化合物、其制備方法以及包含該化合物的著色劑的制作方法
【專利摘要】本發明披露內容包括黃色著色劑化合物、其制備方法以及包含這些化合物的著色劑。
【專利說明】
化合物、其制備方法以及包含該化合物的著色劑
[0001 ] 本申請要求于2015年1月22日提交的韓國專利申請號10-2015-0010463的優先權， 出于所有目的將該申請的全部內容通過引用結合在此。
技術領域
[0002] 本發明涉及具有優異熱穩定性的黃色著色劑化合物以及其制備方法。本發明還涉 及包含該化合物的用于濾光片的著色劑組合物以及配備有這種濾光片的顯示裝置。
[0003] 發明背景
[0004] 濾光片被廣泛用于各種應用，特別是用于顯示裝置中，如液晶顯示器(LCD)和有機 發光顯示器(0LED)等。由于這些顯示技術的快速進展，本領域中要求進一步改善濾光片，尤 其在亮度、對比度以及顏色可再現性方面。
[0005] 當形成濾光片時，經常使用具有著色劑材料的顏色組合物，該著色劑材料包含顏 料和/或染料。顏料通常顯示對熱和/或環境的更好的穩定性，但與染料相比可實現的亮度 往往不足。另一方面，當染料用作濾光片著色劑時，可能達到令人滿意的濾光片亮度，但其 穩定性(尤其是光穩定性和熱穩定性）、可分散性、和/或對比度往往不足。
[0006] 經常使用一種或多種黃色著色劑（如黃色顏料和黃色染料)在濾光片中作為用于 紅色或綠色像素的輔助著色劑。這種黃色著色劑可以與至少一種紅色/綠色著色劑一起使 用，并且起到改變通過單獨使用所述紅色/綠色著色劑所展示的顏色的作用。本領域中希望 發展可有利地用于顯示器濾光片應用的黃色染料。
[0007] 發明說明
[0008] 本發明的目的是提供可有利地作為用于形成顯示器中濾光片的黃色著色劑來使 用的化合物。另一個目的是提供可經受在顯示器濾光片應用中制造濾光片的高溫處理同時 獲得足夠的亮度和對比度的化合物。本發明的再一個目的是提供在顯示應用中形成濾光片 所使用的溶劑中顯示出有利的可分散性的化合物。
[0009] 確實，本發明的諸位發明人已經出乎意料的發現根據本發明衍生自喹酞酮結構的 化合物可顯示出色的穩定性，特別是優異的光穩定性和熱穩定性，以及優異的可分散性。還 已發現根據本發明的化合物可以有利地用作著色劑用于形成具有優異亮度和對比度的濾 光片。
[0010] 在本發明中，"烷基"應理解為具體地指代通常具有從1至20個碳原子的直鏈、支 鏈、或環烴基。烷基的實例包括甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、戊 基、新戊基、己基、環丙基、環丁基、環戊基、以及環己基。
[0011] 在本發明中，"芳基"應理解為具體指代衍生自芳香環的任何官能團或取代基。具 體而言，芳基可具有6至20個碳原子(優選為6至12個，由于其易于在低成本下合成），其中芳 基的一些或全部氫原子可以或可以不被其他基團，尤其是烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、硫代 烷氧基、雜環、氨基或羥基取代。這些芳基優選是任選地取代的苯基、萘基、蒽基和菲基。
[0012] 在本發明中，"漆漿(millbase)組合物"應理解為具體指代中間組合物，該中間組 合物包含至少一部分有待包含在用于形成濾光片的最終組合物中的組分。用于形成濾光片 的最終組合物可通過將該漆漿組合物與其他組分組合而配制。在本發明中，該漆漿組合物 通常包含至少有待包含在用于形成濾光片的最終組合物中的著色劑組分。
[0013]本發明的一個方面涉及具有下式(I)的化合物：
CD
[0015] 在本發明中，X獨立地選自氫或鹵素。在本發明中，優選的是所有的X者卩是氫。
[0016] 在本發明中，Y表示官能團。出于各種目的，如增加穩定性（如光穩定性和熱穩定 性)和/或可分散性，可將這種官能團引入該喹酞酮衍生物化合物。在本發明中，Y優選地選 自由以下各項組成的組的官能團：_S〇3-M+、-C00-M+、-C0H、-C(0)NR'R"、-S(0) 2NR'R"、-N02、 以及-NR ' R"，其中M+獨立地是陽離子，并且R '和R"獨立地選自氫、烷基、或芳基，或R '和R"可 以結合在一起形成單環或多環的環狀結構。這種環結構可以包含一個或多個雜原子，如氮、 硫和氧。該環結構的實例包含以下結構，但本發明不限于此：
[0018] 尤其當Y為-S〇3ir時，可獲得優異的結果。不希望受任何理論的約束，通過引入-s〇3ir基團可以獲得出色的熱穩定性以及可分散性。
[0019] 在本發明中，R1至R8表示該鄰苯二甲酸酐結構上的取代基。可以使用任何類型的 取代基，只要它不顯著干擾用于最終應用的化合物的使用。優選地，R1至R8獨立地選自由以 下各項組成的組:氫、烷基、芳基、烷基酯（例如，甲酯、乙酯以及類似物）、芳基酯、以及如上 所解釋的官能團（"Y"）。在本發明中，特別優選的是R1至R8中的至少一個包含大體積有機基 團。這種大體積有機基團可以起到增加該化合物在有機溶劑中的可分散性以及改善該化合 物的熱穩定性的作用。該大體積有機基團的代表性實例包括具有至少三個碳原子的烷基， 如丙基、異丙基、丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、新戊基、以及己基，但本發明不限于 此。特別地，R2和R6優選地是大體積有機基團，而1?1、1?3、1?4、1?5、1?7、以及1?8是氫。
[0020] 在本發明中，M+可以是任何陽離子。這種陽離子的具體實例包括質子、銨陽離子、 以及金屬陽離子，如堿金屬陽離子(例如，!^ +、似+、1(+、以及類似物）、堿土金屬陽離子(例如， Mg2+、Ca 2+、以及類似物）、以及第13族元素金屬陽離子(例如，Al3+)。在本發明中，可以優選地 將質子、銨陽離子、以及堿金屬陽離子用作M+。可替代地，當官能團（Y)選自酸性基團，如_ S0 3H+、以及-C0CTH+時，出于各種目的，可以通過與陽離子型化合物絡合來進一步改性這種 官能團。
[0021] 這種陽離子型化合物的優選實例是陽離子型聚合物基分散劑。因此，M+可以是陽 離子型聚合物基分散劑的陽離子。可以通過將該官能團與該陽離子型聚合物基分散劑絡合 實現進一步改善熱穩定性和/或可分散性。該陽離子型聚合物基分散劑的具體實例包括含 至少一個銨基的聚合物基可分散劑。在本發明中，該陽離子型聚合物基分散劑的平均分子 量(Mw)的范圍可以從4,000g/mol至30,000g/mol。在本發明中優選地可以使用具有7,000g/ mol至25,000g/mol的Mw的陽離子型聚合物基分散劑。某些陽離子型聚合物基分散劑，特別 是包含至少一個銨基的那些，可從畢克化學公司獲得(BYK系列）。
[0022] 因此，本發明的又另一個方面涉及包含至少一種本發明的化合物和至少一種陽離 子型聚合物基分散劑的絡合物。這種絡合物可以通過將該著色劑化合物和分散劑在溶劑中 混合(任選地在攪拌下)形成。在本發明中，本發明的化合物優選地包含具有下式(1-1)的陰 離子：
(1-1)
[0024] 本發明的另一個方面涉及制備本發明的化合物的方法。
[0025] 在本發明的實施例中，所述方法可以至少包括將至少一種取代的或未取代的8-喹 哪啶與至少一種官能化劑反應。該取代的8-喹哪啶的具體實例包括8-硝基喹哪啶和8-氨基 喹哪啶，但本發明并不限于此。
[0026] 在本發明中，"官能化劑"應理解為具體指代能夠將預期官能團給予目標化合物的 化學劑。在本發明中，該官能團的優選實例包括:-S0 3-M+、-COO-M+、-C0H、-C(0)NR ' R"、-S(0) 2NR ' R"、-N02、以及-NR' R"（其中M+獨立地是陽離子，并且R'和R"獨立地選自氫、烷基、或芳 基，或R'和R"可以結合在一起形成單環或多環的環狀結構），但本發明并不限于此。
[0027]可以將任何已知方法和官能化劑用于將該官能團（Y)引入取代或未取代的8-喹哪 啶的過程。例如，可以通過使用至少一種磺化劑將-S03H+基團引入該取代或未取代的8-喹 哪啶。該磺化劑的實例包括硫酸(包括濃硫酸和標準硫酸）、發煙硫酸、氯磺酸、三氧化硫、以 及氨基磺酸，但本發明并不限于此。可以分別通過甲酰化作用和硝化反應(例如，通過使用 硝酸）引入-C0CTH+以及-N0 2的。用于將幾種類型的官能團引入取代的8-喹哪啶的示例性反 應方案如下示出，但本發明并不限于此：
[0031]用于制備根據本發明的化合物的方法可以進一步包括將通過亞胺化反應將根據 以上與至少一種官能化劑的反應引入了官能團的取代的或未取代的8-喹哪啶化合物與至 少一種取代或未取代的鄰苯二甲酸酐反應以產生根據本發明的化合物。以下提供了示例性 反應方案，但本發明并不限于此。
[0033]可替代地，可以通過首先將至少一種取代的或未取代的鄰苯二甲酸酐與未引入該 官能團(Y)的取代的或未取代的8-喹哪啶(特別是8-氨基喹哪啶)反應以產生具有下式(II) 的化合物，并且然后將此化合物與至少一種官能化劑反應以產生適合用于預期目的的官能 團(Y)來進行用于制備根據本發明的化合物的方法：
(II)
[0035]在式（II)中，X以及R1至R8各具有如上定義的相同意義。
[0036]因此，在本發明的再一個實施例中，用于制備本發明的化合物的方法包括將至少 一種具有式(II)的化合物與至少一種官能化劑反應。
[0037]可以有利地將本發明的化合物或絡合物用作黃色染料，其中可任選地與至少一種 另外的染料或顏料結合使用。具體地，可以將本發明的化合物或絡合物用作輔助著色劑結 合至少一種主著色劑，該主著色劑在顯示器濾光片應用中展示出紅色或綠色的顏色。因此， 本發明的另一方面提供了包含根據本發明的化合物，以及任選地至少另一種染料或顏料的 著色劑材料。本發明的另外再一方面提供了包含根據本發明的絡合物，以及任選地至少另 一種染料或顏料的著色劑材料。
[0038] 染料和顏料的實例可以分別在PCT國際專利申請公開號W0 2012/144521 A1和日 本專利申請公開號JP 2014-108975 A中找到，這兩個專利通過引用以其全文結合在此。具 體地，可以將本發明的化合物用作著色劑材料結合一種或多種綠色著色劑，如鹵化的金屬 酞菁染料或顏料(如顏料綠58)，或結合一種或多種紅色著色劑，如顏料紅254。進一步地，可 以將本發明的絡合物用作著色劑材料結合一種或多種綠色著色劑，如鹵化的金屬酞菁染料 或顏料(如顏料綠58)，或結合一種或多種紅色著色劑，如顏料紅254。
[0039] 本發明的化合物可以適當地用于形成濾光片，特別是用于顯示應用的濾光片。此 外，本發明的絡合物可以適當地用于形成濾光片，特別是用于顯示應用的濾光片。因此，本 發明的又另一個方面涉及用于形成濾光片的組合物，該組合物包含根據本發明的化合物、 絡合物或著色劑材料。該組合物可以進一步包含至少一種選自由以下各項組成的組的組 分:顏料、粘合劑、分散助劑或分散劑、可聚合單體、溶劑、抑制劑、聚合引發劑、以及它們的 任何組合。
[0040] 上述組分，包括顏料、粘合劑、分散助劑/分散劑、可聚合單體、溶劑、抑制劑、以及 引發劑，的進一步細節可以例如在W0 2012/144521 A1、JP 2014-108975 A、以及PCT國際專 利申請公開號W0 2013/050431 A的披露內容中找到，這些披露內容通過引用以其全文結合 在此。在本發明中，可商購自畢克化學公司的分散劑(具體地BYK系列)和來自大塚化學株式 會社(Otsuka Chemical Co.，Ltd.)的那些(具體地TERPLUS D系列）是特別有利的。
[0041] 在本發明中，用于濾光片的漆漿組合物具體包含(A)著色劑材料；（B)溶劑；以及 (C)分散劑，其中該著色劑材料(A)包含本發明的化合物或絡合物，或本發明的著色劑材料。
[0042] 本發明還涉及包含本發明的化合物或著色劑材料的濾光片。這種濾光片可通過光 刻方法來制備，尤其是通過以下步驟:將根據本發明的漆漿組合物與其他附加組分組合以 形成用于形成濾光片的組合物、將該用于形成濾光片的組合物施加在基板上、干燥、曝光并 且顯影。這些濾光片可適用于制備顯示裝置，如液晶顯示裝置、發光顯示裝置或固態圖像傳 感裝置，如電荷耦合裝置(CCD)以及類似物。
[0043] 本發明因此還涉及本發明的化合物或絡合物作為著色劑(優選作為黃色著色劑） 的用途，并且涉及本發明的化合物、絡合物或著色劑材料用于制備濾光片的用途，并且具體 用于形成濾光片的綠色或紅色部分的用途。
[0044] 本發明的另外一個方面涉及具有下式(III)的化合物：
(111)
[0046]在式（III)中，Y是如上定義的官能團，并且R9至R14是該喹啉主鏈結構上的取代 基，并且優選地獨立地選自由以下各項組成的組:氫、鹵素、烷基、芳基、烷基酯、芳基酯、_ S03-M+、-COO-M+、-C0H、-C (0)NR ' R"、-S (0) 2NR ' R"、-N〇2、以及-NR ' R"，其中M+獨立地是陽離子， R'和R"獨立地選自氫、烷基、或芳基，或R'和R"可以結合在一起形成單環或多環的環狀結 構。在特別優選的實施例中，R14是甲基并且R9是氨基或硝基，而在式（III)中剩余的R10、 R11、R12以及R13是氫。
[0047] 若任何通過引用結合在此的專利、專利申請以及公開物的披露內容與本申請的描 述相沖突的程度到了可能導致術語不清楚，則本說明應該優先。
[0048] 以下實例旨在更詳細地描述本發明而無意對其進行限制。
[0049] 實例
[0050] 實例1:通過磺化的8-氨基喹哪啶中間體制備化合物1
[0052] 將8-硝基喹哪啶（lg，5.31mmol)加入出3〇4(2.8311^，53.1臟〇1)，并且在70°(：下攪拌 8小時。該反應后，將溫度降低至室溫。將所獲得的混合物緩慢地加入到H20(280mL)中。將沉 淀的材料過濾并且用H20清洗以獲得磺化的8-硝基喹哪啶。
[0053] 將如此獲得的磺化的8-硝基喹哪啶（lg，3.72mmol)溶解在EtOH(lOmL)中，并且將 Fe (1.04g，18.63mmo 1)加入其中。緩慢加入濃HC1 (1 OmL)。將所獲得的混合物回流2小時。將 溫度返回至室溫。緩慢引入DCM(20mL)和飽和NaHC03(20mL)并且用硅藻土過濾器過濾。萃取 該過濾的溶液。將有機層用MgS0 4干燥并且過濾。減壓濃縮后，獲得磺化的8-氨基喹哪啶。
[0055]將苯甲酸(9.22g，75.54mmol)加入燒瓶中，并且將溫度增加至140°C。加入該磺化 的8-氨基喹哪啶（lg，4.19mmol)和4-叔丁基鄰苯二甲酸酐（1.71g，8.39mmol)并且攪拌28小 時。將溫度降低至室溫，并且用DCM(lOOmL)和2N NaOH進行萃取。將有機層用MgS〇4干燥并且 用硅藻土過濾。減壓濃縮并且用Si02柱(HeX:EA=5:l至2:1)處理后，獲得化合物1。
[0056] 實例2:通過喹酞酮結構的磺化制備化合物1
[0057]將 8-硝基喹哪啶（50g，256.7mmol)溶解在 Et0H(500mL)中，并且將 Fe(74.19g， 1328.5mmol)加入其中。緩慢加入濃HC1 (100mL)。將所獲得的混合物回流2小時。將溫度返回 至室溫。緩慢引入DCM( 200mL)和飽和NaHC03 (200mL)并且用硅藻土過濾器過濾。萃取該過濾 的溶液。將有機層用MgSCk干燥并且過濾。減壓濃縮后，獲得8-氨基喹哪啶。
[0058] 將苯甲酸（97g，796mmol)加入燒瓶中，并且將溫度增加至140°C。加入8-氨基喹哪 啶（7g，44.24mmol)和4-叔丁基鄰苯二甲酸酐（18.07g，88.5mmo 1)并且攪拌28小時。將溫度 降低至室溫，并且用DCM(lOOmL)和2N NaOH進行萃取。將有機層用MgSCk干燥并且用硅藻土 過濾。減壓濃縮并且用Si02柱(Hex:EA=5:l至2:1)處理后，獲得以下中間體化合物。
[0060] 將如此獲得的中間體化合物（lg，1.88mmol)加入H2S〇4(0. lmL，1.88mmol)中，并且 在70°C下攪拌8小時。該反應后，將溫度降低至室溫。將所獲得的混合物緩慢地加入H20 (280mL)中。將沉淀的材料過濾并且用H20清洗以獲得化合物1。
[0061 ] 實例3:化合物1與聚合物型分散劑的絡合
[0062] 將化合物l(lg)溶解在MeOH(lOmL)中。將分散劑BYK-2000(lg，可從畢克化學公司 獲得)溶解在MeOH(lmL)中，并且緩慢加入化合物1的溶液中。將該混合物在室溫下攪拌1小 時，并且緩慢加入H2〇(100mL)。將沉淀的材料過濾并且用水清洗，并且在真空爐中干燥以獲 得該絡合化合物。
[0063] 實例4:黃色著色劑漆漿1的制備
[0064]將3g從實例1獲得的化合物1、4g的TERPLUS D1160 (可從大塚化學株式會社獲得）、 以及43g的PGME引入珠磨機中，并且使用氧化鋯珠(尺寸:0.05-2mm)在40°C下研磨6至8小時 以獲得該黃色著色劑漆漿1。
[0065] 實例5:黃色著色劑漆漿2的制備
[0066]將3g從實例3獲得的絡合化合物、4g的TERPLUS D1160(可從大塚化學株式會社獲 得）、以及43g的PGME引入珠磨機中，并且使用氧化鋯珠(尺寸:0.05-2mm)在40°C下研磨6至8 小時以獲得該黃色著色劑漆漿1。
[0067] 性能測試
[0068] (1)薄膜的制備:將該黃色著色劑漆漿通過旋涂(200-300rpm，持續15秒)涂布在玻 璃基板(EAGLE-XG融合玻璃，可從科寧公司(Corn ing)獲得)上以形成約2微米厚的薄膜并且 將其在90°C下預烘烤90秒。此后，使該薄膜在230°C下經受第一后烘烤持續20分鐘。隨后，使 該薄膜在230°C下經受第二后烘烤持續60分鐘。然后，使該薄膜進一步經受400W/V強度的 光照射(UV照射)持續20小時。
[0069] (2)顏色和亮度的測量:通過使用Otsuka Photal MCPD 3000比色計在該薄膜上進 行光譜法以獲得x和y顏色坐標(x，y)和亮度(Y)。通過比較在各自的后烘烤過程前后的各自 的值來測量AE*ab。
[0070] (3)對比度的測量：在第一后烘烤過程后用對比度測試儀Tsubosaka CT-1(30， 000:1)測量對比度。
[0071] [表1:熱阻和對比度測量結果]
【主權項】
1. 一種具有下式α)的化合物：其中 X獨立地選自氫或鹵素； Υ是選自由以下各項組成的組的官能團：-S〇3-Μ+、-COO-Μ+、-COH、-C(0)NR' R"、-S(0)2NR' R"、-N02、以及-NR ' R"，其中M+獨立地是陽離子，并且R '和R"獨立地選自氫、烷基、或芳基，或 R'和R"可以結合在一起形成單環或多環的環狀結構;并且 R1至R8獨立地選自由以下各項組成的組:氫、烷基、芳基、烷基酯、芳基酯、-S03-M+、-COO 一 M+、-COH、-C (0) NR ' R"、-S (0) 2NR ' R"、-N〇2、以及-NR ' R"，其中M+獨立地是陽離子，并且R ' 和R" 獨立地選自氫、烷基、或芳基，或R '和R"可以結合在一起形成單環或多環的環狀結構。2. 根據權利要求1所述的化合物，其中Y是-S03lT。3. 根據權利要求1或2所述的化合物，其中R1至R8中的至少一個是具有至少三個碳原子 的烷基。4. 根據權利要求1至3中任一項所述的化合物，包含具有下式(1-1)的陰離子：5. 根據權利要求1至4中任一項所述的化合物，其中該陽離子(M+)選自由以下各項組成 的組:質子、銨陽離子、以及金屬陽離子。6. 至少一種根據權利要求1至4中任一項所述的混合物和至少一種陽離子型聚合物基 分散劑的絡合物。7. 根據權利要求6所述的絡合物，其中該陽離子型聚合物基分散劑包含至少一個銨基。8. -種用于制備根據權利要求1至5中任一項所述的混合物的方法，包括將取代的或未 取代的8-喹哪啶或具有式(II)的化合物中的至少一種與至少一種官能化劑反應：其中，X以及R1至R8各具有如在權利要求1中所述的相同意義。9. 根據權利要求8所述的方法，包括將8-硝基喹哪啶或8-氨基喹哪啶中的至少一種與 至少一種官能化劑反應。10. 根據權利要求8或9所述的方法，其中該官能化劑是至少一種磺化劑，該磺化劑選自 由以下各項組成的組:硫酸、發煙硫酸、氯磺酸、三氧化硫、以及氨基砜酸。11. 一種著色劑材料，該著色劑材料包含根據權利要求1至5中任一項所述的化合物或 根據權利要求6或7所述的絡合物，以及任選地至少另一種染料或顏料。12. -種用于濾光片的組合物，該組合物包含根據權利要求1至5中任一項所述的化合 物、根據權利要求6或7所述的絡合物、或根據權利要求11所述的著色劑材料，以及任選地至 少一種選自由以下各項組成的組的組分:顏料、粘合劑、分散助劑或分散劑、可聚合單體、溶 劑、抑制劑、聚合引發劑、以及它們的任何組合。13. -種用于濾光片的漆漿組合物，包含(A)著色劑材料；（B)溶劑；以及(C)分散劑，其 中該著色劑材料(A)包含根據權利要求1至5中任一項所述的化合物、根據權利要求6或7所 述的絡合物、或根據權利要求11所述的著色劑材料。14. 根據權利要求1到5中任一項所述的化合物、根據權利要求6或7所述的絡合物、或根 據權利要求11所述的著色劑材料用于制備顯示裝置的濾光片的用途。15. -種具有下式(III)的化合物：其中Y是選自由以下各項組成的組的官能團：-S03-M+、-COO-M+、-⑶H、-C(0)NR'R"、-S (Ο)2NR ' R"、-N〇2、以及-NR' R"，其中M+獨立地是陽離子，并且R'和R"獨立地選自氫、烷基、或 芳基，或R'和R"可以結合在一起形成單環或多環的環狀結構;并且 R9至R14獨立地選自由以下各項組成的組:氫、鹵素、烷基、芳基、烷基酯、芳基酯、-50311+、-COO-M+、-COH、-C(0)NR ' R"、-S (0) 2NR ' R"、-N〇2、以及-NR ' R"，其中M+獨立地是陽離子，并且R ' 和R"獨立地選自氫、烷基、或芳基，或R '和R"可以結合在一起形成單環或多環的環狀結構。
【文檔編號】C07D215/40GK105820118SQ201610045030
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年1月22日
【發明人】韓尙旻, 李賢秀, 崔朝, 崔一朝, 鄭恩河, 李承煥
【申請人】伊力多斯有限公司