002886)DIC株式会社 (2,597)
【Fターム(参考)】